水泥生產中利用含磷替代燃料的方法技術

一種在水泥熟料生產中利用含磷替代燃料的方法，使用水泥熟料生產工藝中的余熱在不同于水泥熟料生產工藝的管式轉爐的熱解反應器中對替代燃料進行熱解，由此釋放的能量被提供給水泥熟料生產工藝，并且含磷替代燃料的熱解殘留物被從熱解反應器中排出，這樣將含磷替代燃料的熱解殘留物在熱解反應器中與作為鹵化物載體的水泥窯旁路產物混合，并將生成的重金屬鹵化物排出。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】本專利技術涉及在水泥熟料生產中利用含磷替代燃料的方法，其中在不同于水泥熟料生產工藝的管式轉爐的熱解反應器中利用水泥熟料生產工藝的廢熱熱解替代燃料，由此釋放的能量被引入水泥熟料生產工藝，且含磷替代燃料的熱解殘留物被抽出熱解反應器。在水泥 熟料生產中，水泥生料被預熱和煅燒，其中逸出C02。隨后在管式轉爐中真正地煅燒，由此通過煅燒熟料的冷卻，獲得水硬性產物。整體來看，相當數量的能量被耗費于該過程，并且人們也不斷嘗試盡可能回收耗費的能量并盡可能好地將其重新利用于該工藝。此外，人們致力于將替代燃料用于水泥熟料生產工藝，即與高品質的天然氣或石油相比具有減少的燃燒值的燃料，其中這些替代燃料常常以廢物的形式可供利用。替代燃料通常比傳統燃料例如石油和天然氣更難燃燒，且因此僅能有限地用于管式轉爐或煅燒爐的燃燒器中。因此，此類替代燃料通常在獨立的高溫分解-或熱解反應器中被分解或燃燒。在僅利用少量的廢物形式的替代燃料時，由此生成的灰燼或爐渣被引入熟料窯，并由此被吸收和結合在水泥熟料生產工藝的產物中。然而，如果要使用較大量的上述替代燃料，則由此產生的相對大量的熱解殘留物將對生產的熟料的凝固行為和強度具有負面影響。例如，已知可存在于熱解殘留物中的磷對水泥的早期強度起消極影響。為了避免在水泥熟料中太大的灰燼或爐渣量的負面影響，例如在德國專利申請DE34 11 144A1中推薦了一種方法，在所述方法中為利用可燃廢物，將廢物單獨焚燒，并將由此產生的廢氣用于煅燒。這里,將廢物焚燒的爐渣單獨除去，以此可避免上述缺點。在這篇文獻中描述了同樣源自于所使用的廢物材料的重金屬和重金屬化合物，以它們的氯化物或氟化物的形式與廢氣一起被引出，且通過廢氣與水泥生料的接觸被水泥生料吸收。在此方法中，替代燃料的熱解殘留物被排入水浴中，且沒有被引入另外的進一步利用。為了能利用上述替代燃料的磷含量作為例如能被用于農業領域的肥料，顯然必須特別徹底地去除可能存在的重金屬和重金屬化合物，所以為了以鹵化物的形式從熱解殘留物中去除重金屬和重金屬化合物，就需要增加鹵素的供應量量。在水泥熟料生產中，氯或氯化物傾向于在水泥窯中形成循環，這有利于在窯入口區域、冒口管(Steigschacht)或旋風預熱器/熱交換器區域內形成結塊。如果由于管式轉爐內的高溫造成原材料和替代材料中含有的氯化物蒸發，其中因此，當熱被熱的爐氣帶走時，其例如在熱交換器中出現氯化物凝聚的情況。因此，氯化物形成循環，這導致在水泥窯中或在熱交換器系統中的富積。為了貧化，承載著氯化物和含有粉塵的爐氣通常被排出，并且使氯化物通過淬火沉淀在粉塵上。在低氯化物含量的情況下，這些含氯粉塵被導回水泥生產工藝中。但是，在氯含量或氯化物含量高的情況下，將這種負載的水泥窯旁路粉塵引入水泥生產過程是不希望的。因此，本專利技術以對前述的方法做如下改進為目的，即在水泥熟料生產工藝中減少氯化物循環的形成，和同時尤其實現極為有效的重金屬的去除，所述重金屬來自利用替代燃料的熱解殘留物，以使熱解殘留物能夠作為含磷肥料使用，在其中磷以植物可利用的形式存在。為了達到此目的，將前述提及類型的方法根據本專利技術進一步擴展，使得含磷替代燃料的熱解殘留物與作為鹵素載體的水泥窯旁路產物在熱解反應器中混合，并將生成的重金屬鹵化物排出。通過使用可作為粉塵和/或氣體存在的水泥窯旁路產物作為用于去除含磷替代燃料熱解殘留物的重金屬和重金屬化合物的鹵素載體，使熱解反應器中保持足夠高的氯化物含量，以確保被用做肥料的熱解殘留物中的重金屬和重金屬化合物幾乎完全貧化。如果，如同根據本專利技術設想的一般，生成的重金屬鹵化物被抽出且沒有被引入水泥熟料生產工藝，不僅可生產出很大程度上不含重金屬的水泥熟料，還可供給重金屬有益地利用于有色金屬工業中。總體上，水泥窯旁路產物能以新的形式被使用，其中由熱解反應器和水泥熟料生產工藝的替代燃料的利用中排出可用作肥料的產物，其幾乎不含重金屬殘留物，并且通過根據現有技術中已知的方法處理排出的重金屬鹵化物，通過制得貴重的重金屬實現額外的經濟效益。為了制得氯化物，在本專利技術的范圍內可如此有利地采取措施，將載有粉塵和含有氯化物的爐氣作為水泥窯旁路產物被抽出和引入熱解反應器中。在這種情況下，將爐氣在窯的入口區域排出，并且在熱解反應器中被直接用于重金屬的轉換。 然而，根據本專利技術一個優選的實施方式，還可以如此進行本專利技術，使得作為水泥窯旁路產物的水泥窯旁路粉塵的氯化物含量通過在加入到熱解反應器中含磷替代燃料的熱解殘留物前淬火而增加，由此形成和生料相比氯化物含量增加的富含氯化物的粉塵。一經淬火，排出的窯爐煙道氣體迅速冷卻，由此包含在氣相中的氯或氯化物凝聚在固體顆粒上，并且在過濾器中分離粉塵之后，其可被用于在熱解反應器中的轉換。為了開發其它的氯化物源以用于從含磷替代燃料的熱解殘留物中除去重金屬，可以根據本專利技術的一個優選的實施方式采取這樣的措施，使得除了水泥窯旁路產物，使用含氯化物的替代燃料做為鹵素載體。為了使存在于含磷替代燃料中的磷轉為植物可利用的形式，以至于熱解反應器中的熱解殘留物可被用作肥料，所述熱解必須在足夠高的溫度下進行。為此目的，將本專利技術有利地如下進一步擴展為熱解反應器中的溫度被設定為600至1200°C。在此溫度下，磷發生礦物學變化，這種變化允許植物吸收磷并為有機體所利用。作為特別優選的方法步驟已證實是將熱解反應器內的溫度設定為800至1100°C。為了使含磷替代燃料內結合的化學能量可用于水泥熟料生產工藝，優選如下進一步擴展根據本專利技術的方法，在熱解反應器中設定氧化條件，并且將熱解生成的煙道氣體的熱量引入水泥熟料生產工藝中，其中煙道氣體的顯熱主要被用于煅燒器中生料的煅燒。為了形成充分氧化的氣氛用以形成熱的煙道氣體，根據本專利技術的方法優選如下進一步擴展，為調節氧化條件，添加環境空氣、來自水泥熟料生產工藝的預熱空氣、氧氣、CO2和/或水蒸汽形式的氧化劑。其中，水蒸汽可以是被加入生產過程中的或來自含磷替代燃料的水分中的。然而，用于形成熱的煙道氣體的替代方式，還可以由替代燃料通過熱解形成燃料氣。這里，將這種方法有利地如下進一步擴展，將熱解反應器內調解為還原條件，并使在熱解時生成的燃料氣體在水泥熟料生產工藝中燃燒，其中該燃料氣體主要用在熟料爐的主要燃燒器內。原則上，可以考慮各種來源的廢物材料做為含磷替代燃料。然而，在本專利技術的范圍內被視為優選的是污水污泥作為含磷替代燃料使用。使用污水污泥時，由具有有效去除重金屬和形成有價值的肥料的污水污泥處理在整體上得到了廢水處理、水泥熟料生產、肥料生產和制備重金屬產物的協同整合，由此實現了原材料的最優利用。污水污泥通常具有相對高的水分含量，因此該方法優選如下進一步擴展，在熱解之前將污水污泥干燥，其中在這里優選采取這樣的措施，使得熱解之前，污水污泥被干燥最高至干物質含量> 60%。為了最優地使用存在于水泥熟料生產工藝中的熱量，將本專利技術有利地如下進一步擴展為使用水泥熟料生產工藝中的熱量干燥污水污泥。為此，來自熟料冷卻器的熱的廢氣是特別合適的，其中根據由熟料冷卻器的哪個區域提取廢氣，可提供不同的溫度水平。以下，借助于附圖中所展示的實施例更詳細地解釋本專利技術。在附圖中，圖I展示了適用于本專利技術方法的裝置的流程圖。 在圖I中，用I表示水泥熟料生產本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：M·布呂爾哈特，F·O·恩斯特，L·C·賴申巴赫德索薩，
申請(專利權)人：霍爾辛姆科技有限公司，
類型：發明
國別省市：