[发明专利]用于制备替代的低卡含碳废料以便在燃烧设备中使用的方法

说明书

本发明涉及一种用于制备替代的低卡含碳废料以便在燃烧设备中使用的方法，所述燃烧设备尤其是用于生产熟料的回转窑，其中在1000℃以上温度和缺氧条件下使得含碳的替代燃料高温气化，其中喷入水、水蒸汽或者CO₂，以保证转化生成CO和H₂。

已经有人以不同的实施方式推进了制备用来产生合成气的工业废料的方法。在可控条件下进行自热加热的高温气化法的特征在于，对替代燃料的热值要求很高，以避免燃烧生成很大程度上呈惰性的气体。本发明所述方法的基本特征在于，将熟料冷却机的废热用于高温气化。这里所述缺氧条件指的是不添加游离氧的条件。因此缺氧条件的特征在于高温空气或氧气不会进入进行气化的反应器之中。然而在他热式气化工艺中完全可能会转换成氧化合物，例如水蒸汽或者CO₂；在本发明所追求的高温条件下，如果存在CO₂和碳，则平衡在量上处于一氧化碳一侧，如果喷入水，则平衡在量上处于合成气一侧，也就是一氧化碳和氢。本发明所述的方法特别适合用于为用在生产熟料中使用而制备替代含碳燃料，因为在此可以通过所输入的高温熟料提供本发明所追求的高温水平。用于熟料冷却机中的例如以三次空气为形式的冷却空气以1000～1300℃之间的高温进入相应的热交换器之中，可以避免直接交换气体在缺氧条件下实现相应的加热。  执行本方法的优点是使用熟料冷却机的高温废气，通过热交换器进行加热。除了采用例如旋转管形式的热交换器之外，最好采用以下方式进行加热：使用高温废气对耐热的蓄热体例如砂子或陶瓷部件进行加热，将待制备的替代含碳燃料与加热后的蓄热器体。

特别简单的操作方式是使用一部分进入熟料冷却机之中的熟料作为耐热的蓄热体。  以这种方式可避免与空气中的氧直接发生反应，并且在不加热与冷却空气同时出现的含氮渣料的情况下直接获得高热值的高温气体，随后也可将其用来对炉料进行预煅烧。按照现代的水泥生产工艺，在预煅烧炉中通常使用60％热能，在回转窑中将大约40％热能用于主燃烧系统。  由于合成气的热值高，尤其与直接将替代燃料用于回转窑中的方法相比，可以大大提高以这种方式用于回转窑中的比例。主要在主燃烧系统中使用合成气，因为替代燃料的预处理费用很高，只能少量使用。而在预煅烧炉中也可以加入比较大块的替代燃料。

本发明的优点就在于对废料预先进行热处理，无需对燃烧器进行改造，就能产生让主燃烧系统均匀燃烧的气体。采用本发明所述的高温气化方式，也可以大大简化、减少以前所需的替代燃料机械制备装置，所述方法也特别适用于不规则形状的替代燃料。关键是可以整合在熟料生产工艺流程之中，因为三次空气能够给高热值合成气提供相应高的温度。按照本发明所述的首选实施方式，如果将一部分进入熟料冷却机之中的熟料直接作为耐热的蓄热体用于他热加热，则所形成的灰分以及从替代燃料留下的固体成分就会以比较好的机械分散形式进入熟料之中，随后就能直接将其作为水泥磨中的矿物组分。仅仅从H₂O或CO₂之类的氧化合物获得按照本发明所述合成气制备方法转化生成的氧气，因此能够在1000°以上、尤其在1100℃以上温度条件下可靠保持所需的热动力平衡。在温度明显比较低的情况下通常采用同样要利用不足当量或缺氧条件的热解法，热解法无法产生能够与本发明所述方法相提并论的高热值合成气。主要是较低温度条件下获得的气体质量无法达到实现均匀质量的要求。

采用本发明所述的方法，能够以比其它废热利用方法更大的幅度利用三次空气或者熟料的高温水平。当利用废热产生蒸汽、然后再通过蒸汽轮机产生能量时，要在明显比较低的温度下实现转换，因此无法完全利用三次空气或者熟料的高温潜力。

除了合成气之外，灰分也是可用于水泥生产的产物，可将其作为活性成分在水泥磨中研磨成为熟料。间接气化的优点是可以分离灰分且针对性地和控制地研磨，而在使用熟料作为热传递介质的情况下，则如前所述将灰分之间分散于熟料之中。

为了保证气化所需的高温，在本情况下适宜燃烧一部分所产生的合成气来加热气化反应器。如果使用熟料作为热交换器，则气化过程中产生的灰分可直接作为矿物组分进入产品之中，以这种方式同样可以对其进行优化利用。即使在一个单独的气化反应器中进行气化，然后单独从中排出灰分和合成气，也可以使用灰分作为水泥中的矿物组分。