CN101426747A - 生产水泥熟料的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
公开了生产水泥熟料的方法及设备，通过该方法水泥原料在预热器(1)中进行预加热，在煅烧炉(2，20)中利用热气以悬浮体形式进行煅烧，在旋风分离器(2a)中从气体中分离，在窑(3)中烧成水泥熟料，随后在冷却器(4)中进行冷却，通过该方法一定量的具有高CaO含量的煅烧过的原料通过附加分离旋风分离器(5a)在煅烧阶段(2，20)进行分离。方法和设备的特征在于，通过引入到气流中的水泥原料将从附加分离旋风分离器(5a)输送的气体冷却到最高850℃的温度。从而，能够通过已知方式以比迄今为止更可靠的方式调节通过附加旋风分离器进行分离的材料的量，同时也显著降低碱导致的阻塞危险。这是由于较低温度允许利用通常已知的控制方式，及气体中的碱在低于850℃的温度会冷凝并固着到气体中的颗粒上。
Description
本发明涉及生产水泥熟料的方法，通过该方法水泥原料在预热器中进行预加热，在煅烧炉中利用热气以悬浮体的形式进行煅烧，在旋风分离器中与气体分离，在窑中烧成水泥熟料，随后在冷却器中进行冷却，通过该方法一些具有高CaO含量的煅烧原料利用附加的分离旋风分离器通过煅烧阶段进行分离(extract)。含有CaO的、分离的、煅烧过的原料可有利地用于生产熟石灰(Ca(OH)2)，根据已知技术用于减少从窑设备例如生产水泥熟料的窑设备中的SO2排放。本发明也涉及实施该方法的装置。
例如在WO2005/100247中已知上述类型的方法和设备。在该已知的设备中，使用小的与煅烧炉分离旋风分离器平行设置的附加旋风分离器对部分煅烧过的生料进行分离。根据该专利申请，能利用位于上述附加旋风分离器的气体排气管道上的阀门调整通过附加旋风分离器进行分离的材料量。典型地，来自附加旋风分离器并通过排气管道输送的气体温度约900℃，在实际操作中，已经证实提供能够在此温度进行可靠操作的阀门非常困难。此外，气体可含有一定量碱，在高温下相当粘着，因此具有在阀门和阀门附近阻塞的倾向，必然伴有阀门卡住的危险。
本发明的目的是提供消除或显著减少上述缺点的方法及设备。
根据本发明，通过在介绍部分提及的方法获得上述目的，特征在于从附加分离旋风分离器输送的气体通过引入气流的水泥原料冷却到最高850℃温度。
从而，能够通过已知方式以比迄今为止更可靠的方式调整通过附加旋风分离器进行分离的材料的量，同时也显著降低碱导致的阻塞危险。这是由于较低温度允许利用通常已知的控制方式，及气体中的碱在低于850℃温度会冷凝并固着到气体中的颗粒上。
就此而论，应值得注意的是，冷却到低于约870℃温度并与含有CO2的排气接触的烧石灰将开始再次碳化，从而损失其还原SO2的反应性。因此最重要的是用于生产熟石灰的、分离的、煅烧过的原料在进行冷却前从含有CO2气体中进行分离。
WO2005/100247中所示设备的另一缺点是与没有附加分离旋风分离器的设备相比生产能力降低，因为来自附加分离旋风分离器的气体要返回到预热器。在某种程度上能通过提高将气体抽吸通过窑系统的鼓风机容量降低这种缺点。然而，这不是最佳方法，因此优选来自附加分离旋风分离器的气体通过包括单独鼓风机的单独系统进行输送。由此，能够保持设备的生产能力不取决于通过附加旋风分离器分离的煅烧过的原料的量。
单独系统可适当地包括至少一个旋风分离阶段，其中气体进行冷却并在气体进一步通过鼓风机抽到过滤器(如果有的话)前从用于冷却的水泥原料中进行分离。在单独系统最低旋风分离阶段从气体中分离的水泥原料优选引入到煅烧炉中。
如上所述，含有CaO的、分离的、煅烧过的原料用于生产熟石灰(Ca(OH)2)，其能随后用于减少气流例如生产水泥熟料的窑设备排气中的SO2含量。在该过程中，仅有熟石灰颗粒的外表面与进行净化的含有SO2的气体接触，相对于仅在表面上进行水化的颗粒，利用水化到核心的颗粒就SO2还原而言并没有获得显著改善。此外，表面上的初始水化是相对较快的过程，而随后核心的水化是较慢过程，这是由于在水化过程中，水必须从颗粒表面穿越已经水化的石灰层扩散到核心。因此根据本发明，优选含有CaO并用于生产熟石灰的原料在单独的煅烧炉中进行煅烧。由此，这种原料能煅烧成用于SO2还原的最佳程度，而不取决于要烧成水泥熟料的剩余原料。就此而论，应值得注意的是，也是从颗粒表面到核心进行材料颗粒的煅烧。
基本上，能用来自窑的排气对这种附加的、单独的煅烧炉进行进料，然而优选用来自熟料冷却器的空气进行供料。这将降低单独系统中的碱量到可以忽略的水平，显著降低阻塞的危险。
用于实施根据本发明方法的设备包括预热水泥原料的预热器、利用热气以悬浮体形式煅烧预热的水泥原料的煅烧炉、从气体中分离煅烧原料的旋风分离器、焙烧水泥熟料的窑炉、随后冷却水泥熟料的冷却器、及用于在煅烧阶段分离一些具有高CaO含量的煅烧过的原料的附加分离旋风分离器，特征在于包括将水泥原料引入到从附加分离旋风分离器输送的气流中的装置，以将气体冷却到最高850℃的温度。
由下面给出的描述及专利的权利要求给出本发明的其它特征。
现在参考示意性附图更为详细的解释本发明，其中，
图1显示常规的水泥生产设备，其中利用根据本发明的方法，
图2显示实施根据本发明方法的设备的可替换的实施方案，及
图3显示实施根据本发明方法的设备的特别优选的实施方案。
在图1中看出，水泥生产设备包括具有4个旋风分离阶段1a-1d的旋风分离预热器1、具有分离旋风分离器2a的煅烧炉2、回转窑3以及熟料冷却器4。设备以常规方式进行操作，在进口8将原料引入进料管道，进行旋风分离预热器的第一旋风分离阶段1a，相对于分别在回转窑3中燃烧器9及煅烧炉10中燃烧器10产生的并通过鼓风机17抽吸通过设备的热排气以逆流方式首先传送通过预热器1、煅烧炉2，然后通过回转窑3对原料进行加热、煅烧并烧成熟料。烧成的熟料随后在冷却器4中冷却，冷却空气通过管道15从冷却器传送到煅烧炉2。设备还包括与分离旋风分离器2a平行设置的附加分离旋风分离器5a。然而分离旋风分离器5a也可与分离旋风分离器2a串联设置，直接与煅烧炉2连接。通过旋风分离器5a分离的材料P的量能通过位于上述提及的附加旋风分离器5a气体的排气管道14上的阀门5b进行调节。分离的、煅烧过的原料P随后输送到水化单元6中，水化单元并不在本专利申请范围内，因此不进行进一步详细描述，熟石灰通过管道7传输到进口8。
根据本发明，从附加分离旋风分离器5a通过排气管道14输送的气体通过由进口12引入排气管道14的水泥原料冷却到最高850℃的温度。因此，能以可靠的方式调节通过附加分离旋风分离器5a分离的材料的量，而没有任何显著的阻塞危险，这主要可归因于较低温度使其能够使用通常已知的控制装置例如普通的控制闸门5b及气体中的碱会冷凝并固着在气体中的颗粒上。
在图2中看出，水泥生产设备基本上与图1所示的设备相对应，相同附图标记用于相似元件。在图2中所示的设备中，气体从附加分离旋风分离器5a通过包括单独鼓风机18的单独系统进行输送。因此能够保持设备的生产能力不取决于通过附加旋风分离器5a分离的煅烧过的原料的量。如图2所示，除排气管道14之外，单独系统包括2个旋风分离阶段5d及5e，通过位于连接2个旋风分离阶段的气体管道上的进口12引入用于冷却气体的原料，其中气体进行冷却并在气体通过鼓风机18抽到过滤器(如果引入的话，没有显示)前从用于冷却的水泥原料中分离。在最低的分离旋风阶段5d从气体中分离的水泥原料优选直接输送到煅烧炉2中，与从旋风分离器1d供料到煅烧炉2的其余水泥原料一起进行煅烧。
通过图2所示设备中旋风分离器5a分离的材料P的量能通过鼓风机18进行调节，而通过排气管道14输送通过单独系统的气体的温度能通过由进口12引入的原料的量及温度进行调节。分离的、煅烧过的原料P能直接输送到与图1中没有显示的水化单元类似的水化单元中。
在图3中看出，在很大程度上水泥生产设备与图2所示的设备相对应，相同附图标记用于相似元件。然而在图3所示的设备中，含有CaO并用于生产熟石灰的原料在单独的煅烧炉20中进行煅烧。因此，这种原料能煅烧到还原SO2所需的最佳程度，而不取决于烧成水泥熟料的剩余原料。优选对单独的煅烧炉20供给来自熟料冷却器4的空气，并且通过燃烧器10a供给燃料到所需程度。因此，单独系统中的碱含量可以忽略，由此显著降低阻塞的危险。此外，在单独系统最低旋风分离阶段5d从气体中分离的水泥原料可引入到单独的煅烧炉20中。在这个实施方案中，与通过主燃烧器10引入的燃料相比具有不同物理性能或化学组成的燃料可通过燃烧器10a引入。
本发明并不被限制于实施例中给出的实施方案，能设想出许多在提出的专利权利要求范围内的其它实施方案。因此，本专利也包括任何仅包括立管管道代替具体煅烧炉的设备。此外，对于所有显示的实施方案，排气管道14中的气体可冷却到所希望或必需的较低温度，这是预料中的结论。因此，在某些情况下，气体必须冷却到最高800℃、700℃、500℃的温度或冷却到不高于300℃或甚至更低的温度，这是完全可能的。原则上，可使用从过程中任何位置处分离的水泥原料进行气体的冷却，只要其温度低于希望进行冷却的气体。然而，优选在排气管道14中的用于冷却气体的原料主要由与在进口8引入的原料类似的新的原料组成。此外，在某些情况下，可有利地使用(特别是作为补充)来自水泥厂过滤装置的过滤器粉尘，并没有显示。从附加分离旋风分离器5a输送的引入气体中的水泥原料，可具有不同于通过进口8引入到预热器1中的水泥原料的物理性能或化学组成。因此，可也有利也将具有较高或较低硫或有机碳含量的原料供料到单独的支线(string)中。可也有利地将具有较高或较低水含量的原料供料到单独的支线中。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.生产水泥熟料的方法，通过该方法水泥原料在预热器(1)中进行预加热，在煅烧炉(2，20)中利用热气以悬浮体的形式进行煅烧，在旋风分离器(2a)中从气体中分离，在窑(3)中烧成水泥熟料，随后在冷却器(4)中进行冷却，通过该方法一定量的具有高CaO含量的煅烧过的原料通过附加分离旋风分离器(5a)在煅烧阶段(2，20)进行分离，特征在于，从附加分离旋风分离器(5a)输送的气体通过包括单独鼓风机(18)的单独系统进行输送，并通过引入到气流中的水泥原料冷却到最高850℃温度。
2.根据权利要求1的方法，特征在于，所述单独系统包括至少一个旋风分离阶段(5d，5e)，其中气体进行冷却并在气体通过鼓风机进一步抽出前从用于冷却的水泥原料中进行分离。
3.根据权利要求2的方法，特征在于，将在单独系统最低旋风分离阶段(5d)中从气体中分离的水泥原料引入到煅烧炉(2)中。
4.根据权利要求1的方法，特征在于，含有CaO并用于生产熟石灰的原料在单独的煅烧炉(20)中进行煅烧。
5.根据权利要求4的方法，特征在于，对附加的单独的煅烧炉(20)供给来自熟料冷却器(4)的空气。
6.根据权利要求5的方法，特征在于，将在单独系统最低旋风分离阶段(5d)中从气体中分离的水泥原料引入到单独的煅烧炉(20)中。
7.根据权利要求5的方法，特征在于，与通过主燃烧器(10)引入的燃料相比具有不同物理性能或化学组成的燃料通过燃烧器(10a)引入。
8.根据权利要求1的方法，特征在于，从附加分离旋风分离器(5a)输送的引入气体中的水泥原料，具有不同于通过进口(8)引入到预热器(1)中的水泥原料的物理性能或化学组成。
9.实施根据在前权利要求方法的设备，包括预热水泥原料的预热器(1)、利用热气以悬浮体的形式煅烧预热的水泥原料的煅烧炉(2，20)、从气体中分离煅烧原料的旋风分离器(2a)、焙烧水泥熟料的窑炉(3)、随后冷却水泥熟料的冷却器(4)、及用于在煅烧阶段(2，20)分离一定量具有高CaO含量的煅烧原料的附加分离旋风分离器(5a)，特征在于，包括将水泥原料引入到从附加分离旋风分离器输送的气流中的装置(12)，以将气体冷却到最高850℃的温度，来自附加分离旋风分离器(5a)的气体通过包括单独鼓风机(18)的单独系统进行输送。
Claims (10)
1.生产水泥熟料的方法，通过该方法水泥原料在预热器(1)中进行预加热，在煅烧炉(2，20)中利用热气以悬浮体的形式进行煅烧，在旋风分离器(2a)中从气体中分离，在窑(3)中烧成水泥熟料，随后在冷却器(4)中进行冷却，通过该方法一定量的具有高CaO含量的煅烧过的原料通过附加分离旋风分离器(5a)在煅烧阶段(2，20)进行分离，特征在于，通过引入到气流中的水泥原料将从附加分离旋风分离器(5a)输送的气体冷却到最高850℃的温度。
2.根据权利要求1的方法，特征在于，来自附加分离旋风分离器(5a)中的气体通过包括单独鼓风机(18)的单独系统进行输送。
3.根据权利要求2的方法，特征在于，所述单独系统包括至少一个旋风分离阶段(5d，5e)，其中气体进行冷却并在气体通过鼓风机进一步抽出前从用于冷却的水泥原料中进行分离。
4.根据权利要求3的方法，特征在于，将在单独系统最低旋风分离阶段(5d)中从气体中分离的水泥原料引入到煅烧炉(2)中。
5.根据权利要求2的方法，特征在于，含有CaO并用于生产熟石灰的原料在单独的煅烧炉(20)中进行煅烧。
6.根据权利要求5的方法，特征在于，对附加的单独的煅烧炉(20)供给来自熟料冷却器(4)的空气。
7.根据权利要求6的方法，特征在于，将在单独系统最低旋风分离阶段(5d)中从气体中分离的水泥原料引入到单独的煅烧炉(20)中。
8.根据权利要求6的方法，特征在于，与通过主燃烧器(10)引入的燃料相比具有不同物理性能或化学组成的燃料通过燃烧器(10a)引入。
9.根据权利要求1的方法，特征在于，从附加分离旋风分离器(5a)输送的引入气体中的水泥原料，具有不同于通过进口(8)引入到预热器(1)中的水泥原料的物理性能或化学组成。
10.实施根据在前权利要求方法的设备，其包括预热水泥原料的预热器(1)、利用热气以悬浮体的形式煅烧预热的水泥原料的煅烧炉(2，20)、从气体中分离煅烧原料的旋风分离器(2a)、焙烧水泥熟料的窑炉(3)、随后冷却水泥熟料的冷却器(4)、及用于在煅烧阶段(2，20)分离一定量具有高CaO含量的煅烧过的原料的附加分离旋风分离器(5a)，特征在于，包括将水泥原料引入到从附加分离旋风分离器输送的气流中的装置(12)，以将气体冷却到最高850℃的温度。
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