CZ303436B6 - Zpusob snížení emise SOx v zarízení pro výrobu cementového slínku a výrobní zarízení k provádení tohoto zpusobu - Google Patents

Abstract

Zpusob snížení emise SO.sub.x.n. v zarízení pro výrobu cementového slínku, kdy výchozí cementová surovina se predhrívá a vypaluje v zarízení, které obsahuje predehrívac (1) a vypalovací pec (7). Katalyzátor, ve forme chloridu a/nebo smesi nekolika sloucenin chloridu, mající vlastnost, že bude prítomen v tuhé nebo roztavené forme v zóne cyklónového predehrívace (1), kde se vytvárí SO.sub.2.n. a takto musí být úcinný a odparen, se zavádí do cyklónového predehrívace (1) v jeho nejvyšší úrovni (2, 3), nebo v úrovni predcházející jeho nejvyšší úrovni (2, 3). Katalyzátor se smeruje dolu skrz cyklónový predehrívac (1) do vypalovací pece (7). Z vypalovací pece (7) se extrahuje cástecné množství odcerpaného plynu obsahující katalyzátor v plynné forme. Extrahovaný odcerpávaný proud plynu se ochlazuje, takže je katalyzátor prítomen v tuhé forme, tuhá látka se oddelí z ochlazeného odcerpaného proudu plynu a alespon cást oddelené tuhé látky obsahující katalyzátor se recykluje pro opetovné zavedení do cyklónového predehrívace (1).

Description

Způsob snížení emise SO_X v zařízení pro výrobu cementového stínku a výrobní zařízení k provádění tohoto způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu snížení emise SO_X v zařízení pro výrobu cementového slínku, kdy je výchozí cementová moučka předehřívána a vypalována ve výrobním zařízení, které obsahuje cyklónový předehřívač a vypalovací pec. Vynález se také týká výrobního zařízení k provádění io tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Zařízení výše uvedeného typu k výrobě cementového slínku jsou všeobecně známá z literatury.

Emise SO₂ u těchto moderních vypalovacích zařízení na výrobu cementového slinkuje obvykle relativně nízká díky skutečnosti, že síra, obsažená v palivu, které vstupuje do vypalovací pece a pro jakoukoliv pražící pec, je vázána velmi účinně ve formě síranu, který je prostoupen ve slínku a vypouštěn z vypalovací pece. Nicméně, může se objevit jistá emise u předehřívače, jestliže použité výchozí suroviny obsahují sulfid, jak je tomu v případě hojně se vyskytujících minerálů pyritu a markazitu.

Příčinou je rozložení FeS₂ v předehřívači při teplotě 550 °C podle rovnice (1) FeS₂=FeS + S

Přičemž následně po evaporaci je S okamžitě konvertována na SO₂. FeS je poněkud více rezistentní a dosahuje kalcinační zóny před vypálením a SO₂ takto vyvinutý je dodatečně vázán CaO obdobným způsobem, který je produkován palivem. Toto se děje v souladu s reakcí podle rovnice (2) SO₂ + CaO + ^l/₂ O₂ = CaSO₄

V případě přítomnosti pyritu ve výchozích surovinách, je zde riziko úniku kolem poloviny obsahu síry ve formě SO₂.

Ke snížení nárůstu jakéhokoliv takového úniku SO₂ je známa praxe, kdy je zavedeno absorpční činidlo ve formě CaO, Ca(OH)₂, nebo jiné základní komponenty v některých polohách v předehřívači, takže SO₂ může být vázán ve formě sulfidu (3) CaO + SO₂ = CaSO₃

V následující fázi procesu bude sulfid přeměněn na síran.

Významnou nevýhodou tohoto známého způsobu je to, že vyžaduje použití nadbytečného množství absorpčních činidel, která činí tuto metodu relativně nákladnou, zejména tehdy, kdy má být použité absorpční činidlo zakoupeno z externích zdrojů. Dokument WO 93/10884 popisuje způsob, při kterém odčerpávané plyny obsahující naloženy prach-CaO jsou extrahovány z lokace blízko pražící pece a nasměrovány do lokace v předehřívači, kde probíhá absorpce SO₂. Způsob je funkční, ale vyžaduje podstatné, nadbytečné množství CaO a proto poněkud snižuje účinnost předehřívače jako jednotky pro výměnu tepla. Jiný dánský dokument poskytuje zdokonalenou metodu, při které je výchozí kalcinována cementová moučka extrahována, hašena a mleta před zavedením do předehřívače. Nicméně, nevýhodou této metody je rovněž snížená účinnost předehřívače jako jednotky pro výměnu tepla.

- 1 CZ 303436 B6

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky stavu techniky jsou odstraněny způsobem snížení emise SO_X v zařízení pro 5 výrobu cementového slínku podle vynálezu, kdy výchozí cementová surovina se předhřívá a vypaluje v zařízení, které obsahuje předehřívač a vypalovací pec, jehož podstatou je to, že katalyzátor, ve formě chloridu a/nebo směsi několika sloučenin chloridu, mající vlastnost, že bude přítomen v tuhé nebo roztavené formě v zóně cyklóno vého předehřívače, kde se vytváří SO₂ a takto musí být účinný a odpařen, se zavádí do cyklónového předehřívače v jeho nej vyšší úrovni, io nebo v úrovni předcházející jeho nej vyšší úrovni, katalyzátor se směruje dolů skrz cyklóno vý předehřívač do vypalovací pece, přičemž z vypalovací pece se extrahuje částečné množství odčerpaného plynu obsahující katalyzátor v plynné formě, extrahovaný odčerpávaný proud plynu se ochlazuje, takže je katalyzátor přítomen v tuhé formě, tuhá látka se oddělí z ochlazeného odčerpaného proudu plynu a alespoň část oddělené tuhé látky obsahující katalyzátor se recykluje pro opětovné zavedení do cyklónového předehřívače, jakož i to, že katalyzátor se zavádí do cyklónového předehřívače samostatně, nebo že se katalyzátor směšuje s výchozími surovinami především ve výchozím drticím zařízení a zavádí se do cyklónového předehřívače ve směsi s komponentami výchozí suroviny.

Podstatou způsobu je rovněž to, oddělená tuhá látka obsahující katalyzátor a recyklovaná pro opětovné zavedení se směšuje s komponentami výchozí suroviny v drticím zařízení, jakož í to, že se dodává čerstvý katalyzátor, nebo že katalyzátor obsahuje jednu nebo několik sloučenin chloridu jako je CaCl₂, Kel, NaCl, MnCl₂ a FeCl₃.

Dále je podstatou to, katalyzátor má tavný bod při teplotě nižší než 550 °C při tlaku 0,1 MPa.

Nedostatky stavu techniky jsou dále odstraněny výrobním zařízením podle vynálezu, obsahující cyklónový předehřívač a vypalovací pec, jehož podstatou je to, že dále obsahuje otvor v potrubí k zavedení katalyzátoru do cyklónového předehřívače v jeho nej vyšší úrovni, nebo v úrovni předcházející jeho nejvyšší úrovni, stejně jako odtokový systém tvořeny potrubím k extrahování a částečnému odčerpání proudu plynu z vypalovací pece, a dále obsahuje prostředky k ochlazení extrahovaného odčerpaného proudu plynu tvořené vzduchovým vstřikovacím ústrojím a přípravnou chladicí věží a přiváděči prostředky k recyklaci alespoň části separované tuhé látky obsahující katalyzátor k opětovnému zavedení do cyklónového předehřívače.

Výhodou způsobu a zařízení podle vynálezu je dosažení levné a účinné redukce emise SO_X, aniž by to znamenalo významné snížení účinnosti předehřívače.

Takto je dosaženo účinné redukce emise SO_X, kde sloučeniny chloridu a/nebo směsi několika sloučenin chloridu mají vlastnosti, které s ohledem na tavný bod a bod varu vybudí katalytickou reakci podle rovnice (3) CaO + SO₂ = CaSO₃ a dále uskuteční reakci podle rovnice (4) CaCO₃ + SO₂ - CaSO₃ + CO₂

Bylo zjištěno, že je možné podnítit reakci SO₂ s uhličitanem vápenatým CaCO₃, který sám o sobě konstituuje kolem 80% výchozích surovin. Jelikož jedna reagující látka, jmenovitě CaCO₃ je přítomna ve velikém množství, redukce SO₂ může být uskutečněna bez jakéhokoliv použití nepatřičných chemikálií a navíc, reakce a tím redukce SO₂ musí být hodnocena přibližně jako úplná.

-2CZ 303436 B6

Objasnění obrázků na výkrese

Příkladné provedení způsob snížení emise SO_X v zařízení pro výrobu cementového slínku a pro5 vozní zařízení k provádění tohoto způsobuje znázorněno na přiloženém výkresu, kde představuje obr. 1 schéma zařízení a výrobního procesu.

Popis příkladného provedení io

Zařízení podle obr. I tvoří cyklónový předhřívač 1 sestávaj ící z úrovní 2, 3, 4 cyklónového předehřívače 1, pražící pece 5 s následujícím oddělovacím cyklónem 6 a rotační vypalovací peci 2Výrobní zařízení dále obsahuje chladič 9 slínku k ochlazení vypáleného cementového slínku a potrubí JJ. k zavádění předem ohřátého chladicího vzduchu do pražící pece 5. Surovina z výcho15 zího drtícího zařízení 21 je zaváděná do potrubí 8 k odčerpávání plynu, které spojuje dvě nejvyšší úrovně 2, 3 cyklónového předehřívače v protiproudu k odčerpávanému plynu během jeho proudění skrz tři úrovně 2, 3, 4, přičemž následně podléhá žíhání v kalcinační-pražicí peci 5. Ze spodního výstupu oddělovacího cyklónu 6 je kalcinovaná výchozí surovina vedena do rotační vypalovací pece 7. Odčerpávaný plyn z rotační vypalovací pece 7 a z pražící pece 5 je odtahován z pražící pece 5 skrz oddělovací cyklónu 6 a vzhůru skrz cyklónový předehřívač 1 pomocí ventilátoru 10. Podle vynálezu, katalyzátor je dodáván ve formě sloučeniny chloridu a/nebo směsi několika sloučenin do cyklónového předehřívače 1 ve fázi nejvyšší úrovně 2 nebo v úrovni předcházející, čímž je konstituována zóna cyklónového předehřívače 1, ve které vzniká SO₂. Katalyzátor může být samostatně dodáván do potrubí 8 pro odčerpávaný plyn přes otvor 8a, nebo do odpovídajícího potrubí 12 pro odčerpávaný plyn, které spojuje úroveň 4 s úrovni 3. Nicméně, je výhodné, je-li katalyzátor dodáván do výchozího drtícího zařízení 2J za účelem získání efektivní směsi s výchozími surovinami a tíž proto, že katalyzátor je takto dodáván do cyklónového předehřívače 1 přes otvor 8a promíšený s výchozími surovinami. Následně je katalyzátor přenášen spolu s výchozími surovinami směrem dolů skrz cyklónový předehřívač 1 do vypalovací pece 7.

V cyklónovém předehřívači 1 podněcuje katalyzátor absorpci SO₂ vybuzením jeho reakce s CaO ke vzniku CaSO₃ a též jeho reakce s CaCO₃ ke vzniku CaSO₃ a CO₂. Vzniklý CaSO₃ dále reaguje k tvorbě CaSO₄, který bude odebírán z vypalovací pece 7. Po ukončení funkce v cyklónovém předehřívači 1 skončí katalyzátor v rotační vypalovací peci 7, kde díky převládající vypalovací teplotě vyšší než 1100°C bude přítomen v kondenzované formě, která splňuje podmínku pro extrahování katalyzátoru z vypalovacího systému. To se děje prostřednictvím potrubí J4, extrahováním a částečným odčerpáváním proudu plynu, který obsahuje katalyzátor v kondenzované formě a prach a vytažením materiálu přívodním koncem rotační vypalovací pece 7.

Extrahovaný odčerpávaný proud plynu je následně částečně ochlazován vstřikováním vzduchu do potrubí J4 prostřednictvím vzduchového vstřikovacího ústrojí 16 a částečně v přípravné chladicí věži 5, která je vystavena postřiku vodou, takže katalyzátor je přítomen v tuhé formě. Katalyzátor se v zásadě kondenzuje na prachu ve formě alkali-chloridu během procesu ochlazování.

Po ochlazení je tuhá látka oddělována z ochlazeného odčerpaného proudu plynu ve filtračním uspořádání 17. ze kterého je filtrovaný očištěný odčerpaný proud plynu uvolňován do atmosféry přes ventilátor 18 a šachtu 19, přičemž alespoň část filtrovaného materiálu, který obsahuje katalyzátor, podléhá recyklaci v drticím výchozím zařízení 2J, nebo alternativně přímo v cyklónovém předehřívači 1, kam je přiváděna nespecifikovaným přiváděč ím prostředkem 20 pro opětovné zavedení do cyklónového předehřívače L Výchozí drtící zařízení 21 je pouze znázorněno jako box, k němuž je přidána řada komponent A, B, C výchozí suroviny a případně katalyzátor.

Claims (8)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   5 1. Způsob snížení emise SO_X v zařízení pro výrobu cementového slínku, kdy výchozí cementová surovina se předhřívá a vypaluje v zařízení, které obsahuje předehřívač (1) a vypalovací pec (7), vyznačující se tím, že katalyzátor, ve formě chloridu a/nebo směsi několika sloučenin chloridu, mající vlastnost, že bude přítomen v tuhé nebo roztavené formě v zóně cyklóno vého předehřívače (1), kde se vytváří SO₂ a takto musí být účinný a odpařen, se zavádí do io cyklónového předehřívače (1) v jeho nejvyšší úrovni (2, 3), nebo v úrovni předcházející jeho nejvyšší úrovni (2, 3), katalyzátor se směruje dolů skrz cyklónový předehřívač (1) do vypalovací pece (7), přičemž z vypalovací pece (7) se extrahuje částečné množství odčerpaného plynu obsahující katalyzátor v plynné formě, extrahovaný odčerpávaný proud plynu se ochlazuje, takže je katalyzátor přítomen v tuhé formě, tuhá látka se oddělí z ochlazeného odčerpaného proudu plynu

   15 a alespoň část oddělené tuhé látky obsahující katalyzátor se recykluje pro opětovné zavedení do cyklónového předehřívače (1).
2. 2, Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že katalyzátor se zavádí do cyklónového předehřívače (1) samostatně.
3. 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že katalyzátor se směšuje s výchozími surovinami, především ve výchozím drticím zařízení (21) a zavádí se do cyklónového předehřívače (1) ve směsi s komponentami (A, B, C) výchozí suroviny.

   25
4. 4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že oddělená tuhá látka obsahující katalyzátor a recyklovaná pro opětovné zavedení se směšuje s komponentami (A, B, C) výchozí suroviny v drticím zařízení (21).
5. 5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se dodává čerstvý katalyzátor.
6. 6. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že katalyzátor obsahuje jednu nebo několik sloučenin chloridu jako je CaCl₂, KC1, NaCl, MnCl₂ a FeCfi.
7. 7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že katalyzátor má tavný bod při

   35 teplotě nižší než 550 °C při tlaku 0,1 MPa.
8. 8. Výrobní zařízení k uskutečňování způsobu podle nároku 1, obsahující cyklónový předehřívač (1) a vypalovací pec (7), vyznačující se tím, že dále obsahuje potrubí (8) s otvorem (8a) k zavedení katalyzátoru do cyklónového předehřívače (1) v jeho nejvyšší úrovni (2, 3),

   40 nebo v úrovni předcházející jeho nejvyšší úrovni (2, 3), stejně jako odtokový systém tvořený potrubím (14) k extrahování a částečnému odčerpání proudu plynu z vypalovací pece (7), a dále obsahuje prostředky k ochlazení extrahovaného odčerpaného proudu plynu tvořené vzduchovým vstřikovacím ústrojím (16) a přípravnou chladicí věží (15) a přiváděči prostředky (20) k recyklaci alespoň části separované tuhé látky obsahující katalyzátor k opětovnému zavedení do cykló45 nového předehřívače (1).