專利名稱：利用錯(cuò)流移動(dòng)床去除水泥窯爐煙氣中有害成分的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種去除水泥熟料燒成過(guò)程中堿、氯、硫的裝置和方法，屬于水泥生產(chǎn)的
技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
以懸浮預(yù)熱和預(yù)分解技術(shù)為核心的新型干法水泥生產(chǎn)是目前水泥工業(yè)發(fā)展的主 流工藝。但是在水泥熟料燒制的過(guò)程當(dāng)中，由于堿、氯、硫等有害成分在懸浮預(yù)熱器系統(tǒng)中 的重新凝聚，導(dǎo)致生料及燃料中的堿、氯、硫等有害成分含量較高，很容易造成預(yù)熱系統(tǒng)的 黏結(jié)和堵塞；同時(shí)熟料中的堿含量也往往高于其它類型的窯型，從而影響水泥熟料的質(zhì)量。
在預(yù)分解窯系統(tǒng)中，堿、氯、硫等循環(huán)、富集是伴隨著兩個(gè)過(guò)程而發(fā)生，一個(gè)叫做 "內(nèi)循環(huán)"，另一個(gè)叫"外循環(huán)"。所謂內(nèi)循環(huán)是指堿、氯、硫在窯的高溫帶從生料及燃料中揮 發(fā)，到達(dá)懸浮預(yù)熱部分較低溫度區(qū)域時(shí)，隨機(jī)冷凝在溫度較低的生料上，隨著生料一起進(jìn)入 窯內(nèi)，形成一個(gè)在懸浮預(yù)熱器和窯之間的循環(huán)和富集過(guò)程。而外循環(huán)是指凝結(jié)在生料中的 堿、氯、硫等成分，隨未被預(yù)熱器收集的生料一起排出預(yù)熱器系統(tǒng)，被粉塵收集系統(tǒng)收集后 重新送入窯內(nèi)，在預(yù)熱器和這些設(shè)備之間所存在的循環(huán)過(guò)程。但是由于預(yù)熱器廢氣中帶走 的堿、氯、硫等有害成分相當(dāng)?shù)?，所以一般外循環(huán)對(duì)生產(chǎn)影響不大，同時(shí)如果將收塵器收集 的窯灰丟棄，外循環(huán)可以基本消除。 在多組分體系中，系統(tǒng)的最低共熔溫度一般隨著組分?jǐn)?shù)的增多而降低。生料中所 含的堿、氯、硫等有害成分進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯后，在窯的高溫帶揮發(fā)，以氣態(tài)形式存在于窯氣中，窯 氣在向窯尾運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中溫度逐漸降低，運(yùn)行至預(yù)熱系統(tǒng)中冷凝下來(lái)(約70(TC左右)，與 生料粉等其他組分形成多組分系統(tǒng)，使其最低共熔溫度降低而形成低溫融體。 一般情況下， 生料的最低共熔溫度為125(TC左右，H. Ritzmann研究指出，CaS04、K2S04和化2504共同存在 時(shí)，最低共熔溫度可能低于80(TC ，有氯化 物存在時(shí)，最低共熔溫度可接近700°C ;另一方面有害成分形成的融體會(huì)在生料或 襯料表面鋪展開(kāi)來(lái)，起到"黏結(jié)劑"的作用，在系統(tǒng)溫度降低時(shí)，就在襯料表面上形成結(jié)皮， 進(jìn)而造成堵塞現(xiàn)象。 為了解決因堿、氯、硫等有害成分的循環(huán)富集所造成的結(jié)皮堵塞及熟料質(zhì)量下降 的問(wèn)題，目前很多設(shè)備都采用了旁路放風(fēng)系統(tǒng)。但是旁路放風(fēng)系統(tǒng)不僅增大了基建投資，而 且增加了熟料燒成熱耗，研究表明，每1 %的旁路放風(fēng)量約增大熟料熱耗15 21kJ/kg *cl， 而一般放風(fēng)量都在3 % 10 %左右，有的甚至超過(guò)20 % ，直接增加熟料熱耗高達(dá)7 % ，甚至 可達(dá)14%，因此急需一種更好的方法去解決堿、氯、硫等有害成分的循環(huán)富集問(wèn)題。
本發(fā)明切斷了堿、氯、硫等有害成分內(nèi)循環(huán)的路徑，從形成富集的根本原因出發(fā)， 為解決水泥熟料燒制過(guò)程中存在的結(jié)皮堵塞問(wèn)題，提供了一種能耗更低，效率更高的解決 方法。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明針對(duì)水泥生產(chǎn)工藝中由于堿、氯、硫等有害成分循環(huán)富集造成 的結(jié)皮與堵塞問(wèn)題，提出了一種利用錯(cuò)流移動(dòng)床去除水泥窯爐煙氣中有害成分的裝置及方 法。 技術(shù)方案本發(fā)明提供了一種利用錯(cuò)流移動(dòng)床去除水泥熟料燒成過(guò)程中有害成分 的裝置及方法，該裝置包括由錯(cuò)流移動(dòng)床吸收器、載體顆粒排料器、載體顆粒清洗裝置、載 體顆粒加料器形成的串聯(lián)回路，清洗裝置有兩個(gè)出口，其中一個(gè)出口與回收倉(cāng)相連接，另一 個(gè)出口和載體顆粒補(bǔ)給倉(cāng)分別與載體顆粒加料斗相連，錯(cuò)流床吸收器的底部與載體顆粒排 料器相連，載體顆粒排料器底部的出口分兩路，一路與載體顆粒清洗裝置相連，另一路直接 連接載體顆粒加料斗，載體顆粒加料斗底部經(jīng)過(guò)加料閥門(mén)與錯(cuò)流床吸收器的頂部入口相連 通；在錯(cuò)流移動(dòng)床吸收器的側(cè)面分別設(shè)有煙氣進(jìn)口和煙氣出口，在錯(cuò)流移動(dòng)床吸收器中部 設(shè)有導(dǎo)流板，在導(dǎo)流板內(nèi)是吸附載體顆粒，高溫?zé)煔鈴臒煔獬隹诹鞒鲥e(cuò)流移動(dòng)床吸收器，返 回預(yù)熱分解系統(tǒng)。 由水泥窯爐排出的高溫?zé)煔庠阱e(cuò)流移動(dòng)床內(nèi)和自上向下運(yùn)動(dòng)的冷吸附載體錯(cuò)向 接觸后，煙氣中堿、氯、硫等有害成分冷凝在吸附載體上，并隨吸附載體排出床體，吸附了 堿、氯、硫等有害成分的吸附載體經(jīng)清洗后循環(huán)使用；
具體方法包括 a.由水泥窯爐排出的高溫?zé)煔鈴闹胁繜煔膺M(jìn)口水平進(jìn)入錯(cuò)流移動(dòng)床，煙氣溫度為 700-1000°C ; b.錯(cuò)流移動(dòng)床內(nèi)自上而下運(yùn)動(dòng)的吸附載體和水平進(jìn)入錯(cuò)流移動(dòng)床的高溫?zé)煔饨?觸，氣固接觸后由于吸附載體溫度較低，煙氣中堿、氯、硫等氣態(tài)化合物迅速凝結(jié)到吸附載 體上； c.吸附了堿、氯、硫等有害成分的吸附載體從錯(cuò)流移動(dòng)床下部載體顆粒排料器排 出進(jìn)入載體顆粒清洗裝置，在其中進(jìn)行吸附載體和堿、氯、硫分離工作； d.分離了堿、氯、硫等有害成分的吸附載體顆粒經(jīng)錯(cuò)流移動(dòng)床頂部載體顆粒加料 斗再次進(jìn)入錯(cuò)流移動(dòng)床，進(jìn)行吸附工作； e.新鮮的吸附載體從補(bǔ)給倉(cāng)中加入載體顆粒加料斗中；
f.分離下來(lái)的進(jìn)入回收倉(cāng)，進(jìn)行資源化再利用 g.去除了堿、氯、硫等有害成分的煙氣，從錯(cuò)流移動(dòng)床吸收器右側(cè)中部煙氣出口排 出，返回生料預(yù)熱分解系統(tǒng)。 所述的吸附載體為熱慣性大，耐磨性好的惰性球體。
有益效果本發(fā)明具有如下的特色及優(yōu)點(diǎn) 1、本發(fā)明切斷了堿、氯、硫等有害成分循環(huán)富集的路徑，解決了因堿、氯、硫等有害 成分的循環(huán)富集所造成的結(jié)皮堵塞問(wèn)題； 2、減少了熟料燒成熱耗。這種方式提前除去了堿、氯、硫等有害成分，阻止了有害 成分冷凝到溫度較低的生料上，因此可以將窯氣直接通過(guò)錯(cuò)流移動(dòng)床吸收器凈化，不需要 旁路放風(fēng)系統(tǒng)，減少了熱耗，對(duì)已安裝有旁路放風(fēng)系統(tǒng)的，也可以將排煙通過(guò)錯(cuò)流移動(dòng)床吸 收器凈化后實(shí)現(xiàn)余熱再利用； 3、采用錯(cuò)流移動(dòng)床作為去除堿、氯、硫等有害成分的主要裝置，去除效率高，構(gòu)造簡(jiǎn)單； 4、由于大幅減少了水泥熟料燒制過(guò)程中堿、氯、硫等有害成分，可以有效提高水泥 熟料的質(zhì)量； 5、去除煙氣中堿、氯、硫等有害成分后，煙氣溫度下降少，只對(duì)凈化煙氣產(chǎn)生微小 的熱損與壓損，不影響后續(xù)的生料預(yù)熱分解工藝； 6、使用本發(fā)明的生產(chǎn)線，不需要擔(dān)心堿、氯、硫等有害成分循環(huán)富集所帶來(lái)的影 響，因此系統(tǒng)可以使用高氯和高硫原料以及高氯、高硫煤種，有效提高了系統(tǒng)原料及煤種適 應(yīng)性。 7、建設(shè)費(fèi)用低，系統(tǒng)占地面積小，改造方便，對(duì)原水泥生產(chǎn)系統(tǒng)影響小，應(yīng)用范圍 廣； 8、系統(tǒng)采用的吸附載體為熱慣性大，耐磨性好的惰性球體，例如剛玉球，它具有耐
磨，耐高溫，耐酸堿腐蝕的特點(diǎn)，因此清洗比較容易，成本小，使用壽命長(zhǎng)； 9、以往系統(tǒng)中，由于堿、氯、硫等有害成分的循環(huán)富集，使得低N0X預(yù)分解技術(shù)的發(fā)
展受到限制(在還原性氣氛條件下，堿、氯、硫等有害成分較多時(shí)，極易發(fā)生結(jié)皮堵塞)，采
用本發(fā)明，可以積極促進(jìn)低N0X預(yù)分解技術(shù)的發(fā)展，降低N0X排放，減少環(huán)境污染； 10、堿、氯、硫等物質(zhì)經(jīng)清洗裝置從系統(tǒng)中分離出來(lái)后，可進(jìn)行資源化再利用。


圖1是去除水泥熟料燒成過(guò)程中堿、氯、硫等有害成分的裝置示意圖。 圖中有載體顆粒加料斗l，加料閥門(mén)2，吸附載體3，導(dǎo)流板4，錯(cuò)流移動(dòng)床吸收器
5 ，煙氣出口 6 ，載體顆粒排料器7 ，煙氣進(jìn)口 8 、載體顆粒清洗裝置9 ，載體顆粒補(bǔ)給倉(cāng)10 ，回
收倉(cāng)11，預(yù)熱分解系統(tǒng)12。
具體實(shí)施例方式
其思路是主要裝置吸收器采用錯(cuò)流移動(dòng)床的結(jié)構(gòu)，高溫?zé)煔鈴臒煔馊肟?8進(jìn)入， 橫向均勻流動(dòng)；吸附載體3 (溫度低于K2S04、 KC1、 Na2S04等堿質(zhì)以及含硫氯物質(zhì)的熔點(diǎn)，吸 附載體采用熱慣性大，耐磨性好的惰性球體，如剛玉球體，通常粒徑選擇為10 100mm)通 過(guò)錯(cuò)流移動(dòng)床吸收器5頂部載體顆粒加料閥2緩慢下落。高溫?zé)煔庠谕ㄟ^(guò)吸附載體床層時(shí)， 其中的蒸汽態(tài)堿、氯、硫等有害成分冷凝到載體顆粒表面，并和吸附載體一起排出錯(cuò)流移動(dòng) 床吸收器5，從而達(dá)到去除水泥燒制過(guò)程中堿、氯、硫等有害成分的目的。下面參照?qǐng)Dl，具 體說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)路線和目標(biāo)的具體實(shí)現(xiàn)。 該裝置包括由錯(cuò)流移動(dòng)床吸收器5、載體顆粒排料器7、載體顆粒清洗裝置9、載體 顆粒加料器1形成的串聯(lián)回路，清洗裝置9有兩個(gè)出口 ，其中一個(gè)出口與回收倉(cāng)11相連接， 另一個(gè)出口和載體顆粒補(bǔ)給倉(cāng)10分別與載體顆粒加料斗1相連，錯(cuò)流床吸收器5的底部與 載體顆粒排料器7相連，載體顆粒排料器7底部的出口分兩路，一路與載體顆粒清洗裝置9 相連，另一路直接連接載體顆粒加料斗l，載體顆粒加料斗1底部經(jīng)過(guò)加料閥門(mén)2與錯(cuò)流床 吸收器5的頂部入口相連通；在錯(cuò)流移動(dòng)床吸收器5的側(cè)面分別設(shè)有煙氣進(jìn)口 8和煙氣出 口 6，在錯(cuò)流移動(dòng)床吸收器5中部設(shè)有導(dǎo)流板4，在導(dǎo)流板4內(nèi)是吸附載體顆粒3，高溫?zé)煔?從煙氣進(jìn)口 8進(jìn)入，經(jīng)導(dǎo)流板4與吸附載體顆粒3接觸后，從煙氣出口 6流出錯(cuò)流移動(dòng)床吸收器5，返回預(yù)熱分解系統(tǒng)12。 高溫窯氣從錯(cuò)流移動(dòng)床吸收器5煙氣入口 8進(jìn)入，經(jīng)過(guò)導(dǎo)流板4的導(dǎo)流，橫向均勻流動(dòng)至煙氣出口 6，并返回到預(yù)熱分解系統(tǒng)12。吸附載體3從錯(cuò)流移動(dòng)床5頂部加料斗1以平緩的速度下落至底部排料閥7。在下落過(guò)程中與高溫?zé)煔鈱?shí)現(xiàn)錯(cuò)向流動(dòng)，煙氣中的氣態(tài)堿、氯、硫等有害成分在氣固接觸過(guò)程中冷凝到吸附載體3上，和吸附載體3 —起排出錯(cuò)流移動(dòng)床吸收器5。排料閥8控制排料速率，將吸附載體3平穩(wěn)送至供給皮帶。大部分吸附載體3經(jīng)空氣適當(dāng)冷卻后被直接傳送至錯(cuò)流移動(dòng)床吸收器5頂部載體顆粒加料斗1進(jìn)行循環(huán)使用，小部分吸附載體被送入清洗裝置9，在其中完成對(duì)吸附載體的洗滌與干燥后，再通過(guò)皮帶傳送運(yùn)往載體顆粒加料斗l，吸附載體顆粒從加料斗1中落入錯(cuò)流移動(dòng)床吸收器5，實(shí)現(xiàn)吸附載體顆粒的循環(huán)利用。由載體顆粒補(bǔ)給倉(cāng)10完成對(duì)載體顆粒3的補(bǔ)給。清洗裝置9中分離下來(lái)的堿、氯、硫等有害成分進(jìn)入回收倉(cāng)ll，進(jìn)行資源化再利用。這就是本發(fā)明脫除有害成分的整個(gè)工藝流程。 實(shí)施例1，窯氣中所含的堿、氯、硫等有害成分在70(TC左右會(huì)冷凝下來(lái)，進(jìn)而
導(dǎo)致結(jié)皮堵塞。而最下一級(jí)旋風(fēng)分離器排煙溫度約在75(TC左右，因此通常在倒數(shù)第二級(jí)預(yù)熱器開(kāi)始發(fā)生有害成分的冷凝。設(shè)計(jì)最下一級(jí)旋風(fēng)分離器排煙通過(guò)錯(cuò)流移動(dòng)床吸收器，與錯(cuò)流移動(dòng)床吸收器內(nèi)吸附載體進(jìn)行錯(cuò)流流動(dòng)。堿、氯、硫等有害成分遇冷冷凝到吸附載體上，并和吸附載體一起排出吸收塔。這樣就解決了因堿、氯、硫等有害成分的循環(huán)富集所造成的結(jié)皮堵塞的問(wèn)題。 實(shí)施例2，對(duì)于已經(jīng)安裝有旁路放風(fēng)設(shè)備的預(yù)熱系統(tǒng)，可以先將排煙通過(guò)錯(cuò)流移動(dòng)床吸收器，脫除其中的有害成分后，直接送入生料預(yù)熱器中加熱生料，回收其中的熱量，從而減少熱耗損失。
權(quán)利要求
一種利用錯(cuò)流移動(dòng)床去除水泥窯爐煙氣中有害成分的裝置，其特征在于該裝置包括由錯(cuò)流移動(dòng)床吸收器(5)、載體顆粒排料器(7)、載體顆粒清洗裝置(9)、載體顆粒加料器(1)形成的串聯(lián)回路，清洗裝置(9)有兩個(gè)出口，其中一個(gè)出口與回收倉(cāng)(11)相連接，另一個(gè)出口和載體顆粒補(bǔ)給倉(cāng)(10)分別與載體顆粒加料斗(1)相連，錯(cuò)流床吸收器(5)的底部與載體顆粒排料器(7)相連，載體顆粒排料器(7)底部的出口分兩路，一路與載體顆粒清洗裝置(9)相連，另一路直接連接載體顆粒加料斗(1)，載體顆粒加料斗(1)底部經(jīng)過(guò)加料閥門(mén)(2)與錯(cuò)流床吸收器(5)的頂部入口相連通；在錯(cuò)流移動(dòng)床吸收器(5)的側(cè)面分別設(shè)有煙氣進(jìn)口(8)和煙氣出口(6)，在錯(cuò)流移動(dòng)床吸收器(5)中部設(shè)有導(dǎo)流板(4)，在導(dǎo)流板(4)內(nèi)是吸附載體顆粒(3)，高溫?zé)煔鈴臒煔膺M(jìn)口(8)進(jìn)入，經(jīng)導(dǎo)流板(4)與吸附載體顆粒(3)接觸后，從煙氣出口(6)流出錯(cuò)流移動(dòng)床吸收器(5)，返回預(yù)熱分解系統(tǒng)(12)。
2. —種如權(quán)利要求1所述的利用錯(cuò)流移動(dòng)床去除水泥窯爐煙氣中有害成分的方法， 其特征在于，由水泥窯爐排出的高溫?zé)煔庠阱e(cuò)流移動(dòng)床內(nèi)和自上向下運(yùn)動(dòng)的冷吸附載體錯(cuò) 向接觸后，煙氣中堿、氯、硫等有害成分冷凝在吸附載體上，并隨吸附載體排出床體，吸附了 堿、氯、硫的吸附載體顆粒經(jīng)清洗后循環(huán)使用；具體方法包括a. 由水泥窯爐排出的高溫?zé)煔鈴闹胁克竭M(jìn)入錯(cuò)流移動(dòng)床(5)，煙氣溫度為 700-1000°C ;b. 錯(cuò)流移動(dòng)床(5)內(nèi)自上而下運(yùn)動(dòng)的吸附載體(3)和水平進(jìn)入錯(cuò)流移動(dòng)床的高溫?zé)煔?接觸，氣固接觸后由于吸附載體溫度較低，煙氣中的氣態(tài)堿、氯、硫等有害成分迅速凝結(jié)到 吸附載體上；c. 吸附了堿、氯、硫等有害成分的吸附載體顆粒從錯(cuò)流移動(dòng)床下部排料閥(7)排出進(jìn) 入清洗裝置(4)，在其中進(jìn)行吸附載體和堿、氯、硫等有害成分的分離工作；d. 新鮮的吸附載體從補(bǔ)給倉(cāng)(10)中加入吸附載體循環(huán)系統(tǒng)；分離了堿、氯、硫等有害 成分的吸附載體顆粒經(jīng)錯(cuò)流移動(dòng)床頂部加料斗再次進(jìn)入錯(cuò)流移動(dòng)床(5)，進(jìn)行吸附工作；e. 分離下來(lái)的堿、氯、硫等有害成分進(jìn)入回收倉(cāng)(ll)，進(jìn)行資源化再利用；f. 去除了堿、氯、硫等有害成分的煙氣，從錯(cuò)流移動(dòng)床吸收器右側(cè)中部排出，返回生料 預(yù)熱分解系統(tǒng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的利用錯(cuò)流移動(dòng)床去除水泥窯爐煙氣中有害成分的方法，其 特征在于所述的吸附載體(3)為熱慣性大，耐磨性好的惰性球體。
全文摘要
本發(fā)明是一種利用錯(cuò)流移動(dòng)床去除水泥窯爐煙氣有害成分的裝置及方法，按下述步驟進(jìn)行吸附載體顆粒(3)由加料斗(1)中落入錯(cuò)流移動(dòng)床吸收器(5)；高溫?zé)煔膺M(jìn)入錯(cuò)流移動(dòng)床吸收器(5)和低溫吸附載體顆粒(3)進(jìn)行錯(cuò)流流動(dòng)，煙氣中的有害成分冷凝到吸附載體顆粒(3)上；排料閥(7)控制吸附載體(3)的排料速率；清洗裝置(9)完成對(duì)吸附載體(3)的洗滌與干燥后，將吸附載體顆粒(3)送回加料斗(1)，實(shí)現(xiàn)載體顆粒的循環(huán)利用。由補(bǔ)給倉(cāng)(10)完成對(duì)吸附載體顆粒(3)的補(bǔ)給。本發(fā)明能有效解決因堿、氯、硫等有害成分的循環(huán)富集所造成的結(jié)皮堵塞問(wèn)題，避免因排空帶來(lái)能耗大幅增加，同時(shí)還能將煙氣中的有害物質(zhì)分離出來(lái)進(jìn)行資源化再利用。
文檔編號(hào)B01D53/08GK101785953SQ20101012927
公開(kāi)日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2010年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月19日
發(fā)明者劉繼馳, 左武, 杜龍, 王曉佳, 金保升, 顧吉青 申請(qǐng)人:東南大學(xué)