Патент на изобретение №2266775

(54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОКСИДОВ АЗОТА И СЕРЫ ДО N₂ И S

(57) Реферат:

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 =1,05…1,1, а в зоне печи, где температура отходящих газов ниже 800°С, коэффициент избытка воздуха повышают до 1,2 путем подачи горячего воздуха. Изобретение позволяет перевести токсичные газы NO_x, SO₂ в нетоксичные азот и серу, дополнительно очищать газы от СО и одновременно утилизировать отходы угледобывающих производств. 1 табл.

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 () 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 (=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 NO_x и SO₂, переводит их в безвредные соединения. Недостатками этих способов являются их неприменимость для процессов обжига строительных материалов, так как сильновосстановительная среда (=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.

_x 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 =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 NO_x 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 =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 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;

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

В результате реакций токсичные NO_x 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 до более высокого – 1,2. Так как, оксиды азота и серы могут образовываться в отходящих газах только при температурах выше 1100°С, поднятие до 1,2 в более холодных зонах (при t_ог<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.

Формула изобретения

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 =1,05…1,1, а в зоне печи, где температура отходящих газов ниже 800°С, коэффициент избытка воздуха повышают до 1,2 путем подачи горячего воздуха.

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 06.05.2006

Извещение опубликовано: 27.04.2007 БИ: 12/2007

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 06.05.2006

Извещение опубликовано: 20.06.2007 БИ: 17/2007