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机立窑
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1氟氯碳化物 (CFC)在水泥窑中的分解何剑峰Chichibu Onada 水泥公司的 Kanzaburo Sutho ,kazumasa ,Toshiaki Hirose Hirose ,Hiroaki Takashi 和 Takashimiyakoshi, 日本已经实现了重要的试验和示范。摘要近年来，关于 CFC的限制排放问题已经得到了广大的认可。这种 CFC就是破坏大气臭氧层的气体。在 1994 年，Chichibu Onada 水泥公司和日本东京的一政府参与并开始了一种安全可行的用机立窑处理这些 CFC。作者成功的利用了一个小型的实验窑来分解 CFC。自从 1995 年以来，示范实验证明了这样的商业性质的窑已经可以正常运转的。 在 1995 年的 8 月，文章第一段中提到的实验证明了在水泥窑中短时间（大约在 6 个小时）分解 CFC 气体实验已经被实现。在 10 月份连续 3 天分解 CFC气体的实验也被实现了。在 11 月实现了分解 CFC-11 和 CFC-13 这两种气体。CFC 的分解率，废气的性质和 CFC 气体通入方式被确认。同样证明了这种方式对于窑内的工艺没有影响。这种方法总是被那些水泥窑技术改造调查委员会认可。也就是那些由几个专家和一些专门收集分解 CFC 气体方法的人员组成的一个组织。今年大约在一个月之后将会看到连续通入 CFC 气体的实验。这被期望用于商业活动中。臭氧层的保护问题是给全球的一个挑战。在 1985 年的游行中，采纳了保护臭氧层的意见，之后，就象特殊的测量，由于 CFC 的产品耗尽臭氧层的成分，大会上禁止其排放。从表 1 可以看出近年来，日本 CFC 排放量的改变。产品介绍目前建立一种既安全又适用的分解 CFC 技术是很重要的。在 1994 年，Chichibu Onoda 公司一所致力于解决环境问题的机构和东京 Metropolitan 政府一起开始一项调查，发展用水泥窑既安全又可行的分解 CFC 气体这项技术。水泥窑分解该气体这项技术是几个签约国在讨论保护臭氧层大会上通过的一项技术之一。 图表 1 给我们展示了水泥窑如何分解 CFC 的整个过程。2CFC 气体在 900 度或者高于这个温度时会被分解。当它们被送入燃烧温度大约 1500 度的窑体内，即被分解生成 Hcl 和 HF。Ccl2F2 +2H2O = 2Hcl +2HF +2O2 (1)象 Hcl 和 HF组成的酸性气体，在水泥窑的整个过程中都被石灰吸收了并与水泥中的材料反应生成方程式 2中的 CaO和 CO2，然后产生 Cal2和 CaF2见方程式（3）与（4）。最后这些氟组成水泥然后氟化物被循环吸收。CaCo3 CaO + CO2 （2）CaO +2Hcl Cacl2 +H2O （3） CaO + 2HF CaF2+ H2O （4）Chichibu Onoda 和东京 Metnopol政府已经证明这个实验的安全性，既在1994年用一个小型实验窑和从 1995年以来用一商业性质的窑做实验。 包括 6个小时分解 CFC-12的实验、连续 3天分解 CFC-12的实验和一次 6小时分解CFC与 CFC-13这两种实验，作者证实了 CFC的分解率。图表 1 . 显示的 CFC 在水泥窑内的分解大纲。二垩英和酸性气体的排放，通入氟氯碳化物（CFC）的方法且这种方法在窑的改进上已经不是领先的。经营窑的论证实验结果归纳在表 1。表格 1.最近日本 CFC 通过 catege 的运输量的趋势CFC-11 CFC-12 CFC-113 CFC-114 CFC-115 总计1986 29401 38203 63578 1613 130 139251987 34231 40940 77261 2530 610 1555721988 34337 41214 80385 2659 625 1592201989 32485 41406 83491 2738 601 1607211990 23611 27587 57840 1522 686 1112101991 20966 21446 50786 1669 729 955781992 14178 18006 26838 902 680 60604单位：吨实验设备Chichibu Onodas Chichibu Plant 2使用 1号窑做的实验。下面就是 1号3窑的外型尺寸：尺寸：内径=5.5m 长度=8.3m型号：新型四级预热窑生产能力：热料产量=210 吨/时CFCs使用的 CFC-12（常温常压下的气体） ，CFC-11 和 CFC-113（常温常压下的液体）CFC-12CF2Cl2沸点：-29.8东京的 Metroplitan研究所能够保持冷却的 CFC从空气冷却中恢复过来。CFC-11CFCl3沸点：23.7东京的 Metroplitan研究所能够保持冷却的 CFC从空气冷却中恢复过来。CFC-113CCl2FCClF2沸点：47.5东京的 Metroplitan研究所用什么方法来保持呢？第一个示范实验（一个六小时的处理 CFC-12的废气的实验）目的如同第一个论证实验。重复两次短时间的 CFC-12分解实验来证明 CFC的分解能力，排气的安全性以及设备的效果。方法为了处理分解，一个小时就通入 3.6千克的 CFC-12进入水泥窑中。这种通入率是使即便所有的被分解的 CFC-12产生的氯气，结果都被熟料吸收，熟料中的氯气浓度增加到 10ppm。重复两次通入 6小时的 CFC超过两天。在通入的前后时间要进行空转测试。CFC的分解能力，排气的安全性以及设备的效果要一直跟踪监视直至满意。第二个论证实验（关于 CFC-12的一个连续三天的分解处理实验）目的做这个关于 CFC-12的连续三天的分解处理实验就是为了去监视 CFC通入的稳定性，废气排放的安全性，有害物质的集中和循环以及设备的一系列效果。方法CFC-12被通入三天如同第一个论证实验达到了 3.6千克每小时。在实验中4要进行五次测试：第一个测试每天都在通入的前后进行转动和空转。CFC 的分解能力，排气的安全性以及设备的效果要一直跟踪监视直至满意。图表 2显示的 通入气体设备的外型。连接二个 40 公斤汽缸。打开汽缸阀门到一个刻度。关闭另一个汽缸的阀门。当第一个汽缸变成空的,把它从刻度移开而且以一个新的汽缸替换它。第三个论证实验（关于 CFC-11和 CFC-113的六个小时的分解处理实验）目的做这个实验是为了检查在常温常压下液体 CFC使用 CFC-11和 CFC-113的的通入方法以及证明 CFC-11和 CFC-113的分解能力以及废气排放的安全性。方法CFC-11的通入率达到 2.7千克每小时，CFC-113 达到 3.7千克每小时，就象前面的两个实验。理论熟料中的氯气浓度达到 10ppm，通入时间大约六个小时，和第一个实验一样。CFC-11和 CFC-113在两天的实验中每天通入一次，每次测试两次（空的和通入的）。CFC 的分解能力，排气的安全性以及设备的效果要一直跟踪监视直至满意。图表 3显示的 通入气体设备的外型。CFC -11 和CFC -113 像液体一样被喷射出来。他们和来自压缩物的空气混合之后被注入窑。表格2.第一个实验：废气中的和外部环境中的CFC-12的浓度废气 外部环境转动时 浓度（ppm） 窑南方的200m(ppm )窑北方的250m(ppm )转动1 空转 ND 0.79 0.95转动2 通入CFCND ND 1.03 1.12转动3 通入CFCND ND0.65 0.69转动3 空转 ND NE0.55 0.55可察觉的浓度 0.2ppm可察觉的浓度 0.2ppm结果CFC浓度的分析表格2、3、4显示的是在第一、二、三次实验中所获得的废气和外部环境中的CFC浓度分析的结果。5第一次论证实验的结果，表明在废气中的CFC浓度低于通入CFC时的转动和空转时的浓度。观察通入CFC没有引起CFC特别的影响，而且这远低于外部环境的CFC浓度。CFC的分解能力假定非常满意（超过99.9999%）。在第二个实验中，废气中的浓度仍低于所能允许的，另外在通入时转动和空转之间没有什么明显不同的观点。测试它们时非常微小，可以假定通入CFC对窑的改进没有任何影响。此外，测试时废气中的CFC浓度远低于外部环境中所发现的气体浓度。CFC的分解能力非常满意（超过99.9999%）。处理CFC分解的稳定性连续三天被证明了。表格 3.第二次实验：废气中和外部环境中的 CFC-12 浓度外部环境中的转动 废气中（ppm） 窑南方的200m（ppm）窑西方的800m（ppm）窑南方的4.4km（ppm）转动 1 空转 ND ND1.33 0.81 0.70转动 2 通入CFC-120.55 0.622.68 1.21转动 3 通入CFC-12转动 4 通入CFC-12ND 0.500.98 0.83 0.57转动 5 空转 ND可察觉的浓度 0.2pp 0.03ppm表格 4.第三次实验：废气中和外部环境中的 CFC-11 和 CFC-113 的浓度外部环境中废气中窑西方 800m 窑南方 4.4km转动CFC-11 (ppm)CFC-113 (ppm)CFC-11 (ppm)CFC-113 (ppm)CFC-11 (ppm)CFC-113 (ppm)转动 1 0.523 2.31空转 0.51 4.92 0.34 0.29 0.73 0.27转动 2 0.37 3.39CFC-113 0.20 2.14 0.81 1.15 0.43 1.25转动 3 0.50 6.30空转 0.34 1.88 0.35 0.34 0.38 0.57转动 4 0.48 2.44CFC-11 0.68 6.99 0.35 0.20 0.35 0.266可察觉的浓度 0.004 0.09 0.001 0.02 0.001 0.02观察第三个实验有同样的趋势，CFC-11 和 CFC-113在常温常压下液态的使用情况。在 CFC-11和 CFC-113中假定 CFC的分解能力非常满意（超过 99.9999%）。当这些结果全部成为依据时，可以总结出 CFCs在水泥窑中完全分解。酸性气体浓度的分析图 5，6，7 显示的是在第一、二、三次实验中所获得的废气和外部环境中的所含的酸性气体分析的结果。第一个实验的结果显示，废气中的 F-ion的浓度低于所有转动时检测到的浓度范围。检测到一些 Cl-ions,但是它们的浓度很低几乎没有，而且在 CFC通入时转动和空转之间酸性气体的浓度没有什么不同。观察 CFC通入时没有发生什么影响。第二个实验中，废气中的 F-ion的浓度仍低于所有转动检测到的浓度范围。虽然也检测到一些 Cl-ions,但是它们的浓度很低几乎没有。另外，在转动和空转之间酸性气体浓度没有不同意味着 CFC通入时没有发生任何影响。在这连续三天的处理实验中，证明了酸性气体没有被集中和循环。观察第三个实验也有同样的趋势，也就是在常温常压下使用的 CFC-11和CFC-113都是液体。根据这些依据，可以总结出 CFC分解生成的酸性气体已经被改进的水泥窑完全吸收了。关于排放酸性气体的安全性已经被证实了。表 5.实验一酸性气体在废气和外环境中的密度废气 外环境窑南方 200 千米处 窑北方 250 米处测量 氯（千克/立方纳米）氟（千克/立方纳米）氯（千克/立方纳米）氯（千克/立方纳米）氟（千克/立方纳米）氟（千克/立方纳米）测量 1 27空运转ND3.7NDNDND ND ND测量 2 CFC 通入 2.32.1NDNDND ND7测量 3 CFC通入2.82.4NDNDND ND ND ND测量 4空运转 1.71.4NDNDND ND ND ND可观察的界限0.9 0.5 0.13 0.07 0.13 0.07表 6.实验二. 酸性气体在废气和外环境中的密度废气测量氯离子（千克/立方纳米）氟离子（千克/立方纳米）氯离子（千克/立方纳米）氟离子（千克/立方纳米）测量 1 空运转0.80.7NDND 0.11 N
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