RU2690553C1 - Тепловой агрегат для совместного получения цементного клинкера, сернистого газа, тепловой и электроэнергии - Google Patents
Тепловой агрегат для совместного получения цементного клинкера, сернистого газа, тепловой и электроэнергии Download PDFInfo
- Publication number
- RU2690553C1 RU2690553C1 RU2018123912A RU2018123912A RU2690553C1 RU 2690553 C1 RU2690553 C1 RU 2690553C1 RU 2018123912 A RU2018123912 A RU 2018123912A RU 2018123912 A RU2018123912 A RU 2018123912A RU 2690553 C1 RU2690553 C1 RU 2690553C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- boiler
- thermal unit
- production
- heat
- furnace
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000004568 cement Substances 0.000 title claims abstract description 17
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 8
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims abstract description 12
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000012716 precipitator Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 10
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 5
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 claims description 11
- 238000004157 plasmatron Methods 0.000 claims description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 7
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims description 5
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 28
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 8
- 238000012824 chemical production Methods 0.000 abstract description 5
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 abstract description 5
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 abstract 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 abstract 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 abstract 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 abstract 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 abstract 1
- 238000010977 unit operation Methods 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- PASHVRUKOFIRIK-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate dihydrate Chemical compound O.O.[Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O PASHVRUKOFIRIK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 6
- 241000273930 Brevoortia tyrannus Species 0.000 description 4
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 4
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 4
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 3
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000035508 accumulation Effects 0.000 description 2
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 150000002013 dioxins Chemical class 0.000 description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- DQECFVGMGBQCPA-GLCLSGQWSA-N 2,2-dimethylpropanoyloxymethyl (2s,5r,6r)-6-[[(2r)-2-amino-2-phenylacetyl]amino]-3,3-dimethyl-7-oxo-4-thia-1-azabicyclo[3.2.0]heptane-2-carboxylate;hydron;chloride Chemical compound Cl.C1([C@@H](N)C(=O)N[C@H]2[C@@H]3N(C2=O)[C@H](C(S3)(C)C)C(=O)OCOC(=O)C(C)(C)C)=CC=CC=C1 DQECFVGMGBQCPA-GLCLSGQWSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Inorganic materials [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000001175 calcium sulphate Substances 0.000 description 1
- 235000011132 calcium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 239000010849 combustible waste Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 1
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 description 1
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- -1 phospho Chemical class 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000001603 reducing effect Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L sulfate group Chemical group S(=O)(=O)([O-])[O-] QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
- Y02P40/125—Fuels from renewable energy sources, e.g. waste or biomass
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Abstract
Изобретение относится к тепловому агрегату для производства строительных материалов, в частности цементного клинкера, и безотходного производства тепловой и электрической энергии. Тепловой агрегат содержит паровой энергетический котел, работающий на твердом топливе горючих промышленных и бытовых отходов, соединенный газоходом с источником тепловой энергии в виде печи или отдельной топки, при этом с целью повышения эффективности работы теплового агрегата, источник тепловой энергии выполнен в виде плавильной печи типа прямоточно-вихревой плавильной камеры для получения плавленого цементного клинкера, связанной с котлом водоохлаждаемым газоходом, и снабженной предкамерой для интенсивного сжигания топлива, которая соединена каналами-течками с циклоном-осадителем оксида кальция, который в свою очередь соединен газоходом с дисульфуризатором псевдоожиженного слоя, а последний выходным каналом связан с прямоточно-противоточным шахтным подогревателем мелкодисперсных отходов производства фосфорной или борной кислот в виде фосфо- или борогипса, соединенный газоходом с мельницей мелкодисперсного помола с одновременной сушкой, десульфуризатор связан газоходами через циклон-осадитель с шахтным подогревателем и далее через него с мельницей, а десульфуризатор имеет канал для ввода высокосернистого нефтекокса. Обеспечивается увеличение эффективности работы теплового агрегата, повышение его производительности по тепловой и электрической энергии и максимальное использование отходов химического производства и производства топливных ресурсов при практически полной безотходности работы с увеличением ассортимента продукции. 2 з.п. ф-лы, 10 ил.
Description
Изобретение относится к производству строительных материалов и, в частности, цементного клинкера, а также к химической промышленности, энергетике и предназначено для безотходного производства тепловой и электрической энергии и таких полезных продуктов как цемент и серная кислота из отходов твердого и жидкого топлива, отходов производства фосфорной и борной кислоты.
Отработанный в паровой турбине пар для перевода в воду не сбрасывается в градирни, а его высокая энергия используется для помола продуктов обрабатываемых в тепловом агрегате, таких как: твердое топливо в виде отходов углеобогащения и нефтекокса, а также фосфогипса или борогипса, цементного клинкера с добавками в виде ранее произведенных гигантских скоплений золошлаков, песка и шлаков металлургического производства. При использовании электродуговых плазмотронов для интенсификации процесса сжигания твердого топлива отходы в виде графитовых электродов также размалывают в струйных противоточных мельницах, энергоносителем в которой является отработанный в турбине пар.
Известен тепловой агрегат для сжигания твердого топлива в виде твердых бытовых отходов, имеющий топку, связанную газоходом с энергетическим котельным агрегатом, производящим тепловую и электрическую энергию. В промышленности этот агрегат именуется как мусоросжигательный завод (А. Тугов и др. «Не превратить планету в свалку». Журнал «Наука и жизнь» №5, 1998 г.).
Недостатком такого агрегата является то, что достаточно низкая температура газов, подаваемых в котел, и короткое время прохождения газов через всю короткую систему агрегата не позволяют устранить такой негативный эффект, как выход диоксинов из продуктов сжигания различных полимеров и тому подобных веществ. Уничтожаются свалки, наносящие ущерб почве и водным ресурсам. Вместе с тем загрязняется воздушный бассейн, которым дышит население. Кроме того, продукты сгорания бытовых отходов (шлаки) мало пригодны для дальнейшего использования и в настоящее время либо захороняются, либо используются в ограниченном количестве для подсыпки нижнего слоя дорожных покрытий, что малоэффективно.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является агрегат для получения цементного клинкера, тепловой и электрической энергии, представляющий собой вращающуюся печь с котлом-утилизатором, работающую в том числе и на твердом топливе, угле, сжигаемом в горелках печи или бытовых и топливных отходах, сжигаемых в зоне кальцинирования (Е.И. Ходоров. «Печи цементной промышленности», стр. 27, рис. 2. «Котел-утилизатор к вращающейся цементной печи ∅3×51,3 м». Издательство Литература по строительству, Ленинград, 1968 г.).
В отличие от аналога, длина печи, температура в ней, т.е. длительное пребывание в зоне высоких температур, позволяет избавиться от содержания диоксинов в отходящих газах. Однако потенциал энергоносителя, уровень его энтальпии, связанный с низкой температурой газов, не позволяет получить достаточно высокий эффект по паропроизводительности и выходу электроэнергии. Кроме того, эксплуатация таких агрегатов достаточно сложна из-за длинных газоходов с бункерами осаждения пыли, больших подсосов воздуха до ввода теплоносителя в котел со снижением его температуры.
Обработка отходов химического производства и, например, нефтекокса ограничена негативным процессом настылеобразования в печи.
Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы теплового агрегата, заключающейся в повышении его производительности по тепловой и электрической энергии, а также в максимальном использовании отходов химического производства и производства топливных ресурсов при практически полной безотходности работы.
Поставленная цель достигается тем, в тепловом агрегате для совместного получения цементного клинкера, сернистого газа, тепловой и электроэнергии, включающем паровой энергетический котел, работающий на твердом топливе горючих промышленных и бытовых отходов, соединенный газоходом с источником тепловой энергии в виде печи или отдельной топки, согласно изобретению топочное устройство котла выполнено в виде прямоточно-вихревой камеры для получения плавленого клинкера, связанной с котлом водоохлаждаемым газоходом и снабжена предкамерой - головкой для сжигания топлива, которая соединена с каналами-течками с циклоном-осадителем оксида кальция, который в свою очередь соединен с десульфуризатором псевдоожиженного слоя, а последний выходным каналом связан с прямоточно-противоточным дисперсным подогревателем мелкоизмельченных отходов производства фосфорной или борной кислот в виде фосфогипса или борогипса, соединенного газоходом с мельницей мелкодисперсного помола с одновременной сушкой отходов, десульфуризатор связах газоходом через циклон-осадитель с шахтным подогревателем и далее через него с мельницей и имеет канал для ввода высокосернистого нефтекокса.
В каналы для подвода твердых горючих отходов может быть введен воздушный плазмотрон, связанный с энергетической системой котла или введены графитовые электроды, подсоединенные к сети постоянного тока.
На фиг. 1 показано устройство теплового агрегата. На фиг. 2, 2а, 2б, 3, 4, 5, 6, 7, 8 представлены некоторые аппараты и устройства его составляющие.
Агрегат состоит из (см. фиг. 1) парового энергетического котла 1 с топочным пространством и одним вводом канала 2 вместо угольной горелки. Канал 2 снабжен гарнисажной футеровкой с контуром водяного охлаждения, связанным с системой подогрева воды котла. Входная часть канала 2 соединена с выходными патрубками вихревой зоны 3 прямоточно-вихревой плавильной камеры (ПВПК) (см. фиг. 2, 1), разработанной в Московском энергетическом институте. Вихревая зона 3 ПВПК снабжена в нижней части пода течкой 4 для выхода расплава клинкера и связана прямоточным каналом 5 с головкой зоны горения топлива 6.
Вихревая зона 3 и прямоточный канал 5 снабжены гарнисажной водоохлаждаемой футеровкой, а водяные кессоны соединены с системой подогрева воды котла (на фиг. 1 система условно не показана).
Головка 6 ПВПК (см. фиг. 1 и 2) имеет с двух сторон направленные друг против друга горелочные каналы 7 для ввода твердого топлива, связанные через весовые дозаторы 8 с питающими бункерами 9, которые в свою очередь связаны с мельницами помола. Мельницы и связь с питающими бункерами условно не показаны.
Верхняя часть головки 6 ПВПК имеет каналы 10, соединенные с циклоном-осадителем 11 (см. фиг. 1) высокотемпературного оксида кальция СаО, а последний газоходом 12 связан с десульфуризатором 13 для тепловой обработки фосфо- или борогипса. Каналы 10 расположены таким образом, чтобы поток СаО при входе в головку рассекал поток продуктов сгорания топлива.
Нижняя часть десульфуризатора 13 имеет патрубки для ввода подогретых мелкодисперсных отходов 14 и нефтекокса 15 для сжигания в потоке отходов. Нижняя часть десульфуризатора 13, выполненная по форме в виде конуса-диффузера, имеет ввод для подачи в аппарат горячего воздуха по каналу 16 из холодильника клинкера 17 (см. фиг. 1, 3, 4), выполненного по системе перекрестного тока клинкера с охлаждающим воздухом.
Холодильник 17 (см. фиг. 1, 3, 4) имеет камеры для прохода клинкера из гранулятора 18 (см. фиг. 3, 4, 5, 6) к системе разгрузки на транспортер 19, входные 20 для холодного воздуха и выходные 16 для горячего воздуха воздуховоды. Верхняя часть входной для клинкера камеры связана с выходной зоной гранулятора 21 (см. фиг. 1, 3, 4, 5), выполненного в виде вращающегося навстречу друг другу ячеистых водоохлаждаемых валков 22 с системой вибрации от размещенного в полых валках массивных шаров 23. Выходная коническая часть в виде конфузора десульфуризатора 13 имеет выходной газоход 12 для совместного выхода десульфурированного материала и газов, связанного с входным патрубком циклона-осадителя 11, а последний своим выходным патрубком 24 связан с газоходом шахтного прямоточно-противоточного дисперсного подогревателя 25 мелкодисперсных отходов (фосфо- или борогипса) (см. фиг. 1, 7). Входной патрубок подогревателя введен в нижнюю часть противоточной шахты тангенциально. Противоточная часть подогревателя имеет суженную часть - прямоточный канал 26, который соединен с трубопроводом 27 для ввода подогреваемого материала. Верхняя часть канала 26 соединена с циклонами-сгустителями 28 и мультициклонами осаждения пыли 29, а последние связаны течками 30 с верхней частью противоточного канала и направлены на конус-рассекатель 31. Выходная часть 32 мультициклонов 29 связана с газоходом 33, который направлен через вентилятор 34 в мельницы совместного измельчения и помола (на фиг. 1 мельницы условно не показаны). За мельницами установлен газоход для подачи высокосернистого (SO2) газов в систему получения серной кислоты. Газоход условно не показан.
Под 35 котла 1 оснащен устройством для разгрузки гипса 36. Бункер 37 служит для питания дисульфуризатора 13 через весовой дозатор 38 высокосернистым нефтекоксом. Питающий бункер 9 служит для подачи в головку печи через каналы 7 горелок мелкодисперсного твердого топлива в виде смеси отходов углеобогащения, низкосортного угля, молотых графитовых электродов и нефтекокса.
Горелочные каналы (см. фиг. 2) могут быть снабжены плазматронами в виде воздушных (фиг. 2) плазматронов 39 и графитовых (электродуговых). На фиг. 2А показан общий вид горелки для твердого топлива. Плазматроны показаны условно.
Графитовые электроды электродуговых плазматронов могут быть установлены во вводы воздушных плазматронов (на фиг. 2Б).
Агрегат работает следующим образом. Сырьевые материалы - отходы химического производства такие как отходы производства фосфорной и борной кислоты (соответственно фосфо- и борогипс) дробятся и измельчаются до мелкодисперсного состояния в струйных противоточных мельницах, работающих на отработанном в паровых турбинах паре, за счет создания сверхзвуковой скорости размалываемых мелкокусковых частиц отходов. Размолотый материал с дисперсностью 80 микрон транспортируют в бункер 37. При помоле отходы высушиваются высокотемпературным паром и частично обезвоживаются, теряя внутреннюю влагу. Из бункера 37, например пневмотранспортом, частично обезвоженные и подогретые до температуры 150-300°С подаются в прямоточный канал 26 шахтного дисперсного прямоточно-противоточного подогревателя 25 по трубопроводу 27.
Топливный материал в виде смеси отходов углеобогащения (ОУО) или золощлаков совместно размалываются и тонко измельчаются с нефтекоксом в аналогичных струйных мельницах. Количество и соотношение топливных ингредиентов дозируется таким образом, чтобы алюмосиликатная (глинистая) составляющая при сжигании топлива соответствовала по весу необходимой величине для получения плавленого цементного клинкера.
Известковую составляющую в виде оксида кальция СаО получают при термическом разложении сульфат- и карбонатсодержащие отходов.
Мелкодисперсная топливосодержащая смесь подается из струйных мельниц в сборный бункер и далее в бункер-питатель 9, из которого весовыми дозаторами 8 направляется в твердотопливные горелки (горелочные каналы) 7 (фиг. 1 и 2А, 2Б), расположенные в головке 6 ПВПК.
В корпусах горелок 7 включаются плазмотроны воздушного 39 или электродугового типа. Низкотемпературная плазма с температурой до 3000°С активно разогревает каналы горелок, в которые после разогрева горячим воздухом вдувается по каналу 40 смесь пылевидного топлива. Последняя активно воспламеняется, а продукты сгорания с температурой выше 2000°С входят в головку 6, где встречают в центре ее, образуя высокотемпературное ядро. В это ядро подается по каналам 10 нагретый до температуры 950-1000°С оксид кальция. Процесс получения последнего следующий.
Как сообщалось выше, отход мелкодисперсного, например фосфогипса, который ввели в прямоточный канал 26 потоком горячих газов с большим содержанием сернистого газа (SO2) выносится в циклоны-осадители 28 (фиг. 1), где газы отделяются от материала, проходят через мультициклоны 29 (фиг. 7) основного осаждения материала и далее посредством дымососа 34 направляются в систему производства серной кислоты.
Из циклонов-осадителей (фиг. 1 и 7) частично подогретый в прямотоке 26 материал по течкам 30 сбрасывается на распределительный конус 31 (см. фиг. 7) противоточной шахты 25 подогревателя. Опускаясь вниз по шахте навстречу высокотемпературным газам, фосфогипс нагревается, теряя внутреннюю влагу и превращаясь из CaSO4 2Н2О в CaSO4 - сернокислый кальций. Последний по течке подогревателя (см. фиг. 1) с температурой до 850-900°С вводится в нижнюю часть десульфуризатора 13. В эту же течку или рядом с ней дозатором 15 из бункера 37 вводится топливо в виде высокосернистого нефтекокса с содержанием серы 7,5-8% по сухому веществу, который служит не только высококалорийным топливом (калорийность на уровне природного газа), но и SO2-образующим веществом и мощным восстановителем процесса десульфуризации.
Мелкозернистый молотый нефтекокс воспламеняется от нагретого фосфогипса, окисляясь нагретым до 700-800°С воздухом, подаваемым из холодильника клинкера 17 через нижний осевой канал 16 десульфуризатора 13. Сгорая в слое фосфогипса нефтекокс продуктами своего сгорания приводит материал в состояние псевдоожижения, при котором максимально активно проходит процесс дальнейшего разогрева материала, подавляя эндотермические реакции разложения CaSO4 на СаО и SO2. Восстановительные свойства нефтекокса ускоряют этот процесс. В результате работы десульфуризатора 13 отходящие SO2-содержащие газы направляются в циклон-осадитель 11, а из него по каналу с температурой 950-1100°С в нижнюю часть шахтного теплообменника.
Закрученные при тангенциальном вводе SO2-содержащие газы по спирали поднимаются в верхнюю часть шахты, несколько задерживая падение подогреваемого материала и тем самым активно его подогревая.
Отделившийся в циклоне-осадителе 11 СаО с высокой температурой, как было указано, самотеком подается в поток раскаленных газов в головку 6 ПВПК. СаО активно смешивается с алюмосиликатным компонентом от сжигания топлива и плавления золы совместно, практически мгновенно плавится в высокотемпературном ядре и стекает по стенкам прямоточного канала 5 ПВПК.
Образовавшийся расплав цементного клинкера дополнительно подогревается до температуры свыше 2000°С и стекает в ванну вихревой зоны 3 ПВПК и по каналам 4 в гранулятор расплава 18. В грануляторе 18 при вращении водоохлаждаемых валков навстречу друг другу образуются (прессуются) клинкерные гранулы, которые далее выпадают в холодильник 17. Опускаясь по центральному каналу 42 холодильника, гранулы охлаждаются перекрестным потоком воздуха и охлажденные до температуры порядка 80-100°С подаются разгружателем 43 на транспортер 19 и далее на клинкерный склад.
Нагретый от охлаждения клинкера воздух при двойном прососе через слой достигает температуры 700-800°С, направляется в десульфуризатор 13 и головку 6 ПВПК для горения топлива. Отходящие газы в ПВПК закручиваются в вихревой зоне 3, способствуют оседанию капель расплава клинкера, и выходят по каналу 2 в пространство парового котла 1. При этом температура отходящих газов из ПВПК достигает 1900-2000°С. Такой потенциал температуры позволяет получить высокую производительность по пару и, естественно, электроэнергии.
Нефтекокс, частично сжигаемый в ПВПК, дает некоторое содержание SO2 в отходящих газах. SO2 можно внутри объема котла перевести в гипс, вдувая в котел мелкодисперсный известняк или известковое молочко (раствор извести или мергеля в воде). Полученные в результате реакции между соединениями SO2 от сгорания нефтекокса и мелкозернистого известняка, вдуваемого в топочное пространство котла, гипс удаляется при работе разгрузочного устройства 36 и направляется в помольное отделение для смешения с клинкером для получения цемента. При этом, так же как и во всем процессе, не образуется отход.
Отходы электродов при использовании электродуговых плазмотронов подают на размол в дробилку и мельницы для размола топлива или сырья. Графит электродов является хорошим модификатором при производстве цемента. Используя в струйных мельницах отработанный пар предлагаемый агрегат позволит экономить и большое количество тепловой энергии и воды.
Затраты на работу плазмотронов незначительны. В данном случае это затраты энергии «на собственные нужды котельного агрегата».
Расчеты показали, что система котел-ПВПК дает в два раза большую эффективность, чем котел-утилизатор-вращающаяся печь. Так при производительности ПВПК по клинкеру 12,5 тонн в час выработка электроэнергии составляет 3 Мвт ч. В то время при работе котел-утилизатор-вр.печь при той же производительности по клинкеру вырабатывается только 1,5 Мвт ч. При работе агрегата с производительностью по клинкеру 12,5 т/час или ≈100 тыс.т цемента в год можно получить примерно такое же количество серной кислоты. Отдельные узлы агрегата прошли проверку на пилотной установке.
Применяемая при работе предлагаемого теплового агрегата технология практически полностью безотходная. Устанавливать такой агрегат рекомендуется в местах скопления и образования отходов химического производства. Окупаемость такой установки намного ниже традиционных такой же производительности.
Claims (3)
1. Тепловой агрегат для совместного получения цементного клинкера, сернистого газа, тепловой и электрической энергии, содержащий паровой энергетический котел, работающий на твердом топливе горючих промышленных и бытовых отходов, соединенный газоходом с источником тепловой энергии в виде печи или отдельной топки, отличающийся тем, что источник тепловой энергии выполнен в виде плавильной печи типа прямоточно-вихревой плавильной камеры для получения плавленого цементного клинкера, связанной с котлом водоохлаждаемым газоходом и снабженной предкамерой для интенсивного сжигания топлива, которая соединена каналами-течками с циклоном-осадителем оксида кальция, который в свою очередь соединен газоходом с десульфуризатором псевдоожиженного слоя, а последний выходным каналом связан с прямоточно-противоточным шахтным подогревателем мелкодисперсных отходов производства фосфорной или борной кислот в виде фосфо- или борогипса, соединенный газоходом с мельницей мелкодисперсного помола с одновременной сушкой, при этом десульфуризатор связан газоходами через циклон-осадитель с шахтным подогревателем и через него с мельницей, при этом имеет канал для ввода высокосернистого нефтекокса.
2. Тепловой агрегат по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен воздушными плазмотронами, размещенными в каналах для подвода твердого топлива в предкамеру печи и связанными через преобразователь с энергосистемой котла.
3. Тепловой агрегат по п. 1 или 2, отличающийся тем, что он снабжен графитовыми электродами для создания электродугового разряда в виде низкотемпературной плазмы, размещенными в каналах для подвода твердого топлива в предкамеру и связанными через преобразователь с энергосистемой котла.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018123912A RU2690553C1 (ru) | 2018-06-29 | 2018-06-29 | Тепловой агрегат для совместного получения цементного клинкера, сернистого газа, тепловой и электроэнергии |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018123912A RU2690553C1 (ru) | 2018-06-29 | 2018-06-29 | Тепловой агрегат для совместного получения цементного клинкера, сернистого газа, тепловой и электроэнергии |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2690553C1 true RU2690553C1 (ru) | 2019-06-04 |
Family
ID=67037392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018123912A RU2690553C1 (ru) | 2018-06-29 | 2018-06-29 | Тепловой агрегат для совместного получения цементного клинкера, сернистого газа, тепловой и электроэнергии |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2690553C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111020215A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-17 | 河钢股份有限公司 | 一种钢铁企业含锌固体废料的综合处置装置及方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2098305A (en) * | 1981-05-11 | 1982-11-17 | Italcementi Spa | Utilising heat of discharge gases in cement plant |
| US4541245A (en) * | 1983-11-18 | 1985-09-17 | Klockner-Humboldt-Deutz Ag | Method and apparatus for calcining fine grained material |
| US5216884A (en) * | 1990-12-21 | 1993-06-08 | Krupp Polysius Ag | Method and apparatus for producing burnt material and for generating electrical energy |
| RU2471133C2 (ru) * | 2007-06-12 | 2012-12-27 | Эф-Эл-Смидт А/С | Способ и установка по производству цементного клинкера с одновременной выработкой электроэнергии |
| RU2502030C2 (ru) * | 2008-06-03 | 2013-12-20 | Фив Фсб | Способ получения цементного клинкера и установка для его производства |
-
2018
- 2018-06-29 RU RU2018123912A patent/RU2690553C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2098305A (en) * | 1981-05-11 | 1982-11-17 | Italcementi Spa | Utilising heat of discharge gases in cement plant |
| US4541245A (en) * | 1983-11-18 | 1985-09-17 | Klockner-Humboldt-Deutz Ag | Method and apparatus for calcining fine grained material |
| US5216884A (en) * | 1990-12-21 | 1993-06-08 | Krupp Polysius Ag | Method and apparatus for producing burnt material and for generating electrical energy |
| RU2471133C2 (ru) * | 2007-06-12 | 2012-12-27 | Эф-Эл-Смидт А/С | Способ и установка по производству цементного клинкера с одновременной выработкой электроэнергии |
| RU2502030C2 (ru) * | 2008-06-03 | 2013-12-20 | Фив Фсб | Способ получения цементного клинкера и установка для его производства |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111020215A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-17 | 河钢股份有限公司 | 一种钢铁企业含锌固体废料的综合处置装置及方法 |
| CN111020215B (zh) * | 2019-12-30 | 2024-03-01 | 河钢股份有限公司 | 一种钢铁企业含锌固体废料的综合处置装置及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4583468A (en) | Method and apparatus for combustion of diverse materials and heat utilization | |
| Bisio | Energy recovery from molten slag and exploitation of the recovered energy | |
| KR100325282B1 (ko) | 순환식 유동층 증기 발생기의 연료 및 흡착제 공급 방법 및 장치 | |
| US6210154B1 (en) | Treatment of exhaust gases from kilns | |
| US7189074B2 (en) | Method and process for co-combustion in a waste to-energy facility | |
| PL101826B1 (pl) | A method of conducting at least partial calcination of preheated pulverized raw material containing lime and device for conducting at least partial calcination of preheated pulverized raw material containing lime | |
| CN100449239C (zh) | 预煅烧水泥窑、减少NOx排放并提高燃烧效率的方法 | |
| US4724777A (en) | Apparatus for combustion of diverse materials and heat utilization | |
| KR100202780B1 (ko) | 벌크재료의 제조장치 | |
| JP6840271B2 (ja) | 汚泥の処理方法及びセメント製造システム | |
| RU2690553C1 (ru) | Тепловой агрегат для совместного получения цементного клинкера, сернистого газа, тепловой и электроэнергии | |
| KR101476563B1 (ko) | 조절 범위가 연장된 고체 연소 고온 가스 발생기 | |
| JPH0155363B2 (ru) | ||
| US20120031307A1 (en) | System and method for manufacturing cement clinker utilizing waste materials | |
| JP2005272297A (ja) | セメントクリンカの製造方法 | |
| CN107162443B (zh) | 一种沸腾石灰窑 | |
| EP0126619B1 (en) | Improvements in and relating to a method and apparatus for combustion of materials | |
| US20230175778A1 (en) | Installation for the thermal treatment of dispersible raw material, and method for operating such an installation | |
| JP3899020B2 (ja) | コークス乾式消火設備内のガス中の硫黄化合物低減方法 | |
| JP2007252992A (ja) | 汚泥からの可燃性ガス及びスラグの回収方法、及び汚泥のガス化溶融炉 | |
| JP2021010877A (ja) | 汚泥の処理方法及びセメント製造システム | |
| RU2791072C1 (ru) | Циклонная печь для обжига мелкодисперсных материалов | |
| RU2423407C2 (ru) | Способ пиролиза мелкозернистых горючих сланцев с получением жидких и газообразных топлив с выработкой электроэнергии и цементного клинкера и установка для его осуществления | |
| JP2003294213A (ja) | ロータリーキルンにおける可燃性廃棄物の燃焼方法とその装置 | |
| JP4964185B2 (ja) | セメントクリンカの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200630 |