СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА И УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА Российский патент 2013 года по МПК F27D17/00 F27B7/20 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение касается способа получения цементного клинкера в установке, а также самой установки для производства цементного клинкера.

Уровень техники

В большинстве случаев в производстве клинкера используют обожженное сырье или клинкер, который получают из минералов, основным составным элементом которых является карбонат кальция. Получение клинкера включает в себя операцию обжига, во время которой выделяются большие количества диоксида углерода как в результате разложения карбоната кальция, так и при сгорании топлива, необходимого для осуществления операции.

Например, производство одной тонны портландцемента сопровождается выделением примерно 530 кг CO₂ из обрабатываемого сырья и 250-300 кг CO₂ при сгорании топлива. Этот диоксид углерода выделяется в дымах с концентрацией менее 30%, при этом основным компонентом дымов является азот. В этих условиях трудно изолировать, в частности, осуществить комплексообразование с целью ограничения выбросов CO₂ в атмосферу.

При производстве цементного клинкера чаще всего применяют способ обжига, называемый сухим обжигом, в котором предварительно измельченное сырье обжигают во вращающейся печи. Чтобы снизить энергоемкость операции, на входе и на выходе вращающейся печи добавляют теплообменники, которые напрямую отбирают тепло, присутствующее в сырье и в дымах, выходящих из печи. На входе устанавливают циклонный подогреватель, в котором сырье во взвешенном состоянии нагревают и из него частично удаляют углекислоту. На выходе устанавливают охладитель клинкера, в котором обожженное сырье охлаждают путем нагнетания холодного воздуха. Большинство установок, работающих по принципу сухого обжига, содержат реактор горения снизу от подогревателя, называемого реактором предварительного обжига, в который подают большую часть топлива, потребляемого обжиговой установкой. Необходимо отметить, что основная часть реакции удаления углекислоты протекает в подогревателе.

В частности, в типовой установке, работающей на сухом обжиге, 60-65% топлива поступает в подогреватель, а остальное топливо - в печь; примерно 85% реакции удаления углекислоты происходит до входа в печь. Таким образом, из 780-830 кг диоксида углерода, выходящего из обжиговой установки, 76-78% образуются на уровне подогревателя и реактора предварительного обжига и только 22-24% - во вращающейся печи.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение призвано устранить вышеупомянутые недостатки и предложить экономичный способ получения клинкерного цемента, позволяющий ограничить выбросы диоксида углерода в атмосферу.

Изобретение призвано также предложить такой способ, который можно применять в установке, технически близкой к установке, обычно используемой для производства цементного клинкера.

Изобретение призвано также предложить саму такую установку.

Другие задачи и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного исключительно в качестве не ограничительного примера.

Прежде всего, объектом настоящего изобретения является способ получения клинкерного цемента в установке, содержащей:

- циклонный подогреватель, предназначенный для предварительного нагрева сырья,

- реактор предварительного обжига, оборудованный одной или несколькими горелками, который обеспечивает подачу тепла в циклонный подогреватель,

- вращающуюся печь, оборудованную горелкой, в которую подают топливо,

- охладитель клинкера, в который нагнетают охлаждающий газ, на уровне выхода из указанной вращающейся печи, производящей горячий газ, при этом согласно способу:

- сырье подогревают и из него удаляют углекислоту в указанном циклонном подогревателе и/или в реакторе предварительного обжига,

- в указанном клинкерном охладителе охлаждают клинкер, выходящий из печи. Согласно изобретению:

- дымы, производимые вращающейся печью, и газы подогревателя разделяют таким образом, чтобы указанные дымы и указанные газы не смешивались,

- в реактор предварительного обжига подают газ с высоким содержанием кислорода, в котором содержание азота ниже 30% и который является единственным источником кислорода для указанного реактора,

- часть газов, выходящих из указанного циклонного подогревателя, рециркулируют в указанный реактор предварительного обжига и даже в указанный подогреватель, чтобы получить соответствующий поток, необходимый для получения взвешенного состояния сырья в указанном подогревателе, тогда как другую часть газов указанного циклонного подогревателя с высоким содержанием диоксида углерода адаптируют для обработки, позволяющей ограничить выбросы диоксида углерода, например, такой как комплексообразование.

Объектом изобретения является также установка для производства клинкерного цемента, в частности, позволяющая применять способ и содержащая:

- циклонный подогреватель, предназначенный для предварительного нагрева сырья,

- реактор предварительного обжига, оборудованный одной или несколькими горелками, который обеспечивает подачу тепла (горячих газов) в циклонный подогреватель,

- вращающуюся печь, оборудованную горелкой, в которую подают топливо,

- охладитель клинкера, в который нагнетают охлаждающий газ, на уровне выхода из указанной вращающейся печи, производящей горячий газ.

Согласно изобретению, установка дополнительно содержит:

- индивидуальные трубопроводы для дымов, выходящих из вращающейся печи, и для газов, выходящих из подогревателя, чтобы указанные дымы и указанные газы не смешивались,

- источник газа с высоким содержанием кислорода, в котором содержание азота ниже 30% и который питает реактор предварительного обжига,

- трубопровод для рециркуляции части газов, выходящих из указанного циклонного подогревателя, в указанный реактор предварительного обжига и даже в указанный подогреватель.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение будет более очевидно из нижеследующего описания со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 - схема примера способа производства, применяемого в установке в соответствии с настоящим изобретением, согласно первому варианту выполнения изобретения.

Фиг.2 - способ производства цементного клинкера и соответствующая установка, согласно второму варианту выполнения изобретения.

Осуществление изобретения

Таким образом, изобретение касается способа производства цементного клинкера в установке.

Эта установка содержит:

- циклонный подогреватель 3, 3а, предназначенный для предварительного нагрева сырья,

- реактор 4 предварительного обжига, оборудованный одной или несколькими горелками, который обеспечивает подачу тепла, в частности, в виде горячих газов в циклонный подогреватель,

- вращающуюся печь 1, оборудованную горелкой, в которую подают топливо,

- охладитель 5 клинкера, в который нагнетают охлаждающий газ, на уровне выхода из указанной вращающейся печи, производящей горячий газ. Таким образом, речь идет об установке, содержащей, - аналогично известным установкам, - циклонный подогреватель, реактор предварительного обжига, вращающуюся печь и клинкерный охладитель.

Согласно способу:

- сырье подогревают и из него (в основном) удаляют углекислоту в указанном циклонном подогревателе 3, 3_а и/или в реакторе 4 предварительного обжига,

- в указанном клинкерном охладителе 5 охлаждают клинкер, выходящий из печи.

Согласно способу производства в соответствии с настоящим изобретением:

- дымы 10, производимые вращающейся печью 1, и газы подогревателя 3, 3_а разделяют таким образом, чтобы указанные дымы 10 печи и указанные газы подогревателя 3, 3_а не смешивались,

- в указанный реактор 4 предварительного обжига подают газ 9 с высоким содержанием кислорода, в котором содержание азота ниже 30% и который является единственным источником кислорода для указанного реактора 4,

- часть 8_а газов 8, выходящих из указанного циклонного подогревателя 3, 3_а, рециркулируют в указанный реактор предварительного обжига и даже в указанный подогреватель 3, 3_а, чтобы получить соответствующий поток, необходимый для получения взвешенного состояния сырья в указанном подогревателе, тогда как другую часть 8b газов указанного циклонного подогревателя 3, 3_а с высоким содержанием диоксида углерода адаптируют с целью обработки, позволяющей ограничить выбросы диоксида углерода в атмосферу.

Поскольку примерно три четверти диоксида углерода образуются в подогревателе и в реакторе предварительного обжига, то задачей изобретения является концентрированно CO₂, по меньшей мере, в этих частях установки.

Таким образом, дымы 10, производимые печью 1, и дымы, образующиеся в системе подогреватель 3, 3_а/реактор, подвергают разделению. Что же касается традиционной установки производства цемента, то в ней дымы печи питают горячим газом систему подогреватель/реактор предварительного обжига, обеспечивая, с одной стороны, подачу тепла в эту систему, а также создание газового потока в системе, необходимого для получения взвешенного состояния сырья.

В установке в соответствии с настоящим изобретением дымы печи не питают систему подогреватель/реактор предварительного обжига. По сравнению с традиционной установкой создается двойной дисбаланс работы, поскольку галловый поток в подогревателе является недостаточным для получения взвешенного состояния сырья, а тепловой поток недостаточен для требуемого подогрева.

В установке в соответствии с настоящим изобретением этот дисбаланс устраняют полностью или частично за счет рециркуляции части 8_а газов 8, выходящих из подогревателя. Часть газов рециркулируют в таком количестве, чтобы она позволяла получать адекватный поток, необходимый для получения взвешенного состояния сырья в подогревателе.

В частности, согласно варианту выполнения, часть 8_a газов 8, выходящих из подогревателя, рециркулируют таким образом, чтобы получать соотношение массового расхода между обрабатываемым сырьем и потоком, необходимым для получения взвешенного состояния сырья, в пределах от 0,5 до 2 кг/кг.

При поступлении непосредственно в реактор 4 предварительного обжига горючий газ в реакторе 4 является смесью газа 9 с высоким содержанием кислорода и рециркулируемой части 8_а с высоким содержанием диоксида углерода. Предпочтительно, это смешивание позволяет избегать слишком большой концентрации кислорода в горючем газе и, следовательно избегать слишком интенсивного пламени в реакторе 4, которое может привести к его повреждению.

Кроме того, эта рециркуляция части 8а позволяет утилизировать количество тепла, производимое подогревателем 3, 3_а и реактором 4 предварительного обжига. Чтобы еще больше снизить расход топлива в реакторе 4, способ может содержать этап, на котором часть 8_а газов, рециркулируемых в реактор 4 предварительного обжига и даже в подогреватель 3, 3_а, нагревают при прохождении через теплообменник 11, в частности, за счет тепла, содержащегося в дымах 10 вращающейся печи 1 и/или части горячего газа, производимого указанным клинкерным охладителем 5.

В частности, согласно варианту выполнения:

- первую часть 60 горячего газа, получаемого в указанном клинкерном охладителе 5, называемую вторичным потоком, направляют во вращающуюся печь 1 для использования в качестве горючего газа, в частности, в горелке или горелках печи 1,

- вторую часть 6 горячего газа, получаемого в указанном клинкерном охладителе 5, называемую третичным потоком и определяемую температурой не менее 750°C, направляют отдельно от первой части в указанный теплообменник 11 для подогрева части 8_a рециркулируемых дымов,

- и отбирают третью часть 7 горячего газа, получаемого в указанном клинкерном охладителе, называемую избыточным потоком.

В случае необходимости, дымы 10 печи 1 очищают от пыли в циклонном пылеуловителе 12 и в подогреватель 3, 3_а и даже в реактор 4 предварительного обжига направляют собранное таким образом горячее сырье.

Далее следует частичное описание примера, показанного на фиг.1, и в частности, процесса подогрева рециркулируемых газов 8_a в теплообменнике 11.

В этом примере охлаждающим газом клинкерного охладителя 5 является воздух, который содержит, таким образом, большую часть азота.

Воздух охладителя делится на три потока. Часть 60 горячих газов, получаемых в охладителе, называемую вторичным потоком, направляют во вращающуюся печь 1 для использования в качестве горючего газа в печи.

Вторую часть 6 горячих газов, получаемых в клинкерном охладителе, называемую третичным потоком и определяемую температурой, по меньшей мере, равной 750°C, направляют отдельно от первой части 60 в теплообменник 11 для подогрева части 8_а рециркулируемых дымов.

Наконец, отбирают третью часть 7 с температурой ниже температуры третичного потока, и ее можно использовать для производства механической и даже электрической энергии.

Дымы 10 из печи направляют в циклонный пылеуловитель 12 для удаления из них пыли. Пыль, собираемую в пылеуловителе 12, направляют в реактор 4 предварительного обжига. Очищенные от пыли дымы проходят через теплообменник 11, участвуя вместе с третичным потоком 6 в подогреве части 8_а рециркулируемых газов.

После теплообменника 11 остаточное тепло газов 6а третичного потока, и дымов 10, выходящих из печи 1, тоже можно использовать для производства механической и даже электрической энергии.

В этом примере теплообменник 11 обеспечивает теплообмен между тремя потоками, а именно между частью 8_а рециркулируемых газов, третичным потоком 6 и дымами 10. Таким образом, теплообменником 11 называют теплообменник в широком смысле этого слова, который может состоять из нескольких теплообменных модулей. В частности, в этом примере тепло, содержащееся в газах 6_а, 10_а, в частности, в дымах 10 печи 1 и/или в третичном потоке, образующемся в клинкерном охладителе, на выходе указанного теплообменника 11, а также тепло избыточного потока 7 и даже другой, не рециркулируемой части 8_b дымов, по меньшей мере, частично, используют для производства энергии, в частности, электричества.

В примере, показанном на фиг.1, можно также, по меньшей мере, частично использовать часть 8_b, в частности, не рециркулируемую напрямую, газов с высоким содержанием диоксида углерода в качестве среды-носителя для пневматической транспортировки твердого топлива и/или для распыления жидкого топлива, питающего горелку или горелки реактора 4 предварительного обжига, и/или в качестве среды для пневматической очистки циклонного подогревателя 3, 3_b.

Следует отметить, что в этом примере, показанном на фиг, 1, обработке с целью ограничения выбросов диоксида углерода подвергают только газы, получаемые в системе реактор 4 предварительного обжига/ циклонный подогреватель 3, 3_а. Действительно, для дымов печи 10 с высоким содержанием азота невозможно осуществлять такую обработку, в частности, комплексообразование.

Согласно другому варианту выполнения, показанному на фиг.2, газы вращающейся печи 1 тоже концентрируют по диоксиду углерода, чтобы подвергнуть их обработке с целью ограничения выбросов CO₂ в атмосферу. В частности, согласно этому варианту выполнения:

- в горелку вращающейся печи 1 подают газ 15 с высоким содержанием кислорода, в котором содержание азота меньше 30% и который является единственным источником кислорода для печи,

- рециркулируют часть 17 газов, образующихся во вращающейся печи 1, горячего газа, получаемого в клинкерном охладителе 5, который охлаждают для питания указанного клинкерного охладителя охлаждающим газом, тогда как другую часть 16 газов с высоким содержанием диоксида углерода адаптируют, в частности, для комплексообразования диоксида углерода.

В случае необходимости, согласно варианту выполнения, показанному на фиг.2, часть газов 8_b, 16 с высоким содержанием диоксида углерода соответственно из системы реактор 4 предварительного обжига/циклонный подогреватель 3, 3_а и системы вращающаяся печь 1/клинкерный охладитель 5 используют в качестве среды для пневматической транспортировки твердого топлива и/или для распыления жидкого топлива, которым питают горелку вращающейся печи, и/или в качестве текучей среды, питающей автоматические пневматические устройства очистки входной камеры печи 1 и охладителя 5.

Далее следует более детальное описание примера, показанного на фиг.2. В этом примере газы из системы циклонный подогреватель 3, 3_а/реактор 4 предварительного обжига, с одной стороны, и из системы вращающаяся печь I/ клинкерный охладитель 5, с другой стороны, рециркулируют отдельно друг от друга.

В частности, в этом примере, показанном на фиг.2, газ 15 с высоким содержанием кислорода питает горелку вращающейся печи 1, образуя единственный источник кислорода для печи.

Охлаждающий газ для клинкерного охладителя 5 содержит рециркулируемые газы, частично получаемые из газов, выходящих из клинкерного охладителя 5, и частично - из дымов 10 печи.

Поэтому охлаждающий газ имеет высокое содержание диоксида углерода. Часть 60 горячего газа, получаемого из клинкерного охладителя 5, называемую вторичным потоком, направляют во вращающуюся печь 1. В частности, она смешивается с газом 15 с высоким содержанием кислорода, ограничивая, таким образом, концентрацию кислорода в горючем газе, чтобы избегать слишком интенсивного пламени в горелке печи, которое может повредить указанную печь.

Вторую часть 6 горячего газа тоже с высоким содержанием диоксида углерода, получаемого в клинкерном охладителе 5, называемую третичным потоком и определенную температурой на менее 750°C, направляют отдельно от первой части в теплообменник 11 для подогрева части 8_а рециркулируемых газов.

Третья часть 7 горячего газа, получаемого в клинкерном охладителе, с меньшей температурой предназначена для рециркуляции вместе с частью дымов 10 печи в клинкерный охладитель 5.

В частности, дымы 10, выходящие из печи, очищают от пыли в циклонном пылеуловителе 12. Горячую пыль, собранную в циклонном пылеуловителе 12, направляют в реактор 4 предварительного обжига и/или в печь 1. Очищенные от пыли дымы 10 проходят через теплообменник 11 и нагревают часть 8_а рециркулируемых газов подогревателя 3, 3_а.

Точно так же, указанную часть 6 газов, получаемых в клинкерном охладителе 5, называемую третичным потоком и определенную температурой, по меньшей мере, равной 750°C, направляют в теплообменник 11 для нагрева части 8_а рециркулируемых газов.

Газы, отводимые из теплообменника 11, а именно газы 10_a, получаемые из дымов 10, и газы 6_а, получаемые из третичного потока, направляют в теплообменник 14 для их охлаждения. Часть этих газов 16 не рециркулируют, тогда как другую часть направляют в клинкерный охладитель 5 для его питания охлаждающим газом.

Точно так же избыточный поток 7 охлаждают в другом теплообменнике 14а и тоже используют в качестве охлаждающего газа для клинкерного охладителя 5.

В случае необходимости, часть газов 8_b/16 с высоким содержанием диоксида углерода, в частности, не рециркулируемых, получаемых соответственно, с одной стороны, из системы реактор 4 предварительного обжига/циклонный подогреватель 3, 3_а и, с другой стороны, из системы клинкерный охладитель 5/вращающаяся печь 1, можно использовать в качестве текучей среды-носителя для пневматической транспортировки твердого топлива и/или для распыления жидкого топлива, питающего горелку вращающейся печи 1, и/или в качестве среды, питающей устройства автоматической пневматической очистки входной камеры печи 1 и клинкерного охладителя 5.

В целом газ 9 с высоким содержанием кислорода, питающий реактор 4 предварительного обжига, может иметь содержание азота ниже 5%. В случае необходимости, газ 15 с высоким содержанием кислорода, питающий, в частности, согласно примеру на фиг.2, горелку вращающейся печи 1, тоже может иметь содержание азота ниже 5%.

Объектом изобретения является также сама установка для производства цементного клинкера. Эта установка содержит:

- циклонный подогреватель 3, 3_а, предназначенный для предварительного нагрева сырья 2,

- реактор 4 предварительного обжига, оборудованный одной или несколькими горелками, который обеспечивает подачу тепла в циклонный подогреватель 3, 3_а,

- вращающуюся печь 1, оборудованную горелкой, в которую подают топливо,

- охладитель 5 клинкера, в который нагнетают охлаждающий газ, на уровне выхода из указанной вращающейся печи 1, производящий горячий газ.

Согласно изобретению, установка содержит:

- индивидуальные трубопроводы для дымов 10, выходящих из вращающейся печи, и для газов, выходящих из подогревателя 3, 3_а, чтобы указанные дымы и указанные газы не смешивались,

- источник газа 9 с высоким содержанием кислорода, в котором содержание азота ниже 30% и который питает реактор 4 предварительного обжига,

- трубопровод 80 для рециркуляции части 8_а газов 8, выходящих из указанного циклонного подогревателя 3, 3_а, в указанный реактор 4 предварительного обжига и даже в указанный подогреватель 3, 3_а. Речь может также идти об установках, описанных выше со ссылками на фиг.1 и 2, позволяющих применять способ в соответствии с настоящим изобретением.

В целом теплообменник 11 может взаимодействовать с дымами 10 вращающейся печи и, по меньшей мере, с частью горячего газа, производимого клинкерным охладителем 5, таким образом, чтобы нагревать рециркулируемую часть 8а газов, выходящих из циклонного подогревателя 3, 3_а.

Для очистки от пыли дымов 10 вращающейся печи 1 можно предусмотреть циклонный пылеулавливатель 12. В случае необходимости, трубопровод 120 позволяет направлять пыль, собираемую циклонным пылеулавливателем 12, в реактор 4 предварительного обжига и даже в подогреватель 3, 3_а.

В случае необходимости, в частности, согласно примеру, показанному на фиг.2, установка может дополнительно содержать:

- источник газа 15 с высоким содержанием кислорода и с содержанием азота ниже 30%, питающего горелку вращающейся печи 1,

- трубопроводы, позволяющие рециркулировать в клинкерный охладитель 5 часть дымов 10 вращающейся печи 1 и горячего газа, получаемого в указанном клинкерном охладителе 5, при этом система теплообменников 11, 14, 14_а позволяет охлаждать рециркулируемые газы для питания указанного клинкерного охладителя 5 охлаждающим газом.

Далее следует описание характеристик известной установки, а затем ожидаемых характеристик установки, описанной выше и показанной на фиг.1, и, наконец, характеристик установки, описанной выше и показанной на фиг.2.

Уровень техники: Рассматриваемая известная установка является установкой производства клинкера, имеющей средний размер, характерный для большого числа существующих установок, которая производит 5.000 тонн клинкера в день при переработке сырья в количестве 337 тонн в час.

Эта известная установка потребляет 3.000 МДж на тонну получаемого клинкера в виде топлива, 62,8% которого подают на уровне реактора предварительного обжига. Рассмотрим случай, когда топливом является нефтяной кокс с теплотворностью менее 34.300 кДж/кг и с содержанием азота 2%.

Охладитель клинкера производит, кроме всего прочего, 117.000 Нм³/ч третичного воздуха при 890°C, который поддерживает горение в реакторе предварительного обжига, и 210.000 Нм³/ч избыточного воздуха при 245°C. Дымы циклонного подогревателя имеют расход 286.200 Нм³/ч при температуре 320°C. Соотношение массового расхода между подаваемым сырьем и дымами подогревателя составляет 0,82.

Производимые и выходящие из подогревателя дымы имеют следующий состав:

- кислород: 3,6%

- вода: 7,1%

- диоксид углерода: 29,6%

- азот: 59,7%.

Дымы вращающейся печи имеют расход 86.200 Нм³/ч и температуру 1.160°C. Их используют в циклонном подогревателе. Дымы, образующееся в печи, имеют следующий состав:

- кислород: 3,2%

- вода: 5,9%

- диоксид углерода: 21,5%

- азот: 69,4%.

В этих условиях 78,1% от общего количества диоксида углерода производит подогреватель, и только 21,9% - вращающаяся печь.

Пример 1 в соответствии с настоящим изобретением:

Рассматриваемая установка сравнима с известной, но в данном случае применяют концентрацию диоксида углерода в подогревателе, согласно изобретению, показанному на фиг.1.

В реактор предварительного обжига подают топливо из расчета 1.972 МДж на тонну получаемого клинкера. Работа печи в целом не меняется по сравнению с известной установкой с потреблением 1.117 МДж на тонну клинкера. Потребности в кислороде для горения в реакторе предварительного обжига составляют 27.650 Нм³/ч и обеспечиваются чистым кислородом.

Таким образом, в подогревателе получают 235.600 Нм³/ч дымов при 325°C, из которых 150.800 Нм³/ч рециркулируют, а 84.800 Нм³/ч отбирают для обработки в них CO₂. Соотношение массового расхода между подаваемым сырьем и дымами подогревателя составляет 0,82, как и в известном примере.

Эти дымы, производимые и выходящие из подогревателя, имеют следующий состав:

- кислород: 5,1%

- вода: 15,8%

- диоксид углерода: 78,85%

- азот: 0,24%,

- CO₂ в сухих дымах: 93,6%.

Массовый расход CO₂, выделяемого дымами, составляет 36,4 тонны/час; массовый расход CO₂, который можно подвергнуть комплексообразованию из дыма, отбираемого в подогревателе, составляет 131,34 т/ч, что есть 78,2% от общего количества.

Дымы печи направляют через циклонный пылеулавливатель, который очищает их от основной части пыли, содержащейся при 1.160°C, и эту пыль опять направляют в реактор предварительного обжига.

Из охладителя отбирают 145.800 Нм³/ч третичного воздуха при 810°C, который вместе с дымами печи пропускают через теплообменник и который отдает свою энергию в рециркулируемые дымы подогревателя, охлаждаясь до 350°C. Таким образом, указанные дымы подогревателя нагревают до температуры 943°C, после чего подают в реактор предварительного обжига.

Пример 2 в соответствии с настоящим изобретением:

Рассматриваемая установка является установкой, описанной выше и показанной на фиг.2, в которой применяют рециркуляцию дымов во вращающуюся печь в соответствии с изобретением, для концентрации в них диоксида углерода.

Работа подогревателя идентична подогревателю из предыдущего примера с питанием кислородом и рециркуляцией дымов с очень высоким содержанием CO₂.

На этот раз производят теплообмен для максимальной части тепла, содержащегося в газах, с одной стороны, в дымах печи и, с другой стороны, в горячих газах, производимых в клинкерном охладителе, таким образом, чтобы понизить температуру этих газов до 135°C, направляя эти газы через теплообменники. Эти охлажденные газы нагнетают в клинкерный охладитель,

Во вращающейся печи потребности в топливе составляют 1.117 МДж на тонну получаемого клинкера, и горение топлива обеспечивают при помощи чистого кислорода. Таким образом, дымы имеют следующий состав:

- кислород: 6,5%

- вода: 16,2%

- диоксид углерода: 77,08%

- азот: 0,19%,

- CO₂ в сухих дымах: 92,0%.

Эти дымы используют и рециркулируют таким образом, чтобы обеспечить следующую работу. В клинкерный охладитель нагнетают 306.900 Нм³/ч дымов, температура которых снизилась до 135°C. Получают 53.500 Нм³/ч очень горячих газов при 1.180°C, которые направляют в печь; получают также 112.900 Нм³/ч горячих газов при 810°C, часть тепла которых используют на нагрева рециркулируемых дымов подогревателя; наконец, получают 140.500 Нм³/ч менее горячих газов при 262°C.

Дымы печи с расходом 77.600 Нм³/ч и при температуре 1.180°C используют для нагрева рециркулируемых дымов подогревателя. Отбирают 24.200 Нм³/ч дымов, чтобы извлечь из них диоксид углерода, расход которого составляет 36,4 т/ч. Остальную часть охлаждают до 350°C для использования в клинкерном охладителе. Клинкер охлаждают в охладителе до температуры 205°C. Для горения в печь подают 14.700 Нм³/ч чистого кислорода.

Таким образом, из установки извлекают весь диоксид углерода в виде дымов с концентрацией не менее 92%, которые можно подвергнуть обработке комплексообразования.

Естественно, специалист может предусмотреть и другие варианты применения, не выходя при этом за рамки изобретения, определенные прилагаемой формулой изобретения.

Изобретение относится к способу и установке для получения цементного клинкера. Установка содержит циклонный подогреватель (3, 3_а), реактор (4) предварительного обжига, вращающуюся печь (1), клинкерный охладитель (5). Согласно изобретению дымы, производимые вращающейся печью, и газы подогревателя разделяют таким образом, чтобы они не смешивались. В реактор предварительного обжига подают газ с высоким содержанием кислорода и часть (8_а) газов (8), выходящих из циклонного подогревателя (3, 3_а), рециркулируют в реактор (4) предварительного обжига и даже в циклонный подогреватель (3, 3_а), чтобы получить соответствующий поток, необходимый для получения взвешенного состояния сырья в подогревателе. Другую нерециркулируемую часть (8_b) газов с высоким содержанием диоксида углерода адаптируют, позволяя ограничить выбросы СО₂ в атмосферу, при помощи обработки, такой как комплексообразование. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 пр.

1. Способ получения цементного клинкера в установке, содержащей циклонный подогреватель (3, 3_а), предназначенный для предварительного нагрева сырья, реактор (4) предварительного обжига, оборудованный одной или несколькими горелками, который обеспечивает подачу тепла в циклонный подогреватель (3, 3_а), вращающуюся печь (1), оборудованную горелкой, в которую подают топливо, охладитель (5) клинкера, в который нагнетают охлаждающий газ, на уровне выхода из указанной вращающейся печи (1), производящей горячий газ, в котором сырье подогревают и из него удаляют углекислоту в указанном циклонном подогревателе (3, 3_а) и/или в реакторе (4) предварительного обжига, в указанном клинкерном охладителе (5) охлаждают клинкер, выходящий из печи, отличающийся тем, что дымы (10), производимые вращающейся печью (1), и газы подогревателя (3, 3₃) разделяют таким образом, чтобы указанные дымы (10) печи и указанные газы подогревателя не смешивались, в указанный реактор (4) предварительного обжига подают газ (9) с высоким содержанием кислорода, в котором содержание азота ниже 30% и который является единственным источником кислорода для указанного реактора (4), часть (8_а) газов (8), выходящих из указанного циклонного подогревателя (3, 3_а), рециркулируют в указанный реактор (4) предварительного обжига и даже в указанный циклонный подогреватель (3, 3_а), чтобы получить соответствующий поток, необходимый для получения взвешенного состояния сырья в указанном подогревателе, тогда как другую часть (8b) газов указанного циклонного подогревателя (3, 3_а) с высоким содержанием диоксида углерода адаптируют для обработки, позволяющей ограничить выбросы диоксида углерода в атмосферу, например, такой как комплексообразование.

2. Способ по п.1, в котором указанную часть (8_а) газов (8), выходящих из циклонного подогревателя (3, 3_а), рециркулируют таким образом, чтобы получать соотношение массового расхода между обрабатываемым сырьем и потоком, необходимым для получения взвешенного состояния сырья, в пределах от 0,5 до 2 кг/кг.

3. Способ по п.1 или 2, в котором часть (8_а) газов, рециркулируемых в реактор (4) предварительного обжига и даже в подогреватель (3, 3_а), нагревают при прохождении через теплообменник (11) за счет тепла, содержащегося в дымах (10) вращающейся печи (1) и/или части горячего газа, производимого указанным клинкерным охладителем (5).

4. Способ по п.1, в котором первую часть (60) горячего газа, получаемого в указанном клинкерном охладителе (5), называемую вторичным потоком, направляют во вращающуюся печь (1), вторую часть (6) горячего газа, получаемого в указанном клинкерном охладителе, называемую третичным потоком и определяемую температурой не менее 750°С, направляют отдельно от первой части в указанный теплообменник (11) для подогрева части (8_а) рециркулируемых дымов, и отбирают третью часть (7) горячего газа, получаемого в указанном клинкерном охладителе, называемую избыточным потоком.

5. Способ по п.4, в котором тепло, содержащееся в газах (6_а, 10_а), в частности, в дымах (10) печи (1) и/или в охладителя на выходе указанного теплообменника (11), а также тепло избыточного потока (7) и даже другой нерециркулируемой части (8_b) дымов, по меньшей мере, частично, используют для производства энергии, в частности, электричества.

6. Способ по п.1 или 2, в котором дымы (10) печи очищают от пыли в циклонном пылеулавливателе (12) и собранное таким образом сырье (13) подают в подогреватель (3, 3_а) и даже в реактор (4) предварительного обжига.

7. Способ по п.1 или 2, в котором, по меньшей мере, частично используют нерециркулируемую часть (8_b) газов с высоким содержанием диоксида углерода в качестве среды-носителя для пневматической транспортировки твердого топлива и/или для распыления жидкого топлива, питающего горелку или горелки реактора (4) предварительного обжига, и/или в качестве среды для пневматической очистки циклонного подогревателя (3, 3_а).

8. Способ по п.1 или 2, в котором в горелку вращающейся печи (1) подают газ (15) с высоким содержанием кислорода, в котором содержание азота меньше 30% и который является единственным источником кислорода для печи, рециркулируют часть (17) газов, образующихся во вращающейся печи (1), и горячего газа, получаемого в клинкерном охладителе (5), который охлаждают для питания указанного клинкерного охладителя охлаждающим газом, тогда как другую часть (16) газов с высоким содержанием диоксида углерода адаптируют с целью обработки, позволяющей ограничить выбросы диоксида углерода в атмосферу, в частности, такой как комплексообразование.

9. Способ по п.1 или 2, в котором часть газов (8_b, 16) с высоким содержанием диоксида углерода используют в качестве среды для пневматической транспортировки твердого топлива и/или для распыления жидкого топлива, которым питают горелку вращающейся печи, и/или в качестве текучей среды, питающей автоматические пневматические устройства очистки входной камеры печи (1) и охладителя (5).

10. Способ по п.1 или 2, в котором указанный газ (9 или 15) с высоким содержанием кислорода имеет содержание азота менее 5%.

11. Установка для получения цементного клинкера, содержащая циклонный подогреватель (3, 3_а), предназначенный для предварительного нагрева сырья (2), реактор (4) предварительного обжига, оборудованный одной или несколькими горелками, который обеспечивает подачу тепла в циклонный подогреватель (3, 3_а), вращающуюся печь (1), оборудованную горелкой, в которую подают топливо, охладитель (5) клинкера, в который нагнетают охлаждающий газ, на уровне выхода из указанной вращающейся печи (1), производящий горячий газ, отличающаяся тем, что она предназначена, в частности, для осуществления способа по п.1 и содержит индивидуальные трубопроводы для дымов (10), выходящих из вращающейся печи (1), и для газов, выходящих из подогревателя (3, 3_а), чтобы указанные дымы и указанные газы не смешивались, источник газа (9) с высоким содержанием кислорода, в котором содержание азота ниже 30% и который питает реактор (4) предварительного обжига, трубопровод (80) для рециркуляции части (8а) газов (8), выходящих из указанного циклонного подогревателя (3, 3_а), в указанный реактор (4) предварительного обжига и в указанный подогреватель (3, 3_а).

12. Установка по п.11, в которой теплообменник (11) взаимодействует с дымами (10) вращающейся печи (1) и, по меньшей мере, с частью горячего газа, производимого указанным клинкерным охладителем (5), таким образом, чтобы нагревать рециркулируемую часть (8_а) газов (8), выходящих из циклонного подогревателя (3, 3_а).

13. Установка по п.11 или 12, в которой для очистки от пыли дымов (10) указанной вращающейся печи (1) предусмотрен циклонный пылеулавливатель (12).

14. Установка по п.13, в которой трубопровод (120) позволяет направлять пыль, собираемую циклонным пылеулавливателем (12), в реактор (4) предварительного обжига и в подогреватель (3, 3_а).

15. Установка по п.11 или 12, дополнительно содержащая источник газа (15) с высоким содержанием кислорода и с содержанием азота ниже 30%, питающего горелку вращающейся печи (1), трубопроводы, позволяющие рециркулировать в клинкерный охладитель (5) часть дымов (10) вращающейся печи (1) и горячего газа, получаемого в указанном клинкерном охладителе (5), при этом система теплообменников (11, 14, 14а) позволяет охлаждать рециркулируемые газы для питания указанного клинкерного охладителя (5) охлаждающим газом.