СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОКСИДОВ АЗОТА И СЕРЫ ДО N И S Российский патент 2005 года по МПК B01D53/60 

Описание патента на изобретение RU2266775C1

Изобретение относится к области производства обжиговых строительных материалов. При производстве строительных материалов в процессе обжига происходит постоянный выброс токсичных газов, который можно уменьшить, корректируя коэффициент избытка воздуха (α) и применяя техногенные отходы (золошлаки, обогащения угля, сланцы, углистые глины), содержащие до 30% угля.

Известны способы очистки отходящих дымовых газов: реагентный, окислительный, восстановительный, мокрой очистки и др. способы описаны: Смола В.И., Кельцев Н.В. Защита атмосферы от двуокиси серы. - М.: Металлургия, 1976. - С.37-42; Образование окислов азота в процессах горения и пути снижения выброса их в атмосферу. / Сб. науч. тр. - Киев: Наук. думка, 1979. - С.57-63; Термическая и каталитическая очистка газовых выбросов в атмосферу. / Сб. науч. тр. - Киев: Наук. думка, 1984. - С.36-39. Из указанных способов близкими к предлагаемому изобретению является восстановительный и реагентный способы, описанные в книге Сигал И.Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива. - Л.: Недра, 1988. - 312 с. При восстановительном способе производится сжигание природного газа в печи с низким коэффициентом избытка воздуха (α=0,75...0,85) при температурах 1200...1450°С, создавая тем самым условия для восстановления оксидов азота и серы избытком метана до N2 и S, с последующим дожиганием отходящих газов при более низкой температуре 400...600°С. При реагентном способе восстановительная среда создается благодаря подаче в отходящие газы аммиака NH3, который, вступая в реакцию с NOx и SO2, переводит их в безвредные соединения. Недостатками этих способов являются их неприменимость для процессов обжига строительных материалов, так как сильновосстановительная среда (α=0,75...0,85) при температуре 1200...1450°С приводит к образованию FeO, снижающего качество получаемых материалов; неэффективные методы создания восстановительной среды за счет сжигания топлива в печи; агрессивность газа NH3, вызывающего активную коррозию оборудования; невысокая степень очистки.

Наиболее близким аналогом данного изобретения является способ понижения содержания вредных оксидов азота и серы в отходящих газах при производстве портландцементного клинкера, описанный в статье Л.И.Ткач. Влияние технологических факторов на содержание вредных оксидов в отходящих газах // Цемент, - 1991. - №7-8. - С.58-68. Автор способа предлагает снижать содержание NOx и SO2 в отходящих газах путем поддержания коэффициента избытка воздуха во всех зонах вращающейся печи равным 1,1 и, сжигая топливо в зоне, где температура отходящего газа опускается ниже 1400°С. Либо подавая NH3 в "температурное окно", где температура отходящего газа колеблется в интервале 900...1000°С. Недостатком данного способа является то, что он требует дополнительного расхода топлива или аммиака при достаточно жестком технологическом режиме обжига клинкера с точным выдерживанием коэффициента α=1,1. Это сложно обеспечить в низкотемпературных зонах, где происходит выгорание органических примесей сырья и возможно образование восстановительной газовой среды, приводящей к наличию в отходящих газах другой вредной примеси - СО.

Задачей изобретения является снижение загрязнения атмосферы путем создания условий в печи для перевода токсичных отходящих газов NOx и SO2 в нетоксичные азот N2 и серу S с одновременной утилизацией углесодержащих отходов.

Сущность изобретения заключается в том, что оксиды азота и серы - наиболее вредные примеси из отходящих газов, восстанавливаются до элементарных N2 и S путем поддержания в зоне обжига вращающейся печи коэффициента избытка воздуха α=1,05...1,1. При этом в зоне, где температура отходящих газов изменяется от 1400°С до 850°С, создаются восстановительные условия за счет выгорания углесодержащих отходов, вводимых в сырьевую смесь. На участке, где температура отходящих газов опускается ниже 800°С, подается горячий воздух, повышающий значение коэффициента α до 1,2 для удаления избытка СО, образовавшегося в восстановительных условиях.

Создание восстановительных условий обжига сырьевой смеси во вращающихся печах в начале зоны декарбонизации за счет применения углесодержащих отходов может осуществляться как при мокром, так и сухом способе производства. Наилучшим образом восстановительная среда создается в декарбонизаторе сухого способа производства. Восстановительные условия образуются благодаря выгоранию углесодержащих отходов при низком содержании кислорода (0,5...1,0%) в присутствии паров воды в отходящих газах печи. В обжигаемом материале при температурах 600...1000°С появляются восстановительные реагенты СО и Н2, при этом протекают реакции:

2С+O2=2СО; С+Н2О=СО+Н2; СО2+С=2СО;

SO2+2СО=S+2СO2; SO2+2Н2=S+2H2О;

2NOx+2xСО=N2+2хСO2, 2NOx+2xH2=N2+2xН2O.

В результате реакций токсичные NOx и SO2 переходят в N2 и S. Элементарная сера улавливается из отходящих газов (ог) в циклонах или электрофильтрах. Избыток СО сгорает в предыдущей зоне, куда подаются дополнительное количество горячего воздуха, поднимающее значение коэффициента α до более высокого - 1,2. Так как, оксиды азота и серы могут образовываться в отходящих газах только при температурах выше 1100°С, поднятие α до 1,2 в более холодных зонах (при tог<1000°С) не вызывает их повторного образования.

Предлагаемое изобретение отличается тем, что вместо сжигания топлива или подачи аммиака в сырьевую смесь для обжига клинкера вводятся углесодержащие отходы и подается горячий воздух в зону подогрева.

Испытания, проведенные на лабораторной установке, имитирующей газовую среду во вращающихся печах, свидетельствуют о высокой эффективности степени очистки отходящих газов при использовании в качестве восстановительного агента углесодержащих отходов с содержанием угля 12...30%. Результаты испытаний приведены в табл.1.

Таблица 1№ п/пСодержание углесодержащих отходов в сырьевой смеси, %Температурный интервал экзотермического эффекта, °СДополнительный ввод 3% топлива при декарбонизации сырьевой смесиСодержание NOx в отходящих газах, мг/м3Содержание SO2 в отходящих газах, мг/м3Степень очистки, %1о-Нет113037102о-Есть52915955,235573...430Нет37218558,647580...420Нет30514267,4510590...420Нет26411473,0614600...450Нет1758680,7

Похожие патенты RU2266775C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ СЖИГАНИЯ ГОРЮЧИХ ОТХОДОВ 2005
  • Томсен Кент
  • Хельм Александр
  • Скоруп Енсен Ларс
RU2373164C2
СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ВЫБРОСА NO ИЗ ПЕЧНОЙ УСТАНОВКИ 1997
  • Серен Хундебель
RU2168687C2
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В ОБЖИГОВОЙ ПЕЧИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА 1995
  • Серен Хундебель
RU2136622C1
СПОСОБ СЖИГАНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА 1992
  • Иванов В.В.
  • Ледяев В.С.
  • Дьяков А.Ф.
  • Прошкин А.В.
  • Молодецкий В.И.
  • Демихов В.Н.
  • Ермаков А.Б.
  • Коваленко А.Л.
RU2049958C1
СПОСОБ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА В РАСПЛАВЕ С ПОЛУЧЕНИЕМ ШЛАКА ЗАДАННОГО СОСТАВА 2008
  • Иванов Игорь Владимирович
  • Иванов Владимир Васильевич
RU2359169C1
СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ГАЗОВ ПРОДУВКИ СКВАЖИН, ВЫХОДЯЩИХ ИЗ БУРЕНИЯ НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ СЕРНИСТЫХ ГАЗОВ 2017
  • Герасимов Евгений Михайлович
  • Третьяк Людмила Николаевна
  • Вольнов Александр Сергеевич
RU2701014C1
Способ совместного получения цементного клинкера и сернистого газа 2018
  • Арпишкин Игорь Михайлович
  • Нигматуллин Виль Ришатович
  • Кулабухов Вадим Александрович
  • Фежделюк Дмитрий Сергеевич
RU2686759C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА 2012
  • Ткачев Валентин Витальевич
  • Коновалов Владимир Михайлович
  • Литовченко Александр Владимирович
  • Гончаров Александр Анатольевич
  • Бандурин Александр Алексеевич
RU2497766C1
КОТЁЛ ДЛЯ СОВМЕСТНОГО СЖИГАНИЯ ПЫЛЕУГОЛЬНОГО И ВОДОУГОЛЬНОГО ТОПЛИВА 2022
  • Дектерев Александр Анатольевич
  • Кузнецов Виктор Александрович
  • Алексеенко Сергей Владимирович
  • Мальцев Леонид Иванович
RU2795413C1
Способ получения портландцемента 2020
  • Авакян Арсен Гайкович
  • Проценко Кирилл Денисович
  • Каплиев Максим Евгеньевич
RU2742384C1

Реферат патента 2005 года СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОКСИДОВ АЗОТА И СЕРЫ ДО N И S

Изобретение относится к способам очистки от вредных примесей дымовых газов производства обжиговых строительных материалов. Способ заключается в том, что в зоне вращающейся печи, где температура отходящих газов выше 850°С и ниже 1400°С, создают восстановительные условия за счет выгорания углесодержащих отходов и поддержания коэффициента избытка воздуха α=1,05...1,1, а в зоне печи, где температура отходящих газов ниже 800°С, коэффициент избытка воздуха α повышают до 1,2 путем подачи горячего воздуха. Изобретение позволяет перевести токсичные газы NOx, SO2 в нетоксичные азот и серу, дополнительно очищать газы от СО и одновременно утилизировать отходы угледобывающих производств. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 266 775 C1

Способ восстановления оксидов азота и серы до N2 и S, отличающийся тем, что в зоне вращающейся печи, где температура отходящих газов выше 850°С и ниже 1400°С, создают восстановительные условия за счет выгорания углесодержащих отходов и поддержания коэффициента избытка воздуха α=1,05...1,1, а в зоне печи, где температура отходящих газов ниже 800°С, коэффициент избытка воздуха α повышают до 1,2 путем подачи горячего воздуха.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2005 года RU2266775C1

Котел для слоефакельного сжигания твердого топлива 1990
  • Сергиенко Александр Александрович
SU1815493A1
Способ сжигания топлива в кипящем слое 1987
  • Славчев Слави Димов
  • Бородуля Валентин Алексеевич
  • Виноградов Леонид Михайлович
  • Дроздов Владимир Николаевич
  • Чурсинова Татьяна Николаевна
  • Грушецкая Светлана Михайловна
SU1449766A1
СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ВЫДЕЛЕНИЯ NO В ДЫМОВЫХ ГАЗАХ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ ПРИ СЖИГАНИИ АЗОТОСОДЕРЖАЩИХ ВИДОВ ТОПЛИВА В РЕАКТОРАХ С ПСЕВДООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ 1991
  • Матти Хилтунен[Fi]
  • Йэм Йи Ли[Hk]
  • Эрик Джеймс Оукс[Us]
RU2093755C1
Устройство допускового контроля 1984
  • Лебедев Александр Борисович
  • Попов Владимир Николаевич
  • Савельев Борис Александрович
  • Щетинин Виталий Георгиевич
SU1213534A1
JP 2001074224 А, 23.03.2001, реферат.

RU 2 266 775 C1

Авторы

Гайджуров П.П.

Верещака В.В.

Тамазов М.В.

Кукса С.В.

Даты

2005-12-27Публикация

2004-05-05Подача