用于冷却和破碎热水泥熟料的方法和设备与流程

本发明涉及一种用于在冷却器中冷却和破碎热水泥熟料的方法，其中，冷却器具有至少一个用于接纳热水泥熟料的入口区域、用于以热回收方式冷却热水泥熟料的回收区域、包括至少一个用于进一步冷却水泥熟料的装置的最终冷却区域、用于将冷却空气吹入回收区域中的至少一个开口、用于导出被加热的冷却空气的三次空气导管、用于收集和排出冷却的水泥熟料的出口区域和至少一个用于运输水泥熟料穿过冷却器的可穿流的输送机构，并且热水泥熟料从上面通过在所述至少一个入口区域中的至少一个输入开口投入冷却器中，热水泥熟料由所述至少一个输送机构从所述至少一个入口区域通过回收区域和最终冷却区域运输至出口区域，通过所述至少一个开口将环境空气作为冷却空气吹入回收区域中，并且将在回收区域中被加热的冷却空气的一部分(三次空气)通过回收区域上方的三次空气导管导出，并且将在回收区域中被加热的冷却空气的另一部分(二次空气)通过输入开口从冷却器中导出。本发明此外涉及一种与此对应的用于冷却和破碎热水泥熟料的设备，该设备具有冷却器，所述冷却器包括：至少一个输入开口，所述输入开口用于将热水泥熟料接纳到至少一个入口区域中；用于将冷却空气吹入连接到入口区域上的回收区域中的至少一个开口；设置在回收区域上方的用于通过三次空气导管导出被加热的冷却空气的一部分的三次空气开口；以及用于进一步冷却在最终冷却区域中的水泥熟料的装置，该设备还具有至少一个能穿流的输送机构，其用于将水泥熟料从入口区域通过回收区域和邻接到回收区域上的最终冷却区域运输到连接到最终冷却区域上的出口区域中，所述出口区域用于收集和排出冷却的水泥熟料。

背景技术：

在水泥制造方法中，在回转管式炉中将煅烧的水泥生料燃烧成水泥熟料。热水泥熟料然后从回转管式炉中通过输入开口掉落到熟料冷却器的入口区域中，所述熟料冷却器用于冷却水泥熟料。在最常见的情况下，水泥熟料掉落到倾斜的平面上并且从那里到达输送机构上、例如可运动的格栅上。由所述输送机构将所述水泥熟料运输通过沿纵向方向延伸的冷却器，直至冷却的水泥熟料在冷却器的出口区域中排出。在直接连接到入口区域上的第一区中通常通过冷却空气对热水泥熟料进行冷却，所述冷却空气借助鼓风机从下面吹入冷却器中。冷却空气然后从下向上流过在格栅上的物料床中的水泥熟料件之间的间隙。在该第一区、即回收区域中，冷却空气在冷却过程中加热到超过1000℃，这是因为水泥熟料在炉中在至少1400℃的温度中燃烧。属于所述方法的重要元素的是，从物料床抽走的热量可以再次利用或回收，其方式为将所述热量引回工艺中。热空气一部分从回收区域中作为燃烧空气或者说二次空气引导到回转管式炉中，在那里将回收的热量又用于燃烧过程。被加热的冷却空气的另一部分从回收区域中作为三次空气尤其是引导到煅烧炉中，在所述煅烧炉中，在回转管式炉中烧结生料之前将生料除酸。工艺设计的核心要求包括实现尽可能有效的回收，因为热能的利用尤其是导致对熟料燃烧工艺的燃料需求在经济上有利的减少。最终冷却区域在冷却器中沿纵向方向作为第二冷却区连接到回收区域上。所述冷却在这里可以通过辐射或通过间接冷却进行。然而在这里也经常使用空气冷却系统。在此基于已经显著被冷却的水泥熟料，冷却空气在最终冷却区域中仅低热量地加热(典型地加热到200℃至350℃之间的温度)。已显示，水泥熟料的迅速、有效且均匀的冷却对于水泥质量有特别的意义。然而抑制快速且均匀的冷却的是，在从回转管式炉到达冷却器的水泥熟料中也部分地包含比较大的块，这些比较大的块使空气流不利地转向或将空气流堵塞。此外，依赖于水泥熟料块的大小或表面积出现不同的冷却时间。

为了实现热水泥熟料的尽可能快速的冷却，提出在冷却器中或直接在其上游使用用于破碎水泥熟料的装置。经常设有用于改善最终冷却的破碎机，其中，破碎机在回收区域和最终冷却区域之间通常大致设置在冷却器长度的中心，并且在最终冷却区域中的冷却系统可以不同(辐射冷却器、空气冷却器、间接的冷却器等)。回收区域不能被清晰地限定，然而通常是在其中获得用于回收的空气的区域。这样的布置结构和对应的方法的实例尤其是在DE 102011055658B3、DE 2404086和DE 1941345中公开。破碎机设置在两个冷却区域之间或者说设置在回收区域的末端上的缺点是，由此只针对最终冷却区域、但不针对冷却工艺的表征高温度的始端改善冷却，亦即将冷却加速和均匀化。此外不发生回收的改善，即引回至回转管式炉的热能不增加。

将破碎机、尤其是辊式或颚式破碎机设置在回转管式炉和冷却器区域之间的入口区域中的实例尤其是在DE 69605209T2、DE 9304122U1和DE 4124878A1中给出。然而可想到，还在冷却器上游的此类用于破碎的装置经受特别高的温度，因为热水泥熟料直接并且因此未冷却地在从回转管式炉排出之后掉落到破碎机上。这导致破碎机的不经济的高的材料磨损和/或导致将破碎机持久冷却的必要性。这样的冷却虽然能够实施，然而该冷却在入口区域中也导致在这里穿流二次和三次空气中的温度下降。因此，用于破碎机的附加冷却系统、例如在辊内部的液体冷却装置作为在方法技术方面的和经济方面的缺点不只是意味着在设备中的较高花费，而且也意味着回收的减少，虽然所述减少不是特别大。

技术实现要素：

因此，本发明的任务是，提出一种以高的冷却功率冷却和破碎热水泥熟料的方法，该方法克服现有技术的缺点。此外，属于本发明的任务的是，提出一种与所述方法对应的用于冷却和破碎热水泥熟料的设备。

按照本发明的任务通过具有权利要求1的特征的用于在冷却器中冷却和破碎热水泥熟料的方法并且通过具有权利要求6的特征的用于冷却和破碎热水泥熟料的设备来解决。其他有利的设计在权利要求1的从属权利要求和权利要求6的从属权利要求中给出。

在按照本发明的方法中规定，将热水泥熟料在回收区域中破碎。为此，在冷却器的回收区域中、优选在回收区域的连接到入口区域上的开始区域中，设有至少一个用于破碎水泥熟料的装置。在热水泥熟料从回转管式炉到达入口区域中并且从那里到达回收区域中之后，将所述水泥熟料利用输送机构、例如可运动的格栅输送至用于破碎的装置。破碎通常包括通过压力将在热水泥熟料的物料床中的较大的块破碎。在穿过用于破碎的装置之后，将水泥熟料利用输送机构运输通过另外的回收区域并且然后在冷却到数百摄氏度之后到达最终冷却区域中。

相比于将破碎机设置在回收区域和最终冷却区域之间，将用于破碎水泥熟料的装置设置在回收区域中的方法具有如下优点，即，在回收区域中、优选在其开始处已经将在水泥熟料物料床中的大的碎块破碎。借此给出一种物料床，在该物料床中，基于在变小的水泥熟料块之间的足够多的间隙和通道，冷却空气可以容易地从下向上流过物料床。热交换通过水泥熟料物料床的增大的表面积而提高。总体上可以在回收区域中已经实现提高的冷却功率、较均匀且较快的冷却。这不只是有助于高的水泥质量。也给出高的回收功率，这是因为从热床抽走的热能连同相应被加热的冷却空气作为二次和三次空气在没有明显冷却的情况下可以直接引回至燃烧和煅烧工艺。借此，相对于如下布置结构获得显著的优点，所述布置结构将破碎机在入口区域中连接在冷却器上游并且借此经受了破碎机的强烈的材料磨损或需要附加的冷却，这降低了回收功率。

用于在冷却器的回收区域中破碎热水泥熟料的装置所需要的冷却借助冷却空气流进行，所述冷却空气流也用于冷却水泥熟料。破碎装置的冷却因而不抑制回收，而是有助于冷却空气在回收区域中的加热。如果在个别情况下应该通过冷却空气流进行的冷却不足够，那么可以进行破碎机的附加的内部冷却，亦即例如利用在辊内部中的液体冷却介质对辊式破碎机冷却。然而该附加冷却的强度可以在使用用于破碎机的耐热材料(钢)时总是保持这样小，使得不会发生二次或三次空气的显著冷却。

本发明的一种设计规定，将热水泥熟料在回收区域中在作为用于破碎的装置的辊式破碎机中破碎。在这里可以使用在两个反向旋转的辊之间的间隙中的高压力下将易碎物料破碎的已知技术，以便破碎大块的水泥熟料。因为辊间隙在回收区域中被输送机构(在最常见的情况下从上面)供应以比在高压辊式压机的情况下较少的材料，所以物料床破碎作为破碎工序而发生。辊式破碎机另一方面将从辊间隙中破碎的水泥熟料放送到输送机构系统的另一个区段上。辊式破碎机提供可靠且经济的运行优点。

本发明的一种设计规定，将热水泥熟料在冷却器中借助至少一个可运动的格栅或利用输送设备、例如可运动的格栅运输。在典型的情况下在此涉及包括可运动的第一格栅的输送系统，所述第一格栅将水泥熟料从入口区域运输直至用于破碎水泥熟料的装置，亦即大约直至回收区域中的辊式破碎机。在经过辊间隙之后，水泥熟料掉落到另一个可运动的格栅上，在所述另一个格栅上进一步运输通过回收区域和通过最终冷却区域直至出口区域。已知，输送机构作为在冷却器的入口区域和出口区域之间的可运动的格栅系统的设计提供了一系列优点。除了每个这样的格栅的简单的、合乎目的的并且耐久的结构之外，所述优点还包括运输速度的可控性和均匀的分布，水泥熟料作为松散物料以所述均匀的分布设置在格栅上。尤其是，格栅通过其形状而对于从下面流入的冷却空气是可通过的。

水泥熟料在最终冷却区域中的冷却可以通过不同方法进行，例如通过辐射或通过间接冷却。本发明的一种设计规定，也在这里将冷却空气用于冷却。将所述冷却空气从下面由一个或多个鼓风机从冷却器的冷却的环境空气中通过每一个冷却空气开口吹入冷却器中，并且带来有效且均匀地冷却水泥熟料的优点。在典型的情况下，所述冷却空气从下向上穿流格栅上的水泥熟料。基于水泥熟料的已经进行的显著冷却，冷却空气在最终冷却区域中典型地加热到200℃至350℃之间的温度。通过设置在最终冷却区域上方的排出口，将被加热的冷却空气从最终冷却区域中导出。

本发明的另一种设计针对在最终冷却区域中的空气冷却的情况规定，将冷却器中的回收区域和最终冷却区域通过合适的分离机构尽可能地彼此分开。例如可以在各区域之间设置分离壁，所述分离壁仅具有针对在输送机构、例如可运动的格栅上的松散物料床的通过口。借此在所述方法中尽可能地阻止两个区域的冷却空气流的互混。这样的互混随着非常热的空气流入最终冷却区域中而降低在那里的冷却工艺的效果。而在回收区域中的三次空气和二次空气的温度会降低，这对于进一步使用在煅烧炉中的三次空气和进一步使用在回转管式炉中的二次空气是不利的。

对应于按照本发明的方法，提出按照本发明的用于冷却和破碎热水泥熟料的设备，在该设备中，至少一个用于破碎热水泥熟料的装置设置在冷却器的回收区域中。典型地，破碎机设置在回收区域的始端，亦即直接设置在入口区域下游。所述破碎机将热水泥熟料的物料床中的大块破碎并且因此将冷却加速和均匀化。

附图说明

接下来借助附图进一步解释本发明。其中：

图1以示意的横剖视图示出在包括辊式破碎机、在最终冷却区域中的空气冷却装置、分离壁和可运动的格栅的实施例中的按照本发明的用于冷却和破碎热水泥熟料的设备。

具体实施方式

在图1中示意性示出水泥熟料1在用于制造水泥的设备的局部中的行程。由上述的方法步骤，热水泥熟料1通过如下方式从回转管式炉2到达冷却器3中，即，将热水泥熟料1通过输入开口4向下投入冷却器3的入口区域5中。回转管式炉2相对于冷却器3减小地示出。利用输送机构6a、6b(在示出的实施例中可运动的格栅6b)，将热水泥熟料1(在图中从左向右)运输穿过冷却器3。

热水泥熟料1通过在倾斜平面(未示出)上的滑落而从入口区域5到达回收区域7中。该实施例对于回收区域7示出两个鼓风机8，所述鼓风机抽吸冷环境空气9并且将其通过各个开口10从下面吹入冷却器3中。通过在可运动的格栅6b中的间隙，冷却空气11从下向上流动并且进一步向上穿过作为松散物料存在的水泥熟料1的间隙。在此，水泥熟料1冷却并且冷却空气11相应强烈地加热。从水泥熟料床抽走的热量在整个过程中用于回收，其方式为，将被加热的冷却空气11部分地通过三次空气开口12引导到三次空气导管13中。所述被加热的冷却空气作为热的三次空气14流回(未标绘的)煅烧炉中，所述煅烧炉设置在回转管式炉2上游。被加热的冷却空气11的另一部分作为二次空气15流动穿过入口区域5直接到回转管式炉2中。

在回收区域7中设置有用于破碎水泥熟料1的装置16a、16b。在示出的实施例中是包括两个反向旋转的辊的辊式破碎机16b。通过在可运动的格栅6b上运输，由热水泥熟料1组成的物料床到达两个辊之间的辊间隙中，其中，所述辊间隙以其纵向延伸方向横向于运输方向并且平行于格栅6b地设置。通过在辊间隙中的高压力，将水泥熟料1破碎成这样大小的碎片，使得这些碎片可以经过辊间隙。这些碎片沿材料流动方向在辊式破碎机16b下游落到另一个格栅6b上，所述另一个格栅将这些碎片进一步运输穿过冷却器3的回收区域7。不仅破碎的物料床而且辊式破碎机16b同样由冷却空气11流入，所述冷却空气从它们中抽出热量并且作为二次空气15或三次空气14离开回收区域7。辊式破碎机16b在材料流动方面合适地设置在回收区域7的前面的部分中(在图中未按照比例)。以这种方式，在回收区域7中的足够长的路程上将热的并且在辊式破碎机16b下游以较小的块存在的水泥熟料1进行有效且非常均匀的冷却。此外，辊由于其可能遭受损坏而不那么强烈地被加热。冷却空气11在该区域中被相应强烈地加热。

在格栅6b上将水泥熟料1在回收区域7中的冷却阶段之后运输到随后的最终冷却区域17中。在该实施例中同样设置有空气冷却系统来作为用于进一步冷却最终冷却区域17中的水泥熟料1的装置18a、18b。由在最终冷却区域17中的在该实施例中的鼓风机8抽吸环境空气9并且将其作为冷却空气11通过冷却空气开口18b吹入最终冷却区域17中。以这种方式，水泥熟料1在其运输通过最终冷却区域17时被均匀冷却。

为了尽可能阻止来自回收区域7和最终冷却区域17中的冷却空气11的各个流的互混，在示出的实施例中作为在回收区域7和最终冷却区域17之间的分离机构19a、19b设置分离壁19b，所述分离壁在两侧延伸直到格栅6b上的松散物料。水泥熟料1在最终冷却区域17中的第二冷却阶段之后到达出口区域20，在那里所述水泥熟料被排出并且馈送到水泥制造的另外的工艺进程中。来自最终冷却区域17的被加热的冷却空气11通过排出口21导出并且可以基于其热量必要时用于其他的工艺(未示出)。

附图标记列表

1 水泥熟料

2 回转管式炉

3 冷却器

4 输入开口

5 入口区域

6a 输送机构

6b 格栅

7 回收区域

8 鼓风机

9 环境空气

10 开口

11 冷却空气

12 三次空气开口

13 三次空气导管

14 三次空气

15 二次空气

16a 用于破碎的装置

16b 辊式破碎机

17 最终冷却区域

18a 用于冷却的装置

18b 冷却空气开口

19a 分离机构

19b 分离壁

20 出口区域

21 排出口