СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЦЕМЕНТА С УМЕНЬШЕНИЕМ ВЫБРОСА СО2 Российский патент 2015 года по МПК F27B7/20 

Изобретение относится к способам производства цементного клинкера и включает следующие этапы: предварительный нагрев сырьевой муки с содержанием карбоната кальция на стадии предварительного нагрева при помощи отработавших газов со стадии спекания, следующей в направлении газового потока, нейтрализация предварительно нагретой сырьевой муки, спекание нейтрализованной сырьевой муки в цементный клинкер на стадии спекания, охлаждение цементного клинкера, полученного на стадии спекания, при помощи газа на стадии охлаждения.

В способах производства цемента, которые чаще всего используются по всему миру, содержащий карбонат кальция исходный материал в форме известняка формально освобождается от СО₂ посредством подачи тепла и таким образом превращается в негашеную известь, оксид кальция, который затем при наличии кремнистой породы спекается подачей еще большего тепла в цементный клинкер, состоящий из различных фаз силиката кальция и составляющий основную часть обычного цемента. В этом случае на 1 кг цементного клинкера используется 2850-3350 кДж тепловой энергии. Количество тепла, необходимое для этой цели, обычно производится при сгорании углеродосодержащего топлива. Сгорание, с одной стороны, и формальное освобождение СО₂ из известняка, с другой стороны, образуют интенсивный источник СО₂, и выпущенный до этого момента СО₂ входит в свободную земную атмосферу. Выброс СО₂, производимый таким образом, значительно влияет на суммарные антропогенные выбросы СО₂ на землю. С тех пор как стало известно, что СО₂ является основной причиной прогнозируемого парникового эффекта, который приводит к нежелательному потеплению земной атмосферы, основной целью является значительное снижение выброса СО₂.

Чтобы уменьшить попадание СО₂ в земную атмосферу из-за производства цемента, необходимо полагаться на методы предотвращения попадания выделенного СО₂ в земную атмосферу путем сохранения его в подземных кавернах. Такими кавернами, к примеру, являются залежи природного газа или нефти, которые, по большей части, являются опорожненными. Так как при традиционном методе производства цемента выделяется большое количество СО₂, который смешивается с даже большим количеством азота в атмосферном воздухе, хранение и компрессия отработавшего газа и его передача в хранилище вряд ли возможны с экономической точки зрения.

В ранее известном способе производства цемента исходный материал, содержащий карбонат кальция, обычно тонко перемалывался для образования того, что называется сырьевой мукой, а затем нагревался в устройстве для предварительного нагрева. В устройстве для предварительного нагрева сырьевая мука попадает в течение, обратное направлению потока газа, через горячие отработавшие газы цилиндрической вращающейся печи, чтобы при помощи сбросного тепла сначала нагреть большое количество известняка, который необходимо сжечь. В зависимости от конфигурации установки обеспечивается нейтрализация сырьевой муки в цилиндрической вращающейся печи и ее спекание в известняк за один этап или проведение нейтрализации и спекания в разных частях установки. Газы, нагревающие сырьевую муку и состоящие из азота, СО₂, небольшого количества СО, нитрозных газов и дальнейших продуктов горения, на многих установках затем проходят через теплообменник для отделения тепла, которое еще остается в отработавших газах, и выбрасываются в свободную земную атмосферу.

Так как количество отработавших газов, возникающих для предотвращения выброса СО₂, очень велико, заявка на Европейский патент ЕР 1923367 А1 предлагает внести изменения в уже известный метод производства цемента. В соответствии с предложением в вышеупомянутой заявке на патент предварительный нагрев и нейтрализация должны осуществляться в пространственно отделенных частях установки, отработавшие газы со стадии нейтрализации распространяются наряду с высокой степенью обогащения СО₂, таким образом, нейтрализация происходит в атмосфере СО₂. Химическое равновесие в таком случае находится на стороне оксида кальция из-за примененного тепла. Как известно, отработавшие газы из цилиндрической вращающейся печи, наоборот, используются для предварительного нагрева сырьевой муки и затем сбрасываются посредством выпуска. Чтобы использовать остаточное тепло отработавших газов из цилиндрической вращающейся печи после теплообмена с сырьевой мукой, в вышеупомянутой заявке на патент предлагается охлаждать отработавшие газы при помощи теплообменника в пользу нагрева воды для производства энергии, во время которого во втором контуре теплообменника возникает пар, который следует использовать для запуска паровых турбин.

Исходя из этого способ, описанный в вышеуказанной заявке на патент, все же вызывает попадание в атмосферу СО₂, возникающего во время горения углеродосодержащего топлива: примерно 40% всего топлива, сжигаемого на установке, обычно перерабатывается в цилиндрической вращающейся печи. Было бы идеально, если бы попадающий туда газ СО₂ тоже можно было уловить и сохранить.

Следовательно, целью данного изобретения является дальнейшее увеличение уровня отделения выброса СО₂, возникающего в течение всего процесса, чтобы таким образом уменьшить дальнейшее выделение СО₂.

Согласно изобретению цель достигается путем соединения отработавших газов этапа спекания с отработавшими газами этапа нейтрализации, а также направления соединенных отработавших газов в открытую газовую сеть.

Так как оба источника СО₂ направляются в открытую газовую сеть, а именно - возникновение СО₂ во время нейтрализации вместе с возникновением СО₂ вследствие генерации тепла, необходимого для этой цели, с одной стороны, и возникновение СО₂ вследствие генерации тепла для спекания, с другой стороны, существует возможность разделения и хранения всего выброса СО₂ с установки для производства цемента. Кроме того, следует учитывать, что отработавшие газы из цилиндрической вращающейся печи имеют еще одно преимущество, а именно - нитрозные газы, называемые оксидами азота или же NO_X, которые возникают во время обогащения СО₂ в сети, обязательно снижают концентрацию атмосферного азота в газе сети. Так как в цилиндрической вращающейся печи во время генерации тепла находится меньшее количество атмосферного азота, гораздо меньшее количество атмосферного азота превращается в нитрозные газы во время горения. Возникновение нитрозных газов гораздо ярче выражено в цилиндрической вращающейся печи, чем во время горения на стадии нейтрализации, поскольку условия окисления в цилиндрической вращающейся печи необходимы для формирования различных необходимых фаз силиката кальция, таких как цементный клинкер, а при таких условиях при высокой температуре в цилиндрической вращающейся печи азот неизбежно окисляется и превращается в нитрозные газы.

Тем не менее, соединение отработавших газов стадии нейтрализации и стадии спекания невозможно без внесения дальнейших изменений в уже известный метод. Очевидное решение, а именно - просто дополнительно включить отработавшие газы из цилиндрической вращающейся печи в контур, не всегда сразу возможно по причинам, связанным с установкой, так как отработавшие газы из устройства предварительного нагрева используются в качестве воздуха для подъема и сушки в сырьевой мельнице, использование которой предшествует использованию установки для производства цементного клинкера из сырьевой муки. К примеру, исходный материал, из которого производится сырьевая мука для изготовления цементного клинкера, обычно влажный, поскольку он добывается открытым способом и содержит гидратную воду. Во избежание энергоемкого нагрева увлекаемой паром воды во время предварительного нагрева, а также для облегчения помола используется просеиватель; следует соблюдать осторожность даже во время помола и использовать в процессе помола отработавший воздух устройства предварительного нагрева, чтобы обеспечить сухость сырьевой муки. Процесс помола не является замкнутым, это означает, что в процессе помола есть много мест, где исходный материал находится в свободном контакте с земной атмосферой. Таким образом, если отработавшие газы из цилиндрической вращающейся печи были включены в контур, они будут отсутствовать во время необходимого процесса помола. В качестве решения было бы необходимо герметически изолировать процесс помола с учетом инфильтрующегося воздуха, что, таким образом, требует высоких затрат на очень сложную аппаратуру, или использовать в этом случае специальный вариант вышеупомянутого метода производства цемента в соответствии с изобретением.

Для того чтобы тепло, выходящее из устройства предварительного нагрева, необходимое для предварительного нагрева сырьевой муки, могло использоваться для сушки исходного материала, в соответствии с изобретением предполагается использование как минимум двухконтурного охладителя для только обожженого цементного клинкера, который оснащен, к примеру, измельчителем среднего размера между двумя контурами, при помощи которого возможно отделение газа двух газовых сетей. Первый контур охладителя включен в открытую газовую сеть, в которой находится газовая атмосфера, обогащенная СО₂. Тем не менее, второй контур охладителя работает с атмосферным воздухом, тогда как в известных установках отработавший воздух охладителя используется для подъема и сушки исходного материала на стадии помола. Тем не менее, так как отработавший воздух охладителя второй стадии помола не несет достаточного количества тепла для сушки всего исходного материала, тепло, выходящее из устройства предварительного нагрева, используется для повторного нагрева отработавшего воздуха охладителя, который проводится как циркулирующий воздух для помола в контур помола, после этого отработавший воздух из охладителя на стадии помола охлаждается, впитывая при этом влагу из исходного материала. Таким образом, изобретение использует тот факт, что, с одной стороны, в методе согласно изобретению и на соответствующей установке имеется нагретый атмосферный воздух из второго контура охладителя, который не нагружен отработавшими газами, в частности СО₂, и, с другой стороны, в изобретении используется тепло из стадии предварительного нагрева, которое не может сразу же подаваться на стадию помола путем включения в специальный открытый контур вместе с увеличением концентрации СО₂, поскольку тогда произойдет нежелательное примешивание инфильтрующегося воздуха, что снизит эффективность метода с отделением СО₂.

В соответствии с изобретением особым свойством способа является то, что он подходит как для перевода тех установок, где нейтрализация и спекание происходят на одной стадии, с более длительным нахождением в цилиндрической вращающейся печи, так и для установок, на которых спекание и нейтрализация происходят в пространственно разделенных частях установки.

Изобретение более детально описывается посредством рисунка 1, который изображает схему установки в соответствии с изобретением для осуществления способа в соответствии с изобретением.

На рисунке 1 в соответствии с изобретением изображена блок-схема установки 1 для производства цементного клинкера из исходного материала с содержанием карбоната кальция; такая установка имеет две основных газовых сети 5 и 10, отдельные друг от друга. Исходный материал с содержанием карбоната кальция для производства цементного клинкера проходит через эти две газовые сети 5 и 10, в то же время проходя в направлении газового потока в первую открытую газовую сеть 5 и, главным образом, проходя в противопотоке через часть установки во вторую открытую газовую сеть 10, таким образом, поток исходного материала с содержанием карбоната кальция в газовой сети 10 по большей части является обратным по отношению к направлению газового потока.

Поток газа для сушки кальция в исходном материале с содержанием карбоната и его измельчения в сырьевую муку на стадии помола 15, предшествующей стадии предварительного нагрева 35, проходит по первой открытой газовой сети 5, отделенной от второй открытой газовой сети 10, при этом стадия предварительного нагрева 35 следует за стадией помола 15 в направлении потока материала установки 1.

Напротив, поток газа, в котором сырьевая мука с содержанием карбоната кальция из первой открытой газовой сети преобразовывается в цементный клинкер, течет во вторую открытую газовую сеть 10 установки 1.

Во всей установке 1 для производства цементного клинкера из сырьевой муки с содержанием карбоната кальция исходный материал с содержанием карбоната кальция, как правило, смесь, все еще влажная из-за добычи открытым способом, известняка и породы, содержащей кремний, сначала подается на стадию помола 15 в точке подачи 20а. На схеме мука в вертикальном положении изображена в качестве стадии помола 15, в зависимости от свойств исходного материала с содержанием карбоната кальция, вальцы для измельчения под высоким давлением или циркуляционные измельчающие установки с различными стадиями помола и просеивания также подходят, как и стадия помола 15. На стадии помола 15 исходный материал, содержащий карбонат кальция, одновременно измельчается в сырьевую муку, содержащую карбонат кальция, до тех пор, пока она не будет иметь консистенцию муки, и высушивается сухим отработавшим воздухом из охладителя 23, который выходит с правой стороны в точке 22 стадии помола 15 на схеме. В этом случае исходный материал с содержанием карбоната кальция, который требует помола, поднимается на стадию помола 15 сухим отработавшим воздухом из охладителя 23, введенным как циркуляционный воздух для помола 23′; просеиватели, не изображенные на схеме, также присутствуют на стадии помола 15 и выводят из контура помола только сырьевую муку с содержанием карбоната кальция определенной тонкости помола. После того как сырьевая мука с содержанием карбоната кальция вышла со стадии помола 15 в точке 25 при помощи частично высушенного отработавшего воздуха из охладителя 23 и частично влажного циркуляционного воздуха для помола 23′, она отделяется от циркулирующего воздуха для помола 23′, который затем охлаждается и увлажняется, в каскаде пылеуловителей 26. В этой точке путь сырьевой муки с содержанием карбоната кальция отделяется от охлажденного и влажного циркулирующего воздуха для помола 23′, находящегося в открытой газовой сети 5.

Практически не содержащий пыли влажный циркуляционный воздух для помола 23′ выходит из каскада пылеуловителей 26 вверх и сжимается компрессором 27 для восполнения падения давления в следующем газовом теплообменнике 30 и газоотвода части газа 28. Часть влажного циркуляционного воздуха для помола 23′ выделяется в точке 28b между компрессором 27 и газовым теплообменником 30, чтобы избавиться от влаги из исходного материала с содержанием карбоната кальция вместе с выделенным влажным циркуляционным воздухом для помола 23′, а также для поддержания постоянного количества газа в первой газовой сети 5, который непрерывно замещается новым атмосферным воздухом, подаваемым из охладителя 28а. Тем не менее, утечка газа и введение газа в первую газовую сеть 5 происходит не только в результате выделения влажного циркуляционного воздуха для помола 23′ в точке 28b и подачи воздуха с охладителя 28а, но также посредством выделения и отвода инфильтрующегося воздуха на стадии помола 15. Так как инфильтрующийся воздух вводится в первую газовую сеть 5 на стадии помола 15, но при этом влажный циркуляционный воздух для помола 23′ выходит из первой газовой сети 5, будет извлечено ровно такое количество влажного циркуляционного воздуха для помола 23′ между компрессором 27 и газовым теплообменником 30, сколько упомянуто выше, необходимое для поддержания количества газа, которое находится в газовой сети 5, так как его постоянно замещает теплый и все еще сухой отработавший воздух из охладителя 23 в точке 22; сухой отработавший воздух из охладителя 23 выходит из второго контура 45b двухконтурного охладителя 45, в котором почти готовый цементный клинкер охлаждается атмосферным воздухом. Этот атмосферный воздух вводится в установку в точке 28а. Описанная здесь газовая цепь 5 является открытой, это значит, что новый газ, отработавший воздух из охладителя 23, вводится в открытую газовую сеть 5, а газ, влажный циркуляционный воздух для помола 23′, выходит из открытой газовой сети 5. В этом случае в контексте данного описания изобретения «открытая газовая сеть» понимается как газовая сеть, которая постоянно подпитывается газом и из которой газ выводится, а также как газовая сеть, которая питается газом и освобождается от газа порционно или с перерывами.

Оставшаяся в газовом теплообменнике 30 доля охлажденного и влажного циркуляционного воздуха для помола 23′ нагревается теплом, которое вместе с соединенными отработавшими газами 32 выходит из стадии предварительного нагрева 35 во вторую открытую газовую сеть 10. В этом случае соединенные отработавшие газы 32 выпускаются в пылеуловитель 33 сырьевой муки и частичек цементного клинкера из правой части установки, которые, возможно, попали в пылеуловитель 33, а соединенные отработавшие газы 32 направляются во вторую открытую газовую сеть 10 через газовый теплообменник 30, где они сбрасывают тепло, переносимое ими в охлажденный циркуляционный воздух для помола 23′, в первую газовую сеть 5.

Соединенные отработавшие газы 32 и охлажденный влажный циркуляционный воздух для помола 23′, которые проходят через газовый теплообменник 30, значительно отличаются друг от друга по составу, так как влажный циркуляционный воздух для помола 23′ главным образом имеет состав атмосферного воздуха, за исключением влаги, впитанной из исходного материала с содержанием карбоната кальция. В отличие от него соединенные отработавшие газы 32 имеют очень высокое содержание СО₂, который возникает, с одной стороны, от части нейтрализованного газа СО₂ 32а, необходимого для реакции нейтрализации известняка в соответствии с СаСО₃↔СаО+СО₂, и, с другой стороны, от части продуктов горения 32b, которые возникают при сгорании углеродосодержащего топлива в стадии 56 спекания в соответствии с С+О₂↔СО₂, здесь цилиндрическая вращающаяся печь 40, и, наконец, от части продуктов горения 32с вследствие сгорания углеродосодержащего топлива в соответствии с вышеуказанным уравнением в горелке 60 кальцинатора 55.

После того как повторно нагретый влажный циркуляционный воздух для помола 23" покинул газовый теплообменник 30, он поступает в точку 41, где соединяется со свежим сухим отработавшим воздухом из охладителя 23 фактически той же температуры, который входит справа из второго контура 45b двухконтурного охладителя 45, затем сухой отработавший воздух из охладителя 23 высвобождается пылеуловителем 46 пыли цементного клинкера из двухконтурного охладителя 45, так как пыль цементного клинкера, выходящая из двухконтурного охладителя 45, обладает высокой абразивной способностью и вызывает преждевременный износ стадии помола 15 из-за абразии. Нагретый влажный циркуляционный воздух для помола 23" и свежий отработавший воздух из охладителя 23 затем сжимаются компрессором 47, а газовая сеть 5 сухого отработавшего воздуха из охладителя 23, влажного циркуляционного воздуха для помола 23′ и циркуляционного воздуха для помола 23" примерно того же состава, что и атмосферный воздух, закрывается в этой точке.

Описанная выше сырьевая мука с содержанием карбоната кальция, отделенная пылеуловителем 26 от циркуляционного воздуха для помола 23′, используемого в качестве газа для сушки и подъема, подается подходящим транспортным устройством, которое здесь не показано, на стадию предварительного нагрева 35; сырьевая мука с содержанием карбоната кальция проходит через стадию предварительного нагрева 35 сверху вниз в противопотоке, в то же время проходя через стадии циклона 48, 49 и 50 и нагреваясь примерно до температуры соединенных отработавших газов 32, которую соединенные отработавшие газы 32 имеют в стадии второго низкого циклона 50 стадии предварительного нагрева 35. Нагретая сырьевая мука с содержанием карбоната кальция выходит из стадии второго низкого циклона 50 в нижнюю часть кальцинатора 55 и поднимается отработавшими газами из цилиндрической вращающейся печи 40; горелка 56 в цилиндрической вращающейся печи 40 нагревает цилиндрическую вращающуюся печь 40 путем сжигания смеси 57 первичного топлива с первичным воздухом, который при этом идеальным образом обогащается кислородом, и, соответственно, истощается азотом. В дополнение к отработавшим газам, выделяемым вследствие горения смеси 57, вторичный воздух 58 из первого контура 45а двухконтурного охладителя 45 принудительно подается в цилиндрическую вращающуюся печь 40 и выходит из нее через кальцинатор 55 вместе с отработавшими газами 32b, полученными в процессе горения.

В дополнение к отработавшим газам 32b и вторичному воздуху 58 из цилиндрической вращающейся печи 40 третичный воздух 59, который аналогичным образом выходит из первого контура 45а двухконтурного охладителя 45, также поднимает нагретую сырьевую муку с содержанием карбоната кальция из стадии второго низкого циклона 50 в кальцинатор 55. Там сырьевая мука с содержанием карбоната кальция нейтрализуется в процессе эндотермической реакции в дополнительном тепле, исходящем от горелки 60, которая сжигает смесь 61 вторичного топлива, насыщенного кислородом и, соответственно, истощенного азотом воздуха с выпуском газообразного СО₂, при этом СаО остается в соединенных отработавших газах 32 в качестве твердой суспендированной субстанции. Таким образом, соединенные отработавшие газы 32 состоят из отработавших газов 32b и вторичного воздуха 58 из цилиндрической вращающейся печи 40, третичного воздуха 59, отработавших газов 32 с, получаемых от сгорания смеси 61, и выделенного при нейтрализации отработавшего газа СО₂ 32а вследствие нейтрализующей реакции. Для полного сжигания смеси 61, которая в идеале беспламенно окисляется в кальцинаторе 55, суспензия, состоящая из соединенных отработавших газов 32 и нейтрализованной сырьевой муки, смешивается непосредственно в вихревой камере 62 перед переходом на стадию нижнего циклона 63. На этой стадии нижнего циклона 62 соединенные отработавшие газы 32 отделяются от значительно нейтрализованной сырьевой муки из кальцинатора 55.

В значительной степени нейтрализованная сырьевая мука впоследствии выходит из стадии нижнего циклона 63 и попадает во входную камеру цилиндрической вращающейся печи 65, по которой она, защищенная от поднимающихся отработавших газов, проходит в цилиндрическую вращающуюся печь 40, спекается там в цементный клинкер, затем выходит из цилиндрической вращающейся печи 40 и входит в первый контур 45а двухконтурного охладителя 45. Находящийся в первом контуре 45а двухконтурного охладителя 45 крупнозернистый спекшийся цементный клинкер охлаждается соединенными отработавшими газами 32, повторно циркулирующими в газовой сети 10 и охлаждающимися в теплообменнике 30, резко нагреваемыми и проходящими соединенными отработавшими газами 32, с одной стороны, в качестве вторичного воздуха 58 в цилиндрической вращающейся печи 40 и, с другой стороны, в качестве третичного воздуха 59 в кальцинаторе 55 и, таким образом, снова покидает первый контур 45а двухконтурного охладителя 45. В этом случае двухконтурный охладитель 45 отделяет газы, находящиеся в первом контуре 45а, от газов во втором контуре 45b двухконтурного охладителя 45. Такое разделение возможно, к примеру, посредством так называемой средней дробилки, в качестве фазы разделения газа, на которой все еще крупнозернистый клинкер должен проходить через дробилку клинкера 45 с, при этом открытые газовые сети 5 и 10 в значительной степени отделяются с помощью перегородки. В таком случае следует учитывать минимальное скольжение газа, которое возникает из-за газа, увлеченного крупным цементным клинкером, который должен быть раздроблен.

Соединенные отработавшие газы 32, которые отделяются от существенно нейтрализованной сырьевой муки на стадии нижнего циклона 63, затем проходит через стадию циклона 50, после через стадию циклона 49 и, наконец, через стадию циклона 48. После стадий циклона 50, 49 и 48 соединенные отработавшие газы проходят через пылеуловитель 33, а оттуда в газовый теплообменник 30, который, как уже говорилось выше, передает тепло от соединенных отработавших газов 32 влажному и охлажденному циркуляционному воздуху для помола 23′, а соединенные отработавшие газы 32 сжимаются в компрессоре 70 для компенсации падения давления, которое присутствовало до этого времени, и от них проходят через газоотвод части воздуха 75 назад в первый контур 45а двухконтурного охладителя 45, где газовая сеть 10 закрыта.

Высокообогащенный газ СО₂, находящийся в газовой сети 10, выходит из установки 1 в точке 57b/61b через газоотвод части газа 75, этот газ постоянно подается отработавшими газами 32, 32а, 32b, 32с вследствие сгорания смесей 57 и 61 в горелках 56 и 60 и реакции нейтрализации сырьевой муки с содержанием карбоната кальция.

Из газоотвода части газа 75 отводится ровно столько соединенных отработавших газов 32, высокообогащенных СО₂, сколько их входит в открытую газовую сеть 10 в результате ввода газов вследствие горения и нейтрализации, для поддержания постоянного количества газа в газовой сети 10. В этом случае в контексте данного описания изобретения, а также по отношению к газовой сети 10, «открытая газовая сеть» понимается как газовая сеть, которая постоянно питается газом и освобождается от газа, а также как газовая сеть, которая питается и освобождается от газа партиями или с промежутками. Газы, выходящие из газоотвода части газа 75, затем утилизируются посредством хранения вместо того, чтобы выпускаться в атмосферу.

Специфической особенностью описанной установки и соответствующего способа является то, что вместо использования отработавших газов из устройства предварительного нагрева для сушки исходного материала на предыдущей стадии помола, для почти готового цементного клинкера используется отработавший воздух из охладителя клинкера, тепло из устройства предварительного нагрева, которое подается в этот отработавший воздух из охладителя, не перегружается вредными отработавшими газами. Отработавшие газы, выходящие из устройства предварительного нагрева, направляются в контур установки, в результате чего степень отделения всего количества СО₂, возникающего в процессе, значительно возрастает по сравнению с уже известными установками для производства цементного клинкера с отделением возникающего СО₂.

Список условных обозначений

1 Установка 35 Стадия предварительного нагрева 5 Открытая газовая сеть 10 Открытая газовая сеть 40 Цилиндрическая вращающаяся печь 15 Стадия помола 20а Точка подачи 41 Точка соединения отработавших газов из охладителя 23, 23′ 22 Точка входа отработавшего
воздуха из охладителя 23 Сухой отработавший воздух из охладителя 45 Двухконтурный охладитель 23′ Влажный циркуляционный воздух для помола 45а Первый контур 45b Второй контур 23" Влажный нагретый циркуляционный воздух для помола 45с Дробилка клинкера, стадия газоотделения 46 Пылеуловитель 25 Точка отхода сырьевой муки 47 Компрессор 48 Стадия циклона 26 Каскад, пылеуловитель 49 Стадия циклона 27 Компрессор 50 Стадия циклона 28 Газоотвод части газа 55 Кальцинатор 28а Подача воздуха из охладителя 56 Горелка 57 Топливная смесь 28b Точка выхода отработавшего воздуха из охладителя 57b Точка выхода газа 58 Вторичный воздух 60 Горелка 30 Газовый теплообменник 61 Топливная смесь 61b Точка выхода газа 32 Соединенные отработавшие газы 62 Вихревая камера 63 Стадия циклона 32а Газ СO₂, получаемый вследствие нейтрализации 65 Входная камера цилиндрической вращающейся печи 32b Газ, получаемый вследствие горения 70 Компрессор 32с Газ, получаемый вследствие горения 75 Газоотвод части газа 33 Пылеуловитель

Изобретение относится к способу и установке для производства цементного клинкера. Способ включает предварительный нагрев сырьевой муки, содержащей карбонат кальция, на стадии предварительного нагрева посредством отработавших газов стадии спекания, соединенных по ходу движения газового потока, нейтрализацию предварительно нагретой сырьевой муки, спекание нейтрализованной сырьевой муки в цементный клинкер на стадии спекания, охлаждение цементного клинкера, полученного на стадии спекания, при помощи газа на стадии охлаждения, при этом отработавшие газы со стадии спекания соединяются с отработавшими газами со стадии нейтрализации, и соединенные отработавшие газы направляются в открытую газовую сеть (10) с постоянным или прерывистым отделением доли соединенных отработавших газов (32) от открытой газовой сети (10), при этом количественная доля отделенной доли соответствует доле, вновь добавляющейся в открытую газовую сеть (10) в результате сгорания и нейтрализации. Раскрыта также установка для производства цементного клинкера. Обеспечивается снижение выбросов СО₂ и предотвращение формирования оксидов азота при сгорании атмосферного азота в окислительной среде горелки стадии спекания. 2 н. и 4 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ производства цементного клинкера из сырьевой муки, содержащей карбонат кальция, с уменьшенным выбросом СО₂, включающий:
- измельчение исходного материала, содержащего карбонат кальция, с получением сырьевой муки,
- предварительный нагрев сырьевой муки, содержащей карбонат кальция, на стадии предварительного нагрева (35) посредством отходящих газов из стадии спекания (40), которая следует в направлении движения газового потока,
- нейтрализацию предварительно нагретой сырьевой муки,
- спекание нейтрализованной сырьевой муки в цементный клинкер на стадии спекания (40),
- охлаждение цементного клинкера из стадии спекания (40) на стадии охлаждения (45, 45а, 45b), в которой цементный клинкер охлаждают отходящим газом,
отличающийся тем, что
- объединяют отходящие газы (32b) из стадии спекания с отходящими газами (32а, 32с) из стадии нейтрализации, и
- объединенные отходящие газы (32) направляют в открытую газовую сеть (10), при этом осуществляют постоянное или прерывистое отделение доли объединенных отходящих газов (32) из открытой газовой сети (10),
- причем размер отделенной доли объединенных отходящих газов (32) соответствует доле газов, вновь добавляемой в открытую газовую сеть (10) в результате сгорания и нейтрализации в устройстве спекания и нейтрализации.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нейтрализацию и спекание ведут в областях (40, 55), пространственно отделенных друг от друга.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что объединенные отходящие газы (32), направляемые в открытую газовую сеть (10), обогащают СО₂, полученным из продуктов горения (32b, 32с) и на стадии нейтрализации (32а) в устройстве спекания и нейтрализации.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что он включает этап передачи тепла от объединенных отходящих газов (32), выходящих из стадии предварительного нагрева (35), газу (23′, 23"), циркулирующему в открытой газовой сети (5), и отбора этого тепла из газа (23) для охлаждения цементного клинкера для сушки сырьевой муки на предыдущей стадии измельчения (15).

5. Установка для производства цементного клинкера из сырьевой муки, содержащей карбонат кальция, с уменьшенным выбросом СО₂ способом по любому из пп.1-4, содержащая,
- как минимум одно устройство измельчения,
- как минимум одно устройство предварительного нагрева (35) для предварительного нагрева сырьевой муки, содержащей карбонат кальция, отходящими газами (32b) из последующей установки спекания (40),
- как минимум одно устройство (40, 55) нейтрализации и спекания,
- как минимум одно устройство охлаждения (45),
- как минимум одно устройство охлаждения (45, 45а, 45b) выполнено по крайней мере, двухконтурным, и
как минимум одно упомянутое устройство охлаждения (45, 45а, 45b) имеет по крайней мере одну ступень отделения газа (45с) для отделения от газа в сети (10) отходящих газов (32) и газа (23) для охлаждения цементного клинкера и
- газовый теплообменник (30), расположенный после устройства предварительного нагрева (35) по ходу газового потока, посредством которого тепло из газового теплообменника от объединенных отходящих газов (32), выходящих из устройства предварительного нагрева (35) в газовую сеть (5) с циркулирующим газом (23′), передается на сушку сырьевой муки в предыдущем устройстве измельчения (15),
- при этом газ (23) для сушки сырьевой муки отбирается из газа (23) для охлаждения цементного клинкера.

6. Установка по п.5, отличающаяся тем, что устройство нейтрализации (55) пространственно отделено от устройства спекания (40), которое следует за устройством нейтрализации в направлении газового потока.