CN102939163B - 粉碎待碾磨材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及粉碎待碾磨材料的方法(尤其用于水泥工业)，其中，研磨材料(2)在供给了热气体(4)的研磨机(3)(尤其是风扫式辊磨机)中经历了碾磨-干燥、筛分并且被作为粉尘气体混合物(6)输送给用于分离粉尘的过滤器(7)。为了改善能量平衡及为了节省借助热气体产生装置所产生的热能，将可预先给定的部分新鲜气体(12)或新鲜空气混入到再循环的热气体或工艺气体(11)中来排出待碾磨材料中的水分，在将新鲜气体(12)或新鲜空气混入之前要对其进行预热。可以通过在热交换器(10)中传递被排出的工艺气体的热能来实现新鲜气体的预热，被排出到环境中的工艺气体因此具有较低的温度。该被预热的新鲜气体(16)被输送给碾磨循环并且在需要的位置上在研磨机(3)之前或之中或通过新鲜空气风门混合到再循环气体中(例如，作为燃烧空气)。
Description
技术领域
本发明涉及的是粉碎待碾磨材料的方法，尤其是用于水泥工业以及钢铁工业、矿石工业、用于发电工业和化学工业的煤气化设备。
本发明尤其提供用于炉渣/矿渣碾磨设备，被供给的碾磨材料在该设备中必须经历碾磨干燥工艺。本发明还涉及了用于水泥工业的未加工粉末的碾磨设备。
背景技术
对于水泥工业中与炉渣燃烧工艺的熔炉生产线系统共同工作的水泥/粒状高炉矿渣碾磨设备而言，通常将水泥回转炉中所产生的排气作为热源来干燥研磨材料。
DE 198 36 323 C2描述的是用于碾磨干燥工艺的带有风扫式辊磨机的复合碾磨设备。
不带有外部来源(诸如，例如，回转炉排气或炉渣冷却设备气体)的碾磨干燥设备需要适当的设备(例如，燃烧器，尤其是热气体产生装置)来产生热工艺气体(例如，热空气)，该热工艺气体被输送给碾磨机来干燥潮湿的碾磨材料并且将水分从碾磨循环中排出。在下文中，术语“热气体”或“工艺气体”还包括空气或热空气，而术语“新鲜空气”始终也包括源于其他工艺的新鲜气体，例如，该新鲜气体处于环境温度下。
对矿石工业、冶金工业(高炉工艺)以及煤气化(发电工业和化学工业)中的煤炭碾磨设备而言，大多数时候在碾磨机中都不存在用于干燥工艺的外部能量来源。
为了在垂直的风扫式研磨机(例如，风扫式辊磨机)的碾磨过程中实现干燥并且为了避免在碾磨循环中降到工艺气体露点，通常在水泥/粒状高炉矿渣碾磨设备中将筛分器(或分类器)之后的工艺气体温度设定为大概80至100℃。研磨机中所供应的热气体必须足够干燥，以便能够吸收碾磨材料中所含的水分。出于这个原因，无法将工艺气体引入到封闭的循环中，而必须不断从外面向碾磨循环中输入环境空气和/或干燥的热气体。所供应的环境空气和/或供应的热气体必须与被吸收的材料湿气一起再次从通气管排出。由于在通气管处排出的气体的温度大约在80至110℃并且无法同时在碾磨系统中进一步使用其中所含有的热量，所以根据这种方法会产生大量热损失流。
供给到碾磨系统中的环境空气由以可控的方式供入到该系统中的部分(例如，燃烧空气或新鲜空气)以及由于系统泄漏而以非可控的方式渗入到系统中的部分(漏气)构成。
尤其是在粒状高炉矿渣碾磨设备中，为了将所供给材料中所含的水分从系统中排出，必须在通气管处排出相对较大的容积流量。在与水颗粒化之后，粒状高炉矿渣具有大约30％的水分。在预脱水之后，被供入到立式风扫式研磨机中的粒状高炉矿渣仍含有达15％之多的水分。
将环境温度大约为10℃以及相对含水量为大约70％的新鲜空气(12)输送给热交换器(10)，将新鲜空气预热到大约80℃的温度并且使其具有1％的相对含水量，并且同时在热交换器(10)中将热排气流(9)从大约109℃冷却到大约90℃。
以及利用被预热的新鲜空气(16)至少部分地替代由于研磨机(3)、筛分器(5)、过滤器(7)以及连接管道中所产生的低压而渗入的渗入空气。
通过燃烧器(例如，热气体产生装置)所产生的工艺气体或热空气中的输入热能大部分被用来蒸发存在于所供给的碾磨材料中的水。除此之外，该热能还被用于将非预期地进入到碾磨系统中的漏气从外界温度加热到研磨机出口的温度，因为该渗入的漏气必须在此温度下通过通气管排出。另外，还需要一部分的输入热能来将燃烧器所需的燃烧气体以及其他的输入到系统中的新鲜空气(环境空气)加热到碾磨机出口的温度，以便通过通气管将这些气体再次排到环境中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种粉碎待被碾磨材料(尤其是粒状高炉矿渣、粒状高炉矿渣/水泥混合物或水泥/添加剂混合物)的方法，该方法的能量平衡更为良好并且由此降低了运转支出。
按照本发明通过一种用于粉碎待碾磨材料的方法实现该目的，该用于粉碎待碾磨材料的方法尤其用于水泥工业，在所述方法中，研磨材料在供给了热气体的研磨机中经历了碾磨-干燥，并被筛分并且被作为粉尘气体混合物输送给用于分离粉尘的过滤器，并且在所述方法中，所述热气体在经过所述过滤器和研磨机通风装置之后被分流成热排气并且通过通气管排放到环境中，同时，部分热排气在混合了新鲜空气或其他工艺气体之后被重新输送给研磨机作为再循环气体，被输送给工艺的部分或全部新鲜空气或其他工艺气体在供给到碾磨循环中之前，尤其是在混合到所述再循环气体之前，被预热；为了预热所述新鲜空气或其他工艺气体，利用被输送给所述通气管的所述热排气的至少一部分或全部；以及预热所述新鲜空气或所述其他工艺气体所使用的所述热排气通过所述通气管以较低的温度排放到环境中。
以下优选例和附图说明中包括了按照本发明目的实施例和具有优点的实施例。
优选地，将所述新鲜空气或所述其他工艺气体以及所述热排气输送给装置，所述装置被用于将所述热排气的热能传递给所述新鲜空气或所述其他工艺气体。
优选地，将所述新鲜空气或所述其他工艺气体以及所述热排气输送给热交换器并且以层流、交叉流或逆流输送所述新鲜空气或所述其他工艺气体以及所述热排气，其中，对所述新鲜空气或所述其他工艺气体进行加热以及对所述热排气进行冷却。
优选地，作为研磨材料的水泥炉渣和/或添加剂和/或粒状高炉矿渣在风扫式辊磨机中经历碾磨-干燥；输送热空气作为热气体，以及部分所述热排气在经过所述研磨机通风装置之后借助至少一个调节风门进行分流并且被输送给用于预热所述新鲜空气的所述热交换器，作为环境空气的所述新鲜空气具有由环境条件所确定的温度和湿度。
优选地，将可调节的新鲜空气-体积流输送给所述热交换器并且在其中进行预热，以及被预热的新鲜空气被输送给用于加热被作为燃烧空气的再循环气体的装置和/或经过所述装置之前或之后将被预热的新鲜空气混合到所述再循环气体中。
优选地，借助两个平行连接的调节风门分流至少一部分的热排气并且将所述至少一部分的热排气输送给所述热交换器。
优选地，将带有燃烧器的热气体产生装置用作加热所述再循环气体的装置，所述被预热的新鲜空气被作为燃烧空气通过燃烧器自身的新鲜空气通风装置输送给所述燃烧器。
优选地，将带有存储介质的回转式热交换器或板式热交换器用作为热交换器并且在所述热交换器下方收集来自所述热排气的冷凝物。
优选地，所收集的冷凝物被提供给废水系统或作为研磨机喷射水进行再利用。
优选地，为了降低筛分器之后的工艺气体的露点和温度和/或为了降低经过研磨机之前的热气体的含水量，利用在所述热交换器中被预热的新鲜空气部分地或全部地替代所述再循环气体。
优选地，将所述热气体或所述热空气以大于150℃的温度输送给所述研磨机。
优选地，将环境温度大约为10℃以及相对含水量为大约70％的新鲜空气输送给所述热交换器，将所述新鲜空气预热到大约80℃的温度并且使其具有1％的相对含水量，并且同时在所述热交换器中将所述热排气从大约109℃冷却到大约90℃。
优选地，利用被预热的新鲜空气至少部分地替代由于研磨机、筛分器、过滤器以及连接管道中所产生的低压而渗入的渗入空气。
优选地，将可调节的新鲜空气-体积流输送给所述热交换器并且在其中进行预热，以及被预热的新鲜空气被输送给用于加热再循环气体的装置作为燃烧空气和/或经过所述装置之前或之后将被预热的新鲜空气混合到所述再循环气体中。
优选地，为了降低筛分器之后的粉尘气体混合物的露点和温度和/或为了降低经过研磨机之前的热气体的含水量，利用在所述热交换器中被预热的新鲜空气部分地或全部地替代所述再循环气体。
优选地，所述方法用于高炉工业，作为研磨材料的粒状高炉矿渣在风扫式辊磨机中经历碾磨-干燥；输送热空气作为热气体，以及部分所述热排气在经过所述研磨机通风装置之后借助至少一个调节风门进行分流并且被输送给用于预热所述新鲜空气的热交换器，作为环境空气的所述新鲜空气具有由环境条件所确定的温度和湿度。
本发明的基本想法在于，在含水量尽可能低的情况下，利用输入温度尽可能高的新鲜空气来节约能量。
按照本发明，在将作为工艺气体被输送给再循环气体或再循环气体的新鲜空气(环境空气)混合到再循环气体中之前，利用被排放到环境中的排气的热能传递来加热该新鲜空气。由此，将迄今为止通过通气管排放到环境中的排气的热量用于加热以可控的方式输入的新鲜空气(环境空气)。
本发明具有优点的是，源于环境的新鲜空气以及碾磨系统的热排气在经过用于将精细材料从精细材料-气体-混合物中分离出来的过滤器以及研磨机通风装置之后被输送给了用于将排气的热量传递给新鲜空气的装置。
根据按照本发明目的的方式，上述这种装置是气体/气体-热交换器，在其中，例如，以层流、交叉流或逆流的方式传送新鲜空气(环境空气)和热排气。通过将热能传递给被加热的新鲜空气来冷却热排气，并且随后该排气重新进入排气管道并通过通气管以较少的热量排放到环境中，由此明显减少了整体输送给碾磨系统的热能。
在热交换器中预热的新鲜空气可以被供应到燃烧器中作为燃烧空气和/或到在研磨机之前或在研磨机中混合到再循环气体中。
将按照本发明的有效方法使用在水泥/粒状高炉矿渣碾磨设备中尤其具有优势。部分热排气流在经过研磨机通风装置之后至少借助调节风门进行分流并且被输送给热交换器，该热交换器用于对源于环境的新鲜空气进行预热。环境空气在此具有由环境条件所确定的温度和湿度。通过在热交换器中对新鲜空气进行预热，在碾磨系统中使用带有环境湿度以及明显升高温度的新鲜空气。
按照本发明的能量效率高的碾磨方法的主要优点在于，在热交换器中交换的仅仅是热排气和新鲜空气这两种气流之间的热能，而不是排气流的湿度。
被预热的新鲜空气被作为燃烧空气通过燃烧器自身的新鲜空气通风装置以可控的方式输送给，例如，热气体产生装置的燃烧器。在研磨机之前的再循环管道中设置有新鲜空气风门，由此可以以可控的方式输送对工艺而言所必须的额外的新鲜空气。
本发明优点在于，可以以最小的空间将热交换器集成到碾磨设备中并且在热气体产生装置的燃烧器、通气管以及再循环管道之间仅需要较少的额外管道就可以在碾磨设备中实现热回收再利用装置。
按照本发明的目的，热交换器具有用于来自工艺气体的冷凝物的冷凝盆，该冷凝盆可以被布置在热交换器下方。可以将收集的冷凝物排出到废水系统或作为研磨机喷射水来再利用。将冷凝物作为研磨机喷射水的再利用可以降低设备的用水需求。
以上描述的按照本发明的方法所涉及的仅仅是：对输送给系统的环境空气进行预热。该预热方法已经可以实现上述优点。
在按照本发明的方法的发展变型中，为了利用其中含有少量水分的预热的新鲜空气来替代部分再循环气体，可以对热排气的热能进行额外的利用。由此可以在工艺气体循环中实现明显更低的露点，可以降低研磨机或分筛器之后的温度，从而可以再次进一步节省碾磨系统的能量。
利用预热的新鲜空气替代再循环气体的另一个优点在于，减小了输送给研磨机的热气体的湿度。通过使干燥气体进入到研磨机中，改善了待加工的碾磨材料中所含有的水到气相的物质转化。由此必然可以降低气体在研磨机入口的温度，这就再次降低了能量需求。按照公知，由于潮湿气体密度小于干燥气体密度，所以由此提高了气体对碾磨材料的运送负载能力。由此可以按量减少通过研磨机输送的气流。本发明优点还在于改善了碾磨机的运转平稳性。在极端情况下也可以利用预热的新鲜空气(环境空气)完全替代再循环气体，从而可以完全摒弃再循环管道。
本系统的另一个优点在于，由于能够通过热交换器将环境空气以可控的方式以及预热地输送给系统，由此减少了迄今为止不受控地渗入到系统中的漏气(或渗入空气)。
附图说明
下面借助实施例进一步阐述本发明。附图示出的是碾磨设备的流程图，该碾磨设备带有研磨机3、分筛器5、过滤器7、下游的研磨机通风装置8以及用于产生热气体4或热空气的热气体产生装置18。
具体实施方式
研磨机3涉及的是带有集成的分筛器5的立式风扫式研磨机13。将热气体4或热空气作为工艺气体输入到研磨机3的研磨腔中，从而在碾磨过程中干燥潮湿的研磨材料2，例如，粒状高炉矿渣/水泥混合物或水泥/添加剂混合物。连接管道中的粉尘-气体混合物6由于研磨机通风装置8所产生的低压在经过带有筛分器5的研磨机3之后到达了过滤器7，在过滤器中精细材料被分离出来并且随后热排气9通过研磨机通风装置8供应到通气管21，从而排放到环境中。此处的水泥也可以是水泥炉渣。
排气管道中的部分热气体或热排气9被分流出来作为再循环气体11供应到加热装置18，例如热气体产生装置。
按照本发明的减小能量需求的想法，可以将预先给定的部分热排气流9输入到位于通气管前的热交换器10中。将环境中的新鲜空气12供应到热交换器10中，从而实现热排气9到新鲜空气12的热能传递，随后将该新鲜空气作为预热的新鲜空气16输送给燃烧器新鲜空气通风装置19作为燃烧空气17，并且在热气体产生装置18之后，但是在研磨机3之前，通过调节风门或新鲜空气调节风门20将该新鲜空气混入到被加热的再循环气体11中。由此可以看出，对于该发明想法而言，热气体产生装置如何以及以何种方式与碾磨循环连接都不重要。重要的是在热交换器中对输送给热气体产生装置的空气进行预热。同样可以在热气体产生装置18之前通过调节风门20将预热过的新鲜空气16输送到再循环管道11中。
由于并不是在所有工作状态下(尤其是在热排气量不同的情况下)热排气9都能引导通过热交换器10，所以除了位于通向通气管21的排气管道中的调节风门14以外，在被分流出来的排气流9的输送管道中布置有另一个调节风门15。为了不增加压力损失，平行地连接这两个风门14、15。
被预热的新鲜空气16通过燃烧器自身的新鲜空气通风装置19被输送给热气体产生装置18的燃烧器22。
在此可以看出，所示出的流程图涉及的仅仅是可能的设备连接方式。根据发明想法，在水泥/粒状高炉矿渣碾磨装置中，可以在热交换器10中事先对被输送给碾磨循环的部分或全部环境空气进行预热。
在实施例中，将粒状高炉矿渣输送给风扫式辊磨机13，该粒状高炉矿渣被作为含水量为12％，温度为10℃的研磨材料或待被碾磨的材料2。在再循环管道中可以观看到热气体产生装置18，该装置被作为对输送给风扫式辊磨机13的热空气4进行加热的装置18。根据热平衡，新鲜空气输送量为46,879m3/h。热流体的整体输送量为43.03GJ/h。没有根据所述的新方法的热回收的情况下，在98.2℃的温度以及58.1℃的露点下，通气管所排出的排气流为142,946m3/h。
热交换器10被构造成交叉流板式热交换器，被用于降低排放到环境中的排气9的能量，利用热交换器10可以将新鲜空气12的温度从热交换器10之前的入口温度10℃预热到热交换器10之后的出口温度82.1℃。为了从98.2℃冷却到88.9℃只需要100,440m3的排气9。剩余的排气流9在通气管21处进行分流。利用被预热到82.1℃的新鲜空气16可以将在热气体产生装置18中待产生的热流减小到38.62Gj/h。在热气体产生装置18使用重油作为燃烧器22的燃料的情况下，上述热流减小节省了大约110kg/h的燃料，并且由此每个月节省了大约20,000欧元。
利用按照本发明的使用热交换器的有效的碾磨方法，可以以相对较低的投资能够相当大地节省能源，并且由此降低碾磨潮湿的碾磨材料时的生产费用。
本发明并不局限于立式风扫式研磨机的碾磨干燥，也适用于利用其他类型研磨机(例如，辊盘式研磨机、管磨机)的碾磨工艺和/或带有以循环的方式输送的热工艺气体的两阶段碾磨工艺。除了具有粒状高炉矿渣/水泥碾磨和粉末碾磨的水泥工业以外，本方法还可以有利地应用在矿石工业、冶炼工业以及煤气化中的煤磨碎设备。
Claims (19)
1.一种用于粉碎待碾磨材料的方法，在所述方法中，研磨材料(2)在供给了热气体(4)的研磨机(3)中经历了碾磨-干燥，并被筛分并且被作为粉尘气体混合物(6)输送给用于分离粉尘的过滤器(7)，并且在所述方法中，所述热气体(4)在经过所述过滤器(7)和研磨机通风装置(8)之后被分流成热排气(9)，其中部分热排气通过通气管(21)排放到环境中，同时，另一部分热排气(9)在混合了新鲜空气(12)之后被重新输送给研磨机(3)作为再循环气体，其特征在于，
被输送给工艺的部分或全部新鲜空气(12)在供给到碾磨循环中之前，被预热；
为了预热所述新鲜空气(12)，利用被输送给所述通气管(21)的所述热排气(9)的至少一部分或全部；以及
预热所述新鲜空气(12)所使用的所述热排气(9)通过所述通气管(21)以较低的温度排放到环境中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
将所述新鲜空气(12)以及所述热排气(9)输送给装置(10)，所述装置被用于将所述热排气(9)的热能传递给所述新鲜空气(12)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
将所述新鲜空气(12)以及所述热排气(9)输送给热交换器(10)并且以层流、交叉流或逆流输送所述新鲜空气以及所述热排气，其中，对所述新鲜空气进行加热以及对所述热排气进行冷却。
4.根据上述权利要求1或2所述的方法，所述方法用于水泥工业，其特征在于，
作为研磨材料(2)的水泥炉渣、水泥炉渣和添加剂的混合物、水泥炉渣和粒状高炉矿渣的混合物或者水泥炉渣、添加剂以及粒状高炉矿渣三者的混合物在风扫式辊磨机(13)中经历碾磨-干燥；
输送热空气作为热气体(4)，以及
在经过所述研磨机通风装置(8)之后，部分输送给所述通气管(21)的热排气(9)借助至少一个调节风门(14、15)进行分流并且被输送给用于预热所述新鲜空气(12)的热交换器(10)，作为环境空气的所述新鲜空气具有由环境条件所确定的温度和湿度。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
将环境温度大约为10℃以及相对含水量为大约70％的新鲜空气(12)输送给所述热交换器(10)，将所述新鲜空气预热到大约80℃的温度并且使其具有1％的相对含水量，并且同时在所述热交换器(10)中将所述热排气(9)从大约109℃冷却到大约90℃。
6.根据权利要求1-2中任意一项所述的方法，其特征在于，所述新鲜空气(12)包括来自其它工艺的新鲜气体。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述新鲜空气(12)包括来自其它工艺的新鲜气体。
8.根据上述权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述热气体(4)以大于150℃的温度输送给所述研磨机(3、13)。
9.根据上述权利要求8所述的方法，其特征在于，所述热气体是热空气。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，被输送给工艺的部分或全部新鲜空气(12)在混合到所述再循环气体(11)之前，被预热。
11.根据上述权利要求1或2所述的方法，所述方法用于高炉工业，其特征在于，
作为研磨材料(2)的粒状高炉矿渣在风扫式辊磨机(13)中经历碾磨-干燥；
输送热空气作为热气体(4)，以及
在经过所述研磨机通风装置(8)之后，部分输送给所述通气管(21)的热排气(9)借助至少一个调节风门(14、15)进行分流并且被输送给用于预热所述新鲜空气(12)的热交换器(10)，作为环境空气的所述新鲜空气具有由环境条件所确定的温度和湿度。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，被输送给工艺的部分或全部来自其他工艺的新鲜气体在混合到所述再循环气体(11)之前，被预热。
13.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
将可调节的新鲜空气-体积流输送给所述热交换器(10)并且在其中进行预热，以及
被预热的新鲜空气(16)被输送给用于加热再循环气体(11)的装置(18)作为燃烧空气(17)和/或经过所述装置(18)之前或之后将被预热的新鲜空气混合到所述再循环气体(11)中。
14.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
借助两个平行连接的调节风门(14，15)分流至少一部分的热排气(9)并且将所述至少一部分的热排气输送给所述热交换器(10)。
15.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
将带有燃烧器(22)的热气体产生装置(18)用作加热所述再循环气体(11)的装置，被预热的新鲜空气(16)被作为燃烧空气(17)通过燃烧器自身的新鲜空气通风装置(19)输送给所述燃烧器。
16.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
将板式热交换器用作为热交换器(10)并且在所述热交换器(10)下方收集来自热排气(9)的冷凝物。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，
所收集的冷凝物被提供给废水系统或作为研磨机喷射水进行再利用。
18.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，为了降低筛分器(5)之后的粉尘气体混合物(6)的露点和温度和/或为了降低经过研磨机(3)之前的热气体(4)的含水量，利用在所述热交换器(10)中被预热的新鲜空气(16)部分地或全部地替代所述再循环气体(11)。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，利用被预热的新鲜空气(16)至少部分地替代由于研磨机(3)、筛分器(5)、过滤器(7)以及连接管道中所产生的低压而渗入的渗入空气。
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