CN117396449A - 混入电石渣以制造水泥熟料的方法 - Google Patents

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马蒂亚斯·默斯曼
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Abstract

本发明涉及一种用于制造水泥熟料的方法,其具有以下方法步骤:在预热器中对含石灰和含硅酸盐的生料进行预热,在锻烧器中对已预热的生料进行去酸,在回转炉中对已去酸的生料进行烧结,在冷却器中对已烧结成水泥熟料的生料进行淬火,其中,将已预热的生料给到所述锻烧器的脚部中,所述生料在那里悬浮于来自所述回转炉的、流进所述煅烧器的废气的上升气流中。根据本发明规定,将作为生料替代物的电石渣给到所述锻烧器(115)的脚部中。

Description

混入电石渣以制造水泥熟料的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造水泥熟料的方法,其具有以下方法步骤:在预热器中对含石灰和含硅酸盐的生料进行预热,在锻烧器中对已预热的生料进行去酸,在回转炉中对已去酸的生料进行烧结,在冷却器中对已烧结成水泥熟料的生料进行淬火,其中,将已预热的生料给到锻烧器的脚部中,生料在那里悬浮于来自回转炉的、流进煅烧器的废气的上升气流中。
背景技术
为了制造水泥熟料,从方解石组分和粘土组分构成的混合物中,以高热耗在形式上使二氧化碳(CO2)从在前述阶段所含的碳酸钙(CaCO3)中去除,以便最后产出富含氧化钙(CaO)的原材料,其用于形成水泥熟料的专门的矿物相。
作为最终产物,水泥在制造中是富集CO2的,使得这一生产要对全球每年的二氧化碳排放的最高百分之八承担责任。在该语境中经常提到的特性值是具体的二氧化碳排放。它描述的是在产出一吨水泥时会有多少吨CO2排放。根据德国排放交易管理局(DEHSt),该值在2018年约为0.59。从中看出,每吨水泥对应590千克CO2的二氧化碳排放。德国在2018年共生产约3370万吨建材。高CO2排放看起来很多,但在水泥的民用方面还是适当可承受的。然而人们努力降低水泥制造中的CO2排放。
关于生产水泥熟料时,在对CO2排放进行所需的降低的过程中有利的是,不使用石灰石(CaCO3),而是使用备选的钙源作为原材料。在该种原材料中,钙应以氧化的形式(CaO)存在,而非以碳酸盐(CO3 2-)结合存在。与当今常见的燃烧过程相比,该原材料同样必需更低的反应温度,以便在炉内过程中发生燃烧。这样的用于制造水泥熟料的原材料无需的是,一定要将二氧化碳(CO2)因热而从该原材料中去除。制造水泥熟料的制造过程因此所必需的燃料可更少。作为自然原料替代物的已知的备选的原材料是电石残料(同样称为电石渣(Blaukalk)),它在以当今的视角来看属化学落后的、从作为化学基础材料的碳化物(CaC2)生产乙炔(C2H2)时出现。在现代的石油化工设施中,可凭借催化方式、从石油的轻分离物中获取乙炔。而在20世纪的80年代和90年代,碳化物(CaC2)还在70%的程度上应用于制造乙炔、在30%的程度上应用于制造同样称作石灰氮的氰氨基化钙(CaCN2),它是用于植物的相对廉价的氮肥。为了掌控碳化物(CaC2)在强放热的反应中向氰氨基化钙(CaCN2)的转变,根据已知的方法,将氯化钙(CaCl2)和氟化钙(CaF2)加进碳化物(CaC2)。这使反应温度大大降低,并且同样减少非期望的氰化钙(Ca(CN)2)的产生。石灰氮中所含的、在向氰氨基化钙(CaCN2)转变时产生的卤化的碳化合物,在20世纪初时被当做石灰氮的受欢迎的除草作用。以当今的视角来看,给环境带来卤化的碳氢化合物不再可承受。现在的量仍然很大的电石渣源自碳化物制造与石灰氮制造的工业混合废物。电石渣并不是没有问题的工业废料,它带有卤化的有害物质。所以,从环境政策的视角来看,为了制造作为水泥生产的中间产物的水泥熟料而将电石渣作为原材料应用,服务于两个受期待的目标,即一方面避免卤化的碳氢化合物的垃圾场堆放所含的实物盈余,另一方面减少水泥制造中二氧化碳(CO2)的形成。甚至可想到的是重新使用作为实物盈余的堆放的电石残料。为了避免电石渣中所含的有害物质在为了制造水泥熟料而作为原材料使用时作为挥发性成分而进入大气,必须对隔绝的用于水泥熟料的制造过程进行相应适应性调整。
欧洲专利申请EP3670468A1的教导在于,将电石渣用作混入物,以便制造用于水泥生产的原材料,其中通过用于处理残料的冶金方面的方法将有害物质分离。
发明内容
本发明的任务在于,为了制造水泥熟料,设计热炉线中含有机痕量的余料的应用、即电石残料的应用,使得热交换废气中不产生挥发性组分的有毒排放。
通过具有根据权利要求1所述的特征的方法解决作为本发明基础的所述任务。该方法的其它有利的设计方案在权利要求1的从属权利要求中给出。
根据本发明的构思规定,将电石渣给到锻烧器的脚部中。煅烧器原本的功能在于对已预热的生料进行去酸。在此,形式上将二氧化碳(CO2)从石灰、碳酸钙(CaCO3)中去除,从而产生生石灰(CaO)。具有高剩余湿度的电石渣具有Ca(OH)2作为主要成分。借此不再有必要去酸,从而将电石渣给到锻烧器首先看起来是多余且无意义的。通过给到煅烧器,电石渣在回转炉的热废气中被剧烈加热。在此,电石渣中含有的有机成分在一定情形下挥发。这些不应进入大气的有机成分将在锻烧器的环境条件下燃烧。除了电石渣之外存在于煅烧器中的去酸的生料对有害物质的分解起催化作用。通过在煅烧器中保持的一氧化碳(CO)成份,使在电石渣的有机成分燃尽时可能产生的氮氧化物减少。为了制造水泥熟料,在找寻作为替代物的电石渣的理想的使用方式过程中,给到煅烧器的做法已证明是有利的,因为可借此几乎定量地避免有机排放进入大气。
在该方法实施方式中,生料和电石渣在重量方面的量的百分比可以为50:50。如果是生料的其他替代物,那么这种用于制造水泥的设施的预热级回收的来自废气的热量太少,从而必须要采取措施,以便实现更好的热量回收。
当替代物达到直至50%的范围时,可观察到预热器的明显较高的废气温度,为了去酸而必须预热的生料更少。为从回转炉的废气中回收热量,更小的量的生料具有更小的热容量。但提高的废气温度可用于在碾压干燥装置中对通常具有直至25%的剩余湿度的电石渣进行干燥。在此并不定量地进行干燥,以便避免挥发性有机成分(“volatile organiccomponents,VOC”)随着电石渣干燥的干燥废气进入大气。如果电石渣在干燥之后的剩余湿度为2%至5%,那么挥发性有机成分在电石渣中化合,直至这些有机成分在煅烧器中安全地燃烧。然而,为了提升干燥质量可规定,将干燥电石渣的废气给入冷却器中,从而在干燥时一定情形下产生的排放会回导至制造过程并燃烧。在熟料冷却器中,应将废气给入熟料冷却器,使得废气连同作为次级空气的剩余的冷却器空气被给入回转炉中,或者作为三级空气被带入煅烧炉。通过在预热器的废气的温度中对电石渣进行干燥,制造过程中大多的低卡路里热量被用于使湿气蒸发,这在水分蒸发时损耗大量热量。如果湿气一次性进入蒸汽室,那么该废气同样可与显著更热的三级空气或与二级空气混合,而湿气不会导致温度的剧烈下降。
附图说明
借助以下附图进一步阐述本发明。其中:
图1示出用于实行根据本发明的方法的设施。
具体实施方式
图1以草图示出用于制造水泥熟料的设施100。所述设施100具有预热器110,在所述预热器中,生料R被给到最上方的热交换器旋流器111中。之后,所述生料R由上向下经过热交换器旋流器112、113。离开热交换器旋流器113的且已预热的生料R经下落管113′落入煅烧器115的脚部中。在那里,已预热的生料R被从回转炉140经回转炉进入室120流进所述煅烧器115中的废气带走并悬浮。随所述废气上升的生料在所述废气的热量中和所述煅烧器115的脚部处的燃烧器B的热量中去酸。已去酸的生料悬浮物经所述煅烧器115的下降的分支131流入最下方的热交换器旋流器114,在此处,已去酸的生料被分离并通过下落管114′落入回转炉进入室120,并且在那里,在上升的废气下抵达所述回转炉140。根据本发明的构思规定,将电石渣连同所述生料给到所述煅烧器115的脚部中,并在那里一起与已去酸的生料悬浮。作为生料替代物的电石渣的路径从此处开始和所述生料的路径相同。因为电石渣没有吸热的去酸反应、而是仅有吸热更少的脱水步骤,所以预热器中有更多热量可用,所述热量能够因最上方的所述热交换器旋流器111处的更高的废气温度而受到关注。为了有利地利用添加作为生料替代物的电石渣时所述设施100的已变化的热平衡情况,可规定,将来自最上方的所述热交换器旋流器11的废气A的至少一部分导入碾压干燥装置、此处是导入生料碾压机。在这里,结块的电石渣被碎化并干燥。视乎干燥度而可以有利的是,将干燥废气T引入所述冷却器150,从而一定情形下在所述干燥废气T中存在的挥发性有机成分在所述回转炉140的热量中燃烧。在此同样可将所述干燥废气经所述冷却器150导入三级空气管路160,其中,所述三级空气管路的温度较高,使得有机挥发性成分在所述三级空气管路160中便已开始热解。
附图标记列表
100 设施
110 预热器
111 热交换器旋流器
112 热交换器旋流器
113 热交换器旋流器
113′ 下落管
114 热交换器旋流器
114′ 下落管
115 煅烧器
120 回转炉进入室
131 下降的分支
140 回转炉
150 冷却器
151 冷却器头部
160 三级空气管路
A 废气
B 燃烧器
L 空气
R 生料
T 干燥空气
Z 水泥熟料

Claims (5)

1.一种用于制造水泥熟料的方法,其具有以下方法步骤:
-在预热器(110)中对含石灰和含硅酸盐的生料(R)进行预热,
-在锻烧器(115)中对已预热的生料(R)进行去酸,
-在回转炉(140)中对已去酸的生料进行烧结,
-在冷却器(150)中对已烧结成水泥熟料的生料(R)进行淬火,
其中,将已预热的生料(R)给到所述锻烧器(115)的脚部中,所述生料(R)在那里悬浮于来自所述回转炉(140)的、流进所述煅烧器(115)的废气的上升气流中,
其特征在于,
将电石渣给到所述锻烧器(115)的脚部中。
2.根据权利要求1所述的方法,
其特征在于,
生料和电石渣在重量方面的量的百分比为90:10至50:50。
3.根据权利要求1或2所述的方法,
其特征在于,
将废气从所述预热器(110)引导进入用于电石渣的碾压干燥装置。
4.根据权利要求3所述的方法,
其特征在于,
将所述电石渣由20%至25%的剩余湿度干燥至2%至5%的剩余湿度。
5.根据权利要求3或4所述的方法,
其特征在于,
干燥废气(T)从所述碾压干燥装置引导进入所述冷却器(150),从而所述干燥废气(T)作为次级空气抵达所述回转炉(140)中或者三级空气管路(160)中。
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