CN102656126B - 生产水泥熟料的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的生产水泥熟料的方法大体包括以下方法步骤：?在预热器中预热水泥原材料；?在煅烧区中进一步加热预热的材料，同时导入助燃空气；以及?在窑中燃烧以该种方式加热的材料以形成水泥熟料；其中在窑内产生的废气的一部分用于预热所述预热器中的水泥原材料，而另一部分则被转移并用于热交换器中，以预热用于煅烧区中的助燃空气。

Description

生产水泥熟料的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种生产水泥熟料的方法和装置。
背景技术
在生产水泥期间，水泥原料通常在预热器中预热，随后在煅烧区进一步加热，并最终在窑中烧制。该过程能源消耗极大，所以常常有人寻求潜在的效率提升和可行的节能方法。
例如，DE 4041251A1提出利用部分的窑废气来发电。EP 0896958 A1提出了类似的方案，根据该方案，窑系统的30％至40％的水泥燃烧量从旋风预热器装置中移除作为废热输出。
发明内容
本发明在装置成本和能源效率方面解决了改进水泥熟料生产方法和装置的问题。
根据本发明，所述问题可通过权利要求1和10的特征来解决。
根据本发明的生产水泥熟料的方法大体包括以下方法步骤：
-在预热器中预热水泥原材料；
-在煅烧区中进一步加热预热的材料，同时导入助燃空气；
-在窑中燃烧以该种方式加热的材料以形成水泥熟料；
-其中在窑内产生的一部分废气用于预热所述预热器中的水泥原材料，而另一部分则被转移并用于热交换器中以预热用于煅烧区中的助燃空气。
根据本发明，用于实行上述方法的装置大体包括：
-用于预热水泥原材料的预热器；
-用于进一步加热预热的材料的煅烧区，其包括用于导入助燃空气的装置；
-用于燃烧进一步加热的材料以形成水泥熟料的窑；
-其中所述窑和所述预热器以这样一种方式连接，以致于在所述窑内产生的一部分废气流经所述预热器；
-在所述窑和所述预热器之间的连接处设置用于所述窑的一部分废气的分支；以及
-用于加热助燃空气的热交换器，其与所述分支连接并与所述煅烧区连接以用于导入加热的助燃空气。
本发明基于的原理在于，通过增加固体和气体的容量流量比以使所述预热器可更有效地工作。换句话说，在较高的固体和气体容量流量比下，每气体容量比例的热能可以更好和更容易地转移到固体。使窑废气的支流(sub-flow)转移正正可使容量流量比增加，因为固体（水泥原材料）的量没有改变，但窑废气的一部分被转移，因此不能用于预热。
转移流的热能用于热交换器中，以加热煅烧区中所需要的助燃空气，否则就要用一些其它的方式来加热助燃空气。这也提供了一个机会，使煅烧区中的煅烧可在有所提高的温度下进行，以补偿预热器中的水泥原材料的可能较低的预热。
因此，输入由窑废气的转移部分产生的减小的能量至预热器可部份地由在固体和气体之间增加的容量流量比和预热器效率相关的提高以及通过在预热器预热助燃空气来补偿，以这样一种方式生产水泥熟料的整体能耗可以降低或保持不变，至少不会增加。
预热器中减少的气体体积可额外地使预热器相应地较小并因而使用更符合成本效益的预热器级(preheater stages)。
本发明的进一步实施例为附属权利要求的主题。
根据本发明的优选实施例，窑废气的转移部份可进给到位于热交换器上游的分离器。其中分离的灰尘负荷可特别进给到所述窑。
当使用替代原料和/或替代/辅助燃料时，较高的含水量可导致相对量较高的窑废气，其中预热器并非为量较高的窑废气而设计的。使用根据本发明的方法，可通过调节转移流的量，使增加的气体量通过转移流排出而不会产生问题，以致预热器中的气体容量可保持不变。
为了确保水泥原材料有足够的预热，预热器中可使用优选为75至95％的窑废气的体积。此外，待导入预热器的窑废气和转移部份的温度至少830°C为有利。
窑废气的转移部分通过预热器并进给到热交换器，或首先进给入分离器，尤其是旋风式分离器。然而，还可能的是，可在多级旋风式预热器的最低的旋风之后才进行废气的转移。
附图说明
本发明的其它优点和结构将在下文中参照说明书和附图来进行详述。
附图所示为用于生产水泥熟料的装置的示意图。
具体实施方式
该装置大体包括用于预热水泥原材料2的预热器1，用于进一步加热预热的材料4的煅烧区3以及用于燃烧进一步加热和预煅烧的材料6以形成水泥熟料的窑5。冷却器7通常与所述窑邻接。
所述窑5和所述预热器1以这样一种方式互相连接，以致于在所述窑内产生的废气8的一部分8a流经所述预热器。用于所述窑废气的一部分8b的分支9设置在所述窑5和所述预热器1之间的连接处，在此为位于所述煅烧3区和预热器1之间。
所述窑废气的一部分8b被进给到分离器10，以去除该气流中的灰尘负荷11。尽管灰尘负荷11与预煅烧材料6一起导入所述窑5，所述窑废气的转移和除尘部分8b则流入所述热交换器12中以预热助燃空气13。利用传送助燃空气13的通过装置14(via means)使预热的助燃空气13流入煅烧炉，从而进一步加热和预煅烧该预热材料4，并可选择地导入额外的燃料15。
根据虚线所示的变型，冷却器7的废气（二次空气16或三次空气17）也可部分或完全地用作助燃空气13。
上述的方法特别适用于生产白水泥熟料，因为在该情况下，水用于特别快速的冷却，因此三次空气只具有大约320°C的相对较低的温度。因此，三次空气在用于煅烧区3之前就需要预热。在无需额外使用能源的情况下，热交换器12提供了非常有效的目前大约为50％至70％的高效率水平的预热。
由于预热器中的气体量减少，预热材料4可调整到稍低的温度，但必要时，可通过相应地增加输入煅烧区的能量，对此作出补偿。
此外，在热交换器中不需要窑气体的转移部分8b的热能来预热助燃空气而该热能可用于装置的其它部分，诸如原料研磨机，用作发电等等。
已证明当生产白水泥熟料时在分支区域的窑废气温度在850至880°C为有利。在四级预热器的情况下，则预热器废气18的温度可为，例如350至370°C。在没有转移分支流的情况下，所述废气的温度可为30至70°C以上。
使用至少部分的转移的窑废气可更有效地利用能源。此外，可以节省用于预热助燃空气的额外能量。因较低气体流量而使预热器的总体尺寸缩小可导致较低的创始费用。

Claims (9)

1.一种生产水泥熟料的方法，其中
a.在预热器中预热水泥原材料；
b.在煅烧区中进一步加热预热的材料，同时导入助燃空气；
c.在窑中燃烧以该种方式加热的材料以形成水泥熟料；
d.其中在窑内产生的废气的一部分用于预热所述预热器中的水泥原材料，而另一部分则被转移；
其特征在于：至少部分的转移的窑废气用于热交换器中，以预热用于所述煅烧区中的助燃空气；
待进给到所述预热器的部分窑废气在煅烧器和所述预热器之间被转移。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述窑废气的所述转移部份进给到位于所述热交换器上游的分离器。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述窑废气的所述转移部份具有灰尘负荷，所述灰尘负荷在所述分离器中分离并重新导入所述窑。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其特征在于：在使用替代原料和/或燃料而使气体量增加的情况下，以这样一种方式在数量上调节转移流，以致于通过所述预热器的气体容量保持不变。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：使用冷却器的三次空气和/或环境空气作为待预热的助燃空气。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在预热器中使用75至95％的窑废气量。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：因所述窑废气的转移部分而导致输入所述预热器的能量的减小部份地由固体和气体之间的容量流量比和相关的预热器效率的提高以及通过在预热器预热助燃空气而以这样一种方式来补偿，以致于生产水泥熟料的整体能耗不会增加。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：具有至少830℃的温度的一部分窑废气被导入所述预热器以及具有至少830℃的温度的另一部分窑废气被转移。
9.一种通过根据权利要求1-8中的任一项所述的方法来生产白水泥的装置，所述装置具有：
a.用于预热水泥原材料的预热器；
b.用于进一步加热预热的材料的煅烧区，所述煅烧区包括用于导入助燃空气的设备；以及
c.用于燃烧进一步加热的材料以形成水泥熟料的窑；
d.其中所述窑和所述预热器以这样一种方式连接，以致于在所述窑内产生的一部分废气流经所述预热器；
e.在所述窑和所述预热器之间的连接处设置用于一部分的窑废气的分支；以及
f.用于加热助燃空气的热交换器，所述热交换器与所述分支连接并与所述煅烧区连接以用于导入加热的助燃空气；
其中，待进给到所述预热器的部分窑废气在煅烧器和所述预热器之间被转移。
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