Устройство и способ снижения выбросов при помоле сырьевой смеси


 


Владельцы патента RU 2504427:

ЭФ-ЭЛ-СМИДТ А/С (DK)

Изобретение относится к способу снижения выбросов от отработавшего газа и к устройству для снижения выбросов от отработавшего газа. Изобретение включает создание циркуляции отработавшего газа между сырьевой мельницей и холодильником клинкера. В холодильнике клинкера по меньшей мере часть выбросов направляется в цементную обжиговую печь, в которой эти выбросы удаляются за счет выжигания и/или поглощения. Изобретение обеспечивает снижение выбросов загрязняющих веществ в процессе помола сырья. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к способу получения цементного клинкера и, в частности, к фазе помола сырья при производстве цемента. Изобретение в особенности относится к способу снижения выбросов загрязняющих веществ в процессе помола сырья. Изобретение относится также к устройству для осуществления способа.

Уровень техники

В общепринятом процессе производства цемента исходные материалы, необходимые для его получения, сначала смешиваются и подаются в сырьевые мельницы для получения "сырьевой смеси". В мельнице исходный материал измельчается и высушивается и затем подается в обжиговую печь, в которой он нагревается приблизительно до 1500°С для получения клинкера, основного материала, необходимого для производства всех видов цемента. Клинкер затем подается в холодильник, и после охлаждения материал подвергают конечному помолу.

В холодильнике клинкера клинкер охлаждается до температуры приблизительно от 1400°С до 900°С за счет использования системы принудительной или естественной циркуляции наружного воздуха, пропускаемого через клинкер. Определенная часть, в основном около 40-50%, воздуха, использованного на охлаждение клинкера, затем направляется в обжиговую печь для использования в качестве воздуха горения. Так как значительная часть воздуха, проходящего через холодильник, в обжиговой печи не используется, избыток воздуха из холодильника, как правило, выпускается в атмосферу, используется для сушки угля или исходных материалов либо используется в качестве источника воздуха в других частях установки для производства цемента.

В общем сырьевая мельница работает в соответствии с принципом сушки и помола, и в ней на стадии сушки используются нагретые газы, обычно подаваемые в нее с других частей установки, таких как устройство предварительного нагрева и иногда холодильник клинкера.

В США к цементной промышленности предъявляется постоянное требование снижения величины зоны загрязнения вокруг предприятия. В девяностых годах прошлого столетия в ответ на озабоченность по поводу смога и кислотных дождей в промышленность были внедрены новые технологии, такие как горение с низким содержанием NOx, при котором снижаются выбросы окислов азота и мелких частиц. В настоящее время большинство установок для производства цемента снабжены встроенными системами мониторинга выбросов.

Операция помола сырья в промышленности традиционно не находилась в фокусе борьбы с нежелательными выбросами, так как сырьевая мельница в установке для производства цемента просто не является основным источником выбросов. Однако государственные стандарты ограничения выбросов становятся все более и более строгими, и в промышленности в настоящее время обращается внимание на снижение выбросов на участках, ранее не попадавших в поле зрения. В связи с этим было обнаружено, что при помоле исходных материалов может образовываться некоторое количество нежелательных выбросов, включая, среди прочего, летучие органические соединения, метан и окись углерода. Поэтому желательно иметь способ снижения выбросов, образующихся в процессе помола исходных материалов.

Раскрытие изобретения

В изобретении предложен способ снижения выбросов от отработавшего газа, образованного при помоле и сушке смеси цементного сырья, как части процесса производства цемента. Изобретение включает создание циркуляции отработавшего газа между сырьевой мельницей и холодильником клинкера. В холодильнике клинкера по меньшей мере часть выбросов направляется в цементную обжиговую печь, в которой эти выбросы удаляются за счет выжигания и (или) поглощения.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение более подробно рассмотрено со ссылкой на прилагаемый чертеж, на котором показана блок-схема варианта реализации изобретения, не отражающая, конечно, реальные размеры.

Реализация изобретения

Основное устройство или части устройства, служащие для реализации предлагаемого в изобретении способа, описаны в несколько общих терминах со ссылкой на блок-схему, представленную на фигуре. Понятно, что фигура не отображает всю установку для производства цемента (например, среди других важных компонент обычной установки для производства цемента не показано устройство предварительного нагрева), и задачей ее является главным образом представление контура сырьевая мельница/холодильник клинкера, в котором заключена сущность настоящего изобретения.

В соответствии с настоящим изобретением имеется установка помола исходных материалов виде сырьевой мельницы 1, в которой подготавливается сырье, используемое в процессе производства цемента. Показаны также обжиговая печь 31 и холодильник 2 клинкера, которые в терминах направления потока материала в установке для производства цемента расположены ниже по потоку сырьевой мельницы 1.

Основное отличительное свойство изобретения заключается в том, что для обработки выбросов из сырьевой мельницы по меньшей мере часть отходящих газов с нее направляется в холодильник 2 клинкера. С холодильника 2 клинкера значительная часть отходящих газов затем направляется в обжиговую печь 31, в которой выбросы уничтожаются, например, путем выжигания в высокотемпературной обжиговой печи и (или) поглощения материалами, проходящими в ней тепловую обработку. Дополнительное отличительное свойство настоящего изобретения заключается в том, что предпочтительно существует циркуляция отходящего газа между сырьевой мельницей 1 и холодильником 2 клинкера.

Минимальные температуры, необходимые для выжигания выбросов из сырьевой мельницы, лежат в диапазоне приблизительно 800-850°С. Ясно, что температуры, имеющие место в обжиговой печи при производстве цемента, существенно превосходят этот минимум и, следовательно, подходят для выжигания выбросов.

Что касается отличительного свойства циркуляции, то часть воздуха, поступающего в холодильник 2 клинкера, выходит в виде отработавших газов через трубопровод 32. Эти отработавшие газы нагреты приблизительно до 250°-330°С и сначала направляются по выходному трубопроводу 32 холодильника клинкера в систему улавливания пыли, такую как циклон 3, так что пыль может быть повторно использована как часть пиропроцесса при производстве цемента. Включенный последовательно с холодильником вытяжной вентилятор 11 обеспечивает регулировку давления в кожухе обжиговой печи. Обеспыленные отработавшие газы холодильника направляются в качестве сушильного газа в сырьевую мельницу 1 по трубопроводам 32 и 33. Если отработавшие газы холодильника не обеспечивают достаточный нагрев загрузки сырья, может быть использовано дополнительное тепло от других источников, имеющихся в установке, таких как устройство предварительного нагрева сырьевой мельницы (не показано), или тепло, введенное от внешних источников.

Сырье, поданное в мельницу 1, то есть уголь, сырой известняк, создает большую теплообменную поверхность, понижающую температуру газов, поступающих в мельницу. Загрузка помолотого сырья захватывается газами и направляется по выходному трубопроводу 4 в пылесборник 6, представляющий собой, например, тканевый фильтр или электростатический осадитель. Охлажденные газы (приблизительно до 90°С) отделяются от продукта и направляются по выходному трубопроводу 7 пылесборника к мельничному вентилятору 12, с которого первая часть (обычно приблизительно от 10 до 90%) очищенных газов затем направляется по трубопроводу 7 в холодильник 2 клинкера, в котором она смешивается с наружным воздухом, поступающим в холодильник по одному или нескольким трубопроводам 9 и превращающимся в охлаждающий воздух, в то время как вторая часть газов возвращается обратно в сырьевую мельницу 1 по возвратному трубопроводу 10 как добавка к отработавшим газам из холодильника клинкера. При необходимости эти рециркулирующие газы могут быть подогреты встроенным, как вариант, в линию источником 13 тепла до возвращения в сырьевую мельницу 1.

Хотя показана мельничная система с двумя вентиляторами (вытяжной вентилятор 11 холодильника и мельничный вентилятор 12), должно быть понятно, что при желании может быть использована система с тремя вентиляторами, что влечет за собой последовательное введение как еще одного или нескольких циклонов (не показаны) для удаления сырьевой смеси из газового потока, так и третьего мельничного вентилятора между местом выгрузки материала из сырьевой мельницы и входом пылесборника 6. Преимущества системы с тремя мельничными вентиляторами заключаются в том, что с точки зрения управления систему с тремя вентиляторами легче регулировать, и, что более важно, она может дать возможность использования намного меньшего пылесборника 6.

Как было показано, при нормальной работе установки для производства цемента приблизительно 40-50% охлаждающего воздуха (для более старых холодильников типично меньшее количество) направляется от холодильника в обжиговую печь, находящуюся выше по потоку холодильника, и остальная часть отводится в атмосферу. В соответствии с настоящим изобретением большая часть или предпочтительно весь оставшийся воздух, не направляемый в обжиговую печь, возвращается в сырьевую мельницу, что удерживает ее выбросы в замкнутом контуре системы сырьевая мельница/холодильник клинкера, хотя небольшая часть такого воздуха может быть направлена в другие процессы, протекающие в установке для производства цемента, такие как горение (не показано), в котором выбросы могут быть использованы. Очевидно, что отведение в атмосферу основной части выбросов, содержащих отработавшие газы холодильника, не соответствует настоящему изобретению.

Процентная доля содержащих выбросы газов, которые действительно будут направлены из холодильника в обжиговую печь, по сравнению с выводом в качестве отработавших газов через трубопровод 32, в большой степени зависит от местоположения, в котором эти газы вводятся в холодильник. Как общее правило, чем ближе вводятся газы к месту 2а загрузки материала в холодильник (по сравнению с местом 2b выгрузки материла из холодильника), тем больше процентная доля таких газов будет направлена в обжиговую печь. Можно понять, что ситуация может осложниться, если отработавшие газы сырьевой мельницы вводятся в холодильник в нескольких местах между входом 2а и выходом 2b.

При выключении сырьевой мельницы важно, чтобы отработавшие газы из холодильника оставались где-то в преимущественно замкнутом контуре для постепенной продувки системы выбросов сырьевой мельницы. В этом случае холодильник клинкера будет полностью работать как охладитель циркулирующей среды за счет перекрытия трубопровода 33 и перенаправления отработавших газов из трубопровода 32 в трубопровод 15. При этом газы проходят через охлаждающее устройство 16, которым может быть, например, теплообменник, снижающий температуру газов до величины, пригодной для повторного введения в холодильник клинкера. Во внештатных или аварийных ситуациях небольшое количество отведенных газов может быть направлено через вспомогательный пылесборник 17 и затем отведено в воздух.

Хотя настоящее изобретение описано в нескольких вариантах реализации, специалистами в данной области техники могут быть предложены различные изменения и модификации. Предполагается, что настоящее изобретение охватывает такие изменения и модификации, как подпадающие под рамки приложенной формулы изобретения.

1. Способ снижения выбросов от отработавшего газа, образованного при помоле и сушке смеси цементного сырья как части процесса производства цемента, при выполнении которого:
вводят по меньшей мере первую часть выбросов, содержащих отработавший газ, освобожденный от захваченного продукта помола цементного сырья в сырьевой мельнице, в холодильник клинкера, в котором отработавший газ вместе с наружным воздухом действует как охлаждающий газ, предназначенный для охлаждения цементного клинкера, подаваемого из обжиговой печи, и
затем направляют по меньшей мере некоторую часть содержащего выбросы охлаждающего газа из холодильника в обжиговую печь для удаления в ней выбросов.

2. Способ по п.1, в котором перенаправляют по меньше мере часть содержащего выбросы охлаждающего газа, не направленного в обжиговую печь, обратно в сырьевую мельницу с целью использования в качестве сушильного газа для смеси цементного сырья.

3. Способ по п.2, в котором перенаправляют вторую часть отработавшего газа из сырьевой мельницы обратно в сырьевую мельницу с целью использования в качестве сушильного газа для смеси цементного сырья.

4. Способ по п.3, в котором перенаправленный газ подогревают перед вводом в сырьевую мельницу.

5. Способ по п.2, в котором для удаления захваченного помолотого сырья из отработавшего газа используют тканевый фильтр.

6. Способ по п.2, в котором в сырьевой мельнице используют две вентиляторные установки.

7. Способ по п.2, в котором в сырьевой мельнице используют три вентиляторные установки.

8. Способ снижения выбросов от отработавшего газа, образованного при помоле и сушке смеси цементного сырья как части процесса производства цемента, при выполнении которого
вводят по меньшей мере часть отработавшего газа, освобожденного от захваченного продукта помола цементного сырья, в холодильник клинкера, в котором отработавший газ вместе с наружным воздухом действует как охлаждающий газ, предназначенный для охлаждения цементного клинкера, подаваемого из обжиговой печи;
после чего направляют по меньшей мере некоторую часть содержащего выбросы охлаждающего газа из холодильника в обжиговую печь для удаления содержащихся в охлаждающем газе выбросов; и
перенаправляют по меньше мере часть содержащего выбросы охлаждающего газа, не направленного в обжиговую печь, обратно в сырьевую мельницу с целью использования в качестве сушильного газа для смеси цементного сырья.

9. Устройство для снижения выбросов от отработавшего газа, образованного при помоле и сушке смеси цементного сырья как части процесса производства цемента, содержащее
обжиговую печь для производства горячего цементного клинкера, имеющую край, через который из обжиговой печи выгружают клинкер и подают воздух горения в обжиговую печь, в которой поддерживается температура, достаточная для выжигания выбросов сырьевой мельницы;
холодильник клинкера, расположенный с возможностью приема клинкера из обжиговой печи и подачи воздуха горения в обжиговую печь;
сырьевую мельницу, в которой смесь цементного сырья перемалывается и высушивается, и из которой выходит неочищенный газовый поток, содержащий захваченное помолотое и высушенное цементное сырье и нежелательные выбросы из сырьевой мельницы, образующиеся при помоле сырьевой смеси;
выходной трубопровод сырьевой мельницы, сообщающийся с сырьевой мельницей и приспособленный для передачи неочищенного газового потока от сырьевой мельницы;
пылесборник, сообщающийся с выходным трубопроводом сырьевой мельницы с возможностью приема неочищенного газового потока от сырьевой мельницы, отделения смеси цементного сырья и отвода газового потока, содержащего нежелательные выбросы;
е) выходной трубопровод пылесборника, сообщающийся как с пылесборником, так и с холодильником клинкера с возможностью приема содержащего выбросы газового потока из пылесборника и направления по меньшей мере первой части содержащего выбросы газового потока в холодильник клинкера, из которого по меньшей мере некоторая доля от указанной по меньшей мере первой части содержащего выбросы газового потока отходов направляется в обжиговую печь для удаления в ней выбросов.

10. Устройство по п.9, содержащее возвратный трубопровод, сообщающийся с выходным трубопроводом пылесборника и сырьевой мельницей с возможностью приема второй части содержащего выбросы газового потока отходов и направления этой второй части в сырьевую мельницу.

11. Устройство по п.10, содержащее источник тепла, служащий для нагревания второй части содержащего выбросы газового потока отходов до температуры, пригодной для сушки сырьевой смеси в сырьевой мельнице.

12. Устройство по п.9, в котором пылесборник представляет собой тканевый фильтр.

13. Устройство по п.9, содержащее по меньшей мере один циклон, установленный в линию с выходным трубопроводом сырьевой мельницы и расположенный между сырьевой мельницей и пылесборником и сообщающийся как с первой, так и со вторым для удаления по меньшей мере части сырьевой смеси из газового потока.

14. Устройство по п.9, где нежелательные выбросы включают летучие органические соединения, метан и СО.

15. Устройство по п.9, где первая часть содержащего выбросы газового потока отходов, направляемая в холодильник клинкера, включает от приблизительно 10% до приблизительно 90% содержащего выбросы газового потока отходов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горно-добывающей отрасли хозяйства, перерабатывающей промышленности, может найти применение в производствах цемента и железорудного концентрата.
Изобретение относится к активируемому щелочью гидравлическому вяжущему, содержащему шлаки и алюмосиликаты. .

Изобретение относится к области изготовления строительных материалов. .
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, преимущественно к способу производства цементного клинкера с минеральными добавками. .

Изобретение относится к доменным шлакам, в целом включающим охлажденные воздухом и охлажденные водой доменные шлаки. .

Изобретение относится к производству цементного клинкера. .

Изобретение относится к области получения новых сорбционных материалов на основе углеродных нанотрубок и может быть использовано для извлечения актинидных и редкоземельных элементов из растворов.

Изобретение относится к области радиохимии. .

Изобретение относится к процессу разделения изотопов лития ( 6Li и 7Li) и может найти широкое применение в химической и ядерной технологии, учитывая их большую потребность в изотопно чистых соединениях (6Li незаменим при производстве трития, a 7Li является перспективным теплоносителем для реакторов на быстрых нейтронах).

Изобретение относится к технологиям получения и использования трифторида бора, например для разделения изотопов 10В и 11В. .

Описывается конформный фильтр, имеющий множество слоев сорбента, ориентированных перпендикулярно внутренней боковой поверхности фильтра, которая соответствует смежной поверхности, такой как лицо пользователя, когда он прикреплен к респиратору. Внутренняя сторона фильтра может почти соответствовать изогнутой форме сопряженной поверхности. Поскольку слои сорбента ориентированы перпендикулярно внутренней боковой стороне поверхности, конформная конфигурация может быть достигнута без изгиба слоев сорбента и с удержанием постоянного времени пребывания слоя по всей площади поперечного сечения воздушного потока, тем самым обеспечивая равномерное распределение воздуха. Уменьшение толщины слоя также достигается через эту конфигурацию, которая, следовательно, снижает общее падение давления через фильтр. Другие варианты осуществления описаны и заявлены. 13 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к обжигу кусковых материалов в шахтных печах. Шахтная печь для осуществления способа согласно изобретению содержит зону обжига по меньшей мере с одним копьем горелки, а также устройство для добавления средства для сокращения содержания NOx, образующегося в процессе производства. Согласно предлагаемому способу, шахтная печь эксплуатируется таким образом, чтобы температура поверхности слоя материала составляла 900-1100°С, а средство для сокращения содержания NOx добавлялось над поверхностью слоя материала. Таким образом хорошо распределяется средство снижения содержания NOx и повышается коэффициент полезного действия в сокращении количества вредных веществ. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

Группа изобретений относится к способу и установке для получения клинкерного цемента. Способ включает этапы, на которых предварительно нагревают первую (4) и вторую (6) части сырья, основным компонентом которого является карбонат кальция, соответственно в первом (5) и во втором (7) циклонных подогревателях. Первую (41) и вторую (61) подогретые части сырья предварительно обжигают при использовании газа (9), обеспечивающего горение топлива, в реакторе (1) с псевдоожиженным слоем (13). Поток дымов (8), производимых реактором (1), без возврата в реактор (1) направляют во второй циклонный подогреватель(7). Обжигают прокаленное сырье с получением клинкера во вращающейся печи (2). Дымы (18), производимые вращающейся печью (2), направляют в первый циклонный подогреватель (5). Охлаждают полученный клинкер в охладителе (3) нагнетанием охлаждающего газа через клинкер на уровне выхода из вращающейся печи (2). В качестве газа псевдоожижения используют газ (9), в котором содержание кислорода составляет от 90% до 100% и скорость которого менее 2 м/с. Изобретение облегчает комплексообразование основной части получаемого диоксида углерода. 2 н. и 13 з.п.ф-лы, 1 ил.

Способ обжига активного смешанного материала, предусматривающий подачу материала вне головки обжигательной печи и включающий в себя следующие этапы: загружают клинкер после высокотемпературного обжига во вращающейся обжигательной печи в колосниковый холодильник через колпак обжигательной печи и одновременно с этим вторично подают материал вне головки обжигательной печи, причем указанный материал представляет собой материал, способный образовывать активный компонент цемента посредством обжига при температуре от 700°С до 1200°С и имеющий теплоту сгорания от 100 кДж/кг до 12000 кДж/кг, и обжигают указанный материал при указанной низкой температуре. Изобретение также относится к смеси активного материала с цементным клинкером, приготовленной вышеуказанным способом. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. Технический результат - уменьшение энергоёмкости и повышение эффективности способа. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил., 18 табл.
Наверх