TWI522162B - 氯分流系統及氯分流抽氣氣體之處理方法 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種藉由自水泥窯窯尾通至預熱器最下層旋風筒之爐窯排出氣體流道抽出部分燃燒氣體而將氯除去之氯分流系統及處理該排出氣體之方法。
先前,會引起水泥製造設備中之預熱器堵塞等問題之氯、硫、鹼等之中,氯尤其成為一大問題而引人注意,目前使用有下述一種氯分流系統,其藉由自水泥窯窯尾通至最下層旋風筒之爐窯排出氣體流道抽出部分燃燒氣體而將氯除去。
如第2圖所示,作為此種氯分流系統,已提出有下述氯分流系統31(例如參照專利文獻1),其具備下述等構件:探頭33,其藉由自水泥窯32的窯尾通至最下層旋風筒(未圖示)之爐窯排出氣體流道,抽出部分燃燒氣體;冷卻風扇34,其向探頭33內供給冷風以對抽氣氣體G1加以驟冷;作為分級器之旋風筒35,其對包含於抽氣氣體G1中之粉塵的粗粒D1加以分離;冷卻器36,其將包含自旋風筒35排出之微粒D2之抽氣氣體G2冷卻;冷卻風扇37,其向冷卻器36供給冷風;袋濾器38,其收集利用冷卻器36而冷卻之抽氣氣體G2中的粉塵微粒D2;以及粉塵箱39,其回收自冷卻器36和袋濾器38排出之微粒D2。
於上述氯分流系統31中,由於袋濾器38的排出氣體G3中含有大量SO2,因此無法將該排出氣體G3直接排放至系統外,而係經由排氣風扇40,使排出氣體G3返回至吸引水泥窯32的排出氣體之風扇(IDF)側。此時,若排出氣體G3返回至附設於水泥窯32中之預熱器處,則會增加水泥燒成系統的熱損失並導致熟料產量下降,還存在因硫成分濃縮而引起之被覆問題等。
另一方面,提出了將上述排出氣體G3用作水泥原料燒成系統的燃料燃燒用空氣這一方法,然而,本方法與上述相同,由於硫成分於燒成工序中會濃縮,因此存在因硫成分濃縮而引起之被覆問題等(參照專利文獻2)。
因此,為瞭解決上述各種問題,如第3圖所示,提出了下述一種氯分流系統61(例如參照專利文獻3),其具備:探頭63,其藉由自水泥窯62的窯尾通至最下層旋風筒(未圖示)之爐窯排出氣體流道,抽出部分燃燒氣體;冷卻風扇64,其向探頭63內供給冷風以對抽氣氣體G1加以驟冷;作為分級器之旋風筒65,其對包含於抽氣氣體G1中之粉塵粗粒D1加以分離;濕式集塵器66,其收集來自於旋風筒65之抽氣氣體G2中所包含之微粒D2;以及固液分離器67,其將自濕式集塵器66排出之漿液S2固液分離為濾餅C與濾液L。
該氯分流系統61係使來自於旋風筒65之抽氣氣體G2中的SO2,與循環於濕式集塵器66中之漿液S1所包含之鈣成分進行反應,於固液分離器67的濾餅C側作為石膏而回收,藉此,即便排出氣體G3返回至吸引水泥窯62的排出氣體之風扇(IDF)側,亦不會導致自煙囪排放至大氣的排出氣體中的SO2增加。
專利文獻1:日本專利特開平11-035354號公報
專利文獻2:日本專利第355246號公報
專利文獻3:日本專利特開2004-002143號公報
如上所述,第3圖所示之氯分流系統61的優點在於:可將氯除去,並且可避免水泥燒成系統的熱損失增加及熟料產量下降,還可抑制硫成分濃縮。然而,由於該氯分流系統61需要用以將氯與硫同時除去之濕式集塵器66或處理濾液L之排水處理設備(未圖示),因此會導致設備成本或運作成本增加。尤其是若要自上述氯分流系統31過渡至氯分流系統61,則存在需要高額之設備投資之問題。因此,在低成本下,期望在上述氯分流系統31的各問題得到解決之同時,亦能在上述排出氣體中所包含之有機成分被除去、除氯效率提高之方面獲得改善。
本發明係鑒於上述先前技術中的問題點而完成,其目的在於提供一種氯分流系統及氯分流抽氣氣體之處理方法,其於處理氯分流排出氣體時,成本低廉,並可避免水泥燒成系統的熱損失增加及熟料產量下降,亦可抑制硫成分濃縮或排出至系統外,還可同時處理上述排出氣體所包含之有機成分和氯成分。
為了達成上述目的,本發明係一種氯分流系統,其特徵在於具備:探頭,其藉由自水泥窯窯尾通至最下層旋風筒之爐窯排出氣體流道,抽出部分燃燒氣體;乾式集塵器,其對利用該探頭抽出之燃燒氣體所包含之粉塵進行收集;以及裝置,其除去/回收該集塵後的抽氣氣體所包含之有害成分。
而且,若根據本發明,在藉由乾式集塵器將利用探頭抽出之燃燒氣體所包含之粉塵收集之後,可利用除去抽氣氣體所包含之有害成分之裝置,同時對該抽氣氣體所包含之有機成分等有害成分和氯成分進行處理,因此無須新設置濕式集塵器或固液分離後的重金屬等的高度排水處理設備,從而可成本低廉地處理氯分流排出氣體。
並且,由於係利用上述裝置除去/回收抽氣氣體中的有害成分,因此無須將上述氯分流排出氣體用作水泥原料燒成系統的燃料燃燒用空氣,亦無須使其返回至附設於水泥窯中之預熱器處,從而不會導致水泥燒成系統的熱損失增加,亦不會導致熟料產量下降。進而,亦能夠避免因硫成分濃縮而引起之被覆問題。而且,由於已除去/回收抽氣氣體中的有害成分,因此即便使氯分流排出氣體返回至吸引水泥窯排出氣體之風扇(IDF)側以下,自煙囪排放至大氣之排出氣體中的有害成分亦不會增加。
上述氯分流系統能夠將藉由上述除去/回收裝置除去/回收有害成分後的抽氣氣體,供給至吸引風扇的出口側,其中,該吸引風扇係設置於附設在上述水泥窯中之預熱器的出口側。藉此,即便使氯分流排出氣體返回至吸引水泥窯排出氣體之風扇(IDF)側以下,自煙囪排放至大氣之排出氣體中的有害成分亦能得到抑制,並能夠使窯內通風量增加,從而增加熟料產量。
上述氯分流系統可於上述乾式集塵器的前段具備:冷卻器,其將上述探頭所抽出之燃燒氣體冷卻;或換熱器,其自該燃燒氣體回收熱;並且可於上述乾式集塵器的前段具備分級器,該分級器對包含於上述探頭所抽出之燃燒氣體中之粉塵粗粒加以分離,上述乾式集塵器亦可對包含自該分級器排出之微粒之抽氣氣體進行集塵。
上述要除去/回收之有害成分可以是選自硫成分、有機成分及氣態氯化合物的至少一種。有機成分包括VOC或POPs等。此等有害成分是水泥製造設備用作原燃料的廢棄物所包含之成分、以及因不完全燃燒等而生成並與該探頭所抽出之燃燒氣體一起被抽出之成分,由於該成分未吸附於粉塵上,因此會與上述排出氣體一起排出,但是可利用本系統將其除去/回收,以淨化上述排出氣體。
除去/回收上述有害成分之裝置的特徵在於:可以是使溶解或漿化鹼成分而成之溶液循環之吸附/吸收塔,無須具有對所導入之抽氣氣體進行除塵之功能。氯分流系統所回收之粉塵的微細程度為數μm,因此若使用先前之吸附/吸收塔,則會由於壓力損失增加等而存在運作成本提高之虞,但本系統可捕集上述粉塵,因此能最低限度地抑制其除塵功能。
可使上述吸附/吸收塔中之漿液的氯濃度為2%以下。當氯濃度為2%以上時,吸附/吸收塔所生成之二水石膏易溶解而生成積垢,從而阻礙運轉。而且,由於需要高度排水處理,因此不佳。
對自上述吸附/吸收塔排出之漿液進行固液分離而得之濾餅,可添加處理至水泥中。
而且,本發明是一種氯分流抽氣氣體處理方法,其特徵在於:藉由自水泥窯窯尾通至最下層旋風筒之爐窯排出氣體流道,抽出部分燃燒氣體,對該抽出之燃燒氣體所包含之粉塵進行乾式集塵,除去/回收該集塵後的抽氣氣體所包含之有害成分,將已除去/回收該有害成分之抽氣氣體供給至吸引風扇的出口側,該吸引風扇係設置於附設在上述水泥窯中之預熱器的出口側。若根據本發明,與上述發明相同,可低成本地處理氯分流排出氣體,並不會導致水泥燒成系統的熱損失增加,亦不會導致熟料產量下降,另一方面還可增加熟料產量,並可避免因硫成分濃縮而引起之被覆問題等。而且,由於無須擔心熱損失增加及減產,並且自煙囪排放至大氣之排出氣體中的SO2、有機成分(VOC、POPs或其他)或氯成分不會增加,因此亦可提升氯分流率。
於上述氯分流抽氣氣體之處理方法中,在進行上述乾式集塵之前,可將部分自上述爐窯排出氣體流道抽出之燃燒氣體冷卻,並且在進行上述乾式集塵之前,可對部分自上述爐窯排出氣體流道抽出之燃燒氣體所包含之粉塵粗粒加以分離,對包含微粒之抽氣氣體進行乾式集塵。
而且,上述要除去/回收之有害成分可以是選自硫成分、有機成分及氣態氯化合物的至少一種,能夠除去/回收作為有機成分之VOC或POPs等。
進而,可使氯分流抽氣率為1%以上30%以下。當使氯分流排出氣體返回至附設於水泥窯中之預熱器時,水泥熟料產量會減少,因此生產成本增加。藉由導入本系統,可除去上述排出氣體所包含之有害成分,因此即便返回至吸引水泥窯排出氣體之風扇(IDF)側以下,自煙囪排放至大氣之排出氣體中的SO2、有機成分(VOC、POPs或其他)或氯成分亦不會增加,因此能僅保持為最低限度的抽氣所帶來之熱損失,不會造成減產,而可獲得增產效果。
特徵在於:使該燃燒氣體所包含之集塵後的排出氣體溫度為50℃以上200℃以下。若排出氣體溫度超過200℃,則水蒸發量增多,因此需要大量的水,並且,固體成分會附著於管道或除去/回收裝置內,因此不佳。另一方面,若未達50℃,則會出現設備腐食引起之老朽化,導致修理費增加,因此不佳。
如上所述,根據本發明的氯分流系統及氯分流抽氣氣體之處理方法,成本低廉,並能夠避免水泥燒成系統的熱損失增加及熟料產量下降,獲得增產效果。而且能夠抑制以硫成分為代表的有害成分濃縮或排出至系統外,並能夠對氯分流排出氣體進行處理。
第1圖係表示本發明的氯分流系統的一實施方式之流程圖
第2圖係表示先前的氯分流系統的一示例之流程圖。
第3圖係表示先前的氯分流系統的其他示例之流程圖。
繼而,參照圖式來說明本發明的實施方式。
第1圖係表示本發明的氯分流系統的一實施方式,該氯分流系統1的特徵在於由下述構件構成:探頭3,其藉由水泥窯2的窯尾通至最下層旋風筒(未圖示)之爐窯排出氣體流道,抽出部分燃燒氣體;冷卻風扇4,其向探頭3內供給冷風以對抽氣氣體G1加以驟冷;作為分級器之旋風筒5,其對包含於抽氣氣體G1中之粉塵粗粒D1加以分離;冷卻器6,其將包含自旋風筒5排出之微粒D2之抽氣氣體G2冷卻;冷卻風扇7,其向冷卻器6供給冷風;袋濾器8,其收集利用冷卻器6而冷卻之抽氣氣體G2中的微粒D2;粉塵箱9,其回收自冷卻器6及袋濾器8排出之微粒D2;以及吸附/吸收塔11,其對自袋濾器8排出之排出氣體G3進行淨化;並且,係在第2圖所示之先前的氯分流系統31的排出氣體處理系統的下游側設置吸附/吸收塔11,使吸附/吸收塔11的排出氣體G4返回至吸引水泥窯2的排出氣體之風扇(IDF)側。
為了將已除去微粒D2之排出氣體G3所包含之硫成分(SO2等)、有機成分(VOC或POPs等)或氯成分(氣態氯化合物)除去而具備吸附/吸收塔11,係藉由向吸附/吸收塔11內噴灑作為藥劑之消石灰等而除去硫成分、有機成分或氯成分。
當噴灑了消石灰(Ca(OH)2)時,存在於排出氣體G3中之SO2、HC1如下述般與消石灰反應。
SO2+Ca(OH)2→CaSO3‧1/2H2O+1/2H2O
CaSO3‧1/2H2O+1/2O2+3/2H2O→CaSO4‧2H2O
2HCl+Ca(OH)2→CaCl2+2H2O
藉此,不僅能回收排出氣體G3中的SO2,還能生成石膏(CaSO4‧2H2O),HCl與排水一起排出至水泥製造工序系統外。另外,脫硫劑除了消石灰以外,還可使用生石灰、經預煆燒的水泥原料(自預熱器最下層旋風筒等分取之水泥原料)及煤灰等。
繼而,參照第1圖說明上述氯分流系統1的動作。
藉由自水泥窯2的窯尾通至最下層旋風筒之爐窯排出氣體流道,利用探頭3將部分燃燒氣體抽出,同時藉由來自於冷卻風扇4之冷風,將抽氣氣體驟冷至氯化合物融點600~700℃以下為止。繼而,在旋風筒5中,將自探頭3排出之抽氣氣體G1分離為粗粒D1與包含微粒D2之抽氣氣體G2,並使粗粒D1返回至水泥窯系統,另一方面利用冷卻器6將抽氣氣體G2冷卻。之後,在袋濾器8中,對抽氣氣體G2中之微粒D2進行收集,並作為氯分流粉塵收回至粉塵箱9。
另一方面,經由排氣風扇10將已除去微粒D2之氣體G3供給至吸附/吸收塔11,並向排出氣體G3噴灑作為脫硫劑之消石灰等。藉此使氣體G3中的硫成分或氯成分與消石灰等反應而生成石膏或氯化鈣。另外,有機成分不會進行化學反應,而由循環漿液捕捉。已除去硫成分、有機成分或氯成分之排出氣體G4返回至吸引水泥窯2的排出氣體之風扇(IDF)側。
另外,在上述本實施方式中,係例示在吸附/吸收塔11中噴灑消石灰等而將氣體G3中的硫成分作為石膏回收之消石灰-石膏方式,但本發明並不限定於此,亦可將氫氧化鎂(Mg(OH)2)或碳酸氫鈉(NaHCO3)用作藥劑。此時,氫氧化鎂與SO2、HCl反應而成為硫酸鎂、氯化鎂,碳酸氫鈉成為硫酸鈉、氯化鈉而溶解於水中。
如上所述,若根據本實施方式,則無須導入濕式集塵器或高度的排水處理設備,可藉由吸附/吸收塔11來回收排出氣體G3中的硫成分,因此能在低成本地處理氯分流排出氣體時,避免水泥燒成系統的熱損失增加及熟料產量下降,抑制硫成分濃縮或排出至系統外。另一方面,由於窯內通風量增加,因此能增加窯爐的燒成熱量,從而達成增產。
只要能除去有害物質,則吸附/吸收塔11可為噴灑式、流動層式、填充式、多孔板式、高壓噴灑式等任何樣式。
另外,已除去硫成分之排出氣體G4可返回至吸引水泥窯2的排出氣體之風扇(IDF)以下的任意位置,進而無須返回至吸引風扇(IDF)側,而可直接排放至大氣。
表1係表示附設有氯分流之水泥窯中之氯分流抽氣率、自窯尾抽出之熱氣體之部分的熱損失、使該氯分流排出氣體返回至預熱器並升溫至800℃為止時的熱損失、以及因返回至預熱器而引起之熟料生產減產率的一示例,表2係表示該氯分流排出氣體返回至吸引窯爐的排出氣體之風扇(IDF)側以下時的增產率。另外,即便在該氯分流排出氣體返回至吸引風扇(IDF)側以下時,抽出熱氣體之部分的熱損失仍會生成。若根據本發明,通過使上述氯分流排出氣體返回至吸引水泥窯的排出氣體之風扇(IDF)側以下,不僅可以抑制表1所示之損失,還能獲得表2所示之增產效果。
並且,未達10%之抽氣率亦具有抑制熱損失及減產之效果,但是,在返回至IDF側情況下為30%之高抽氣時的熱損失327.9 kJ/kg-cli.,與在抽氣率為約6.3%下返回至預熱器時的總(熱氣體抽氣+返回至預熱器)熱損失相比,程度相同,並且抽氣率越高而抑制效果越好。
表3係表示分取部分自收集微粒D2之袋濾器8排出之排出氣體,利用使消石灰漿液循環之吸附/吸收塔(噴灑式)而進行處理時處理前後的濃度。另外,處理氣體量為10m3N/min,吸附/吸收塔中的液氣比為25,漿液濃度為15%。
1...氯分流系統
2、32、62...水泥窯
3、33、63...探頭
4、7、34、37、64...冷卻風扇
5、35、65...旋風筒
6、36...冷卻器
8、38...袋濾器
9、39...粉塵箱
10、40...排氣風扇
11...吸附/吸收塔
66...濕式集塵器
67...固液分離器
第1圖係表示本發明的氯分流系統的一實施方式之流程圖
第2圖係表示先前的氯分流系統的一示例之流程圖。
第3圖係表示先前的氯分流系統的其他示例之流程圖。
1...氯分流系統
2...水泥窯
3...探頭
4、7...冷卻風扇
5...旋風筒
6...冷卻器
8...袋濾器
9...粉塵箱
10...排氣風扇
11...吸附/吸收塔
D1...粗粒
D2...微粒
G1...抽氣氣體
G2+D2...抽氣氣體+微粒
G3、G4...排出氣體
Claims (13)
- 一種氯分流系統,其特徵在於具備:探頭,其從由水泥窯窯尾通至最下層旋風筒之爐窯排出氣體流道,抽出部分燃燒氣體;乾式集塵器,其對利用該探頭抽出之燃燒氣體所包含之粉塵進行集塵;以及裝置,其除去/回收該集塵後的抽氣氣體所包含之有害成分,且除去/回收上述有害成分之裝置是使溶解或漿化鹼成分而成之溶液循環之吸附/吸收塔。
- 如申請專利範圍第1項所述之氯分流系統,其中,將藉由除去/回收上述有害成分之裝置而除去有害成分後的抽氣氣體供給至吸引風扇的出口側,該吸引風扇係設置於附設在上述水泥窯中之預熱器的出口側。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之氯分流系統,其中,於上述乾式集塵器的前段具備:冷卻器,其將上述探頭所抽出之燃燒氣體冷卻;或換熱器,其自該燃燒氣體回收熱。
- 如申請專利範圍第1項所述之氯分流系統,其中,於上述乾式集塵器的前段具備分級器,該分級器對包含於上述探頭所抽出之燃燒氣體中之粉塵粗粒加以分離,上述乾式集塵器對包含自該分級器排出之微粒之抽氣氣體進行集塵。
- 如申請專利範圍第1項所述之氯分流系統,其中,藉由 除去/回收上述有害成分之裝置而除去/回收之有害成分是選自硫成分、有機成分及氣態氯化合物的至少任一種。
- 如申請專利範圍第1項所述之氯分流系統,其中,使上述吸附/吸收塔中之漿液的氯濃度為2%以下。
- 如申請專利範圍第6項所述之氯分流系統,其中,將自上述吸附/吸收塔排出之漿液進行固液分離而得之濾餅添加處理至水泥中。
- 一種氯分流抽氣氣體之處理方法,其特徵在於:從由水泥窯窯尾通至最下層旋風筒之爐窯排出氣體流道,抽出部分燃燒氣體,將該抽出之燃燒氣體所包含之粉塵進行乾式集塵,除去/回收該集塵後的抽氣氣體所包含之有害成分,將已除去/回收該有害成分之抽氣氣體供給至吸引風扇的出口側,該吸引風扇係設置於附設在上述水泥窯中之預熱器的出口側。
- 如申請專利範圍第8項所述之氯分流抽氣氣體之處理方法,其中,在進行上述乾式集塵之前,將部分自上述爐窯排出氣體流道抽出之燃燒氣體冷卻。
- 如申請專利範圍第8或9項所述之氯分流抽氣氣體之處理方法,其中,在進行上述乾式集塵之前,將部分自上述爐窯排出氣體流道抽出之燃燒氣體所包含之粉塵粗粒加以分離,對包含微粒之抽氣氣體進行乾式集塵。
- 如申請專利範圍第8項所述之氯分流抽氣氣體之處理方法,其中,上述要除去/回收之有害成分是選自硫成分、有機成分及氣態氯化合物的至少任一種。
- 如申請專利範圍第8項所述之氯分流抽氣氣體之處理方法,其中,使上述氯分流抽氣率為1%以上30%以下。
- 如申請專利範圍第8項所述之氯分流抽氣氣體之處理方法,其中,使上述集塵後的抽氣氣體溫度為50℃以上200℃以下。
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