CN1010405B - 水泥熟料烧成设备 - Google Patents

Abstract

一种水泥熟料煅烧设备，适用于多种水泥的生产，特别适用于硅酸盐水泥的生产。

本发明为一种以立式筒体为主体的，含有多层多种布风板以及加料装置，分散装置、燃料喷嘴，溢流管的煅烧设备，该设备以全密相分散为特征，达到快速烧成的目的。烧成预热冷却为一整体。

采用该设备的烧成方法，生料直接进入各级操作单元，烧成、预热、冷却全部采用密相悬浮，即能生产高质量的水泥熟料。

Description

一种水泥熟料煅烧设备，适用多种水泥的生产，特别适用于硅酸盐水泥的生产。

水泥生产中，熟料的煅烧通常用回转窑进行，目前为提高煅烧热效率，减少热能消耗，一般干法回转窑窑尾加上预热分解系统。这些带预热分解系统的回转窑虽具有比较好的性能;热耗在3100～4000KJ/kg-Cli，产量也较高，但仍存在许多缺点，如设备庞大，日产2000吨预分解系统高达50余米，漏风严重，废气温度高（350℃左右），表面散热大（100-300KJ/kg-Cli），自动控制困难等。目前，典型的预分解回转窑有两大部分构成，回转窑和预热分解系统。回转窑为有一定斜度的，能转动的卧式长形窑体，一般长度在40米以上。预热分解系统有多种形式，最普遍的为旋风式预热器，一般为四级，高度40-70米之间，旋风预热器采用旋风筒式结构，使欲煅烧的生料以稀相分散于从回转窑窑尾出来的热气流中，再分离出来进入下一级，从而达到预热目的，预热后的生料进入回转窑;在高达1450℃左右的温度下煅烧成熟料。另一种是立筒预热器，如Krupp立筒是一种内部具有各种缩口的立式预热系统，它采用改变气流上升速度的方法，使生料分散于热气流中，达到预热目的。另外还有改变气流方向的立筒预热器，如使气流产生旋转，如ZAB和捷克型等;日本国特许厅1983年3月9日公开的流动层装置（公开号：昭58-40141），也可作为一种预热器，它是采用密相悬浮，四级多孔板使生料预热，但仅为实验装置。这些预热系统都不能单独生产水泥熟料，而必须和回转窑一起才能完成水泥熟料的煅烧。

另一类煅烧方法是采用立式设备，如立窑、沸腾炉等，立窑煅烧前必须经加煤成球，在固定床上烧成。沸腾炉煅烧大多采用沸腾炉加旋风预热器结构，日本特许厅1982年8月21日公开的昭57-135750就是一例，该专利发明了一种利用沸腾煅烧炉和多级旋风预热器组合的设备，其特点主要有：（1）生料预热采用多级旋风预热器。（2）经预热后的生料从沸腾炉的侧面进该炉，沸腾炉上升的热气流不能和末级预热器或分解炉分离出来的物料直接相遇，参见日本专利昭57-135750。

本发明的目的是改进现有的水泥熟料煅烧设备，采用新的结构和烧成步骤。

本发明所采用的方案是采用一立式筒体结构，筒体内装有多种布风板、燃料喷嘴、溢流管和分散装置，该筒体配以加料管或加料装置，以及卸料装置构成一完整的设备，该设备生料从筒体顶端送入后经物料分散装置（如分料锥体等）分散，然后进入第一级布风板，在第一级布风板上形成沸腾床。该沸腾床由于物料剧烈运动的不断冲击，生料即从布风板的孔中直接落入下级布风板，在下级布风板上形成稳定的沸腾层，从上方落下的物料在沸腾层停留一段时间又落入下级沸腾层，达到多级预热目的，经过多级（多层、如四层、五层、六层等）预热后的生料可达800℃以上，然后进入装有喷嘴的沸腾床。在该级沸腾床进行分解烧成反应，反应后熟料经溢流装置进入下一级沸腾床进行冷却。经多次冷却后熟料卸出窑体。由于能快速进入烧成区域，并且有良好的分散，因此能达到快速烧成的目的，烧成温度较低（一般不超过1300℃）。空气从下部进入，经熟料冷却层，预热为热空气作为二次空气入烧成区域帮助燃料煅烧，然后依次进入上一级生料预热沸腾床。烧成后的熟料也可经该级沸腾床的中心落下。然后进入冷却段。

本发明的方法从生料的预热、分解、烧成到熟料的冷却，均采用多层密相流化床，可以通过溢流 式或筛板直接通过式使物料多次分散于不同温度气流中，又多次分离出来的方法，获得高质量熟料的目的。一般情况下，生料预热可采用筛板式，分解、烧成段可采用溢流式，冷却段也可采用溢流式，也可用筛板式;也可全部采用溢流式。

本发明的设备是立式筒体内根据不同区域设计不同的布风装置，布风板可以是多孔筛，可以是风管式或风帽式结构，各布风板中心上下可以是在同一垂线上，布风板在低温区可以是普通钢材，在高温区可以是各种耐热材料，如耐热钢、不锈钢、陶瓷耐火物以及耐火混凝土作成。厚度为2-80mm，最好在5-40mm之间，多孔板的开孔率一般为2-30%，最佳开孔率为2-20%，根据水泥生料预热，熟料煅烧、冷却的不同特点，筒体内气流速度为0.1～8m/s，熟料煅烧每级沸腾床周围安装有一组或多组燃料喷嘴，喷嘴径向分布或切向布置，各喷嘴相互成一定角度，并按沸腾床大小选择喷嘴组数及喷速。燃料可以是液体、气体或煤粉。进入烧成区的燃料可以是单独送入，也可以和生料混合送入。

该设备可分为预热区域（或预热段）、烧成区域（或烧成段）以及冷却区域（或冷却段）;一般不同区域的面积、风速、布风板开孔率是不一致的。

筒体内烧成区域布风板一般采用帽式结构。或风管式结构，也可采用多孔板，也可采用中心开裂式结构，或中心溢流式结构，中心开裂式结构即多孔布风板中间留有一定直径的下料口，物料在此形成一沸腾状并缓慢下移的床层，从下面上来的热风从开裂处的四周吹入。以维持中间的沸腾。

烧成区域布风板开孔率一般较小（2-15%）预热区稍大（3-25%）。冷却区开孔率最大（3-30%）。

本发明具有很大的先进性，由于预热采用了密相悬浮，使预热器高度大大减少，分散效果提高，阻力损失减小，避免了通常的旋风顶热器的漏风和分离效率低的缺点。改善了传热条件，提高了传热效率。硅酸盐水泥熟料烧成温度仅1300℃。大大节约了能源，使水泥熟料热耗下降到2460-3000KJ/kg-Cli以下，电耗节省10%-20%，各级流化床温度等各种参数可以直接测定，易于实现计算机全自动控制，由于该装置单位容积产量很高。因此，可大量节省设备费用。减少占地。同时由于烧成温度低，生成氮化物的可能性要小，对环境影响较少。

图1～4为四个实施例子的示意图。图中（1）指筒体，（2）为加料管，（3）为卸料装置，（4）为布风板，（5）为燃料喷嘴，（6）为溢流管，（7）为分散装置，（8）预热段，（9）烧成段，（10）冷却段。

实施例1

图1为本发明实施例之一：配制好的生料经加料管（2）进入筒体在分散装置（7）的作用下，较好地撒落在布风板（4）上并形成约10-15cm厚的稳定沸腾床，由于生料不断加入，沸腾床内物料剧烈运动，生料即从布风板孔中落入下级布风板并形成另一级稳定床，直至分解沸腾床，经处溢流进入烧成沸腾床。烧成段布内板上方切向安装两组煤粉喷嘴，煤粉以1-30m/s的速度射入床内，其中一组是和从分解沸腾床落下的生料混合再喷入的。燃烧使该床维持在1300℃左右或更低的温度，在此，物料产生液相。完成热态造粒并反应完全后从溢流管（6）流入冷却段，冷却段采用风吹动，空气从布风板（4）逐级上升，该例中布风板开孔率为2-25%，物料运动为全逆流式，设备除高温分解区和烧成区外。其它各区没有溢流装置。均采用筛板直落式。

例2

图2为另一实施例，该例中烧成沸腾床采用带锥度的圆形床。出预热沸腾床后的气体经过旋风分离器后再排入大气。

例3

图3为另一实施例。该例将中心开裂式布风板安装于烧成段沸腾床，或在该区采用中心溢流式（图3），使整个设备操作更趋一致，控制也更方便，燃料喷嘴以切线方向喷入煤粉，熟料在烧成沸腾床内形成后经多孔圆锥布风板中心进入冷却段。整个流程顺畅，烧成快速。烧成段上方预热段布风板的开孔率为2～17%，下方冷却段为5～30%，烧成沸腾床开孔率5%。

例4

图4表明了另一实施例。该例采用全部外溢流式各级床上的物料分离后都是经过沸腾床相联接的外溢流管流入下级的。它虽密封较差，冷空气漏入 较多，散热大。但它操作更为平稳，产量更高。

注：KJ/kg-Cli-每公斤熟料热耗。

Claims (6)

1、一种采用密相悬浮煅烧水泥熟料的设备，由立式筒体(1)，加料管(2)，卸料装置(3)构成，其特征为筒体(1)内装有布风板(4)，燃料喷嘴(5)，溢流管(6)和分散装置(7)。

2、如权利要求1所述的设备，其特征在于布风板的开孔率为2-30%。

3、如权利要求1所述的设备，其特征在于烧成段布风板上方装有多个径向分布或切向分布的燃料喷嘴。

4、如权利要求2所述的设备，其特征在于其溢流管可以为内溢流式，也可以是外溢流式。

5、如权利要求2所述的设备，其特征在于布风板的开孔率在预热区为3-25%，烧成区为2-15%，冷却区为3-30%。

6、如权利要求2所述的设备，其特征在于布风板可以为风帽式结构或风管式结构。

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