CN102674724A - 一种两级分解物料预烧水泥熟料煅烧系统及其工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于水泥行业领域，具体涉及一种两级分解物料预烧水泥熟料煅烧系统及其工艺。本发明包括预热器系统，所述的预热器系统上依次连接有回转窑和冷却机，所述的预热器系统与回转窑之间设置有两级分解物料预烧系统，经过预热的物料进入两级分解物料预烧系统中进一步分解并被加热至较高温度，经分离器分离，高温物料进入回转窑内进一步进行反应。其本发明可明显提高煅烧系统的产量、节能和降低NOx排放。

Description

一种两级分解物料预烧水泥熟料煅烧系统及其工艺
一、技术领域：
本发明属于水泥行业领域，具体涉及一种两级分解物料预烧水泥熟料煅烧系统及其工艺。
二、背景技术：
水泥节能和环保是水泥行业一直努力研究解决的两个重点问题。水泥熟料烧成过程基本分为：原料预热—碳酸盐分解—固相反应—烧成—冷却。传统的水泥中空窑，原料预热—碳酸盐分解—固相反应—烧结等环节均在回转窑内完成，窑尾废气排出温度约600-900℃左右，热耗很大。上世纪50 年代出现了悬浮预热器窑，使热利用率大幅提高；70年代又出现了预分解窑，使得废气温度大幅下降，能耗进一步下降。该工艺在我国被称为新型干法水泥生产技术被大量应用。
  新型干法水泥熟料烧成系统的基本结构为：预热器+分解炉+回转窑+篦冷机。原料预热过程在预热器中进行；预热后的物料进入分解炉进行碳酸盐分解，然后再进入回转窑进行固相反应和熟料烧成，最后出回转窑进入冷却机冷却。世界各个专业公司均有自己专有的水泥熟料烧成系统技术装备。我国目前新型干法水泥生产技术主要有天津水泥设计研究院的TDF、TTF预热预分解系统；南京水泥设计院NST预热预分解系统， 成都水泥设计院CDC预热预分解系统。这几个设计院预热预分解技术，在回转窑和篦冷机方面差别不大，主要区别是分解炉形式不同。西安建筑科技大学XDL高固气比水泥预热预分解技术（专利CN102219409.A）采用了交叉料流高固气比水泥悬浮预热预分解系统，该技术在节能、减少NOx的排放、提高系统产量等方面有较大提升。以上技术装备，代表了目前新型干法水泥的先进水平。但这些技术都存在着分解炉内和出口CO2浓度很高，使得出分解炉的气体温度进一步提高时易产生系统结皮、堵塞等现象，导致入窑物料温度大多在800-850℃左右，进一步提高困难很大，影响系统产量提高；同时，分解炉内CO2浓度高，碳酸盐分解反应慢，为了提高分解率，炉体体积做的很大以延长物料停留时间。另外，由于以上原因，分解炉的用煤量也不能进一步提高，窑/炉用煤比例相对较大，产生较多的NOx，不利环保。
三、发明内容
本发明为了解决上述背景技术中的不足之处，提供一种两级分解物料预烧水泥熟料煅烧系统及其工艺，其可明显提高煅烧系统的产量、节能和降低Nox排放。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为 ： 一种两级分解物料预烧水泥熟料煅烧系统，包括预热器系统，所述的预热器系统上依次连接有回转窑和冷却机，其特征在于：所述的预热器系统与回转窑之间设置有两级分解物料预烧系统。
所述的两级分解物料预烧系统包括通过管路依次连接的闭合的一级分解炉、分离器一、二级分解预烧炉和分离器二；所述的分离器二与回转窑连接，二级分解预烧炉通过管道二与冷却机连接，所述的回转窑和冷却机通过管道和烟道与两级分解物料预烧系统连接。
所述的回转窑通过烟道与一级分解炉连接，一级分解炉通过管道一与二级分解预烧炉和冷却机之间的管道二连接。
所述的回转窑通过烟道与二级分解预烧炉连接，一级分解炉通过管道一与二级分解预烧炉和冷却机之间的管道二连接。
所述的回转窑通过烟道分别与二级分解预烧炉和一级分解炉连接，一级分解炉通过管道一与二级分解预烧炉和冷却机之间的管道二连接。
所述的回转窑通过烟道与二级分解预烧炉和分离器二之间的管路连接，一级分解炉通过管道一与二级分解预烧炉和冷却机之间的管道二连接。
一种两级分解物料预烧水泥熟料煅烧工艺，其特征在于：所述的工艺过程为经过预热器系统预热的物料进入两级分解物料预烧系统中进一步分解并被加热至高温物料，高温物料经分离器二分离后进入回转窑内进一步进行反应，回转窑和冷却机通过管道将气体通过两级分解物料预烧系统传至预热器系统，预热器系统将废气排出至废气处理系统，生料从预热器系统中加入。
与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下：
①可以控制一级分解炉内相对较高的温度并在其下部或窑气烟道加入还原用煤，还原窑气和二级分解预烧炉产生的NOx，降低排放；控制上部出口温度在较低的水平以降低出预热器温度，降低能耗；虽然一级分解炉出口CO2浓度较高，但由于温度相对较低，不易产生结皮堵塞；
②二级分解预烧炉可控制较高的温度，由于炉内CO2浓度低，碳酸盐分解速度快，保证入窑分解率；同时，把本应该在回转窑内加热的物料采用悬浮加热的方式加热，效率高很多，可以节能，由于二级分解预烧炉和现有系统以及一级分解炉相比CO2浓度较低，所以，尽管温度较高，相对的也不易产生结皮和堵塞；
③由于提高入窑分解率和物料温度，可以缩短回转窑的长度；
④可使窑/炉用煤量比相对降低，有利于NOx降低和降低热耗；
⑤可明显提高煅烧系统产量。
四、附图说明
图1是本发明实施例一的系统结构图；
图2是本发明实施例二的系统结构图；
图3是本发明实施例三的系统结构图；
图4是本发明实施例四的系统结构图。
五、具体实施方式
一种两级分解物料预烧水泥熟料煅烧系统，包括预热器系统1，所述的预热器系统1上依次连接有回转窑8和冷却机7，所述的预热器系统1与回转窑8之间设置有两级分解物料预烧系统2。
所述的两级分解物料预烧系统2包括通过管路依次连接的闭合的一级分解炉11、分离器一3、二级分解预烧炉5和分离器二9；所述的分离器二9与回转窑8连接，二级分解预烧炉5通过管道二6与冷却机7连接，所述的回转窑8和冷却机7通过管道和烟道与两级分解物料预烧系统2连接。
所述的回转窑8通过烟道10与一级分解炉11连接，一级分解炉11通过管道一4与二级分解预烧炉5和冷却机7之间的管道二6连接。
所述的回转窑8通过烟道与二级分解预烧炉5连接，一级分解炉11通过管道一4与二级分解预烧炉5和冷却机7之间的管道二6连接。
所述的回转窑8通过烟道10分别与二级分解预烧炉5和一级分解炉11连接，一级分解炉11通过管道一4与二级分解预烧炉5和冷却机7之间的管道二6连接。
以上所述的管道二6均可以用和回转窑8的窑头罩连接以代替和冷却机。7。
所述的回转窑8通过烟道10与二级分解预烧炉5和分离器二9之间的管路连接，一级分解炉11通过管道一4与二级分解预烧炉5和冷却机7之间的管道二6连接。
一种两级分解物料预烧水泥熟料的煅烧工艺，所述的工艺过程为经过预热器系统1预热的物料进入两级分解物料预烧系统2中进一步分解并被加热至高温物料，高温物料经分离器二9分离后进入回转窑8内进一步进行反应，回转窑8和冷却机7通过管道将气体通过两级分解物料预烧系统2传至预热器系统1，预热器系统1将废气排出至废气处理系统12，生料13从预热器系统1中加入。
实施例一：
参见图1是本发明实施例一的系统结构图，工艺过程为；工艺过程为：物料在预热器系统1中和气体进行换热后被加热，经预热器系统1的C4级分离后进入两级分解物料预烧系统2中的一级分解炉11中进行分解，分解以后的物料进入分离器一3，经分离后进入二级分解预烧炉5，物料在该单元进一步分解并被加热到较高温度后，随气体进入分离器二9，分离出的物料进入回转窑8进一步煅烧。
该系统气体运行路线为：出回转窑8废气经烟道10进入一级分解炉6；三次风一部分经管道一4也进入一级分解炉11助燃；另一部分进入二级分解预烧炉5和在此加入的燃料（煤粉或其他燃料）进行燃烧反应，炉内产生的气体经分离器二9进入一级分解炉11，上述气体进入一级分解炉11和在此处加入的燃料（煤粉或其他燃料）进行燃烧反应，同时，炉内也进行分解反应，炉内产生的气体经分离器一3进入预热器系统1和物料进行热交换后，经C1进入废气处理系统,12，上述气体间的平衡可通过管道直径、缩口及闸门等实现。      
如上所述，一级分解炉11可通过风、煤、料的平衡配合控制较低的出口温度以降低出预热器废气温度达到节能目的；二级分解预烧炉5中由于CO2浓度相对较低，可通过风、煤、料的平衡配合控制较高的温度和气固比，使得物料有更加多的接触机会，增加固相反应的能力并被加热到较高温度，使得进入回转窑物料能够较快反应，提高产量。一级分解炉11可采用分解炉常用的在底部（或烟道10中）加入还原煤产生还原气体，还原窑气和二级分解预烧炉产生的NOx，降低排放。该系统还可使窑用煤相对降低，有利于NOx降低和降低热耗。
图1中的预热器系统1可以是常规的单系列或多系列悬浮预热器，该系统回转窑的长度应相应缩短。
实施例二：
参见图2是本发明实施例二的系统结构图；实施例二物料运行流向和实施例一相同，不同的是出回转窑8气体进入二级分解预烧炉5。二级分解预烧炉5中反应产生的气体经分离器二9进入一级分解炉11，经分离器一3进入预热器系统1后排出。该系统流程简单，但二级分解预烧炉5内CO2浓度较实施例一要高。
实施例三：
参见图3是本发明实施例三的系统结构图。实施例三物料运行流向和实施例一及实施例二相同，和实施例二不同的是部分出回转窑8气体直接进入二级分解预烧炉5。
实施例四：
参见图4是本发明实施例四的系统结构图。实施例四物料运行和实施例一相同，和实施例一不同的是出回转窑8气体和出二级分解预烧炉5气体会合后进入分离器二4。 
上述实施例中为了降低出回转窑8废气温度，均可根据实际情况可选的在管道中加入部分物料以降低温度。
本发明可用于新建厂，也适用于现有设备的改造。
 以上所述，仅是本发明部分实施例，并不对本发明造成任何形式上的限制。任何不脱离本发明技术方案实质内容，依据本发明技术实质进行的简单修改、等同变化和修饰，均属于本发明的技术范围。

Claims (7)

1.一种两级分解物料预烧水泥熟料煅烧系统，包括预热器系统（1），所述的预热器系统（1）上依次连接有回转窑（8）和冷却机（7），其特征在于：所述的预热器系统（1）与回转窑（8）之间设置有两级分解物料预烧系统（2）。
2.根据权利要求1所述的一种两级分解物料预烧水泥熟料煅烧系统，其特征在于：所述的两级分解物料预烧系统（2）包括通过管路依次连接的闭合的一级分解炉（11）、分离器一（3）、二级分解预烧炉（5）和分离器二（9）；所述的分离器二（9）与回转窑（8）连接，二级分解预烧炉（5）通过管道二（6）与冷却机（7）连接，所述的回转窑（8）和冷却机（7）通过管道和烟道与两级分解物料预烧系统（2）连接。
3.根据权利要求2所述的一种两级分解物料预烧水泥熟料煅烧系统，其特征在于：所述的回转窑（8）通过烟道（10）与一级分解炉（11）连接，一级分解炉（11）通过管道一（4）与二级分解预烧炉（5）和冷却机（7）之间的管道二（6）连接。
4.根据权利要求2所述的一种两级分解物料预烧水泥熟料煅烧系统，其特征在于：所述的回转窑（8）通过烟道与二级分解预烧炉（5）连接，一级分解炉（11）通过管道一（4）与二级分解预烧炉（5）和冷却机（7）之间的管道二（6）连接。
5.根据权利要求2所述的一种两级分解物料预烧水泥熟料煅烧系统，其特征在于：所述的回转窑（8）通过烟道（10）分别与二级分解预烧炉（5）和一级分解炉（11）连接，一级分解炉（11）通过管道一（4）与二级分解预烧炉（5）和冷却机（7）之间的管道二（6）连接。
6.根据权利要求2所述的一种两级分解物料预烧水泥熟料煅烧系统，其特征在于：所述的回转窑（8）通过烟道（10）与二级分解预烧炉（5）和分离器二（9）之间的管路连接，一级分解炉（11）通过管道一（4）与二级分解预烧炉（5）和冷却机（7）之间的管道二（6）连接。
7.根据权利要求1所述的一种两级分解物料预烧水泥熟料煅烧工艺，其特征在于：所述的工艺过程为经过预热器系统（1）预热的物料进入两级分解物料预烧系统（2）中进一步分解并被加热至高温物料，高温物料经分离器二（9）分离后进入回转窑（8）内进一步进行反应，回转窑（8）和冷却机（7）通过管道将气体通过两级分解物料预烧系统（2）传至预热器系统（1），预热器系统（1）将废气排出至废气处理系统（12），生料（13）从预热器系统（1）中加入。
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