TW546163B - Method for reducing the SOx emission from a plant for manufacturing cement clinker and such plant - Google Patents

Description

546163 發明説明 本發明係有關一種減少由水泥熟料製造廠放出8〇乂之 方法，藉該方法水泥生料於包含旋風預熱器及窯之工廠預 熱及燃燒。本發明亦係關於進行該方法之工廠。 前述水泥熟料製造工廠由參考文獻概略已知。 此種近代水泥熟料製造窯廠排放的二氧化硫通常相當 低，原因在於窯及/或任何煆燒爐的燃料輸入所含的硫極為 有效的結合成硫酸鹽形式，硫酸鹽由嵌置於熟料的窯排 放。但若使用的原料含有硫化物例如常見於黃鐵礦及白鐵 礦等礦石含有硫化物，則預熱器可能有某些排放。 其原因在於黃鐵礦FeS2於預熱器於約55〇。(：溫度根據 如下反應式分解：

(1) FeS2= FeS+S 隨後氣化硫即刻藉燃燒轉成二氧化硫。硫化亞鐵略為 有抗性，而在燃燒前到達煆燒區段，如此產生的二氧化硫 經常係以類似燃料產生方式隨後藉氧化鈣結合。係根據如 下反應式： (2) S〇2+CaO+l/2〇2= CaS〇4 以原料之黃鐵礦含量.為例，有約半量硫含量可能以二 氧化硫形式逃逸的風險。 為了降低此種二氧化硫逃逸程度，已知實務係於預熱 益的某個位置引進呈氧化鈣、氫氧化鈣或其它鹼性成份形 式的吸收劑，讓二氧化硫可呈亞硫酸鹽形式結合： (3) Ca0+S02= CaS03 於製程之隨後階段，亞硫酸鹽將被轉成硫酸鹽。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 4 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

訂I 546163 A7 ~~~---— B7_ 五、發明説明（2 ) 此種已知方法之一大缺點為涉及使用額外量的吸收 ^迄成製耘成本相當高，特別若使用的吸收劑必需由外 在來源購買時成本尤其高。 由W0 93/10884之一種方法，藉該方法含有載有氧化 鈣呈廢氣由接近煆燒爐的位置提取出，被導引至預熱器之 將進行二氧化硫吸收的位置。該方法有效，但需要相當大 額外1的氧化鈣，如此略為降低預熱器作為熱交換單元的 效率。 丹麥專利申請案第PA 00867號提供一種改良方法，藉 该改良方法煆燒後的水泥生料係於引進預熱器之前經過提 取、緩和及研磨。但此種方法也有預熱器作為熱交換單元 效率降低的問題。 本舍明之目的係提供一種製造水泥熟料之方法及工 廠，藉該方法及工廠可達成廉價有效的減低S〇X的排放而 未顯著降低預熱器效率。 此項目的係經由一種前言部分所述該種方法，其特徵 在於： -呈氣化物及/或氯化物混合物形式之催化劑其性質為 催化劑將以固體或熔化形式存在於預熱器之將形成二氧化 硫區段，如此其必然有效且呈氣化形式於窯内被導引入預 熱器之最高或第二高旋風器階段， -催化劑被向下導引通過預熱器至窯， -部分量含氣化形式催化劑之窯廢氣流由窯中提取出， -提取出的廢氣流經冷卻讓催化劑呈固體形式存， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂— 546163 A7 B7 五、發明説明（3 ) -固體物質由冷卻後的廢氣流分離，以及 -至少部分分離的含催化劑固體物質循環利用用以重 新引進預熱器内部。 如此有效降低二氧化硫的排放。其原因在於出乎意外 地觀察到就熔點及沸點方面具有前述性質的氯化物及/或 氯化物混合物將根據如下反應式催化促進反應 (3) Ca0+S02= CaS03 且將促成反應： (4) CaC03+S〇2= CaS03+C〇2 如此出乎意外地，證實可催化二氧化硫與碳酸鈣的反 應，碳酸鈣係占原料之約80%。由於一種反應物換言之碳 酸鈣係以豐富量存在，故可無需使用外來化學品即可執行 二氧化硫的還原，此外反應換言之二氧化硫還原反應係推 定為接近完全。 進行本發明方法之工廠其特徵在於包含將催化劑引進 預熱器之最高或第二高旋風器階段之裝置，以及分路系統 包含由窯中提取部分廢氣流之裝置，冷卻被提取的廢氣流 之裝置，由冷卻後之廢氣流分開固體物質之裝置，以及循 環至少部分分離出之固體物質含催化劑用以重新引進預熱 器之裝置。 工廠之其它特點由後文詳細說明將更為彰顯。 催化劑可分別引進預熱器内部。但較佳催化劑係混合 原料，較佳於粗磨廠混合原料，藉此將催化劑連同原料一 起引進預熱器。也較佳含有循環利用重新引進之催化劑之 6 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 五、發明説明（4 ) 分開固體物質係於粗磨廠混合原料。於循環催化劑量不足 之案例，可補充新鮮催化劑。 可使用多種氯化物作為催化劑例如caci2、KC1、 NaC卜MnCl2及FeClr可分開使用氯化物，但為了達成具 有適當性質特別適當熔點之催化劑，較佳使用不同的氯化 物此合物。由於一氧化硫主要係於預熱器於高於5π溫度 形成，故催化劑溶點較佳於一大氣壓壓力下低於55〇。〇。 多種現有窯工廠結合設計用以由窯系統通風氯化物及 鹼金屬之分路系統。此種情況下，分路系統也用於提取、 冷卻及分開含催化劑之窯廢氣。但此種情況下，分離的固 體物質將含有水泥所不期望的氯、鈉及鉀等元素，因此將 僅部分材料循環重新引進預熱器内，此外將需補充新鮮催 化劑。 本發明將於後文參照附圖說明其進一步細節，附圖為 示意圖顯示進行本發明方法之工廠。 附圖中-種水泥製造廠包含旋風預熱器i其係由旋風 器2'3以及4組成，假燒爐5接著為分開的旋風器认旋轉熏 7。製造廢進-步包含熟料冷卻器9用以冷卻經燃燒的水泥 熟料，以及導管11用以傳導經預熱的冷卻空氣至煆燒爐5。 來自粗磨廠21之原料被引進廢氣導管8内部，廢氣導管連結 預熱器的兩個最上端旋風器2、3，當原料通過三部旋心 時係：編之逆流方向被預熱，隨後於浪燒爐5煆燒二 分開旋風器6之底部出口，煆燒後的原料送至旋轉窯7。來 自旋轉窯7及煆燒爐5之廢氣利用風扇1〇由煆燒爐5 546163 A7 -~_______B7_ 五、發明説明（5 ) -— 過方疋風器6及向上通過預熱器1。 、根據本發明催化劑係呈氯化物及/或氯化物混合物形 式供給預熱器之最高或第二高旋風器階段，該階段組成預 熱為將形成一氧化硫的區段。催化劑可透過開口 8a供給廢 氣¥官8或供給連結旋風器4與旋風器3之對應廢氣導管 12。但較佳催化劑係供應粗磨廠21俾達成與原料的有效混 石，藉此催化劑與原料交混經由開口 8a供給預熱器。

Ik後催化劑連同原料一起載運向下通過預熱器1至窯 7。於預熱益，催化劑將促進二氧化硫與氧化鈣反應形成亞 硫I鈣，以及二氧化硫與碳酸鈣反應形成亞硫酸鈣及二氧 化石厌而催化二氧化硫的吸收。生成的亞硫酸鈣將進一步形 成硫酸鈣而由窯中嵌置於熟料排放。 催化劑於預熱器完成任務之後催化劑功能將止於旋轉 窯，由於旋轉窯溫度高於1100°c，催化劑將呈氣化形式存 在，此乃將催化劑由窯系統提取出的重要條件。催化劑的 提取係利用導管14提取含有氣化形式催化劑及粉塵之部分 廢氣流’將材料由旋轉窯入口端流出。 然後透過空氣注入裝置16將空氣注入導管14讓提取出 之廢氣流部分冷卻，以及部分係於調理塔15接受注入水而 冷卻，讓催化劑呈固體形式存在。冷卻過程中催化劑將大 致冷凝成為強驗氯化物形式之粉塵。 冷卻後固體物質於過濾設備17由冷卻後的廢氣流分 離，經過濾的廢氣流透過風扇18以及煙_ 19被釋放入大 氣，至少部分含催化劑之過濾出的材料被循環至粗磨廠 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、一-ΰ 4 546163 A7 B7 五、發明説明（6 ) 21，或另外利用未載明的輸送裝置20直接輸送至預熱器用 以重新導入預熱器。此處粗磨廠僅以方框表示於方框加入 多種原料成份A、B及C以及可能加入催化劑。 元件標號對照 1…預熱器 12…廢氣導管 2-4···旋風器 14…導管 5…瑕燒爐 15···調理塔 6···旋風器 16…空氣注入裝置 7…旋轉窯 17…過濾設備 8…廢氣導管 18…風扇 8a…開口 19…煙囟 9…熟料冷卻器 20…輸送裝置 10…風扇 21…粗磨廠 11…導管 9 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 546163 六、申請專利範圍 1· -種減少由水泥熟料製造礙放出s〇x之方法，藉該方法 水泥生料係於包含旋風職器⑴及窯⑺之卫廠預熱及 燃燒，其特徵在於： -呈氯化物及/或氯化物混合物形式之催化劑其性 質為催化劑將以固體或炫化形式存在於預熱器之將形 成二氧化硫區段，如此其必然有效且呈氣化形式於窯内 被導引入預熱器（1)之最高或第二高旋風器階段（2,3)， -催化劑被向下導引通過預熱器G)至窯（7)， 部分量含氣化形式催化劑之窯⑺廢氣流由窯中 提取出， -提取出的廢氣流經冷卻讓催化劑呈固體形式存 在， -固體物質由冷卻後的廢氣流分離，以及 -至少部分分離的含催化劑固體物質循環利用用以 重新引進預熱器（1)内部。 2·如申請專利範圍第丨項之方法，其特徵在於催化劑係分 開導引入預熱器（1)。 3·如申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於催化劑係偏 好於粗磨廠（21)混合原料，以及與原料混合一起引進預 熱器（1)。 ' 4·如申請專利範圍第丨項之方法，其特中分開的含催化劑 之固體物質被循環重新引進，該固體物質係於粗磨廠 (21)混合原料。 5。如申請專利範圍第4項之方法，其特徵在於補充新鮮催 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐）

   ----·------7 IT费 * · (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) n n n n --訂---------線 — 1 10 546163 A8 B8 C8 D8 8. 之 /、、申睛專利範圍 化劑。 八申明專利圍第1項之方法，其特徵在於該催化劑包 3或多種氯化物例如CaCl2、κα、NaCl、論⑶及 FeCl3 〇 7·如申請專利範圍第6項之方法，其特徵在於該催化劑具 有熔點於一大氣壓壓力下低於55〇它。 一種進行如申請專利範圍第1項之方法之工廠，包含旋 風預熱為⑴及窯（7)，其特徵在於其包含用以將催化劑 引進預熱器之最高或第二高旋風器階段之裝置⑽，以 及一個分路系統包含由窯提取部分廢氣流之裝置 (14) ’冷部被提取出之廢氣流之裝置（15,16)，由冷卻後 之廢氣流分離固體物質之裝置〇7)，以及循環至少部分 分離出之含催化劑之固體物質用以重新引進預熱器 裝置（20)。 · ，丨:|----------訂--------— 11 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

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