专利名称：用燃料汽化设备预煅烧水泥生料的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种预烧如细粒物料之类的水泥生料的装置，该装置包括一个上分离部分及一个下分离部分，此外还包括一台燃料气化设备。
通常，预煅烧水泥生料的装置包括一台预煅烧炉，炉中装有加热生料的独立热源，该热源置于回转炉(或窑)和悬浮预热器之间。由于燃料和空气均匀混合且不形成火焰，预煅烧炉中燃料燃烧的时间非常短(约1/3秒)。
上述燃料燃烧过程包括加热粒料，排出挥发物组分，在燃烧条件下上述挥发物组分的燃烧反应以及粒料中剩余的碳的燃烧反应。具体地说，上述过程相继依次在彼此相叠的区段进行。
对在各区段影响燃料的燃烧过程的主要因素评述如下燃料颗粒的加热段受颗粒的主流温度及颗粒的热重量影响;热解段受燃料种类、颗粒温度及颗粒加热过程影响，而氧化段受燃料周围的氧气浓度及燃料成分的类型(例如挥发物或炭)的影响。
在上述燃料过程中，各段内预热和挥发过程中的燃烧时间较长，挥发物组分燃烧过程很短，剩余碳的燃烧过程也长。
因此，在燃料燃烧前通过对燃料进行预热、排出挥发物组分及使颗粒中的碳热解(下文称之为“燃料的预处理”)使燃料气化然后将已气化的燃料喷入助燃空气中时，能在很短的时间内实现完全燃烧。然而，由于气化燃料的发热量降低，不能形成热气区。
因此，通过在预煅烧炉中预热燃料而使其气化然后使已气化的燃料在富氧助燃空气中燃烧时，要求迅速燃烧，而且在煅烧炉中可获得高温无气体区。
为了预热燃料，需要大量的热能。为了使燃料颗粒中碳热解，采用一种CO2的分压高而O2的分压低的气体是有利的。在助燃空气经分开的助燃空气输入管道而不经回转窑流入预煅烧炉的情况中，从回转窑流入预煅烧炉的排气温度高(例如900～1100℃)，而且其CO2的分压非常高(例如约20%～30%)。此外，排气中O2的分压很低(低于5%)。
从回转窑排出的气体具有预处理燃料所需要的足够的热能和热解反应所需要的气体成分。因此，用从回转窑排出的气体预处理燃料，可以极有效地获得气化燃料。
用回转窑的排气对燃料进行预处理时，用于预处理燃料所需的排气量应最少。在燃料颗粒中的碳的热解反应中，回转窑的排气中的CO2分压高是很有利的，但对气化燃料的燃烧却不利。在用预处理燃料所需的最少的回转窑排气对燃料进行预处理的同时使燃料气化，然后使已气化的燃料在从熟料冷却器流入的富氧助燃空气中燃烧，从而使燃烧时间缩短，所以可获得较高的燃烧效率。
上述第一和第二道工序在低于它们各自的床的高度上设置了一块空气分配板，而第三道工序没有设置上述空气分配板。从回转窑中排出的气体温度很高(约900-1100℃)，排气中含有大量灰尘和凝结物。由于上述原因，第三道工序使用的是不装空气配板的携带悬浮床，这对燃料的预处理而言是最理想的。
此外，上述携带悬浮床流程还有一个优点是即使在预处理燃料时由于温度升高而喷出液态组分，在该流程中对燃料进行预处理也不会出现料皮。
根据引入回转窑排气和从熟料冷却器中引入助燃空气的方法以及燃料的燃烧方法，可以将用于生产水泥的传统的预煅烧装置分为五类。各类预煅烧炉的结构和特点如下。在下面的描述中，相同的部件用同一标号表示。
第一类预煅烧炉形状最简单，如
图10所示，它将传统的预煅烧炉中的回转窑排气管道28当作一台预煅烧炉23。
也就是说，从熟料冷却器22供给预煅烧炉23的助燃空气从上方流过没有安装分开的空气输入管道的回转窑21，再与回转窑排气混合，之后，通过回转窑排气管道28将混合气送入。通过燃烧器26将燃料喷入并使之在回转窑排气和助燃空气的混合气中燃烧(美国专利US 3986818和4050883)。
由于这类预煅烧炉用回转窑排气管道28作为一台预煅烧炉23，不需要为了安装予煅烧炉而另付安装费用。但是，由于将输入预煅烧炉中的燃料引入加转窑排气和氧气浓度低的助燃空气的混合气中进行燃烧，使燃烧效率降低。
因此，在预煅烧炉排气出口管道29中存在大量未燃烧的碳，而未燃烧碳的燃烧反应是在预加热器中进行的。其结果是，由于来自预加热器的排气温度升高使热量损失增加，而且对排气风机32的安装和运行产生不良影响，这是此类预煅烧炉的缺点。
第二类预煅烧炉结构简单，压力损失小，而且操作简便，因此，在传统的预煅烧炉中，人们普通选用这类预煅烧炉(如图11所示)。此类煅烧炉的结构是使用转窑排气管道28与煅烧炉23的底部相通，温度为900℃-1100℃的热的回转窑排气在预煅烧炉23的下部形成一层喷射层。输送来自熟料冷却器22的富氧助燃空气的助燃空气的助燃空气输入管道25与预煅烧炉23的侧壁相连，助燃空气从中心或切线方向被送入炉内。通过一台燃烧器26a使大部分燃料喷入并在富氧助燃空气中燃烧，使部分燃料经一台脱硝燃烧器26b喷入并在回转窑排气中燃烧，在该燃烧器中，除去了回转窑排气中的氮氧化物(日本专利公开号134028/1978，90228/1979，日本专利公开号32176/1978及南朝鲜专利公开号1568/1987)。
为了将燃料均匀地喷入预煅烧炉中，这类预煅烧炉使用的大量低温空气(送入预煅烧炉的全部助燃空气的14～20%)是从燃烧器26a，26b送入的。因此，可以减少从熟料冷却器引入的热助燃空气量，而从燃烧器引入低温空气，随之而带来的后果是耗热量增加。
此外，经燃烧器喷入的燃烧随混合气体一道以10～40m/s的高流速流入，在燃料流入助燃空气和回转窑排气的混合气中的同时，燃料在富氧助燃空气中燃烧。因此，这类煅烧炉的缺点是使装置的配置增高，预煅烧炉增大，致使安装费用昂贵，单位体积的煅烧能力降低。
如图12所示，第三类煅烧炉借助于提高第二类煅烧炉的煅烧效率可使用低等燃料。
燃料随低温助燃空气(占输入预煅烧炉的总助燃空气的4-5%)一道经燃烧器26送入，经燃烧器26提供的燃料随热空气(700-1100℃)一道喷入回转式预煅烧炉23c的中心，以使燃烧局部地离开助燃空气输入管道25。一些剩余的助燃空气从环流预煅烧炉23c的侧壁沿切线方向流动，从生料入口管道27流出的生料通过壁表面分离。在环流预煅烧炉23c的中心带有低密度生料的助燃空气中形成高温火焰，因此可加剧燃料的燃烧。上述环流预煅烧炉将高温火焰产生的辐射热的热量供给四周的生料(US 3，834，860)。
这类预煅烧炉的优点是可以缩短料的燃烧时间，而且在仅由高温富氧助燃空气形成火焰的同时燃料在预煅烧炉中燃烧，故而可提高燃烧效率，还可使用低等燃料。但是，当输入燃料时，由于使用低温空气，使耗热量增加，这是这类预煅烧炉的不足之处。此外，由于这类环流预煅烧炉23c的排出部位设在下部，气流朝下环流，因而使压力损失增加。
如图13所示，在第四类预煅烧炉中，燃料只与从熟料冷却器22通过助燃空气输入管道25送入的热的富氧助燃空气一道燃烧，而不用回转窑排气，因此，这类预煅烧炉具有利用预煅烧炉排气的单独分开的预加热器。
使热的富氧助燃空气流过的助燃空气输入管道25与预煅烧炉23的底部相通，助燃空气由上述管道喷出。燃料经燃烧器26随低温助燃空气(占送入预煅烧炉的总助燃空气的4-5%)一道被喷入助燃空气中(US-4，045，162)。
由于燃料在热的富氧助燃空气中燃烧，所以这类预煅烧炉的优点是燃烧效率高。但是，当输入燃料时，耗热量增加。此外，燃料经燃烧器随流速为10～40m/s的高流速气体一道喷入，为了实现完全燃烧，预煅烧炉的高度需增高。因此，预煅烧炉的安装费用增高，单位体积的煅烧能力降低。
第五类预煅烧炉是一种燃料燃烧时用流化床23d而不用燃烧器使燃料和生料均匀混合的装置，如图14所示，通过与流化床23d上部相通的助燃空气输入管道25，使燃烧发生在从熟料冷却器22流出的助燃空气中。
在低温空气流过流化板的同时从处于预煅烧炉23底部的用于流化的风机33送出的低温空气使通过燃烧器26输入的燃料和生料入口管道30a提供的生料流化，然后形成均匀混合物。接着，借助于从熟料冷却器22经与流化床23d上部相通的助燃空气输入管道25输出的热富氧助燃空气使燃料燃烧(日本专利公开号45020/1991)。
这类预煅烧炉的优点是利用流化床23d可使燃料和生料均匀混合，因此，预煅烧炉内的温度和生料的分布均匀。
其结果是预煅烧炉运行稳定，不会形成局部高温。
但由于这类预煅烧炉用大量冷却空气(占送入该预煅烧炉的总助燃空气的10～15%)形成流化床23d，使耗热量增加。
此外，由于燃料随快速流动(流速为4～20m/s)的助燃空气一起流动和燃烧，为了实现完全燃烧，预煅烧炉的高度需增加。因此，这类预煅烧炉的安装费用高，单位体积的煅烧能力降低。
如上所述，为了提高预煅烧炉的燃烧效率和煅烧效率，已开发出具有各种结构的传统预煅烧炉。但是，输入燃料和使燃料燃烧时，由于都使用冷却空气，从熟料冷却器引入的热助燃空气量降低到与引入的冷却空气量一样多，这一点是所有的回转窑都没有解决的问题，因此使耗热量增加。
此外，由于应使输入预煅烧炉中的燃料在该炉中充分燃烧，燃料应在预煅烧炉内停留一段时间，以便完全燃烧。为此，燃烧时间应缩短。而且且预煅烧炉应较高。为了使燃料在预煅烧炉中完全燃烧，传统的预煅烧炉往往都较高。结果使预热器的安装位置变得更高，预煅烧炉的尺寸也增大，从而增加了安装费用并使单位体积的煅烧能力降低。
本发明对如何克服传统的预煅烧炉的上述缺点的问题进行了深入探讨，结果找到了下述改进措施。第一，在将燃料喷入助燃空气中之前借助于燃料气化装置对燃料进行预热、使挥发物组分排出以及使燃料颗粒中的碳热解缩短预煅烧炉中燃料完全燃烧所需的燃烧时间，还可使预煅烧炉的尺寸减小，这样，就可提高单位体积的煅烧能力。第二，将煅料输入及燃烧时，使导入的冷却空气量最小，这样，就可减小耗热量。
下面结合附图描述本发明的一些实施例，其中图1为装有本发明的燃料气化装置的生产水泥设备的第一个实施例的示意图;
图2为装有本发明的燃料气化装置的生产水泥设备的第二实施例的示意图;
图3为图1中的预煅烧装置的放大图;
图4为大体沿示出了助燃空气输入管道和燃料气化装置的一些实施方案的图3中的Ⅰ-Ⅰ线剖开的剖面图;
图5为与图3类似的示意图，它示出了预煅烧装置的另一实施例;
图6为大体沿示出了助燃空气输入管道和燃料气化装置的一些实施方案的图5中的Ⅱ-Ⅱ线剖开的剖面图;
图7为本发明的燃料气化装置的一些实施例的示意图;
图8为图2所示的预煅烧装置的另一实施例的放大图;
图9为大体沿示出了助燃空气输入管道、转动式排气管道和气化燃料入口管道的一些实施方案的图8中的Ⅲ-Ⅲ线剖开的剖面图;
图10至图14是现有的生产的水泥设备的示意图。
根据本发明，在这类预煅烧水泥生料的设备中，预煅烧炉连接在回转窑和预热生料的悬浮式预热器之间，煅烧炉内装有一个独立的热源，其特征在于上述预煅烧炉包括一个带出口管道的上部3a和一个与上部相连的下部，上述上部出口管道用于将煅烧后的生料排入最低旋风分离器，上部与用于将生料送入燃料中的下部相连以便完成预煅烧反应;下部设有一根或几根输入管道，以便将来自熟料冷却器的助燃空气从此下部的侧壁送入，该下部与回转窑排气管道相通，以便将回转窑中的热排气输入;上述空气管道设有一根或多根生料入口管道;所述预燃烧炉还有一台或多台燃料气化装置，以将燃料送入预煅烧炉下部。
另一方面，根据本发明，在这类预煅烧水泥生料的设备中，预煅烧炉装在回转窑和预热细粒生料的悬浮式预热器之间，预煅烧炉内设有一个独立的热源，其特征在于上述预煅烧炉包括一个上部和一个下部，上部设有一根将预煅烧后的生料排入最低旋风分离器的出口管道，而且上部与下部相连，以便完成生料和燃料的预煅烧反应;下部与上部相连，下部设有一根输入管道5，用于将来自熟料冷却器的助燃空气在低于下部的高度上以切线方向输入，还设有一根将部分回转窑的热排气和已气化的燃料引入的输入管道以及一根或多根将从最低旋风分离器流出的已预热的生料送入的入口管道，以完成生料的预煅烧反应。该预煅烧炉还包括一台燃料气化装置，此装置在邻近回转窑排气出口罩之处有一根燃料输送入口管道。
下面将结合附图详细描述本发明。
参见图1，图中示出了用本发明的燃料气化装置生产水泥的设备的第一个实施例。
在图1中，首先，使已粉碎的具有一定尺寸的微细颗粒生料流经位于一台悬浮式预热器上的生料入口管道11，并由从处在上述入口管道11上部的旋风分离器C4排出的气体预热。于是，生料顺序通过串接的几个旋风分离器(如C5→C4→C3→C2)而被预热。
集聚在第二级旋风分离器C2中的生料经生料入口管道7被供入预煅烧炉3中，以便在该炉中预煅烧。预煅烧后的生料随气体一道经预煅烧炉排气出口管道9排出。将在低旋风分离器C1中与气体分离开的生料(预煅烧率80-85%)通过生料入口管道10送入回转窑1中，以便在该窑中完成熟料反应。
将从回转窑1排出的热熟料送入公知的熟料冷却器2(例如一种交叉型换热器)中，通过冷却空气将熟料迅速冷却，然后使其从冷却器2中排出，以实现生料的煅烧。
燃料经一台或多台设置在预煅烧炉3中的燃料气化装置预处理后被导入助燃空气中进行燃烧，并作为预煅烧炉3的热源。
上述燃料气化设备具有分别设置在其底部的回转窑排气输入管道8b及在其侧壁的燃料入口管道15。因此，在没有冷却空气的条件下，经管道15输入的燃料悬浮在燃料预处理区17中的由出口8b排出的温度为900-1100℃的部分回转7窑热排气(低于回转窑总排气的40%)中，以便对燃料进行预热、排放挥发物组分及使燃料颗粒中的碳进行热解反应。
使气化的燃料从气化装置14通过气体出口管道19喷入通向预煅烧炉3的助燃空气输入管道5的富氧助燃空气中，使之在管道5中燃烧。因此，该装置具有提高燃料的燃烧效率及使预煅烧炉尺寸缩小的优点。
此外，在已气化的燃料燃烧期间，由于没有生成热燃料，在预煅烧炉内不会产生如料皮之类的杂质，因此，该装置可以稳定运行。
为了在预煅烧炉3的底部形成喷射床，通过回转窑排气输入管道8a将回转窑排气的主流部分(回转窑排气的60%或更多)引入预煅烧炉3的底部。因此，生料的停留时间较长，从而加速了生料的预燃烧。
图2为配有本发明的燃料气化装置的水泥生产设备的第二实施例的示意图。
如图2所示，由于回转窑排气管道8a与最低旋风分离器C1相连，不将回转窑排气的主流部分送入预煅烧炉中，而将从熟料冷却器2中提取的温度为700～1100℃的热富氧助燃空气(例如含O221%)通过助燃空气输入管道5引入预煅烧炉3中，以使所供给的燃料燃烧，及使生料预煅烧。因此，这种装置被称之为分离式设备，该设备中设有一个用回转窑排气加热的分离而独立的预热器。
首先，使已粉碎的具有设定尺寸的微细颗粒生料通过分别位于两台悬浮式预热器上的两根生料入口管道11和11′送入，然后，借助于来自安装在上述生料入口管道11和11′下部位置的旋风分离器C4和C′4将其预热。接着，使已预热的生料流过设置在入口管道11和11′上部位置的旋风分离器C5和C′5，因此，生料在顺序流过各旋风分离器(如C5→C4→C3→C2和C′5→C′4→C′3→C′2)时被预热。
使集聚在第二级旋风分离器C2和C′2的生料通过生料入口管道7a和7b被引入回转窑排气输入管道8a，借助于温度为900-1100℃的回转窑的热排气(回转窑排气的60%或更多)使部分生料预煅烧。通过与回转窑排气输入管道8a相连的旋风分离器C1将预煅烧后的生料从回转窑排气中分离出来。然后，使上述生料经生料入口管道10a送入预煅烧炉3中。
进入预煅烧炉3中的生料在该炉中循环流动并被预煅烧，然后随预煅烧炉的排气一道经预煅烧炉排气出口管道9被排入旋风分离器C′1中。旋风分离器C′1将上述生料与预煅烧炉的排气分离开来，随后分离后的生料经生料入口管道10b被送入回转窑1中。接下来，在上述回转窑1中完成生料的熟料烧成反应。
从回转窑1中流出的热熟料由熟料冷却器2(例如一种叉流换热器)中的冷却空气迅速冷却，然后被排出该熟料冷却器2，以便对生料进行煅烧。
在没有设置分开的燃料气化装置14的预煅烧炉中实现供热的方法如下。
即，在没有冷却空气的情况下使燃料通过装备有回转窑排气管道8b的燃料入口管道15送入并悬浮在来自回转窑1的温度为900-1100℃的热回转窑排气中(低于回转窑总排气的30%)。然后，使燃料预热，排出挥发物组分并使燃料颗粒中的碳热解，以便获得气化燃料。将被气化的燃料喷入预煅烧炉3的富氧助燃空气中，并使其在助燃空气中燃烧。这样做可以提高燃料的燃烧效率，并可减小预煅烧炉3的尺寸。
此外，由于气化燃料燃烧期间没有出现高温，装置可以稳定运行，而不会因为燃料燃烧而产生任何料皮。借助于回转窑的排气可使部分生料预煅烧，然后，剩余生料在预煅烧炉3中被预煅烧，因此，可提高煅烧效率。
图3为图1中的预煅烧炉装置3的放大图。
根据本发明，该煅烧炉3包括一个上部3a和一个下部，此外还包括一台燃料气化设备14。
上述燃料气化装置14具有分别设置在其底部的回转窑排气管道8b及在其侧壁的燃料入口管道15。因此，在没有冷却空气的条件下经管道15送入的燃料悬浮在燃料预热区17中的由管道8b进入的温度为900-1100℃的部分回转窑热排气(低于回转窑总排气的30%)中，以便对燃料进行预热、排放挥发物组分及使燃料颗粒中的碳进行热解反应。
经气化装置14气化了的燃料被直接喷入处于预煅烧炉3的下部3b中的富氧助燃空气中，或通过气体出口管道19被喷入处于靠近下部3b的助燃空气输入管道5中的富氧助燃空气中，并借助于上述助燃空气燃烧。
因此，这类装置的优点是使燃烧效率提高。由于已气化的燃料发热量低，不会形成局部高温，所以装置能稳定运行。
预煅烧炉下部为旋风分离器型。与其侧壁相连的助燃空气输入管道5将富氧助燃空气以10-30m/s的流速送入该下部中心或沿切线方向导入其中。
燃料通过装于与上述下部3b相连的助燃空气输入管道5中的生料入口管道7供给。
为了加速预煅烧反应，利用助燃空气流收集燃料中的粗颗粒，然后，将上述颗粒送入温度为900-1100℃的回转炉热排气的喷射床中，上述热排气以20-40m/s的流速从与预煅烧炉下部的底部相通的回转窑排气输入管道8a喷入。接下来使预煅烧后的生料悬浮于预煅烧炉的上部3a。
难于预煅烧的生料粗大颗粒，可借助流过由回转窑排气形成的部分而比微细颗粒多一次加热，并因此使其预煅烧率可根据生料的颗粒粒径变得均匀。其结果，整个生料的预煅烧率得到提高。
因为将上部3a的底部宽度设计成比下部3b的宽度小，生料与从下部3b上升的气体在下部混合。再将所形成的混合物以10-30m/s的高流速喷入上部3a中。顺便提一下，由于上部3a的顶部宽度增宽，气体流速降低，象流过下部3b中的气体那样，流过上部的气体流速为4-8m/s。因此，生料的循环被强化，有利于生料的预煅烧。
此外，由于上部3a的中心部分加工成圆柱形，对生料进行预煅烧时可增加生料的停留时间。
正如下面所描述的那样，在预煅烧炉3中经预煅烧的生料(预煅烧率为85-95%)随预煅烧炉排气一道通过预煅烧炉排气出口管道9进行最低旋风分离器C1中。然后，在旋风分离器C1中，将生料与上述气体分开，以便通过生料入口管道10将生料供入回转窑1中。
图4为大体沿示出了燃烧空气输入管道和燃料气化装置的一些实施方案的图3中的Ⅰ-Ⅰ线剖开的剖面图。
参见图4(a)所示的结构，由于助燃空气沿切线方向流入下部3b，由气化装置14气化的燃料被喷入靠近下部3b的助燃空气输入管道5。因此，已气化的燃料可在富氧助燃空气中的燃烧，而且燃烧剧烈。
在图4(b)中，将已气化的燃料喷入下部3b中的助燃空气的环流内。
在图4(c)中，助空气沿中心方向流入下部3b，将已气化的燃料喷入靠近下部3b的助燃空气输入管道5中。
图5是与图3类似的示意图，它反映预煅烧装置的另一实施例。
根据图5所示的结构，预煅烧炉包括一个上部3a和一个下部3b，还包括两台气化装置14a和14b。
参见图5所示的结构，由于可将助燃空气对称地导入下部3b，助燃空气的流动稳定。可使已气化的燃料直接喷入下部3b的富氧助燃空气中，或将其喷入与下部3b相邻的助燃空气输入管道5a和5b中。
因此，已气化的燃料和助燃空气的混合可达最佳，从而加速了燃烧反应。
图6为大体沿示出了助燃空气输入管道和燃料气化装置的一些实施方案的图5中的Ⅱ-Ⅱ线剖开的剖面图。
如图6(a)所示，使助燃空气沿切线方向从下部的两侧流入下部(3b)，将从两台气化装置14a和14b流出的已气化燃料喷入靠近下部3b的助燃空气输入管道5a和5b中。因此，已气化的燃料可在富氧燃烧空气中燃烧，而且燃烧剧烈。
在图6(b)中，将从两台气化装置14a和14b中流出的气化燃烧喷入下部3b中的助燃空气的环流内。
在图6(c)中，使助燃空气沿中心方向从下部的两侧流入下部3b，并将从两台气化装置14a和14b流出的已气化的燃料喷入靠近下部3b的空气输入管道5a和5b中。
图7为本发明的燃料气化装置14的一些实施例的示意图。
如图7(a)所示，可将与回转窑排气输入管道8b和8c相通的设备14的底端宽度设计成窄通道，以便将高流速(例如约20-40m/s)的回转窑排气喷入，从而可防止在没有冷却空气的条件下通过燃料入口管道15供给上述装置14的燃料堆积在装置14的底部。
由于可将中部(例如为圆柱形)宽度设计成大于上述底端的宽度，因此，缩短了燃料的停留时间，并加快了燃料的热解反应。
另一方面，由于用于气化燃料的与气体排出口管道相通的上端的宽度可与底端宽度相似，因此可提高被喷入助燃空气中的已气化燃料的流速，从而可使已气化燃料与助燃空气混合均匀。
图7(b)示出了本发明的一种改型的实施例，该例中气化装置14的宽度与回转窑排出气体管道8b和8c的宽度相似。
图7(c)示出了本发明的另一改型的实施例，该例中，为了延长燃料的停留时间，气化装置的宽度从下部到上部逐渐加宽。
图8为图2所示的预煅烧设备的另一实施例的放大图。该预煅烧炉有一个单独的预热器，此炉包括上部3a和下部3b，还包括一台燃料气化装置14。
由预热器预热后并被收集在第二级旋风分离C2和C′2中的生料通过生料入口管7，7a和7b被导入回转窑排气输入管道8a，通过温度为900-1100℃的回转窑的热排气(回转窑排气的60%或更多)使部分生料预煅烧。
同时，将被收集在与回转窑排气输入管道8b相通的最低旋风分离器C1中的生料通过生料入口管道10a，10′a和10″a送入下部3b。
此时，最好使被提供的生料沿下部3b的侧壁朝下流，以防止在已气化的燃料燃烧时形成局部高温，而且还可减小预煅烧炉壁的辐射损失。下部3b的倾斜角最好为45°-75°。
被送入预煅烧炉3的生料在下部3b的下方形成环流，借助于流速为30-40m/s的上升助燃空气使生料相对于下部3b的壁均匀分布。同时，利用流速为10-20m/s的上升的助燃空气，使生料环流和预煅烧，然后逐渐将其移到上部3a。
生料与从下部3b上升的助燃空气在直径缩小的连接通道16中均匀混合，然后以30-40m/s的高速率喷入上部3a中。使上部3a的生料以5-10m/s的速率再循环，以完成预煅烧反应。
完成了预煅烧反应的生料(预煅烧率为85-95%)随预煅烧炉排气一道经煅烧排气出口管道9排出，然后被收集在与管道9相通的最低旋风分离器C′1中，以便通过生料入口管道10b被供入回转窑1中。
在燃料气化装置14中，由于使通过燃料入口管道15送入的燃料悬浮并由流过回转窑排气输入管道8b的温度为900-1100℃的回转窑热排气输送，可对燃料进行预热，释放挥发物组分及实现燃料颗粒中的碳的热解。
使由气化装置14生成的已气化燃料以30-40m/s的流速从下部3b的底部朝中心部位喷射，比熟料冷却器2流出通过助燃空气输入管道5流入的助燃空气包围上述已气化的燃料，以便形成环流。因此，可以提高燃料的燃烧效率。
图9为大体沿示出了助燃空气输入管道、回转窑排气输入管道和气化燃料输入管道的一些实施方案的图8中的Ⅲ-Ⅲ线剖开的剖面图。
在图9(a)中，使来自气化装置14的已气化的燃料以30-40m/s的流速从下部3b的底部朝中心部位喷射，并被来自熟料冷却器2沿切线方向进入的助燃空气包围，这样，可提高燃烧效率。
在图9(b)示出了本发明的一咱改型的实施例，该例中，借助于从下部3b的两侧沿切线方向流入的助燃空气使已气化燃料燃烧。
如上所述，与本发明的气化装置相连的预煅烧炉可以缩短燃烧时间，而且通过将燃料气化然后使之在富氧助燃空气中燃烧而提高燃烧效率，此外，预煅烧炉的尺寸也很小。
预热器可以安装在较低的位置，其优点是可以降低预热器和预煅烧炉的安装费用。
此外，在燃烧期间，已气化的燃料不出现高温，在燃料燃烧过程中，预煅烧炉中没有料皮，所以装置能稳定地运行。
再者，在燃料供给过程中，由于不同冷却空气而用燃料入口管道供给燃料，冷却空气量可降到最低。因此，可用来自熟料冷却器的温度为700-1100℃的热助燃空气代替传统预煅烧炉中供给的冷却空气(预煅烧炉总助燃空气的4-20%)，结果可降低耗热量。
根据本述原理，使用本发明的预煅烧炉可以缩短燃烧时间，提高燃烧效率，减少热源部件，消除局部高温区，以及根据颗粒径获得一致的煅烧率。因此，本发明的预煅烧炉可设计为最小，而且可提高单位体积的煅烧率，降低预煅烧炉和预热器的安装费用，运行非常稳定。
权利要求
1.一种将预煅烧炉连接在一台回转窑和一个悬浮式生料预热器之间的水泥生料预煅烧装置，它配备有单独的热源，其特征在于所述预煅烧炉包括一个上部(3a)和一个下部(3b)，上部(3a)设有将预煅烧后的生料排入最低旋风分离器(C1)的出口管道(9)，上部与用于将生料送入燃料中的下部相连，以便完成预煅烧反应；下部(3b)与上部(3a)相连，它设有一根或几根输入管道(5，5a，5b)，以便将来自熟料冷却器(2)的助燃空气从所述下部的侧壁送入，所述下部还与回转窑排气管道(8a)相通，以用于输入从回转窑(1)流出的热排气，所述空气管道(5，5a，5b)设有一根或几根生料入口管道(7，7a，7b)；此外，该煅烧炉还有一台或多台燃料气化装置(14，14a，14b)，以便将燃料送入所述下部(3b)。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述上部(3a)的下端通过连接通道(16，16a)与所述下部(3b)的上端相连，连接通道(16，16a)的结构可使流过其内的气体流速为10-30m/s，同时上部(3a)的结构可使流过其内的气体流速为4-8m/s。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述助燃空气输入管道(5，5a，5b)的结构可使助燃空气沿中心方向或切线方向以10-30m/s的流速流入所述下部(3b)。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于位于所述下部(3b)与回转窑排气管道(8a)之间的连接通道的结构可使流过该通道的气体的流速为20-40m/s，所述下部(3b)的体积可保证流过其内的气体流速为4-8m/s。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述燃料气化装置(14，14a，14b)包括用于从回转窑(1)提取部分热排气的输入管道(8b，8c);用于将燃料送入所述下部(3b)以便用回转窑的热排气使燃料气化的入口管道(15，15a，15b);用于用回转窑的热排气体燃料气化的入口管道(15，15a，15b);用于用回转窑的热排气使燃料气化的预处理区(17);用于将已气化的燃料喷入导进下部(3b)的富氧助燃空气中以便借助于所述空气使气化燃料燃烧的入口管道(19，19a，19b)。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于通过所述输入管道(8b，8c)引入的气体量低于回转窑总排气量的30%。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于所述出口管道(19，19a，19c)与靠近所述下部(3b)的助燃空气管道(5，5a，5b)相通。
8.如权利要求5所述的装置，其特征在于所述出口管道(19，19a，19c)就是所述下部(3b)。
9.如权利要求5所述的装置，其特征在于上述燃料预处理区(17，17a，17b)的结构可使其内的气体流速高于通过输入管道(8b，8c)引入其内的气体流速，或高于通过出口管道(19，19a，19b)喷入的气化燃料的流速。
10.如权利要求5所述的装置，其特征在于所述燃料预处理区(17，17a，17b)的结构可使其内的气体流速等于通过输入管道(8b，8c)引入其内的所述气体流速，或等于通过出口管道(19，19a，19b)喷入的所化燃料的流速。
11.如权利要求5所述的装置，其特征在于所述燃料气化装置(14，14a，14b)的结构可使得在所述燃料预处理区(17，17a，17b)中的气体朝上流动时通过输入管道(8b，8c)引入的气体的流速逐渐降低。
12.一种将预燃烧炉连接在一台回转窑和一个悬浮式微细颗粒生料预热器之间的水泥生料预煅烧装置，它配备有独立的热源，其特征在于所述预煅烧炉包括一个上部和一个下部，上部(3a)设有一根将预煅烧后的生料排入最低旋风分离(C1)的出口管道(9)，该上部与下部(3b)与上部(3a)相连，以完成生料和燃料的预煅烧反应;下部(3b)与上部(3a)相连，它设有一根用于将来自熟料冷却器(2)的助燃空气在低于下部(3b)的高度上以切线方向输入的输入管道(5)，还设有一根将部分回转窑的热排气和已气化的燃料输入的输入管道(8b)，以及一根或多根将从最低旋风分离器(C1)流出的已预热的生料送入的入口管道(10a，10′a，10″a)，以完成生料的预煅烧反应;该预煅烧炉还包括一台燃料气化装置(14)，此装置在邻近回转窑排气出口罩(4)设有一根燃料入口管道(15)。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于所述输入管道(8b)的结构可使部分回转窑排气和已气化燃料从下部(3b)的底部以30-40m/s的流速沿中心方向流入。
14.如权利要求12所述的装置，其特征在于所述输入管道(8b)位于助燃空气输入管道(5)的中心部分，致使助燃空气流入时包围部分回转窑排气和已气化燃料。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于所述助燃空气输入管道(5)的结构可使助燃空气沿水平方向进入所述下部(3b)的底部后以30-40m/s的流速朝上分布到所述下部(3b)的内部。
16.如权利要求12所述的装置，其特征在于所述下部(3b)的结构可使气体以10-20m/s的流速流过其内。
17.如权利要求12所述的装置，其特征在于所述下部(3b)的底部具有45℃-75℃的倾角，以使通过入口管道(10a，10a′，10a″)流入的生料沿下部的壁表面朝下流动。
18.如权利要求12所述的装置，其特征在于位于所述上部(3a)和所述下部(3b)之间的连接通道的结构可使流过其内的气体流速为30-40m/s。
19.如权利要求12所述的装置，其特征在于所述上部(3a)的结构可使通过其内的气体流速为5-10m/s。
全文摘要
本发明公开了一种将预煅烧炉连接在一台回转窑和一个悬浮式生料预热器之间并配备独立热源的水泥生料预煅烧装置，上述预煅烧炉包括一个上部和一个下部，还设有一台或几台将燃料送入下部的燃料汽化设备。上部设有一根出口管道，以便将预煅烧后的生料排入最低旋风分离器中，下部与上部相连，它设有助燃空气输入管道，下部还与回围窑排气管道相通。采用上述结构，可减小煅燃烧炉体积，提高预煅烧效率、降低预煅烧炉和预热器的安装费用，并能确保装置稳定运行。
文档编号C04B7/44GK1108380SQ94105558
公开日1995年9月13日 申请日期1994年4月15日 优先权日1993年4月17日
发明者郑在益 申请人:双龙洋灰工业株式会社