[发明专利]消除汞排放尖峰的方法

说明书

背景技术

对工业过程中的汞及其它污染物排放的认知水平日益升高。例如，由于在过程中使用了各种各样的原料和燃料，水泥厂具有大范围的汞输入以及随之而来的汞排放。在对运行装置的研究中，很明显在研磨操作停止后的短时间内会发生这些化合物中若干种的排放大幅度升高。这种排放尖峰(spike in emissions)明显大于磨机处于运行时或当磨机系统已离线一段时间时的稳态操作期间所看到的排放水平。

因此，对开发用于控制这些排放的成本有效的可选项目存在兴趣，并且那也是本发明的目的。

发明内容

本发明是一种降低排放水平的方法，包括在磨机停工期间降低来自矿物加工系统(诸如水泥或矿物窑炉系统)的汞及其它污染物的排放的可变性。

本发明包括用于降低来自利用水泥或石灰窑炉(其在特定操作条件下具有高水平的汞排放)的工业装置的汞排放的方法和系统。本发明消除或显著降低了当在线原料磨机停工(shut-down)且所有预热器气体被直接排入烟道(stack)时通常可在水泥窑炉系统中看到的汞排放的大尖峰。本发明可在以下步骤之前处理预热器气体：除尘，并且通过将气体冷却到至少接近某些污染物(特别是汞化合物)的冷凝温度(应理解当采用吸收剂时汞和其它化合物可在略高于其冷凝温度(即，高出多达约25℃)的温度吸收)来排出，并且将这些污染物吸收在吸收剂上，所述吸收剂被添加到冷却步骤和/或以粉尘的形式存在于预热器系统中。吸收剂可进行循环以增强汞的捕获。所有或一些经循环的吸收剂可被移走并处理以便在除了消除排放尖峰之外还降低汞的总排放。

本发明不限于带有预热塔的水泥厂或工厂。其可用于其中挥发性金属、VOC或二氧芑/呋喃的排放高度依赖于主处理设备下游的设备的操作模式的任何工业加工装置(industrial processing plant)，例如长干水泥窑炉和石灰窑炉。

附图说明

图1是用于生产水泥熔渣的装置的总图，其适于在所述装置的原料磨机(raw mill)不工作时连续清除汞及其它污染物的颗粒物质。

图2是图1的200部分的放大局部图，其详细显示了作为第一实施方式的水泥厂的原料磨碎区，该实施方式适于来自穿过原料磨机周围的气流的汞及其它污染物的颗粒物质的清洁，并且使用独立的收集系统。

图3是本发明第二实施方式的放大局部图，其更适于已有装置的改造。

图4是本发明第三实施方式的放大局部图。

图5是本发明第四实施方式的放大局部图。

具体实施方式

尽管本发明特别涉及汞的去除，应理解其也可用于去除来自工业装置如水泥制造设备并且对窑炉生产工艺产生污染的其它挥发性金属(如镉和铊)、硫化合物、可冷凝的挥发性有机化合物(VOC)、酸性气体(如HCl)以及二氧芑/呋喃。同样，尽管重点在于水泥制造工艺，应理解本发明可用于其它窑炉生产工艺诸如石灰制造工艺和其他窑炉生产工业工艺，其中由于改变操作模式而导致的操作温度和/或粉尘浓度的变化可影响这些化合物的排放水平。

汞通常在原料和燃料中进入工业窑炉生产工艺，如水泥窑炉工艺。在水泥工艺中，汞以非常低的浓度进入。由于汞和汞化合物的相特性，非常少的汞存在于水泥熔渣产品中。大部分的汞在原料磨机、主粉尘过滤器和预热塔之间的工艺中循环。汞化合物在预热塔中蒸发，并在气流中移动到原料磨机和主粉尘过滤器。当原料磨机运行时，气流中高百分比的汞被生料捕获。被捕获的汞在原料磨机之后的粉尘过滤器中的窑炉粉尘中不成比例地富集。由于当原料磨机运行时非常少的汞留在熔渣中或存在于烟道中，汞浓度在窑炉进料、窑炉粉尘、调湿塔(conditioning tower)粉尘、原料磨机旋风器粉尘、下降管粉尘、下降管气流以及预热塔中到上段中的气流中会升高到在初始原料中所发现水平的很多倍。当原料磨机停工时，随着累积的汞从系统中排出，来自主烟道的汞排放剧烈上升。