水泥窖氯硫旁通系統的製作方法

2023-06-18 11:10:51 2

專利名稱：水泥窖氯硫旁通系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及水泥窖氯硫旁通系統(cement kiln chlorine/sulfurbypass system)，特別涉及從水泥窖的窖尾直至底部旋風分離器(bottom cyclone)的窖排氣管道抽取一部分燃燒氣體，除去氯及硫成分的水泥窖氯硫旁通系統。
背景技術：
以往，在引起水泥製造設備中的預熱裝置的停機等問題的原因的氯、硫、鹼等當中，注意到氯尤其成問題，所以使用自水泥窖入口罩蓋附近抽取一部分燃燒氣體除去氯的氯旁通設備。
在該氯旁通設備中，例如如國際公開第WO97/27號小冊子所載，因為氯偏向存在於冷卻所抽取排氣生成的粉塵的細粉側，所以通過分級機將粉塵分離成粗粉和細粉，將粗粉返回到水泥窖的同時，回收含有已被分離的氯化鉀等的細粉(氯旁通粉塵)，添加到水泥粉碎磨機系統中。
可是，近年，隨著推進廢棄物的水泥原料化或燃料化的再利用，廢棄物處理量增加，導致帶入水泥窖的氯、硫、鹼等的揮發成分也增加，氯旁通粉塵的產量也增加。為此，在水泥粉碎工序中不能利用全部的氯旁通粉塵，不能利用的鹽成分通過水洗處理被排放，但是，據預測今後氯旁通粉塵的產量還會進一步增加，所以已開始尋求新的處理方法的開發。
從相關的觀點，如特開平11-100243號公報所載，以往，為了將水洗處理過的氯旁通粉塵等進行脫鹽處理，作為水泥原料有效利用，向含氯的廢棄物中添加水，使廢棄物中的氯洗脫過濾，以得到的脫鹽濾餅作為原料利用的同時，淨化處理排水，在不引起環境汙染的前提下排放，從謀求氯旁通粉塵的處理。
可是，上述特開平11-100243號公報所記載的水泥原料化處理方法等中，在脫鹽處理氯旁通粉塵等時，使用冷卻器(熱交換器)和高溫袋濾器回收氯旁通粉塵，但是，存在因為氯旁通粉塵含鹽成分，所以容易腐蝕冷卻器等，在縮短設備壽命的同時，必需具有大量儲存松比重非常低且難於處理的粉塵的大容量容器、定量加料器等，造成設備成本增加的問題。
另外，由於在進行上述氯旁通之際，自水泥窖的入口罩蓋附近抽取的一部分燃燒氣體中含有硫成分，所以不能將抽取氣體直接排出到系統外，必需返回到水泥窖上附設的原料乾燥或者粉碎工序等中。

發明內容
因此，本發明是鑑於上述以往的水泥窖燃燒排氣處理方法中的問題而提出的，其目的在於提供一種可抑制設備成本，除去自水泥窖的入口罩蓋附近抽取的燃燒氣體中所含的硫成分，可向大氣排放等的水泥窖氯硫旁通系統等。
為了達到上述目的，本發明是一種水泥窖氯硫旁通系統，其特徵在於具備從水泥窖的窖尾直至底部旋風分離器的窖排氣管道抽取一部分燃燒氣體的抽氣裝置；將該抽氣裝置抽取的氣體中的粉塵分離為粗粉和細粉的分離裝置；和將含有該分離裝置分離的細粉的抽取氣體集塵的溼式集塵裝置。
還有，按照本發明，因為使用溼式集塵裝置將含細粉的抽取氣體集塵，所以可直接將集塵漿液供給給排水處理裝置、脫鹽裝置等，不需要以往的脫鹽處理氯旁通粉塵時所使用的水洗設備，可降低設備成本。作為溼式集塵所使用的溶劑，可使用水或含水的漿液等可以收集抽取氣體中的粉塵的液狀物。另外，因為抽取氣體的冷卻和氯旁通粉塵的收集可在溼式集塵裝置中一次進行，所以不需要以往所必需的冷卻器和高溫袋濾器，同時，也不需要以往所必需的用於松比重小的氯旁通粉塵的大型儲藏設備，可大幅降低設備成本。再者，抽取氣體中的粉塵細粉中的生石灰(CaO)與水反應生成的熟石灰(Ca(OH)2)再與燃燒氣體中的二氧化硫(SO2)反應脫硫成石膏，排出到水泥窖系統外，可在水泥磨機中得到有效利用。
上述分離設備可使用分級機(classifier)，優選該分級機的分級點可變。通過調整分級機的分級點，控制細粉中所含的CaO的濃度，並控制循環液槽內的循環液的pH值，使作為硫成分吸收劑的Ca(OH)2的量增加可控制脫硫效率。分級機可使用乾式分級機，即，沉降室等的重力分級機、V型、鋸齒型等的慣性分級機、氣流渦旋型、旋轉葉片型等的離心式分級離器、振動篩、聲波篩、氣流分散型等的機械式篩等。
上述分離裝置可使用旋風分離器，優選該旋風分離器的入口風速可變。通過改變旋風分離器的入口風速調整分級點，控制細粉中所含的CaO濃度，並調整循環液槽內的循環液的pH值，使作為硫成分吸收劑的Ca(OH)2的量增加來控制脫硫效率。入口風速的變化通過改變導向葉片的位置或改變旋風分離器的臺數進行。
另外，上述溼式集塵裝置可使用混和洗滌器。所謂混和洗滌器是指特徵在於在筒體內配置多個在氣體和液體以對流或並流方式在該筒體內移動的過程中，賦予該流動狀態以渦流的導向葉片，使氣體和液體接觸，進行反應和收集粉塵等的裝置。優選使氣體和液體並流，交替配置賦予該流動狀態以右渦旋的導向葉片和左渦旋的導向葉片。
上述混和洗滌器優選具備可供給由該混和洗滌器集塵的集塵塵漿的循環液槽，和將該循環液槽內的集塵塵漿的一部分返回到該混和洗滌器的循環裝置。通過使集塵塵漿在混和洗滌器中循環，控制集塵塵漿的循環率，可容易地調整混和洗滌器的集塵效率，同時可確保後段的排水處理、脫鹽裝置中的鹽水濃縮裝置或析晶裝置的穩定運轉。
優選在上述循環液槽中具備添加硫酸的硫酸添加裝置。據此，當循環液槽內的循環液的pH值過於上升時，通過從硫酸添加裝置中向循環液槽添加硫酸，可控制循環液槽內的pH值在7以下，優選4以上6以下，通過將生成的碳酸鈣轉換成石膏，可防止向混和洗滌器供給循環漿液的管道中的水垢障礙。
此外，本發明是一種水泥窖燃燒排氣處理方法，其特徵在於從水泥窖的窖尾直至底部旋風分離器的窖排氣管道抽取一部分燃燒氣體，分離抽取氣體中的粉塵粗粉，在溼式集塵裝置中使用溶劑集塵含細粉的抽取氣體。
並且，按照本發明，如上所述，不需要以往脫鹽處理氯旁通粉塵之際所使用的水洗設備，可降低設備成本。另外，抽取氣體的冷卻和氯旁通粉塵的收集可在溼式集塵裝置中一次進行，所以不需要以往所必需的冷卻器和高溫袋濾器，同時，也不需要以往所必需的用於松比重小的氯旁通粉塵的大型儲藏設備，可大幅降低設備成本。
可將在上述溼式集塵裝置中集塵的集塵塵漿的至少一部分添加到水泥磨機系統。據此，能夠在水泥磨機系統中有效利用排氣處理時生成的石膏的同時，處理集塵塵漿。
另外，將在上述溼式集塵裝置中集塵的集塵塵漿固液分離，可將得到的脫鹽粉塵濾餅添加到水泥磨機系統中。據此，通過把在溼式集塵裝置中集塵的集塵塵漿固液分離，將分離鹽水後的塵餅添加到水泥磨機系統，可有效利用含有石膏的塵餅。
再者，也可以把在上述溼式集塵裝置中集塵的集塵塵漿固液分離，將分離的鹽水的至少一部分添加到水泥磨機系統中。據此，可將從集塵塵漿中分離的至少一部分鹽水在水泥磨機系統中處理。
另外，將在上述溼式集塵裝置中集塵的集塵塵漿固液分離，在鹽回收工序中將分離的鹽水脫鹽，回收工業鹽，以脫鹽後的處理水作為上述固液分離後的洗滌用洗滌水或/及上述溼式集塵裝置的集塵用水再利用。據此，在從由集塵塵漿分離的鹽水中回收工業鹽的同時，可在排水脫鹽裝置和固液分離裝置或/及溼式集塵裝置之間循環利用該水，所以極力減少向系統外排出的水，以謀求水的有效利用。


第1圖是顯示本發明所涉及的水泥窖氯硫旁通系統的一個實施方式的流程圖。
第2圖是作為本發明所涉及的水泥窖氯硫旁通系統的一個實施例，在溼式集塵裝置中使用混和洗滌器時的流程圖。
第3圖是顯示含未被旋風分離器回收的細粉中的CaO的水泥原料和含KCl等的細粉的粒度分布的曲線圖。
具體實施例方式
第1圖顯示本發明所涉及的水泥窖氯硫旁通系統的一個實施方式，該系統1由旋風分離器等的粗粉、細粉分離裝置2，和優選是混和洗滌器或文丘裡洗滌器等的溼式集塵裝置3，和過濾、水洗裝置、離心分離裝置等的分離、水洗裝置4，和排水處理、脫鹽裝置5等構成。
來自於水泥窖入口罩蓋6附近的抽取氣體在沒有圖示的探測器中通過來自於冷卻風扇的冷風冷卻後，導入到粗粉、細粉分離裝置2，分成粗粉和細粉及氣體。含有細粉的氣體在溼式集塵裝置3中使用溶劑被集塵。含有在溼式集塵裝置3中集塵的KCl等氯成分的集塵塵漿，在不超過工業規格、或者質量保證值所規定的水泥中氯濃度的上限值的範圍，可直接添加到水泥磨機系統中。殘留的漿液在分離、水洗裝置4中洗滌除去氯成分，將脫鹽粉塵濾餅添加到水泥磨機系統中。據此，也能有效利用含石膏的脫鹽粉塵濾餅。另外，也可將全部的在溼式集塵裝置3中集塵的集塵塵漿在分離、水洗裝置4中洗滌，除去氯成分，將脫鹽粉塵濾餅添加到水泥磨機系統中。
另外，來自於分離、水洗裝置4的鹽水可供給排水處理、脫鹽裝置5，回收工業鹽，排水可在溼式集塵裝置3及分離、水洗裝置4中循環利用。此外，眾所周知，來自於分離、水洗裝置4的鹽水，可通過排水處理除去含有的重金屬有害物質後，排放。
另一方面，在溼式集塵裝置3中集塵的集塵塵漿中，有細粉中的生石灰(CaO)和水反應生成的熟石灰(Ca(OH)2)存在。為此，來自於水泥窖入口罩蓋6的抽取氣體中所存在的硫成分(SO2)通過和該熟石灰反應，脫硫，可回收石膏。
另外，含KCl的氯成分，如上所述，也可作為工業鹽回收，已分離的鹽水在不超過水泥中的氯濃度的上限值200ppm的範圍，可直接投入到水泥窖所附設的水泥磨機系統中處理。
另外，在上述實施例中，雖然利用了在於溼式集塵裝置3中集塵的集塵塵漿中細粉中的生石灰和水反應生成的熟石灰，但是作為熟石灰源也可利用自水泥窖的窖尾直至底部旋風分離器的窖排氣管道抽取的抽取氣體所分離的一部分或全部的粗粉和水反應的生成物、或使水泥窖的煅燒原料和水反應的產物、或另外來自系統之外的熟石灰和生石灰。
其次，作為本發明所涉及的水泥窖氯硫旁通系統的一個實施例，就是在上述溼式集塵裝置3中使用混和洗滌器26(株式會社MU COMPANYLTD製造的Mu-洗滌器等)的情形，參照第2圖進行說明。
本實施例中的水泥窖氯硫旁通系統21大致由作為粗粉、細粉分離裝置的旋風分離器25，和混和洗滌器26，和循環液槽27，和洗滌塔28，和分離、水洗裝置34，和排水處理、脫鹽裝置35等構成。在混和洗滌器26和循環液槽27之間，設有使漿液循環用的泵29。另外，為了將調整循環漿液的pH值用的硫酸供給給循環液槽27，配置了硫酸儲槽32及泵33。
來自於水泥窖22的窖尾直至底部旋風分離器的窖排氣管道的抽取氣體，在探測器23中通過來自於冷卻風扇24的冷風冷卻後，導入到旋風分離器25中，分成粗粉和細粉及氣體。細粉及氣體在混和洗滌器26中，通過由循環液槽27所供給的漿液具有的水分等冷卻，細粉由混和洗滌器26集塵。混和洗滌器26的表觀速度(superfical velocity)V(m/s)優選為2≤V≤8。
由混和洗滌器26排出的排氣，經循環液槽27、洗滌塔28及風扇30排放到大氣中，所以有必要提高混和洗滌器26的集塵效率。因此，為了使排放到大氣中的排氣的粉塵濃度在規定的允許值以下，增加混和洗滌器26的循環液量。當排氣的粉塵濃度在允許值以下時，漸漸地減少循環液量，以降低混和洗滌器26的壓力損失及動力消耗。循環液量和排氣量之比γ(l/m3)優選為15≤γ≤45。
另外，為了後段的排水處理、脫鹽裝置35中的鹽水濃縮裝置或析晶裝置的運轉，混和洗滌器26的循環漿液的鹽濃度優選控制在一定範圍。為此，監視循環液槽27的鹽水濃度的同時，調整漿液的排出量，控制補給水的添加量，使鹽水濃度保持一定濃度範圍。
含有在混和洗滌器26中所集塵的KCl等氯成分的集塵塵漿經循環液槽27，在分離、水洗裝置34中被分離成濾餅和鹽水，將脫鹽粉塵濾餅添加到水泥磨機系統中。據此，可有效利用含石膏的脫鹽粉塵濾餅。另外，來自於分離、水洗裝置34的鹽水供給給排水處理、脫鹽裝置35，回收工業鹽。另外，特別是當得到濃度高的鹽等時，也可將從分離、水洗裝置34排出的一部分鹽水返回到循環液槽27，循環利用。
另一方面，如上所述，在混和洗滌器26中所集塵的集塵塵漿中，有細粉中的CaO和水反應生成的Ca(OH)2存在，所以來自於水泥窖入口罩蓋的抽取氣體中所存在的SO2通過和該Ca(OH)2反應，脫硫，可回收石膏。
在這裡，通過監視排氣的硫成分的濃度，可確認排氣中存在的硫成分的去除效果，但是，在去除性能有降低傾向時，有必要添加吸收劑。為了使作為吸收劑的Ca(OH)2增加，可按以下進行操作。
含未被旋風分離器25回收的細粉中的CaO的水泥原料和含KCl等的細粉的粒度分布如第3圖所示。因此，為了增加具有作為吸收劑功能的CaO的量，可使旋風分離器25的分級點例如從A點移動到B點。據此，從旋風分離器25排出的細粉中的CaO濃度上升，可使吸收劑的量增加。
旋風分離器25的分離粒子粒徑由下式決定。在此，D0分離粒徑[cm]，μ流體粘度[poise]，ρs粉塵比重[g/cm3]，ρf流體比重[g/cm3]，Vi入口流速[cm/sec]，d0出口導管直徑[cm]，H旋風分離器漏鬥部高度[cm]。因此，當改變旋風分離器25的分級點時，通過減慢入口流速Vi，降低旋風分離器漏鬥部高度H，縮小出口導管直徑d0，來增大分級粒徑D0，但是，實際上改變旋風分離器漏鬥部高度H、出口導管直徑d0是有困難的，所以通過改變導向葉片的位置及旋風分離器的臺數等調整入口流速Vi是現實的對策。
D0={18(s-f)Vi}1/2d02.26H]]>另一方面，為了防止向混和洗滌器26供給循環漿液的管道中的水垢障礙，有必要將循環液槽27內的循環液的pH值控制為4～6左右。為此，當循環液槽27內的循環液的pH值過於上升時，如上所述，可使旋風分離器25的分級點變化，使細粉中的CaO濃度減少來處理。另外，必要時，也可將硫酸儲槽32中儲藏的硫酸通過泵33添加到循環液槽27。
像以上說明的那樣，按照本發明中涉及的水泥窖氯硫旁通系統，可抑制脫鹽處理氯旁通粉塵之際的設備成本，同時，除去從水泥窖入口罩蓋附近抽取的燃燒氣體中所含的硫成分並進行有效利用等成為可能。
權利要求
1.水泥窖氯硫旁通系統，其特徵在於具備從水泥窖的窖尾直至底部旋風分離器的窖排氣管道抽取一部分燃燒氣體的抽氣裝置；將該抽氣裝置抽取的氣體中的粉塵分離為粗粉和細粉的分離裝置；和將含有該分離裝置分離的細粉的抽取氣體集塵的溼式集塵裝置。
2.權利要求1所述的水泥窖氯硫旁通系統，其特徵在於上述分離裝置是分級機，該分級機的分級點為可變的。
3.權利要求1所述的水泥窖氯硫旁通系統，其特徵在於上述分離裝置是旋風分離器，該旋風分離器的入口風速為可變的。
4.權利要求1所述的水泥窖氯硫旁通系統，其特徵在於上述溼式集塵裝置是混和洗滌器
5.權利要求4所述的水泥窖氯硫旁通系統，其特徵在於上述混和洗滌器具備可供給通過混和洗滌器被集塵的集塵塵漿的循環液槽；和將該循環液槽內的一部分的集塵塵漿返回到該混和洗滌器的循環裝置。
6.權利要求5所述的水泥窖氯硫旁通系統，其特徵在於還具備向上述循環液槽添加硫酸的硫酸添加裝置。
7.水泥窖燃燒排氣處理方法，其特徵在於從水泥窖的窖尾直至底部旋風分離器的窖排氣管道抽取一部分燃燒氣體，分離抽取氣體中的粉塵粗粉，在溼式集塵裝置中使用溶劑集塵含細粉的抽取氣體。
8.權利要求7所述的水泥窖燃燒排氣處理方法，其特徵在於將在上述溼式集塵裝置中被集塵的集塵塵漿的至少一部分添加到水泥磨機系統。
9.權利要求7所述的水泥窖燃燒排氣處理方法，其特徵在於將上述溼式集塵裝置中所集塵的集塵塵漿進行固液分離，將得到的脫鹽粉塵濾餅添加到水泥磨機系統。
10.權利要求7所述的水泥窖燃燒排氣處理方法，其特徵在於將上述溼式集塵裝置中所集塵的集塵塵漿進行固液分離，將分離後的鹽水的至少一部分添加到水泥磨機系統。
11.權利要求7所述的水泥窖燃燒排氣處理方法，其特徵在於將上述溼式集塵裝置中所集塵的集塵塵漿進行固液分離，在鹽回收工序中將分離後的鹽水脫鹽，回收工業鹽，以脫鹽後的處理水作為上述固液分離後的洗滌用洗滌水或/及上述溼式集塵裝置的集塵用水進行再利用。
全文摘要
本發明提供一種可抑制設備成本，除去從水泥窖抽取的燃燒氣體中所含的硫成分，有效利用的水泥窖氯硫旁通系統。該水泥窖氯硫旁通系統具備自水泥窖的窖尾直至底部旋風分離器的窖排氣管道抽取一部分燃燒氣體的抽氣裝置；將該抽氣裝置抽取的氣體中的粉塵分離為粗粉和細粉的分離裝置；和將含有該分離裝置分離的細粉的抽取氣體集塵的溼式集塵裝置。優選把分離裝置規定為分級機，把分級點規定為可變。溼式集塵裝置使用混和洗滌器等，優選具備可供給通過混和洗滌器被集塵的集塵塵漿的循環液槽和將該循環液槽內的一部分的集塵塵漿返回到該混和洗滌器的循環裝置。
文檔編號C04B7/36GK1714056SQ0382558
公開日2005年12月28日 申請日期2003年8月13日 優先權日2002年12月11日
發明者齋藤紳一郎, 上野直樹, 原田宏, 岡村聰一郎, 鈴木崇幸 申請人:太平洋水泥株式會社