专利名称：用于制造矿物原料熟料的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于制造矿物原料熟料，如水泥熟料的方法和设备，按湿法工艺，将湿研磨矿物原料和水的料浆在窑设备如旋转窑设备中进行预热、干燥、煅烧并烧结成熟料。
自熟料生产工业化以来，湿法是制造熟料的众所周知的方法，到处都有描叙该方法的资料，“Cement Data Book”，第三版，19.3和19.4节(Bauverlag GmbH，Wiesbaden and Berlin 1985)就是引用的一般例子。虽然目前制造熟料优选采用干法，但许多湿法工厂仍在使用，如在美国和英国，由于这类工厂除明显的缺点外，它仍具有湿原料易得和运行经济状况良好的优点。
与其它更先进类型的窑相比，其缺点之一是二氧化硫排放量很高。以前根本不用考虑这SO2排放量，但现在对环境空气污染有严格规定，将来这类规定更为严格，这将迫使这些国家的湿法工厂，如水泥制造厂或者关闭，或者配备昂贵的烟气脱硫系统，或将湿法转成干法或半干法，从而有助于烟气脱硫，以免工厂关闭，但这将使生产成本大大增加。
从来自发电厂和其它窑设备的气体中除去氧化硫和其它酸性气体的许多方法是公知的，例如US4555390公开的一种脱硫方法，它用一种管式反应室作所述气体悬浮吸收器，该吸收器安装在窑出口气体移动方向上，位于窑后面，将干燥循环粉末如飞灰、吸收剂(如氧化钙)和水加到该反应室的底部，当窑出口气体经过该反应室时可吸收其中的SO2而进行脱硫。
在此方法中，不管什么类型的窑的出口气体均在该气体悬浮吸收器中处理，而不考虑窑中适用的工艺和脱硫设备，因此，显然会增加额外的设备安装费用。
因此，本发明目的在于提供一种方法和设备，以减少按湿法操作的窑厂的SO2排放量，通过将窑中进行的部分湿法工艺与脱硫装置相结合，从而使结合后的窑中工艺和脱硫装置更有效地降低成本，由此克服上述缺陷。
为达到本发明目的，在一个同样独立的固定单元即反应室中进行料浆的干燥(至今在湿法旋转窑的窑物料进口附近进行)和燃料气体的净化，该反应室安装在窑出口气体的移动方向上，位于窑的后面，它是一种管式气体悬浮干燥单元，带有垂直轴，其操作原理与上述气体悬浮吸收器相同，在该单元中加入全部原料料浆，用窑出口气体将其加热，加入干燥的原料混合组分如飞灰，预热并干燥该料浆，然后将该单元中产生的一种上升的气体/物料悬浮气流分别加到气体悬浮干燥单元的底部，在产生该上升悬浮气流的同时，使窑气中所含二氧化硫(SO2)几乎完全吸收，然后在分离器和过滤器中使夹带SO2的颗粒与出口气体分离，该分离器安装在气体悬浮干燥单元的后面，该过滤器安装在分离器后面，经预热、干燥的原料在分离器中与出口气体分离后，再送入窑入口，以在窑中作进一步热处理。这样，以前在窑的上部或用喷雾干燥装置(如GB1375566中公开的)进行湿原料的预热和干燥过程，现在与燃料气体净化过程一起在气体悬浮干燥器(GSD)中进行，从而相应地降低了窑成本。
通过实施上述方法所用的设备可进一步达到本发明目的，该设备是一种气体悬浮干燥单元，呈细长管形，底部为园锥形，中央有一个气体进口，它位于窑后面，通过一根竖管与窑进口相连，该GSD装有将湿研磨矿物原料和水的料浆及脱硫原料混合组分如飞灰在其底部或靠近其底部注入GSD的装置，安装在GSD后面的分离器使经预热、干燥的原料与出口气体分离，此外，该GSD还装有将已预热、干燥的原料加到窑进口和GSD底部的加料装置及将沉积的过滤灰尘返回窑进口或GSD底部的装置。
该设备还包括一个溢流室，通常用于控制加到窑进口或GSD的经预热的、干燥原料和/或沉积的过滤灰尘，特别是在该设备起动阶段或停产过程(若有的话)中进行控制。
该设备还包括安装在窑竖管中的辅助炉或发热器，使GSD中的窑气温度保持在给定范围，特别是在设备的起动阶段或停产过程中。
若需要的话，在窑原料进口和GSD之间该设备还能以公知方式提供一步或多步预热，从而不再需要某些窑内部配件，并能使窑的长度进一步减小。但是，安装预热器势必使湿法工厂变成干法或半干法工厂的转化成本增加，而与原来转化目的相矛盾。
按本发明的方法和设备，除了SO2排放量明显降低外，由于它增加了成本低的GSD系统，使湿法窑的转化相当便宜，因而具有下列的其它操作优点-由于出口气体温度降低(GSD后约为150℃)，由于可将干燥原料混合组分直接加到GSD，从而减少了该系统总的加水量，结果降低了特定的热损耗。
-由于原料混合组分(即飞灰)和/或沉积的过滤器灰尘直接注入GSD中而不是象以前那样注入窑的燃烧区，从而提高了熟料均匀度。
-由于明显省去了窑内部配件，从而降低了窑内部配件的维持成本。
-生产率提高10-20%(计算得到)未经改进的湿法窑中，原始的热损耗约为1330千卡/公斤熟料，而装有GSD系统的湿法工厂其热损耗降为约1236千卡/公斤熟料，基於这事实，计算结果表明上述特定热损耗的减少量为90千卡/公斤熟料。
下面将参照附图对本发明作更详细的描述，该
本发明通过增加一个气体悬浮干燥单元(GSD)而使湿法窑转成半干法系统的非限制性实施例。
附图1表示一种湿法旋转窑，其预热和干燥部分已被“切除”，而用气体悬浮干燥单元或气体悬浮干燥器(GSD)4代替，GSD4通过窑竖管3与窑进口2相连。GSD呈细长管形，其底部为圆锥形，在该底部或其附近有一个料浆进口6，该料浆由湿研磨的矿物原料(制造水泥用的石灰和粘土)和水组成，借助于加入的压缩空气8通过喷嘴7(其结构人人皆知)，将该料浆加入GSD4的底部，将原料混合组分如飞灰通过管5也加入GSD4的底部或其附近。由于上升的窑出口气流通过喷咀7注入湿原料，通过管5加入干原料混合组分及后来通过管13加入其它干原料混合组分，混合结果在GSD4中产生一种上升的气体悬浮气流。由于加入上述不同成分，GSD中石灰/SO2比率很高，通过加入干颗粒而使窑气中的SO2几乎完全被吸收，不必再在GSD中加入另外的Ca(OH)2或CaO，而使一定量游离CaO(包含在窑气中)进入GSD。来自出口气体过滤器18的沉积灰尘通过管20和13或14循环到GSD4或窑进口2中，或通过过滤器出口19排出。
在安装在GSD后面的分离器9中使悬浮在GSD中的经干燥和预热的原料与出口气体分离，并通过出口阀15，室11和管道14返回到窑进口2以在窑1中作进一步热处理。
夹带SO2的细颗粒及部分已脱硫的出口气体通过装有调节阀16的管道21和鼓风器17加到出口气体过滤器18，由此而得到的沉积灰尘返回到窑和/或GSD系统，而净化后的气体通过烟道23排放到大气中。此外，通过出口19排放的部分沉积灰尘可用来降低熟料中碱和/或SO2的含量。
为确保设备运行期间能将来自GSD的足量和恒量的经干燥预热的原料加到窑进口2中，并在窑1起动阶段或停产(如有的话)期间，将经处理的原料和/或来自过滤器18的沉积灰尘一开始就充分循环到GSD4，该系统还包括一个带有上下传送部件10和12的溢流室11，它与调节阀15一起，分别控制经管道14加到窑进口2和经管道13加到GSD4底部的进料。来自过滤器18的沉积灰尘经管道20返回室11以加入到来自分离器9的已分离原料中。
在窑1起动阶段或停产(如有的话)期间为确保对GSD充分加热，为保持GSD中窑气温度在给定范围内，该系统包括在过滤器18的支路上的窑出口气体返加管道21'，它装有调节阀16′和鼓风器17′，以及一个辅助炉或发热器22，将由22产生的热气体与经管道21′返回的窑出口气体加入窑竖管3中，然后进入GSD。
权利要求
1.湿法制造原料熟料如水泥熟料的方法，该方法包括在旋转窑设备中将湿研磨原料预热、干燥、煅烧并烧结成熟料，其特征为它包括如下步骤(a)实质上将全部待处理湿研磨原料料浆加入具有垂直轴的气体悬浮干燥器中；(b)将基本上全部的来自窑的热窑气通入气体悬浮干燥器的底部；(c)在气体悬浮干燥器的底部或其附近加入一种干燥的脱硫原料混合料如飞灰；(d)使热窑气、原料料浆和脱硫干原料混合料形成气体悬浮体，并使其向上通过气体悬浮干燥器，从而预热和干燥料浆中的原料，使热窑气中所含的二氧化硫基本上完全吸收；(e)得到的经预热干燥的物料气体悬浮物向上通过气体悬浮干燥器后流出，在分离器中使已预热干燥的物料与悬浮气体分离；(f)将已预热干燥的物料通入旋转窑中，并在窑中煅烧该物料以生成熟料。
2.按权利要求1的方法，其特征为使部分已预热干燥的物料循环回到气体悬浮干燥器的底部，使其与料浆和热窑气混合，将来自分离器的悬浮气体通入过滤装置以从该气体中除去细颗粒，将去除的细颗粒送入窑和/或气体悬浮干燥器中。
3.进行权利要求1和2的方法所用的设备，它包括一个窑设备，如旋转窑设备，其特征为它包括(a)呈细长管形的气体悬浮干燥器，其底部呈圆锥形，中央有一个气体进口，该气体进口通过一个竖管(3)与窑气出口(2)相连，从而使基本上所有来自窑气出口的热窑气从窑通入该干燥器，并向上通过该干燥器;(b)借助压缩空气将湿研磨原料料浆注入气体悬浮干燥器(4)底部的装置(6、7、8);(c)将脱硫干原料，如飞灰注入气体悬浮干燥器(4)底部的装置(5);(d)安装在悬浮干燥器(4)后面的分离器(9)，用于将该气体与处理的物料分离;(e)将来自分离器(9)的已分离物料送到窑原料进口(2)中或气体悬浮干燥器(4)底部的装置(15、10、11、14和15、11、12、13)。
4.按权利要求3的设备，它还包括从出口气体中除去细颗粒的过滤装置(18)，其特征为它包括将来自过滤装置(18)的颗粒送到窑原料进口(2)和/或气体悬浮干燥器(4)底部的装置(20、10、11、14和20、10、11、13)。
5.按权利要求3和4的设备，其特征为用于输送来自分离器(9)和过滤器(18)的分离物料的装置包括一个溢流室(11)，以用于调节加到窑原料进口(2)或气体悬浮干燥器(4)的物料。
6.按权利要求3、4和5的设备，其特征为它还包括辅助加热装置(22)，用于将热气体供给气体悬浮干燥器(4)的底部，从而将来自窑气出口(2)的气体补充或添加到气体悬浮干燥器进口，特别是窑起动或窑停产期间。
全文摘要
在湿法制造矿物原料熟料，如水泥熟料的方法和设备中，为确保来自窑，如按此法操作的旋转窑的窑气中排出的SO
文档编号F27B1/00GK1057634SQ91103600
公开日1992年1月8日 申请日期1991年5月14日 优先权日1990年5月15日
发明者彼得·贝克托福·尼尔森 申请人:斯米德恩公司