專利名稱：煤造氣廢氣廢渣聯(lián)產(chǎn)水泥流程的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用煤造氣廢氣廢渣聯(lián)產(chǎn)水泥的流程，特別涉及以煤為原料，采用蒸汽、空氣氣化造氣的氨廠或甲醇廠、煤氣廠的廢氣廢渣聯(lián)產(chǎn)水泥的流程。
以煤為原料的氨廠、甲醇廠及煤氣廠均需要用造氣爐制氣，而采用空氣(或富氧)、蒸汽氣化工藝的造氣爐產(chǎn)生大量低熱值的吹風(fēng)氣，目前均作為廢氣排放大氣中。這種吹風(fēng)氣中含有相當(dāng)比例的CO、H2、CH4、H2S等可燃成分，排入大氣中，既污染環(huán)境，又多耗煤炭，僅此一項，就全國小氮肥企業(yè)而言，每年需多耗標(biāo)準(zhǔn)煤50萬噸以上。此外，造氣爐及鍋爐的大量爐渣因殘?zhí)枯^低，無法再作燃料利用，長期以來用于制磚瓦及鋪路溝。近二年來，個別小氮肥廠對沸騰鍋爐進行改造，使上述爐渣在沸騰床中再燃燒獲得成功，每噸合成氨產(chǎn)生的廢渣可生產(chǎn)約1噸水蒸汽，使部分殘?zhí)康靡岳?，但爐灰仍廢棄。據(jù)分析，造氣爐渣中含有CaO、Al2O3、SiO2、Fe2O3等水泥成分，尤其是以碳化煤球為原料的造氣爐渣中，CaO的含量可高達31-50％。該爐渣經(jīng)上述沸騰鍋爐燒去殘?zhí)亢螅陨铣煞诌M一步濃縮存在于沸騰爐的爐灰中，例如以碳化煤球為原料的某化肥廠沸騰鍋爐的爐灰分析數(shù)據(jù)是SiO23 0.9％、Al2O31 8.4％、Fe2O33.6％、Ca3 9.8％、其余為MgO和SO3等氧化物。再看硅酸鹽水泥熟料的成分是60-65％ CaO、20-24％ SiO2、3-6％Al2O3、2-4％ Fe2O3，其它物質(zhì)≤6％。二者比較可知，爐灰的成分基本符合水泥要求，目前將其廢棄或低價處理是十分可惜的。
本發(fā)明的目的是提供一種煤造氣廢氣廢渣聯(lián)產(chǎn)水泥的流程，以充分利用廢氣廢渣生產(chǎn)蒸汽和水泥，變廢為寶，同時大大降低煤氣或氨、甲醇以及水泥的生產(chǎn)能耗及成本。
本發(fā)明流程中有一個沸騰鍋爐，包括風(fēng)室、沸騰段、懸浮段、U形燃燒段、對流段、上汽包、下汽包和蒸汽過熱器，煤廢渣(包括造氣爐爐渣及鍋爐爐渣)由沸騰段入爐，加壓空氣經(jīng)氣體預(yù)熱器加熱后從風(fēng)室吹入爐內(nèi)，低熱值廢氣(包括造氣爐吹風(fēng)氣及氨、甲醇生產(chǎn)過程中排放的其它低熱值廢氣)經(jīng)加壓及氣體預(yù)熱器加熱后由沸騰段通入爐內(nèi)，高熱值的燃氣(可以是合成塔及氨、甲醇貯罐弛放氣、發(fā)生爐煤氣、煤氣等)由沸騰段通入爐內(nèi)助燃，并控制爐內(nèi)燃燒溫度在950-1100℃范圍內(nèi)，沸騰爐的灼熱爐灰由下灰管通入水泥回轉(zhuǎn)窯，經(jīng)滾筒冷卻器降溫，添加輔料入球磨機粉碎得水泥產(chǎn)品。本發(fā)明中，當(dāng)回轉(zhuǎn)窯無燃氣或煤粉通入，則無煅燒過程，因沸騰爐的爐灰已達到水泥的基本成分，回轉(zhuǎn)窯僅起到輸送和冷卻作用，使?fàn)t灰在旋轉(zhuǎn)著的窯內(nèi)逐漸降溫隨后送入單筒冷卻器進一步冷卻，摻入輔料磨細后即得低標(biāo)水泥產(chǎn)品。所說輔料是按水泥重量的1-2％計量的鐵鈣鋯氯化物及少量石膏，或摻入亞硝酸鈣及少量石膏等。對于制高標(biāo)號水泥的場合，需向回轉(zhuǎn)窯噴入高熱值燃氣，燃氣溫度控制在1450-1600，將物料煅燒成水泥熟料，高溫窯氣引入沸騰爐的懸浮段或U形燃燒段，窯內(nèi)燒成的水泥熟料經(jīng)冷卻段和單筒冷卻器降溫后根據(jù)水泥標(biāo)號摻入相應(yīng)輔料入球磨機粉碎。
本發(fā)明可根據(jù)廢渣成分及水泥品種的需要在物料中選擇性地補充一定量的細粒粘土、礬土、氧化鐵、生石灰等水泥配料，該配料可與廢渣一并加入沸騰爐內(nèi)，也可與下灰管的爐灰一并加入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)。為保持沸騰爐工況穩(wěn)定，本流程在廢氣加壓入氣體預(yù)熱器之前，先通過冷卻塔降溫并通入氣柜穩(wěn)壓。
本發(fā)明中，窯內(nèi)燃料應(yīng)以高熱值燃氣為主，盡量不噴或少噴煤粉，因為煤粉燃燒產(chǎn)生的灰分中含氧化物等成分，噴入量較大時會改變窯內(nèi)熟料配比。
本發(fā)明采用沸騰鍋爐，在流化態(tài)床層中，廢渣和廢氣中的殘?zhí)考翱扇汲煞值靡猿浞秩紵a(chǎn)生的蒸汽可提供生產(chǎn)和生活用汽。廢氣中的H2S燃燒時與廢渣中的CaO反應(yīng)生成CaSO4，成為水泥配料，廢氣中的CO也幾乎被燒盡，既回收了熱量，又大大減輕煙氣中有害氣體對大氣的污染。以沸騰爐的爐灰為基料生產(chǎn)水泥，只需加入少量粘土、CaO、Fe2O3等配料，省去了龐大的原料庫及生料磨細等預(yù)處理設(shè)備。沸騰爐排出的達800℃高溫的爐灰直接進入回轉(zhuǎn)窯，使?fàn)t灰顯熱得以回收，減少了窯內(nèi)煅燒的能耗。本流程中，造氣爐及沸騰爐實際上起到了水泥裝置中石灰石預(yù)分解窯的作用，回轉(zhuǎn)窯省去了預(yù)熱段、干燥段和分解段，只保留燒成段和冷卻段，使窯長比常規(guī)水泥回轉(zhuǎn)窯減小4/5，直徑也大大縮小。廢渣中的SiO2、Al2O3、Fe2O3及CaO在沸騰爐的高溫下，能生成一定數(shù)量的活性SiO2、Al2O3，以及少量的C3A+C4AF礦物，通過回轉(zhuǎn)窯高溫煅燒后可形成高標(biāo)號水泥。對小型氨廠來說，每噸氨可副產(chǎn)國標(biāo)水泥0.8-1.0噸。
綜上所述，本發(fā)明不僅利用煤造氣的廢氣廢渣生產(chǎn)蒸汽，而且將爐灰制成水泥，變廢為寶，大大簡化了水泥生產(chǎn)工藝及設(shè)備。將灼熱的爐灰直接通入回轉(zhuǎn)窯以及將高溫窯氣引入沸騰爐，使大量顯熱被合理利用，節(jié)能效果顯著，氨廠(或甲醇廠、煤氣廠)采用本流程聯(lián)產(chǎn)水泥，可大大降低氨(或甲醇、煤氣)及水泥的生產(chǎn)成本。每噸水泥可降低成本80-100元。
下面結(jié)合附圖
進一步說明本發(fā)明的實施例。
附圖是氨廠廢氣廢渣聯(lián)產(chǎn)水泥的實施例流程圖。
如圖所示，沸騰鍋爐由風(fēng)室2、沸騰段3、懸浮段4、U形燃燒段5、對流段8、上汽包7、下汽包9、蒸汽過熱器6組成。氨廠造氣爐及鍋爐的廢渣a及細粒度的粘土、礬土、氧化鐵、 生石灰、氟石等配料a′由加料口1加入沸騰段，氨廠的造氣爐吹風(fēng)氣(即廢氣)m經(jīng)冷卻器22噴淋冷卻至常溫，通入貯氣柜23穩(wěn)壓，經(jīng)風(fēng)機24加壓入氣體預(yù)熱器11被加熱至200℃左右，通入沸騰段3?？諝鈍經(jīng)風(fēng)機20加壓后入氣體預(yù)熱器11被加熱至200℃左右，吹入風(fēng)室2，通過沸騰段3下部的布風(fēng)板、風(fēng)帽吹入沸騰段的爐料中，同時從沸騰段通入氨合成弛放氣、發(fā)生爐煤氣等高熱值燃氣f。上述吹風(fēng)氣m、高熱值燃氣f及入爐的廢渣a、配料a′在強烈攪動的流化態(tài)爐料里混和燃燒，操作溫度控制在950℃-1100℃范圍內(nèi)，溫度過低會影響水泥品質(zhì)，溫度過高則爐內(nèi)灰渣易結(jié)焦，以接近1050℃為佳，使灰渣處于微熔而又不結(jié)焦的良好狀態(tài)。爐內(nèi)高溫?zé)煔鈯A帶小粒爐渣，依次經(jīng)懸浮段4、U形燃燒段5，到達對流段8后，煙氣的熱量被上汽包7、下汽包9、及蒸汽過熱器6吸收而溫度降溫至300-400℃，降溫后的煙氣繼續(xù)通入水加熱器10和氣體預(yù)熱器11，將熱量傳給鍋爐給水c及來自風(fēng)機20的空氣g、來自風(fēng)機24的吹風(fēng)氣m，使部分余熱回收，最后通過水沫除塵器12除去煙氣中微細塵粒，同時使煙氣降溫至140℃左右，由引風(fēng)機14送到煙囪13排放到大氣中。過熱蒸汽b由管路輸出供使用。在U形燃燒段5內(nèi)，未燒透的小顆粒爐渣被分離由排渣管d1落入沸騰段3再燃燒，由沸騰段3的下灰管d2排出的爐灰約800℃，它與對流段下灰管d3的少量灰份一同通入回轉(zhuǎn)窯16，該窯前段燒成段較長，后段冷卻段很短，同時可根據(jù)需要，按熟料的配方要求，從加料口15添加一定水泥配料a′。水泥配料a′可以從沸騰段加料口1加入爐內(nèi)，也可以從回轉(zhuǎn)窯加料口15加入窯內(nèi)，或二者分別選擇性加入部分配料。例如生石灰加入沸騰爐更佳，但如果加入量過多，可能會影響水沫除塵器12和引風(fēng)機14的操作，可視情況全部或部分加入回轉(zhuǎn)窯。但對于以碳化煤球為原料的氨廠而言，由于其爐渣中已含有大量CaO，因此所加的石灰量是不多的。本實施例中，將回轉(zhuǎn)窯16和單筒冷卻器17合為一體(也可如傳統(tǒng)工藝二者為分離體)，窯長20-25米就達到要求，使設(shè)備小巧緊湊。回轉(zhuǎn)窯內(nèi)輸入氨廠高熱值的合成弛放氣等燃氣f，可從加煤口19補充少量煤粉e(以不加為佳)，煤粉通過高熱值燃氣f噴入窯內(nèi)，混合燃燒后產(chǎn)生1450-1600℃煙氣，煅燒窯內(nèi)物料。煅燒后的窯氣j從回轉(zhuǎn)窯的高側(cè)端引入懸浮段4或U形燃燒段5，以回收窯氣熱量。從回轉(zhuǎn)窯16排出的水泥熟料直接進入單筒冷卻器17降溫后從出料口18送球磨機21，并根據(jù)水泥品種的要求，配進摻合料和輔料i，磨細為合格的水泥產(chǎn)品h。
權(quán)利要求
1.煤造氣廢氣廢渣聯(lián)產(chǎn)水泥流程，該流程中有一個沸騰鍋爐，包括風(fēng)室、沸騰段、懸浮段、U形燃燒段、對流段、上汽包、下汽包和蒸汽過熱器，其特征是煤廢渣由沸騰段入爐，加壓空氣經(jīng)氣體預(yù)熱器加熱后從風(fēng)室吹入爐內(nèi)，低熱值廢氣經(jīng)加壓入氣體預(yù)熱器加熱后由沸騰段通入爐內(nèi)，高熱值燃氣由沸騰段通入爐內(nèi)助燃并控制爐內(nèi)燃燒溫度在950℃-1100℃范圍內(nèi)，沸騰爐的灼熱爐灰由下灰管通入水泥回轉(zhuǎn)窯，經(jīng)滾筒冷卻器降溫，添加輔料入球磨機粉碎得水泥產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤造氣廢氣廢渣聯(lián)產(chǎn)水泥流程，其特征是所說的輔料是按水泥重量的1-2％計量的鐵鈣鋯氯化物及少量石膏。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤造氣廢氣廢渣聯(lián)產(chǎn)水泥流程，其特征是所說的輔料是亞硝酸鈣及少量石膏。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤造氣廢氣廢渣聯(lián)產(chǎn)水泥流程，其特征是回轉(zhuǎn)窯內(nèi)噴入高熱值燃氣或煤粉煅燒窯內(nèi)物料，高溫窯氣引入沸騰爐。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4所述的煤造氣廢氣廢渣聯(lián)產(chǎn)水泥流程，其特征是物料中根據(jù)需要選擇性地補充一定量的細粒粘土、礬土、氧化鐵、生石灰等水泥配料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煤造氣廢氣廢渣聯(lián)產(chǎn)水泥流程，其特征是所說的水泥配料與廢渣一并加入沸騰爐內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煤造氣廢氣廢渣聯(lián)產(chǎn)水泥流程，其特征是所說的水泥配料與下灰管的爐灰一并加入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煤造氣廢氣廢渣聯(lián)產(chǎn)水泥流程，其特征是廢氣加壓入氣體預(yù)熱器之前，先通過冷卻塔降溫并通入氣柜穩(wěn)壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及煤造氣廢氣廢渣聯(lián)產(chǎn)水泥的流程，廢氣主要指以煤為原料的氨廠、甲醇廠、煤氣廠的造氣爐吹風(fēng)氣，廢渣是指造氣爐及鍋爐爐渣。本發(fā)明采用沸騰鍋爐使廢渣和廢氣在950-1100℃流化態(tài)床層內(nèi)充分燃燒回收蒸汽，將沸騰爐的爐灰通入回轉(zhuǎn)窯冷卻，摻入輔料，粉碎后即得低標(biāo)水泥；也可向回轉(zhuǎn)窯噴燃氣煅燒成水泥熟料，根據(jù)水泥產(chǎn)品標(biāo)號摻入相應(yīng)輔料，得各種標(biāo)號的高品位水泥。本發(fā)明使廢氣廢渣得以利用，簡化了水泥生產(chǎn)工藝，降低了能耗和生產(chǎn)成本。
文檔編號C04B7/43GK1136024SQ9611683
公開日1996年11月20日 申請日期1996年2月2日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月2日
發(fā)明者王師祥, 張鶴干, 王勤, 王海波 申請人:王師祥