专利名称：生产水泥熟料的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述方法和按权利要求11前序部分所述设备，此方法和设备用以用粉状和细粒原料生产水泥熟料。
上述这类方法和设备的各种具体实施属已知技术。新的原料或由粉状和细粒原料组成的新的原料混合物是在一多级悬置预热器内、一般是一气旋预热器内预热的。在此情况下，生产过程一般是使全部原料从上到下大体上逆着热的窑炉排放气体流动而予以预热，然后在一预煅烧装置中在很大程度上予以脱酸，不然就是使一部分经初步或充分预热的原料在一较低的气旋层内分支出来、在一单独的、采用供送的燃料和燃烧用空气的预煅烧装置内煅烧，然后将其余经预热的原料引入窑(一般为转窑)内，在窑的第一区段内先对经预热和预煅烧的材料作最后的煅烧，再将其烧制成熟料。然后使出窑的热熟料在冷却器内用冷却空气冷却。这时可使从预热器最高层放出的排放气体在经适当的冷却后在一过滤装置内清除所带细粉，这种排放气体的冷却一般可在一专用的冷却塔内和(或)在一原料研磨设备(原料磨机)内进行。
在很多现有的工程中，特别是在使相对较大的一部分粉状原料送往预热器的情况下往往会发生些困难，因为在从来自预热器的排放气体中排除粉尘时相当大的一部分细粉会沉淀在过滤装置内。确实曾试图将这种细粉送回原料混合物中，举例来说这可在原料研磨机中予以实施，或将这种细粉直接从过滤器送往某一预热层。但，实际表明，这种细粉很难与水泥原料的其余部分混合，以致至少在最高的预热层和过滤装置之间这一区域内往往形成一种粉尘的循环，这是很不可取的，因为一方面过滤装置的负载过重，另一方面在最终的水泥熟料中也会造成材料构成的贬质。
因此，本发明的目的在于以这样一种方式改进按权利要求1前序部分的方法和改进按权利要求11前序部分的设备，即可对从来自预热器的排放气体中过滤出来的细粉进行十分可靠的预热、煅烧并将其引入窑炉内，与此同时可使过滤装置至少在很大程度上摆脱细粉的循环现象。
此目的一方面(在方法方面)通过权利要求1的特征、另一方面(在设备方面)通过权利要求11的特征得以实现。
本发明的一些有利实施例和另外一些改进属从属权利要求的内容。
在采用本发明的方法时，其生产过程是在最高的各预热器级层中之一的材料出口处就对已经部分预热的原料进行划分，在此情况下将最大的一部分材料作为第一份额送到后继的一些预热器级层中作进一步的预热，而将较小的一部分材料作为第二份额与来自过滤装置的全部细粉一起送到预煅烧装置中去，使其从上到下通过这一预煅烧装置，使其与燃烧用空气和供送的燃料作并流导送而进行预煅烧。
然后将此经预煅烧的材料引入窑炉的入口，而将来自预煅烧装置的热排放气体与来目窑炉的排放气体汇合在一起，也就是将汇合在一起的这些排放气体一起送入悬置预热器的最低级层，排放气体在其中确保在预热器内作进一步预热的原料得到最佳的预热和部分煅烧或脱酸。
这样，按本发明将来自过滤装置的全部细粉直接引入预煅烧装置的上端，同时还将来自一些最高的预热器级层中之一、并经部分预热的原料中分出的较小一部分材料引入其中。这些材料与在预煅烧装置这一上端同样引入的燃烧用空气一起并流导入就可在相应供送所需比例的燃料下确保已经部分预热的第二份额材料和来自过滤器的细粉都在从上到下通过预煅烧装置的过程中得到可靠而最理想的预煅烧。在这样的预煅烧中至少使全部材料中的大部分烧结或粒化，从而使送入的细粉在很大程度上或全部粘结在其他材料(第二份额)上。这样，至少也可将来自预煅烧装置的高达100％的预煅烧材料引入窑炉的入口或入口端。如果经预煅烧的材料中确实有很小一部分细粉被带进来自预煅烧装置、流入预热器的排放气体内，这部分细粉也会在很大程度上再次在最低的预热器级层内与在其中预热的其余材料一起受预煅烧而送往窑炉入口。
按本发明最好将从在预热器内径部分预热的原料总量中分出的第二份额定在约10％到30％的范围内。设定准确的百分比取决于各种因素，具体地说取决于来自各种原料成分的原料组分，来自过滤器的细粉量(在此情况下将来自过滤器的所有细粉送入预煅烧装置)，和在窑炉的入口处所完成的或所需的煅烧程度以及送入预煅烧装置的燃料性质和质量，这种燃料可以是任何传统燃料，即任何固体、液体或气体燃料，而且至少部分地可以是用废料提取的燃料(如废轮船、废残煤料之类)。
多级气旋预热器优选或一般是用作悬置预热器。在这种情况下将经部分预热的原料(全部碾碎混合原料)在最高的气旋预热器级层的材料出口下方进行划分。
按本发明，生产过程还在于将经部分预热的第2份额材料和来自过滤器的细粉以及燃烧用空气和燃料在预煅烧装置的上端送入。
尽管一般可将任何适用的燃烧用空气，特别是预热的燃烧用空气引入预煅烧装置的上端，按本发明的一可取的实施例将来自冷却器的预热到约700-900℃，最好约800～850℃，的排放空气作为燃烧用空气以三次空气的形态送入预煅烧装置。这种三次空气的最佳温度大体上可通过从冷却器相应的热区中抽取排放空气达到。
如上所述，按本发明至少可将预煅烧装置内的部分燃料以用废料提取燃料的形式送入，并可将全部燃料以多份额供送。
如至少将来自过滤器的细粉和燃料通过分离的阀门装置如旋转叶阀送入预煅烧装置，这也可认为是可取的。当然，也可将在预热器内径部分预热的原料的第二份额以类似的方式送入预煅烧装置。在这方面也还可提一下、拟从冷却器引入预煅烧装置的三次空气的量可通过相应的调节阀之类进行调节。
按本发明，将经预热和预煅烧材料的煅烧温度在窑炉的入口或入口端限制在约850～900℃的最高值也可认为是可取的。这一措施首先应确保对经预热和预煅烧的材料所进行的其余煅烧或脱酸工序在窑炉的第一区段内进行，此窑炉最好构筑成转窑。由于从最后的煅烧到开始烧结(烧制成熟料)的转化一般进行得非常快，上述措施可可靠地防止窑炉的入口、也有可能是预热器的下部管段或下部区段受到部分经相应过热的材料的堵塞。
以下对本发明用以生产水泥熟料的设备参照附图
作更具体的说明。在单个附图中对此设备作了很简略的图示。
此设备具有多极悬置预热器1，此预热器具有设置四个大体上彼此上下布置的气旋层的形式，也就是设有一最低气旋层1a、一第二最低气旋层1b、一第三最低气旋层1c和一最高气旋层1d。所有预热器或气旋级层1a～1d大体上通过气体和材料管件彼此作一般形式的连接，从而可对按箭头2送到最高气旋层1d的全部原料或全部原料混合物充分地进行在原料(实线箭头)和上升的窑炉排放气体(虚线箭头)之间大体上逆向流动的预热。
窑炉相对于材料流向(实线箭头)位于气旋预热器1的下游，此窑最好如图所示为一按一般方法构筑和操作的转窑了。将一部分原料。如以下将作更具体的说明。送到一单独的预煅烧装置4内，在此装置内用燃烧用空气和送入的燃料对其进行预煅烧，然后将其与在气旋预热器1内经预热和初步煅烧的其余原料送入转窑3的入口或入口端3a。在此入口端3a内区段内首先对经预热和预煅烧的材料进行最后的煅烧，然后将其烧制成水泥熟料。热的水泥熟料在转窑3的出口端3b下落而进入适当的冷却器或熟料冷却器，在其中如虚线箭头所示通过冷却空气对其进行冷却。
从最高气旋层1d离开预热器1的排放气体通过排放气体管6和任选的一风扇7经充分冷却后进入一过滤装置，此装置最好由静电过滤器8构成。任何对来自预热器的排放气体会是很必要的冷却可用不言自明、因而未予示出的方法在一单独的冷却塔和(或)原料研碎设备内进行。由来自预热器的排放气体带走的细粉(来自水泥原料)在此静电过滤器8内沉淀下来。
带有两个分支接头9a、9b的分配装置9对一些最高预热器级层中之一、具体地说最高预热器或气旋级层1d在其下面的材料出口1d’处与之连接。一分支接头9a通过第一材料分支管10与从第二最低气旋层1b引向第三最低气旋层1c(因而引到相继的较低气旋层1c、1b、1a)的排放气体管11连接，而另一分支接头9b通过第二材料分支管12与预煅烧装置4的上端(入口端)4a连接。分配装置9可作可调的设置和构制而使最大份额的经初步预热的原料可通过第一材料支管10导向相继的较低预热气旋层而使较小份额通过第二材料分支管引入预煅烧装置4的上端4a，在第二材料分支管12内的这一较小份额可定在从约10％到约30％的范围内如上所述。
还值得注意的是，装有旋转叶阀14的粉尘管13也与预煅烧装置4的上端4a连接以便将全部来自静电过滤器8的细粉从上面引入预煅烧装置4而这是与用于来自最高预热器气旋层1d的较小材料份额的第二材料分支管12一起平行地进行的。
使来自冷却器5的三次空气管15以及至少一个燃料供送管、最好至少两个燃料供送管16a、16b也与煅烧装置的这一上端4a连接，可将调节阀15a有利地装在三次空气供送管15内，可将合适的配料装置或阀门装置如旋叶阀17装在燃料供送线16a、16b内。这样，可将形成三次空气、经预热的燃烧用空气通过三次空气管15送入预煅烧装置4的上端4a，也有可能将一种燃料或多种不同的燃料、至少其中某种举例来说用废料提取的燃料、以适当的方式和用量供送进去。
如图所示，使预煅烧装置4的下端或出口端4b通过经预煅烧的材料和排放气体的混合物用管18与转窑3的入口端3a或入口套罩3c连接，此套罩装在入口端3a的前面，最低预热器气旋层1a的出口1a’也与此套罩连通。
对预煅烧装置4可一般地用任何合适的方式构制而使此预煅烧装置4在预煅烧时确保所述份额的材料、来自过滤器的细粉和燃烧用空气(三次空气)可在从上到下(按实线和虚线箭头)流动的情况下作并流操作。在这方面最合适的是一种具有大体上竖置煅烧炉体19的预煅烧装置4，其内部在整个炉体高度上具有至少一个截面收缩或变窄的部分。在图示实施例中在整个高度上示出三个彼此相隔适当距离的这种收缩部分19a。通过这些截面变窄部分或炉体收缩部分19a的尺寸、数量和布置可使材料和气体通过煅烧炉体19时延缓流动，因而使在此煅烧炉体内所能取得的煅烧程度受到极为有利的影响。实际上，这些炉体收缩部分19a造成紊流而使材料和气体之间的热交换得到改善。还应注意的是，热的燃烧气体或热的燃烧用空气、也就是三次空气据知比较粘，因此通常很难使其与供送的细粉以及其余供送的材料混合。由于在煅烧炉体19内通过收缩部分19a造成了紊流，在此材料(包括细粉)和三次空气之间的混合可明显地得到改善，因此也使整个供送材料的预煅烧易于均匀一致。这种煅烧装置4可以适当而十分节省空间地作平行于预热器1的布置，在这种情况下，煅烧炉体19可在直径和高度上具有明显小于预热器1的结构。
经预煅烧的材料和煅烧排放气体的混合物通过管18先进入转窑3的入口套罩3c内，在套罩内径预煅烧至少在很大程度上烧结或粒化的材料从煅烧排放气体中沉淀出来的进入实际上的转窑入口(入口端3a)。经清除这种经预煅烧材料的煅烧排放气体由窑炉排放气体带动从转窑入口端3a如虚线箭头所示向上排入窑炉排放气体管20而进入预热器1的最低气旋层1a，来自第2最低气旋层1b的经预热的材料也进入此窑炉排放气体管20，从而由上升的排放气体带入最低气旋层1而处于与仍然比较热的排放气体(来自预煅烧装置4和转窑3)的强烈热交换中。为防止被引入窑炉排放气体管20、经预热的材料向下落进入口套罩3c，可在窑炉排放气体管20的下端构成节流点20a如图所示。在任何情况下，总的来说从上到下经过预热器1的材料不仅会受到高度预热，而且其中一定比量也已受到预煅烧。根据对一定比量材料通过预热器1所作预煅烧的程度或在与某些操作条件相适应的情况下，可将脱离最低预热器气旋层1a下部材料出口1a’的材料直接通过材料管21引入转窑3入口端3a(与来自管18的经预煅烧的材料一起)或通过另一与管18连接的材料管22先与经预煅烧材料和来自预煅烧装置4的排放气体的混合物汇合。在后一种情况下，在将经预热和预煅烧的材料在一定程度上作为一种材料混合物引入转窑1入口端3a之前先使在预热器1内经预热的材料可与煅烧排放气体和经预煅烧材料的混合物混合。为能同时取得两种管路的可能性(具有材料管21和22)，在最低气旋层1a材料出口1a’的下面也可将一合适的转向器或调节阀23。
也还可以使预热器1在其下端、具体地说在窑炉排放气体管20区内在还原气氛下工作以便减少在预热器排放气体中NOx的散发。在这种情况下，新鲜的空气可进入举例来说转窑入口端3a和入口套罩3c之间的接合处。
从简略图示设备的说明中可以看出，以上所述方法可在此设备内十分有利地得以实施。为完整起见，在这方面还必须指出，对从水泥原料中生产出或烧制出水泥熟料所需燃料的全部份额中是按需要对转窑3的燃烧器3d和对燃料的供应线(燃料供应管16a和16b)进行分配的。
权利要求
1.用粉状和细粒原料生产水泥熟料的方法，其中a)通过与一多极悬置预热器(1)内上升的窑炉排放气体的热交换预热原料，b)对部分预热的材料在一预热器(1)的一级层内分出的一份额在一预煅烧装置(4)内用供送的燃料和燃烧预热空气至少在很大程度上进行预煅烧，c)先对来自预热器(1)的经预热的材料和来自预煅烧装置(4)的经预煅烧的材料在一窑炉(3)内进行最后的煅烧，然后将其烧制成熟料，d)再对来自窑炉(3)的热熟料在一冷却器(5)内进行冷却，e)粉尘在一过滤装置(8)内从来自预热器(1)的充分冷却的排放气体中分离滤出，其特征是f)对经部分预热的原料的划分是在最高预热器级层(1d)之一的材料出口(1d’)处就已完成的，在此情况下将作为第一份额的最大材料部分送往后继的预热级层作进一步的预热，而将作为第二份额的较小材料部分和来自过滤装置(8)的所有细粉一起送往预煅烧装置(4)，使其从上到下经过此预燃烧装置，将其与燃烧用空气和供送的燃料作并流导送，从而对其进行预煅烧；g)然后将经预烧的材料引入窑炉(3)的入口(3a)而将来自预煅烧装置(4)的热排放气体与来自窑炉的排放气体汇合起来。
2.按权利要求1所述方法，其特征是将从经部分预热的原料总额中分出的第二份额定在从约10％到约30％的范围内。
3.按权利要求1所述方法，其中，将一气旋预热器用作悬置预热器，其特征是经部分预热的原料划分是在最高预热器气旋级层(1d)的材料出口(1d’)下方完成的。
4.按权利要求1所述方法，其特征是经部分预热的第2份额材料和来自过滤器的细粉以及燃烧用空气和燃料是在预煅烧装置(4)的上端(4a)送入的。
5.按权利要求4所述方法，其特征是来自预热到约700到900℃、最好约800到850℃的来自冷却器(5)的排放气体是作为三次空气形式的燃烧用空气送往预煅烧装置(4)的。
6.按权利要求4所述方法，其特征是预煅烧装置(4)内的至少一部分燃料可以用废料提取的燃料形式予以供送，总的燃料可从多份额供送。
7.按权利要求1所述方法，其特征是至少来自过滤器的细粉和燃料是通过分离的阀门装置引入预煅烧装置的。
8.按权利要求1所述方法，其特征是使在预热器(1)内径预热并因而经部分煅烧的第一份额材料从最低预热器气旋级层(1a)的材料出口(1a’)与在预煅烧装置(4)出口(4b)和窑炉(3)入口(3a)之间区域内排放气体和经煅烧材料的混合物汇合在一起。
9.按权利要求1所述方法，其特征是使在预热器(1)内经预热并因而经部分煅烧的第一份额材料从最低预热器气级层(1a)的材料出口(1a’)直接引入窑炉(3)的入口(3a)。
10.按权利要求1所述方法，其特征是将在窑炉(3)入口处用于经预热和预煅烧材料的煅烧温度限制在约850到900℃的最高值上。
11.用粉状和细粒原料生产水泥熟料的设备，具有a)一多级气旋预热器(1)，在原料和窑炉排放气体之间大体上逆流操作，b)一预煅烧装置(4)，向其供送至少经部分预热的原料的某一份额以及燃料用空气和燃料，并通过一材料分支管(12)使其与位于一预热器气旋级层(1d)下面的一分配装置(9)连接，c)一窑炉(3)，在此窑炉中将在预热器(1)和预煅烧装置(4)内径预热和预煅烧的材料最后烧制成水泥熟料，d)一冷却器(5)，设置在窑炉(3)的后面，用以冷却热熟料，e)一过滤装置(8)，用以从来自气旋预热器(1)的经充分冷却的排放气体中沉淀出细粉，其特征是f)将分配装置(9)以这样一种方式设置在其中一个最高的预热器气旋级层(1d)中，即将用于最大份额经部分预热原料的第一材料分支管(10)导向下一较低预热器气旋级层(1c)，而将用于一较小份额的一第二材料分支管(12)和用以供送来自过滤装置(8)的全部细粉的一细粉管(13)以及一燃烧用空气供气管(15)以这样一种方式连接于预煅烧装置(4)的上端(4a)连接，即使此预煅烧装置对此份额的材料、来自过滤器的细粉和燃烧用空气在从上到下流动的情况下以并流操作；g)使预煅烧装置(4)的下端(4c)通过气体/材料的混合物管(18)与窑炉入口(3a)连接，最低的预热器气旋级层(1a)的材料出口(1a’)也与此入口连通。
12.按权利要求11所述设备，其特征是至少一个燃料供给线(16a、16b)也与预煅烧装置的上端(4a)连接。
13.按权利要求12所述设备，其特征是至少某一比例的燃料可以由废料提取的燃料的形式供送。
14.按权利要求11和12所述设备，其特征是至少在细粉管(13)内和在燃料供给线(16a、16b)内设有一阀门装置，在所有情况下最好是一旋叶阀(14、17)。
15.按权利要求11所述设备，其特征是燃烧用空气管为一从冷却器(5)送出经预热的排放空气用的三次空气管(15)。
16.按权利要求11所述设备，其特征是预煅烧装置(4)具有一大体上直立的煅烧炉体(19)，其内部在整个炉体高度上至少具有一个收缩部分(19a)。
17.按权利要求11所述设备，其特征是最低的预热器气旋级层(1a)的材料出口(1a’)通过一材料管(21)与连接预煅烧装置(4)下端(4b)和燃料入口(3a)的管(18)连接。
18.按权利要求11所述设备，其特征是最低的预热器气旋级层(1a)的材料出口(1a’)通过一材料管(22)直接与窑炉入口(3a)连接。
19.按权利要求11所述设备，其特征是过滤装置由一静电过滤器(8)构成。
全文摘要
本发明涉及从粉状和细粒原料用一气旋预热器、一预煅烧装置、一窑和一冷却器进行水泥熟料的生产。为使从来自预热器的排放气体中过滤出的细粉也能予以可靠地预热、预煅烧、然后在一窑内将其烧制成水泥熟料,在第一预热器级层之后分出一较小分额的材料而将其与来自过滤器的全部细粉合在一起,送往预煅烧装置的上端,使此材料混合物从上到下通过预煅烧装置,并使其与燃烧用空气、供送的燃料作并流导送,从而予以预煅烧,然后将其引入窑的入口。
文档编号C04B7/43GK1265084SQ98807511
公开日2000年8月30日 申请日期1998年1月13日 优先权日1997年6月2日
发明者约瑟夫·E·多米特 申请人:约瑟夫·E·多米特