RU2813474C1 - Способ снижения выбросов оксидов азота из вращающейся печи цементного производства - Google Patents
Способ снижения выбросов оксидов азота из вращающейся печи цементного производства Download PDFInfo
- Publication number
- RU2813474C1 RU2813474C1 RU2023123395A RU2023123395A RU2813474C1 RU 2813474 C1 RU2813474 C1 RU 2813474C1 RU 2023123395 A RU2023123395 A RU 2023123395A RU 2023123395 A RU2023123395 A RU 2023123395A RU 2813474 C1 RU2813474 C1 RU 2813474C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- rotary kiln
- emissions
- cement production
- solid fuel
- Prior art date
Links
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 24
- 239000004568 cement Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 claims abstract description 28
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 19
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 11
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 9
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 9
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 6
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 2
- 241000238631 Hexapoda Species 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011956 best available technology Methods 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 238000005262 decarbonization Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000008642 heat stress Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004058 oil shale Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к способам снижения выбросов оксидов азота NOx из вращающейся печи цементного производства. Описан способ снижения выбросов оксидов азота из вращающейся печи цементного производства, предусматривающий подачу через топливную форсунку пылевидной топливной смеси, состоящей из твердого топлива и карбонатного компонента, имеющей влажность не более 5%, полученной путем совместного помола до остатка на сите № 008 от 5 до 20% твердого топлива и карбонатного компонента, количество которого составляет до 50% от массы пылевидной топливной смеси, а скорость ее вылета из топливной форсунки составляет 40-120 м/с. Технический результат - снижение выбросов NOx из вращающейся печи в атмосферу при сжигании твердого топлива. 1 ил., 2 табл.
Description
Изобретение относится к способам снижения выбросов оксидов азота NOx из вращающейся печи цементного производства.
NOx – собирательное название оксидов азота NO и NO2. Преобладающую часть выбросов NOx из вращающейся печи представляет NO, доля которого составляет 93-97%. Количество NO2 составляет 3-7%. NO в атмосфере быстро окисляется до NO2.
В цементной промышленности NOx образуется при сжигании любого вида топлива (твердого, жидкого или газообразного) во вращающейся печи. Повышенная концентрация NOx в атмосфере приводит к возникновению кислотных дождей, к ухудшению здоровья человека и способствует снижению численности насекомых-опылителей, а также способствует возникновению парникового эффекта. Поэтому выбросы NOx в атмосферу ограничивают.
Известны способы, в которых с целью осуществления процесса обжига портландцементного клинкера (клинкера) во вращающейся печи цементного производства используется твердое топливо, подающееся через топливную форсунку [О.И. Авраменко, В.К. Классен, В.М. Копелиович, А.Ф. Матвеев. Промышленность строительных материалов. Сер. 1: Цементная промышленность, Вып. 3: Твердое топливо и его использование в цементной промышленности. – М.: ВНИИЭСМ, 1980. С. 36-38]
Одним из недостатков данных способов является высокое значение выбросов NOx из вращающейся печи при обжиге клинкера.
Для снижения выбросов NOx в цементной промышленности могут быть использованы специальные системы селективного каталитического и некаталитического восстановления NOx., являющиеся отдельными системами. Однако, исходя из экономических соображений, вместо установки таких систем более целесообразны технические решения, встроенные непосредственно в технологический процесс обжига портландцементного клинкера.
Наиболее близким решением по технической сущности, принятым за прототип, является способ, в котором в процессе обжига портландцементного клинкера через топливную форсунку во вращающуюся печь подается твердое топливо, а снижение выбросов NOx достигается за счет особой конструкции топливной форсунки [Л. Риччи. Снижение эмиссии NOx на действующих линиях производства цемента / Цемент и его применение, №6. – 2015. С. 61-62. ISSN 1607-8837].
Однако использование данного способа недостаточно сильно снижает выбросы NOx из вращающейся печи и требует усложнения конструкции топливной форсунки.
Изобретение направлено на снижение выбросов NOx из вращающейся печи в атмосферу при сжигании твердого топлива.
Это достигается тем, что способ снижения выбросов оксидов азота из вращающейся печи цементного производства предусматривает подачу через топливную форсунку пылевидной топливной смеси, состоящей из твердого топлива и карбонатного компонента, имеющей влажность не более 5%, полученной путем совместного помола до остатка на сите № 008 от 5 до 20% твердого топлива и карбонатного компонента, количество которого составляет до 50% от массы пылевидной топливной смеси, а скорость ее вылета из топливной форсунки составляет 40-120 м/с.
В качестве исходного твердого топлива может использоваться твердое топливо, применяемое в цементной промышленности: каменный уголь, горючие сланцы, бурые угли, коксовую мелочь и др., а также их смеси между собой в различных комбинациях. Применяемое твердое топливо должно обладать низшей теплотой сгорания рабочей массы топлива ≥ 21 МДж/кг [D1 – Производство цемента. Информационно технический справочник по наилучшим доступным технологиям. ИТС 6 – 2015, М.: Бюро НДТ, 2015. – С. 94.].
Для сравнения эффективности работы заявленного изобретения в качестве твердого топлива были использованы три вида угля. Характеристика углей представлена в таблице 1, где Ср, Нр, Nр, Ор, Sр – углерод, водород, азот, кислород и сера соответственно, содержащиеся в рабочей массе топлива; Ар – зольность рабочей массы топлива, Wр – влажность рабочей массы топлива, – низшая теплота сгорания рабочей массы топлива.
| Таблица 1 Характеристика твердого топлива |
||||||||
| Топливо | Состав рабочей массы топлива, мас. % | |||||||
| Ср | Нр | Nр | Ор | Sр | Ар | Wр | кДж/кг | |
| Уголь №1 | 69,8 | 3,8 | 0,7 | 7,7 | 0,2 | 16,8 | 1 | 26734,5 |
| Уголь №2 | 59,2 | 3,7 | 0,6 | 16,9 | 1,9 | 15,7 | 2 | 22196,3 |
| Уголь №3 | 78,8 | 1,6 | 0,8 | 1,3 | 1,8 | 15,7 | 2 | 28365,7 |
В качестве карбонатного компонента могут использоваться природные и техногенные материалы, содержащие карбонат кальция, например, известняк, мел, мергель, химически осажденный мел и др. с титром не менее 90%
| Таблица 2 Влияние карбонатного компонента – известняка в составе пылевидной топливной смеси на количество выбросов NOx |
||||||
| Количество известняка в составе пылевидной топливной смеси, % | 0 | 1 | 5 | 10 | 20 | 50 |
| Количество угля № 3 в составе пылевидной топливной смеси, % | 100 | 99 | 95 | 90 | 80 | 50 |
| Количество выбросов NOx из вращающейся печи, % об. | 0,109 | 0,104 | 0,090 | 0,077 | 0,058 | 0,030 |
Согласно заявленному изобретению твердое топливо и карбонатный компонент совместно измельчаются до остатка на сите № 008 от 5 до 20%, превращаясь в пылевидную топливную смесь. Пылевидная топливная смесь подается со скоростью 40-120 м/с через топливную форсунку во вращающуюся печь, где происходит горение пылевидной топливной смеси. Количество карбонатного компонента в составе пылевидной топливной смеси составляет до 50%. При горении пылевидной топливной смеси снижается количество выбросов NOx.
Способ снижения выбросов оксидов азота из вращающейся печи цементного производства осуществляется следующим образом. Твердое топливо, например уголь № 3, и карбонатный компонент, например известняк с титром 95% в количестве, например 50% от массы пылевидной топливной смеси, совместно измельчаются до остатка на сите № 008 от 5 до 20%, например до 5%. Полученная пылевидная топливная смесь подается со скоростью 40-120 м/с, например со скоростью 50 м/с, через топливную форсунку на сжигание во вращающуюся печь, например, мокрого способа производства цемента размером ∅4 х 118 м производительностью 30 т/ч. Количество твердого топлива в составе пылевидной топливной смеси это количество твердого топлива, рассчитываемое по тепловому балансу вращающейся печи для осуществления процесса обжига портландцементного клинкера [D2 - В.К. Классен. Технология и оптимизация производства цемента: краткий курс лекций: учеб. пособие / В.К. Классен. – Белгород: изд-во БГТУ, 2012. – С. 104] или количество твердого топлива, подбираемое на основе опытных данных завода. Для рассматриваемой вращающейся печи необходимое количество угля №3 составляет 6660 кг/час. Следовательно 50% известняка в составе топливной смеси соответствует количеству 6660 кг/час. А общая масса подаваемой пылевидной топливной смеси составляет 13320 кг/час. При горении такой пылевидно топливной смеси количество выбросов NOx из вращающейся печи снижается c 0,109% об. до 0,030% об. Влияние карбонатного компонента – известняка с титром 95% в составе пылевидной топливной смеси с твердым топливом – углем № 3 на количество выбросов NOx из вращающейся печи мокрого способа производства цемента размером ∅4 х 118 м производительностью 30 т/ч представлено в таблице 2.
Клинкер получают из портландцементной сырьевой смеси, в которой поддерживается заданное количество карбонатного компонента. Поэтому количество подаваемого во вращающуюся печь известняка необходимо уменьшить на то количество известняка, которое вносится в составе пылевидной топливной смеси, т.е. на 6660 кг/ч. Такая корректировка проводится с целью сохранения модульных характеристик клинкера.
При сжигании твердого топлива во вращающихся печах цементного производства возникают рациональный или нерациональный факелы. Они отличаются по положению температурного максимума на расстоянии от горячего обреза вращающейся печи цементного производства. Температурный максимум рационального факела располагается на расстоянии 12±2 м, а у нерационального факела - 20±4 м. В этих областях достигается наибольшее теплонапряжение топочного пространства. На скорость горения твердого топлива и характер факела оказывает значительное влияние скорость смешения твердого топлива с воздухом до точки воспламенения. Вовлечение большого количества воздуха в топливную струю до точки воспламенения обуславливает формирование нерационального факела на расстоянии 20±4 м, характеризующегося меньшей протяженностью и более высокой температурой в области повышенного теплонапряжения. В присутствии пылевидных твердых частиц карбонатного компонента затрудняется смешение твердого топлива с воздухом, вследствие чего процесс горения твердого топлива замедляется, и снижается температура факела в области повышенного теплонапряжения. При этом тепло факела затрачивается на нагревание пылевидных частиц карбонатного компонента, что также снижает температуру факела. При нагревании пылевидных частиц карбонатного компонента происходит процесс их декарбонизации. Этот процесс является эндотермическим и затрачивает для своего протекания тепло факела, что также приводит снижению его температуры. Дополнительно температура факела уменьшается за счет снижения низшей теплоты сгорания рабочей массы топлива вследствие разбавления топлива карбонатным компонентом, что равноценно увеличению зольности топлива, при котором снижается температура факела. При снижении температуры факела снижается количество NOx, образующегося при горении топлива.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображено влияние карбонатного компонента – известняка с титром 95% на количество выбросов NOx из вращающейся печи мокрого способа производства цемента размером ∅4 х 118 м производительностью 30 т/ч в зависимости от характеристик твердого топлива - угля.
Количество карбонатного компонента подбирается в зависимости от характеристик угля и требуемой температуры факела. При сжигании топлива минимально возможная температура факела должна быть примерно на 100°С выше, чем температура, необходимая для завершения процессов клинкерообразования [D3 - Бутт Ю.М., Дудеров Г.Н., Матвеев М.А. Общая технология силикатов. Учебник для техникумов. Изд. 3-е, перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1976. – С. 146]. Обычная температура обжига портландцементного клинкера составляет 1450°С. Следовательно температура факела должна быть не ниже 1550°С.
Использование заявляемого изобретения позволит:
снизить выбросы NOx из вращающейся печи в атмосферу
Claims (1)
- Способ снижения выбросов оксидов азота из вращающейся печи цементного производства, предусматривающий подачу через топливную форсунку пылевидной топливной смеси, состоящей из твердого топлива и карбонатного компонента, имеющей влажность не более 5%, полученной путем совместного помола до остатка на сите № 008 от 5 до 20% твердого топлива и карбонатного компонента, количество которого составляет до 50% от массы пылевидной топливной смеси, а скорость ее вылета из топливной форсунки составляет 40-120 м/с.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2813474C1 true RU2813474C1 (ru) | 2024-02-12 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5176088A (en) * | 1992-01-10 | 1993-01-05 | The Babcock & Wilcox Company | Furnace ammonia and limestone injection with dry scrubbing for improved simultaneous SOX and NOX removal |
| WO1995025075A1 (en) * | 1994-03-16 | 1995-09-21 | Cement Industry Environmental Consortium | Method and system for controlling pollutant emissions in combustion operations |
| CA2247454A1 (en) * | 1996-12-23 | 1998-07-02 | Harley O. Biggs, Jr. | Sludge handling and feeding system |
| RU2288900C2 (ru) * | 2001-02-16 | 2006-12-10 | Ляфарж Кэнэда Инк. | Увеличение выхода цементного клинкера |
| RU2514066C2 (ru) * | 2008-12-23 | 2014-04-27 | Итальчементи С.п.А. | Способ очистки потока газообразных продуктов сгорания из установки для получения клинкера и соответствующее устройство |
| RU2018109528A (ru) * | 2015-09-08 | 2019-09-19 | Холсим Технологи Лтд | Способ и устройство для снижения выбросов окислов азота вращающейся трубчатой печи |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5176088A (en) * | 1992-01-10 | 1993-01-05 | The Babcock & Wilcox Company | Furnace ammonia and limestone injection with dry scrubbing for improved simultaneous SOX and NOX removal |
| WO1995025075A1 (en) * | 1994-03-16 | 1995-09-21 | Cement Industry Environmental Consortium | Method and system for controlling pollutant emissions in combustion operations |
| CA2247454A1 (en) * | 1996-12-23 | 1998-07-02 | Harley O. Biggs, Jr. | Sludge handling and feeding system |
| RU2288900C2 (ru) * | 2001-02-16 | 2006-12-10 | Ляфарж Кэнэда Инк. | Увеличение выхода цементного клинкера |
| RU2514066C2 (ru) * | 2008-12-23 | 2014-04-27 | Итальчементи С.п.А. | Способ очистки потока газообразных продуктов сгорания из установки для получения клинкера и соответствующее устройство |
| RU2018109528A (ru) * | 2015-09-08 | 2019-09-19 | Холсим Технологи Лтд | Способ и устройство для снижения выбросов окислов азота вращающейся трубчатой печи |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Л. Риччи. Снижение эмиссии NOx на действующих линиях производства цемента / Цемент и его применение, номер 6. - 2015. С. 61-62. ISSN 1607-8837. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1300377C (en) | Method and composition for decreasing emissions of sulfur oxides and nitrogen oxides | |
| JP4302185B2 (ja) | キルンプラントからのＮＯｘ排出を減少させる方法 | |
| FI80717B (fi) | Foerfarande foer framstaellning av pellets av kol eller kolhaltigt material. | |
| US4843980A (en) | Composition for use in reducing air contaminants from combustion effluents | |
| CN101987783B (zh) | 一种在悬浮态预热分解炉利用煤气煅烧石灰石生产活性石灰粉的方法 | |
| CN100582048C (zh) | 水泥熟料煅烧用节煤脱硫增效添加剂 | |
| CN102016419A (zh) | 氧气燃烧锅炉的废气控制方法及装置 | |
| CN105733634A (zh) | 提高民用焦炭高温固硫效果的钙基钾镁硅复合添加剂及制法和应用 | |
| CN1730629A (zh) | 高效环保催化节煤剂及其制备方法和用途 | |
| US4123288A (en) | Calcination | |
| RU2813474C1 (ru) | Способ снижения выбросов оксидов азота из вращающейся печи цементного производства | |
| CN112601725A (zh) | 水泥烧成装置和水泥窑排气的脱硝方法 | |
| RU2813476C1 (ru) | Способ снижения выбросов оксидов азота из вращающейся печи цементного производства | |
| US20120031307A1 (en) | System and method for manufacturing cement clinker utilizing waste materials | |
| RU2816467C1 (ru) | Способ сжигания твердого топлива во вращающихся печах цементного производства | |
| CN105585263B (zh) | 水泥熟料的制备方法 | |
| WO1998038266A1 (en) | Coal additive | |
| CN101664632A (zh) | 煤泥掺烧白云石脱硫工艺 | |
| CN101328027B (zh) | 回转窑煅烧活性石灰中的硫定向吸附控制方法 | |
| CA1139794A (en) | Method and apparatus for handling and utilizing system gas in a pyro-processing system | |
| US20040025753A1 (en) | Cement manufacturing processes with a view to reducing NOx emissions in particular | |
| Zallen et al. | The generalization of low emission coal burner technology | |
| RU2079543C1 (ru) | Способ десульфуризации продуктов сгорания при сжигании в топке котла или печи высокосернистых топлив | |
| CN105805775A (zh) | 一种水泥窑热碳还原脱硝的还原气氛快速形成方法 | |
| Abelha et al. | Fluidised Bed Combustion of two species of energy crops |