CN102149447B - 用于减少生料研磨所产生排放物的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于减少作为水泥制造步骤一部分的水泥生料研磨和干燥过程中所产生废气的排放物的方法。本发明包括在生料研磨机和熟料冷却机之间循环的废气。在熟料冷却机中，所述排放物的至少一部分被输送到水泥窑中，在该窑中通过燃料和/或吸收来去除所述排出物。

Description

用于减少生料研磨所产生排放物的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于制造水泥熟料特别是在制造水泥的原料研磨阶段的方法。本发明更特别涉及一种用于减少在原料研磨步骤中所产生杂质的排放物的方法。本发明还涉及一种用于实现该方法的装置。

背景技术

在标准的水泥制造步骤中，首先将用于生产水泥的原料混合并填入原料研磨机以产生“生料”。在研磨机中将生料磨碎并干燥，然后将生料送入窑中，在窑中将生料加热到大约1,500℃以产生熟料，即产生所有水泥所需的基本材料。接下来将熟料输送到冷却机，在冷却之后，对材料进行精磨。

在熟料冷却机中，利用穿过熟料的强制通风或自然通风供应系统所提供的空气，将熟料从大约1,400℃冷却到大约90℃。接着，用于冷却熟料的空气中的预定部分，通常为大约40-50％，进入回转窑中以用作燃烧空气。由于穿过冷却机的大量空气在窑中没有得到利用，因此从冷却机出来的过量空气通常被排出到大气中，用来干燥煤或原料，或者用作水泥厂其它区域的气源。

研磨机通常根据干燥和研磨原理工作，使用通常从工厂其它区域例如从预热器和熟料冷却机(有时)送来的干燥阶段中所使用的加热气体。

美国的水泥厂具有减小工厂环境影响的长期存在的承诺。在1990年代，为了响应对烟雾和酸雨的关注，工厂设立例如低氮氧化物燃烧器等新技术来减少氮氧化物和微粒的排放物。目前多数水泥厂在适当的地方都设有排放物监控系统。

在过去，因为生料研磨机不是水泥厂中的主要排放物源，因此原料研磨操作还没有成为工厂对抗不希望出现的排放物的焦点问题。然而，由于政府排放物标准变得越来越严格，因此工厂希望减少至今没有被审查的区域中的排放物。鉴于此，人们已经发现原料研磨能产生某些不希望产生的排放物，包括挥发性有机化合物(VOC)、甲烷和一氧化碳，等等。因此可以预期一种用于减少由原料研磨步骤所产生的排放物的方法。

发明内容

本发明是一种用于减少在作为水泥制造步骤一部分的水泥生料的研磨和干燥过程中所产生的废气的排放物的方法。本发明包括使废气在研磨机与熟料冷却机之间循环。在熟料冷却机中至少一部分排放物被传递到水泥窑中，所述排放物在该水泥窑中因被燃烧和/或吸收而被去除。

附图说明

下面参考图1说明本发明，图1是本发明一个实施例的流程图，主要是方框图，当然附图不必按比例绘制。

具体实施方式

下面参考图1所示的方框图说明用来实现根据本发明所述方法的主要装置或装置部件。应该理解的是，图1没有示出完整的水泥厂装置(例如没有示出预热器、标准水泥厂的其它主要构件)，而是指向作为本发明核心的原料研磨机/熟料冷却机回路。

根据本发明，具有原料研磨装置1，在该装置中制备在水泥操作中所使用的原料。同时还示出窑31和熟料冷却机2，根据水泥厂中材料流的方向布置在生料研磨机1的下游。

本发明的主要特征在于，为了处理生料研磨机的排放物，生料研磨机1废气的至少第一部分被引导到熟料冷却机2。而后来自熟料冷却机2的很大一部分废气被引导到窑31，在窑31中利用高温燃烧和/或在窑中进行热处理的材料吸收等方式来去除排放物。本发明的另一特征在于优选地在生料研磨机1与熟料冷却机2之间具有废气流回路。

确保该生料排放物燃料所需的最低温度在大约800-850℃的范围内。很明显，在水泥制造过程中在窑中实现的温度最好超过该最低温度，因而适于燃烧掉排放物。

关于循环特征，进入熟料冷却机2的一部分气体作为废气从管道32中排出。这些废气被加热到大约250℃-330℃，并首先通过熟料冷却机排出管道32被引导到例如旋风器3等烟尘回收系统，以使灰尘可以再循环到水泥生产步骤的高温处理部分。在线形冷却机中，通风扇11有助于控制窑炉压力。除尘冷却机废气作为干燥气体通过管道32和33被引导到生料研磨机1中。如果冷却机废气不能提供用于原料供给的足够热量，则可以利用诸如生料研磨机预热器(未示出)等来自工厂其它热源或从外源带来的附加热量。

研磨机1中的进给的生料，即冷且湿的石灰石，会产生较大热交换表面，减少进入研磨机的气体的温度。磨碎的进给生料被夹带在气体中并经由生料研磨机排出管道4被导入囊式集尘器或静电集尘器等集尘器6中。经冷却的气体(大约90℃)与产品分离并经由集尘器排出管道7被排出到研磨机风扇12，接着经分离的气体的第一部分(通常为大约10％至大约90％)从该风扇经由管道7被引导到熟料冷却机2中，在那里它们与经由一个或多个管道9进入的新鲜空气合并形成冷却气体，而气体中的第二部分经由循环管道10反向循环到生料研磨机1以补充来自熟料冷却机的废气。如果需要，这些再循环气体在返回到生料研磨机1之前可以在线性外部热源13中被任意加热。

尽管示出了两个研磨机风扇系统(冷却机排气扇11和研磨机风扇12)，然而应该理解的是，可选地，也可以使用三个研磨机风扇系统，这就需要将一个或多个气旋连续布置以便将从气流中去除生料产品，并且将第三研磨机风扇布置在生料研磨机1的材料出口与集尘器6的入口之间。三个研磨机风扇系统的优点在于，从控制的方面来说，三个风扇的系统更容易控制并且更重要的是可以考虑使用小得多的集尘器6。

如图所示，在水泥厂的正常操作中，大约40-50％的冷却气体(对于较早的冷却机该值通常会较小)从冷却机被导入到位于冷却机上游的窑中，多余的气体排出到大气中。在本发明的步骤中，大量的并且更优选地是全部的没有被导入窑中的上述后者气体返回到生料研磨机中，以便将生料研磨机的排放物保持在生料研磨机/熟料冷却机系统的闭合环路中，尽管也有少量的这些气体可能被导入到水泥厂的其它操作中，例如燃烧器(未示出)中，但是在该燃烧器中排放物被烧掉。很显然，将含有冷却机废气的排放物的主要部分排出并不符合本发明。

从冷却机实际被导入到窑中的含有气体的排放物与作为废气从管道32中排出的排放物百分比，在很大程度上是依赖于这些气体被插入冷却机的位置。作为一个总的原则，被插入的气体与冷却机材料入口2a(与冷却机材料出口2b相反)越近，则该气体被导入到窑中的百分比越大。可以理解的是，一种复杂的方式可以是通过将生料研磨机的废气插入在位于入口2a与出口2b之间的多个位置来形成这种位置。

当生料研磨机停机时，非常重要的是将冷却机的废气保留在必要的闭合回路中，以逐渐清除生料研磨机系统的排放物。在此情况下，通过使管道33闭合并且使废气从管道32转移到管道35中，将熟料冷却机作为整体循环冷却机来操作。气体会穿过冷却装置16，该冷却装置可以是间接热交换器将气体温度减少到适宜的温度以便重新插入到熟料冷却机中。即使在翻倒(upset)或紧急情况下，少量转向的气体也能够被导入辅助集尘器17中并随后排出。

尽管已经通过几个实施方式对本发明进行说明，然而本领域普通技术人员应该知道还存在各种修改和变型。本发明意图涵盖落在所附权利要求保护范围内的这些修改和变型。

Claims (15)

1.一种用于减少作为水泥制造步骤一部分的水泥生粉研磨和干燥过程中所产生废气的排放物的方法，包括：

（a）将从中已去除夹带研磨生粉产品的含有排放物的废气的至少第一部分插入到熟料冷却机中，在所述熟料冷却机中，废气与新鲜空气结合用作冷却气体，用来冷却从窑中提供的水泥熟料；以及

（b）之后，将至少一些所述含有排放物的冷却气体从所述冷却机导入到窑中，以去除其中的排放物。

2.如权利要求1所述的方法，还包括使没有被导入窑中的含有排放物的冷却气体的至少一部分重新导向返回生料研磨机作为水泥生粉的干燥气体。

3.如权利要求2所述的方法，还包括使来自生料研磨机的废气的第二部分重新导向返回生料研磨机作为水泥生粉的干燥气体。

4.如权利要求3所述的方法，其中被重新导向的气体在被插入到生料研磨机之前被加热。

5.如权利要求2所述的方法，其中使用囊室来去除废气中夹带的研磨生粉。

6.如权利要求2所述的方法，其中生料研磨机利用两个风扇装置。

7.如权利要求2所述的方法，其中生料研磨机利用三个风扇装置。

8.一种用于减少作为水泥制造步骤一部分的水泥生粉研磨和干燥过程中所产生废气的排放物的方法，包括：

（a）将从中已去除夹带研磨生粉产品的所述废气的至少第一部分插入到熟料冷却机中，在所述熟料冷却机中，废气与新鲜空气结合用作冷却气体，用来冷却从窑中提供的水泥熟料；

（b）之后，将至少一些所述含有排放物的冷却气体从所述冷却机导入到窑中，以去除所述冷却气体中的排放物；和

（c）使没有被导入窑中的含有排放物的冷却气体的至少一部分重新导向返回到生料研磨机中作为水泥生粉的干燥气体。

9.一种用于减少作为水泥制造步骤一部分的水泥生粉研磨和干燥过程中所产生废气的排放物的装置，包括：

（a）用于生产热水泥熟料并具有端部的窑，熟料通过该端部从所述窑中排出，燃料空气通过该端部被收纳进所述窑中，所述窑保持在能够燃烧生料研磨机排放物的足够温度；

（b）熟料冷却机，被布置成从所述窑接收熟料并将燃烧空气输送到所述窑中；

（c）生料研磨机，在其中对所述水泥生粉进行研磨和干燥，所述生粉排出未处理气流，该未处理气流含有夹带的经研磨和干燥的水泥生粉以及从研磨水泥生粉而来的不想要的生料研磨机排放物；

（d）生料研磨机排气管道，与所述生料研磨机流体连通并适于输送所述生料研磨机的所述未处理气流；

（e）集尘器，与所述生料研磨机排气管道流体连通，从而从所述生料研磨机接收所述未处理气流，使水泥生粉沉淀，并排出含有不想要的排放物的气流；

（f）集尘器排气管道，与所述集尘器和所述熟料冷却机均流体连通以便接收来自所述集尘器的含有排放物的气流并将所述含有排放物的气流的至少第一部分导入所述熟料冷却机中，所述含有排放物的废气流的所述至少第一部分中至少有一些会由所述熟料冷却机输送到所述窑中以便在其中去除排放物。

10.如权利要求9所述的装置，还包括与所述集尘器排气管道和所述生料研磨机流体连通的再循环管道，以便接收所述含有排放物的废气流系统的第二部分并将所述第二部分导入到所述生料研磨机中。

11.如权利要求10所述的装置，还包括热源，用于将所述含有排放物的废气流的所述第二部分加热到适于在生料研磨机中干燥生粉的温度。

12.如权利要求9所述的装置，其中所述集尘器是囊室。

13.如权利要求9所述的装置，还包括与所述生料研磨机排气管道顺序布置的至少一个气旋，其位于所述生料研磨机与所述集尘器之间，并与二者流体连通，用于去除所述气流中的至少一些所述生粉。

14.如权利要求9所述的装置，其中不想要的排放物包括VOC、甲烷和CO。

15.如权利要求9所述的装置，其中导入所述熟料冷却机的所述含有排放物的废气流的所述第一部分包括10%-90%的所述含有排放物的废气流。