专利名称：高固气比预热预分解水泥熟料煅烧工艺及设备的制作方法
技术领域：
本发明属于水泥产业领域，涉及一种水泥生产方法和装置，具体涉及一种高固气比预热预分解水泥熟料煅烧工艺及设备。
背景技术：
二十世纪八十年代以来，新型干法水泥生产工艺迅速推广，逐步成为主流生产工艺。水泥熟料热耗降至3100kJ/kg熟料，水泥熟料烧成系统的热效率提高到45%左右。但是该系统排出的废气温度仍然高达310 370°C，回转窑的单位容积产量< 5t/m3. d。如何进一步降低排出废气温度，提高水泥熟料烧成系统热效率，降低熟料烧成热耗，提高回转窑的单位容积产量，减少有害气体C02、S02、NOx等的排放是水泥制造企业亟待解决的技术问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高固气比预热预分解水泥熟料煅烧工艺及设备，通过交叉料流实现预热器系统的高固气比化，通过物料外循环实现分解炉装置的高固气比化，降低了水泥熟料烧成热耗，提高了单机设备产能，减少了有毒有害气体的排放。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种高固气比预热预分解水泥熟料煅烧工艺，在水泥熟料烧成过程中，水泥原料首先在高固气比预热器ι中与热烟气进行热交换，随后进入外循环式高固气比分解炉2，完成水泥原料中碳酸盐的分解，分解后的物料进入回转窑3煅烧，充分煅烧后的物料进入冷却机4冷却，完成熟料煅烧。其中，所述的热烟气来自回转窑尾，温度由最高900°C左右降至排出系统时的 250 350°C，回转窑(3)的煅烧温度为1300 1450°C，冷却机(4)将物料冷却至60°C。本发明还提供了一种实现所述工艺的设备，包括高固气比预热器1，由2列以上并行排列的旋风换热器组成，各列最上面的旋风换热器组成第一单元，各列最下面的旋风换热器组成最末单元，每列旋风换热器的气流路线为串联方式，水泥生料从每一单元的第一列旋风换热器始，与废烟气进行热交换，历遍各列后进入下一单元的第一列旋风换热器；外循环式高固气比分解炉2，包括分解炉本体21，分解炉本体21的出口连通旋流分离器22，旋流分离器22的出料口通过第一卸料锥体221连通第一下料管222，旋流分离器22还与旋风筒23连通，旋风筒23的出料口通过第二卸料锥体231连通第二下料管232 ；高固气比预热器1最末级最后一列的旋风换热器入口与分解炉本体21的出口相联接。本发明所述的高固气比预热器1的特点是将并联平行的气流与交叉串行的料流相结合，从而提高了预热单元的固气比和系统的换热效率。
外循环式高固气比分解炉2的特点是通过物料的炉外循环，提升了分解炉的热稳定性和出炉物料的表观分解率。本发明与现有技术相比，具有以下优点一)由于本方法中，气固换热的各个单元内，固气质量比超出现行普通预热器一倍以上；外循环式高固气比分解炉内的固体粉料含量也超出其它类型分解炉30%以上，使排出系统的废气温度降至240 280°C，使出预热预分解系统物料的碳酸盐表观分解率超过97%，因此大幅度提升了系统的热效率、提高了系统产量。二)本发明高固气比预热预分解水泥熟料煅烧工艺，可以大幅提高窑系统的单机产能，且系统运行更加稳定，操作更加简单。三)本发明高固气比预热预分解水泥熟料煅烧工艺，大幅增加了气固间的接触面积，由于分解炉内碳酸盐分解产生了大量的碱性氧化物，所以脱硫效果显著提升，可以降低排出废气中S02的含量；另由于外循环式分解炉的操作温度可以适当降低，炉内的温度波动很小，故可降低排出废气中NOx的含量。综上所述，本发明具有诸多优点及实用价值，其不论在产品结构或功能上皆有较大的改进，在技术上有显著的进步，并产生了很好的效果。
图1是本发明实施例一的结构示意图。图2是本发明实施例二的结构示意图。图3是本发明实施例三的结构示意图。
具体实施例方式为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。本发明是一种高固气比预热预分解水泥熟料煅烧工艺，在水泥熟料烧成过程中， 水泥原料首先在高固气比预热器1中与热烟气进行热交换，随后进入外循环式高固气比分解炉2，完成水泥原料中碳酸盐的分解，分解后的物料进入回转窑3煅烧，充分煅烧后的物料进入冷却机4冷却，完成熟料煅烧。本发明还提供了一种实现所述工艺的设备，包括高固气比预热器1，由2列以上并行排列的旋风换热器组成，各列最上面的旋风换热器组成第一单元，各列最下面的旋风换热器组成最末单元，每列旋风换热器的气流路线为串联方式，水泥生料从每一单元的第一列旋风换热器始，与废烟气进行热交换，历遍各列后进入下一单元的第一列旋风换热器；外循环式高固气比分解炉2，包括分解炉本体21，分解炉本体21的出口连通旋流分离器22，旋流分离器22的出料口通过第一卸料锥体221连通第一下料管222，旋流分离器22还与旋风筒23连通，旋风筒23的出料口通过第二卸料锥体231连通第二下料管232， 为防止气流反向窜流，第一下料管222上设置第一卸料锁风阀223，第二下料管232上设置第二卸料锁风阀233 ；高固气比预热器1最末级最后一列的旋风换热器入口与分解炉本体21的出口相
4联接。在实施例一中，如图1所示，高固气比预热器1由5级双系列高固气比旋风换热器组成，再配合外循环式高固气比分解炉2组成高固气比预热预分解系统，其中外循环式高固气比分解炉2中使用一个旋流分离器22和一个五级旋风分离器，其中该五级旋风分离器可以视作高固气比分解炉系统的一个单元，也可以视作预热器系统的末级单元，这是联接分解炉与预热器的设备单元，功能是将气固相分离，固相物料进入回转窑，废烟气用于预热生料。实施例一在实验中的实际效果如表1所示。
权利要求
1.一种高固气比预热预分解水泥熟料煅烧工艺，其特征在于，在水泥熟料烧成过程中， 水泥原料首先在高固气比预热器(1)中与热烟气进行热交换，随后进入外循环式高固气比分解炉O)，完成水泥原料中碳酸盐的分解，分解后的物料进入回转窑( 煅烧，充分煅烧后的物料进入冷却机(4)冷却，完成熟料煅烧。
2.根据权利要求1所述的高固气比预热预分解水泥熟料煅烧工艺，其特征在于，所述高固气比预热器(1)由2列以上并行排列的旋风换热器组成，各列最上面的旋风换热器组成第一单元，各列最下面的旋风换热器组成最末单元，每列旋风换热器的气流路线为串联方式，水泥生料从每一单元的第一列旋风换热器始，与废烟气进行热交换，历遍各列后进入下一单元的第一列旋风换热器。
3.根据权利要求2所述的高固气比预热预分解水泥熟料煅烧工艺，其特征在于，所述旋风换热器组成的单元数为2 6级。
4.根据权利要求2所述的高固气比预热预分解水泥熟料煅烧工艺，其特征在于，所述高固气比预热器(1)由2或3列并行排列的旋风换热器组成。
5.根据权利要求1所述的高固气比预热预分解水泥熟料煅烧工艺，其特征在于，所述外循环式高固气比分解炉(2)包括分解炉本体(21)，分解炉本体的出口连通旋流分离器(22)，旋流分离器0 的出料口通过第一卸料锥体021)连通第一下料管022)，旋流分离器0 还与旋风筒连通，旋风筒的出料口通过第二卸料锥体031)连通第二下料管(232)。
6.根据权利要求5所述的高固气比预热预分解水泥熟料煅烧工艺，其特征在于，所述第一下料管(22 上设置第一卸料锁风阀023)，第二下料管(23 上设置第二卸料锁风阀 (233)。
7.根据权利要求1或5所述的高固气比预热预分解水泥熟料煅烧工艺，其特征在于，所述外循环式高固气比分解炉内气体断面风速在5 10米/秒范围内。
8.根据权利要求1所述的高固气比预热预分解水泥熟料煅烧工艺，其特征在于，所述的热烟气来自回转窑尾，温度由最高900°C左右降至排出系统时的250 350°C，回转窑(3) 的煅烧温度为1300 1450°C，冷却机(4)将物料冷却至60°C。
9.一种高固气比预热预分解水泥熟料煅烧设备，其特征在于，包括高固气比预热器(1)，由2列以上并行排列的旋风换热器组成，各列最上面的旋风换热器组成第一单元，各列最下面的旋风换热器组成最末单元，每列旋风换热器的气流路线为串联方式，水泥生料从每一单元的第一列旋风换热器始，与废烟气进行热交换，历遍各列后进入下一单元的第一列旋风换热器；外循环式高固气比分解炉O)，包括分解炉本体(21)，分解炉本体的出口连通旋流分离器(22)，旋流分离器0 的出料口通过第一卸料锥体021)连通第一下料管 022)，旋流分离器0 还与旋风筒连通，旋风筒的出料口通过第二卸料锥体 (231)连通第二下料管(232)；高固气比预热器(1)最末级最后一列的旋风换热器入口与分解炉本体的出口相联接。
10.根据权利要求9所述的悬浮态外循环式高固气比分解反应器，其特征在于，所述分解炉本体联接两个旋流分离器02)。
全文摘要
本发明为一种高固气比预热预分解水泥熟料煅烧工艺，在水泥熟料烧成过程中，水泥原料首先在高固气比预热器中与热烟气进行热交换，随后进入外循环式高固气比分解炉，完成水泥原料中碳酸盐的分解，分解后的物料进入回转窑煅烧，充分煅烧后的物料进入冷却机冷却，完成熟料煅烧；本发明采用高固气比交叉料流热处理装置进行原料预热，同时高效回收废烟气中的热焓；采用外循环式高固气比分解炉对预热后的水泥原料以悬浮态形式完成分解，有效地降低了系统排出废气的温度和单位水泥熟料的热耗，提高了系统的热效率、入窑物料的表观分解率、单位分解炉容积产量和单位回转窑容积产量，增强分解炉的热稳定性，同时降低SO2、NOx等有害气体的排放。
文档编号F27D13/00GK102219409SQ201110070270
公开日2011年10月19日 申请日期2011年3月24日 优先权日2011年3月24日
发明者刘宁昌, 嵇鹰, 徐德龙, 李兆锋, 李辉, 王士军, 程福安, 陈延信, 陈惠霞 申请人:西安建筑科技大学, 陕西德龙水泥高新技术孵化有限公司