專利名稱：燒結(jié)設(shè)備的運(yùn)行方法和燒結(jié)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于減少二噁烯排放的燒結(jié)設(shè)備運(yùn)行方法以及一種相應(yīng)的燒結(jié)設(shè)備。
燒結(jié)設(shè)備是冶金工業(yè)中的大型技術(shù)設(shè)備，它用于使細(xì)?；蚣?xì)粉狀金屬、金屬氧化物或金屬硫化物的固體混合物造塊，以便能用于冶煉。只有造塊的固體混合物才能在高爐內(nèi)使用。
在燒結(jié)設(shè)備中，要燒結(jié)的原料或燒結(jié)料通過(guò)燒結(jié)固化，也就是加熱到接近熔點(diǎn)在表面軟化和部分熔化和渣化的情況下凝固。在此，燒結(jié)料在礦石冶煉時(shí)例如可能是碎礦、黃鐵礦灰渣、高爐爐頂灰或也可能是來(lái)自金屬加工工業(yè)的細(xì)塵，它可能與返回料、造渣添加物或固體混合燃料一起放在一條所謂燒結(jié)帶上。燒結(jié)帶通常設(shè)計(jì)成由一個(gè)個(gè)焙燒車組成的循環(huán)鏈，此鏈通過(guò)相應(yīng)的轉(zhuǎn)向輪沿?zé)Y(jié)設(shè)備的工作方向循環(huán)。
在進(jìn)口處向駛過(guò)的焙燒車添加燒結(jié)料。在這里為了防止燒結(jié)料掉落，焙燒車設(shè)計(jì)成格篩的底部首先覆蓋已由燒結(jié)設(shè)備焙燒過(guò)的返回料，接著加入可能與燃料混合的燒結(jié)料。然后已加滿料的焙燒車行駛到燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火爐，在此燒結(jié)料或包含在其中的燃料借助于點(diǎn)火火焰在表面燃燒。在焙燒車向出口點(diǎn)運(yùn)動(dòng)期間，在各焙燒車內(nèi)的燃燒和燒結(jié)過(guò)程，借助于由抽風(fēng)機(jī)或鼓風(fēng)機(jī)引入的燃燒用空氣自動(dòng)地向焙燒車內(nèi)部推進(jìn)。
在燒結(jié)設(shè)備中處理的大部分燒結(jié)料是來(lái)自金屬加工工業(yè)中銼、磨或鉆孔過(guò)程的細(xì)?；蚣?xì)粉料。但是不利的是這種粉料往往混有油狀的鉆孔輔料、潤(rùn)滑或冷卻劑，它們有大量氯化的碳?xì)浠衔锖头枷阄镔|(zhì)。因此在燒結(jié)過(guò)程中加熱時(shí)還在燒結(jié)設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生二噁烯，它可通過(guò)廢氣進(jìn)入周圍環(huán)境中。術(shù)語(yǔ)“二噁烯”在下文中應(yīng)理解為環(huán)狀氯化的芳香聚醚族的總稱。屬于此的尤其是環(huán)醚(呋喃)以及環(huán)二醚(真正的二噁烯)。兩族中毒性特別大的代表在這里當(dāng)推多氯化二苯并二噁烯(PCDD)和多氯化二苯并呋喃(PCDF)。
與金屬提煉和金屬加工的其他大型工藝設(shè)備相比，燒結(jié)設(shè)備因而是大的二噁烯排放源。例如在燒結(jié)設(shè)備的廢氣內(nèi)發(fā)現(xiàn)二噁烯值高達(dá)60ng TE/m3(TE＝毒性當(dāng)量)。為了將燒結(jié)設(shè)備排放環(huán)境中的二噁烯的量保持為低于法律規(guī)定的極限值(目前為0.1ng TE/m3)，由W.Weiss發(fā)表于《VDI報(bào)告》1996年1298期第249頁(yè)起的論文“減少鐵礦石燒結(jié)機(jī)的PCDD/PCDF排放量”(“Minderung der PCDD/PCDF-Emissionen an einer Eisenerz-Sinteranlage”，VDI Berichte Nr.1298(1996)，S.249ff)可知，為了吸附二噁烯，向燒結(jié)設(shè)備的廢氣內(nèi)添加氫氧化鈣Ca(OH)2和碳(為熔煉爐焦或活性炭)的混合物作為添加料，借助于網(wǎng)式過(guò)濾器將部分含有二噁烯的添加料重新從廢氣中濾出并再次將再生添加料輸入此廢氣。此外，由G.Mayer-Schwinning等人發(fā)表于《VDI報(bào)告》1996年1298期第191頁(yè)起的論文“減少PCDD/F的廢氣凈化技術(shù)”(“Minderungstechniken Zur Abgasreinigung fur PCDD/F”VDI BerichteNr.1298(1996)，S.191ff)已知，在燒結(jié)設(shè)備的廢氣中加入沸石作為二噁烯吸附劑。
然而缺點(diǎn)在于吸附后的二噁烯吸附劑必須最終埋置在儲(chǔ)藏地，這需要高昂費(fèi)用和有污染環(huán)境的危險(xiǎn)。
因此本發(fā)明的目的是減少燒結(jié)設(shè)備運(yùn)行時(shí)的二噁烯排放量，且沒(méi)有附加污染環(huán)境的危險(xiǎn)。本發(fā)明另一個(gè)目的是提供一種相應(yīng)的低二噁烯排放量的燒結(jié)設(shè)備。
按本發(fā)明為達(dá)到此目的采取的措施是，在上述燒結(jié)設(shè)備運(yùn)行時(shí)，在燒結(jié)前攙入一種用于降低二噁烯的細(xì)粒狀或粉狀催化活性材料并與燒結(jié)料一起燒結(jié)，以便減少?gòu)U氣內(nèi)的二噁烯。
在這里本發(fā)明從這一認(rèn)識(shí)出發(fā)，即，攙入燒結(jié)料中的異物，如污垢、附加的造渣劑(硅酸鹽)或助燃劑(例如焦炭)，在燒結(jié)設(shè)備內(nèi)的燒結(jié)過(guò)程中與形成的燒結(jié)料的燒結(jié)塊結(jié)合在一起。然后結(jié)合的異物與燒結(jié)料一起在高爐內(nèi)熔煉，在那里對(duì)造渣沒(méi)有不利的影響。正相反，異物甚至不可溶解地結(jié)合進(jìn)高爐中產(chǎn)生的爐渣內(nèi)。
盡管通常由于低于200℃的較低的廢氣溫度無(wú)法實(shí)施催化地減少燒結(jié)設(shè)備廢氣內(nèi)的二噁烯，但由于熔渣捕集異物，所以通過(guò)在燒結(jié)料中添加催化活性材料可以做到催化消除二噁烯。這一方面證明按這種方式加入的材料對(duì)燒結(jié)過(guò)程和對(duì)已燒結(jié)的燒結(jié)料的后續(xù)冶煉過(guò)程沒(méi)有不良影響。另一方面通過(guò)加入的催化活性材料可以在產(chǎn)生二噁烯的地點(diǎn)，亦即在燒結(jié)料內(nèi)的燃燒過(guò)程中，就已經(jīng)做到有效地減少產(chǎn)生二噁烯，并與此同時(shí)防止新生二噁烯。
因?yàn)樵跓Y(jié)設(shè)備中燃燒用空氣被吸過(guò)或吹過(guò)燒結(jié)料，所以在燃燒時(shí)產(chǎn)生的燃燒氣體或廢氣必然流過(guò)攙入燒結(jié)料的催化活性顆粒。因此，借助于一種攙入燒結(jié)料的細(xì)粉或細(xì)粒狀催化活性材料，可以達(dá)到有效地減少在流過(guò)的廢氣內(nèi)的二噁烯。作為用于減少二噁烯的催化有效材料，單獨(dú)或組合地可向燒結(jié)料攙入細(xì)粉狀的鈉、鉀、鎂、鈣、鋇、鋅、鎳、鉛、鈦、銅、鐵、鋁、鉑、釩、鎢、鉬、錸或鈰。在燒結(jié)過(guò)程中在燒結(jié)料內(nèi)起主導(dǎo)作用的條件下和溫度在150與1200℃之間時(shí)，上述元素的單一氧化物、鹽或硅酸鹽或它們的混合物同樣適用于催化減少二噁烯。
為了減少二噁烯，作為效果特別好的催化活性材料，可攙入一種成分為二氧化鈦、三氧化鎢和/或五氧化二釩的材料。這類材料作為高效的二噁烯催化劑用于凈化燃燒設(shè)備的廢氣是已知的。除此之外這種材料還可以包含攙入的氧化鉬。
因?yàn)閿v入的催化活性材料在燒結(jié)過(guò)程中結(jié)合在燒結(jié)料的燒結(jié)塊中以及緊接著在高爐內(nèi)的冶煉過(guò)程中不溶解地結(jié)合在形成的爐渣內(nèi)，所以為了除去二噁烯也可在燒結(jié)料內(nèi)攙入來(lái)自垃圾和廢料焚化爐的煙塵。這種煙塵大量包含在此類焚化爐的廢氣中并借助于電除塵器從廢氣中分離出來(lái)。這種煙塵適用于作為減少二噁烯的催化活性材料，因?yàn)檫@種作為攙入物的煙塵包括上述催化活性元素或化合物。此外，迄今必須昂貴地最終埋置在儲(chǔ)藏地的煙塵也可以按此方式無(wú)害地處理。確切地說(shuō)，可能含有的重金屬成分不溶于水地結(jié)合在高爐冶煉過(guò)程獲得的爐渣內(nèi)。此外這種粒狀爐渣是建筑工業(yè)急需的填筑材料。
有利的是還可在燒結(jié)料中攙入用過(guò)的粉磨狀二噁烯催化劑作為催化活性材料。在這里作為用過(guò)的二噁烯催化劑，可考慮那些用于燃燒設(shè)備或內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化的二噁烯催化劑，它們由于積累得越來(lái)越多或由于消耗了催化活性材料而不再能在那里使用。若將此類二噁烯催化劑磨細(xì)后加入燒結(jié)料，則一方面有效利用了它們尚存的剩余活性，另一方面催化劑成分與可能附著在催化劑上的其他材料一起首先結(jié)合在燒結(jié)料的燒結(jié)塊內(nèi)，然后在高爐冶煉過(guò)程中不可溶解地結(jié)合在產(chǎn)生的爐渣內(nèi)。部分附著在用過(guò)的二噁烯催化劑上的也許有害的材料因燒結(jié)過(guò)程的高溫而熱分解。因此，將用過(guò)的二噁烯催化劑在燒結(jié)料內(nèi)作催化活性材料，這種廢物排除法便成為一種既安全又經(jīng)濟(jì)的廢物處理途徑。
當(dāng)然，同樣可以在燒結(jié)料中攙入來(lái)自二噁烯催化劑生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)磨細(xì)的殘?jiān)驈U品作為催化活性材料。以此方式，甚至迄今認(rèn)為無(wú)價(jià)值的殘?jiān)部梢栽诔浞掷闷浯呋钚缘那闆r下得到有效的應(yīng)用。
為了使造渣過(guò)程不受結(jié)合在燒結(jié)料燒結(jié)塊內(nèi)的催化活性異物的不利影響，有利的是催化活性材料與燒結(jié)料的重量比在1∶30與1∶1之間，優(yōu)選在1∶20與1∶5之間。在上述重量比范圍內(nèi)，既不干擾高爐內(nèi)的溫度變化過(guò)程，也不影響所形成爐渣的流動(dòng)或凝固特性。
對(duì)于很細(xì)的粒狀或粉狀燒結(jié)料，有利的是將催化活性材料與燒結(jié)料均勻混合。由此保證產(chǎn)生的燃燒廢氣與攙入的催化活性材料可靠接觸。但同樣也可以，尤其對(duì)于比較粗大的燒結(jié)料，催化活性材料與燒結(jié)料層狀交替地加入焙燒車內(nèi)。
一種相應(yīng)的燒結(jié)設(shè)備包括燒結(jié)料槽、將燒結(jié)料從燒結(jié)料槽送到進(jìn)口端的輸送裝置、將燒結(jié)料從進(jìn)口端沿?zé)Y(jié)線輸送到出口端的傳送裝置(燒結(jié)好的燒結(jié)料可以從該出口端運(yùn)走)、以及設(shè)在進(jìn)口端使燒結(jié)料起火的點(diǎn)火爐。按照本發(fā)明，設(shè)有一個(gè)用于降低細(xì)粒狀或細(xì)粉狀二噁烯催化活性材料的儲(chǔ)槽和一根將催化活性材料從儲(chǔ)槽送到進(jìn)口端的輸送管道；以及該輸送管道包括一個(gè)對(duì)催化活性材料進(jìn)行計(jì)量的裝置。
在這里，催化活性材料存放在儲(chǔ)槽內(nèi)，并在需要時(shí)按規(guī)定的量經(jīng)燒結(jié)設(shè)備進(jìn)口端的輸送管道攙入或添加到燒結(jié)料內(nèi)。
若催化活性材料的輸送管道在進(jìn)口端前通入燒結(jié)料輸送裝置中，則在向焙燒車充填燒結(jié)料前，催化物性材料就可與燒結(jié)料混合。于是，燒結(jié)料與催化活性材料的混合可在輸送裝置內(nèi)借助于渦流實(shí)現(xiàn)。
然而在另一種相應(yīng)的設(shè)計(jì)中，交替添加燒結(jié)料和催化活性材料可以有同樣好的效果，所以在各焙燒車內(nèi)形成一種層狀結(jié)構(gòu)。
但也可以將催化活性材料的輸送管道布置在燒結(jié)料進(jìn)口端旁的一個(gè)單獨(dú)的入口內(nèi)，這樣做效果一樣好。
特別有利的是，細(xì)粒或粉狀催化活性材料可借助于鼓風(fēng)機(jī)計(jì)量。
下面借助于附圖
所示實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。附圖表示一種燒結(jié)設(shè)備。
在這里，圖中表示一種典型的冶金燒結(jié)設(shè)備，如用于金屬的細(xì)粉或細(xì)碎金屬礦的造塊。此燒結(jié)設(shè)備包括一個(gè)燒結(jié)帶2，它經(jīng)由兩個(gè)轉(zhuǎn)向輪4、5循環(huán)。循環(huán)的燒結(jié)帶2按箭頭方向8沿?zé)Y(jié)線7輸送要燒結(jié)的原料或燒結(jié)料10。為此，燒結(jié)料10在進(jìn)口端12加入在其下面駛過(guò)的燒結(jié)帶2的各焙燒車14內(nèi)，以及在過(guò)程結(jié)束時(shí)從燒結(jié)設(shè)備的出口端16運(yùn)走。在此，為了透氣，每一輛焙燒車14有一個(gè)設(shè)計(jì)為格篩的底部。
借助于在點(diǎn)火爐18處的點(diǎn)火火焰，在駛過(guò)的焙燒爐14內(nèi)的可能加有燃料的燒結(jié)料10在表面燃燒。通過(guò)吹入空氣由于自燃使燃燒和燒結(jié)過(guò)程沿?zé)Y(jié)線7自動(dòng)向燒結(jié)料10內(nèi)部推進(jìn)。燒結(jié)好的材料在燒結(jié)線7末端借助齒輥破碎機(jī)20導(dǎo)出(在這里破碎成可手工操作的塊)，接著通過(guò)出口端16從燒結(jié)設(shè)備運(yùn)走。由篩21濾出的細(xì)粉可以重新通過(guò)進(jìn)口端12送回?zé)Y(jié)設(shè)備。
為了在沿?zé)Y(jié)線7運(yùn)動(dòng)的焙燒車14內(nèi)輸入燃燒用空氣，沿?zé)Y(jié)線7或沿?zé)Y(jié)帶2設(shè)置一排排氣管22。廢氣24通過(guò)這些排氣管22流入公共的廢氣管道26內(nèi)。為了在排氣管22內(nèi)造成必要的負(fù)壓，在廢氣管道26內(nèi)設(shè)置抽風(fēng)機(jī)28。抽風(fēng)機(jī)28的出口通入煙囪30，廢氣24經(jīng)此煙囪進(jìn)入周圍環(huán)境內(nèi)。
存放在燒結(jié)料槽32中的燒結(jié)料10通過(guò)輸送裝置34進(jìn)入設(shè)計(jì)成漏斗形的進(jìn)口端12，并經(jīng)由它到達(dá)在它下面駛過(guò)的各個(gè)焙燒車14內(nèi)。在它旁邊為燒結(jié)設(shè)備配設(shè)儲(chǔ)槽36，用于減少二噁烯的細(xì)粒狀催化活性材料38存放其中。在這里，催化活性材料是以二氧化鈦和三氧化鎢為基礎(chǔ)再攙入五氧化二釩和三氧化鉬的磨細(xì)的用過(guò)的二噁烯催化劑。在這種情況下所使用的二噁烯催化劑是用過(guò)的二噁烯催化劑，它們用于在燃燒設(shè)備的廢氣通道內(nèi)，例如在礦物燃料電廠、垃圾熱電廠或廢料焚化爐內(nèi)凈化廢氣。當(dāng)然也可以向燒結(jié)料攙入來(lái)自完全不同使用領(lǐng)域的磨細(xì)的二噁烯催化劑作為催化活性材料。
甚至用于燃燒設(shè)備廢氣脫氮的用過(guò)的脫氮氧化物(DeNOx)催化劑，由于它們與二噁烯催化劑成分類似，所以也適用于作為此類催化活性材料。
催化活性材料38經(jīng)輸送管道40輸入進(jìn)口端12并經(jīng)此進(jìn)口端與燒結(jié)料10一起進(jìn)入在它下面駛過(guò)的焙燒車14。在圖示的情況下，輸入的催化活性材料38借助于鼓風(fēng)機(jī)42來(lái)計(jì)量。鼓風(fēng)機(jī)將細(xì)粒狀催化活性材料38輸送通過(guò)輸送管道40。輸送管道40和輸送裝置34直接相鄰地通入設(shè)計(jì)成漏斗狀的進(jìn)口端12中。通過(guò)進(jìn)口端12實(shí)現(xiàn)催化活性材料38與燒結(jié)料10的混合。
權(quán)利要求
1.燒結(jié)設(shè)備的運(yùn)行方法，其特征為為了減少?gòu)U氣(24)內(nèi)的二噁烯，在燒結(jié)前向燒結(jié)料(10)內(nèi)攙入一種用于降低二噁烯的細(xì)粒狀或粉狀催化活性材料(38)并與燒結(jié)料(10)一起燒結(jié)。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征為單一地?cái)v入Na、K、Mg、Ca、Ba、Zn、Ni、Pb、Ti、Cu、Fe、Fe、Pt、V、W、Mo、Rh或Cr或這些元素的氧化物或鹽或硅酸鹽，或攙入它們的混合物作為催化活性材料(38)。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征為攙入二氧化鈦、三氧化鎢和/或五氧化二釩作為催化活性材料(38)。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征為攙入由垃圾和廢料焚化爐來(lái)的煙塵作為催化物性材料(38)。
5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征為攙入經(jīng)磨細(xì)的用過(guò)的二噁烯催化劑作為催化活性材料(38)。
6.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征為攙入來(lái)自二噁烯催化劑生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)磨細(xì)的殘?jiān)驈U品作為催化活性材料(38)。
7.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征為催化活性材料(38)與燒結(jié)料(10)的重量比在1∶30和1∶1之間，優(yōu)選在1∶20和1∶5之間。
8.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征為催化活性物質(zhì)(38)與燒結(jié)料(10)均勻混合。
9.按照權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征為催化活性物質(zhì)(38)按至少一層的方式攙入燒結(jié)料(10)內(nèi)。
10.燒結(jié)設(shè)備，包括燒結(jié)料槽(32)、將燒結(jié)料(10)從燒結(jié)料槽(32)送到進(jìn)口端(12)的輸送裝置(34)、將燒結(jié)料(10)從進(jìn)口端(12)沿?zé)Y(jié)線(7)輸送到出口端(16)的傳送裝置(2)，燒結(jié)好的燒結(jié)料(10)可從該出口端運(yùn)走、以及設(shè)在進(jìn)口端(12)使燒結(jié)料(10)起火的點(diǎn)火爐(18)，其特征在于設(shè)有一個(gè)用于降低二噁烯的細(xì)粒狀或細(xì)粉狀催化活性材料(38)的儲(chǔ)槽(36)和一根將催化活性材料(38)從儲(chǔ)槽(36)送到進(jìn)口端(12)的輸送管道(40)，其中，該輸送管道(40)包括一個(gè)對(duì)催化活性材料(38)進(jìn)行計(jì)量的裝置(42)。
11.按照權(quán)利要求10所述的燒結(jié)設(shè)備，其特征為催化活性材料(38)的輸送管道(40)在進(jìn)口端(12)前通入燒結(jié)料(10)的輸送裝置(34)中。
12.按照權(quán)利要求10所述的燒結(jié)設(shè)備，其特征為催化活性材料(38)的輸送管道(40)通入在燒結(jié)料(10)進(jìn)口端(12)旁的一個(gè)單獨(dú)的入口內(nèi)。
13.按照權(quán)利要求10至12中任一項(xiàng)所述的燒結(jié)設(shè)備，其特征為輸送管道(40)包括一臺(tái)用于吹入催化活性材料(38)并作為計(jì)量裝置(42)的鼓風(fēng)機(jī)。
全文摘要
在燒結(jié)設(shè)備中,為了減少?gòu)U氣內(nèi)的二噁烯,在燒結(jié)前向燒結(jié)料(10)內(nèi)攙入一種用于降低二噁烯的細(xì)粒狀或粉狀催化活性材料(38)并與燒結(jié)料(10)一起燒結(jié)。攙入的催化活性材料(38)防止重新形成二噁烯和減少流過(guò)燒結(jié)料(10)的廢氣(24)內(nèi)含有的二噁烯。催化活性材料(38)結(jié)合在燒結(jié)料(10)形成的燒結(jié)塊內(nèi),并能通過(guò)在后續(xù)的高爐冶煉過(guò)程產(chǎn)生的爐渣安全和可靠地排除。
文檔編號(hào)F27B21/06GK1263565SQ98807132
公開(kāi)日2000年8月16日 申請(qǐng)日期1998年7月8日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月24日
發(fā)明者埃里克·休姆斯, 霍斯特·施皮爾曼 申請(qǐng)人:西門子公司