Способ и шахтная печь для обжига кускового материала
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.
Изобретение относится к способу, а также шахтной печи для обжига кускового материала.
Из DE 3209836 С2 известен способ изготовления обожженного доломита в шахтной печи. Кроме того, с шахтной печью, состоящей из двух прямоточной и противоточной шахт, можно ознакомиться в AT 248941 В.
При изготовлении цемента для сокращения содержания NOx в отходящих газах используется так называемый способ SNCR (Selective Non-Catalytic Reduction селективное некаталитическое восстановление). При этом содержание NOx в отходящем газе понижается в результате вдувания аммиаксодержащей жидкости во вращающуюся трубчатую печь или в печь для кальцинации (KR 2003 0079666 А). Для реакции SNCR оптимальное температурное окно располагается в интервале 850-1150°С.
Кроме того, в US 2008/0032247 описывается вдувание в шахтную печь средства для сокращения содержания вредных веществ. Там предлагается вносить в слой материала в области между зоной предварительного нагрева и зоной прокаливания аммиаксодержащее средство в виде сухого порошка. Хотя в этой области преобладают температуры, оптимальные для способа SNCR, распределение средства, сокращающего содержание вредного вещества в слое материала, является все же относительно сложным. По этой причине коэффициент полезного действия также неудовлетворителен и не соответствует требованиям текущих и будущих показателей максимально допустимого содержания загрязняющих веществ.
Из ЕР 1930303 А1 известен способ термической обработки сырья, в частности, сырьевой цементной муки, известняка, доломита или магнезита, в шахтной печи. Восстановление образующихся окислов азота осуществляется, в частности, за счет содержания аммиака, используемого в качестве топлива. В случае необходимости в качестве восстанавливающего средства аммиак может быть добавлен дополнительно, причем восстановление окислов азота может происходить в зоне выделения, подсоединенной вслед за собственно зоной реакции или же зоной реакции или обжига.
Поэтому в основу изобретения положена задача упрощения снижения содержания NOx в шахтной печи и повышения коэффициента полезного действия.
Согласно изобретению эта задача решается с помощью признаков пунктов 1 и 11 формулы изобретения.
При заявленном способе обжига кускового материала в шахтной печи в ней образуется слой материала с поверхностью слоя материала, а в зону обжига с помощью по меньшей мере одного копья горелки подается топливо, причем образующийся поток отходящих газов нагружен вредными веществами. Шахтная печь эксплуатируется таким образом, чтобы температура поверхности слоя материала составляла 900-1100°C, а над поверхностью слоя материала добавлялось средство для сокращения содержания NOx.
Шахтная печь для осуществления способа согласно изобретению состоит по существу из:
загрузочного устройства для подачи свежего загружаемого сырья,
зоны обжига по меньшей мере с одним копьем горелки,
разгрузочной системы для выгрузки обожженного материала и причем между поверхностью слоя материала, образующейся в процессе работы, и загрузочным устройством для подачи свежего загружаемого сырья остается свободное пространство, а также
устройства для добавления средства для сокращения содержания NOx, установленного в зоне свободного пространства над поверхностью (13) слоя материала, образующейся в процессе работы.
В обычном режиме работы шахтной печи с зоной предварительного нагрева, зоной кальцинирования и/или зоной спекания и зоной охлаждения температура поверхности слоя материала располагается в области менее 800°C, т.е., в температурной области, считающейся для способа SNCR неблагоприятной.
Поэтому согласно изобретению предлагается эксплуатировать шахтную печь таким образом, чтобы температура поверхности слоя материала составляла 900-1100°C. Другими словами, температура поверхности слоя материала повышается до достижения температурной области, оптимальной для способа SNCR, так чтобы средство для сокращения содержания NOx могло подаваться над поверхностью слоя материала к тому же, в частности, над самой поверхностью слоя материала. Благодаря тому, что в этой области никакого материала нет, может быть достигнуто хорошее распределение средства для сокращения содержания NOx. Даже устройства для внесения средства, как, например, сопла или копья, могут быть выполнены проще, поскольку они не входят в контакт с обжигаемым материалом и, тем самым, механически нагружаются не существенно.
Другие варианты выполнения изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.
В качестве средства для сокращения содержания NOx используется, предпочтительно, жидкость, которая хорошо распределяется и обеспечивает быструю реакцию с NOx.
Обжигаемый материал подается в шахтную печь сверху, а выгружается в нижней области с помощью разгрузочной системы. При этом разгрузка управляется таким образом, чтобы поверхность слоя материала постоянно находилась под местом подачи средства для сокращения содержания NOx.
Воздух, необходимый для горения, с одной стороны, образуется за счет первичного воздуха, подаваемого в зону обжига с помощью копья горелки, и состоит, с другой стороны, из вторичного воздуха, подаваемого в нижнюю область шахтной печи и потому предварительно нагретого. Предпочтительно, температура в зоне обжига составляет 1500-2200°C.
Кроме того, может быть предусмотрено, чтобы температура поверхности слоя материала контролировалась, причем чтобы в зависимости от температуры краевые условия в шахтной печи регулировались таким образом, чтобы температура поверхности слоя материала устанавливалась в интервале 900-1100°C.
Количество добавленного средства для сокращения содержания NOx в первую очередь зависит от нагрузки потока отходящих газов вредными веществами, и оно может регулироваться с помощью соответствующего контура регулирования.
Ниже преимущества и варианты выполнения изобретения более подробно поясняются на основе описания и чертежа.
На чертеже вид шахтной печи изображен схематически.
Изображенная шахтная печь 1 содержит в верхней области загрузочное устройство 2 для подачи свежего загружаемого сырья 3 из обжигаемого кускового материала, а в нижней области разгрузочную систему 4 для выгрузки обожженного материала 5. Кроме того, имеется зона 6 обжига, в которой предусмотрены по меньшей мере одно, однако, предпочтительно, несколько копий 7 горелки, предпочтительно установленных на нескольких уровнях. С помощью копий горелки подаются топливо 8 и первичный воздух 9.
Кроме того, в нижнюю область шахтной печи, предпочтительно, через разгрузочную систему 4, подается вторичный воздух 10, который проходит через слой материала вплоть до зоны 6 обжига и при этом нагревается. Путем регулирования соотношения вторичного и первичного воздуха температура в зоне обжига может устанавливаться, предпочтительно между 1500 и 2200°C. Для достижения этих температур предпочтительно используется больше вторичного воздуха, чем первичного.
В процессе производства в шахтной печи образуется слой материала 12, причем высота поверхности 13 слоя материала определяется количеством поданного свежего загружаемого сырья 3 и количеством выгруженного обожженного материала 5. Между поверхностью 13 слоя материала и загрузочным устройством 2 остается свободное пространство, в котором сырье 3 падает вниз, а отходящий газ 14 отводится из слоя материала вверх.
Кроме того, в этой области предусмотрено устройство 11 для добавления средства для сокращения содержания NOx. Это устройство 11 могло бы быть создано, например, с помощью жидкостных копий. Средство для сокращения содержания NOx, предпочтительно, содержит по меньшей мере компоненты аммиака и/или мочевины. Таким образом, устройство 11 для добавления средства для сокращения содержания NOx установлено над поверхностью слоя материала, т.е., в области между поверхностью слоя материала и загрузочным устройством 2. Следовательно, средство для сокращения содержания NOx элементарным образом равномерно распределяется по поверхности слоя 13 материала и вводится в поток отходящего газа.
Устройство 11 для добавления средства для сокращения содержания NOx установлено практически над самой поверхностью слоя материала, во всяком случае в половине, предпочтительно в первой четверти области между поверхностью слоя материала и загрузочным устройством 2.
Во время работы загрузочное устройство 2 и разгрузочная система 4 управляются таким образом, что в любое время над образующейся поверхностью 13 слоя материала предусмотрено устройство 11 для добавления средства для сокращения содержания NOx.
Кроме того, в верхнюю область шахтной печи 1 для снижения температуры отходящего газа 14 может подаваться охлаждающая среда 15.
В результате повышения температуры поверхности слоя материала до области 900-1100°C и подачи средства для сокращения содержания NOx над поверхностью слоя материала, т.е., в область за пределами слоя материала, можно простым способом добиться хорошего распределения средства и, тем самым, высокого коэффициента полезного действия в сокращении количества вредных веществ.
1. Способ обжига кускового материала в шахтной печи (1), при котором в шахтной печи образуют слой (12) материала с поверхностью (13) слоя материала, а в зону (6) обжига с помощью по меньшей мере одного копья горелки подают топливо (8), причем образующийся поток отходящих газов содержит вредные вещества, и при этом в шахтную печь подают средство для сокращения содержания NOx, отличающийся тем, что шахтную печь эксплуатируют таким образом, чтобы температура поверхности слоя материала составляла 900-1100°С, а средство для сокращения содержания NOx добавляют над поверхностью слоя материала.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве средства для сокращения содержания NOx используют жидкость.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно предусмотрена разгрузочная система (4), с помощью которой обожженный материал выгружают из шахтной печи (1), причем разгрузкой управляют таким образом, чтобы поверхность (13) слоя материала постоянно располагалась ниже места подачи средства для сокращения содержания NOx.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в нижнюю область шахтной печи (1) подают вторичный воздух (10), а из верхней области шахтной печи отводят отходящий воздух (14), образующийся в шахтной печи.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в зону (6) обжига добавляют первичный воздух (9), причем содержание вторичного воздуха (10) превышает содержание первичного воздуха (9).
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что над местом подачи средства для сокращения содержания NOx подводят охлаждающую среду (15), понижающую температуру отходящего газа.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество средства для сокращения содержания NOx, вдуваемого в шахтную печь, регулируют в зависимости от содержания вредных веществ в потоке газа, отходящего из зоны (6) обжига.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что средство для сокращения содержания NOx содержит, по меньшей мере, компоненты аммиака и/или мочевины.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура в зоне (6) обжига составляет 1200-2400°С.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура поверхности слоя материала контролируется.
11. Шахтная печь (1) для обжига кускового материала способом по одному из пп.1-10, содержащая загрузочное устройство (2) для подачи свежего загружаемого сырья (3), зону (6) обжига по меньшей мере с одним копьем (7) горелки, разгрузочную систему (4) для выгрузки обожженного материала (5) и устройство (11) для добавления средства для сокращения содержания NOx, причем между поверхностью (13) слоя материала, образующейся в процессе работы печи, и загрузочным устройством (2) для подачи свежего загружаемого сырья (3) остается свободное пространство, а устройство (11) для добавления средства для сокращения содержания NOx установлено в зоне свободного пространства над поверхностью (13) слоя материала, образующейся в процессе работы печи.
