CN100391882C - 用高炉液态渣生产硅酸盐水泥熟料的方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用高炉液态渣生产硅酸盐水泥熟料的方法及其装置。把高炉渣罐1中的高炉液态渣倒入中间罐3，并使其连续不断地流入混合罐9，开启定量给料器6将校正料仓5中的校正料按重量百分比注入到混合罐9内，同时按配量将燃料经燃料管7连续不断地加入到混合罐9中，煅烧后生成熔融液态水泥熟料，熔融液态水泥熟料从混合罐9底端的下料口11流出变成条形或线形熟料落入冷却塔14内，冷却空气从顶部与底部进入冷却塔14内对落入塔内的熟料进行冷却，冷却的条形熟料及其断裂物从冷却塔14下端的输送设备25送出，热空气从抽风管13排出，热管过热器16或热管换热器17或18吸收热空气中的部分热量产生蒸汽给用户。

Description

用高炉液态渣生产硅酸盐水泥熟料的方法及其装置
技术领域
本发明涉及一种生产水泥熟料的方法和装置，尤其涉及一种利用冶金高炉液态渣生产硅酸盐水泥熟料的方法及其装置。
背景技术
目前生产硅酸盐水泥已有完整的生产工艺及相关设备，主要工艺流程是：采矿、破碎、配料、生料粉磨、煅烧及熟料粉磨。其中采矿、破碎、配料及煅烧工艺的生产成本约占总生产成本的80％左右，这种生产工艺和设备满足了生产需要，但水泥生产工艺中的采矿破坏自然环境，煅烧消耗大量能源。对于冶金高炉所产生的高炉液态渣的处理，常规工艺为水淬工艺，即将高炉液态渣变成高炉水渣，这种处理工艺需要消耗大量的水，水淬1吨高炉水渣需要10-20吨水。虽然水可循环利用，在循环利用过程中又需消耗其它能源；另外所产生的高炉水渣虽然可以作为水泥的掺和料，但实际的掺和量仅为15％左右，大量的高炉水渣要么堆积，给环保带来极大负担，要么低价销售，给企业带来经济损失；除此，大部分冶金企业对在高炉液态渣变成高炉水渣过程中所产生的蒸汽及散发的热量没有得到充分利用，造成极大的能源浪费。
众所周知，硅酸盐水泥的主要成分为：CaO＝60-67％、SiO2＝20-24％、Al2O3＝4-9％、Fe2O3＝2.6-6.0％、MgO＜5％。从分析得知高炉液态渣成分为：CaO-38％、SiO2-34％、Al2O3-14％、FeO-0.4％、MgO-8％、Fe2O3-1.2％。只要冶金高炉的原材料供应稳定及炉况不发生太大波动，高炉液态渣的成分波动是不大的。从成分对比可初步得出：只要在高炉液态渣中加入CaO或CaCO3以提高高炉液态渣中的CaO含量、降低SiO2与Al2O3及MgO的含量就可使混合物的成分满足硅酸盐水泥熟料的基本成分要求，就有可能生产出合格的硅酸盐水泥。
发明内容
为解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种利用冶金高炉液态渣与预热或预分解的校正料及燃料混合均匀、煅烧成水泥熟料并将其快速冷却生产硅酸盐水泥熟料的方法，同时本发明还提供了一套实施这种方法的装置。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：将高炉液态渣装入高炉渣罐内，将高炉渣灌内的高炉液态渣再倒入中间罐，中间罐内的高炉液态渣经高炉渣水口连续稳定地流入混合罐；同时将已预热的以生石灰为主的校正料填充校正料仓，开启安装于校正料仓下部的定量给料器将校正料仓内的校正料按计算好的百分比重量连续稳定地注入到混合罐内。打开安装在罐盖中间部位的燃料管将燃料连续稳定地加入混合罐中，转动混合罐使高炉液态渣、校正料及燃料在混合罐中混合均匀、煅烧后变成熔融液态熟料。混合罐中的熔融液态熟料经混合罐底部边侧的下料口变成条形或线形落入冷却塔内，条形和线形的熟料换热面积大，易于快速冷却。开启与抽风管相连的抽风机，使外界冷空气从冷却塔底部和上部进入冷却塔内，对落入冷却塔内的熟料进行冷却，被迅速冷却的熟料在冷却塔内受重力作用落到冷却塔底部的输送设备(如皮带)上。除此，在冷却塔内部的周边安装有热管过热器及热管换热器，它们吸收冷却塔内空气的部分热量使水变热或变成蒸汽提供给用户。
采用如上技术方案提供的用高炉液态渣生产硅酸盐水泥熟料的方法及其装置与现有技术相比，其优点在于：
①充分利用高炉液态渣的矿物组分和热能，节省了熟料的采矿或配矿、生料粉磨和生料的煅烧工序，减少能源消耗；
②利用并回收高炉液态渣的热能，使整个生产工序的输入能量小于输出能量，即能耗为负--向外输送热能(如蒸汽或热水)；
③在混合罐内煅烧的水泥熟料大部分或100％为高温熔融态，其成分均匀，硅酸三钙含量高，而游离氧化钙(即f-CaO)含量低，有利于提高硅酸盐水泥质量；
④因高炉液态渣中含Al2O3较高(Al2O3＝14-16％)，本发明采用了在冷却塔内对液态熟料进行抽风冷却，冷却速度快，减少了硅酸三钙(C3S)向硅酸二钙(C2S)的转化，在生成的熟料中硅酸三钙含量高，有利于提高硅酸盐水泥的质量；
⑤采用了热管换热器及热管过热器，在冷却塔内它们直接回收了除干燥及预热或预分解校正料所需热能外的热量，一方面可产生高品质蒸汽作其它用途，另一方面可降低冷却通风的成本；
⑥可降低60％左右的生产线建设投资和用地；
⑦可降低90％左右的高炉冲渣水消耗。
附图说明
附图为本发明所述的用高炉液态渣生产硅酸盐水泥熟料的方法及其装置的设备安装布置示意图，亦为本发明的摘要附图。
具体实施方式
下面结合附图对发明的具体实施方式作进一步的详细描述。
如附图所示，实施本发明所述的用高炉液态渣生产硅酸盐水泥熟料方法的装置包括有高炉渣罐1、烟气管2、中间罐3、高炉渣水口4、校正料仓5、定量给料器6、燃料管7、罐盖8、混合罐9、回转支撑10、抽风管13、冷却塔14、热管过热器16、热管换热器17或18、管道19或20或23或24、汽包22及输送设备25。中间罐3的底部一端有高炉渣水口4，且高炉渣水口4的一头伸入罐盖8内。用行车钩住高炉渣罐1的钩子，让高炉液态渣从高炉渣罐1倒入中间罐3内，中间罐3内的高温液态渣经高炉渣水口4连续稳定地流入混合罐9。在罐盖8上套装有燃料管7，燃料(如煤粉、焦炭粉或其它气体燃料)可经燃料管7加入混合罐9。烟气管2亦套装在罐盖8上，烟气管2连定量给料器6，在烟气管2的旁边装配有校正料仓5，校正料仓5为圆锥体形或方锥体形的盛料器。将大部分已预热的放入校正料仓5中的校正料(如CaO等)经定量给料器6按百分比重量连续稳定地注入到混合罐9中。经定量给料器6注入混合罐9的校正料与从中间罐3流入混合罐9的高温液态渣的重量比可选自：1000公斤(即1吨)高温液态渣配加500-1100公斤校正料，此处所述校正料以生石灰为主。其中高炉渣水口4及定量给料器6为已有技术，高炉渣罐1及中间罐3可利用现有的炼钢用钢水罐及连铸中间罐。转动混合罐9，从高炉渣水口4流入混合罐9中的高炉液态渣与从燃料管7加入混合罐9内的燃料及从定量给料器6注入混合罐9的校正料三者在混合罐9内混合均匀，煅烧后形成熔融液态水泥熟料，在混合煅烧过程中所产生的烟气由烟气管2排出，所产生的热气又可对从定量给料器6来的校正料进一步加热。从定量给料器6注入混合罐9中的每1000公斤(即1吨)校正料配加20-100公斤从燃料管7来的燃料。混合罐9放置在回转支撑10上，回转支撑10的转动可带动混合罐9转动，可对混合罐9内的熔融液态熟料起混合均匀作用。在混合罐9的底部或底侧部周向均匀分布有N(N≥2的整数)个下料口11。混合罐9中的熔融液态熟料经下料口11流出变成条形或线形熟料落入冷却塔14内。冷却塔14位于混合罐9下，外界冷空气可从冷却塔14的顶部或底部进入冷却塔14内对落入冷却塔14内的条形或线形熟料进行冷却，冷却后的条形或线形熟料及其断裂物在冷却塔14内受重力作用而下降，落到安装于冷却塔14下部的输送设备(如皮带)25上送出。在冷却塔14中部的外边缘有安装在环形风道上的抽风管13，抽风管13连接专用抽风机，开启抽风机，冷却塔14的热空气由抽风管13排出。在冷却塔14内安装有L(L＞1的整数)排热管过热器16、热管换热器17或18。管道19的一头连接热管换热器18的入口端，外接冷却水可经管道19进入热管换热器18，管道20的两端分别与热管换热器18的出口端及热管换热器17的入口端相连接，外接冷却水经热管换热器18吸收冷却塔14内热空气中的部分热量后通过管道20进入热管换热器17，再进一步升温后形成蒸汽与水的混合物，汽水混合物经连通于热管换热器17的出口端及汽包22之间的管道21送入汽包22。管道23的两头分别与热管过热器16的入口端及汽包22相连通，这样汽包22中的蒸汽经管道23进入热管过热器16中进一步吸收热量形成饱和过热蒸汽，经相连于热管过热器16出口端的管道24供给用户。
实施时，照附图安装、调试好用高炉液态渣生产硅酸盐水泥熟料的装置，从高炉出渣现场将盛满高炉液态渣的高炉渣罐1吊运(如行车)到中间罐3的上端，倾斜高炉渣罐1将其中的高炉液态渣倒入中间罐3，中间罐3中的高炉液态渣经高炉渣水口4连续稳定地流入混合罐9，同时开启定量给料器6从校正料仓5连续稳定地向混合罐9内注入校正料。所述校正料为已预热的氧化钙(CaO，即生石灰)，其注入量可选自每1000公斤高炉液态渣配加500-1100公斤校正料，可根据高炉液态渣中CaO或SiO2或Al2O3的百分含量调整其校正料的注入量。同时经燃料管7向混合罐9内加入如煤粉或焦炭粉等燃料，其加入量控制在1000公斤校正料配加20-100公斤燃料。经混合煅烧后形成高温熔融液态水泥熟料。转动放置在回转支撑10上的混合罐9，由于混合罐9上的罐盖8是不动的，所以混合罐9的转动可使混合罐9中的高炉液态渣、校正料及燃料混合成为动态状分布稳定的熔融液态熟料。混合罐9中的熔融液态熟料经混合罐9底端的下料口11流出变成条形或线形熟料落入冷却塔14内，条形或线形的熟料换热面积大，易于快速冷却。开启与抽风管13相连的抽风机使冷却空气从冷却塔14的底部或顶部进入冷却塔14内将热空气从抽风管13中排出，同时对熟料进行快速冷却，这样熟料中的硅酸三钙(C3S)不会分解变成硅酸二钙(C2S)，保证了熟料的质量，也就保证了硅酸盐水泥的质量。开启安装在冷却塔14下的输送设备25，将冷却后的熟料送出。启用管道19使冷却水进入热管换热器18，水经热管换热器18吸收冷却塔14内热空气中的部分热量后通过管道20进入热管换热器17，再进一步升温后形成蒸汽与水的混合物，汽水混合物经连通于热管换热器17的出口端及汽包22之间的管道21送入汽包22。管道23的两头分别与热管过热器16的入口端及汽包22相连通，这样汽包22中的蒸汽经管道23进入热管过热器16中进一步吸收热量形成饱和过热蒸汽，经相连于热管过热器16出口端的管道24供给用户。

Claims (2)

1.一种用高炉液态渣生产硅酸盐水泥熟料的方法，其特征在于：倾斜高炉渣罐(1)将其中的高炉液态渣倒入中间罐(3)内，中间罐(3)内的高炉液态渣经高炉渣水口(4)流入混合罐(9)，开启定量给料器(6)从校正料仓(5)向混合罐(9)内注入500-1100kg/t渣校正料；经燃料管(7)向混合罐(9)内加入20-100kg/t校正料燃料；转动放置在回转支撑(10)上的混合罐(9)，混合罐(9)内的熔融液态熟料经下料口(11)流出变成条形或线形熟料落入冷却塔(14)内；开启与抽风管(13)相连的抽风机使冷却空气从冷却塔(14)的底部或顶部进入冷却塔(14)内对熟料进行冷却；开启输送设备(25)，将冷却后的熟料送出。
2.一种实施权利要求1所述的用高炉液态渣生产硅酸盐水泥熟料方法的装置，其特征在于：中间罐(3)的底部一端有高炉渣水口(4)，在罐盖(8)上套装有燃料管(7)、烟气管(2)，烟气管(2)连定量给料器(6)，在烟气管(2)旁有校正料仓(5)；混合罐(9)放置在回转支撑(10)上，在混合罐(9)的底部或底侧部周向均匀分布有N个下料口(11)；冷却塔(14)位于混合罐(9)下，在冷却塔(14)中部的外边缘有安装在环形风道上的抽风管(13)，输送设备(25)安装于冷却塔(14)的下部；在冷却塔(14)内安装有L排热管过热器(16)、热管换热器(17、18)；管道(19)的一头连接热管换热器(18)的入口端，管道(20)的两端分别与热管换热器(18)的出口端及热管换热器(17)的入口端相连接，管道(21)的一头连通热管换热器(17)的出口端，另一头接入汽包(22)，管道(23)的两头分别与热管过热器(16)的入口端及汽包(22)相连接，热管过热器(16)的出口端有管道(24)相连。
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