用于清洁水泥或矿产业的旁路气体的方法以及水泥或矿产业的系统 |
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| 申请号 | CN201480060846.2 | 申请日 | 2014-11-06 | 公开(公告)号 | CN105705218A | 公开(公告)日 | 2016-06-22 |
| 申请人 | 蒂森克虏伯工业解决方案股份公司; | 发明人 | T·斯滕德; M·弗拉斯珀勒; K·罗洛夫; | ||||
| 摘要 | 一种根据本 发明 的用于清洁 水 泥或矿产业的旁路气体的方法以下列方法步骤作为其特征：a.将移除的旁路气体冷却至500℃至150℃，以及b.将粗糙粉尘颗粒从旁路气体中移除，将粉尘量降低30％至95％，优选地为50％至95％，最优为80％至95％，其中，方法步骤a)和b)也可以以相反的顺序执行，以及c.减少包含于旁路气体中的气态成分，粉尘从该旁路气体中部分地移除，进行氮 氧 化物和/或 碳 氢化合物和/或 一氧化碳 的催化还原，并且进行附加的除尘过程。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于清洁水泥或矿产业的旁路气体(11)的方法，其具有至少以下方法步骤： |
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| 说明书全文 | 用于清洁水泥或矿产业的旁路气体的方法以及水泥或矿产业的系统 技术领域背景技术[0002] 在熟料生产中，可替换燃料的比例极大地增加，这导致投入生产过程中的氯的增加。由于其蒸发和凝结温度，氯在预热器/窑炉系统中形成内部循环。在旁路系统中，部分窑炉气体在窑炉入口处被移除，这种循环将通过旁路系统而缓解。这样的旁路还可以用于排出SO2和碱性物质。可替换燃料使用的增长在某些情况下需要使高旁路比顺序增大10％或更多。在例如高于600℃或1000℃的温度下(这取决于窑炉系统的应用)，旁路废气在加热炉入口处被分流出去，在被抽取后很快进行猝熄(例如，在所谓的旁路炉盖或热交换器中)到500℃至150℃，优选为400℃至200℃，最优选为370℃至240℃。在这些温度，气体可以被供应至静电或织物过滤器，从而进行粉尘分离。因此气态的氯和硫磺由于其凝结温度也被引入到旁路过滤器中。 [0003] 根据DD 274 022 A1，包含碱性物质和氯化物的旁路气体在温度1050℃至1250℃从熟料烧制过程中从分流出去，并且通过供应新鲜空气而冷却至700℃至1050℃。此后，将包含于气流中的50％至70％的粉尘从气流中分离，并且供应回燃烧过程。这种从气流中分离粉尘的低程度分离会导致只有低碱的、粗粒化的粉尘部分被分离出气流并且将气流返回至燃烧过程。在温度700℃至1050℃，碱性物质部分仍然是挥发性的或只沉淀于粉尘部分的最小颗粒。在进一步的冷却后，这些有害的物质随后从气流中分离。 [0004] 由于来自燃烧空气的氮的氧化，基于窑炉中的高温，在熟料生产期间会产生氮氧化物。通过阶段性的燃烧和在煅烧炉或窑炉入口的区域中注入含氨还原剂而显著地减少氮氧化物。窑炉废气中的氮氧化物也能通过在下游废气系统中的催化转化器设备而被移除。 [0005] 如果对于洁净气体中的氮氧化物浓度具有高要求，例如，由用于水泥作业中废物混合燃烧的第17德国联邦排放控制条例所规定的200mg/Nm3，则对于很多设备，旁路和窑炉气体的平均废气浓度中的氮浓度无法达到要求。通过旁路气体的脱硝可以实现改进。但是，由于旁路气体在足够高的温度处的低停留时间，只能不充分地进行SNCR反应。经典的SCR催化转换器具有相对较高的系统花费并且只可以对波动的粉尘负荷进行不适当地反应(例如发生在旁路气体中)。 发明内容[0006] 因此，本发明旨在对减少水泥或矿产业的旁路气体中的有害气体物质进行改进。 [0008] 根据本发明的用于清洁水泥或矿产业的旁路气体的方法以下列方法步骤作为其特征： [0009] a.将移除的旁路气体冷却至500℃至150℃，优选为400℃至200℃，最优为370℃至240℃， [0010] b.对旁路气体进行粗糙除尘，将含尘量降低30％至95％，优选地为50％至95％，最优为80％至95％，也可以将方法步骤a)和b)以相反的顺序执行， [0013] 根据本发明的具有窑炉和连接至窑炉用于抽取旁路气体的旁路系统的水泥或矿产业的设备针对旁路系统提供了下述装置： [0014] a.冷却装置，其用于将移除的旁路气体冷却至500℃至150℃，优选为400℃至200℃，最优为370℃至240℃， [0015] b.粗糙除尘装置，其用于将旁路气体中的含尘量减小30％至95％，优选为50％至95％，最优为80％至95％ [0016] c.清洁装置，其用于减小包含于部分除尘的旁路气体中的气态成分(其包括精细的除尘阶段)，清洁装置包括掺杂有催化活性组分的分离器。 [0017] 水泥或矿产业的设备的废气由预热器废气和旁路气体组成。至今，只有预热器废气的氮氧化物浓度被降低至这样的范围：即使在与先前未进行脱硝的旁路气体混合后也可以满足限制值。但是，由于可替换燃料的使用的增加，有害物质的循环极大地增加，因此不得不分流出较高的旁路气体比例。根据本发明的提出的旁路气体的脱硝使得在此情况下也可以满足低限制值。 [0019] 在温度500℃至150℃(优选为400℃至200℃，最优选为370℃至240℃)处更方便地进行氮氧化物的还原。对于利用窑炉生产煅烧材料的方法，产生于窑炉的窑炉废气的部分量作为旁路气体被抽取，并且根据上述措施而被净化。另外，在窑炉废气与洁净的旁路气体重新汇合前，通过例如SNCR过程的方式将剩余的窑炉废气的氮氧化物减少。在进一步的废气系统中，方法的进一步的阶段，例如，原料研磨、煤炭研磨或冷却塔，可以包含于废气重新汇合的上游或下游。对设备的技术而言，窑炉随后为废气系统，所述废气系统具有用于减少氮氧化物的SNCR装置。旁路气体从窑炉的区域中的废气系统分流并且在SNCR装置之后再次连接至废气系统，或者旁路气体通过分离烟道的方式排出。如果在后一种情况中，氮氧化物排放的符合性通过混合计算确定，该混合计算涉及体积流量和两种废气源的氮氧化物浓度。如果安装有另外的排放源(例如，具有分离烟道的煤炭研磨)，可以同样使用混合计算。 [0020] 如果粗糙除尘装置和清洁装置容纳于具有至少两个腔室的混合过滤器，则在第一腔室中进行粉尘的移除(例如，通过静电力)，而在第二腔室(过滤腔室)中进行氮氧化物的移除，连同精细的粉尘分离。利用注入的还原剂(例如氨水)在掺杂有催化活性组分的分离器处发生氮氧化物的还原。催化材料优选地引入或应用至陶瓷或其他过滤材料，例如聚四氟乙烯或玻璃纤维。需要含氨还原剂用于旁路气体的脱硝，可以在粗糙的除尘前或粗糙的除尘后注入该含氨还原剂。旁路气体的现有的除尘是有利的，这是由于旁路气体的含尘量相对大于100g/Nm3。但是，高含尘量需要织物过滤器中的高清洁压力，这会降低用于催化剂净化的介质的稳定性和性能。另外，存在高压损失。与氮氧化物一起，由于窑炉入口中的不完全燃烧而产生的碳氢化合物和/或一氧化碳也可以被催化还原。 [0021] 在另外的实施方案中，包含酸性气体成分(例如，SO2或HCl)的精细清洁与粉尘的分离一起进行。被移除的旁路气体的冷却和除尘可以使旁路气体中的这些组分显著地减少超过90％。但是，鉴于这些不期望物质的更低的排放，这些物质可以通过例如将适当的溶剂(例如，碳酸氢钠)注入旁路气体而减少。碳酸氢钠在注入废气后典型地沉淀于过滤织物。随着其流动通过，作为化学反应的结果，发生包含有酸性成分的高分离率。如果将碳酸钠注入充满粉尘的旁路气体，则由于粉尘组分远远高于碳酸氢钠的注入量，高分离率将会被显著降低。除了碳酸氢钠，其他物质(例如消石灰或生石灰)和熟料生产的经处理的反应物(例如生料和滤尘)也可以用于分离或用于优化分离或处理。 [0022] 废气脱硝和移除酸性有害物质的方法优选地彼此结合。在粗糙除尘后，进行碳酸氢钠和含氨还原剂的注入。酸性有害气体和氮氧化物的分离在下游清洁装置中同时进行。由于SO2和SO3的引入，所以同时存在硫化物与NH3的相关反应。在NH3、SO2和SO3的高分压处，依据温度形成的铵盐可以导致催化活性组分的失活，并且阻止氮氧化物的分解，因此旁路气体不应当被冷却至150℃以下。 附图说明 [0023] 基于以下的描述和附图，将更详细地描述进一步细化的本发明。 [0024] 在图中： [0025] 图1显示了表示根据本发明的水泥或矿产业的设备的示意图，其具有用于抽取旁路气体的旁路系统， [0026] 图2显示了表示具有形成为重力分离器的第一腔室的混合过滤器的示意图，[0027] 图3显示了表示具有形成为静电分离器的第一腔室的混合过滤器的示意图，[0028] 图4显示了表示具有形成为过滤分离器的第一腔室的混合过滤器的示意图，以及[0029] 图5显示了表示具有形成为离心分离器的粗糙除尘装置的旁路系统的示意图。 具体实施方式[0030] 示出于图1的水泥和矿产业的设备大致包括预热器1，预热器1在这里形成为5个阶段的旋风预热器，其中生料2利用来自窑炉3的废气进行预热。预热材料2’随后进入煅烧炉4，窑炉3的废气也流动经过煅烧炉4。预煅烧生料2”最后供应至窑炉3。对于通过SNCR过程进行窑炉废气的脱硝，将用于注入还原剂的装置5设置于煅烧炉4的区域中。用于注入还原剂的可选的装置6也可以布置于预热器1的上方区域。 [0031] 离开预热器1的窑炉废气7可以进一步在可选的SCR反应器8中被脱硝。另外，可以单独利用SCR反应器8对窑炉废气7进行脱硝，并且可以去除SNCR注入器5。 [0032] 为了中断在窑炉3和预热器1之间产生的有害物质的循环，设置有旁路系统9。为此，窑炉废气的一部分作为旁路气体11在窑炉入口10的区域中被分流出去。根据在窑炉3和煅烧炉4的区域中使用了何种燃料，作为旁路气体，可以使流出窑炉3废气的被抽出量充分地上升10％或更多。在旁路系统9的冷却装置12中，热的旁路气体(其起始温度例如超过1000℃)被冷却至500℃至150℃，优选为400℃至200℃，最优为370℃至240℃。冷却装置12在此情况下可以形成为混合腔室，旁路气体11与新鲜空气13混合。冷却的旁路气体11’随后进入粗糙除尘装置14(该粗糙除尘装置14用于将冷却的旁路气体的含尘量降低30％至 95％)，并且随后进入清洁装置15(该清洁装置15用于降低包含于部分除尘旁路气体中的气态成分，其包括精细除尘阶段)。清洁阶段15还具有分离器，所述分离器掺杂有用于减少氮氧化物的催化活性组分。粗糙除尘装置14的上游或下游可以设置有可选的装置17和可选的装置18，装置17用于注入用于脱硫的吸附剂，装置18用于注入用于SCR反应的还原剂。 [0033] 下文基于图2至图5描述了用于实现粗糙除尘装置14和清洁装置15的各个示例性实施方案。图2至图4显示了优选的实施方案，其中粗糙除尘装置14和清洁装置容纳于包括至少两个腔室的混合过滤器19.1、19.2和19.3，粗糙除尘装置容纳于第一腔室，清洁装置与精细除尘阶段一起容纳于第二腔室。 [0034] 根据图2，混合过滤器19.1的粗糙除尘装置形成为重力分离器14.1。混合过滤器19.1的第二腔室中的清洁装置由掺杂有催化活性组分的分离器15.1形成。在重力分离器中，首先，粗糙粉尘20从冷却的旁路气体11’分离，随后旁路气体11’优选地再次返回并且例如与生料在合适的地点混合。在清洁装置15.1中，在分离器15.1处进行氮氧化物和可能的其他酸性气体成分的反应。这里排出的精细粉尘21是大量的并且通常被丢弃。随后作为清洁的旁路气体11”的旁路气体离开分离器15.1。 [0035] 示出于图3的混合过滤器19.2仅在第一腔室的区域中有所不同，这里的粗糙除尘装置由静电分离器14.2形成。在第二腔室中，依次设置有掺杂有催化活性组分的分离器15.2。 [0036] 在根据图4的第三示例性实施方案中，混合过滤器19.3的第一腔室的粗糙除尘装置形成为过滤分离器14.3。 [0037] 但是，根据本发明，粗糙除尘装置和清洁装置不需要布置于混合过滤器的共同壳体内。因此，在根据图5的示例性实施方案中，粗糙除尘装置形成为离心分离器14.4，离心分离器14.4通过连接线路22而连接至掺杂有催化活性组分的分离器15.4。 [0038] 但是，本发明的优选的精炼处理为粗糙除尘装置14和清洁装置15应容纳于由两个腔室组成的混合过滤器中，不仅进行混合过滤器通常的精细除尘，还至少通过设置于第二腔室的掺杂有催化活性组分的分离器帮助进行脱硝。另外，还可以使精细粉尘21通过由装置17注入的吸附剂来帮助排出酸性组分，例如SO2、SO3、HCl和HF。 [0039] 因此，以此方式进行清洁(具体而言，进行脱硝)的旁路气体11”可以与脱硝的窑炉废气7’重新汇合而没有任何问题，甚至在具有大比例旁路气体的情况下，也不超过氮氧化物的限制值。可选地，氮氧化物排放的符合性通过混合计算的方式是可行的，或者其烟道在它们的认可证书中可以具有分离气体纯度的要求，并且通过上述方法遵守所述要求。 [0040] 除了在窑炉入口处抽取的旁路废气的清洁，还可以在窑炉-预热器系统中的其他位置处将旁路气体分流出去，并且将该气体供应至所述方法的相应阶段。其他旁路气体的冷却可以用于例如热量回收。因此，可以对包括总气流的上至50％的气体进行移除。 |
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