RU2083922C1

RU2083922C1 - Method of recovery of combustible wastes in rotary portland cement clinker kiln

Info

Publication number: RU2083922C1
Application number: RU95113056A
Authority: RU
Inventors: Василий Васильевич Шутов; Михаил Николаевич Пульцин; Янис Карлович Клявиньш
Original assignee: Василий Васильевич Шутов
Priority date: 1995-07-25
Filing date: 1995-07-25
Publication date: 1997-07-10

Abstract

FIELD: methods of recovery of combustible wastes; cement industry. SUBSTANCE: method consists in loading wastes containing volatile agents and mineral admixtures in kiln. Innovation of invention consists in preheating the mixture of combustible wastes containing volatile agents and mineral admixtures, settling it, draining liquid phase, separating liquid phase into liquid combustible part and water, feeding water to inlet of raw material mills, feeding the liquid combustible part to rotary kiln, separating the solid phase with residues of combustible wastes into fractions according to sizes by means of heated screen; then liquid phase is drained and is mixed with liquid phase separated at settling, fine dispersed product is fed to kiln and coarse dispersed phase is ground together with raw components of cement charge. EFFECT: complete replacement of fuel of rotary kiln with combustible wastes and recovery of mineral admixtures and dirty water at minimum harmful effect on surrounding medium. 8 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике утилизации смесей твердых, жидких и пастообразных горючих отходов, содержащих летучие вещества, минеральные примеси и воду, во вращающихся печах для обжига сыпучих материалов и может быть использовано в цементной промышленности. The invention relates to techniques for the disposal of mixtures of solid, liquid and pasty combustible wastes containing volatile substances, minerals and water in rotary kilns for firing bulk materials and can be used in the cement industry.

Известен способ утилизации горючих отходов во вращающейся печи для обжига портландцементного клинкера, включающий перемешивание отходов, их дозировку, обеспечивающую заданную теплотворную способность отходов в каждом контейнере, упаковку контейнеров с отходами, загрузку контейнеров с отходами через отверстие, расположенное в средней трети длины печного цилиндра обжиговой печи, где температура печных газов составляет от ≈950 до ≈1100^oC [1]
Недостатками известного способа является то, что мала доля топлива, замещаемая горючими отходами, из-за подачи воздуха для сжигания отходов через зону спекания, температура газов в которой не должна быть ниже 1600^oC, что приводит к ограничению коэффициента избытка воздуха в зоне спекания; известный способ не позволяет утилизировать горючие отходы с большой влажностью; неконтролируемы вариации качества клинкера из-за неравномерной присадки золы отходов по количеству, гранулометрическому и химическому составу; не оптимально положение зоны подачи отходов по длине печи, что приводит к неполному сгоранию летучей части отходов и выбросу продуктов неполного сгорания топлива в атмосферу.A known method of disposing of combustible waste in a rotary kiln for burning Portland cement clinker, including mixing the waste, its dosage, providing a given calorific value of the waste in each container, packaging the waste containers, loading the waste containers through an opening located in the middle third of the length of the kiln kiln of the kiln where the temperature of the furnace gases is from ≈950 to ≈1100 ^o C [1]
The disadvantages of this method is that a small fraction of the fuel replaced by combustible waste due to the air supply for burning waste through the sintering zone, the gas temperature in which should not be lower than 1600 ^o C, which leads to a limitation of the coefficient of excess air in the sintering zone; the known method does not allow the disposal of combustible waste with high humidity; Uncontrolled variations in the quality of clinker due to the uneven addition of waste ash in terms of quantity, granulometric and chemical composition; the position of the waste supply zone along the length of the furnace is not optimal, which leads to incomplete combustion of the volatile part of the waste and the release of products of incomplete combustion of fuel into the atmosphere.

Известен способ утилизации горючих отходов, содержащих летучие компоненты, во вращающейся печи для обжига портландцементного клинкера, включающий перемешивание отходов, обработку отходов с целью удержания от испарения летучих компонентов, дозировку отходов, обеспечивающую заданную теплотворную способность отходов в каждом контейнере, упаковку контейнеров с отходами, загрузку контейнеров с отходами через отверстие, расположенное в средней трети длины печного цилиндра обжиговой печи, где температура печного газа достаточна для разложения летучих компонентов отходов, а подготовленные отходы в печи контактируют с раскаленным обрабатываемым минеральным материалом [2]
Недостатками известного способа является то, что мала доля топлива, замещаемая горючими отходами, из-за подачи воздуха для сжигания отходов через зону спекания, температура газов в которой не должна быть ниже 1600^oC, что приводит к ограничению коэффициента избытка воздуха в зоне спекания; известный способ не позволяет утилизировать горючие отходы с большой влажностью; низко качество клинкера из-за неравномерности присадки золы отходов по количеству, гранулометрическому и химическому составу.A known method of disposing of combustible waste containing volatile components in a rotary kiln for burning Portland cement clinker, including mixing the waste, treating the waste in order to keep the volatile components from evaporation, dosing the waste, providing a given calorific value of the waste in each container, packing the waste containers, loading waste containers through an opening located in the middle third of the length of the kiln cylinder of the kiln, where the temperature of the kiln gas is sufficient to decompose volatile components of the waste, and the prepared waste in the furnace is in contact with the heated processed mineral material [2]
The disadvantages of this method is that a small fraction of the fuel replaced by combustible waste due to the air supply for burning waste through the sintering zone, the gas temperature in which should not be lower than 1600 ^o C, which leads to a limitation of the coefficient of excess air in the sintering zone; the known method does not allow the disposal of combustible waste with high humidity; clinker quality is low due to the unevenness of the additive of waste ash in terms of quantity, granulometric and chemical composition.

Предложенный способ позволяет полностью утилизировать все компоненты смеси твердых, жидких и пастообразных горючих отходов, содержащих летучий вещества и минеральные примеси и воду, и полностью или частично заменить топочный мазут горючей частью отходов, а отделение и дозирование минеральной части отходов обеспечивает стабилизацию качества получаемого портландцементного клинкера. The proposed method allows to completely utilize all components of a mixture of solid, liquid and pasty combustible wastes containing volatile substances and mineral impurities and water, and completely or partially replace heating oil with a combustible part of the waste, and separating and dosing the mineral part of the waste ensures stabilization of the quality of the obtained Portland cement clinker.

Предложен способ утилизации смеси твердых, жидких и пастообразных горючих отходов, содержащих летучие вещества и минеральные примеси, во вращающейся печи для обжига портландцементного клинкера, путем загрузки обработанных отходов в обжиговую печь через отверстие в стенке цилиндра обжиговой печи для контакта с обжигаемым материалом в той точке по длине вращающейся обжиговой печи, где температура печного газа достаточна для сгорания горючих веществ отходов. A method for utilizing a mixture of solid, liquid and pasty combustible wastes containing volatile substances and mineral impurities in a rotary kiln for burning Portland cement clinker by loading the treated wastes into a kiln through a hole in the cylinder wall of the kiln for contact with the kiln to be contacted at that point the length of the rotary kiln, where the temperature of the furnace gas is sufficient to burn combustible waste materials.

Новым в предложенном способе является то, что смесь твердых, жидких и пастообразных горючих отходов, содержащую летучие вещества и минеральные примеси, нагревают до температуры ниже начала испарения летучих компонентов отходов (например, до температуры, не превышающей температуру кипения воды), отстаивают, сливают жидкую фазу, жидкую фазу разделяют на жидкую горючую часть и воду, воду подают на вход мельницы для мокрого измельчения сырьевых компонентов цементной шихты, жидкую горючую часть подают во вращающуюся печь, твердую фазу с остатками жидких и пастообразных горючих отходов разделяют на фракции по размерам на обогреваемом грохоте, причем жидкую фазу, отделенную при грохоте, сливают и смешивают с жидкой фазой, отделенной при отстаивании, тонкодисперсный продукт грохочения с пленками жидких и пастообразных горючих отходов подают в обжиговую печь через отверстие в стенке цилиндра для контакта с обжигаемым материалом в той точке по длине вращающейся обжиговой печи, где температура печного газа достаточна для сгорания горючих веществ отходов, а горячий воздух с температурой 500 1000^oC для сжигания горючих отходов, подаваемых в печь через отверстие в стенке цилиндра, отбирают из холодильника вращающейся печи и подают через отверстия в стенке цилиндра вращающейся печи, грубодисперсную фазу измельчают вместе с сырьевыми компонентами цементной шихты, причем жидкую горючую часть подают во вращающуюся печь через форсунку вместе с топливом, или жидкую горючую часть подают во вращающуюся печь через форсунку вместо топлива, или жидкую горючую часть подают во вращающуюся печь наряду с топливом через отдельную от топлива форсунку, причем тонкодисперсный продукт грохочения с пленками жидких и пастообразных горючих отходов перед подачей в обжиговую печь упаковывают в контейнеры, грубодисперсную фазу промывают растворителями от пленок жидких и пастообразных горючих отходов и после отмыва измельчают вместе с сырьевыми компонентами сырьевой цементной шихты, а растворители после промывки грубодисперсной фазы сливают и смешивают с жидкой фазой, отделенной при отстаивании.New in the proposed method is that a mixture of solid, liquid and pasty combustible waste containing volatile substances and mineral impurities is heated to a temperature below the beginning of the evaporation of volatile components of the waste (for example, to a temperature not exceeding the boiling point of water), sediment, drain the liquid phase, the liquid phase is divided into a liquid combustible part and water, water is fed to the inlet of the mill for wet grinding of raw materials of the cement mixture, the liquid combustible part is fed to a rotary kiln, the solid phase with the remainder liquid and pasty combustible waste are separated into size fractions on a heated screen, and the liquid phase separated during screening is drained and mixed with the liquid phase separated during settling, the finely dispersed screening product with films of liquid and pasty combustible waste is fed into the kiln through a hole in the cylinder wall for contact with the calcined material at that point along the length of the rotary kiln, where the temperature of the furnace gas is sufficient for combustion of combustible waste substances, and hot air at a rate 500 1000 ^o C for burning combustible waste fed into the furnace through an opening in the cylinder wall, taken from the refrigerator of the rotary kiln and fed through the holes in the cylinder wall of the rotary kiln, the coarse phase is crushed together with the raw materials of the cement mixture, and the liquid combustible part is fed into the rotary kiln through the nozzle together with the fuel, or the liquid combustible part is fed into the rotary kiln through the nozzle instead of the fuel, or the liquid combustible part is fed into the rotary kiln along with the fuel through a separate tons of fuel nozzle, moreover, the finely dispersed screening product with films of liquid and paste-like combustible waste is packed into containers before being fed into the kiln, the coarse phase is washed with solvents from the films of liquid and paste-like combustible waste and, after washing, it is crushed together with the raw materials of the raw cement mortar, washing the coarse phase is drained and mixed with the liquid phase separated during sedimentation.

На чертеже представлена технологическая схема установки для осуществления предложенного способа. The drawing shows a process diagram of the installation for implementing the proposed method.

Установка содержит приемный бункер твердых и пастообразных горючих отходов 1, приемную емкость жидких горючих отходов 2, обогреваемый виброгрохот 3, запорно-регулирующую арматуру 4, насосы 5, резервуар-отстойник 6, емкость для сбора крупных включений в твердые горючие отходы 7, емкость для сбора мелких включений в твердые горючие отходы 8, резервуар топочного мазута 9, сырьевую шаровую мельницу 10, зумпф известнякового шлама 11, станцию загрузки и упаковки горючих отходов в контейнеры 12, транспортер тонкодисперсных отходов 13, бункер тонкодисперсных отходов 14, контейнер 15, загрузочное устройство контейнеров 16, вертикальные шламбассейны 17, горизонтальный шламбассейн 18, расходный шламовый бачок 19, тяго-дутьевую машину 20, форсунку печи 21, горячую головку печи 22, вращающуюся печь 23, устройство подачи горячего воздуха в зону подогрева 24, шлюзовый затвор 25, электрофильтр 26, транспортер пыли 27, трубу 28, батарейный циклон 29, циклон 30, мигалку 31, колосниковый холодильник 32, воздухопровод первичного воздуха 33, мазутоподогреватель паровой 34. The installation contains a receiving hopper of solid and paste-like combustible waste 1, a receiving container of liquid combustible waste 2, a heated vibrating screen 3, shut-off and control valves 4, pumps 5, a settling tank 6, a container for collecting large inclusions in solid combustible waste 7, a collecting tank small inclusions in solid combustible waste 8, fuel oil tank 9, raw ball mill 10, sump of limestone slurry 11, station for loading and packing combustible waste in containers 12, fine waste conveyor 13, fine hopper waste waste 14, container 15, container loading device 16, vertical slurry tanks 17, horizontal slurry tank 18, slurry feed tank 19, draft blower 20, furnace nozzle 21, hot furnace head 22, rotary kiln 23, hot air inlet device heating 24, airlock 25, an electrostatic precipitator 26, a dust conveyor 27, a pipe 28, a battery cyclone 29, a cyclone 30, a flasher 31, a grate cooler 32, a primary air duct 33, a fuel oil heater 34.

Предложенный способ осуществляется следующим образом: в приемный обогреваемый паром бункер 1 загружают твердые и пастообразные горючие отходы и нагревают до температуры плавления, но не выше температуры летучих веществ или кипения воды, отстаивают до полного оседания минеральных примесей и при отсутствии воды в составе горючих отходов открывают запорно-регулирующую арматуру 4 на бункере 1, и насосом 5 откачивают жидкие отходы в резервуар топочного мазута 9, а при наличии воды в отходах откачивают жидкие отходы с водой в резервуар-отстойник 6, отстаивают и горючие отходы из резервуара-отстойника 6 откачивают в резервуар топочного мазута 9, жидкие горючие отходы сливают в приемную емкость жидких горючих отходов 2, и откачивают в резервуар-отстойник 6, воду из резервуара-отстойника 6 откачивают в сырьевую шаровую мельницу 10, осадок из приемного обогреваемого паром бункера 1 спускают на расположенный под ним обогреваемый виброгрохот 3, после которого подситовой продукт, содержащий остатки жидких отходов с минеральными примесями размером частиц менее 40 мкм при отсутствии в них воды, откачивают в резервуар топочного мазута 9, а при наличии воды откачивают в резервуар-отстойник 6, промежуточный продукт грохочения с размером частиц от 40 до 80 мкм покрытых пленками жидких горючих отходов транспортируют в емкость для сбора мелких включений в горючие отходы 8, из которой подают их на станцию загрузки и упаковки горючих отходов в контейнеры 12, или транспортером 13 подают в бункер тонкодисперсных отходов 14, из которого через шлюзовый затвор 25 дозируют и загружают тонкодисперсные отходы во вращающуюся печь 23 через отверстие в стенке цилиндра для контакта с обжигаемым материалом в той точке по длине вращающейся обжиговой печи, где температура печного газа достаточна для сгорания горючих веществ отходов, надситовой продукт грохочения, содержащий минеральные частицы размером более 80 мкм и покрытые пленками жидких горючих отходов, подают в емкость для сбора крупных включений в твердые горючие отходы 7, в которой отмывают с помощью растворителей пленки жидких горючих отходов, растворители с отмытыми пленками жидких горючих отходов сливают в резервуар топочного мазута 9, а осадок дозируют и транспортируют в бункера известняка сырьевых шаровых мельниц 10, если в надситовом продукте не содержатся минеральные частицы с размером более 300 мкм, что его транспортируют на станцию загрузки и упаковки горючих отходов в контейнеры 12, контейнеры 15 с отходами через загрузочное устройство контейнеров 16, подают во вращающуюся печь 23 через отверстие в стенке цилиндра для контакта с обжигаемым материалом в той точке по длине вращающейся обжиговой печи, где температура печного газа достаточна для сгорания горючих веществ отходов, жидкую горючую часть подают во вращающуюся печь 23 через форсунку 21, установленную в горячей головке печи 22, вместе с топливом, или жидкую горючую часть подают во вращающуюся печь через форсунку 21 вместо топлива, или жидкую горючую часть подают во вращающуюся печь 23 наряду с топливом через отдельную от топлива форсунку, воду из резервуара-отстойника 6 смешивают в процессе помола с сырьевым известняком шламом в сырьевой шаровой мельнице 10, сливают в зумпф известнякового шлама 11, и откачивают насосами 4 в вертикальные шламбассейны 17, смешивают с глиняным шламом и перекачивают в горизонтальный шламбассейн 18, откуда через расходный шламовый бачок 19 подают во вращающуюся печь 23, что исключает выброс загрязненной остатками жидких горючих веществ воды в окружающую среду, холодный воздух тяго-дутьевыми машинами 20 продувают через слой горячего клинкера в колосниковом холодильнике 32 и нагревают до температуры 500 1000^oC, затем подогретый воздух очищают от клинкерной пыли в циклоне 30 и через устройство подачи горячего воздуха в зону подогрева 24 подают в печь для сжигания горючей части отходов, а клинкерную пыль из циклона 30 через мигалку 31 подают на транспортер просыпи холодильника, избыток воздуха из холодильника очищают от пыли в батарейном циклоне 29 и по воздухопроводу первичного воздуха 33 подают на вход форсунки 21, и частично сбрасывают в атмосферу через трубу 20, отходящие газы из вращающейся печи 23 обеспыливают в электрофильтре 26 и через трубу 20 сбрасывают в атмосферу, а уловленную пыль транспортером 27 возвращают во вращающуюся печь 23 через отдельную форсунку в горячей головке печи 22, температуру смеси топлива и жидких горючих отходов, подаваемой в печь, поддерживают на заданном уровне с помощью мазутоподогревателя парового 34, установленного в резервуаре топочного мазута 9.The proposed method is carried out as follows: solid and pasty combustible waste is loaded into the receiving bunker 1 heated by steam and heated to a melting point, but not higher than the temperature of volatile substances or boiling water, defend until mineral impurities are completely deposited and, if there is no water in the composition of combustible waste, they open -regulating fittings 4 on the hopper 1, and pump 5 pump the liquid waste into the fuel oil tank 9, and if there is water in the waste, pump the liquid waste with water into the settling tank to 6, sediment and combustible waste from the settling tank 6 are pumped into the fuel oil tank 9, liquid combustible waste is poured into the receiving tank of liquid combustible waste 2, and pumped into the settling tank 6, the water from the settling tank 6 is pumped into a raw material ball mill 10, the sediment from the receiving steam-heated hopper 1 is lowered onto the heated vibrating screen 3 located below it, after which a screen product containing residues of liquid waste with mineral impurities with a particle size of less than 40 microns in the absence of water is pumped into the fuel oil tank 9, and if water is pumped into the settling tank 6, the intermediate screening product with a particle size of 40 to 80 microns of film-coated liquid combustible waste is transported to a container for collecting small inclusions in combustible waste 8, from which they are fed to a station for loading and packing combustible waste into containers 12, or they are conveyed by a conveyor 13 to a fine waste bin 14, from which fine wastes are metered and loaded into a rotary kiln 23 through a lock gate 25 and fed through a hole cylinder wall for contact with the calcined material at that point along the length of the rotary kiln, where the temperature of the furnace gas is sufficient for combustion of combustible waste substances, the screen sieve product containing mineral particles larger than 80 microns and coated with films of liquid combustible waste is fed into a collection tank large inclusions in solid combustible waste 7, in which films of liquid combustible waste are washed with solvents, solvents with washed films of liquid combustible waste are poured into the furnace tank fuel oil 9, and the sludge is metered and transported to the limestone bins of the raw ball mills 10, if the sieve product does not contain mineral particles with a size of more than 300 microns, which is transported to the station for loading and packaging of combustible waste in containers 12, containers 15 with waste through the loading the container device 16 is fed into the rotary kiln 23 through an opening in the cylinder wall for contact with the calcined material at that point along the length of the rotary kiln where the temperature of the furnace gas is sufficient for combustion of combustible waste materials, a liquid combustible part is supplied to a rotary kiln 23 through a nozzle 21 installed in the hot head of the furnace 22, together with fuel, or a liquid combustible part is fed to a rotary kiln through a nozzle 21 instead of fuel, or a liquid combustible part is fed to a rotary kiln 23 with fuel through a nozzle separate from the fuel, water from the settling tank 6 is mixed during grinding with raw limestone sludge in a raw ball mill 10, poured into a sump of limestone sludge 11, and pumped into a vertical sump by pumps 4 17, mixed with clay slurry and pumped into a horizontal slurry basin 18, from where it is fed into a rotary kiln 23 through a slurry supply tank 19, which eliminates the discharge of water contaminated with residual liquid combustible substances into the environment, and cold air is blown through a hot-blowing machine 20 through a layer of hot clinker grate cooler 32 and is heated to a temperature of 500 1000 ^o C, then heated purified air from the clinker dust in the cyclone 30 and through the hot air supply device 24 in the preheating zone is fed to the furnace for combustion of the combustible waste, and clinker dust from cyclone 30 is fed through the flasher 31 to the conveyor belt of the refrigerator, excess air from the refrigerator is cleaned of dust in the battery cyclone 29 and through the primary air duct 33 is fed to the inlet of the nozzle 21, and partially discharged into the atmosphere through the pipe 20 , the exhaust gases from the rotary kiln 23 are dedusted in the electrostatic precipitator 26 and discharged through the pipe 20 into the atmosphere, and the dust collected by the conveyor 27 is returned to the rotary kiln 23 through a separate nozzle in the hot head of the kiln 22, temperature cm B fuel and liquid combustible waste fed to the furnace is maintained at a predetermined level using steam mazutopodogrevatelya 34 installed in the fuel oil tank 9.

Claims

1. The method of disposal of combustible waste in a rotary kiln for cement clinker by loading the treated waste into the kiln through a hole in the cylinder wall of the kiln for contact with the kiln to be burned at that point along the length of the rotary kiln, where the temperature of the furnace gas is sufficient for complete combustion of the combustible waste substances, characterized in that the mixture of solid, liquid and pasty combustible waste containing volatile substances and mineral impurities is heated to a temperature below the beginning of evaporation of years other components of the waste, and a mixture of solid, liquid and pasty combustible waste containing volatile substances, mineral impurities and water is heated to a temperature not exceeding the boiling point of water, sedimented, the liquid phase is drained, the liquid phase is separated into a liquid combustible part and water, water fed to the entrance of the mill for wet grinding of the raw materials of the cement mixture, the liquid combustible part is fed into a rotary kiln, the solid phase with the remnants of liquid and paste-like combustible waste is divided into size fractions for heating screen, and the liquid phase separated during screening is drained and mixed with the liquid phase separated during settling, the finely dispersed screening product with a particle size of less than 80 μm and films of liquid and pasty combustible waste are fed into the kiln through an opening in the cylinder wall for contact with the calcined material at that point along the length of the rotary kiln, where the temperature of the furnace gas and the oxygen content in them are sufficient for complete combustion of combustible waste substances, and hot air with a temperature of 500 100 0 ^o C for burning combustible waste fed into the furnace through an opening in the cylinder wall, taken from the refrigerator of the rotary kiln and fed through the holes in the cylinder wall of the rotary kiln.

2. The method according to claim 1, characterized in that the mixture of solid, liquid and pasty combustible wastes containing volatile substances and mineral impurities is heated to a temperature not exceeding the boiling point of water.

3. The method according to claim 1, characterized in that the liquid combustible part is fed into the rotary kiln together with fuel.

4. The method according to claim 1, characterized in that the liquid combustible part is fed into the rotary kiln through the nozzle instead of fuel.

5. The method according to claim 1, characterized in that the liquid combustible part is fed into the rotary kiln along with the fuel through a nozzle separate from the fuel.

6. The method according to claim 1, characterized in that the finely dispersed screening product with films of liquid and paste-like combustible waste is packaged in containers before being fed to the kiln.

7. The method according to claim 1, characterized in that the coarse-dispersed phase is washed with solvents from films of liquid and paste-like combustible wastes and, after washing, is ground together with the raw components of the raw cement charge.

8. The method according to claim 7, characterized in that the solvents after washing the coarsely dispersed phase are drained and mixed with the liquid phase separated during sedimentation.