CS254885B1

CS254885B1 - Method of harmful substances removal from hot flue gases and equipment for realization of this method

Info

Publication number: CS254885B1
Application number: CS856185A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Zacpal
Original assignee: Zdenek Zacpal
Priority date: 1985-08-29
Filing date: 1985-08-29
Publication date: 1988-02-15
Also published as: CS618585A1

Abstract

Řešení spočívá v tom, že proudu horkých kouřových plynů obsahujících páry škodlivin jsou periodicky vystavovány povrchy předmětů, jež jsou udržovány na teplotě nižší, než je teplota kondenzace škodlivin, což vede k intenzívní kondenzaci škodlivin na povrchu těchto předmětů ve formě nálepků, přičemž nálepky jsou s povrchu předmětů‘periodicky odstraňovány v periodě, kdy povrchy předmětů nejsou vystaveny proudu plynů a jsou odváděny mimo technologický proces. Příkladné zařízení je tvořeno soustavou zevnitř chlazených kondenzačních trub, vedených vedením, axiálně posuvných s možností zasunutí do vnitřního prostoru kanálu plynů otvory s nátrubky a vysunutí mimo prostor kanálu plynů, přičemž na každé kondenzační troubě je mezi vedením a nátrubkem nasazen stírací kruh.The solution lies in the fact that the stream is hot flue gases containing steam pollutants are periodically exposed the surfaces of objects that are held on temperature below the condensation temperature pollutants, leading to intense condensation pollutants on the surface of these objects in the form of stickers, the stickers being with the surface subjects‘periodically removed in the period when the object surfaces are not exposed to the gas stream and discharged outside the technological process. An exemplary device it consists of a system cooled from the inside condensing pipes, guided by conduits axially sliding with retractable holes in the inner space of the gas channel with mouthpieces and ejection outside the channel area gases, while on each condensation oven a wiper is fitted between the lead and the sleeve ring.

Description

Vynález se týká způsobu odstraňování Škodlivin z horkých kouřových plynů, zejména z cementářských rotačních pecí s předřazeným výměníkem a zařízení k provádění tohoto zju.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for removing pollutants from hot flue gases, in particular from rotary kilns with a pre-heat exchanger, and to an apparatus for making the same.

Cementářský slínek se v současné době vypaluje téměř výhradně v krátkých rotačních pecích s předřazeným dispersním výměníkem, v němž se využívá tepla horkých kouřových plynů z pece k ohřevu, případně i kalcinaci práškové suroviny. Naznačená technologie je velmi výhodná, neboť spotřeba tepla pro výpal je nízká, téměř poloviční ve srovnání s dříve užívaným výpalem v dlouhých rotačních pecích bez disperzních výměníků. Přesto má nová technologie závažnou nevýhodu:Cement clinker is currently fired almost exclusively in short rotary kilns with an upstream dispersion exchanger, which uses the heat of the hot flue gases from the kiln to heat or even calculate the pulverulent raw material. The indicated technology is very advantageous because the heat consumption for firing is low, almost half compared to the previously used firing in long rotary kilns without dispersion exchangers. Nevertheless, the new technology has a serious disadvantage:

V některých případech prášková surovina nebo i palivo obsahuje zvýšené procento škodlivin, zejména SO^, 1^0, Na₉0 a také Cl. Pokud je SO^ s Na20 a zejména s K^O v poměru chemicky vhodném, škodliviny vycházejí do značné míry z procesu v podobě složitých chemických sloučenin ve vypáleném slinku. Pokud je nadbytek,zejména SO^, možnost chemické vazby ve slinku je omezena, škodliviny se pak ve slínovacím pásmu rotační pece vlivem vysokých teplot vypařují a v podobě par odcházejí spolu s kouřovými plyny do výměníku. Zde v určité oblasti teplot kondenzují převážně na dispergovaných částicích práškové suroviny a spolu s ní přicházejí postupně znovu do slínovacího pásma.In some cases, the powdered raw material or as fuel contains a high percentage of pollutants, particularly SO ^, 1 ^ 0, ₉ 0 Na and Cl. When the SO2 is Na2 O and especially K2 O in a chemically suitable ratio, the pollutants are largely based on the process in the form of complex chemical compounds in the fired clinker. If there is an excess, in particular SO4, the possibility of chemical bonding in the clinker is limited, the pollutants are then vaporized in the marginal zone of the rotary kiln due to high temperatures and, in the form of vapors, are discharged into the exchanger. Here, in a certain temperature range, the powdered raw materials condense predominantly on the dispersed particles and come back to the sintering zone gradually.

Zde se znovu vypařují, koloběh se opakuje, prostředí rotační pece se škodlivinami zahušťuje. Kondenzace probíhá v praxi při teplotách plynů 900 až 1 100 °C, výšku kondenzačních teplot ovlivňuje obsah Cl. Kondenzáty jsou za kondenzační teploty lepivé, svým chemickým složením jsou to alkalické sírany dále reagující s vápenatými složkami suroviny. Za určitých okolností může popsaným způsobem dojít k takovému zvýšení koncentrace škodlivin, že jejich kondenzace, zejména v přechodové komoře mezi pecí a výměníkem, případně ve spodní části výměníku, zde způsobuje tak rychlou tvorbu nálepků, že plynulý provoz není možný. V takovém případě nezbývá, než zastavit v určité, ještě provozně bezpečné fázi, vzrůst koncentrace škodlivin v peci odvodem určité části škodlivin mimo technologický proces.Here they evaporate again, the cycle is repeated, the environment of the rotary kiln with the pollutants thickens. Condensation takes place in practice at gas temperatures of 900 to 1100 ° C, the height of the condensation temperatures being influenced by the Cl content. The condensates are sticky at the condensation temperature, their chemical composition being alkali sulphates further reacting with the calcium components of the raw material. Under certain circumstances, the concentration of pollutants can be increased in such a way that their condensation, especially in the transition chamber between the furnace and the exchanger, or at the bottom of the exchanger, causes such rapid sticking here that continuous operation is not possible. In such a case, there is no other choice but to stop at a certain, yet operationally safe phase, the increase of the concentration of pollutants in the furnace by the removal of a certain part of the pollutants outside the technological process.

Prakticky se to provádí tak, že se z přechodové komory mezi pecí a výměníkem odvádí éást horkých kouřových plynů, tyto se skokem chladí ve speciální směšovací komoře, v níž prudce směšují se studeným vzduchem, případně se do nich vstřikuje i voda. škodliviny kondenzují převážně na částicích úletu suroviny z pece a jsou zachycovány spolu s tímto Petem v elektrofiltru. Očištěné plyny odcházejí komínem do ovzduší.In practice, this is done by removing a portion of the hot flue gases from the transition chamber between the furnace and the heat exchanger, which is rapidly cooled in a special mixing chamber in which they mix violently with cold air, or water is injected into them. the pollutants condense predominantly on the particulate debris particles of the furnace and are collected along with this PET in an electrofilter. The cleaned gases leave the chimney to the atmosphere.

Popsaný postup problémy s nálepky sice řeší, ale přináší závažné zhoršení provozní ekonomie z několika důvodů:While the described procedure solves problems with stickers, it brings a serious deterioration in the operating economy for several reasons:

- teplo příslušné části horkých kouřových plynu a také úleru se nevyužívá k předehřevu práškové suroviny; musí se tedy nahradit dalším teplem, což zvyšuje spotřebu tepla pro výpal;- the heat of the relevant part of the hot flue gas as well as of the firing is not used to preheat the pulverulent raw material; it must therefore be replaced by additional heat, which increases the heat consumption for firing;

- částice suroviny obohacené škodlivinami, zachycené v elektrofiltru, jsou nepotřebným odpadem přesto, že jejich příprava spotřebovala velmi značné množství energie. Pro výrobu •-'-mentářského slinku jsou nepoužitelné pro relativně vysoký obsah škodlivin. Jejich využití v chemickém průmyslu rovněž není výhodné, nebot obsah škodlivin je pro ekonomické zpracování relativně nízký.- pollutant-enriched feedstock particles trapped in the electrofilter are unnecessary waste, although their preparation consumed a very large amount of energy. They are unusable for the production of mentoring clinkers because of their relatively high pollutant content. Their use in the chemical industry is also not advantageous since the content of pollutants is relatively low for economic processing.

- zařízení pro odběr a chlazení částic plynů a jejich odprášení je investičně nákladné a provozně citlivé. '- the equipment for the collection, cooling and dedusting of gas particles is costly and operationally sensitive. '

Výše uvedené nedostatky současného způsobu výpalu odstraňuje způsob odstraňováníThe above drawbacks of the present firing method eliminate the removal method

Škodlivin z horkých kouřových plynů dle vynálezu, jehož podstata spočívá, že proudu horkých kouřových plynů obsahujících páry Škodlivin jsou periodicky vystavovány povrchy předmětů, jež jsou chlazením udržovány na teplotě nižší, než je teplota kondenzace škodlivin, což vede k intenzívní kondenzaci škodlivin na povrchu těchto předmětů ve formě nálepků, přičemž nálepky jsou s povrcnu předmětů periodicky odstraňovány v periodě, kdy povrchy předmětů nejsou vystaveny projdu plynů a jsou odváděny mimo technologický proces.The hot flue gas pollutants according to the invention are characterized in that the hot flue gas streams containing the vapor pollutants are periodically exposed to the surfaces of the articles which are kept at a temperature below the condensation temperature of the pollutants by cooling, leading to intense condensation on in the form of stickers, wherein the stickers are periodically removed from the article coating in a period when the surfaces of the articles are not exposed to the gas passage and are discharged outside the process.

Podstata zař .zenτ. spočívá v tom, že je tvořena soustavou zevnitř chlazených kondenzačních trub, vedenýcn iálně posuvných s možností zasunutí do vnitřního prostoru kanálu plynů otory s nátrurki a vysunutí mimo prostor kanálu plynů, přičemž na každé kondenzační troubě je mezi vedením a nátrubkem nasazen stírací kruh.The essence of the device. It consists of a system of internally cooled condensation tubes, which can be guided and slidable and can be inserted into the interior of the gas duct by swabbing and extruding out of the gas duct space, with a wiper ring mounted on each condensation pipe.

Zavedení způsobů a zařízení dle vynálezu umožňuje dosáhnout velmi značných úspor investičních i provozních, a to:The introduction of the methods and apparatuses according to the invention makes it possible to achieve very considerable savings in investment and operation, namely:

- není zapotřebí instalovat drahé zařízení pro odtah, chlazení a odprašování části plynů. Způsob dle vynálezu vyžaduje zařízení velmi jednoduché a levné, které lze v případě potřeby instalovat i dodatečně.- there is no need to install expensive equipment for extracting, cooling and dedusting part of the gases. The method according to the invention requires a device which is very simple and inexpensive and can also be retrofitted if necessary.

- ztráty tepla ve srovnání s dosud užívaným způsobem odstraňování škodlivin jsou nepatrné- the heat loss is negligible compared to the method of pollutants used up to now

- kondenzáty škodlivin ve formě nálepků získané způsobem dle vynálezu, jsou značně koncentrované, nejsou proto odpadem, ale cennou surovinou pro chemický průmysl, například pro výrobu umělých hnojív apod.the condensates of the pollutants in the form of labels obtained by the process according to the invention are highly concentrated and are therefore not waste, but a valuable raw material for the chemical industry, for example for the production of fertilizers and the like.

Způsob dle vynálezu se provádí za pomocí vhodně řešeného zařízení tak, že vhodné předměty, například kondenzační disky, nebo trouby, chlazením udržované na teplotě nižší než je teplota kondenzace škodlivin, jsou opakovaně zaváděny do proudu plynů o teplotě vyšší, než je teplota kondenzace škodlivin a posléze z nich vyváděny. Páry škodlivin, obsažené v horkých plynech, na chlazených předmětech kondenzují, tuhnou a vytvářejí pevné nálepky. Tyto jsou po vyvedení předmětů z proudu horkých plynů mechanicky odstraněny a odvedeny mimo technologický proces.The method according to the invention is carried out using a suitably designed device such that suitable objects, such as condensation disks or ovens, cooled by cooling at a temperature below the condensation temperature of the pollutants, are repeatedly introduced into the gas stream at a temperature above the condensation temperature of the pollutants; eventually led out of them. The vapors contained in the hot gases condense, solidify and form solid labels on the cooled objects. These are mechanically removed after the objects are removed from the hot gas stream and discharged outside the process.

Zařízení k provádění způsobu dle vynálezu může být řešeno několika způsoby. Příklad možného řešení je znázorněn na obr. 1 schematicky řezem přes kanál plynů a přes jednu z funkčních jednotek zařízení, jež jsou na něm zabudovány. Kondenzační trouba je zasunuta do kanálu plynů. Na obr. 2 je stejné zařízení, avšak kondenzační trouba je z kanálu plynů vysunuta.The apparatus for carrying out the method according to the invention can be solved in several ways. An example of a possible solution is shown schematically in FIG. 1 by sectioning through a gas channel and through one of the functional units of the device incorporated therein. The condenser tube is inserted into the gas duct. Fig. 2 shows the same device but the condenser tube is ejected from the gas passage.

Zařízení je tvořeno soustavou kondenzačních trub £, vedených vedením £, axiálně posuvných s možností zasunutí do vnitřního prostoru kanálu 2 plynů otvory £ s nátrubky £ a vysunutí mimo prostor kanálu £ plynů, přičemž na každé kondenzační troubě £ je mezi vedením £ s nátrubkem £ nasazen stírací kruh £. Otvory £ s nátrubky 5 jsou podstatně většího průměru, než je průměr kondenzačních trub £. Vůle kondenzačních trub v otvoru vedení £ a stíracího kruhu £ je naopak velmi malá.The device consists of a set of condensation tubes 4 guided by a conduit 4 axially displaceable with the possibility of inserting into the interior space of the gas channel 2 openings with nozzles 4 and extending out of the space of the gas channel 6, wiper ring £. The openings 5 with the sleeves 5 are of a substantially larger diameter than the diameter of the condensation tubes 4. On the other hand, the play of the condensation tubes in the opening of the guide line 8 and the wiper ring 4 is very small.

Kanál £ plynů je čtyřhranný a je zevnitř opatřen žáruvzdornou vyzdívkou £. Nátrubky £ otvorů £ přečnívají rovinu stěny kanálu £ plynů a tvoří tak těsnicí plochu pro stírací kruh £. Každá kondenzační trouba £ je na straně kanálu £ plynů uzavřena, na straně odvrácené od kanálu £ plynu otevřena a je do ní centricky zasunuta a známým způsobem upevněna trubka £ chladícího vzduchu spojena nejlépe ohebnou hadicí £ s ventilátorem chladicího vzduchu, který není znázorněn.The gas channel 4 is rectangular and has a refractory lining 6 inside. The sockets 4 of the apertures 4 extend over the plane of the wall of the gas passage 4 and thus form a sealing surface for the scraper ring 4. Each condensation tube 6 is closed on the gas duct side, open on the side facing away from the gas duct, and is centrally inserted therein and fixed in a known manner by a cooling air tube 6 connected preferably by a flexible hose 4 to a cooling air fan (not shown).

Každá z kondenzačních trub £ je na straně odvrácené od kanálu £ plynů zpravidla přírubou 10 spojena s mechanickým zařízením pro posuv do kanálu £ plynů a zpět dle předem stanoveného programu. Toto zařízení je běžného provedení a není na obrázcích znázorněno.On the side facing away from the gas passage 4, each of the condensation tubes 4 is generally connected via a flange 10 to a mechanical device for moving into and out of the gas passage 5 according to a predetermined program. This device is of conventional design and is not shown in the figures.

Vně kanálu £ plynů pod stíracími kruhy £ a vedeními £ soustavy kondenzačních trub £ je umístěna výsypka 11 nálepků navazující na skluz nebo dopravník běžného provedení, který není znázorněn.Outside the gas duct 4 beneath the scraper rings 4 and conduits 4 of the condensate tube assembly 4, a label hopper 11 is disposed adjacent to a chute or conveyor of conventional design (not shown).

Jednotlivé kondenzační trouby 2 mohou být v soustavě 2 na kanále 2 plynů rozmístěny bud na jedné stěně, jak je znázorněno na obr. 1 a obr. 2, nebo i na více stěnách a to v jedné nebo i více rovinách. Počet kondenzačních trub 2 ^v soustavě je dán množstvím škodlivin jež je nutno z plynů odstranit.The individual condensation tubes 2 can be arranged in the system 2 on the gas channel 2 either on one wall, as shown in FIGS. 1 and 2, or even on several walls, in one or more planes. The number of condensation tubes 2 ^{in the} system is determined by the amount of pollutants to be removed from the gases.

Zařízení pracuje následujícím způsobem:The device works as follows:

V základní pracovní poloze jsou kondenzační trouby 2 zasunuty dle obr. 1 otvorem do vnitřního prostoru kanálu 2 plynů, jímž proudí horké plyny, obsahující páry škodlivin. Stírací kruh 6 každé kondenzační trouby 2 je přiražen na příslušný nátrubek 5 a zabraňuje tak vnikání falešného vzduchu do kanálu 2· Vedení £ udržuje souosnost kondenzačních trub 2 s otvory 4.In the basic operating position, the condenser tubes 2 are inserted through an opening into the interior of the gas duct 2 according to FIG. 1, through which hot gases containing pollutant vapors flow. The scraper ring 6 of each condensation tube 2 is stamped on the corresponding sleeve 5 and thus prevents the ingress of false air into the duct 2. The conduit 6 maintains the alignment of the condensation tubes 2 with the openings 4.

Každá kondenzační trouba 2 je zevnitř chlazena studeným vzduchem přiváděným ohebnou hadicí 9 od neznázorněného ventilátoru chladicího vzduchu a dále trubkou 2 chladicího vzduchu axiálně až do uzavřeného konce kondenzační trouby 1_. Odkud se mezikružím kol trubky 2 chladicího vzduchu vrací zpět a otevřenou stranou kondenzační trouby 2 odchází do ovzduší. Přívod chladicího vzduchu ohebnou hadicí 9 umožňuje axiální pohyb kondenzačních trub 2’Each condenser tube 2 is cooled from the inside by cold air supplied by a flexible hose 9 from a cooling air fan (not shown) and further by a cooling air tube 2 axially up to the closed end of the condenser tube 7. From there, the cooling ring of the cooling air tube 2 returns and returns to the atmosphere via the open side of the condenser tube. Cooling air inlet through flexible hose 9 allows axial movement of condensation tubes 2 '

Žáruvzdorná vyzdívka 7_ jednak chrání stěny kanálu proti účinkům vysokých teplot plynů, jednak zabraňuje vzniku nálepků na stěnách kanálu, neboř její vnitřní povrch má teplotu vyšší, než je kondenzační teplota škodlivin.On the one hand, the refractory lining 7 protects the duct walls against the effects of high gas temperatures, on the other hand it prevents the formation of labels on the duct walls, since its inner surface has a temperature higher than the condensation temperature of the pollutants.

Naproti tomu relativně nízká teplota chlazených kondenzačních trub 2 způsobuje, že na nich škodlivý silně kondenzují a velmi rychle vytvářejí nálepky.On the other hand, the relatively low temperature of the cooled condensate tubes 2 causes the condensers to condense strongly and to form labels very quickly.

Známým způsobem provedené mechanické zařízení dle časového programu nastaveného dle rychlosti růstu nálepků poměrně rychlým pohybem vysouvá z kanálu 2 plynů a zasouvání zpět postupně jednotlivě kondenzační trouby 2·In a known manner, the mechanical device according to the time program set according to the rate of growth of the labels ejects the condensation tubes 2 from the gas passage 2 in a relatively rapid motion.

Na počátku vysouvacího pohybu je stírací kruh 2 kondenzační troubou 2 ^s nálepky až je opře o vedení 2. Při další fázi vysouvacího pohybu konenzační trouby 2 stírá nálepky, které se drobí a padají do výsypky 11.At the beginning of the ejection movement, the wiper ring 2 is a condensation tube 2 ^with labels until it rests on the guide 2. At the next stage of the ejection motion of the condensation tube 2, it wipes off the labels which crumble and fall into the hopper 11.

Ve fázi vysouvání a vysunutého stavu, zobrazeného na obr. 2, zabraňuje vnikání falešného vzduchu do kanálu 2 nešetřený nálepek, který vyplňuje vůli mezi kondenzační troubou 2 a otvorem £. Tento méně příznivý stav trvá však velmi krátkou dobu - několik sekund.In the ejection and extended phase shown in Fig. 2, the untreated labels prevent the entry of the false air into the channel 2, which fills the clearance between the condensation tube 2 and the opening 6. However, this less favorable condition lasts for a very short time - a few seconds.

Při následném zasouvání je stírací kruh 2 unesen kondenzační troubou 2 zpět na doraz na nátrubek 2* Zasouvání pokračuje, až je obnoven výchozí stav.During the subsequent retraction, the wiper ring 2 is carried back by the condenser tube 2 to the stop on the sleeve 2 * The retraction continues until the initial state is restored.

Získané nálepky, jež jsou velmi koncentrovanými kondenzáty škodlivin, jsou známým způsobem z výsypky 11 dopravovány na skládku, upravovány a dále využívány zejména k výrobě umělých hnojiv.The obtained labels, which are highly concentrated condensates of pollutants, are conveyed to a landfill in a known manner from the hopper 11, treated and further used, in particular, for the production of fertilizers.

V případě, že obsah škodlivin v práškové surovině nebo i palivu se třeba jen přechodně sníží, je možno kondenzační trouby 2 vysunout, dorazit stírací kruhy 6 na nátrubky 2 ^azařízení odstavit. Vznikne tak technologický stav, jako by zařízení nebylo vůbec instalováno.If the content of the pollutants in the pulverulent raw material or even the fuel is only temporarily reduced, the condensation tubes 2 can be extended, the scraper rings 6 can be reached on the sleeves 2 ^{and the} machine can be shut down. This will create a technological state as if the device was not installed at all.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Method for removing pollutants from hot flue gases, in particular from cement rotary kilns with a pre-heat exchanger, characterized in that the hot flue gas stream containing pollutant vapors is periodically exposed to surfaces of objects which are cooled at a temperature below the pollutant condensation temperature. resulting in intensive condensation of pollutants on the surface of the articles, in the form of labels, wherein the labels are periodically removed from the surfaces of the articles when the surfaces of the articles are not exposed to the gas stream and are outside the process.

Device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that it consists of a system of internally cooled condensation tubes (1), guided by a guide (2), axially displaceable with the possibility of inserting into the interior space of the gas channel (3) openings (4). . (5) and extending out of the gas duct (3), a scraper ring (6) being fitted on each condensation pipe (1) between the conduit (2) and the sleeve (5).

Device according to claim 2, characterized in that a decanting hopper (11) is arranged under the scraper rings (6) and guides (2).

Device according to Claims 2 and 3, characterized in that each condensation tube (1) is closed on the side of the gas channel (3), open on the side facing away from the gas channel (3) and a cooling tube (8) is inserted centrally therein. air is connected to the cooling air fan.