[发明专利]用于生产水泥熟料的方法和设备

说明书

本发明涉及一种生产水泥熟料的方法和设备。

水泥熟料生产期间，汞主要以气态排放到环境中。元素汞和汞(II)氯化物是主要种类。后者是可溶于水的并且在食品中高浓度残留，特别是在鱼肉中。然后通过食物被人体所吸收。由于其高度的毒性，相当大的健康风险与其相关。监管机构因此限制水泥制造厂商，日益严格可允许排放界限值。其它对人或环境有害的物质如二恶英(PCDD)，呋喃(PCDF)，长链烃化合物(VOC)和氮氧化物(NOx)的可允许的排放界限值也同样降低。

在US5,505,766A1中描述了一种用于减少汞排放的方法并且被命名为TOXECON。在所述方法中，一种主要包含碳的多孔颗粒状吸附剂(在下面其被称为活性碳)以低浓度注入包含汞的废气流中。汞沉积在活性碳颗粒上，然后在过滤器中被分离。在水泥生产过程中，废气流同样包含燃烧或者研磨工序中的废气粉尘是不利的，该粉尘主要由钙，铁，铝和二氧化硅或者碳酸盐组成并且具有大于本吸附剂几个数量级的质量流。因此，该吸附剂被注入到通常已知的水泥生产设备的工艺过滤器的下游，并且需要额外的用于分离的过滤器。然而，该过滤器非常大，需要高成本投资，需要额外的抽吸风机和与此相关的能量消耗，而且现有设备中很少具有该装置所需的空间。

该方法的改进记述在US7,141,091B2中并且命名为TOXECON II。在这种方法中，吸附剂被注入到位于上游的过滤器部分和位于下游的过滤器部分之间。位于上游的过滤器部分中分离的粉尘不与该吸附剂沾染，同时在位于下游的过滤器部分中残留粉尘与吸附剂混合。该方法不需要额外的过滤器。但是相对于工艺粉尘的量，吸附剂的质量流仍然存在巨大的差距，而且该工艺的效率不如TOXECON方法。

在两种方法中出现的粉尘必须或者被丢弃或者能够作为填料添加到水泥的研磨操作中。然而，由于其包含碳，所述的添加受到限制。特别严重的是即使添加非常小的比例，该活性碳的黑色颜色影响都能够被看到。

EP1386655A1公开了溴或者含溴化合物的添加。元素态的汞与溴形成比元素状态更容易分离的溴化汞。该水泥熟料的生产过程的缺点是卤素的添加，该卤素在粗磨磨机或者过滤器和预热器之间形成回路并且从而进一步富集，并且对生产过程具有不利的影响。被溴化汞沾染的粉尘必须被冲洗出来并且随后处理或者丢弃。

根据随后公开的DE10201000401183得知一种生产水泥熟料的方法和设备，用于从该水泥生产过程的废气中分离氮氧化物和汞，在选择性催化废气清洁工序之前，热的预热器气体在粉尘含量方面减少。在直接操作工序过程中，在该脱氮并且除尘的废气被导入汞清洗机或者吸收体之前，该废气经由冷却塔供应到粉尘过滤器。

EP0461305B1记述一种对用于生产水泥熟料的设备的废气进行清洁的方法，预热区的废气通过如下方式在一种多级过滤区域中净化：首先在第一过滤步骤中进行粉尘分离，随后该废气流过至少一个额外过滤器，流过额外过滤器的步骤被构造为吸附步骤并且包含吸附剂，通过该吸附剂，包含在废气中的NHx化合物、重金属、微量元素和／或S02结合并且NOx至少部分地减少。在第一过滤阶段之前，预热区废气调节到过滤区域输入温度，从而在第一过滤步骤中，使易挥发的有毒物质元素和有毒物化合物与粉尘一起从废气中分离。

因此本发明的一个目标是提供一种生产水泥熟料的方法和设备，其特性在于减少汞排放。

根据本发明，该目标通过权利要求1和权利要求8所述的特征得以实现。

根据本发明用于生产水泥熟料的方法，使用一种窑炉系统并且主要具有以下方法步骤：

-生料在预热器中通过窑炉系统的热废气预热，

-在预热器的下游，该热废气在初级除尘设备中除尘至最大为20g／Nm³的残留粉尘浓度，

-预除尘后的废气在选择性催化废气净化装置(选择性催化还原，SCR)中净化，

-至少一部分在废气净化装置中净化后的废气绕过生料研磨设备提供给冷却装置，并且在那里被冷却至最高140℃的温度，

-在该废气的残留粉尘在工艺过滤器中被分离以前，并且

-至少一部分在工艺过滤器中分离的残留粉尘被冲洗出来以去除汞。

根据本发明的使用上述方法生产水泥熟料的设备主要包含：

-用于燃烧生料的窑炉系统，

-借助窑炉系统热废气操作来用于预热生料的预热器，

-用于将热废气除尘至最大为20g／Nm³的残留粉尘浓度的初级除尘设备，