專利名稱：消除汞排放尖峰的方法
背景技術(shù)：
對工業(yè)過程中的汞及其它污染物排放的認(rèn)知水平日益升高。例如，由于在過程中使用了各種各樣的原料和燃料，水泥廠具有大范圍的汞輸入以及隨之而來的汞排放。在對運行裝置的研究中，很明顯在研磨操作停止后的短時間內(nèi)會發(fā)生這些化合物中若干種的排放大幅度升高。這種排放尖峰(spike in emissions)明顯大于磨機處于運行時或當(dāng)磨機系統(tǒng)已離線一段時間時的穩(wěn)態(tài)操作期間所看到的排放水平。因此，對開發(fā)用于控制這些排放的成本有效的可選項目存在興趣，并且那也是本發(fā)明的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種降低排放水平的方法，包括在磨機停工期間降低來自礦物加工系統(tǒng) (諸如水泥或礦物窯爐系統(tǒng))的汞及其它污染物的排放的可變性。本發(fā)明包括用于降低來自利用水泥或石灰窯爐(其在特定操作條件下具有高水平的汞排放)的工業(yè)裝置的汞排放的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明消除或顯著降低了當(dāng)在線原料磨機停工(shut-down)且所有預(yù)熱器氣體被直接排入煙道(stack)時通常可在水泥窯爐系統(tǒng)中看到的汞排放的大尖峰。本發(fā)明可在以下步驟之前處理預(yù)熱器氣體除塵，并且通過將氣體冷卻到至少接近某些污染物(特別是汞化合物)的冷凝溫度(應(yīng)理解當(dāng)采用吸收劑時汞和其它化合物可在略高于其冷凝溫度(即，高出多達(dá)約25°C)的溫度吸收)來排出，并且將這些污染物吸收在吸收劑上，所述吸收劑被添加到冷卻步驟和/或以粉塵的形式存在于預(yù)熱器系統(tǒng)中。吸收劑可進行循環(huán)以增強汞的捕獲。所有或一些經(jīng)循環(huán)的吸收劑可被移走并處理以便在除了消除排放尖峰之外還降低汞的總排放。本發(fā)明不限于帶有預(yù)熱塔的水泥廠或工廠。其可用于其中揮發(fā)性金屬、VOC或二氧芑/呋喃的排放高度依賴于主處理設(shè)備下游的設(shè)備的操作模式的任何工業(yè)加工裝置 (industrial processing plant)，例如長干水泥窯爐和石灰窯爐。


圖1是用于生產(chǎn)水泥熔渣的裝置的總圖，其適于在所述裝置的原料磨機(raw mill)不工作時連續(xù)清除汞及其它污染物的顆粒物質(zhì)。圖2是圖1的200部分的放大局部圖，其詳細(xì)顯示了作為第一實施方式的水泥廠的原料磨碎區(qū)，該實施方式適于來自穿過原料磨機周圍的氣流的汞及其它污染物的顆粒物質(zhì)的清潔，并且使用獨立的收集系統(tǒng)。圖3是本發(fā)明第二實施方式的放大局部圖，其更適于已有裝置的改造。圖4是本發(fā)明第三實施方式的放大局部圖。圖5是本發(fā)明第四實施方式的放大局部圖。
具體實施例方式
4
盡管本發(fā)明特別涉及汞的去除，應(yīng)理解其也可用于去除來自工業(yè)裝置如水泥制造設(shè)備并且對窯爐生產(chǎn)工藝產(chǎn)生污染的其它揮發(fā)性金屬(如鎘和鉈)、硫化合物、可冷凝的揮發(fā)性有機化合物(V0C)、酸性氣體(如HCl)以及二氧芑/呋喃。同樣，盡管重點在于水泥制造工藝，應(yīng)理解本發(fā)明可用于其它窯爐生產(chǎn)工藝諸如石灰制造工藝和其他窯爐生產(chǎn)工業(yè)工藝，其中由于改變操作模式而導(dǎo)致的操作溫度和/或粉塵濃度的變化可影響這些化合物的排放水平。汞通常在原料和燃料中進入工業(yè)窯爐生產(chǎn)工藝，如水泥窯爐工藝。在水泥工藝中， 汞以非常低的濃度進入。由于汞和汞化合物的相特性，非常少的汞存在于水泥熔渣產(chǎn)品中。 大部分的汞在原料磨機、主粉塵過濾器和預(yù)熱塔之間的工藝中循環(huán)。汞化合物在預(yù)熱塔中蒸發(fā)，并在氣流中移動到原料磨機和主粉塵過濾器。當(dāng)原料磨機運行時，氣流中高百分比的汞被生料捕獲。被捕獲的汞在原料磨機之后的粉塵過濾器中的窯爐粉塵中不成比例地富集。由于當(dāng)原料磨機運行時非常少的汞留在熔渣中或存在于煙道中，汞濃度在窯爐進料、窯爐粉塵、調(diào)濕塔(conditioning tower)粉塵、原料磨機旋風(fēng)器粉塵、下降管粉塵、下降管氣流以及預(yù)熱塔中到上段中的氣流中會升高到在初始原料中所發(fā)現(xiàn)水平的很多倍。當(dāng)原料磨機停工時，隨著累積的汞從系統(tǒng)中排出，來自主煙道的汞排放劇烈上升。在實踐中，觀察到在剛剛停止原料研磨系統(tǒng)的操作之后的很短時間內(nèi)，汞化合物的排放水平有非常大的升高。已觀察到在原料磨機停工后的不到一個小時的時間段內(nèi)，排放水平可能會突然升高(spike)到汞基線排放水平的約10 20倍，所述汞基線排放水平是在磨機停工前原料磨機處于穩(wěn)態(tài)操作時所觀察到的。在這個短暫的時間段內(nèi)極高水平的汞排放可以是從所述裝置看到的排放水平的很大一部分。降低在主裝置煙道看到的這種排放水平升高的規(guī)模和持續(xù)時間不能直接降低在長時間內(nèi)從裝置處看到的汞排放水平，但是降低這種排放尖峰將極大地降低排放水平的短期嚴(yán)重性，并且將有助于用于捕獲和去除汞以及污染控制裝置下游的其它化合物的其它技術(shù)的有效操作，其中所述污染控制裝置可能被終端用戶用作本發(fā)明的補充。在本發(fā)明中，當(dāng)原料磨機停工時，將從預(yù)熱器系統(tǒng)離開的氣體(其包含汞)被導(dǎo)引著離開原料磨機并通過氣體用冷卻裝置(諸如，最優(yōu)選氣體懸浮吸收器(GSA)或氣體冷卻塔)。氣體懸浮吸收器由管式反應(yīng)容器組成，將這些氣體導(dǎo)引穿過該管式反應(yīng)容器，保持停留時間優(yōu)選在約0. 5到約3. 0秒之間。當(dāng)在本文中提到作為冷卻裝置的GSA時，應(yīng)理解氣體冷卻塔也可滿足本發(fā)明的需要。向冷卻裝置提供供水以將氣體冷卻到至少接近元素汞和任選地多種其它污染物化學(xué)物種的冷凝溫度?！爸辽俳咏笔侵钢辽倮鋮s到高于冷凝溫度25°C及以下。因此，如果特定污染物的冷凝溫度為100°C，則其應(yīng)被冷卻到約125°C及以下。對于汞，由于其在甚至低于其冷凝溫度的溫度下具有高蒸汽壓，因此大量的汞甚至在其冷凝溫度下會存在于蒸汽相中。因此，最優(yōu)選將汞冷卻到顯著低于其冷凝溫度的溫度。因此，將冷凝裝置出口處的溫度控制在約40°C到約200°C之間以保持汞的高吸收，更優(yōu)選約70°C到160°C，最優(yōu)選約90°C到約135°C。所供給的水量用于控制反應(yīng)容器的出口溫度以維持所需的出口溫度。噴淋到容器中的水可使用機械霧化或空氣霧化以確保水的蒸發(fā)。 一定量的由熟石灰、循環(huán)水泥窯爐粉塵、活性碳或?qū)Ｓ梦談?proprietary sorbent)組成的吸收劑可與水一起作為漿料加入到容器中或可通過直接干法注射獨立地供給到容器中以便協(xié)助污染物的吸收。或者可選地，來自預(yù)熱器物流、存在于氣流中的粉塵可包含足夠量的逃離預(yù)熱器的粉塵以用作汞吸收劑。諸如氧化劑的化學(xué)添加劑可任選地在反應(yīng)區(qū)上游、下游或其中加入以協(xié)助將汞轉(zhuǎn)化為氧化形式，從而在吸收劑或化學(xué)試劑在第一粉塵收集器的下游加入時幫助汞的再吸附。合適的氧化劑包括臭氧、過氧化物、鹵化物種(諸如氯溶液)，諸如氯化鈣、高錳酸鉀、鹽酸、碘和適于氧化汞的其它試劑。氧化劑的優(yōu)選量通常表達(dá)為其在該試劑注入處下游的氣流中的濃度。例如，當(dāng)氧化劑是氯時，氣流中的優(yōu)選氯濃度將通常在約50到約IOOppm的范圍內(nèi)?？蓽p少或消除這種氧化劑的加入，特別是當(dāng)在來自預(yù)熱器的熱工藝氣體中存在諸如氯和其它鹵素的天然存在的氧化劑時，這種情況可以取決于工藝中所利用的原料、要使用的氧化劑的類型和形式、預(yù)熱器氣體中的揮發(fā)汞的量以及在預(yù)熱器氣體中是否自然存在任何氧化劑。當(dāng)確定要利用的注入物的水平時，本發(fā)明的實踐者應(yīng)考慮未反應(yīng)的氧化劑(諸如HC1、臭氧或氯)的排放，因為這些化合物可能受到政府的排放控制。使離開氣體懸浮吸收器的氣體通過分離/收集容器。該分離/收集容器優(yōu)選為旋風(fēng)器或一系列旋風(fēng)器，但也可以是下降室(drop-out chamber) 0分離/收集容器去除了通過氣體懸浮吸收器的高百分比的粉塵和/或吸收劑，所述粉塵和/或吸收劑已吸收了預(yù)熱器氣體中的大部分汞。該粉塵可被循環(huán)到氣體懸浮吸收器以捕獲額外的汞直到飽和，和 /或可被投入裝置的其它區(qū)域以便包含在該裝置的終產(chǎn)品中、加入到磨碎機中、加入到窯爐進料倉或混料斗中以加入窯爐系統(tǒng)、用作諸如磨煤機和盤式反應(yīng)器的工藝設(shè)備中的防火材料、在汞去除系統(tǒng)中處理粉塵或者棄置。優(yōu)選將部分這種粉塵循環(huán)回GSA以減少或消除加入用于在反應(yīng)容器中捕獲汞的吸收劑的需要。離開在氣體懸浮吸收器之后的收集/分離容器的氣體隨后被通入裝置中的主空氣污染控制裝置，其由袋濾室、靜電沉淀器、砂礫床過濾器或任何用于維持設(shè)備操作符合粉塵排放限制的方法組成。向該收集器加入額外的空氣以降低溫度可用額外的“放氣(bleed air) ”調(diào)節(jié)風(fēng)門來實現(xiàn)，所述放氣調(diào)節(jié)風(fēng)門位于氣體懸浮吸收器入口之前的風(fēng)道中或者位于收集/分離容器與主空氣污染控制裝置之間的風(fēng)道中，從而改善在主空氣污染控制裝置中看到的溫度分布，以在氣體流動不允許使用水進行氣體冷卻的情況中(諸如當(dāng)水泥窯爐系統(tǒng)啟動時)提供對主空氣污染控制裝置中的溫度的控制，或者提供降低氣流露點以避免水和酸在主空氣污染控制裝置及相關(guān)風(fēng)道的內(nèi)表面上冷凝的手段?？赏ㄟ^以下方式將氣體抽汲通過主空氣污染控制裝置通過在主空氣污染控制裝置之后的引風(fēng)機，通過在氣體懸浮吸收器和主空氣污染控制裝置之間的引風(fēng)機，或者通過這兩種方法的組合。在主空氣污染控制裝置中收集的物質(zhì)可被循環(huán)回氣體懸浮吸收器以捕獲額外的汞直到飽和，和/或可被投入裝置的其它區(qū)域以便包含在該裝置的終產(chǎn)品中、加入到磨碎機中、加入到窯爐進料倉或混料斗中以加入窯爐系統(tǒng)、用作諸如磨煤機和盤式反應(yīng)器的工藝設(shè)備中的防火材料、在汞去除系統(tǒng)中處理粉塵或者棄置。優(yōu)選將部分這種粉塵循環(huán)回GSA 以減少或消除加入用于在反應(yīng)容器中捕獲汞的吸收劑的需要。在實踐中，主空氣污染控制裝置(其在主空氣污染控制裝置的各段之間能提供具有所得到的不同物質(zhì)粒徑分級的產(chǎn)物)的使用(諸如用于粉塵捕獲的靜電沉淀器的使用)也將允許將被捕獲的粉塵產(chǎn)物的粗組分返回到一個位置(諸如窯爐進料倉或主原料混和或均化斗)，并且允許將被捕獲的粉塵產(chǎn)物的細(xì)組分返回到另一個單獨的位置(諸如氣體懸浮吸收器入口)。在主空氣污染控制裝置中捕獲的粉塵也可使用另一種技術(shù)(例如靜電或動力學(xué)分離器)而在細(xì)組分和粗組分之間進行分離，并且隨后被返回到不同位置。在典型的水泥廠中，在操作過程中，所有預(yù)熱器氣體或所有預(yù)熱器氣體的一部分通過在線原料磨機，隨后穿過用于粉塵去除的主空氣污染控制裝置或系列裝置。在此時間內(nèi)的汞排放是可變的。在一些時間點，通常由于機械(例如與維修相關(guān)的)原因或生產(chǎn)調(diào)整的原因，原料磨機的操作停止，并且預(yù)熱器出口氣體被導(dǎo)引至旁路管道，在這里它們繞過在線原料磨機并直接通入用于粉塵去除的主空氣污染控制裝置或系列裝置。在可有利地應(yīng)用本發(fā)明的設(shè)備中，這些氣體在預(yù)熱器出口與用于粉塵去除的主空氣污染控制裝置或系列裝置之間不進行冷卻。在原料磨機停止后的一小段時間，裝置的汞排放會有明顯的升高，這種升高是在在線原料磨機停止之前觀察到的排放水平的許多倍。這種急劇升高之后是汞排放降低到以下水平盡管高于原料磨機運行時看到的排放水平，但比緊跟著磨機停止之后的一小段時間內(nèi)所看到的水平低得多。汞排放保持接近這種中間排放水平，直到原料磨機再次啟動并且所有預(yù)熱器氣體的全部或所有預(yù)熱器氣體的一部分再次被導(dǎo)引至原料磨機。 一旦原料磨機重新啟動，汞排放水平回復(fù)到相對低的排放水平。當(dāng)利用本發(fā)明時，在原料磨機操作停止時，預(yù)熱器出口氣體不會直接通入用于粉塵去除的主空氣污染控制裝置或系列裝置。而是，將該氣體導(dǎo)引至冷卻裝置中以便將其冷卻到汞及其它污染物冷凝的溫度，隨后將其導(dǎo)引通過根據(jù)本文所述發(fā)明的裝置。在原料磨機停止之后的時間之后，裝置的汞排放可能明顯升高，該升高略高于在在線原料磨機停止之前觀察到的排放水平。然而，此刻的汞水平比在常見裝置操作期間看到的汞排放升高要低的多，并且汞排放事實上保持接近于原料磨機運行期間看到的排放水平。一旦原料磨機重新啟動，汞排放水平可以稍微下降，隨后其回復(fù)到相對穩(wěn)定的排放水平。在下文中借助附圖更詳細(xì)地解釋了本發(fā)明。在如圖1所圖解的本發(fā)明的一般方法中，物質(zhì)在窯爐100中處理，所述窯爐100將物質(zhì)加熱以經(jīng)受化學(xué)變化。在水泥窯爐系統(tǒng)中，經(jīng)由導(dǎo)管101進入窯爐100的進料可首先在預(yù)熱器系統(tǒng)102中預(yù)熱，所述預(yù)熱器系統(tǒng)102由多個旋風(fēng)器形式的逆流熱交換器103組成。來自窯爐的產(chǎn)物可在冷卻系統(tǒng)104中冷卻，以便將熱回收到工藝中和去除用于處理產(chǎn)物的過量廢熱。將離開窯爐100的氣體導(dǎo)引至預(yù)熱器系統(tǒng)102，隨后可將其在任選的調(diào)濕塔107中冷卻，然后用于其它工藝。研磨系統(tǒng)200用于通過磨碎制備用于裝置的原料。來自預(yù)熱器系統(tǒng)102的氣體經(jīng)由導(dǎo)管108被導(dǎo)引至研磨系統(tǒng)200以便干燥和運送原料。來自研磨系統(tǒng)200的細(xì)粒物質(zhì)產(chǎn)物在料斗109中儲存和摻合，隨后作為進料通過導(dǎo)管105引入窯爐100。來自研磨系統(tǒng)200的物質(zhì)可利用任選的汞去除系統(tǒng)110來清除掉汞。圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的方法的應(yīng)用的一個實施方式，其中使用窯爐設(shè)備來生產(chǎn)水泥熔渣，并且顯示了原料磨機磨碎部分200的更詳細(xì)的視圖。氣體和出口粉塵經(jīng)由導(dǎo)管 1由預(yù)熱器塔(在圖中未示出)的出口提供，并且通過引風(fēng)機對被抽汲到系統(tǒng)中。這些氣體可由預(yù)熱器出口直接通過，可以預(yù)先用水或空氣處理以進行溫度控制，或者可在用于本發(fā)明的系統(tǒng)中之前通過廢熱回收系統(tǒng)。氣體可經(jīng)由一個或多個補充導(dǎo)管由來自窯爐氣體旁路或磨煤機的氣體補充，例如所繪的導(dǎo)管27和28，以便向合并氣流加入體積或熱。當(dāng)原料磨機3運行時，合并氣體經(jīng)由導(dǎo)管2通入原料磨機3，在這里將用于生產(chǎn)水泥熔渣的原料經(jīng)由物質(zhì)入口 4引入并磨碎為細(xì)粉。進入磨機的氣體可用于原料中水分的干燥和運送磨碎產(chǎn)物通過系統(tǒng)。磨機的細(xì)粒產(chǎn)物和廢氣經(jīng)由導(dǎo)管30通入收集旋風(fēng)器或系列旋風(fēng)器5，在這里產(chǎn)物的粗組分經(jīng)由物質(zhì)出口 6收集并運送到裝置的其它位置以便儲存、摻合和/或進料到窯爐系統(tǒng)。通過排粉機7保持對該氣流的抽汲。來自排粉機的廢氣含有一部分來自磨機的終產(chǎn)物以及來自在磨機收集旋風(fēng)器中未被捕獲的多種氣體來源的任何細(xì)粒粉塵。這些廢氣通過排風(fēng)機11被吸引通過主空氣污染控制裝置8，然后經(jīng)由氣體出口 M排入大氣或進入后面的空氣污染控制裝置。在主空氣污染控制裝置中捕獲的粉塵可經(jīng)由導(dǎo)管9通入存料斗和 /或混料斗、窯爐進料倉、窯爐粉塵倉、廢棄以降低污染物水平、在裝置的其它區(qū)域用作設(shè)備 (諸如磨煤機和盤式反應(yīng)器)的防火材料、加入到產(chǎn)物磨碎機、加入產(chǎn)物料斗、用作污染物吸收劑或投入有害污染物去除裝置中。如果主空氣污染控制裝置是如下類型其在相對細(xì)組分和相對粗組分之間提供了物質(zhì)細(xì)度的分離(諸如靜電沉淀器)，則由粗和細(xì)組分組成的物流不會用于相同位置，正如僅作為一個例子，粗組分可用于窯爐進料倉中，而細(xì)組分可被廢棄以降低污染物水平。在原料磨機停止的情況中，在本發(fā)明優(yōu)選實施方式中，預(yù)熱器的所有出口氣體以及來自窯爐氣體旁路、磨煤機和/或冷卻器出口的氣體(如果存在的話)被阻止通入原料磨機，諸如通過關(guān)閉位于研磨系統(tǒng)12入口處和位于研磨系統(tǒng)13出口處的氣體截流閥門。這些氣體在導(dǎo)管四中合并，并使其離開原料磨機轉(zhuǎn)向進入冷卻裝置20，諸如氣體懸浮吸收器或氣體調(diào)濕塔，以便將這些氣體冷卻到汞和其它污染物(如果需要)將形成冷凝物的溫度。 在優(yōu)選實施方式中提供位于本發(fā)明的入口 14和出口 15處的一組截流閥門以防止當(dāng)原料磨機運行時空氣通過本發(fā)明的系統(tǒng)，并且當(dāng)原料磨機關(guān)閉時打開，盡管如果系統(tǒng)需要允許，截流閥門14和15可保持部分開啟以便在磨機3運行時使少量氣體進入冷卻裝置20中。供水16或其它冷卻劑可被噴淋入進口氣體中并通過機械裝置或經(jīng)導(dǎo)管17加入霧化空氣來霧化。任選的漿料和/或處理溶液儲存容器18可用于通過用于冷卻水的供給線25或通過單獨的供給線來供給漿料或處理溶液。漿料可由水和石灰石、石灰、熟石灰、水泥窯爐粉塵 (CKD)、活性碳或用于汞收集的專用吸收劑的組合組成。處理溶液可由液相或氣相的臭氧、 過氧化物、鹵化種類(諸如氯)組成，包括氯化鈣、高錳酸鉀、鹽酸、碘和適于氧化汞的其它試劑。優(yōu)選漿料溶液和處理溶液均被霧化以確保在使用的吸收劑上正確地捕獲汞化合物。除了已經(jīng)在氣流中的可用作吸收劑的任何物質(zhì)(諸如預(yù)熱器出口粉塵、熔渣冷卻器粉塵或包含在進入系統(tǒng)的氣體和液體物流中的任何其它粉塵)之外，可任選地向氣流中加入來自儲存容器19的干吸收劑(其由熟石灰、循環(huán)水泥窯爐粉塵、窯爐空氣旁路粉塵、主空氣污染控制裝置捕獲物、活性碳或?qū)Ｓ梦談┙M成)以幫助收集氣流中的汞。吸收劑漿料在大多數(shù)系統(tǒng)中是優(yōu)選的，因為其最小化了所需的吸收劑的量，并由此最小化了所產(chǎn)生的廢物的量。干吸收劑注入在如下那些裝置中應(yīng)用在這里飲用水源不能用于漿料中(例如，在沙漠環(huán)境中的裝置)。非飲用水可用于某些裝置中，但僅在其相對不含溶解礦物(其能導(dǎo)致結(jié)垢問題)的情況中。處理溶液(無論是作為氣體還是在溶液中)可在生產(chǎn)工藝會導(dǎo)致大量元素汞變?yōu)檠趸衔飼r應(yīng)用，因為元素汞難以捕獲，而該溶液將驅(qū)使更多的汞變?yōu)橐子诓东@的形式。氣流和吸收劑/吸收劑漿料/處理溶液進入氣體懸浮吸收器(或其它冷卻裝置)20，停留時間介于0. 5到3. 0秒之間?？刂艷SA出口處的溫度，以保持汞到吸收劑上的高吸收和冷凝，通常介于40°C到約200°C，更優(yōu)選70°C到約160°C，最優(yōu)選90°C到約135°C。 應(yīng)注意這些溫度范圍也用于冷凝其它可能存在于氣流中的污染物。例如，在典型的水泥窯爐中，這些污染物可包括鹽酸和有機化合物，諸如苯。如果需要吸收具有較低冷凝溫度的污染物，GSA出口處的溫度可相應(yīng)降低，諸如(例如對于苯而言)，介于約70°C到約100°C之間。水可用于控制所需的冷卻裝置出口溫度。位于冷卻裝置氣體入口端附近的流量測量裝置33也可用于根據(jù)作為前饋控制(feed forward controll)的氣體體積協(xié)助計算注水需要和/或吸收劑濃度。GSA中的氣體和吸收劑和/或細(xì)粒粉塵被排到收集裝置21，優(yōu)選旋風(fēng)器或旋風(fēng)器組，從這里收集挾帶粉塵的較粗組分。所收集粉塵的一部分可經(jīng)由導(dǎo)管 22返回到GSA以吸收更多量的汞和幫助保持穩(wěn)定的GSA出口溫度。在GSA中收集的粉塵的任何剩余部分可經(jīng)由導(dǎo)管23抽出以獨立地用于存料斗和/或混料斗、窯爐進料倉、窯爐粉塵倉、廢棄以降低污染物水平、在裝置的其它區(qū)域用于設(shè)備(諸如磨煤機和盤式反應(yīng)器) 的防火材料、加入產(chǎn)物磨碎機、加入產(chǎn)物料斗、用作污染物吸收劑或投入有害污染物去除裝置。來自收集旋風(fēng)器21的廢氣可在旋風(fēng)器的下游通過加入環(huán)境空氣進一步冷卻以有助于維持水的露點低于氣流溫度從而避免水分在管道上冷凝或在主空氣污染控制裝置8 中冷凝。設(shè)置用于加入環(huán)境空氣的裝置可以是環(huán)境空氣調(diào)節(jié)風(fēng)門，其也用于在氣流通過另外可選的氣體冷卻方式(諸如噴水)可能不足以提供保護時在窯爐系統(tǒng)啟動狀態(tài)期間提供對主空氣污染控制裝置(諸如袋濾室)的保護。如果設(shè)置用于主空氣污染控制裝置8的排風(fēng)機11不具有足夠的容量以適于因本發(fā)明導(dǎo)致的誘導(dǎo)壓降，則可設(shè)置用于將氣體抽汲通過本發(fā)明的排風(fēng)機32。如果主空氣污染控制裝置8是主動型空氣污染控制裝置(諸如主動型ESP)或者不能通過位于主空氣污染控制裝置的干凈側(cè)的排風(fēng)機11來抽吸空氣的袋濾室，則也可能需要排風(fēng)機32。圖3顯示了本發(fā)明的第二實施方式，其可根據(jù)本發(fā)明所應(yīng)用的特定裝置的規(guī)格來應(yīng)用。圖3的實施方式基本等同于圖2的實施方式，明顯的不同之處在于含有細(xì)粒產(chǎn)物和廢氣的來自磨機3和GSA20的出口氣體被導(dǎo)引至同一個分離旋風(fēng)器(或旋風(fēng)器系列)21，在該旋風(fēng)器中產(chǎn)物的較粗組分被收集和經(jīng)由導(dǎo)管6 (或一系列導(dǎo)管)被運送到裝置的其它位置以儲存、混合和/或進料到窯爐系統(tǒng)。來自原料磨機收集旋風(fēng)器21的廢氣含有一部分來自磨機的終產(chǎn)物以及來自沒有被磨機收集旋風(fēng)器捕獲的多種氣體來源的任何細(xì)粒粉塵。一部分來自主空氣污染控制裝置8的廢氣也可被循環(huán)到磨機3的入口 4以進行溫度控制或補充通過磨機的氣體體積。在主空氣污染控制裝置8中捕獲的粉塵可被通入存料斗和/或混料斗、窯爐進料倉、窯爐粉塵倉、廢棄以降低污染物水平、在裝置的其它區(qū)域用于設(shè)備(諸如磨煤機和盤式反應(yīng)器)的防火材料、加入產(chǎn)物磨碎機、加入產(chǎn)物料斗、用作污染物吸收劑或經(jīng)由導(dǎo)管9投入有害污染物去除裝置。如所示的，冷卻容器中的氣體和吸收劑和/或細(xì)粒粉塵被排入收集裝置21，其也用于收集來自磨機的產(chǎn)物。來自該收集裝置的產(chǎn)物可任選地被返回到設(shè)備的其它位置以進行儲存、混合和/或經(jīng)由導(dǎo)管6進料到窯爐系統(tǒng)。圖4顯示了本發(fā)明應(yīng)用的第三實施方式，其可適合取決于本發(fā)明所應(yīng)用的特定裝置的規(guī)格。圖4的實施方式基本等同于圖3的實施方式，明顯的不同之處在于來自磨機3的排出氣體被直接導(dǎo)引至主空氣污染控制裝置8，而不是被導(dǎo)引至插入的收集旋風(fēng)器或系列旋風(fēng)器。磨機3的細(xì)粒產(chǎn)物和廢氣經(jīng)排風(fēng)機11而被吸引通過主空氣污染控制裝置8，然后經(jīng)由出口導(dǎo)管M排入大氣或排入后面的空氣污染控制裝置。來自主空氣污染控制裝置的一部分廢氣可也被循環(huán)回磨機3的入口 4以進行溫度控制或補充通過磨機的氣體體積。圖5顯示了本發(fā)明的又另一種實施方式，其基本等同于圖4的實施方式，不同之處在于描繪了磨機旁路管線34。旁路管線34具有關(guān)閉閥12和36以及調(diào)節(jié)風(fēng)門35，它們提供了以下可能性即使當(dāng)磨機不運行時，少量預(yù)熱器出口氣體仍可被直接排入主空氣污染控制裝置8。使用本發(fā)明，顯著降低了水泥廠汞排放的不穩(wěn)定性。通過增加汞在系統(tǒng)中挾帶的粉塵上的吸附而消除了與維修時原料磨機停工相關(guān)的汞排放的巨大尖峰。如果減少汞是必要的，則可對水泥廠工藝進行以下修改以便以更受控的方式和以改善的回收效率降低汞排放?！闹骺諝馕廴究刂蒲b置8去除一部分粉塵，并對其進行洗滌或通過另一工藝去除粉塵中包含的汞?！臍怏w懸浮吸收器旋風(fēng)器21去除一部分粉塵，并對其進行洗滌或通過另一工藝去除粉塵中包含的汞。·這兩種方法的組合。因此本發(fā)明已被描述為，很明顯其可以多種方式改變而不會背離其精神和范圍。 所有這些修改均意圖包含在由所附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種降低來自工業(yè)裝置的污染物排放和污染物排放尖峰的方法，所述工業(yè)裝置利用了熱處理原料的窯爐、將原料在窯爐排出氣體中預(yù)熱的預(yù)熱器以及斷續(xù)運行以磨碎原料的原料磨機，其中將預(yù)熱器排出氣體導(dǎo)向原料磨機并且隨后導(dǎo)向空氣污染控制裝置，所述預(yù)熱器排出氣體包含蒸發(fā)形式的污染物；所述方法包括(i)將至少一些預(yù)熱器排出氣體從原料磨機轉(zhuǎn)移到冷卻裝置中，其中該預(yù)熱器排出氣體被冷卻到接近污染物的冷凝溫度，和(ii)將這種污染物吸收在吸收劑上，所述吸收劑被挾帶在預(yù)熱器排出氣體中。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述冷卻裝置是氣體懸浮吸收器。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述冷卻裝置是氣體冷卻塔。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述吸收劑被插入到所述冷卻裝置中。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述污染物由汞組成。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述預(yù)熱器排出氣體被冷卻到約40°C到約200°C。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中步驟(i)發(fā)生在磨機不運行時。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中將所有預(yù)熱器排出氣體轉(zhuǎn)移到冷卻裝置。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，還包括將其中挾帶了含有吸收汞的吸收劑的排出氣體導(dǎo)向分離裝置，在該分離裝置中將所述吸收劑與所述排出氣體分離。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括將分離出來的含有已吸收汞的吸收劑從所述分離裝置重新導(dǎo)向所述冷卻裝置。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括將已從其中分離了吸收劑的排出氣體導(dǎo)向空氣污染控制裝置。
12.如權(quán)利要求6所述的方法，還包括利用位于所述冷卻入口附近的流量測量裝置以根據(jù)作為前饋控制的氣體體積來協(xié)助計算注水需要和/或吸收劑濃度。
13.一種減少包含污染物的預(yù)熱器排出氣體中的污染物的系統(tǒng)，所述污染物包括汞，且所述預(yù)熱器排出氣體可冷凝，所述系統(tǒng)包括窯爐，其用于熱處理經(jīng)粉碎的原料；預(yù)熱器，其位于原料流動方向的窯爐上游，用于利用窯爐排出氣體預(yù)熱經(jīng)粉碎的原料；原料磨機，其適用于粉碎原料的斷續(xù)操作；將來自預(yù)熱器的排出氣體導(dǎo)向原料磨機并隨后導(dǎo)向空氣污染控制裝置的裝置； 冷卻裝置，其用于將預(yù)熱器排出氣體冷卻到接近汞冷凝溫度的溫度； 在磨機不工作時將預(yù)熱器排出氣體從磨機導(dǎo)向冷卻裝置的裝置；和將用于吸收汞的吸收劑導(dǎo)向冷卻裝置的裝置。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述冷卻裝置是氣體懸浮吸收器。
15.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述冷卻裝置是氣體冷卻塔。
16.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述吸收劑是漿料形式。
17.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述吸收劑是干燥形式。CN 102548638 A
18.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述預(yù)熱器排出氣體包含適合作為吸收劑的粉/K土。
19.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，還包括將其中存在被挾帶的含有吸收污染物的吸收劑的至少部分預(yù)熱器排出氣體從冷卻裝置導(dǎo)向空氣污染控制裝置的裝置。
20.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，還包括(i)分離裝置，其位于冷卻裝置和空氣污染控制裝置之間，用于將被挾帶的含有吸收污染物的吸收劑從經(jīng)冷卻的預(yù)熱器排出氣體中分離出來，和(ii)將至少部分經(jīng)分離的吸收劑導(dǎo)回冷卻裝置的裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于降低來自利用水泥或礦物窯爐(其在特定操作條件下具有高水平的汞排放)的工業(yè)裝置的汞排放的方法。本發(fā)明消除了當(dāng)在線原料磨機停工(shut-down)且所有預(yù)熱器氣體被直接排入煙道時通?？稍谒喔G爐系統(tǒng)中看到的汞排放的大尖峰。本發(fā)明將預(yù)熱器氣體轉(zhuǎn)移到冷卻裝置中，所述冷卻裝置用作吸附反應(yīng)器以便在原料磨機不工作時提供汞吸收。
文檔編號B01D53/10GK102548638SQ201080033051
公開日2012年7月4日 申請日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月28日
發(fā)明者J.薩門托, O.杰普森, P.T.保恩三世 申請人:Fl史密斯公司