CN101195522A - 一种以煤气为燃料的水泥回转窑煅烧熟料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水泥熟料煅烧生产技术，特别是涉及在回转窑应用煤气作为热源煅烧水泥熟料的工艺方法。包括煤气的稳压、输送工艺，和煤气在回转窑内的燃烧加热煅烧工艺，其特征在于：煤气通过煤气管道，经稳压柜、控制阀门稳定压力和调整流量后，进入燃烧器，由燃煤器点燃并喷入回转窑内。可分别采用冶金生产过程中富余的焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气、高焦混合煤气作为燃料替代煤粉进行水泥熟料的煅烧。其有益效果是既可以减少燃煤所造成的环境污染问题，还可提高钢铁企业富余煤气利用率，减少煤气的外排，因此具有较好的经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明属于水泥熟料煅烧生产技术，特别涉及一种以煤气为燃料的水泥回转窑煅烧熟料的方法。
背景技术
目前我国水泥熟料生产大部分采用新型干法回转窑生产技术，新型干法水泥回转窑烧成系统主要由悬浮预热器、分解炉、回转窑及冷却机四部分组成。其中回转窑是熟料生产中的主要设备，承担着水泥熟料的最终烧成任务。现阶段国内新型干法水泥生产线，在回转窑中均采用喷吹煤粉的方式进行熟料的煅烧，这种喷煤燃烧方式存在的主要问题：一是燃煤热效率低；二是燃煤对环境的污染问题较严重。
而冶金过程中伴随着钢铁生产产生了大量的煤气，包括焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气，其中虽然大部份被用于冶金生产上各种加热炉以及锅炉的加热上，但随着钢铁生产规模的不断扩大以及节能技术的进步，多数钢厂均存在煤气富余问题，不少企业由于受区域环境制约，富余煤气没有更好的利用方向，均进行放散，这既浪费了能源，也对环境造成了污染。
CN1136024公开了一种煤造气废气废渣联产水泥的流程，废气主要指以煤为原料的氨厂、甲醇厂、煤气厂的造气炉吹风气，废渣是指造气炉及锅炉炉渣。该发明采用沸腾锅炉使废渣和废气在950-1100℃流化态床层内充分燃烧回收蒸汽，将沸腾炉的炉灰通入回转窑冷却，掺入辅料，粉碎后即得低标水泥；也可向回转窑喷燃气煅烧成水泥熟料，根据水泥产品标号掺入相应辅料，得各种标号的高品位水泥。该专利技术结构复杂，投资大；所述的炉灰温度、成份波动大，在水泥生产过程中不利于精确控制熟料成份和窑内烧成温度，对高标水泥生产质量有较大的影响。
发明内容
针对冶金生产过程中煤气富余的问题，本发明的目的是提供一种在水泥回转窑以煤气为燃料煅烧熟料的工艺方法，以解决冶金生产过程中富余煤气的利用问题和减少燃煤对环境造成的污染，达到节能、减排的目的。
这种在水泥回转窑应用煤气作为燃料对水泥生料进行煅烧的工艺方法，包括如下步骤：
A)、冶金生产过程中产生的压力波动较大的煤气通过煤气管道输送至煤气稳压柜，煤气经稳压柜稳定压力，通过煤气流量控制阀门调整煤气流量，由燃烧器点燃并喷入回转窑头内。
B)、新型干法熟料生产中，充分碳酸盐分解后的生料，由五级旋风筒对生料粉尘进行收集，经五级旋风筒下料管送至窑尾烟室，烟室内斜坡对生料进行缓冲后进入窑尾部，在回转窑倾斜转动的作用下，向窑头移动并同时完成生料部分分解、固相反应、烧成、部分冷却过程，最终进入冷却机进料口；煤气由燃烧器喷入回转窑形成可控的高温火焰，通过辐射、对流、传导向生料传递热量，实现对回转窑内充分混合均匀的生料进行煅烧；煅烧完成后的熟料进入冷却机，煅烧过程中形成的烟气和剩余热量经窑尾烟室排出；窑内经充分与生料进行换热的高温气体经窑尾烟室排入分解炉。
优选的，所述步骤A)中的煤气为冶金企业生产过程中副产的高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气和混合煤气。
优选的，所述步骤A)中的煤气稳压柜为专用的气体稳压设备，用于稳定冶金生产过程中压力波动较大的煤气。
优选的，所述步骤A)中的气体流量控制阀门用于调节进入回转窑的煤气流量，以便于调整喷入回转窑内的煤气量，达到控制温度的目的。
优选的，步骤A)中煤气经稳压柜稳定压力至10-29KPa，通过煤气流量控制阀门调整40000～41000kJ/s热量相当的煤气流量。
优选的，所述步骤B)中的冷却机与窑头衔接，用于对高温熟料进行冷却，同时承担着对入窑二次风及入炉三次风的加热升温作用。
优选的，所述步骤B)中的烟室内依次通过55°、45°的斜坡对生料进行缓冲进入窑尾部。
优选的，所述步骤B)中熟料的烧成温度，根据生料的所需煅烧温度的波动，调节煤气流量控制阀，控制回转窑内分解温度在1450-1500℃范围内。
高温煅烧的水泥熟料，进入冷却机进行冷却、破碎后，粒度较均匀、温度较低，根据熟料特性、生产水泥的品种，添加缓凝剂、混合材料，使用球磨、辊磨等不同生产工艺，粉磨至80μmm筛余小于5％，制得适合于不同需要的水泥产品。
本发明还提供一种实现上述在水泥回转窑应用煤气作为燃料对水泥生料进行煅烧的工艺方法的设备，包括回转窑、五级旋风筒、窑尾烟室、燃烧器、冷却机；回转窑窑尾处连接有窑尾烟室，窑尾烟室与五级旋风筒相通，窑尾烟室上与分解炉相连；回转窑的窑头设置有燃烧器，燃烧器的进气口连接有燃气管道；回转窑窑头出料端设置有熟料冷却机。
优选的，燃气管道上连接有流量调节阀与煤气稳压柜。
优选的，燃烧器为煤气燃烧器。
优选的，所述窑尾烟室内带有依次连接的角度为55°、45°的斜坡。
优选的，所述冷却机与窑头衔接，用于对高温熟料进行冷却，同时承担着对入窑二次风及入炉三次风的加热升温作用。
本属发明与现有的采用煤粉为燃料的回转窑的工艺主要区别是：用煤气替代煤粉进行水泥熟料的煅烧，增设煤气稳压柜、流量调节阀、燃烧器、阀门以及相应的煤气管道。煤气通过上述装置进入回转窑内充分燃烧，并实现可控操作。充分燃烧的煤气通过高强度燃烧对生料进行加热煅烧。
本发明的有益效果是，可以将钢铁生产过程中富余的煤气应用到水泥熟料生产过程中，替代煤粉，一方面减少煤气排放，提高能源利用率；另一方面可减少燃煤造成的环境污染问题，达到节能、减排和环保的目的。
附图说明
图1为本发明在水泥回转窑以煤气作为燃料煅烧水泥熟料的工艺流程简图。
其中：1.煤气输送管道，2.煤气稳压柜，3.调节阀，4.燃烧器，5.回转窑，6.窑尾烟室，7.分解炉，8.五级旋风筒，9.冷却机
具体实施方式
以焦炉煤气作为燃料的1000t/d新型干法水泥回转窑的应用，将原来喷吹烟煤的工艺改烧焦炉煤气。经理论计算，在不影响熟料产量的前提下，改烧焦炉煤气后，焦炉煤气的耗量为3877.33Nm3/h，理论空气需要量为16692.83Nm3/h，烟气量为19847.28Nm3/h，不改变回转窑尺寸，则烟气流速0.85m/s；而喷吹烟煤时的烟气量和烟气流速分别为19502.09Nm3/h和0.51m/s，在回转窑煅烧焦炉煤气所产生的烟气量和烟气流速与喷吹烟煤粉时的烟气量和烟气流速比较接近，基本上不会对煅烧系统造成影响，因此，在原有回转窑无需作设备改动即可完全满足在喷吹烟煤的回转窑改烧焦炉煤气。
其基本工艺流程是：炼焦生产过程中产生的焦炉煤气经煤气输送管道1输送至煤气稳压柜2，调节阀3调整气体流量控制阀门，以得到稳定压力10-29KPa和流量2.20～2.30Nm3/s的焦炉煤气。适应熟料生产工艺过程中熟料形成对所需1450-1500℃的要求，及时调节、补给窑内温度控制要求的燃料量。煤气经燃烧器4喷入回转窑5内形成高温火焰，使得回转窑5内由窑头至窑尾大致形成1300℃-1500℃-1000℃的温度梯度，逐步对经由五级旋风筒8，进入窑尾烟室6，并沿回转窑向窑头方向移动的生料进行煅烧，煅烧完成后的熟料进入冷却机9，煅烧过程中形成的烟气和剩余热量经窑尾烟室6排出进入分解炉7。
该水泥回转窑采用煤气煅烧熟料的工艺，通过对燃煤粉的回转窑进行适当改造，增加稳压柜、控制阀门，并将煤粉燃烧器更换为专用的煤气燃烧器，可达到利用煤气替代煤粉燃烧进行水泥熟料煅烧的目的。
以下通过实施例对本发明进行进一步的说明，但本发明并不局限于此。
实施例1：一种以煤气为燃料的水泥回转窑煅烧熟料的设备
本实施例如图1所示，包括：回转窑5、五级旋风筒8、窑尾烟室6、燃烧器4、冷却机9；回转窑5窑尾处连接有窑尾烟室6，窑尾烟室6与五级旋风筒8相通，窑尾烟室6上与分解炉7相连；回转窑5的窑头设置有燃烧器4，燃烧器4的进气口连接有燃气管道1；回转窑5窑头出料端设置有熟料冷却机9。燃气管道1上连接有流量控制阀3与煤气稳压柜2，燃烧器4为煤气燃烧器，窑尾烟室6内带有依次连接的角度为55°、45°的斜坡。
所述冷却机9与窑头5衔接，用于对高温熟料进行冷却，同时承担着对入窑二次风及入炉三次风的加热升温作用。
实施例2：一种以煤气为燃料的水泥回转窑煅烧熟料的方法
如图1所示，以焦炉煤气作为燃料的1000t/d新型干法水泥回转窑为例，步骤如下：
A、将压力波动较大的焦炉煤气通过煤气输送管道1输送至煤气稳压柜2，煤气经稳压柜2稳定压力至10KPa，通过煤气流量控制阀3调整流量为2.20～2.30Nm3/s，热量相当于40000～41000kJ/s的煤气流量，由燃烧器4点燃并喷入回转窑5头内；
B、将新型干法熟料生产中碳酸盐充分分解后的生料，由五级旋风筒8的第五级旋风筒对生料粉尘进行收集，经第五级旋风筒8下料管送至窑尾烟室6，生料经窑尾烟室6内的55°、45°的斜坡缓冲进入回转窑5尾部，在回转窑5倾斜转动的作用下，向窑头移动并同时完成生料部分分解、固相反应、烧成、部分冷却过程，最终进入冷却机9进料口；煤气由上述燃烧器4喷入回转窑5内形成可控的高温火焰，使得回转窑5内由窑头至窑尾大致形成1300℃-1500℃-1000℃的温度梯度，通过辐射、对流、传导向生料传递热量，实现对回转窑5内充分混合均匀的生料进行煅烧，控制回转窑5内熟料的烧成温度在1450-1500℃范围内；煅烧完成后的熟料进入冷却机9，煅烧过程中形成的烟气和剩余热量经窑尾烟室6排入分解炉7中。
所述步骤A中的煤气稳压柜2为专用的气体稳压设备，用于稳定冶金生产过程中压力波动较大的煤气。气体流量控制阀3用于调节进入回转窑5的煤气流量，以便于调整喷入回转窑5内的煤气量，达到控制温度的目的。步骤B中的冷却机9与窑头衔接，用于对高温熟料进行冷却，同时承担着对入窑二次风及入炉三次风的加热升温作用。熟料的烧成温度，根据生料的所需煅烧温度的波动，调节煤气流量控制阀3，控制回转窑5内熟料的烧成温度在1450-1500℃范围内。
实施例3：一种以煤气为燃料的水泥回转窑煅烧熟料的方法
如图1所示，步骤如下：
A、将压力波动较大的高焦混合煤气通过煤气输送管道1输送至煤气稳压柜2，煤气经稳压柜2稳定压力至18KPa，通过煤气流量控制阀3调整为热量相当于40000～41000kJ/s的煤气流量，由燃烧器4点燃并喷入回转窑5头内；
B、将新型干法熟料生产中碳酸盐充分分解后的生料，由五级旋风筒8的第五级旋风筒对生料粉尘进行收集，经第五级旋风筒8下料管送至窑尾烟室6，生料经窑尾烟室6内的55°、45°的斜坡缓冲进入回转窑5尾部，在回转窑5倾斜转动的作用下，向窑头移动并同时完成生料部分分解、固相反应、烧成、部分冷却过程，最终进入冷却机9进料口；煤气由上述燃烧器4喷入回转窑5形成可控的高温火焰，使得回转窑5内由窑头至窑尾大致形成1300℃-1500℃-1000℃的温度梯度，通过辐射、对流、传导向生料传递热量，实现对回转窑5内充分混合均匀的生料进行煅烧，控制回转窑5内熟料的烧成温度在1450-1500℃范围内；煅烧完成后的熟料进入冷却机9，煅烧过程中形成的烟气和剩余热量经窑尾烟室6排入分解炉7中。
所述步骤A中的煤气稳压柜2为专用的气体稳压设备，用于稳定冶金生产过程中压力波动较大的煤气。气体流量控制阀3用于调节进入回转窑5的煤气流量，以便于调整喷入回转窑5内的煤气量，达到控制温度的目的。步骤B中的冷却机9与窑头衔接，用于对高温熟料进行冷却，同时承担着对入窑二次风及入炉三次风的加热升温作用。熟料的烧成温度，根据生料的所需煅烧温度的波动，调节煤气流量控制阀3，控制回转窑5内熟料的烧成温度在1450-1500℃范围内。
实施例4：一种以煤气为燃料的水泥回转窑煅烧熟料的方法
如图1所示，步骤与实施例2相同，只是选用压力波动较大的高炉煤气，煤气经稳压柜2稳定压力为27KPa。
上述实施例中经高温煅烧的水泥熟料，进入冷却机进行冷却、破碎后，粒度较均匀、温度较低，根据熟料特性、生产水泥的品种，添加缓凝剂、混合材料，使用球磨、辊磨等不同生产工艺，粉磨至80μmm筛余小于5％，制得适合于不同需要的水泥产品。
Claims (9)
1.在水泥回转窑应用煤气作为燃料对水泥生料进行煅烧的工艺方法，包括如下步骤：
A)、冶金生产过程中产生的压力波动较大的煤气通过煤气管道输送至煤气稳压柜，煤气经稳压柜稳定压力，通过煤气流量控制阀门调整煤气流量，由燃煤器点燃并喷入回转窑头内；
B)、新型干法熟料生产中，充分碳酸盐分解后的生料，由五级旋风筒对生料粉尘进行收集，经五级旋风筒下料管送至窑尾烟室，烟室内斜坡对生料进行缓冲后进入窑尾部，在回转窑倾斜转动的作用下，向窑头移动并同时完成生料部分分解、固相反应、烧成、部分冷却过程，最终进入冷却机进料口；煤气由燃烧器喷入回转窑形成可控的高温火焰，通过辐射、对流、传导向生料传递热量，实现对回转窑内充分混合均匀的生料进行煅烧；煅烧完成后的熟料进入冷却机，煅烧过程中形成的烟气和剩余热量经窑尾烟室排出；窑内经充分与生料进行换热的高温气体经窑尾烟室排入分解炉。
2.如权利要求1所述的在水泥回转窑应用煤气作为燃料对水泥生料进行煅烧的工艺方法，其特征是：所述步骤A)中的煤气为冶金企业生产过程中副产的高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气和混合煤气。
3.如权利要求1所述的在水泥回转窑应用煤气作为燃料对水泥生料进行煅烧的工艺方法，其特征是：步骤A)中煤气经稳压柜稳定压力至10-29KPa。
4.如权利要求1所述的在水泥回转窑应用煤气作为燃料对水泥生料进行煅烧的工艺方法，其特征是：所述步骤B)中的烟室内斜坡依次按照55°、45°的次序对生料进行缓冲进入窑尾部。
5.如权利要求1所述的在水泥回转窑应用煤气作为燃料对水泥生料进行煅烧的工艺方法，其特征是：所述步骤B)中熟料的烧成温度，根据生料的所需煅烧温度的波动，调节煤气流量控制阀，控制回转窑内分解温度在1450-1500℃范围内。
6.实现权利要求1所述的在水泥回转窑应用煤气作为燃料对水泥生料进行煅烧的工艺方法的设备，包括回转窑、五级旋风筒、窑尾烟室、燃烧器、冷却机；回转窑窑尾处连接有窑尾烟室，窑尾烟室与五级旋风筒相通，窑尾烟室上与分解炉相连；回转窑的窑头设置有燃烧器，燃烧器的进气口连接有燃气管道；回转窑窑头出料端设置有熟料冷却机。
7.如权利要求6所述的设备，其特征是：燃气管道上连接有流量调节阀与煤气稳压柜；燃烧器为煤气燃烧器。
8.如权利要求6所述的设备，其特征是：窑尾烟室内带有依次连接的角度为55°、45°的斜坡。
9.如权利要求6所述的设备，其特征是：所述冷却机与窑头衔接，用于对高温熟料进行冷却，同时承担着对入窑二次风及入炉三次风的加热升温作用。
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