CN1015422B - 水泥熟料制造设备 - Google Patents

Abstract

水泥熟料制造设备由下列部分构成：预热水泥物料粉末的悬浮预热器；粒化预热水泥材料粉末的喷射床型炉；烧结粒化水泥材料粉末的流化床型炉；冷却粒化燃烧产物的冷却系统；若干燃烧器放在喷射床型炉的下部，燃烧器互相对置，而端部向上倾斜，形成喷射床里的局部热区；预热材料装料槽略高于局部热区向喷射床型炉装载悬浮物预热器供给的预热材料粉末；局部热区一侧设置粒化材料排出槽。

Description

本发明与水泥熟料制造设备有关。

在相关的技艺领域中，制造水泥熟料的典型传统工厂或设备中，有流化床型烧结炉，冷却系统，空气预热器，换热旋流器，尘土收集器的组合。这种传统设备必须使用微粒熟料（nuclide    clinker）。微粒熟料典型为熟料的细微颗粒，在微粒熟料循环管路中循环。但是这种设备的缺点，有如因为微粒熟料循环而有大的热损耗，燃烧熟料的显热的回收效率低，造成低热效率，并使燃料消耗的降低困难。

为克服先有技术领域中之这些问题，本发明人等已提出过，如日本专利公告第13738/1985号所示一种不需用微粒熟料的水泥熟料制造设备。这种设备有一个悬浮物预热器，其中包括若干旋流器，一个喷射床粒化炉，一个流化床型烧结炉，和冷却设备等等，其喷射床型粒化炉的下部和流化床型烧结炉的上部，通过一条废气管互相连接。具体而言，这设备的特点是：将悬浮物预热炉送出的预热原料，供入在冷却系统和喷射型粒化炉之间连接的导管，使原料和从冷却系统中抽出的热冷却空气混合，作两者的热交换，然后将混合物供入喷射床型粒化炉。用这种设备，可消除原料熔化成分在连接在冷却系统和粒化炉之间的导管内表面上附着和积累，从而在该内表面上覆盖的问题。此外，还可有效利用从水泥熟料冷却系统中收集的热。

在日本专利公告第13738/1985号中揭示的设备运转时，将喷射床型粒化炉中的大气，保持液态产生温度，一般在1250～1350℃范围内。部分由于这装置的喷射床型粒化炉的燃烧器，设在粒化炉的直桶形壁上，部分由于用空气将引入的待煅烧材料悬浮，覆盖粒化炉壁内表面附近的 区域，烧燃器供给的燃料，不形成温度比周围区域高很多的局部热区。因此，在喷射床中实现热的基本均匀分布。温度的基本均匀分布，即无局部热区，必须减少水泥材料粉末熔化时形成的液体的量。结果，粒化炉中形成的颗粒，趋向于有过小而不均匀的尺寸，故仅有低速的粒化发生。提高喷射床的温度便可增加液态的发生。但是，在这已知的设备中，喷射床的温度均匀增高，由于喷射床中（颗粒）团聚现象，趋向于损害喷射床的稳定性。

因此，本发明的一个目的，是提出一种设备，可迅速而稳定地产生均匀大颗粒尺寸的水泥熟料。

为此，本发明的一个方面，提出一种水泥熟料制造设备，其中包括：一个预热水泥原料粉末的悬浮物预热器;一个将预热水泥原料粉末粒化的喷射床型炉;一个将颗粒化水泥原料烧结的流化床型炉;一个冷却粒化燃烧产物的冷却系统;放在喷射床型炉下部若干燃烧器，互相对置，使它们的端部向上倾斜，从而形成喷射床内的一个局部热区;一个预热材料进料槽略高于局部热区放置，用于将悬浮物预热器中的预热原料粉末，装入喷射床型炉;在局部热区的一侧，设置粒状原料排出槽。

采用这种安排，由于在喷射床型粒化炉的喷射床中，形成一个局部热区，从而可以稳定而有效地产生尺寸一般为2至3mm的大均匀颗粒的水泥熟料。此外，还可减少研磨熟料的动力消耗。并且，由于水泥熟料的颗粒尺寸均匀，冷却系统的热回收效率显著提高，设备的燃料消耗有很大降低。

本发明的另一个方面，提出了一种水泥熟料的制造设备，其中包括：一个预热水泥材料粉末的悬浮物预热炉;一个将预热水泥原料粉末粒化的喷射床型炉;一个将粒化水泥原料粉末烧结的流化床型炉;一个冷却粒化燃烧产物的冷却系统;一个送风管放在喷射床型炉的喷射床中，使送风管和喷射床型炉底部之间形成一个间隙;一个燃烧器装置放在送风 管的下面，以利和送风管配合，积极形成送风管中的一个局部热区，将颗粒通过间隙送入送风管;一个预热原料装料槽略高于局部热区放置，用于将悬浮物预热器中的预热原料粉末，装入喷射床型炉;在局部热区的一侧，设置粒化原料排出槽。

根据这种安排，将进入喷射床型炉的已燃气体，通过送风管引入炉的上部。已燃气体由燃料流化颗粒和水泥原料粉末伴随，使燃料在送风管中燃烧，形成局部热区，从而水泥原料粉末粘附在流化颗粒表面上，促进水泥原料粉末的颗粒化。同时，送风管外的流化颗粒由水泥原料，旋流器再循环的颗粒，以及热辐射冷却。此外，已燃气体决不流向喷射床型炉的圆锥形下部，因此炉底的颗粒不被加热。这又减少了颗粒之间的粘着力，便可抑制任何团聚倾向，和颗粒在炉圆锥下部里的壁表上的沉积。

根据本发明的第三个方面，提出了一种水泥熟料制造设备，其中包括：一个将水泥原料粉末预热的悬浮物预热炉;一个将预热水泥原料粉末颗粒化并烧结，有喷射床的粒化烧结炉;若干放在该喷射床型炉下部的燃烧器，用于在喷射床中形成一个局部热区;一个进料槽略高于局部热区放置，用于将悬浮物预热器中的预热原料粉末装载（入喷射床型炉）;一个排料槽布置在局部热区的一侧，用于排出至少已经粒化的水泥原料。

由于取消了流化床型炉，这种安排可降低水泥熟料生产设备的成本。

本发明的上述的和其他的优点，从下文参照附图所作关于理想实施方案的叙述，便可清晰了解。然而应该注意，上述实施方案中各组成部件的形式和安排方法，仅作说明而已，除特别提及外，并无限制本发明范围的意图。

图1为本发明水泥熟料制造设备第一实施方案的局部剖面侧视;

图2为图1实施方案采用的喷射床型粒化炉一例的放大剖面侧视;

图3为沿图2中Ⅲ-Ⅲ线的剖视;

图4A为本发明水泥熟料生产设备第二实施方案局部剖面侧视;

图4B为第二实施方案流化煅烧炉一种修改型式的放大剖面侧视;

图5为本发明水泥熟料生产设备第三实施方案局部剖面侧视;

图6为图5所示实施方案采用的喷射床型粒化炉放大剖面侧视，并示粒化炉周围的安排;

图7，8及10为第三实施方案中，喷射床型粒化炉及其周围部分修改型式的放大剖面侧视图;

图9为沿图8中Ⅸ-Ⅸ线的剖视;

图11为本发明水泥熟料生产设备第四及第五实施方案局部剖面侧视，图中第四实施方案用实线表示，第五实施方案的加在第四实施方案上的部分，用点划线表示;

图12为本发明水泥熟料生产设备第六实施方案一种修改型式的放大剖面侧视;

图13为本发明水泥熟料生产设备第七实施方案所用，喷射床型炉周围部分的放大剖面侧视;

图14为沿图13中ⅩⅨ-ⅩⅨ线的剖视;

图15为图13所示实施方案一种修改型式的放大剖面侧视;

图16为沿图15中ⅩⅥ-ⅩⅥ线的剖视;

图17及18分别为说明横过床体的床体高度和压力降之间关系的示意和曲线图。

第一实施例;

参见图1至3，水泥原料粉末在有旋流器6a，6b，6c及6d的悬浮物预热器6中，用喷射床型粒化炉2和流化床型烧结炉4中的废气预热。水泥原料粉末通过连续的旋流器6d，6c，6b和6a陆续输送，通过一个双活门减速器8，向喷射床型粒化炉2供入，在炉2中粒化。在这些图中，标图号 10表示活门减速器，号12指示吸风机。

把没有在喷射床型炉2内粒化的水泥原料粉末，通过旋流器6a，向喷射床型粒化炉2再循环。停留在喷射床型粒化炉内的颗粒，在炉内增大后，通过一个L形气密密封器（下文中称为L阀），排放入流化床型烧结炉4内，L阀利用颗粒原料作材料密封（material    seal），从而在后者中，在1400℃到1500℃之间的温度下燃烧。将这样燃烧的水泥熟料排出，例如通过L阀16排出，放入诸如流化床型冷却器之类的冷却系统中，使之冷却，然后作最终产品取出。

在另一方面，用强制抽风机22送入冷却系统中的冷却空气，和燃烧后的熟料进行热交换，由熟料加热，作助燃空气供给流化床炉4。冷却系统18中的过量空气，被通过图中未示的集尘器排出。

流化床型烧结炉4中的已燃气体，用于将燃料燃烧，燃料由放在喷射床型粒化炉2下部中的一个燃烧器供给，燃烧产生的气体作为废气，从喷射床型粒化炉2的顶部排出。将这废气从悬浮物预热器6的连续旋流器6a，6b，6c及6d中通过，使水泥原料粉末预热，然后用抽风机12通过（图未示的）集尘器向大气排出。流化床型烧结炉4的顶部，和喷射床型粒化炉的底部，通过废气导管24连接。

从图2及3可见，喷射床型粒化炉2有一个直桶形部分26和一个圆锥部分28，在其顶端部分上设有废气排出导管30，其底端部有喉管部32。喉管部32和废气导管24连接。有若干燃烧器，例如在举例的实施方案中有两个，在喷射床型粒化炉2的圆锥端部28和喉管部32的接头附近区域中对置，使两燃烧器的端部倾斜向上。在这种安排下，可在喷射床36内，燃烧器34上方的一个部位上，形成一个局部热区38，局部热区38的温度，一般比喷射床周围的区域约高100至150℃。预热材料进口槽40，略高于圆锥部分28和直桶部分26的接头处，颗粒排出槽42略低于圆锥部28和直桶部26的接头位置。

在这安排下，适当选择喉管部中气体的速度，喷射床36的床温便可约达1300℃1400℃之间，而在局部热区38中造成的高温约在1400℃-1550℃之间。当将预热水泥粉末原料装入这局部热区中时，粉末原料迅速熔化，在喷射床36中悬浮停滞时，通过自粒化燃烧。可以理解到毋须向喷射床36内供给任何微粒熟料而进行粒化。还可以免去流化床型烧结炉4，如后文将解说的第四实施方案中的情况。

将这样形成的水泥原料颗粒通过颗粒排出槽42排出，供入流化床型烧结炉4。

第二实施例：

图4为本发明水泥熟料生产设备的第二实施方案。从这图中可见，流化床型烧结炉4中的流化床44，用隔板46间隔成一个小流化床48和一个大流化床50。这炉中的窗孔箱52也用一块隔板54分隔，这隔板位置和上述隔板46对正。

运转时，颗粒在流化烧结炉4的大流化床50中，约在1400-1500℃的燃烧温度下，变为水泥熟料。经过这样燃烧水泥熟料从隔板46上流过，进入小流化床48。

小流化床腔内温度，保持低于大流化床50的烧结温度（床温）。于是，小流化床温度举例约在1200-1000℃之间。结果，在大流化床50中燃烧的水泥熟料，瞬息冷却到小流化床48的床温。因此，经燃烧的熟料迅速从约1350℃冷却到约1200℃，成为高质量的水泥熟料。在小流化床48中迅速冷却的水泥熟料，通过保持水泥熟料和环境空气隔离的L阀16，进入冷却系统18。于是水泥熟料在冷却系统中进一步冷却。

为迅速冷却水泥熟料而不增加燃料消耗，最好增加一种安排。这安排如图4B所示，有一个运算器55，两个差压表56A，56B，分别测量通过小流化床48和大流化床50的压力降，并有一个空气脉冲注射器，例如阀57，向L阀16内注射空气脉冲。运算器55和差压表56a及56b连接。运算器 55还和空气脉冲注射器57连接，操纵L阀16。注射器57注射空气脉冲，将L阀16中的水泥熟料吹出，使小流化床48里的水泥熟料排料。按照这种安排，空气脉冲注射器57根据运算器55的信号注射空气脉冲，使通过小流化床48的压力降，永远小于通过大流化床50的压力降。因此，水泥熟料可迅速冷却而不增加燃料消耗。

为保证水泥熟料高质量的稳定，最好增加另一种安排。这安排也在4B中示出，有一个运算器58，一个温度计59，与运算器59连接的电机61，调节减速器63的开度，有一个燃料阀65调节供给小流化床48的燃料。在强制送风机22和烧结炉4之间的气路中设置减速器63。当小流化床48的温度高于预定温度时，电机61将减速器63开放，增加从强制送风机22来的流化空气。相反，当小流化床48的温度低于预定时，电机61减小减速器63的开度，并且/或者由运算器58增大燃料阀65的开度。按照这种安排，小流化床48的冷却状况变为恒定，因而水泥熟料的质量可以稳定。

假如不向流化床供给燃料，小流化床48的床温便决定于热的燃烧水泥熟料的供给速度，和向小流化床48供给流化空气的速度。因此，由于运转受干扰必须降低单位时间的水泥熟料的产量时，小流化床48的床温下降，使气体流速降低，从而小流化床48的流动性受到减弱，结果水泥熟料的冷却和向L阀16的输送受到阻碍。为避免出现这种状况，以向小流化床48供给小量燃料为宜，保持小流化床48温度的高度，足以使气体流速可使小流化床48有足够的流态化即可。因此，向小流化床48供给燃料，可保证装置的稳定运转和水泥熟料的高质量。

第三实施例：

参见图5及6，有一根形式为短管件的送风管62放置在喷射床型粒化炉2的喷射床36中，送风管62的上端略向喷射床36的上方突伸，在送风管62下端和喷射床型粒化炉2底部上的圆锥部28之间，有一个小间隙64形成。送风管62不必须伸到喷射床36上表面的上方，而可根本取消。有 一个燃烧器34设置在喉管部28附近，在送风管62的下面，可靠地形成一个局部热区。最好燃烧器装置34由若干燃烧器组成，它们互相对置，端部向上倾斜。

水泥原料通过一个装料槽66和/或68，装入喷射床型粒化炉中。安排方式为：用上装料槽66时，装料落到送风管62上端附近的区域中。这种安排使半熔颗粒的温度有效降低，消灭颗粒的任何积沉。

图7示一种修改形式，其送风管62用支承件70及72固定。

图8及9示另一修改形式，其冷却空气引入送风管62上端附近的区域中。具体而言，在这修改形式中，导管74还作支承件用，和送风管62的上端连接，有一根冷却空气管76和这些导管74连接，供给冷却器排出的冷却空气或环境空气。

图10示另一种修改形式，通过向喷射床型粒化炉2下圆锥部28附近的夹套78中供水或空气，实现间接冷却。将图5至10中的安排作了适当的结合，构成按本发明的第三实施方案的装置。

第三方案的运转如下。将流化床型烧结炉4中的已燃气体，在高速下通过喷射床型粒化炉2下端上的喉管32，引入喷射床型粒化炉2，所谓高速，举例约在30至50公尺/每秒之间。然后将气体通过送风管62，引入炉2中的上部空间内。气体和燃料，流化颗粒及水泥原料粉末共同通过送风管62的进口引入。结果燃料在送风管62中燃烧，形成局部热区，而水泥原料粉末在流化颗粒的表面上粘附，促进水泥熟料的粒化。同时，送风管外的颗粒，由水泥原料、旋流器再循环的颗粒、以及热辐射冷却。这些颗粒的不会过热是因为已燃气体决不进入圆锥部28。结果，在颗粒之间作用的附着力下降，比上述第一实施方案前进一步，保证消灭圆锥部28中的团聚现象。同时，基于同样理由，消灭了颗粒在壁表的附着。

第四实施例：

从图11可理解，本发明的第四实施方案取消了图1所示第一实施方 案中的流化床型烧结炉4。具体而言，参看图11，在喷射床型炉80中停滞并粒化的粒化燃烧产物，由于利用粒化燃烧产物构成材料密封的L阀14的作用，通过排出槽82排出，排出槽82连接在喷射床型炉80的圆锥部28和桶形部26接头稍偏下的一个部位上。然后把产物送到诸如流化床冷却器或活动床（moving    bed）冷却器之类的冷却系统84中，在里面冷却。

第五实施例：

本发明的第五实施方案如图11所示，有一个水泥原料进料槽86，和喷射床型炉80的上部连接，用来至少装载一部分水泥原料粉末。水泥原料进料槽86的连接方法，是将旋流器6b中的预热水泥原料粉末通过槽装料。通过槽86装载的水泥原料粉末可有效降低半熔颗粒的温度，从而防止颗粒在喷射床型炉80上部的内壁表上粘附。此外，由于预热水泥原料粉末在喷射床型炉80的上空间中脱碳，即使将水泥原料粉末通过预热材料进料槽40装入局部热区38，仍可能保持局部热区38中要求的高温。结果，便可能取得高的粒化和烧结速度，而又保证粒化和燃烧产物的均匀尺寸。

第六实施例：

第六实施方案基本与第四实施方案相同，差别有以下几点。参看图12，第四实施方案有一个夹套88，围绕粒化燃烧产物排出槽82的上进口。有若干孔90，在夹套88内的槽82部分上形成，夹套88和冷却空气引入管92连接，从而将冷却空气通过孔90送入槽82。冷却空气引入管92设减速器94，由电机96在计算机98控制下驱动。计算机98接受检测冷却后的水泥熟料温度计100的信号。计算机98随这信号反应，控制电机96，从而减速器94控制冷却空气的流速，使燃烧后的水泥熟料迅速从1350℃冷却到1200℃，以保证产物的高质量，并保证冷却后的水泥熟料的温度不超过1200℃。冷却空气引入管92可以从强制送风机22的出口管路上分叉，如图11所示。

第七实施例：

本发明的第七实施方案，基本上是上述第一至六实施方案中喷射床型炉圆锥部的改进。

参看图13及14，喷射床型炉102的下端部，分叉成为若干圆锥，例如三个圆锥28a，28b及28c，各有一个最大值径小于炉径，亦即小于桶形部26的直径。每一圆锥的下部上设若干燃烧器34。图示例中，每锥形设二燃烧器34。旋流器6a的预热原料粉末，通过各自的进料槽104a，104b及104c，装入圆锥28a，28b及28c。

图15及16示一例，通过将第七实施方案应用于本发明熟料装置第三实施方案中的喷射床型炉圆锥部分而实现。本例中的短管件形式送风管62的安装和固定，使其下端和喷射床型粒化炉102底部的相应的圆锥28a，28b及28c之间，有间隙形成。有燃烧器34布置在每一送风管62的下部上。

一般而言，喷射床型粒化炉直径D（桶形部26的直径）每有增大，则使图17所示的床体的高度“h”也增大。炉内压力损耗，也就是通过床体的压力降，和床的高度“h”成正比。因此，当炉径D增大时，图18中示的横过炉床的压力降P也增大。压力降P的增大导致动力消耗的增加，因此，最好应予避免。在这方面，可以注意到第七实施方案，即使喷射床型炉很大时，但由于圆锥部的最大值径减小，可以抑制压力损耗的增高倾向。此外，和通常的安排比较，由于喷射床型粒化炉的总高度减低，设备的总成本降低。

Claims (21)

1、一种制造水泥熟料的设备包括有：

一台悬浮物预热器预热水泥原料粉末；

一台喷射床型炉将预热水泥原料粉末粒化；

一台流化床型炉将粒化水泥原料粉末烧结；

一个冷却系统冷却粒化燃烧产物；

本发明的特征是：

仅在喷射床型炉下部靠近喉管部的多个燃烧器互相对置，而端部向上倾斜，形成喷射炉里的局部热区；

一个预热原料装料槽略高于局部热区布置，用于将悬浮物预热器供给的预热原料粉末，供入喷射床型炉；

一个粒化原料排出槽设置在局部热区的一侧。

2、如权利要求1之水泥熟料制造设备，其特征为喷射床型炉的下部，分叉为若干圆锥。

3、如权利要求1中之水泥熟料制造设备，其特征为喷射床型炉的下部，分叉成多个圆锥，在每一圆锥的下部设置燃烧器。

4、如权利要求1中之水泥熟料制造设备，其特征为流化床型炉有一块隔板，将流化床隔成一个小流化床和一个大流化床，燃烧后的水泥原料越过隔板，进入小流化床。

5、如权利要求4中之水泥熟料制造设备，其特征为流化床型炉还有控制装置，保持小流化床48的差压低于大流化床中的差压。

6、如权利要求4中之水泥熟料制造设备，其特征为流化床型炉还有控制装置，将燃料向小流化床作可控制的供给。

7、如权利要求4中之水泥熟料制造设备，其特征为流化床型炉还另有控制装置，当小流化床的温度高于小流化床的预定温度时，增加向小流化床供给的流化空气，当小流化床的温度低于预定温度时，减少向小流化床供给的流化空气，并/或增加向小流化床供给的燃料量。

8、一种制造水泥熟料的设备包括：

一台悬浮物预热器预热水泥原料粉末;

一台喷射床型炉将预热的水泥原料粉末粒化;

一台流化床型炉将粒化的水泥原料粉末烧结;

一个冷却系统用于冷却水泥熟料;

本发明的特征是：

一个送风管放在喷射床型炉的喷射床内，使送风管和喷射床型炉底部之间形成一个间隙;

一个燃烧装置放在送风管的下面，和送风管配合可靠地形成一个送风管中的一个局部热区，把颗粒通过间隙送入送风管;

一个预热原料装料槽略高于局部热区布置，将悬浮物预热器供给的预热原料粉末，供入喷射床型炉;

一个粒化原料排出槽设置在局部热区的一侧。

9、如权利要求8中之水泥熟料制造设备，其特征为喷射床型炉的下部，分叉成多个圆锥。

10、如权利要求8中之水泥熟料制造设备，其特征为喷射床型炉的下部，分叉成多个圆锥，在每个圆锥的下部设置燃烧器。

11、如权利要求8中之水泥熟料制造设备，其特征为流化床型炉中有一块隔板，将一个流化床分隔为一个小流化床和一个大流化床，燃烧后的水泥原料越过隔板，进入小流化床。

12、如权利要求11中之水泥熟料制造设备，其特征为流化床型炉中还另有控制装置，保持小流化床48的差压，低于大流化床的差压。

13、如权利要求11中之水泥熟料制造设备，其特征为流化床型炉还另有控制装置，向小流化床作可控制的燃料供给。

14、如权利要求11中之水泥熟料制造设备，其特征为流化床型炉还另有控制装置，当小流化床的温度高于小流化床的预定温度时，增加向小流化床供给的流化空气，当小流化床的温度低于小流化床的预定温度时，减少向小流化床供给的流化空气，并/或增加向小流化床供给的燃料量。

15、如权利要求1中之水泥熟料制造设备，其特征为该喷射床型炉和悬浮物预热器连接。

16、如权利要求15中之水泥熟料制造设备，其特征为另有一个水泥原料装料槽，和喷射床型炉的上部连接，用来至少向喷射床型炉供给一部分水泥原料粉末。

17、如权利要求1中之水泥熟料制造设备，其特征为另有一个冷却空气引入管，和排出槽附近的一个部分连接。

18、如权利要求17中之水泥熟料制造设备，其特征为冷却空气引入管引入冷却空气，气流速度可控，保持冷却后的水泥熟料温度低于预定温度水平。

19、如权利要求15中之水泥熟料制造设备，其特征为另有一个送风管，放在喷射床型炉的喷射床中，使送风管的下端和喷射床型粒化炉的底部间形成一个间隙，在送风管中可靠地形成一个局部热区，而同时将颗粒通过间隙送入送风管。

20、如权利要求15中之水泥熟料制造设备，其特征为喷射床型炉的下部，分叉成多个圆锥。

21、如权利要求15中之水泥熟料制造设备，其特征为喷射床炉的下部，分叉成若干圆锥，燃烧器设置在每个圆锥的下部。

Images