專利名稱：利用錯流移動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)、富集是伴隨著兩個過程而發(fā)生，一個叫做 "內(nèi)循環(huán)"，另一個叫"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)，到達懸浮預(yù)熱部分較低溫度區(qū)域時，隨機冷凝在溫度較低的生料上，隨著生料一起進入 窯內(nèi)，形成一個在懸浮預(yù)熱器和窯之間的循環(huán)和富集過程。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)對生產(chǎn)影響不大，同時如果將收塵器收集 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 氣在向窯尾運動的過程中溫度逐漸降低，運行至預(yù)熱系統(tǒng)中冷凝下來(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，最低共熔溫度可能低于80(TC ，有氯化 物存在時，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在生料或 襯料表面鋪展開來，起到"黏結(jié)劑"的作用，在系統(tǒng)溫度降低時，就在襯料表面上形成結(jié)皮， 進而造成堵塞現(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20 % ，直接增加熟料熱耗高達7 % ，甚至 可達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程中存在的結(jié)皮堵塞問題，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)問題本發(fā)明針對水泥生產(chǎn)工藝中由于堿、氯、硫等有害成分循環(huán)富集造成 的結(jié)皮與堵塞問題，提出了一種利用錯流移動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流移動床去除水泥熟料燒成過程中有害成分 的裝置及方法，該裝置包括由錯流移動床吸收器、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，清洗裝置有兩個出口，其中一個出口與回收倉相連接，另一 個出口和載體顆粒補給倉分別與載體顆粒加料斗相連，錯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)過加料閥門與錯流床吸收器的頂部入口相連 通；在錯流移動床吸收器的側(cè)面分別設(shè)有煙氣進口和煙氣出口，在錯流移動床吸收器中部 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流移動床吸收器，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流移動床內(nèi)和自上向下運動的冷吸附載體錯向 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口水平進入錯流移動床，煙氣溫度為 700-1000°C ; b.錯流移動床內(nèi)自上而下運動的吸附載體和水平進入錯流移動床的高溫?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流移動床下部載體顆粒排料器排 出進入載體顆粒清洗裝置，在其中進行吸附載體和堿、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)錯流移動床頂部載體顆粒加料 斗再次進入錯流移動床，進行吸附工作； e.新鮮的吸附載體從補給倉中加入載體顆粒加料斗中；
f.分離下來的進入回收倉，進行資源化再利用 g.去除了堿、氯、硫等有害成分的煙氣，從錯流移動床吸收器右側(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 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錯流移動床吸收器凈化，不需要 旁路放風(fēng)系統(tǒng)，減少了熱耗，對已安裝有旁路放風(fēng)系統(tǒng)的，也可以將排煙通過錯流移動床吸 收器凈化后實現(xiàn)余熱再利用； 3、采用錯流移動床作為去除堿、氯、硫等有害成分的主要裝置，去除效率高，構(gòu)造簡單； 4、由于大幅減少了水泥熟料燒制過程中堿、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)費用低，系統(tǒng)占地面積小，改造方便，對原水泥生產(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，因此清洗比較容易，成本小，使用壽命長； 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，極易發(fā)生結(jié)皮堵塞)，采
用本發(fā)明，可以積極促進低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)中分離出來后，可進行資源化再利用。


圖1是去除水泥熟料燒成過程中堿、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2，吸附載體3，導(dǎo)流板4，錯流移動床吸收器
5 ，煙氣出口 6 ，載體顆粒排料器7 ，煙氣進口 8 、載體顆粒清洗裝置9 ，載體顆粒補給倉10 ，回
收倉11，預(yù)熱分解系統(tǒng)12。
具體實施例方式
其思路是主要裝置吸收器采用錯流移動床的結(jié)構(gòu)，高溫?zé)煔鈴臒煔馊肟?8進入， 橫向均勻流動；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，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 過錯流移動床吸收器5頂部載體顆粒加料閥2緩慢下落。高溫?zé)煔庠谕ㄟ^吸附載體床層時， 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流移動 床吸收器5，從而達到去除水泥燒制過程中堿、氯、硫等有害成分的目的。下面參照圖l，具 體說明本發(fā)明的技術(shù)路線和目標(biāo)的具體實現(xiàn)。 該裝置包括由錯流移動床吸收器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有兩個出口 ，其中一個出口與回收倉11相連接， 另一個出口和載體顆粒補給倉10分別與載體顆粒加料斗1相連，錯流床吸收器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)過加料閥門2與錯流床 吸收器5的頂部入口相連通；在錯流移動床吸收器5的側(cè)面分別設(shè)有煙氣進口 8和煙氣出 口 6，在錯流移動床吸收器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?從煙氣進口 8進入，經(jīng)導(dǎo)流板4與吸附載體顆粒3接觸后，從煙氣出口 6流出錯流移動床吸收器5，返回預(yù)熱分解系統(tǒng)12。 高溫窯氣從錯流移動床吸收器5煙氣入口 8進入，經(jīng)過導(dǎo)流板4的導(dǎo)流，橫向均勻流動至煙氣出口 6，并返回到預(yù)熱分解系統(tǒng)12。吸附載體3從錯流移動床5頂部加料斗1以平緩的速度下落至底部排料閥7。在下落過程中與高溫?zé)煔鈱崿F(xiàn)錯向流動，煙氣中的氣態(tài)堿、氯、硫等有害成分在氣固接觸過程中冷凝到吸附載體3上，和吸附載體3 —起排出錯流移動床吸收器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流移動床吸收器5頂部載體顆粒加料斗1進行循環(huán)使用，小部分吸附載體被送入清洗裝置9，在其中完成對吸附載體的洗滌與干燥后，再通過皮帶傳送運往載體顆粒加料斗l，吸附載體顆粒從加料斗1中落入錯流移動床吸收器5，實現(xiàn)吸附載體顆粒的循環(huán)利用。由載體顆粒補給倉10完成對載體顆粒3的補給。清洗裝置9中分離下來的堿、氯、硫等有害成分進入回收倉ll，進行資源化再利用。這就是本發(fā)明脫除有害成分的整個工藝流程。 實施例1，窯氣中所含的堿、氯、硫等有害成分在70(TC左右會冷凝下來，進而
導(dǎo)致結(jié)皮堵塞。而最下一級旋風(fēng)分離器排煙溫度約在75(TC左右，因此通常在倒數(shù)第二級預(yù)熱器開始發(fā)生有害成分的冷凝。設(shè)計最下一級旋風(fēng)分離器排煙通過錯流移動床吸收器，與錯流移動床吸收器內(nèi)吸附載體進行錯流流動。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)皮堵塞的問題。 實施例2，對于已經(jīng)安裝有旁路放風(fēng)設(shè)備的預(yù)熱系統(tǒng)，可以先將排煙通過錯流移動床吸收器，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
一種利用錯流移動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流移動床吸收器(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)有兩個出口，其中一個出口與回收倉(11)相連接，另一個出口和載體顆粒補給倉(10)分別與載體顆粒加料斗(1)相連，錯流床吸收器(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)過加料閥門(2)與錯流床吸收器(5)的頂部入口相連通；在錯流移動床吸收器(5)的側(cè)面分別設(shè)有煙氣進口(8)和煙氣出口(6)，在錯流移動床吸收器(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口(8)進入，經(jīng)導(dǎo)流板(4)與吸附載體顆粒(3)接觸后，從煙氣出口(6)流出錯流移動床吸收器(5)，返回預(yù)熱分解系統(tǒng)(12)。
2. —種如權(quán)利要求1所述的利用錯流移動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流移動床內(nèi)和自上向下運動的冷吸附載體錯 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入錯流移動床(5)，煙氣溫度為 700-1000°C ;b. 錯流移動床(5)內(nèi)自上而下運動的吸附載體(3)和水平進入錯流移動床的高溫?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流移動床下部排料閥(7)排出進 入清洗裝置(4)，在其中進行吸附載體和堿、氯、硫等有害成分的分離工作；d. 新鮮的吸附載體從補給倉(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)錯流移動床頂部加料斗再次進入錯流移動床(5)，進行吸附工作；e. 分離下來的堿、氯、硫等有害成分進入回收倉(ll)，進行資源化再利用；f. 去除了堿、氯、硫等有害成分的煙氣，從錯流移動床吸收器右側(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所述的利用錯流移動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)明是一種利用錯流移動床去除水泥窯爐煙氣有害成分的裝置及方法，按下述步驟進行吸附載體顆粒(3)由加料斗(1)中落入錯流移動床吸收器(5)；高溫?zé)煔膺M入錯流移動床吸收器(5)和低溫吸附載體顆粒(3)進行錯流流動，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)，實現(xiàn)載體顆粒的循環(huán)利用。由補給倉(10)完成對吸附載體顆粒(3)的補給。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)皮堵塞問題，避免因排空帶來能耗大幅增加，同時還能將煙氣中的有害物質(zhì)分離出來進行資源化再利用。
文檔編號B01D53/08GK101785953SQ20101012927
公開日2010年7月28日 申請日期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 申請人:東南大學(xué)