TW200416211A - Cement kiln chlorine sulfur bypass system - Google Patents

Description

200416211 玖、發明說明： L發明戶斤屬之技術領域3 發明領域 本發明係有關於一種水泥窯氯硫旁通系統，特別係有 5 關於一種用以自水泥窯之窯尾到底部旋風器之窯排氣流路 抽取一部分燃燒氣體，並除去氯及硫分的水泥窯氣硫旁通 糸統。 L· jttr It 背景技術 10 以往，在引起水泥製造設備中之預熱器阻塞等問題之 原因的氣、硫、鹼等當中，大家注意到氣所造成的問題尤 其嚴重，所以一般使用自水泥窯之入口罩附近抽取一部分 燃燒氣體，再除去氣的氣旁通設備。 在該氯旁通設備中，例如日本專利國際公開公報 15 W097/21號說明中所載，由於氣偏向存在於冷卻所抽取之 排氣而生成之粉塵之微粉側，所以藉分級機將粉塵分離為 粗粉與微粉，且將粗粉送返水泥窯系統，同時回收業經分 離之含有氣化鉀（KC1)等之微粉（氣旁通系統）以添加至 水泥粉碎磨機系統。 20 然而，近年來，隨著回收廢棄物作為水泥原料或燃料 的推動，廢棄物處理量增加，導致夾帶進水泥窯之氯、硫、 驗等揮發成分之量亦增加，且氣旁通系統粉塵之產生量亦 增加。因此，在水泥粉碎步驟中無法利用氯旁通系統粉塵 之全部，且無法利用之鹽分是藉水洗處理放流，但是，由 5 200416211 於預期到今後氣旁通系統粉塵之產生量會繼續增加，所以 已開始尋求開發新的處理方法。 由此觀點出發，如曰本專利公開公報特開平11-100243 號中所揭示，以往為了對業經水洗處理之氯旁通系統粉塵 5 等進行脫鹽處理以有效利用作為水泥原料，所以將水添加 於含氯之廢棄物中來溶出過濾廢棄物中之氯，且利用所獲 得之脫鹽塵餅作為水泥原料，同時對排水進行淨化處理， 並在不會造成環境污染下放流，如此來達成氣旁通系統粉 塵的處理。 10 然而，前述日本專利公開公報特開平11-100243號中所 揭示之水泥原料化處理方法等在對氣旁通系統粉塵進行脫 鹽處理時，係使用冷卻器（熱交換器）與高溫袋濾器來回 收氣旁通系統粉塵，而因為氣旁通系統粉塵含有鹽分，所 以冷卻器等易腐蝕，設備壽命縮短，而且需有用以大量儲 15 存體比重極低且難以處理之粉塵的大容量槽與定量進料器 等，導致設備成本增加。 又，由於在進行前述氣旁通時，自水泥窯之入口罩附 近抽取之一部分燃燒氣體含有硫分，故無法直接將抽氣氣 體排出系統外，必須回到水泥窯所附設之原料乾燥或粉碎 20 製程等中。 I[發明内容1 發明概要 因此，本發明係有鑑於前述習知水泥窯燃燒排器處理 方法之問題而作成者，目的在於提供一種可抑制設備成 6 200416211 本，且除去自水泥窯之入口罩附近抽取之燃燒氣體所含之 硫分，俾可施放到大氣中等的水泥窯氯硫旁通系統等。 為了達成前述目的，本發明係一種水泥窯氣硫旁通系 統，包含有：抽氣裝置，係用以自水泥窯之窯尾到底部旋 5風器之窯排氣流路抽取一部分燃燒氣體者；分離裝置，係 用以將由該抽氣裝置抽取之氣體中之粉塵分離為粗粉與微 粉者；及濕式集塵裝置，係用以將含有業經該分離裝置分 離之微粉之抽氣氣體集塵者。 此外’依本發明，由於是使用濕式集塵裝置將含有微 10 粉之抽氣氣體集塵，故可直接將集塵漿體供給至排水處 理·脫鹽裝置等，不需以往對氣旁通系統粉塵等進行脫鹽 處理時所用之水洗設備，可降低設備成本。濕式集塵所用 之溶劑可使用水或含有水之漿體等可收集抽氣氣體中之粉 塵等的液狀物。又，因為可藉濕式集塵裝置一次進行抽氣 15 氣體之冷卻與氣旁通系統粉塵之收集，所以不需要以往所 需之冷卻器與高溫袋濾器，同時亦不再需要以往容重小之 氣旁通系統粉塵所需之大型儲藏設備，可大幅降低設備成 本。另，可使燃燒氣體中之二氧化硫（so2)，與抽氣氣體 中之粉塵之微粉中之生石灰（CaO)與水發生反應而產生 2〇 的熟石灰（Ca (OH) 2)發生反應以脫硫成為石膏，再排 出水泥窯系統外，且在水泥磨機中有效利用。 前述分離裝置可使用分級機，且該分級機之分級點宜 為可變動者。藉著調整分級機之分級點，可控制微粉中所 含之CaO濃度和控制循環液槽内之循環液的pH值等等，增 7 =為硫分吸收劑之。(〇H) 2的量來控制脫硫效率。分

=機可使用乾式分級機，即，沉降室等之重力分級機，V :鋸齒型等慣性分級機，氣流渦旋型、旋轉葉片型等離 〜1級機’振動篩、音波篩、氣流分散型等機械式篩等。 月’J述分離裝置可储用 宜為可變動者Λ疋風器，且該旋風器之入口風速 點者改變旋風器之入口風速來調整分級 产液的：⑽中所含之Cao濃度和控制循環液槽内之循 =液的师料，增加作為硫分吸收劑之Ca (⑽2的量 10 “控制脫硫效率。入口風速的改變可藉改變導葉之位置， 和改變旋風器之數量等來進行。 、、^前述濕式集塵裝置可使用混合洗《。所謂混合 洗條器係指特徵在於筒體内配置多數可在氣體與液體以對 流或並流狀態流過該筒體内之過程中，令該流動狀態產生 渦狀導引葉片之使氣體與液體接觸以進行反應及粉塵之 15 收集等的裝置。可較佳地使氣體與液體並流，且交替配置 可令該流動狀態向右渦旋之導引葉片與可令其向左渦旋之 導引葉片。 i彳 20

前述混合洗務器宜具有可供給由前述混合洗務器集塵 之集塵塵漿的循環液槽’及用以將該循環液槽内之集塵塵 漿之一部分送返前述混合洗滌器的循環裝置。使集塵塵裝 於混合洗滌器中循環，可控制集塵塵漿之循環率，且了幸一 易地調整混合洗滌器之集塵效率，同時亦可確保後段之排 水處理·脫鹽裝置之鹽水濃縮裝置或結晶裝置的穩定運轉。 又’宜具有用以添加硫酸至前述循環液槽之::酸添加 8 裝置0藉此’當«液槽内之循環液之PH值過於上升時， 由硫酸添加裝置添加硫酸至循環液槽，可將循環液槽内之 循環液之PH值控制在7以下，較佳是控制在4以上6以下並 藉由將所生成之碳_轉換為石膏，可防止供給至混合洗 務器之循環衆體之流路中有水垢障礙。 此外，本發明係一種水泥熏燃燒排氣處理方法，包含 有··自水泥窯之窯尾到底部旋風器之窯排氣流路抽取一部 分燃燒氣體；分離熟氣氣體巾之粉塵之粗粉；及藉渴式 集塵裝置，制溶劑將含有微粉之該減氣體集塵。 另，依本發明，如前所述，不需以往對氣旁通系統粉 塵進行脫祕理時所用之水洗設備，可降低設備成本。又， 因為可糟濕式集塵裝置—次進行抽氣氣體之冷卻與氣旁通 系統粉塵之收集，Μ不需料往所需之冷卻ϋ與高溫袋 渡器，同時亦不再需要雜容重小之通线粉塵所需 之大型儲藏設備，可大幅降低設備成本。 又，可將由前述濕式集塵裝置集塵之集塵塵漿之至少 ^刀添加至水泥磨機系統。依此，可在水泥磨機系統中 有效利用排氣處理時所生成之石膏，同時亦處理集塵塵装。 又，可使由前述濕式集塵裝置集塵之集塵塵漿固液分 離，且將所獲得之脫鹽塵餅添加至水泥磨機系統。依此， 使由W述濕式集純置集塵之集塵塵漿固液分離，再將已 分離出鹽水之塵餅添加至水泥磨機系統，則連含有石膏之 塵餅亦可有效利用。 再者，可使由珂述濕式集塵裝置集塵之集塵塵漿固液 200416211 分離，且將已分離之鹽水之至少一部分添加至水泥磨機系 統。依此，可在水泥磨機系統處理由集塵塵漿分離出之鹽 水之至少一部分。 又，可使由前述濕式集塵裝置集塵之集塵塵漿固液分 5 離，且在鹽回收步驟中將已分離之鹽水脫鹽以回收工業 鹽，並將脫鹽後之處理水再利用作為前述固液分離後之洗 淨用之洗淨水或/及前述濕式集塵裝置之集塵用水。依此， 可從由集塵塵漿分離出之鹽水中回收工業鹽，並且可循環 利用排水脫鹽裝置與固液分離裝置或/及濕式集塵裝置之 10 間的水，所以極力減少排出系統外之水，有助於有效利用 水。 圖式簡單說明 第1圖係顯示本發明之水泥窯氣硫旁通系統之一實施 形態的流程圖。 15 第2圖係顯示本發明之水泥窯氣硫旁通系統之一實施 形態之使用混合洗滌器作為濕式集塵裝置時的流程圖。 第3圖係顯示含有未由旋風器回收之微粉中之CaO之 水泥原料與含有KC1等之微粉之粒度分布的圖表。 L實方包方式]I 20 用以實施發明之最佳形態 第1圖係顯示本發明之水泥窯氯硫旁通系統之一實施 形態，該系統1包含有旋風器等之粗粉·微粉分離裝置2， 較佳者為混合洗滌器、或文氏洗滌器等之濕式集塵裝置3， 過濾·水洗裝置、離心分離裝置等之分離·水洗裝置4，及 10 200416211 排水處理·脫鹽裝置5等等。 來自水泥窯入口罩6附近之抽氣氣體在未圖示之探測 官中藉來自冷卻風扇之冷風冷卻之後，導入粗粉·微粉分 離裝置2，分離為粗粉與微粉及氣體。藉濕式集塵裝置3， 5使用溶劑將含有微粉之氣體集塵。由濕式集塵裝置3集塵之 含有KC1等氣分之集塵塵漿在未超過工業規格或品質保證 值所規疋之水泥中氣濃度之上限值的範圍内，可直接添加 到水泥磨機系統。剩餘之漿體在分離·水洗裝置4洗淨除去 氣分’且將脫鹽塵餅添加至水泥磨機系統。藉此，連含有 10 石T之脫鹽塵餅亦可有效利用。另’亦可在分離·水洗農 置4洗淨總量之由濕式集塵裝置3集塵之集塵塵漿以除去氣 分，且將脫鹽塵餅添加至水泥磨機系統。 又’來自分離·水洗裝置4之鹽水可供給至排水處理· 脫鹽裝置5以回收工業鹽，且排水可循環利用於濕式集塵裝 15 置3及分離·水洗裝置4。另，來自分離·水洗裝置4之鹽水 如眾所皆知，亦可經排水處理除去含有重金屬之有害物之 後再排放。 另一方面，在由濕式集塵裝置3集塵之集塵塵漿中，存 在有微粉中之生石灰（CaO)與水發生反應而產生的熟石 2〇 灰（Ca (OH) 2)。因此，來自水泥窯入口罩6附近之抽氣 氣體中所存在之硫分（S02)會與該熟石灰發生反應，

Ca0 + H20 一 Ca (OH) 2 S02 + Ca (OH) 2 — CaS03 · 1/2H20+1/2H20

CaS03 · 1/2H20+l/2〇2+3/2H20 CaS04 · 2H20 11 200416211 藉此脫硫而可回收石膏。 此外，包含KC1之氣分，如前述可回收成為工業鹽，且 已分離之鹽水在未超過水泥中氣濃度之上限值200ppm的範 圍内，亦可直接送入水泥窯所附設之水泥磨機系統進行處 5 理。 又，前述貫施例中係利用由濕式集塵裝置3集塵之集塵 塵漿中，微粉中之生石灰與水發生反應而產生的熟石灰， 不過熟石灰源亦可利用使由自水泥窯之窯尾到底部旋風器 之窯排氣流路抽取之抽氣氣體分離出之粗粉的一部分或全 10部與水發生反應者，或使水泥窯之煆燒原料與水發生反應 者’或另外來自系統外之熟石灰和生石灰等等。 其次，配合參照第2圖，說明本發明之水泥窯氯硫旁通 系統之一貫施例之使用混合洗滌器26( MU企業股份有限公 司（MUCompanyLtd;株式会社ミ二一力^八二一 口 15 製1^11洗滌器（s二一又夕歹八一）等）作為前述濕式 集塵裝置3時的情形。 本貫施例之水泥窯氣硫旁通系統21大致而言包含有為 粗粉·微粉分離裝置之旋風器25，混合洗滌器26，循環液 槽27，洗淨塔28，分離·水洗裝置34，及排水處理·脫鹽 20 I置35等。混合洗滌态26與循環液槽27之間設有用以使漿 體循環的泵29。又，為了供給用以調整循環漿體之pH值之 硫酸至循環液槽27，配置有硫酸儲存槽32及泵33。 來自水泥窯22之窯尾到底部旋風器之窯排氣流路之抽 氣氣體在探測管23中藉來自冷卻風扇24之冷風冷卻之後， 12 200416211 導入旋風器25，分離為粗粉與微粉及氣體。微粉及氣體在 混合洗滌器26中，藉由循環液槽27供給之漿體所具有之水 分等來冷卻，且微粉由混合洗滌器26集塵。混合洗滌器26 之表觀速度V (m/s)宜為2SVS8。 5 因為由混合洗條器26排出之排氣會經過循環液槽27、 洗淨塔28、及風扇30而排放於大氣中，所以必須提高混合 洗滌器26之集塵效率。在此，增加混合洗滌器26之循環液 量，使排放於大氣中之排氣之粉塵濃度變成預定之容許值 以下。當排氣之粉塵濃度在容許值以下時，可控制漸漸減 1〇少循環液量，以降低混合洗滌器26之壓力損失及消耗動 力。循環液量與排氣量之比γ ( l/m3)宜為15$ r $45。 又，為了後段之排水處理·脫鹽裝置35之鹽水濃縮裝 置或結晶裝置的運轉，宜將混合洗滌器26之循環漿體之鹽 濃度控制在某範圍内。因此，一邊監測循環液槽27之鹽水 /辰度’一邊調整漿體之排出量並控制補給水之添加量，使 鹽水濃度在某濃度範圍内。 由混合洗滌器26集塵之含有KC1等氣分之集塵塵漿經 過循環液槽27後，在分離·水洗裝置34分離為塵餅與鹽水， 且將所獲得之脫鹽塵餅添加至水泥磨機系統。藉此，可有 20 效利用含有石膏之脫鹽塵餅。又，來自分離·水洗裝置34 之鹽水可供給至排水處理·脫鹽裝置35，以回收工業鹽。 另，特別是在欲獲得濃度高之鹽之時等等，亦可將由分離· 水洗裝置34排出之藥水之一部分送返循環液槽27循環利 用0 13 200416211 另一方面’如前述者，由混合洗滌器26集塵之集塵塵 漿中，存在有微粉中之CaO與水發生反應而產生的以⑺幻 2，所以來自水泥窯入口罩之抽氣氣體中所存在之s〇2會與 該熟石灰發生反應，Ca (OH) 2發生反應， 5 CaO + H20 一 Ca (OH) 2 S02 + Ca (OH) 2 — CaS03 · 1/2H20+i/2H2〇 CaS03 · 1/2Η20+ 1/202+3/2Η20 — CaS04 · 2H2〇 藉此脫硫而可回收石膏。 在此，存在於抽氣氣體之硫分的除去效果係可藉監測 10排氣之硫分濃度來確認，而當除去性能傾向於低時，就必 須添加吸收劑。若欲增加作為吸收劑之Ca (〇H) 2，則如 以下操作。 15 20

含有未由旋風器25回收之微粉中之Ca〇之水泥原料與 含有KC1等之微粉之粒度分布係如第3圖所示。因此，若欲 增加可發揮作為吸收劑之功能之㈤的量，係將旋風器25 之分級點例如由A點移動到B點。藉此，由旋風器25排出之 微粉中之CaO濃度將上升，可增加吸收劑的量。 旋風器25之分離粒徑由以下之式來決定。在此，D〇 : 分離粒徑Um〕，μ :流體黏度〔_〕，心：粉塵比〇重 uw〕，Pf:流體比重〔gW〕，Vi:入口流速〔⑽/挪〕， do:出口導管徑〔cm〕，H:旋風器漏斗部高度Um〕。因 此，在改變旋風器25之之分級點時，係藉著減慢人口流速 vi ’降低旋風器漏斗部高度Η ’和縮小出口導管徑如來使分 離粒徑變大，但是實際上要改變旋風器漏斗料卵、出 14 200416211 口導官徑d〇是極為困難，所以現實對策乃是改變導葉之位 置及旋風器之數量等來調整入口流速Vi。 D〇 = 18// ,1/2 (ps^P^jVi —do 2.26λ/]Ϋ 另一方面，為了防止供給至混合洗滌器26之循環漿體 5之流路中有水垢障礙，必須將循環液槽27内之循環液之pH 值控制在4〜6左右。因此，當循環液槽27内之循環液之pH 值過於上升時，如前所述，可更改旋風器25之分級點使微 来分中之CaO濃度降低來對應。又，亦可因應需要而藉由泵 33將儲存於硫酸儲存槽32之硫酸添加到循環液槽27。 10 如以上所說明，依本發明之水泥窯氣硫旁通系統，即 可抑制對氣旁通系統粉塵進行脫鹽處理時之設備成本，並 且除去自水泥寞t入口罩附近抽取之燃燒氣體所含之硫分 而可有效利用。 C圖式簡單說明3 第1圖係顯不本發明之水泥窯氣硫旁通系統之一實施 形態的流程圖。 第2圖係顯示本發明之水泥熏氣硫旁通系統之一實施 形態之使用混合洗滌器作為濕式集塵裝置時的流程圖。 第3圖係顯示含有未由旋風器回收之微粉中之以〇之 20水泥原料與含有KC1等之微粉之粒度分布的圖表。 15 200416211 【圖式之主要元件代表符號表】 1，21...水泥窯氣硫旁通系統 2.. .粗粉·微粉分離裝置 3.. .濕式集塵裝置 4.34.. .分離·水洗裝置 5.35.. .排水處理·脫鹽裝置 6.. .水泥窯入口罩 22.. .水泥窯 23.. .探測管 24.. .冷卻風扇 25.. .旋風器 26.. .混合洗滌器 27.. .循環液槽 28.. .洗淨塔 29,33···泵 30...風扇 32...硫酸儲存槽

Claims (1)

1. 拾、申請專利範圍： h —種水泥窯氯硫旁通系統，包含有： 抽氣裝置，係用以自水泥窯之窯尾到底部旋風 為之窯排氣流路抽取一部分燃燒氣體者； 分離裝置，係用以將由該抽氣裝置抽取之氣體 中之粉塵分離為粗粉與微粉者；及 濕式集塵裝置，係、用以將含有業經該分離裝置 分離之微粉之抽氣氣體集塵者。 10 2·如申請專利範圍第i項之水職氯硫旁通系統，其 中前述分離裝置係分級機，1該分級機之分級點為 可變動者。 ” 3·如申請專利範圍第i項之水泥窯氣硫旁通系統，1 中前述分Μ置係旋風器，且該軌器之人口風速 為可變動者。 15 其 4·如申請專利範圍第i項之水泥窯氣硫旁通系統 中前述濕式集塵裝置係混合洗滌器。 其 5·如申請專利範圍第4項之水泥窯氯硫旁通系統 中前述混合洗滌器具有： 20 之 循環液槽，係可供給由前述混合洗滌器集塵 集塵塵漿者；及 漿 循環裝置，係用以將該循環液槽内之集塵塵 之一部分送返前述混合洗滌器者。 6.如申請專利範圍第5項之水泥窯氯硫旁通系統，其 更具有用以添加硫酸至前述循環液槽之硫酸添加裝 17 200416211 置。 7· 一種水泥窯燃燒排氣處理方法，包含有： 自水泥矣之窯尾到底部旋風器之窯排氣流路抽 取一部分燃燒氣體； 5 分離該抽氣氣體中之粉塵之粗粉；及 藉濕式集塵裝置，使用溶劑將含有微粉之該抽 氣氣體集塵。 8. 如申請專利範圍第7項之水泥窯燃燒排氣處理方 法，包括將由前述濕式集塵裝置集塵之集塵塵漿之 10 至少一部分添加至水泥磨機系統。 9. 如中請專利範圍第7項之水泥窯燃燒排氣處理方 法，包括使由前述濕式集塵裝置集塵之集塵塵漿固 液分離，且將所獲得之脫鹽塵餅添加至水泥磨機系 統。 15 10·如中請專利範圍帛7項之水泥窯燃燒排氣處理方 法，包括使由前述濕式集塵裝置集塵之集塵塵漿固 液分離，且將已分離之鹽水之至少一部分添加至水 泥磨機系統。 11·如申請專利範圍第7項之水泥窯燃燒排氣處理方 20 法，包括使由前述濕式集塵裝置集塵之集塵塵漿固 液分離，且在鹽回收步驟令將已分離之鹽水脫鹽以 回收工業鹽，並將脫鹽後之處理水再利用作為前述 固液分離後之洗淨用之洗淨水或/及前述濕式集塵 裝置之集塵用水。 18