[发明专利]来自水泥熟料生产的排气的处理

说明书

技术领域

本发明涉及用于处理在回转窑中生产水泥熟料期间产生的排气的方法和装置。

背景技术

通过燃烧生料（raw meal）以形成熟料的水泥生产需要高温，在该高温时不能够阻止各种污染物（特别是氮氧化物）的形成。鉴于对污染物排放的日益降低的限制值，已经研发了各种方法来从排气移除它们。下述提议展示了现有技术，特别是关于脱氮。

第一方法包括通常在900至1000℃下使用氨或尿素溶液转换氮氧化物，即NO和NO₂，其被统称为NO_x。这种方法被称为选择性非催化还原，或者简称为SNCR。这种方法的示例是WO 2012/17616 A1，其描述了如下方法，其中氨或释放氨的化合物（例如尿素）作为试剂被供应给生料预加热部。为了改善混合，从预加热部无灰尘地移除排气，并且之后向该排气添加试剂。之后，被加有试剂的被除尘的气体返回到预加热器。

能够借助于选择性催化还原（简称为SCR）来实现更有效的脱氮。氨（可选地由释放氨的化合物在原地生成的氨）也被用作试剂。反应在催化剂上执行，所述催化剂主要由二氧化钛构成并且掺杂有五氧化二钒（vanadium pentoxide）和三氧化钨（tungsten trioxide）。一种示例是CN 102698600A，根据该申请，来自生料预加热部的排气至少部分经过对应的催化剂。DE 10 2011 001 773 A1提出了也将来自预干燥的替代燃料的排气供应到相同的催化剂，以致其内含有的含碳有气味物质和氨也在催化剂上反应。

对于氮氧化物的大程度反应来说氨必须过量这一事实是SNCR和SCR中存在的问题。大体而言，排放限制值越低，则过量必须越大。然而，极高的过量导致在还原反应之后排气中含有未反应的氨，所谓的氨泄漏（ammonia slip），而这仅被允许是有限程度的。为了解决这个问题，在US 5,510,092A中提出了基本借助于SCR来净化排气并且仅当探测到排气中存在过高的NOx浓度时在SNCR区中额外引入氨。这是为了确保安全地符合排气中的氮氧化物含量非常低，且大的过量的氨不是必须且能够进入排气的。

能够在DE 10 2011 001 933 A1中发现用于排气净化的另外的提议。建议在生料预加热部的排气中使用SCR来脱氮。此外，来自原材料磨机（其中原材料被研磨成生料）的排气将使用碱性碳酸氢盐（alkali hydrogen carbonate）和/或碱性碳酸盐（alkali carbonate）来处理，以便移除酸性污染物，例如硫氧化物、氯化氢和氟化氢。从而也应该实现汞含量的减少。

US 2009/0252665 A1描述了氮氧化物的催化或非催化还原与过量氨的随后催化分解的组合，以用于净化来自蒸汽锅炉、加热单元、窑和生成排气的其它装置的排气。没有关于这种方法如何能够被用于水泥生产中的指示。

然而，除了脱氮之外水泥生产中还存在进一步需求。来自预加热部的排气通常被引导到原材料磨机中；在排气出口上游的过滤器处在来自磨机的排气流中发生第一除尘。为了保护磨机和这个主排气过滤器，排气必须根据原材料和燃料材料的成分被脱酸，这通常在气体净化期间通过供应氢氧化钙发生。因此从排气有效移除了硫氧化物和其它酸性气体。如果酸性排气被允许进入主过滤器，则特别是在干净的气体区域内会产生大范围侵蚀。

另外的具体问题是在热交换器中预加热生料期间，原材料中含有的氨也被释放。一般来说，来自SNCR的氨和与原材料有关的氨在原材料磨机中被吸附到生料。之后氨积聚在预加热器和原材料磨机和生料仓之间的系统中。原材料磨机平均仅在回转窖工作时间的大约85%的时间操作。在磨机不操作的时间段（所谓的直接操作）期间，来自预加热器的排气直接进入主过滤器。因此，氨被越来越多地吸入排气中，因为其不再被吸附在磨机中的原材料上。在直接操作阶段期间，之前沉积和积聚的氨被额外释放并且导致临时有限的但高的氨排放。在个别情况中，直接操作的百分比能够达到窑操作时间的30%或者甚至仅5%。

因此仍然没有完全解决净化来自水泥生产的排气的目标，在该目标中需要满足日益降低的限制值并且成本和能量要求仍保持是可接受的。

发明内容

令人惊讶地，现在已经发现通过使用足够高过量的试剂借助于SNCR实现脱氮并使来自预加热部的排气经历组合的气体调制（gas conditioning）和催化氧化能够在水泥生产中实现非常有效的排气净化。