Способ и шахтная печь для обжига кускового материала - RU2507460C2

Описание

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 NO_x 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 NO_x 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 NO_x.

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 NO_x, 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 NO_x 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 NO_x. 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 NO_xиспользуется, предпочтительно, жидкость, которая хорошо распределяется и обеспечивает быструю реакцию с NO_x.

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 NO_x.

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 NO_x 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 NO_x. Это устройство 11 могло бы быть создано, например, с помощью жидкостных копий. Средство для сокращения содержания NO_x, предпочтительно, содержит по меньшей мере компоненты аммиака и/или мочевины. Таким образом, устройство 11 для добавления средства для сокращения содержания NO_x установлено над поверхностью слоя материала, т.е., в области между поверхностью слоя материала и загрузочным устройством 2. Следовательно, средство для сокращения содержания NO_x элементарным образом равномерно распределяется по поверхности слоя 13 материала и вводится в поток отходящего газа.

Устройство 11 для добавления средства для сокращения содержания NO_x 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 NO_x.

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 NO_x 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.

Реферат

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 NO, 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 NOдобавлялось над поверхностью слоя материала. Таким образом хорошо распределяется средство снижения содержания NOи повышается коэффициент полезного действия в сокращении количества вредных веществ. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула