专利名称：水泥制造设备及操作水泥制造设备的方法
技术领域：
本发明涉及水泥制造设备及操作水泥制造设备的方法。
背景技术：
在水泥熟料的生产中，首先要预热原料，然后再预煅烧，最后在炉内烧制。目前的 燃烧过程在炉的烧结带中进行，其中材料被加热到1400C。至1500C。的温度。德国专利号DE69806183涉及一种通过富硫燃料生产水泥熟料的方法，位于燃烧 炉入口的氧浓度从4. 5%增加到5. 5%，藉此使硫酸钙分解时的温度增高而大大地超过烧 结温度，以致使硫酸钙(CaSO4)成为成品的一种成分，而不是分解成气体并且在燃烧炉、预 热炉和预热旋风筒中留下沉积物。特殊的成分，特别是与氯和硫结合的碱金属在炉的烧结带中成为挥发物，并排放 出炉废气(挥发性)。炉废气用于对煅烧带和预热带中的材料进行热处理。在热交换的过 程中，使挥发物的成分在原料上凝結(吸附)，并再次被引入到烧结带中。在那里，它们部分 再次成为挥发物，从而形成那些成分的回路。因此，没有跟随水泥熟料或废气一起排出系统 的所有物质都保留在回路中，回路中载有的成分能够达到相当高的浓度。所有回路都可能 导致在煅烧带和预热带不希望有的沉淀生成以及对操作的干扰。结果，回路成分的特定混 合物导致在较低温度下熔化的共晶成分。当原料熔化并在制造设备壁上成为结晶时，形成 沉淀。在此情形下有一特别的问题，即经过原料和燃料引入到回路的硫。因此，燃烧材料 中允许的最大SO3浓度一般为5%。在较高浓度时，则存在阻断的风险，并且工制造设备不 能再运作。如果还出现氯，SO3W可容忍量就会进一步减少。如附图ι所示，其显示沉淀出 在筒形回转窑中SO3和Cl的反应。在A区没有沉淀物，反而在B区需要正常净化以及在C 区需要做彻底的净化。在D区以及在SO3浓度超过5%时则存在阻断的风险。因此，先前所做的尝试是为了防止回路和挥发度。为了减少回路浓度，公知的是提 供可移除部分炉废气的旁通。结果，回路成分可从回路中移除并且可减少回路的负荷。籍 此可减少回路浓度并且使沉淀物生成减小，从而提高工制造设备的效率。然而，具有相当高的硫浓度的燃料因而不能在現有的水泥生产中使用。虽然欧洲 专利申请号EP-A2-14^804揭示出一种以含硫量大于5%的燃料生产的水泥熟料，其专利 说明书没有很详细的描述如何生产该水泥熟料而不会在预热或煅烧或增加的Sh排出物时 导致沉淀生成。
发明内容
因此，本发明要解决的问题在于提供一种操作水泥制造设备的方法和装置，其可 能使用高含硫量的燃料，而不会增加排出物，并且进一步充分确保操作的安全性。通过权利要求1和12的特征可解决本发明的问题。依照本发明操作水泥制造设备的方法，在预热带中预热生料，再在煅烧带中预先煅烧已预热的材料，最后在烧结带中烧结已预先煅烧的材料。所述水泥制造设备以这样的 方法操作，即供应给烧结带的已预先煅烧的材料具有按总含盐量计质量浓度为至少5. 5% 的SO3和质量比例为至少75%，最好为90%的CaSO4。本发明的水泥制造设备具有预热原料的预热带、预先煅烧已预热材料的煅烧带以 及烧结已预先煅烧材料的烧结带。本发明进一步提供根据上述方法操作水泥制造设备的操 控和调节装置。本发明基于以下的认别，沉淀生成不仅取决于含硫量，而且还取决于盐类组成，尤 其是CaSO4的比例，因此，随着相对高的CaSO4比例，SO3的浓度可大大地提高至现有技术可 容忍的用量之上。随着按总含盐量计的CaSO4K例增至90%，SO3的质量浓度也可增加至 10%以上。在基于本发明进行的测试中，可以发现到由于水泥制造设备的操作，有可能选择 地影响在回路中确定含硫量的“吸附”和“挥发”过程。从属权利要求涉及本发明的其它优点和结构。依据本方法较佳的结构，至少得出以下一些操作参数测试并用于操控水泥制造设 备a.在烧结带的入口区、煅烧带和/或在预热带开始之前分析气体，b.测量烧结带中材料和/或气体的温度，c.测量煅烧带中材料和/或气体的温度，d.测量预热带中材料和/或气体的温度，e.实验分析预先煅烧的材料、原料或燃料，f.实验分析烧结带中燃烧的水泥熟料，g.在烧结带的区域中做热力或热像图分析。通过以下一个或多个步骤可进一步影响预先煅烧材料中的SO3浓度和CaSO4的比 例a.选择原料，b.选择用在烧结带中的燃料，c.调节在烧结带中操作的燃烧器动量，d.调节在烧结带中助燃空气和燃料的关系，e.在工制造设备的至少一个燃料供应位置上调节燃料用量和生料用量的关系，f.在煅烧带之后调节生料的预先煅烧程度，g.调节生料的细度。水泥制造设备还可以有利地以这样的方法操作，即在烧结带中硫至少挥发60%， 较佳地挥发至少80%，而在预热带、煅烧带和/或烧结带中硫吸附为至少80%，较佳地为至 少 90%。离开预热器的废气还具有在氧含量10%时少于600毫克(mg)/标准立方米(Nm3) 的量，最好在氧含量10%时少于300mg/Nm3的量。通过增加与已调节的挥发度相配 合的吸附可达到上述的要求。附图简要说明参照以下的说明和附图，将更加详细地解释本发明的其它优点和结构，其中
图1所示为沉淀在筒形回转窑的入口处中SO3和Cl的反应；以及图2所示为水泥制造设备的示意图。
具体实施例方式依照图2的水泥制造设备大致上包括例如由多级悬浮型热交换器构成的预热带 1、煅烧带2和以筒形回转窑形式的烧结带3、以及例如以可置换式栅格冷却器构成的后续 冷却带4。烧结带3的废气连续地流过煅烧带2和预热带1，在预先煅烧材料在烧结带3燃 烧之前，生料以本质上公知的方法反向流动地向预热带1以及随后的煅烧带2提供废气。烧 结带具有至少一个具有可调节动量的燃烧器5。以具有可调节动量的燃烧器操作烧结带3，以致火焰的形状、大小和/或温度可通 过调节动量进行调整。在所示的实施例中，由经弯管与预热带的旋风筒底部连接的斜线形成煅烧带2。在 煅烧带2较低的区域提供至少一个将助燃空气(例如，三次风)供应给冷却带4的燃料供 应位置6和供应装置7。预热带1的至少一个生料线8在煅烧带2进一步展开。将燃料、助 燃空气和生料引入煅烧带的一个或多个设置成一个比一个高的位置上。以那样的方式，在 煅烧带在构成不同的燃烧带。为了能够执行至少以下一些所述的操作参数测试，工制造设备还包括适当的装 置a.在烧结带的入口区、煅烧带和/或在预热带开始之前分析气体，借助于气体的 组成有可能调节吸附状况，即多氧意味着多吸附，并因此预先煅烧材料中SO3的含量越高而 排气烟道中的SA越少；b.测量烧结带中材料和/或气体的温度，通过烧结带的温度有可能改变烧结带中 硫素蒸发的状况，并且因此影响回路以及从而影响熟料和预先煅烧材料中的SO3浓度；c.测量煅烧带中材料和/或气体的温度，以便确保煅烧或吸附有足够的温度；d.测量预热带中材料和/或气体的温度，以便支持该设备的常规操作；e.实验分析预先煅烧的材料、原料或燃料，f.实验分析烧结带中燃烧的水泥熟料，g.在烧结带的区域中做热力或热像图分析。水泥制造设备还可以这样的方式操作，即供应给烧结带的已预先煅烧的材料具有 按总含盐量计质量浓度为至少5. 5%的SO3和质量比例为至少75%，最好为90%的CaS04。 以下的步骤可影响预先煅烧材料中的SO3浓度和CaSO4比例a.选择原料，b.选择用在烧结带中的燃料，c.调节在烧结带中操作的燃烧器动量，d.调节在烧结带中助燃空气和燃料的关系，e.在工制造设备至少的一个燃料供应位置上调节燃料用量和生料用量的关系，f.在煅烧带之后调节生料的预先煅烧程度，g.调节生料的细度。即使为烧结带已预定了生料和预定了燃料，通过步骤c和f无疑地仍然可以影响SO3浓度和CaSO4比例。具体地说，藉此在烧结带区域中可影响烧结带的硫挥发。在 此情况下，理想的硫挥发为至少60%，最好为80%。操作水泥制造设备的另一非常重 要的机制是在预热带1、煅烧带2和/或烧结带3的入口区中的硫吸附，其有可能达到 至少80%吸附水平，最好达到至少90%。在煅烧带中的吸附基于以下的化学反应式 Ca0+S02+1/2 — CaSO4。根据该反应式，在煅烧带中必须提供足够的CaO以及特别是02。例如，氧经空气入 口位置7到达煅烧带。助燃空气通常可以是来自冷却带的三次风，然而，可进一步凝結成纯氧。借助于烧结带中的工制造设备操作特性以及对助燃空气与燃料用量之间关系的 调节，也可影响烧结带中的氧含量和硫挥发。在这样的水泥制造设备中，有可能使用在烧结带和可选择的煅烧带中具有质量浓 度为至少3. 5%的硫含量。如果工制造设备以这样的方式操作，供给烧结带的预先煅烧材料 具有以总含盐量计质量浓度为至少5. 5%的SO3和质量比例至少75%的CaSO4，这样有可能 确保更为安全地操作工制造设备以及防止沉淀和阻断，尽管系统中的高负荷硫和低排放的 硫氧化物(从预热器中排放出的废气具有在氧含量10%时少于600mg/Nm3的量，最好 具有在氧含量10%时少于300mg/Nm3的量。然后，在烧结带中燃烧的水泥熟料具有质量浓度为至少的SO3，最好为至少2 % 。可进一步配备一种干扰回路的装置，例如旁通装置，并且所述回路，具体地说，硫、 碱金属和/或氯的回路可通过上述操作和分别改变废尘和/或气体量而受影响，并因此进 行调节。多个鼓风装置可有利地配置在预热器和/或锻烧炉的特别区域中，以便提高危险 带的净化度和增强操作的安全性。根据上述描述的方法，水泥制造设备还可以以低排放的安全操作方式进行操作。
权利要求
1.一种以在预热带(1)中预热生料、在煅烧带( 中预先煅烧已预热的材料、以及在烧 结带(3)中烧结已预先煅烧材料来操作水泥制造设备的方法，其特征在于，所述水泥制造 设备以这样的方式操作，即供应给烧结带的预煅烧材料具有按预煅烧材料的总含盐量计质 量浓度为至少5. 5%的SO3和质量比例为至少75%的CaS04。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法至少执行以下一些操作参数测 试并用于操控所述水泥制造设备a.在烧结带(3)的入口区、煅烧带(2)和/或在预热带(1)开始之前分析气体，b.测量烧结带(3)中材料和/或气体的温度，c.测量煅烧带(2)中材料和/或气体的温度，d.测量预热带(1)中材料和/或气体的温度，e.实验分析预先煅烧的材料、原料或燃料，f.实验分析烧结带中燃烧的水泥熟料，g.在烧结带(3)的区域中做热力或热像图分析。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过以下一个或多个步骤影响预先煅烧 材料中的SO3浓度和CaSO4比例a.选择原料，b.选择用在烧结带(3)中的燃料，c.调节在烧结带(3)中操作的燃烧器(5)动量，d.调节在烧结带(3)中助燃空气和燃料的关系，e.在工制造设备的至少一个燃料供应位置上调节燃料用量和生料用量的关系，f.在煅烧带( 之后调节生料的预先煅烧程度，g.调节生料的细度。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，具有可调节动量的燃烧器(5)用于烧结带 (3)中，並且通过调节所述动量来调整火焰的形状、大小和/或温度。
5.如上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，所述水泥制造设备以这样的 方式操作，即在烧结带中硫挥发为至少60%，较佳地为至少80%。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在煅烧带中以以下的化学反应式提供足够 的 O2 和 CaO :Ca0+S02+l/202 — CaSO4。
7.如上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，所述水泥制造设备以这样的 方式操作，即在预热带(1)、煅烧带(2)和/或烧结带(3)中硫吸附为至少80%，较佳地为 至少90%。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水泥制造设备以这样的方式操作，即离 开预热器(1)的废气还具有在氧含量10%时少于600mg/Nm3的量，最好在氧含量10% 时少于300mg/Nm3的量。
9.如上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，所述的方法包括操作用于干 扰所述回路的装置，例如旁通装置，并且所述回路，特别是硫、碱金属和/或氯的回路可通 过上述操作和分别改变废尘和/或气体量而受到影响和相应地进行调节。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述工制造设备中至少一个燃料位置与助 燃空气一起操作，所述助燃空气富含氧或只含氧，以便调节大气和(X)2的浓度。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在烧结和/或煅烧带⑵中使用具有质量 浓度为至少3. 5%硫含量的燃料。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在烧结带(3)中燃烧的水泥熟料具有质量 浓度为至少1%，最好为至少2%的S03。
13.具有预热生料的预热带(1)、预先煅烧预热材料的煅烧带(2)、以及烧结已预先煅 烧材料的烧结带⑶的水泥制造设备，其特征在于，以一个操控和调节装置，用于根据前述 的一项和多项权利要求操作所述水泥制造设备。
全文摘要
依照本发明操作水泥制造设备的方法，在预热带中预热生料，再在煅烧带中预先煅烧已预热的材料，最后在烧结带中烧结已预先煅烧的材料。所述水泥制造设备以这样的方法操作，即供应给烧结带的已预先煅烧的材料具有按总含盐量计质量浓度为至少5.5％的SO3和质量比例为至少75％，最好为90％的CaSO4。
文档编号F27B7/42GK102149650SQ200980130975
公开日2011年8月10日 申请日期2009年7月28日 优先权日2008年8月4日
发明者D·库珀, D·舒尔茨 申请人:坡利西斯股份公司