[發明專利]生產水泥熟料的方法和設備

有效

• 申請號: 201210110095.3
• 申請日: 2012-04-05
• 公開（公告）號: CN102730997A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: T·斯坦德;A·丁科瓦
• 申請（專利權）人: 蒂森克虜伯伯利休斯股份有限公司
• 主分類號: C04B7/43
• 分類號: C04B7/43;C04B7/44
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 江磊

技術領域

本發明涉及一種通過在熱加工裝置中預熱和焙燒水泥生料來生產水泥熟料的方法和設備，熟料生產過程中產生的廢氣被用于預熱。

背景技術

目前，水泥熟料的燒制幾乎毫無例外都是在圓筒形回轉窯設備內在約1450℃的溫度下進行。燒制所需的能量一般是在主燃燒器內通過燃燒傳統的燃料(如煤)來提供的。因成本的原因，傳統燃料實際上正逐漸被替代燃料取代。然而，替代燃料的使用導致火焰形狀以及窯內的溫度分布發生變化，從而增加能源需求，導致相應較高的排氣溫度。

在通常被建造為逆流氣旋熱交換器的熱交換器內用窯廢氣加熱和煅燒水泥生料，然后再將水泥生料引入窯內。在熱交換器塔內，一般在窯入口的上游設有焙燒爐。除了主燃燒器，將燃料供給焙燒爐或供到窯入口處，由此達到高焙燒率，減少了窯內的體積流量并提高了熟料生產量。也可以將生物廢物等，例如污泥，用作焙燒爐內的燃料。

公共廢水凈化操作的污泥在機械脫水后其水分含量按重量計算通常約為70％。然而，引進高濕度和熱值相應較低的淤泥(sludge)對焙燒不會有太大作用。相反，可以考慮將引進高濕度的污泥的做法作為污泥處置。在高溫下的焙燒爐內，有臭味的物質(如碳和氨類化合物)會發生分解。然而，所述污泥引進會導致廢氣體積流量增加，因而需要更大尺寸的預熱器，或是限制現有設備的生產量。

因此，有利的做法是在添加污泥前先干燥污泥。干燥(蒸氣或空氣)過程中產生的廢氣摻有含碳和氨的有臭味的物質，該廢氣或廢蒸氣冷凝物(廢蒸氣冷凝后形成的)的制備能夠使用洗滌器和/或生物過濾器來進行。然而，設備的復雜性因而顯著增加。因此，WO-2010-124702建議將產生的廢氣導入熟料冷卻器，但是必須考慮這會減少冷卻器的輸出。US-2005-0274067介紹了將其供應給水泥生產過程，但這種供應給焙燒爐或回轉窯的做法會降低熟料生產量。

在EP1930303A1中，原料沼氣作為水泥生產的燃料，原料沼氣含有大量的氨，其作為氮氧化物的還原劑。

發明內容

因此，本發明的一個目的是使用高水分含量的二次燃料來改善生產水泥熟料的方法和設備，而不要求以復雜的方式凈化來自干燥器的多余的廢氣，而且不限制熟料的生產。

這個目的是通過權利要求1和8的特征達到的。

在本發明的方法中，通過以下方式來生產水泥熟料：在預熱器內預熱水泥生料并對預熱后的水泥生料進行焙燒和燒結，在焙燒和燒結過程中產生的廢氣用來進行預熱，然后在SCR催化轉化器中對該廢氣進行清潔化。在焙燒過程中，使用預先已干燥的含有含碳臭味物質和/或含氨化合物的替代燃料，其中，干燥操作過程中產生的干燥廢氣和/或廢蒸氣冷凝物被至少部分用于SCR催化轉化器上游的廢氣驟冷，并在SCR催化轉化器上轉化干燥廢氣和/或廢蒸氣冷凝物中的含碳臭味物質和/或含氨化合物。

用于按照上述方法生產水泥熟料的本發明的設備大體包括：

-替代燃料干燥器，用于干燥含有含碳臭味物質和/或含氨化合物的替代燃料，該干燥器具有用于干燥的替代燃料的第一出口和用于干燥廢氣的第二出口，所述干燥廢氣是在干燥操作和/或廢蒸氣冷凝過程中產生的，

-熱加工裝置，用于預熱和焙燒水泥生料，該熱加工裝置與替代燃料干燥器的第一出口連接，以便供應干燥的替代燃料和在水泥熟料生產過程中產生的用于預熱的廢氣，以及

-SCR催化轉化器，用于凈化預熱器中使用的廢氣，為了廢氣驟冷(exhaust?gas?quenching)的目的，將替代燃料干燥器的第二出口連接至連接區域，該連接區域引導廢氣輸送到SCR催化轉化器。

在10％O₂的條件下，燒制水泥熟料所采用的高溫會產生約1200mg/Nm³的高濃度的氮氧化物。通過加入含NH₃還原劑來進行NO_x的還原。17.BImSchV(聯邦排放保護法)規定生產水泥熟料的設備燃燒廢物時NO_x的排放，在10％氧氣條件下的NO_x閾值為500至200mg/Nm³，具體取決于燃燒熱量輸出中替代燃料的比例。此范圍的較低區域內的閾值一般不能由使用SNCR的傳統脫氮方式來達到。

因此必須使用SCR(催化脫氮)。在這種情況下，SCR催化轉化器優選是直接集成在廢氣管路的中預熱器的下游，因為與生產相關的原因，在該位置具有對催化脫氮有利的溫度范圍。