CN103687827A - 水泥制造设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供具备氯旁通装置的水泥制造设备，该氯旁通装置防止氯浓度低的煅烧炉废气的混入，将氯浓度高的窑废气的一部分抽气，从而能够通过少量的废气抽气而有效地使水泥回转窑内的氯浓度降低。本发明在与从水泥回转窑(1)的窑尾部(2)立起的废气管(9)的导管倾斜部(14)连接的煅烧炉的排气管道(16)的下表面(16a)形成相对于水平面以20~60°的范围的倾斜角度(α)向导管倾斜部(14)侧突出的整流壁(20)，并且将整流壁的下端缘(20a)与导管倾斜部的对置壁面(14a)的间隔设定为使得两者间的废气平均流速为15~35m/s的范围。

Description

水泥制造设备
技术领域
本发明涉及具备氯旁通装置的水泥制造设备，该氯旁通装置将系统内的氯成分与废气的一部分一起抽气并除去。
背景技术
图4和图5示出一般的现有水泥制造设备。
该水泥制造设备具备用于烧结水泥原料的水泥回转窑(cement kiln)1、设在该水泥回转窑1的窑尾部2的具备多个旋风器(cyclone)4a~4d的预热器4、从该预热器4的最下段旋风器4d将水泥原料供给至水泥回转窑1的窑尾部2的滑槽(chute)5、连接至最上段旋风器4a并具有将燃烧废气排出的排气风扇6的排气管线7、以及设在窑前3并用于加热水泥回转窑1内部的主燃烧器8，还在第三段旋风器4c与第四段旋风器4d之间设有煅烧炉10，该煅烧炉10将高温废气从水泥回转窑1的窑尾部2通过废气管9导入下端部，并且在内部具有碳粉的燃烧装置。
而且，在上述水泥熔渣的制造设备中，供给至最上段旋风器4a的上述水泥原料随着依次向下方的旋风器4落下而由从下方上升的来自水泥回转窑1的高温废气预热，然后从旋风器4c抽出并输送至煅烧炉10，在该煅烧炉10中被煅烧，然后从最下段旋风器4d经由滑槽5导入水泥回转窑1的窑尾部2，在围绕轴线被旋转驱动的水泥回转窑1内从窑尾部2侧向窑前3输送的过程中烧结而成为水泥熔渣。
另一方面，从水泥回转窑1排出的燃烧废气在废气管9中与来自煅烧炉10的废气混合，然后向最下段旋风器4d输送，依次向上方的旋风器4输送，预热上述水泥原料，并且最终从最上段旋风器4a的上部经由排气管线7通过排气风扇6排出而行进。
在这样的水泥制造设备中，水泥原料所含有的氯成分和作为燃料的一部分投入的塑料等废弃物所含有的氯成分在水泥回转窑1内的高温(约1400℃)气氛下主要作为KCl或NaCl等碱性氯化物挥发并转移至废气中。然后，该废气在从水泥回转窑1的窑尾部2排气至预热器4侧并依次从下方向上方的旋风器4d~4a上升时通过预热水泥原料而冷却，该废气中所含有的氯成分再次转移至水泥原料侧。
结果，由于氯成分在由上述水泥回转窑1和预热器4构成的系统内循环，因而从上述燃料或水泥原料新带入系统内的氯成分等导致内部的氯浓度逐渐上升，进而使预热器4的旋风器闭塞，给运转带来障碍。
于是，近年来，在上述水泥制造设备中，设有用于除去系统内的氯成分的氯旁通装置。
该氯旁通装置由以下部件概略构成：抽气管11，连接至来自窑尾部2的废气管9且将废气的一部分抽出并冷却；旋风器12，从由该抽气管11抽出的废气将粒径大的水泥原料分离并除去；以及袋滤器13，捕集经过该旋风器12的废气所含有的氯成分。
依据上述氯旁通装置，定期地由抽气管11将从水泥回转窑1经由废气管9排出的废气的一部分抽出并冷却，由此将氯成分作为碱性氯化物在后段袋滤器13中回收，从而能够防止系统内的氯浓度上升。
可是，一般而言，在由上述构成组成的水泥制造设备中，如图5所示，为了将从使轴线大致水平的水泥回转窑1的窑尾部2排出的废气作为加热源向上方的预热器4供给，与水泥回转窑1的窑尾部2连接的废气管9由导管倾斜部14和上升管道(铅垂部)15形成，导管倾斜部14从该窑尾部2向着窑废气(a)的下游侧逐渐向上方倾斜，上升管道15连接至该导管倾斜部14的上端部并将废气(a)向预热器4引导。
而且，在导管倾斜部14的上侧面，连接有煅烧炉10的排气管道16，并且在该排气管道16与窑尾部2之间的导管倾斜部14的上侧面，连接有氯旁通装置的抽气管11。在此，来自煅烧炉10的排气管道16通常设置为极力接近窑尾部2侧，使得伴随煅烧炉废气(b)的原料粉尘与来自水泥回转窑1的废气(a)的热交换高效地进行。
结果，如图中单点划线所示，产生以下现象：从排气管道16排出的煅烧炉废气(b)的一部分向着窑尾部2侧下降，与窑废气(a)的一部分一起从氯旁通装置的抽气管11抽出(参照图6所示的分析结果)。
可是，在氯旁通装置中，相对于以极力将少量氯化物气体浓度高的窑废气(a)抽气为前提而设计，上述煅烧炉废气(b)与窑废气(a)相比氯化物气体的浓度较低，因而在实际的操作中，将由煅烧炉废气(b)稀释氯化物气体浓度后的废气从抽气管11抽出。
结果，存在着难以按照设计规格使水泥回转窑1内的氯化物气体浓度下降这一问题。于是，存在这一问题：如果为了使氯旁通装置中的脱氯量增加而得到水泥回转窑1内的既定的氯化物气体浓度的降低效果，使在抽气管11中抽气的废气的量增大，则系统内的热损失变得过多，熔渣的制造成本增加，生产率恶化。
此外，作为具备这种煅烧炉和氯旁通装置的现有水泥制造设备，已知例如在下述专利文献1、2中公开的设备。
在先技术文献
专利文献1：日本专利第3503402号公报
专利文献2：日本专利第4093168号公报。
发明内容
发明要解决的问题
本发明是鉴于上述情况而做出的，其课题在于提供具备氯旁通装置的水泥制造设备，该氯旁通装置防止氯浓度低的煅烧炉废气的混入，将该氯浓度高的窑废气的一部分抽气，从而能够通过少量的废气抽气而有效地使水泥回转窑内的氯浓度降低。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题，权利要求1所记载的发明是一种水泥制造设备，其具备煅烧由预热器预热后的上述水泥原料的煅烧炉、烧结由该煅烧炉煅烧后的上述水泥原料的水泥回转窑、将从该水泥回转窑的窑尾部排出的废气供给至上述预热器的废气管、以及连接至该废气管并将上述废气的一部分抽出的氯旁通装置，上述废气管具有从上述窑尾部向着上述废气的下游侧逐渐向上方倾斜的导管倾斜部、以及连接至该导管倾斜部的上端部并将上述废气向上述预热器引导的上升管道，在上述导管倾斜部的上侧面连接有上述煅烧炉的排气管道，并且在该排气管道与上述窑尾部之间的上述导管倾斜部连接有上述氯旁通装置的抽气管，其特征在于，在上述煅烧炉的排气管道的下表面形成相对于水平面以20~60°的范围的倾斜角度向上述导管倾斜部侧突出的整流壁，并且将上述整流壁的下端缘与上述导管倾斜部的对置壁面的间隔设定为使得该下端缘与对置面之间的废气平均流速为15~35m/s的范围。
发明的效果
依据权利要求1记载的本申请发明所涉及的水泥制造设备，在煅烧炉的排气管道的下表面形成相对于水平面以20~60°的范围的倾斜角度向导管倾斜部侧突出的整流壁，并且将该整流壁的下端缘与导管倾斜部的对置壁面的间隔设定为使得两者间的废气平均流速为15~35m/s的范围。
因此，如从后述的实验结果显而易见的，防止了来自排气管道的煅烧炉废气向水泥回转窑的窑尾部侧下降，能够专门将氯浓度高的窑废气从抽气管向氯旁通装置输送，因而能够通过少量的废气抽气而有效地使水泥回转窑内的氯浓度降低。
此外，使形成于煅烧炉的排气管道的上述整流壁相对于水平面的倾斜角度为20~60°的理由是因为，如果该倾斜角度超过60°，则来自排气管道的煅烧炉废气下降至窑尾部侧并从氯旁通装置的抽气管抽出的可能性高，并且上述煅烧炉废气的流动妨碍来自水泥回转窑的窑尾部侧的窑废气的流动，对该废气流造成压力损失，另一方面是因为，如果不足20%，则有可能煅烧炉废气中的原料粉尘堆积于该整流壁而对操作产生障碍。
另外，将整流壁的下端缘与导管倾斜部的对置壁面的间隔设定为使得两者间的废气平均流速为15~35m/s的范围是因为，如果上述废气平均流速不足15m/s，则有可能煅烧炉废气的流动占优而向窑尾部侧下降，相反，如果将上述间隔设定为超过35m/s，则该间隔过度变窄，导管倾斜部中的压力损失增大，同样产生给操作带来障碍的可能性。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式的主要部分的纵截面图。
图2是示出作为使用图1的实施方式的实施例的分析结果的废气流线的图。
图3是绘制表1的结果的图。
图4是示出一般的水泥制造设备的概略构成图。
图5是将图4的主要部分与废气的流动一起示出的放大图。
图6是示出作为在上述实施例中使用现有水泥制造设备的分析结果的废气流线的图。
具体实施方式
图1示出本发明所涉及的水泥制造设备的一个实施方式的主要部分，对于其它构成部分，由于与图4所示的构成部分相同，因而以下使用同一符号而简化说明。
如图1所示，在该水泥设备中，在煅烧炉10的排气管道16的下表面16a的下部(与导管倾斜部14的连接部)，形成有相对于水平面的倾斜角度比该下表面16a更平缓的整流壁20。顺便提及，该整流壁20是相对于水平面的倾斜角度在α=20~60°的范围内的平坦面，形成为向导管倾斜部14侧突出。
而且，该整流壁20的下端缘20a与成为导管倾斜部14的下侧面的内壁的对置壁面14a的间隔设定为使得通过这些下端缘20a和对置面14a之间的废气的平均流速为15~35m/s的范围。
实施例
本发明者等，关于使图1所示的整流壁20的倾斜角度和通过其下端缘20a与导管倾斜部14的对置面14a之间的废气的平均流速变化的情况下的实施例1~11以及比较例1~6，对从水泥回转窑1到达导管倾斜部14的废气流中的压力损失的变化等进行分析。
[表1]
  最接近截面平均气体速度(m/s) 倾斜角(°) 最接近距离(mm) 窑~导管间压力损失(mmAq)
实施例1 16.7 30 2343 21.54
实施例2 15.2 20 2832 19.64
实施例3 15.5 30 2343 21.87
实施例4 34.2 20 1200 26.23
实施例5 24.8 45 1800 25.28
实施例6 28.1 50 1500 25.56
实施例7 21.5 35 1992 24.21
实施例8 17.1 60 2350 21.76
实施例9 24.9 20 2380 20.44
实施例10 33.8 25 2340 28.28
实施例11 25.4 40 2413 21.08
比较例1 40.8 30 1000 41.73
比较例2 37.0 35 1100 36.51
比较例3 34.9 70 1400 39.30
比较例4 15.9 70 2785 33.67
比较例5 25.3 70 2207 40.01
比较例6 34.9 70 2170 41.96
表1是示出在上述实施例中使倾斜角度和废气平均流速变化的情况下的分析结果的图表，示出其各要素和结果。
图3以横轴作为通过下端缘20a与导管倾斜部14的对置面14a之间的废气的平均流速(m/s)并以纵轴作为从水泥回转窑1到达导管倾斜部14的废气流中的压力损失(mmAq)而绘制并示出上述结果。
而且，在图2所示的水泥制造设备和图6所示的现有水泥制造设备中，分析从排气管道16排出的煅烧炉废气的流动。
从这些表1和图2、图3以及图6所示的分析结果了解到，在实施例1~11中，使上述整流壁20相对于水平面的倾斜角度为20~60°的范围，且将该整流壁20的下端缘20a与导管倾斜部14的对置壁面14a的间隔设定为使得两者间的废气平均流速为15~35m/s的范围，结果，不对废气的流动造成大的压力损失，而且防止来自排气管道16的煅烧炉废气向水泥回转窑1的窑尾部2侧下降并从抽气管11抽出，能够专门将氯浓度高的来自水泥回转窑1的废气从抽气管11向氯旁通装置输送，因而能够通过少量的废气抽气而有效地使水泥回转窑1内的氯浓度降低。
与此相对，了解到，如果像比较例1、2那样上述废气平均流速超过35m/s，则上述压力损失急剧地上升，上述下端缘20a与对置壁面14a的间隔过度变窄，导管倾斜部14中的压力损失增大，产生给操作带来障碍的可能性。
另外了解到，如果像比较例3~6那样即使上述废气平均流速为15~35m/s的范围内但上述倾斜角度超过60°，则煅烧炉废气的流动妨碍从导管倾斜部14向着上升管道15的窑废气的流动，同样招致导管倾斜部14中的压力损失的增大。
此外，在上述实施方式中，仅仅说明了在导管倾斜部14的上侧面连接有氯旁通装置的抽气管11的情况，但本发明不限定于此，在上述导管倾斜部14的上侧面与下侧面之间的侧面连接有氯旁通装置的抽气管的情况下，也同样能够适用。
产业上的适用性
能够提供具备氯旁通装置的水泥制造设备，该氯旁通装置防止氯浓度低的煅烧炉废气的混入，将氯浓度高的窑废气的一部分抽气，从而能够通过少量的废气抽气而有效地使水泥回转窑内的氯浓度降低。
符号说明
1    水泥回转窑
2    窑尾部
4    预热器
9    废气管
10   煅烧炉
11   氯旁通装置的抽气管
12   同旋风器
13   同袋滤器
14   导管倾斜部
14a  对置壁面
15   上升管道
16   来自煅烧炉的排气管道
16a  下表面
20   整流壁
20a  下端缘
α    整流壁20的倾斜角度。

Claims (1)

1. 一种水泥制造设备，具备煅烧由预热器预热后的所述水泥原料的煅烧炉、烧结由该煅烧炉煅烧后的所述水泥原料的水泥回转窑、将从该水泥回转窑的窑尾部排出的废气供给至所述预热器的废气管、以及连接至该废气管并将所述废气的一部分抽出的氯旁通装置，所述废气管具有从所述窑尾部向着所述废气的下游侧逐渐向上方倾斜的导管倾斜部、以及连接至该导管倾斜部的上端部并将所述废气向所述预热器引导的上升管道，在所述导管倾斜部的上侧面连接有所述煅烧炉的排气管道，并且在该排气管道与所述窑尾部之间的所述导管倾斜部连接有所述氯旁通装置的抽气管，其特征在于，
在所述煅烧炉的排气管道的下表面，形成有相对于水平面以20~60°的范围的倾斜角度向所述导管倾斜部侧突出的整流壁，并且将所述整流壁的下端缘与所述导管倾斜部的对置壁面的间隔设定为使得该下端缘与对置面之间的废气平均流速为15~35m/s的范围。
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