[发明专利]减少石灰窑中形成环的方法和系统

说明书

本申请公开了用于减少煅烧窑中矿物环积聚的示例性方法和系统。所述方法和系统包括在燃烧器端上游的煅烧窑的预热区中插入不可冷凝的气体(“NCG”)。预热区的特征可在于1,300°F至1,750°F的温度范围。所述系统可理想地包括用于在预热区处将NCG插入旋转煅烧窑中的充气室。

技术领域

本发明总体上涉及细长旋转煅烧窑中的污染控制和污染物管理，并且更具体地涉及减少氮氧化物(“NO_X”)并且减少用于纸浆和造纸业中化学回收的石灰泥窑中的中窑矿物积累。

背景技术

有几种方法以工业规模生产纸浆，并且生产者倾向于将这些方法分为三大类中的一种：化学制浆、机械制浆和混合制浆。混合制浆涉及化学和机械制浆的不同方面。简而言之，机械制浆通常涉及通过一系列精制器板供给木质纤维素材料(例如木屑、甘蔗渣、玉米秸秆、再生纸或包含蛋白质木质素和纤维素聚合物的其他材料)。精磨机板将木质纤维素材料研磨至所需的纸浆等级。轧机操作者可以将该纸浆进一步加工成许多基于纸浆的产品(例如纸、包装材料、吸收填料等)；或者轧机操作者可以大规模出售纸浆。

在化学过程中，轧机操作者用强酸或强碱处理木质纤维素材料以使木质素与纤维素纤维分离。然后，操作者可以将纤维素纤维分离、洗涤并且进一步加工成纸浆或其他基于纸浆的产品。化学工艺示例包括Kraft工艺(也称为“硫酸盐工艺”)、亚硫酸盐工艺、苏打制浆工艺和亚硫酸盐半化学制浆工艺。

虽然用于每种类型的化学过程的处理化学品可以变化，但是轧机操作者经常回收和再循环这些工艺化学品以经济地操作该轧机。例如，在Kraft工艺中，轧机操作者在大型加压蒸煮器中用“白液”蒸煮木质纤维素材料。白液包含氢氧化钠(NaOH)和硫化钠(Na₂S)。在烹饪之后，具有不一致粒度的废化学液和粗浆的浆料离开蒸煮器。废化学液通常称为“黑液”，并且包含从蒸煮过程中遗留下来的有机和无机化合物。

在进一步处理粗浆时，化学回收过程开始于分离、浓缩、然后将黑液转移到化学回收锅炉中。化学回收锅炉使过量水分以及黑液中的无机化合物经历热解时蒸发。这些无机化合物在回收锅炉底部作为熔盐(“熔炼”)积聚，最终流入相邻的溶解槽。溶解槽通常包含“稀洗涤液”，“稀洗涤液”包含用于洗涤石灰泥和其他沉淀物的液体。在接触稀洗涤液后，熔融物反应并且与稀洗涤液混合，变成“绿液”。绿液含有白液、硫化钠(Na₂S)和副产物碳酸钠(Na₂CO₃)的第一组分。

然后操作者将绿液澄清并且加入搅拌器中并加入氧化钙(CaO)和水。氧化钙通常称为“生石灰”。生石灰与水发生放热反应，生成氢氧化钙(Ca(OH)₂)。然后氢氧化钙与绿液中的碳酸钠反应，产生白液的另一组分，氢氧化钠(NaOH) 和副产物碳酸钙(CaCO₃)。碳酸钙通常被称为“石灰泥”。

在此阶段，石灰泥从白液溶液中沉淀出来。然后操作人员将白液澄清并转移到储罐中以等待在Kraft工艺中重复使用。同时，操作人员将石灰泥洗涤并且转移到石灰窑中以转化回生石灰(即，氧化钙(Ca0))。利用回收的生石灰，轧机操作者可以继续有效地处理绿液并且以成本有效的方式回收白液。

典型的石灰窑由长的旋转圆柱形壳体组成，该壳体限定了煅烧窑室。壳体相对于地面倾斜。燃烧器放置在底端，并且链的布置放置在上端中。包含碳酸钙(CaCO₃)、钠和其他杂质的石灰泥进入窑的上端，含水量为约20％至 30％。当石灰泥沿着旋转的壳体朝向燃烧器移动时，热量驱除水分并且使用烟道气中的余热将石灰泥预热到反应温度。当泥浆温度达到1400°F时，煅烧反应开始，但只有在泥浆达到1800°F后反应才能进行。回收的生石灰可以在离开窑的底端之前冷却。