熟料和电力的生产方法和设备以及熟料生产设备的改进方法

熟料和电力的生产方法和设备以及熟料生产设备的改进方法
【专利摘要】本发明涉及熟料和电力的生产方法，其包括以下步骤：-向至少两个平行设置的预煅烧炉(3,3’)中引入生料(102,102’)、燃料(121,121’)和燃烧剂(113,113’)，-在750至950℃的温度下预煅烧生料，以获得预煅烧烟道气(132,132’)和预煅烧的生料(103,103’)，-处理预煅烧烟道气(132,132’)和预煅烧的生料(103,103’)朝向各自的旋风分离器(4,4’)，以获得预煅烧烟道气(133,135)和预煅烧的生料(104,104’)，-烧结预煅烧的生料(104,104’)，以获得熟料(105)，-通过至少一部分来自至少一个第二预煅烧炉(3’)和相应旋风分离器(4’)的烟道气(135)的热量传递来产生蒸汽，-使用包括蒸汽涡轮机和蒸汽发生器(7)的电力发电机(6)，由该蒸汽产生电力(150)，-在至少一个第二预煅烧炉(3’)中改变生料的进料速率和/或燃料的流速和/或燃烧剂的流速来改变产生的电力的量，-向至少一个第二预煅烧炉(3’)中引入稀释烟道气(138’)的流，该流特别地由已传递其热量的预煅烧烟道气的一部分形成，其中来自至少一个第二预煅烧炉(3’)和相应旋风分离器(4’)的预煅烧烟道气(135)，在传递它们的热量之前被稀释，以获得稀释的预煅烧烟道气(136)，特别地这些预煅烧烟道气的一部分(137)已经传递了它们的热量。
【专利说明】熟料和电力的生产方法和设备以及熟料生产设备的改进方 法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及熟料和电力的生产方法和设备，及熟料生产设备的改进方法。

【背景技术】
[0002] 通常地，熟料的生产设备首先包含预热器，生料在预热器中受到预热。该预热生料 然后在预煅烧炉中预煅烧，从而将CaCO 3转变成CaO和CO2。这种转变通常是不完全的，因 为通常只有大约90%得以转变。
[0003] 生料通常在750至950°C的温度下预煅烧。更低的温度不适合，因为它们不能提供 足够的反应动力学。此外，更高的温度也不适合，因为它们引起早期的和不适时的生料的烧 结。
[0004] 预煅烧的生料然后引入到窑中，生料在窑中完全煅烧以便形成熟料。熟料最终引 向冷却器，在冷却器中熟料受到淬火。预煅烧炉和窑由燃料和燃烧剂，尤其是由在冷却器中 再加热的空气组成的燃烧剂供给。
[0005] 冷却后，熟料特别地通过研磨和添加剂的添加转变为水泥。熟料的生产和其转变 为水泥可以在同一个工业地点进行，该工业地点称为水泥厂。作为一个变体，熟料的生产可 以在第一个工业地点进行，因此该工业地点称为烧结厂，且熟料到水泥的转变可以在一个 远的工业地点进行。
[0006] 熟料的生产产生大量的CO2，其以两种主要的方式产生。一方面，如上所述的生料 的脱二氧化碳，产生通过CaCO 3的分解而形成的CO2的排放。另一方面，含碳燃料的燃烧引 起CO2的排放。产生的CO 2的总量因为环境的原因不得不尽可能地加以控制。
[0007] 水泥的整体生产意味着非常高的耗电量，通常地每吨熟料耗电量大约在150电力 千瓦时内。该电能首先需要用于熟料的生产，特别地用于准备生料，预热设备的不同部件， 使用非常大的风扇传输不同的烟道气，以及用于熟料的最终处理。此外，该电能是熟料转 变成水泥所必需的，特别地，研磨操作，添加剂的添加，储藏和卸载，水泥的散装或者袋装以 备出售。熟料的生产，大约消耗该总电能的50%，也就是说每吨熟料大约消耗75电力千瓦 时。电力千瓦时是从热千瓦时所产生的电力形式提供的千瓦时，即取决于转化的产率，发电 机可以从热气体提供的X热千瓦时开始来生产y电力千瓦时，y小于X，并且y/χ比率被称 为发电机的"效率转换因子"。
[0008] 熟料和电力的生产在同一工业地点进行呈现出优势。它使得有可能特别地即使来 自通常供电网络的电力不再可用时继续生产熟料。这可以在瞬间停机期间偶尔发生，但也 更持久，特别是在电力供应并不总是可靠的地点，或者当水泥厂未被连接到本地供电网络 的时候。
[0009] 这种现场电力的生产首先能够使用生产电力的装置提供，例如发电机，其不集成 在熟料的生产设备中但位于熟料生产设备的附近。然而这种解决方案并不令人满意，因为 它意味着高的成本费用。再者，当电力很容易获得时，这个装置很少有用。
[0010] 热量已知还可以从一些过程的烟道气中进行回收。离开预热器的热气体和/或来 自冷却器的过量空气引向失热的回收装置。这些流出物传递它们的热量来产生蒸汽，这使 得有可能使用蒸汽涡轮机来发电。
[0011] 该第二个解决方案也没有完全令人满意。所产生的过热蒸汽的温度和压力不是很 高。热量到电力的转化率低，大约20%。整个过程所需要的电能只有少部分可以产生，通常 为20至30%。
[0012] 预煅烧炉和/或窑还已知由比理论所需多得多的燃料的量来供给。热烟道气的一 部分然后直接引向蒸汽发生器。过热蒸汽的温度和压力比那些如上所述的通过失热的回收 解决方案提供的温度和压力要高得多。热量到电力的转化率可以增加到大约35%。因此产 生的电力可以满足涉及水泥生产的所有需求。
[0013] 然而，该第三个解决方案价格昂贵。设备的一些部件的尺寸扩大确实必要，特别是 预煅烧炉，使得它可以由所需的量的燃料和空气来供给。此外，该解决方案并不灵活。因 此，当电力容易获得时，过度尺寸的预煅烧炉需要附加的气流来正确操作，这会在热量和能 量消耗方面产生成本的溢价。
[0014] 第四个解决方案可以使用一部分生料经由蒸汽涡轮机来回收能量和产生电力，所 述蒸汽涡轮机连接到在与生产熟料的常规线平行设置的线中的至少一个补充的预煅烧炉。 然而，为了改变产生的电力的量，有必要改变生料在每个预煅烧炉中各自的量。后者的缺点 在于预热器不会收到最佳操作模式所需的足够的生料和气体流量，这意味着降低了所述预 热器的功效。


【发明内容】

[0015] 在这些条件下，本发明旨在解决上述的不便之处。它旨在提出一种方法，该方法首 先使得有可能以可靠的方式提供电力，对于熟料的生产设备在熟料的生产过程中没有任何 功效损失。
[0016] 它也旨在提出这样一种方法，该方法使得有可能以简单和快速的方式改变产生的 电力的量。
[0017] 为此目的，本发明涉及熟料和电力的制备方法，其包括以下步骤：
[0018] -向至少两个平行设置的预煅烧炉中引入生料，燃料和燃烧剂，
[0019] -在750至950°C的温度下预煅烧生料，以获得预煅烧烟道气和预煅烧的生料，
[0020] -处理预煅烧烟道气和预煅烧的生料朝向各自的旋风分离器，以获得预煅烧烟道 气和预煅烧的生料，
[0021] -烧结预煅烧的生料，以获得熟料，
[0022] -通过至少一部分来自至少一个第二预煅烧炉和相应旋风分离器的烟道气的热量 传递来产生蒸汽，
[0023] -使用包括蒸汽涡轮机和蒸汽发生器的电力发电机，由该蒸汽产生电力，
[0024] -在至少一个第二预煅烧炉中改变生料的进料速率和/或燃料的流速和/或燃烧 剂的流速来改变产生的电力的量，
[0025] -向至少一个第二预煅烧炉中引入稀释烟道气的流，该流特别地由已传递其热量 的预煅烧烟道气的一部分形成，
[0026] 其中来自至少一个第二预煅烧炉（3'）和相应旋风分离器（4'）的预煅烧烟道气， 在传递它们的热量之前被稀释，以获得稀释的预煅烧烟道气，特别地这些预煅烧烟道气的 一部分已经传递了它们的热量。
[0027] -般地，生料通常是包含例如石灰石和粘土的混合物。本发明的方法的上游，该生 料是基于烧结来制备的，然后将其收集在进料装置中。生料然后经过预热步骤。以上描述 的不同步骤都以典型的方法进行。
[0028] 根据本发明，至少两个预煅烧炉被平行设置在生料进料装置的下游。通过类比电 流，经过预煅烧炉的生料的进料与电路分支相似，同时上游进料装置和下游窑是该电路的 节点。换句话说，生料的给定部分从上游进料引向唯一的预煅烧炉。从该预煅烧炉的下游， 该部分的生料然后引向窑或者其被发送回该预煅烧炉，但它未被引入其他预煅烧炉中。
[0029] 生料的预煅烧在每一个预煅烧炉中以典型的方式进行。因此，温度为750至 950°C，停留时间大约在几秒钟之内，通常为5至15秒。预煅烧的生料然后引入窑中，在窑 中预煅烧的生料以典型的方式烧结。
[0030] 此外，由至少一个第二预煅烧炉排空的过热烟道气的至少一部分被引向热交换 器。这些流出物使得有可能通过传递其所有或部分的热量（通常在水的露点）来产生蒸汽。 这样产生的过热蒸汽，使得有可能供给蒸汽涡轮机，以保证电力的产生，特别是通过交流发 电机的方式。使用过热蒸汽的电力的生产阶段，以典型的方式进行。
[0031] 产生的电力的量取决于特别是传递全部或部分其热量的气体的参数。这些参数特 别是温度、压力和流速。通过改变每个预煅烧炉的生料的进料速率和/或燃烧剂和/或燃 料的流速可能改变这些参数，这些预煅烧炉中的烟道气传递它们的热量。
[0032] 对于给定量的加工的生料，燃烧剂和燃料的流速越高，所产生的电力的量越多。这 个结果对于给定的燃烧剂和燃料的流速也可以通过降低生料的进料速率来实现。
[0033] 相反，对于给定量的加工的生料，燃烧剂和燃料的流速越低，所产生的电力的量越 少。这个结果对于给定的燃烧剂和燃料的流速也可以通过增加生料的进料速率来实现。
[0034] 产生的电力的量可以通过改变其它参数来改变，例如：
[0035]-流出物传递其热量的第二预煅烧炉的数量。电力的量在没有其他参数变化的情 况下随着这个数量的增加而增加；
[0036] -对于给定的预煅烧炉，传递其热量的烟道气的份数。这个份数越高，电力的量越 多。
[0037] 正如上文已经所述的，本发明的方法特别灵活。它可以根据能量需求是高还是不 高，和/或电力是否容易获得适合于不同的情形。
[0038] 第一种情况，不需要提供电力。在这种情况下，使用一个单一的预煅烧炉并且它的 烟道气不传递它们的热量来产生蒸汽。
[0039] 另一情况，产生的电力的量至少等于水泥整体生产需要的所有能量，也就是每吨 熟料大约在150电力千瓦时内。该电力的量甚至可以供应整个工业地点，它甚至可以用于 其他目的及任选地它可以转售。在这种情况下，为了产生该量的电力，上述各种参数被改 变。
[0040] 此外，本发明使得有可能容易地产生电力的量至少等于单独生产熟料所需的能 量，也就是至少等于每吨熟料75电力千瓦时。
[0041] 而且，本发明使得有可能容易地生产任何量的电力，包括上文所述值的范围之间， 优选地每吨熟料0至150电力千瓦时，更优选地每吨熟料75至150电力千瓦时。为了这个 目的，本领域技术人员可以改变上面所列参数的全部或一部分。例如通过使用多于两个第 二预煅烧炉使得有可能生产小于75电力千瓦时，但由于节约能源的因素这个将不太感兴 趣。
[0042] 此外，使用至少两个预煅烧炉是有利的。这使得有可能避免扩大这些预煅烧炉中 每一个的尺寸。再者，每个预煅烧炉可以以一种特定的方式使用，例如不同于其他预煅烧炉 或多个预煅烧炉的方式。特别地，从一个预煅烧炉到另一个预煅烧炉可以使用不同的燃料。 [0043] 而且，本发明使得有可能改进现有的熟料的生产设备。这种改进不是很复杂因为 它包括安装每个第二预煅烧炉以及它与设备的现有部件和蒸汽发生器的连接。作为一个变 体，根据本发明的设备的所有组件可以在同时安装。
[0044] 稀释烟道气允许控制生料的脱二氧化碳速度和脱二氧化碳温度，同时保留的热量 用于电力的生产。事实上，由于稀释烟道气的使用，当体积增大时温度降低，因此保留了热 量。
[0045] 并且，当设备处于能量生产模式时，燃烧剂和燃料的量多于那些满足预煅烧生料 的量。因而存在这样的风险，即预煅烧炉外壳内的温度可能比此步骤适宜的温度范围高。稀 释的烟道气的供给使得有可能控制该温度，以便预煅烧步骤最佳地进行。为了这个目的使 用已经释放其热量的冷却的烟道气是最特别有利的。这使得有可能保证该最终气流的附加 功能，否则该气流会被释放到大气中。
[0046] 来自与至少一个第二预煅烧炉相连接的旋风分离器的预煅烧烟道气，尤其是已经 传递其热量的这些烟道气的一部分，在传递它们的（此类代词出现时得有前置基础）热量 之前加以稀释，使得有可能例如，赋予这些气体600至800°C的温度，如后文所述。此外，这 种稀释可以控制电力发电机入口的气体的温度。
[0047] 优选地，根据本发明的设备的实施方法可以在一方面缺少电力生产的阶段和另一 方面电力的生产阶段之间交替，在缺少电力生产的阶段的过程中将生料引入称为主预煅烧 炉的唯一的预煅烧炉中，在电力的生产阶段的过程中将一部分生料引入主预煅烧炉中而另 一部分生料引入至少一个称为第二预煅烧炉的其他的预煅烧炉中。
[0048] 这呈现了具体的优势。当通常的供应网络不生产电力阶段的期间，只有使用主预 煅烧炉的设备在运转，通常在其额定容量下运行。第二预煅烧炉或每个第二预煅烧炉因而 不会在整个过程中进行操作。
[0049] 然后，如果本发明的设备必须产生电力，生料的上游进料被分开，也就是说它在预 煅烧炉之间分配。生料的不同进料，及在每个预煅烧炉中燃烧剂和燃料的流，然后根据电力 所需的量进行调整。气体稀释循环用来保持在减少燃料进料后进入预热器中的气流体积恒 定从而保持生料分开。
[0050] 优选地，一部分生料引入主预煅烧炉中，而另一部分生料引入至少一个第二预煅 烧炉中，并且只有来自该第二预煅烧炉或者每一个第二预煅烧炉的预煅烧烟道气在其稀释 后传递其热量，以产生蒸汽。这使得有可能通过改变连接到第二预煅烧炉或每个第二预煅 烧炉的燃烧剂和燃料的流速而容易地控制供给的电力量。
[0051] 优选地，预煅烧的生料在窑中烧结并且窑中的烟道气只引向主预煅烧炉，并且只 有主预煅烧炉和相应的旋风分离器的烟道气引向位于生料进料装置和该主预煅烧炉之间 的预热器。这使得有可能更容易地操纵全过程。主预煅烧炉（其以典型方式使用）与每个 第二预煅烧炉分离，第二预煅烧炉（一个或多个）专用于电力的生产。
[0052] 优选地，来自至少一个第二预煅烧炉和相应的旋风分离器的预煅烧烟道气在附加 的旋风分离器中被稀释，以获得预煅烧烟道气和预煅烧的生料。附加旋风分离器具有均质 化稀释的预煅烧烟道气的温度并对这种气体除尘的优点。蒸汽发生器因而免受灰尘并保持 其功效。
[0053] 优选地，将替代的燃料引入至少一个预煅烧炉中。这种燃料是，例如，生物质，或者 废料如使用过的轮胎或汽车破碎所得残余物。这使得有可能提升该燃料，并且整体减少电 力的生产成本。
[0054] 至少两个预煅烧炉的使用与替代的燃料的使用的结合是最特别有利的。每个预煅 烧炉，如上所述，可以供给特定的燃料。因此一个预煅烧炉可以是，例如，供给典型的化石燃 料，而另一个预煅烧炉供给废料，或者多个预煅烧炉可以供给不同类型的废料，特别是液体 和固体废料。
[0055] 优选地，稀释的预煅烧烟道气在600至800°C的温度下传递它们的热量。该温度范 围，即这些烟道气在热交换器入口的温度范围，使得有可能在令人满意的压力和温度下得 到过热的蒸汽。此外，它使得有可能使用在市场上容易获得的热交换器。
[0056] 优选地，只使用两个预煅烧炉。这使得有可能保证整个过程的操作令人满意，特别 地就压力下降的平衡而言。
[0057] 优选地，该方法进一步包括以下步骤：
[0058] -在冷却器中冷却熟料，
[0059] -在该冷却器中引入气体，例如空气，
[0060] -将冷却器的流出物作为燃烧剂引向每个预煅烧炉，
[0061] -从该冷却器排出气体。
[0062] 排出的气体对应于引入冷却器中的气体减去冷却器的流出物，该排出气体作为燃 烧剂引向每个预煅烧炉和窑。
[0063] 优选地，将富含氧气的燃烧剂甚至基本上由纯氧组成的燃烧剂引入至少一个预煅 烧炉中。这使得有可能使用相当大量的不易燃烧的废料，和/或在烟道气中富集CO2。这种 燃烧剂的使用，例如在EP-A-1923367的专利申请中有所描述。
[0064] 本发明还涉及熟料和电力的生产设备，其包括：
[0065] -生料的进料装置，
[0066]-预煅烧的生料的烧结窑，
[0067]-至少两个平行设置在生料进料装置和窑之间的预煅烧炉，其适于在750至950°C 的温度下预煅烧生料，每个预煅烧炉具有：
[0068]-用于生料、燃料和燃烧剂各自的入口，
[0069]-用于预煅烧的生料的出口，
[0070] -用于预煅烧烟道气的出口，该出口连接到这些烟道气的排空装置，
[0071] -分别连接到预煅烧炉的出口的至少两个旋风分离器，
[0072] -任选地至少一个连接到旋风分离器的气体的出口的附加旋风分离器，该旋风分 离器连接到至少一个第二预煅烧炉，
[0073] -电力发电机，其包括蒸汽涡轮机和蒸汽产生装置，该蒸汽涡轮机和蒸汽产生装置 连接到旋风分离器的烟道气的排空装置，该旋风分离器连接到至少一个第二预煅烧炉，或 者任选地该蒸汽涡轮机和蒸汽产生装置连接到附加旋风分离器的烟道气的排空装置，
[0074] 所述装置包括：
[0075] -任选地连接到主预煅烧炉或者相应的旋风分离器的入口的烟道气的出口，
[0076] -任选地连接到进料装置的入口的烟道气的出口，
[0077] -稀释烟道气的至少一个出口，其连接到至少一个第二预煅烧炉的入口或者至少 一个相应的旋风分离器的入口，以及
[0078] -连接到旋风分离器的预煅烧烟道气的出口的已经传递其热量的预煅烧烟道气的 一部分的至少一个出口，该旋风分离器连接到至少一个第二预煅烧炉或者任选地连接到至 少一个附加旋风分离器的入口。
[0079] 优选地，根据本发明的设备的至少一个预煅烧炉是热点预煅烧炉。
[0080] 最后，本发明涉及熟料生产设备的改进方法，待改进的设备包括：
[0081] -生料的进料装置，
[0082] -适于在750至950°C的温度下预煅烧生料的预煅烧炉，该预煅烧炉具有连接到生 料进料装置的生料入口，燃料和燃烧剂的入口，预煅烧的生料的出口，和预煅烧烟道气的出 Π ,
[0083]-预煅烧的生料的烧结窑，其连接到旋风分离器的预煅烧的生料的出口，该旋风分 离器连接到主预煅烧炉的预煅烧的生料的出口，
[0084] 该改进方法包括下面的步骤：
[0085]-安装至少一个称为第二预煅烧炉的其他的预煅烧炉，其具有用于生料、燃料和燃 烧剂各自的入口，预煅烧的生料的出口，和预煅烧烟道气的出口，
[0086]-将第二预煅烧炉或每个第二预煅烧炉的生料的入口连接到生料的进料装置， [0087]-将预煅烧的生料的出口和第二预煅烧炉或每个第二预煅烧炉的预煅烧烟道气的 出口连接到旋风分离器，
[0088]-将连接到至少一个第二预煅烧炉的旋风分离器或每个旋风分离器的预煅烧的生 料的出口及任选地附加旋风分离器的预煅烧的生料的出口连接到窑，
[0089]-将连接到至少一个第二预煅烧炉的旋风分离器或任选地附加旋风分离器的预煅 烧烟道气的出口连接到作为电力发电机的部件的蒸汽产生装置，
[0090] -将稀释烟道气的出口连接到至少一个第二预煅烧炉的入口或者连接到至少一个 相应的旋风分离器的入口，
[0091] -将已经传递其热量的预煅烧气体的一部分的出口连接到与至少一个第二预煅烧 炉相连接的旋风分离器的预煅烧气体的出口，或者任选地连接到至少一个附加旋风分离器 的入口。

【专利附图】

【附图说明】
[0092] 本发明以下参照附图加以描述，附图的提供纯粹是出于说明性和非限制性的目 的，在附图中：
[0093] -图1以框图的形式表示根据本发明的设备的一个实施方案的实施例，设备在这 种构型中不产生电力；
[0094] -图2以框图的形式表示图1的设备，但设备在这种构型中产生电力；以及 [0095]-图3以框图的形式表示根据本发明的设备的另一实施方案的实施例，设备在这 种构型中产生电力并且预煅烧炉是热点预煅烧炉；热点预煅烧炉是已知的在使用时具有特 定温度控制的预煅烧炉，例如能够使低级燃料煅烧。

【具体实施方式】
[0096] 在图1至图3中，设备的装置的不同部件用方框来表示。这些方框用有或没有箭 头的线条来连接，示出各种可能的流（flow)。没有箭头的虚线意指在给定的方框之间没有 流。有箭头的粗体虚线，意指在给定的方框之间存在燃料流，箭头的方向使流的方向具体 化。有箭头的粗线意指在给定的方框之间存在气体流，箭头的方向使流的方向具体化。有 箭头的细虚线意指存在电力的流，箭头的方向使流的方向具体化。最后，有箭头的细线意指 在给定的方框之间存在生料流，箭头的方向使流的方向具体化。
[0097] 根据本发明的设备包括：
[0098] -生料的进料装置1 ;它可以是已知本身用于为烧结过程准备的生料供应的任何 类型的进料装置；
[0099]-预热器2,其包括特别的一个或多个旋风分离器；
[0100] -典型类型的两个预煅烧炉3和3'，每个预煅烧炉特别地包括生料，燃料和燃烧剂 (通常为空气）各自的入口，以及预煅烧的生料和烟道气各自的出口；
[0101] -关联到主预煅烧炉3的混合箱和旋风分离器，由单独方框4表示，以及关联到第 二预煅烧炉3'的混合箱和旋风分离器，由单独方框4'表示。设备的这些不同部件也具有 典型的结构；
[0102] -已知类型的附加旋风分离器5,其连接到第二预煅烧炉3'的旋风分离器4' ；
[0103] -也具有典型结构的电力发电机6。它特别地包括蒸汽涡轮机，交流发电机和蒸汽 发生器7,该蒸汽发生器供给该涡轮机。该蒸汽发生器特别地包括有水管线通过的热交换 器；及
[0104] -烧结窑8和冷却器9,二者都是典型类型的。
[0105] 在图1所示的构型中，本发明的设备使用来自通常供电网络的电力，但不产生电 力。来自进料装置1的生料经由流101引入预热器2中。预热的生料然后经由流102引入 主预煅烧炉3中，在这里预热的生料在典型750至950°C的温度下进行预煅烧。预煅烧的生 料经由流103然后引入混合箱和旋风分离器4中，然后经由流104引入窑8中，在窑8中预 煅烧的生料烧结。烧结的生料或熟料，经由流105送到冷却器9中，在冷却器9中被冷却。 最后，熟料经由流106排出到在没有表示的附加设备的方向上由于其转变为水泥。
[0106] 同时，周围空气经由流111引入冷却器9中。该预热的空气的第一部分经由流112 排出。此流112构成了吹扫，该流的流速可以根据不同的设备构型而改变，特别是为了补偿 送至预煅烧炉中的空气的流速的变化。
[0107] 该预热的空气的两个附加的部分分别经由流113和114引向主预煅烧炉3和窑8。 流113作为燃烧剂关联到经由流121引入的燃料，用于预煅烧的步骤。此外，流114作为燃 烧剂关联到经由流122引入的燃料，用于烧结的步骤。
[0108] 从窑8中提取的含尘气体经由流131朝向主预煅烧炉3的方向。该气体然后经由 流132引向混合箱和旋风分离器4,然后经由流133引向预热器2,最终经由流134引向进 料装置1。
[0109] 通常地，不同的烟道气具有的温度在以下的范围内：
[0110] -冷却器的吹扫气体112 :150至300°C，
[0111] -用于主预煅烧炉的燃烧剂113 :850至1000°C，
[0112] -用于窑的燃烧剂114 :900至1000°C，
[0113] -来自窑的流出物131 :1000至1100°C，
[0114] -来自主预煅烧炉的流出物132 :750至950°C，
[0115] -来自旋风分离器的流出物133 :750至950°C，
[0116] -来自预热器的流出物134 :300至400°C。
[0117] 上文所述的所有操作都以一个通常的方式实施。在该电力消耗的构型中，该设备 不使用第二预煅烧炉3'或者与它关连的混合箱和旋风分离器。没有流引向蒸汽发生器7， 因此电力发电机6不运行。换句话说，在这个构型中，本发明的设备作为典型的不产生电力 的设备来操作。
[0118] 在图2所示的另一构型中，本发明的设备产生电力。这种情况特别地发生在本地 的供电网络完全不服务，暂时地不服务或者需要延长的时间周期时。由此产生的量符合操 作水泥的整个生产过程所需的量，该量通常为每吨熟料150电力千瓦时。
[0119] 在图2中，已经在图1中表示的流具有相同的附图标记。预热的生料在预热器的 下游分配，也就是说第一部分预热的生料经由流102引向主预煅烧炉3,同时第二部分预热 的生料经由流102'引向第二预煅烧炉3'中。该第二部分预热的生料只用于消除燃烧气体 的污染而不用于热交换。燃料经由流12Γ引入第二预煅烧炉3'中用于预煅烧步骤，并且 冷却的气体的附加部分从冷却器9经由流113'引入第二预煅烧炉3'中。
[0120] 构成预煅烧烟道气的含尘气体的流132'，和预煅烧的生料的流103'由第二预煅 烧炉3'引向混合箱和旋风分离器4'。该旋风分离器4'一方面将预煅烧的生料的流引向窑 8,另一方面，将含尘气体的流135引向附加的旋风分离器5。最终，该最后的旋风分离器，一 方面将预煅烧的生料的流引向窑，并且另一方面含尘不多的气体的流136引向蒸汽发生器 7。旋风分离器4'和5发出的预煅烧的生料的这两个流，结合成普通的流104'引向窑。
[0121] 流136对应于预煅烧烟道气132'从这些气体中除尘后的流。流136因此含较少 尘，这是有利的以保证交换器的良好运转，该交换器是蒸汽发生器7的部件。此外，这些烟 道气132'在两个旋风分离器4'和5中的通道没有引起这些气体从第二预煅烧炉3'的出 口到附加旋风分离器5的出口任何显著的热量损失。
[0122] 在蒸汽发生器7中，流136和水在交换器中以已知的方式流通。为了生产过热蒸 汽，流136将全部或部分的热量传递给水。后者然后使得有可能以已知的方式在电力发电 机6中产生电力，其由流150具体化。此外，已经传递其热量的含尘低的气体经由如下4个 流引回设备中：
[0123] -朝向附加旋风分离器5的流137。这使得有可能稀释该旋风分离器上游的流135。 因此，下游流136被冷却并且它的温度适合于保证热量的有效传递，而余下的热量与用于 热交换的标准设备相兼容。
[0124] -分别朝向预煅烧炉3和3'的两个流138和138'。这使得有可能控制每个预煅 烧炉内部的温度，以保证最佳的预煅烧；并且
[0125] -朝向生料的进料装置1的最终流139,以有助于干燥生料，燃料和/或水泥的其 它添加物。
[0126] 图2所示的构型中，电力的产生符合操作水泥的全部生产过程所需的量，烟道气 的温度基本上和上面参考图1描述的温度相同。此外，其它的烟道气具有的温度通常在以 下的范围内：
[0127] -流113' ：300至KKKTC。该流的最热部分用于第二预煅烧炉3'中的燃烧，并且 最冷部分用于稀释，此外作为流138'的补充，
[0128] -第二预煅烧炉的流出物132' ：750至950°C，
[0129] -旋风分离器的流出物135 :750至950°C，
[0130] -附加旋风分离器的流出物136 :600至800°C，
[0131] -流出物 137, 138, 138' 和 139 :200 至 300°C。
[0132] 烟道气111，114,131，133和134的流速，以及物料101，105和106的进料速率，相 对于图1的构型基本上保持不变。相反，生料102和102'以基本上相等的进料速率在两个 预煅烧炉3和3'之间分配。然而，生料的不同进料速率可以引入各自的预煅烧炉中。
[0133] 燃烧剂113的流速和主预煅烧炉3中燃料121的流速和图1的构型相比降低。 相反，燃烧剂113'的流速和第二预煅烧炉3'中燃料12Γ的流速提高。为了抵消燃烧剂 (113+113'）的流速的整体增加，废气112的流速显著降低。
[0134] 将大量空气引入第二预煅烧炉3'中，以便产生生产电力所需的热量。为了控制该 第二预煅烧炉3'的温度，稀释流138'也具有高的流速。此外，因为附加旋风分离器5的下 游流136具有高流速，该流136使用也具有高流速的循环流137所稀释。
[0135] 图2通过类比电子电路说明了平行设置于进料装置1和窑8之间的两个预煅烧 炉3和3'的概念。该进料装置和该窑构成了电路的节点，而该电路的分支一方面通过流 102, 103和104形成，另一方面，通过流102'，103'和104'形成。这两个预煅烧炉可以类 比为电阻和电感。
[0136] 在这些生产条件下，从窑8出来的烟道气131只引向主预煅烧炉3。此外，预热器 2只接收来自该主预煅烧炉3的烟道气133。这使得有可能保持如图1所描述的典型方法 的操作和电力生产的操作之间的独立性。
[0137] 图3所示的构型中，热点类型的预煅烧炉用作预煅烧炉3和3'。所有的箱子和流 除了流131，113'，138和138'之外与参照图1和图2描述的那些相同。事实上，鉴于流适 应于热点预煅烧炉的具体功能，来自蒸汽发生器7的流138和138'引回各自的混合箱和旋 风分离器4和4'。这使得有可能控制预煅烧步骤结束的温度并且因此控制生料的脱二氧化 碳的速率。
[0138] 来自窑8的气体131的出口不再引到主预煅烧炉3而是引到旋风分离器4。来自 冷却器9的气体113'的出口引到第二预煅烧炉3'和旋风分离器4'。目的是尽可能将少的 气体引到预煅烧炉使得它们可以迅速加热，并且在旋风分离器4和4'中有更多的稀释。
[0139] 为了改变产生的电力的量，并且特别是从电力的生产符合操作水泥的整个生产过 程所需的量到更低的电力的量的生产，引向第二预煅烧炉3'的燃烧剂113'和燃料12Γ的 流速会降低。鉴于主预煅烧炉3中的燃烧剂113的流速基本保持不变，吹扫气体112的流 速增加同时仍然保持小于图1中构型的吹扫气体112的流速。
[0140] 更少的空气引入第二预煅烧炉3'，使得不同的下游烟道气132'，135, 136及稀释 流138'的流速降低。再者，因为附加旋风分离器的下游流136的流速降低，因此循环流137 的流速值也降低。最后，朝向进料装置1的流139的进料速率也比用于电力的生产符合操 作水泥的整个生产过程所需的量的条件更低。
[0141] 为了改变产生的电力的量，并且特别是从电力的生产符合操作水泥的整个生产过 程所需的量到更低的电力的量的生产，本领域技术人员可以改变除了那些在本说明书中指 定的参数的其它参数。此外，本领域技术人员可以改变适当的参数，以生产如上文描述的符 合操作水泥的整个生产过程所需的量到更低的电力的量之间的任何电力的量。
[0142] 本发明的设备也可以产生更多的电力的量，甚至比图2构型所生产的量高得多。 产生的电力的剩余然后使得有可能供应整个工业用地，甚至供应位于设备附近的住宅区。 这种电量的剩余也可以用于其它方面或其可以出售。为了产生该剩余的电力，本领域技术 人员可以改变适当的参数。
[0143] 实施例
[0144] 以下实施例阐释了本发明的具体实施方案，所述实施例仅提供用于说明和非限制 性目的。下表给出了上文描述的每个流的流速，及烟道气的温度，对应于三种不同的构型： Cl :不产生电力；
[0145] C2 :产生电力的量符合操作水泥的整个生产过程所需的量，即大约每吨熟料150 电力千瓦时；以及
[0146] C3 :产生电力的量符合只操作生产熟料的过程所需的量，即大约每吨熟料75电力 千瓦时。
[0147] 给出的参照是图1，2和3的那些。
[0148]
[0149]
[0150]

【权利要求】
1. 熟料和电力的制备方法，其包括以下步骤： -向至少两个平行设置的预煅烧炉（3, 3'）中引入生料（102, 102'），燃料（121，121'） 和燃烧剂（113, 113'）， -在750至950°C的温度下预煅烧生料，以获得预煅烧烟道气（132, 132'）和预煅烧的 生料（103, 103'）， -处理预煅烧烟道气（132, 132'）和预煅烧的生料（103, 103'）朝向各自的旋风分离器 (4, 4'），以获得预煅烧烟道气（133, 135)和预煅烧的生料（104, 104'）， -烧结预煅烧的生料（104, 104'），以获得熟料（105)， -通过至少一部分来自至少一个第二预煅烧炉（3'）和相应旋风分离器（4'）的烟道气 (135)的热量传递来产生蒸汽， _使用包括蒸汽涡轮机和蒸汽发生器（7)的电力发电机（6)，由该蒸汽产生电力（150)， -在至少一个第二预煅烧炉（3'）中改变生料的进料速率和/或燃料的流速和/或燃 烧剂的流速来改变产生的电力的量， -向至少一个第二预煅烧炉（3'）中引入稀释烟道气（138'）的流，该流特别地由已传 递其热量的预煅烧烟道气的一部分形成， 其中来自至少一个第二预煅烧炉（3'）和相应旋风分离器（4'）的预煅烧烟道气（135)， 在传递它们的热量之前被稀释，以获得稀释的预煅烧烟道气（136)，特别地这些预煅烧烟道 气的一部分（137)已经传递了它们的热量。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中将所述生料的一部分（102)引入主预煅烧炉（3) 中，并且另一部分（102'）引入至少一个第二预煅烧炉（3'）中，并且其中只有来自第二预 煅烧炉或每一个第二预煅烧炉（3'）和相应的旋风分离器（4'）的预煅烧烟道气（135)在 其稀释后传递它们的热量，以产生蒸汽。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中预煅烧的生料（104, 104'）在窑（8)中烧结并且 窑中的烟道气（131)只引向主预煅烧炉（3)，并且只有主预煅烧炉（3)和相应的旋风分离器 (4)中的烟道气（133)引向位于生料进料装置（1)和该主预煅烧炉之间的预热器（2)。
4. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中来自至少一个第二预煅烧炉（3'）和 相应的旋风分离器（4'）的预煅烧烟道气（135)在附加旋风分离器（5)中稀释，以获得预煅 烧烟道气（136)和预煅烧的生料（104'）。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将替代的燃料引入至少一个预煅烧炉 中。
6. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中稀释的预煅烧烟道气（136)在600至 800°C的温度下传递它们的热量。
7. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其还包括以下步骤： -在冷却器（9)中冷却熟料， -向该冷却器中引入气体（111)， -将冷却器的流出物（113, 113'）作为燃烧剂引向每个预煅烧炉， -从该冷却器排出气体（112)。
8. 熟料和电力的生产设备，其包括： -生料的进料装置（1)， -预煅烧的生料的烧结窑（8)， -至少两个平行设置在生料进料装置和窑之间的预煅烧炉（3,3'），其适于在750至 950°C的温度下预煅烧生料，每个预煅烧炉具有： -用于生料、燃料和燃烧剂各自的入口， _用于预煅烧的生料的出口， -用于预煅烧烟道气的出口，该出口连接到这些烟道气的排空装置， -分别连接到预煅烧炉（3, 3'）的出口的至少两个旋风分离器（4, 4'）， -任选地至少一个连接到旋风分离器（4'）的气体（135)的出口的附加旋风分离器 (5)，所述旋风分离器（4'）连接到至少一个第二预煅烧炉（3'）， -电力发电机（6)，其包括蒸汽涡轮机和蒸汽产生装置（7)，所述蒸汽涡轮机和蒸汽产 生装置（7)连接到旋风分离器（4'）的烟道气的排空装置，所述旋风分离器（4'）连接到至 少一个第二预煅烧炉（3'），或者任选地所述蒸汽涡轮机和蒸汽产生装置（7)连接到附加旋 风分离器（5)的烟道气的排空装置， 所述装置（7)包括： -任选地连接到主预煅烧炉（3)或者相应的旋风分离器（4)的入口的烟道气（138)的 出口， -任选地连接到进料装置（1)的入口的烟道气（139)的出口， -稀释烟道气（138'）的至少一个出口，其连接到至少一个第二预煅烧炉（3'）的入口 或者至少一个相应的旋风分离器（4'）的入口，以及 -连接到旋风分离器（4'）的预煅烧烟道气（135)的出口的已经传递其热量的预煅烧 烟道气的一部分（137)的至少一个出口，所述旋风分离器（4'）连接到至少一个第二预煅烧 炉（3'）或者任选地连接到至少一个附加旋风分离器（5)的入口。
9.熟料生产设备的改进方法，待改进的设备包括： -生料的进料装置（1)， -适于在750至950°C的温度下预煅烧生料的预煅烧炉（3)，该预煅烧炉具有连接到生 料进料装置的生料入口，燃料和燃烧剂的入口，预煅烧的生料的出口，和预煅烧烟道气的出 n, -预煅烧的生料的烧结窑（8)，其连接到旋风分离器（4)的预煅烧的生料的出口，该旋 风分离器（4)连接到预煅烧炉（3)的预煅烧的生料的出口， 该改进方法包括下面的步骤： -安装至少一个称为第二预煅烧炉的其他的预煅烧炉（3'），其具有用于生料、燃料和 燃烧剂各自的入口，预煅烧的生料的出口，和预煅烧烟道气的出口， _将第二预煅烧炉或每个第二预煅烧炉的生料的入口连接到生料的进料装置， -将预煅烧的生料的出口和第二预煅烧炉或每个第二预煅烧炉（3'）的预煅烧烟道气 的出口连接到旋风分离器（4'）， -将连接到第二预煅烧炉（3'）的旋风分离器或每个旋风分离器（4'）的预煅烧的生料 的出口及任选地附加旋风分离器（5)的预煅烧的生料的出口连接到窑， -将连接到第二预煅烧炉（3'）的旋风分离器（4'）或任选地附加旋风分离器（5)的预 煅烧烟道气的出口连接到作为电力发电机（6)的部件的蒸汽产生装置（7)， -将稀释烟道气（138'）的出口连接到至少一个第二预煅烧炉（3'）的入口或者连接到 至少一个相应的旋风分离器（4'）的入口， -将已经传递其热量的预煅烧气体的一部分（137)的出口连接到与第二预煅烧炉（3'） 相连接的旋风分离器（4'）的预煅烧气体（135)的出口，或者任选地连接到至少一个附加旋 风分离器（5)的入口。
【文档编号】C04B7/47GK104411653SQ201380036084
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2013年7月17日 优先权日:2012年7月31日
【发明者】M·希门尼斯, F·勒鲁瓦 申请人:拉法基公司