CN1047373C - “一炉两用”同时出热和生产速烧水泥熟料的方法、产品、设备及应用 - Google Patents

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Abstract

公开了一种在煤粉锅炉上“一炉两用”同时出热和生产速烧水泥熟料/速烧改性粉煤灰的方法，由该方法制得的速烧水泥熟料/速烧改性粉煤灰，以及由它们制得的水泥产品，还公开了实施这种方法的设备。本发明方法具有速烧速冷的工艺特点，它赋予本发明的速烧水泥熟料/速烧改性粉煤灰以良好的水硬活性，能直接用于生产优质水泥产品。

Description

“一炉两用”同时出热和生产速烧水泥熟料的方法、产品、设备及应用
本发明涉及煤粉锅炉“一炉两用”同时生产热力和生产水泥熟料的方法，涉及为实施该方法而设计的设备，涉及可由该方法生产的水泥熟料，还涉及这种水泥熟料的应用；本发明还进一步涉及煤粉在热力锅炉中燃烧时炉内直接改性粉煤灰的方法，涉及由这种方法生产的改性粉煤灰，涉及这种改性粉煤灰作为水泥熟料的应用，涉及煤粉锅炉在生产改性粉煤灰中的应用，还涉及生产这种改性粉煤灰的设备；本发明更进一步涉及一种固结燃煤中的硫和进一步脱除煤粉锅炉烟气中SO2的脱硫方法。
水泥是建筑工业的三大基本材料之一，用途广，用量大。最常用的为硅酸盐系列水泥，其国家标准见GB175-92。
水泥熟料生产的主要原料为石灰石、粘土和铁粉；所用燃料主要为煤。水泥熟料中的活性成分是以硅酸钙为主要的矿物组成，它们通常在1450℃的温度下即可生成，加矿化剂后在1300℃左右就可以形成。水泥生产的主要环节，无论哪一种方法和窑型，均可概括为“两磨一烧”，即生料配制与粉磨、熟料锻烧和水泥粉磨三个基本过程。图1是一个较先进的窑外预分解干法回转窑工艺流程示意图，其中最关键的设备是熟料锻烧回转窑。在熟料锻烧过程中，燃料和生料分别入窑，煤粉通过窑头的一个火嘴喷入回转窑内，在中心线的位置形成一支毛笔头似的火焰，其高温火焰达1600～1700℃，主要通过对流和幅射方式传热给随窑转动而呈堆积前进的物料，物料在回转窑中的填充率为12-14％左右。这样的传热方式有两个主要问题：一是热效率低，一般只有22％左右，即使是先进的窑外预分解干法回转窑工艺的总热效率也才达到约50％；第二是由于物料呈堆积状态，传热不均匀，导致从生料入窑到烧成熟料并冷却这一过程需花较长时间，一般约需1.5～2小时，窑外分解窑也要40分钟至1个小时，这一现象可用“慢烧慢冷”四个字概括；此外，也容易出现熟料过烧现象。锻烧温度很高、锻烧不均匀和过烧现象的存在，使得矿物活性较低，最终将影响水泥熟料的性能。除了上述的由于热效率不高导致能耗大、传热不均匀以致影响产品质量等缺陷外，水泥生产还带来其它问题如消耗大量矿山资源、占用土地、大量的物资运输耗费、导致环境如土地、水源、大气等方面的污染。
煤粉锅炉是广泛使用的生产热力的设备，它产生的高温高压蒸汽例如可用于发电或用作其它动力。其主要流程和设备见图2。从图2可以看出，煤粉锅炉主要由以下几个子系统构成：原煤配料系统(包括1,2,3)、煤粉磨制系统(包括4,5和6)、供煤粉和燃烧出热系统(包括7,8,9,10)和副产物处理系统(包括11,12,13)。其中的关键设备是煤粉锅炉(9)。煤粉经喷嘴喷入炉膛内，呈高度分散的悬浮状态，在炉膛燃烧区与1300-1600℃的高温气流相遇后，急剧升温并燃烧放热；煤粉燃烧放热而使锅炉中产生的高温高压蒸汽可直接用于推动涡轮机和其它动力、热工设备如发电设备。煤粉或其灰质在炉膛高温区的停留时间一般平均约为2-6秒、最高可达8秒，形成的粉煤灰随烟气流离开炉膛。离开炉膛时烟气温度约为1200℃，进入含尘烟气输送通道，在其中与供汽、锅炉供水、供风等设施进行间接热交换，均匀而迅速地冷却，然后进入电除尘器(11)，粉煤灰即被收集下来。另外，沉落于炉膛底部的少量炉渣，经水淬急冷后由捞渣机卸出。煤粉在锅炉中快速燃烧放热、生成的粉煤灰渣迅速冷却的这一过程特征可概括为“速烧速冷”；收集的粉煤灰通常用水力输送到专门修建的堆灰池(13)中堆置，或用气力输送到储库中储存；大量的粉煤灰除掉后，仍含少量粉煤灰灰尘和较大量SO2的废气排入大气中。
这种煤粉锅炉的传热面积大，传热系数和热效率都较高，故其热效率可达到90％或更高。但这种煤粉锅炉的运行带来两个较严重的问题，一是副产的大量的粉煤灰将产生较严重的污染问题，例如一个85万kw规模的热力电厂每年要花费2000多万元人民币、并占用土地用于修建或扩建堆灰池，输送粉煤灰要耗费水及其动力，堆灰池中的粉煤灰随风飞扬和随雨水漏失将污染环境；第二是从烟囱中排出的废气中带有较大量的SO2和少量粉尘，这也将造成大气污染。
长期以来，为了治理和综合利用煤粉锅炉产生的废灰渣，人们探索了多种途径。其中主要的一种就是将它作为混合材即填料来生产粉煤灰水泥，但是粉煤灰的添加量一般限制在20-40％(参见GB1344-92)，所以利用效率和价值均不高，而且将粉煤灰从热力电厂输送到水泥厂还需要大量的运输费。粉煤灰的添加量不能超过40％的主要原因之一是，粉煤灰属火山灰性质，化学组成的特点是高硅低钙，有一定的潜在活性。为了激发这一潜在活性，人们采取了许多措施，但这些措施多是针对燃烧后的粉煤灰的，其最大的缺陷是，潜在的活性很有限，能激发出来的活性相应也很有限，无法与水泥熟料的那种良好的水硬活性相比，因而没有从根本上解决这一问题。
例如，“粉煤灰增活技术的试验研究”，《中国建材》，1995年5月公开了一种粉煤灰的激活方法。其中，通过向粉煤灰中添加增活剂、再在650-800℃低温锻烧来进行改性。这种方法仍局限于激活粉煤灰的潜在活性，不能用来直接生产粉煤灰水泥，因而没有提高粉煤灰的利用率。
近来，人们采用了向煤粉中添加石灰石粉、使其在煤粉锅炉内燃烧来改性粉煤灰的方法(“高钙粉煤灰少熟料水泥的试制及应用”，《中国建材科技》，1993年，第5期)。但由于石灰石在锅炉炉膛内分解成CaO和CO2时吸收大量的热量，这将影响煤粉锅炉的正常燃烧及出力，甚至造成炉膛灭火事故，因此石灰石的添加量只能很低，得到的所谓高钙粉煤灰中的最高钙含量(以CaO的重量百分数计)一般在20％左右。即使这种改性粉煤灰的活性有所提高，它也只是用来与主要含β-硅酸二钙(β-C2S)和γ-硅酸二钙(γ-C2S)相的铬铁灰一起生产325#以下的低标号砌筑水泥(见CN.9110608.4)。因此，其应用范围较窄，并且未从根本上解决粉煤灰的全部、高效利用的问题。除了上述由于粉煤灰属火山灰性质而限制了其利用量和利用价值外，粉煤灰利用中的另一个困难在于，粉煤灰中残碳(或通常称的烧失量)的不良作用影响了粉煤灰水泥制成品的质量性能。粉煤灰中的残碳多孔，具有很强的吸水性，残碳的存在增大了粉煤灰的需水量，降低了粉煤灰凝聚体的强度，从而降低了制成品的抗渗及抗冻性能；同时，在其表面形成一层憎水膜，它阻碍了活性物质的水化反应，对粉煤灰的凝聚集结起着离散、破坏作用；此外，残碳的存在也降低了煤的热值利用率和锅炉热效率。
在现有技术中，煤粉锅炉热力厂和水泥厂分属不同的工业部门，分别单独地管理和运行，各自都存在着各自的问题。基于对现有水泥熟料慢烧慢冷生产方法所存在的热效率不高和产品质量有待提高的缺陷的认识，本发明人长期以来致力于开发生产水泥熟料的新工艺。在受到煤粉锅炉中煤粉快速燃烧放热、粉煤灰快速冷却这一热工特性的启发后，提出了利用煤粉锅炉这一有利热工条件来生产速烧水泥熟料的构想。要实现这一构想，必须解决三个主要问题：第一、如何使煤粉锅炉排出的产物的化学组成达到预期水泥熟料的化学组成；第二、如何使粉煤灰中的化学成分发生矿化反应，大量生成具有良好水硬活性的矿物组成；第三、如何保证在煤灰质发生矿化反应时，不吸收煤粉燃烧时放出的热量，以保持炉膛高温，保证锅炉出热能力不降低。
为了解决上述三个问题，本发明人深入研究了煤粉在锅炉炉膛中的燃烧过程和粉煤灰的物化性能，发现我国粉煤灰中的主要化学成分是SiO2、Al2O3、Fe2O3和CaO四种氧化物，它正好与水泥熟料的主要化学成分相同(以氧化物形式计)，两者的化学成分含量对比见表1。
表1粉煤灰和水泥熟料的化学成分(重量％)
SiO2  Al2O3  Fe2O3 CaO MgO SO3 R2O C
粉煤灰水泥熟料 33.9-59.720-24 16.5-35.44-7 1.5-15.43-5.5 0.8-10.462-68 0.7-1.8＜5 0-1.1 0.7-3.3＜1.3 1.0-23.5
从表1可以看出，两者虽都含有相同的氧化物种类，但含量范围有较大差别，主要区别在于粉煤灰中氧化钙含量远远低于水泥熟料中氧化钙含量，这种低钙含量是导致粉煤灰中基本上不具有水泥熟料中含有的、具有水硬活性的矿物相如硅酸二钙(C2S)、硅酸三钙(C3S)、铝酸三钙(C3A)和铁铝酸四钙(C4AF)等的主要原因。针对上述特点，本发明人认识到，若根据煤中灰分含量和达到水泥熟料化学组成的要求来重新配煤，向其中掺烧一种主要包含以CaO为主的富钙物质的掺烧剂(以下简称“AMC”)，就能使这种配煤混合物燃烧后的剩余产物的化学组成、主要是钙含量达到预期水泥熟料的化学组成；还认识到，水泥熟料的锻烧形成温度是1450℃左右，加矿化剂后在1300℃左右就可以形成，而煤粉锅炉炉膛中高温区在1300-1700℃范围，足以满足锻烧生成水泥熟料的温度要求，上述配煤混合物完全有可能在炉膛内高温燃烧时，大量生成具有水硬活性的矿物相。本发明人也深入研究了现有技术、特别是通过添加石灰石来使粉煤灰增钙的现有技术方法未能有效地改性粉煤灰、使之具有良好水泥熟料的水硬活性的原因，发现该方法中添加的石灰石CaCO3在炉膛中分解成CaO和CO2时要吸收较大量的热量，从而影响了炉膛温度和锅炉出力，所以CaCO3的添加量只能很少，最终得到的粉煤灰中CaO含量不超过20％，与水泥熟料中钙含量仍相差甚远；此外，煤粉在炉膛高温区的停留时间总共才2-6秒，而CaCO3分解成CaO和CO2就需2秒钟以上，故生成的CaO不足以在余下的停留时间内与其它化学成分发生矿化反应，所以这种方法处理得到的粉煤灰中很难形成水泥熟料的矿物相，因而其活性仍较低，不足以用来生产高标号粉煤灰硅酸盐水泥，更不能直接当作水泥熟料来生产高标号水泥。
基于以上认识，本发明人发现，如果向煤中配入“AMC”，则能完全克服添加石灰石时存在的两个主要困难，即不存在石灰石炉内分解吸热的问题，相反，由于CaO与煤灰质发生的矿化反应是放热反应，有利于提高炉膛温度和改善燃烧状况，有利于保持甚至提高出力，因而可大大增加“AMC”的掺烧量，使配煤混合物燃烧后剩余物中CaO含量达到20-70％；此外，也不存在CaCO3分解成CaO耗时的问题，CaO能在炉膛内有较充裕的时间与煤灰质成分发生矿化反应，生成具有水硬活性的矿化物质。
本发明人还进一步发现，如果将“AMC”与煤一起充分磨细，两种粉末之间就能发生密切接触，当将它们喷入炉膛燃烧时，它们既是燃烧放热体，又是燃烧中发生矿化反应的反应物，它们在炉内进行悬浮燃烧，不仅燃烧速度快，而且处于均匀的直接的接触传热传质状态，燃烧放热与矿化反应同时进行并快速完成。煤灰质中各氧化物如SiO2和Al2O3是以高岭土(Al2O3·2SiO2·2H2O)形式存在，当其吸热发生脱水、分解的同时，马上就能与“AMC”中钙质发生放热的矿化反应，保证了煤灰质刚分解的新生态氧化物与添加剂之间的高温速烧，迅速生成C2S、C3S、C3A和C4AF等具有水硬活性的矿物相。对整个吸热与放热反应过程进行热平衡计算的结果表明，反应总体上为放热大于吸热，这又能保证炉膛温度和锅炉出力。在燃烧剩余产物离开炉膛后，又在1-5秒钟之内从1200℃迅速冷却至200℃以下，这种速冷的剩余产物的晶体来不及发育，大部分呈微晶玻璃体中间相，这种中间相自由能大、结构缺陷多，因而能进一步提高剩余产物的水硬活性，使之实质上成为具有良好水硬活性的水泥熟料。
因此，本发明的一个目的是提供一种新的“一炉两用”同时出热和生产水泥熟料的方法。按该方法，将煤粉燃烧出热和生产水泥熟料两个过程结合在一个煤粉锅炉内进行，在不增加锅炉用煤量的情况下，同时完成出热和生产水泥熟料。
本发明的另一个目的是提供一种按上述方法生产的新型硅酸盐水泥熟料。与现有技术生产的常规水泥熟料的一个最重要区别在于，在两者化学组成基本相同的前提下，本发明的水泥熟料是采用速烧速冷新工艺生产的，具有较高的水硬活性。为了区别于常规水泥熟料，在本说明书的以后部分中，将本发明的新型硅酸盐水泥熟料称为“速烧水泥熟料”。
本发明的另一个目的是由这种速烧水泥熟料制成的水泥。可将速烧水泥熟料作为唯一的活性组分，或掺入少量常规水泥熟料后，与其它常规的水泥添加剂如石膏等混合，磨制成水泥。为了反映由本发明的速烧水泥熟料制成的水泥产品的特性，以下将这种水泥称为“速烧水泥”。
本发明的另一个目的是提供一套实现本发明“一炉两用”同时出热和生产速烧水泥熟料，并任选制成速烧水泥的设备。
本发明更进一步的目的是提供一种煤粉在锅炉中燃烧时炉内直接改性粉煤灰的方法。按这种方法，通过向煤中掺挠“AMC”，利用现有煤粉锅炉设备，可以保证出热且不增加煤耗的情况下，在炉内直接将粉煤灰改性成具有良好水硬活性的速烧改性粉煤灰。
本发明的另一个目的是提供一种按上述方法获得的速烧改性粉煤灰。这种速烧改性粉煤灰在生产工艺、化学成分、矿物组成和其它理化性能上已完全不同于按现有技术对粉煤灰进行后续改性后得到的常规改性粉煤灰，它具有良好的水硬活性，可作为唯一的活性成分、或添加少量常规水泥熟料后，用于生产性能良好的硅酸盐水泥。因此，这种速烧改性粉煤灰实质上就是速烧水泥熟料。
本发明另一个目的是由这种速烧改性粉煤灰制得的水泥。本发明的速烧改性粉煤灰可用作唯一的活性组分、或掺入少量常规水泥熟料后，再与其它常规的水泥添加剂混合，磨制成速烧改性粉煤硅酸盐水泥。这种速烧改性粉煤灰水泥实质上就是速烧水泥。
本发明的另一个目的是煤粉锅炉系统在生产速烧改性粉煤灰中的应用。
本发明的另一个目的是提供一套“一炉两用”同时出热和生产速烧改性粉煤灰、并任选制成速烧改性粉煤灰硅酸盐水泥的设备。可完全利用现有煤粉锅炉系统，只需在磨煤机之前接入一套“AMC”的配料、预磨和计量添加的系统，再在速烧改性粉煤灰收集后接入一套速烧粉煤灰水泥产品配料、粉磨、包装和/或仓储系统，就可构成本发明的“一炉两用”同时出热和生产速烧改性粉煤灰硅酸盐水泥的设备。
本发明更进一步的目的是提供一种固结燃煤中的硫和进一步脱除煤粉锅炉烟气中SO2的脱硫方法。
图1是一个窑外预分解干法回转窑的工艺流程示意图；
图2是一个煤粉锅炉出热系统的工艺流程示意图；
图3是一个按本发明的要求设计的“一炉两用”同时出热和生产速烧水泥熟料、并任选制成速烧硅酸盐水泥的工艺流程示意图；
图4是一个按本发明的要求、利用现有煤粉锅炉系统“一炉两用”同时出热和生产速烧改性粉煤灰、及任选制成速烧改性粉煤灰水泥的工艺流程示意图；
图5是未作改性的粉煤灰样品(吉林热电厂2号煤粉炉取样)的X-光衍射谱图(XRD)；
图6是按本发明一个对比实施方案、向煤中添加石灰石、矿化剂、晶种和早强剂后改性得到的粉煤灰的XRD；
图7是根据本发明一个仅加以CaO为主的富钙物质的实施方案得到的速烧改性粉煤灰的XRD；
图8是与图6同种样品的物相分析偏光显微照片；
图9是根据本发明一个优选实施方案得到的速烧水泥熟料的物相分析偏光显微照片；
图10是根据本发明的另一个优选实施方案得到的速烧改性粉煤灰的物相分析偏光显微照片。
在本说明书的以前及以后部分，“水泥熟料”指广泛意义上的、凡具有水硬活性、其强度符合GB175-92或GB1344-92规定的硅酸盐类胶凝材料。按这种定义，按本发明工艺方法制得的速烧水泥熟料和速烧改性粉煤灰都属于“水泥熟料”。
“煤灰分”或“煤灰质”指在煤粉锅炉用煤中含有的、在燃烧后能残留在煤灰中的物质。
“粉煤灰”包括了电收尘下来的煤灰以及煤渣。
“AMC”是一种主要含以CaO为主的富钙物质的掺烧剂，所说富钙物质，可仅为纯的CaO，也可为市售的生石灰，还可配入占次要量的CaCO3，其配入量要使CaCO3分解为CaO和CO2时的吸热要低于矿化反应放热量的多出部份。此外，为了促进它与煤灰质在炉内形成水泥熟料的矿物相，本发明“AMC”中还可任选地含有0-2％的矿化剂和/或0-7％的晶种和/或0-2％的早强疏松剂。矿化剂主要用于加快各氧化物之间矿化反应的速度，降低各矿物相的形成温度，它可以是生产常规水泥熟料使用的任一种矿化剂，如莹石。加入晶种是为了加快矿物相的形成，使其晶粒迅速生长，晶种可以是含有各种矿物相的细晶粒硅酸盐水泥熟料或其它物质。加入早强疏松剂的目的是进一步提高速烧水泥熟料的早期水硬强度，又防止或减少灰渣在炉膛受热面上结焦，早强疏松剂可以是常规水泥生产中常用的任一种早强剂如重晶石。所说矿化剂、晶种和早强剂的含量均以占速烧水泥熟料的重量百分含量计算。
如前所述，煤粉锅炉排出的粉煤灰在性能上不同于水泥熟料之处在于两点，一是其化学组成上高硅低钙；二是各组分基本以氧化物形式存在，很少含有具有水硬活性的硅酸盐类矿物相。为了利用这部分煤灰质、使之转化为水泥熟料的成分，技术上首先要根据煤灰质的化学组成进行调整，使之与水泥熟料的化学元素组成接近或相同，以便为煤灰质在燃烧中炉内直接发生矿化反应提供先决条件。本发明通过向煤中配入一定量的“AMC”，得到一种配煤混合物来达到这一目的。“AMC”的具体用量要根据煤质分析结果如灰质含量和钙含量而定，应使得这种配煤混合物燃烧后得到的速烧水泥熟料的化学组成达到预期水泥熟料的化学组成。对钙含量(以CaO计)而言，一般应使速烧水泥熟料中含到20-70％，较好的为30-65％，最好的为45-65％。
为了利用煤灰质并使之转化为速烧水泥熟料，除了通过配煤、使配煤混合物的灰质中各主要元素及含量与预期水泥熟料的化学组成及含量相同外，在技术上必须尽可能提供有利的物理化学反应条件，以使配煤灰质各成分在炉内迅速发生物理化学反应，大量生成上述的矿物相。首先使配煤混合物充分粉磨，或先将“AMC”预先粉磨，然后再与煤混匀并一道粉磨，使“AMC”粉和煤粉产生密切接触。粉磨后的细度一般应达到4900孔/cm2(约180目，以下同)筛筛余小于30％，优选小于15％，更优选小于6％。其次，要为这种充分磨细并发生了密切接触的配煤粉末的燃烧并发生矿化反应提供足够高的温度条件。为此，将配煤粉末喷入“一炉两用”的煤粉锅炉的炉膛中，并在其中1300℃以上、优选1350-1700℃、更优选1400-1550℃的高温区充分燃烧。充分燃烧是指配煤粉末燃烧后得到的速烧水泥熟料的烧失量要小于3％。为了保证配煤粉末的充分燃烧、以利于发生矿化反应，除了“AMC”成分能与煤灰质发生放热的矿化反应、从而从根本上保证并改善炉膛的高温条件外，还可采取例如调整一、二次风量、风速等措施，进一步改善炉膛中的燃烧情况，提高高温区的温度和扩大高温区的范围，例如可使高温区达1350-1700℃。还可通过炉膛设计，使配煤粉末或其燃烧后剩余物在高温区有足够的停留时间，平均停留时间一般应不低于2秒，较好的不低于4秒，更好的不低于6秒。这些物化反应条件保证了本发明的“AMC”成分与煤灰质迅速且大量发生矿化反应，形成硅酸盐水泥熟料矿物相，使本发明的速烧水泥熟料具有良好的水硬活性。此后，烧成的速烧水泥熟料或以粉末形式、或以熔渣形式离开炉膛，在1～5秒之内从约1200℃迅速冷却至200℃以下，在这种快速冷却过程中，各种物质成分的晶体基本上来不及发育，大量形成微晶玻璃体中间相，这种中间相自由能大，结构缺陷多，从而进一步提高了本发明速烧水泥熟料的水硬活性。
本发明的“一炉两用”同时出热和生产水泥熟料的方法可有利地在专门设计的设备中进行。图3是一套生产速烧水泥熟料、并任选制成速烧水泥的设备流程框图。
参照图3，原煤在预均化堆场(13)进行预均化，以保证煤质稳定，经原煤储仓(1)和微机配料(2)而计量进入输送机(3)；“AMC”经其原料堆场(14)进入“AMC”料仓(15)，经微机配料(16)计量送入输送机(3)，在此配入原煤中，形成配煤混合物，配煤混合物进入配煤混合物粉磨机(4)及粗粉分离器(5)，在此粉磨至所需细度；配煤粉进入旋风分离器(6)，再经配煤粉储仓(7)和配煤粉给煤机(8)，用一次风送入煤粉锅炉(9)的炉膛中燃烧、反应；锅炉出热送给热力用户如发电设备(10)，含尘烟气经电除尘器(11)收尘，废气放空，而以炉渣形式收集下来的和以粉尘形式收集下来的速烧水泥熟料共同进入速烧水泥熟料库(12)；这种速烧水泥熟料既可直接销售出厂，也可进入任选接入的虚线框内的系统，配制成速烧水泥成品后销售出厂，虚线框内的系统包括混合材及石膏料仓(17)、微计配料(18)、水泥粉磨磨机(19)、水泥储库(20)、水泥散装(21)并出厂、水泥袋装包装机(22)、水泥成品库(23)，袋装成品由此出厂。
将图3与图2对比可知，它的流程的主要部分与现有煤粉锅炉的基本相同，都包括原煤配料磨粉和输送系统、煤粉锅炉及配套的热力用户如发电设备、产品/灰渣收集及后处理系统。但本发明专门设备还包括了：“AMC”的堆储及配料系统；原煤预均化堆场；在设备后部增设了速烧水泥熟料库，任选还可包括速烧水泥配料及粉磨、包装和仓储系统。另外，在与原来煤粉锅炉设备基本相同的部分中，需增加磨煤机的处理能力，以适应配入“AMC”后处理量增大的需要，同时需适当调整钢球配比，以满足本发明对粉磨后粉末细度的要求；必要时还需适当改变炉膛尺寸和结构参数，使粉末在炉膛内1300℃以上高温区的停留时间不少于2秒，较好不少于4秒，更好不少于6秒。这种专门设计的设备的一个重要优点是，在设计设备时能充分考虑生产优质速烧水泥熟料的需要，使同时出热和生产水泥熟料的工艺获得最大的技术经济效益。此外，可充分借鉴现有煤粉锅炉系统的设计建造和操作的成熟经验，可靠性好。
还可在对现有煤粉锅炉设备进行改进后形成的一套设备上有利地实施本发明的方法，图4是一个对老厂改造后形成的一套实施本发明方法、生产速烧改性粉煤灰、并任选制成速烧改性粉煤灰水泥的设备流程框图，在保证锅炉出力的前提下，本发明旨在煅烧出具有良好水硬活性的、实质上为速烧熟料的连烧改性粉煤灰，并任选制成速烧改性粉煤灰水泥。将图4与图3对比可知，两者的设备构成及流程配置几乎完全相同，唯一的例外是，为了充分利用现有磨煤机，同时又满足“AMC”的粉磨要求，增设一台“AMC”预磨机，预先将它粉磨后再配入到原煤中，然后再将配煤混合物一起粉磨。为了节省篇幅，此处不再逐一叙述各装置及物料流程。对比图4与图2可以看出，改造后的本发明设备在老厂设备的基础上增设了：一套“AMC”堆储及配料、预粉磨、储仓和计量加入系统；必要时，在原煤储仓前增加了一个原煤预均化堆场，以保证煤质稳定；在锅炉灰渣收集以后取消原来的粉煤灰输送及堆灰池系统，代之以速烧改性粉煤灰库、及任选的速烧改性粉煤灰水泥的配料、粉磨、水泥储存及包装成品储存的系统。其余的现有设备未作任何改动。这种通过对老厂改造形成的设备的一个重要优点是，充分利用了现有设备，在不增加用煤量并保证锅炉出力的情况下，只需少量投资、甚至利用省去的、过去每年需花费的粉煤灰输送和增扩建堆灰池的费用，就足以实现本发明“一炉两用”同时出热和生产速烧改性粉煤灰、并任选制成速烧改性粉煤灰水泥的目的。这种设备的另一个重要优点，可完全参照现有煤粉锅炉设备的成熟操作经验，设备运行的可靠性好。
由于本发明的“一炉两用”同时出热和生产速烧水泥熟料/速烧改性粉煤灰的方法具有速烧速冷的工艺特点，这与现有技术中慢烧慢冷生产水泥熟料的工艺有显著的区别，因而赋予了本发明速烧水泥熟料/速烧改性粉煤灰一些新的物化特性。通过对若干典型样品进行X-光衍射分析和偏光显微照相物相分析，所得结果表明，本发明速烧水泥熟料/速烧改性粉煤灰显示了硅酸盐矿物相的X-光衍射特征，特别是C2S占主导地位；对由它们制得的水泥的物理性能检测结果表明，这种水泥同时具有早期强度和晚期强度都高的特点。这表明它既属于硅酸盐水泥熟料系列，又具有高活性贝利特水泥的新特点。
由于本发明方法中加入的“AMC”与煤灰质问发生放热的矿化反应，这有利于改善炉膛中的燃烧状况，还由于本发明对配煤混合物进行的充分粉磨，煤粉所达到的细度更有利于煤的完全燃烧，这两者都有利于降低本发明速烧水泥熟料/速烧改性粉煤灰中由于机械不完全燃烧导致的残碳，这既解决了残碳给产品质量带来的不利影响，又降低了煤耗，节约了能源。
本发明速烧水泥熟料/速烧改性粉煤灰具有良好的水硬活性，由其作为唯一活性成分或作为主要成分(例如它占水泥产品总重量的65-95％)制成的水泥产品符合GB175-92或GB1344-92标准，其强度达325#以上，较好的达425#以上，更好的达525#以上。
本发明的方法还可作为固结燃煤中的硫和进一步脱除煤粉锅炉烟气中SO2的脱硫方法来应用。向煤中配入主要含以CaO为主的富钙物质及任选的、前述的矿化剂、晶种和早强疏松剂的掺烧剂(此时简称为“AMC脱硫剂”)，AMC脱硫剂的用量要使得配煤混合物燃后得到的灰渣中CaO含量为20-70％(基于灰渣的重量计，以下同)；将这种配煤混合物充分混匀并磨细，其粉末粒度应达到4900孔/cm2筛筛余小于30％，优选小于15％，更优选小于6％；将这种配煤混合物粉末喷入锅炉炉膛，使之在高温区充分燃烧，其间硫易于与钙和其它成分发生反应，生成硫酸钙(CaSO4)、无水硫铝酸钙(4CaO.3Al2O3·CaSO4)和氟硫硅酸钙(3C2S·3CaSO4·CaF2)等矿物质，使过去以SO2形式随烟气排入大气的硫大量地转移到灰渣中来，成为有利无害的物质。
在本发明的一个对比实施方案中，按向煤中掺入石灰石的现有技术方法对煤粉锅炉的粉煤灰进行了改性试验。对得到的改性粉煤灰进行化学组成分析表明，其CaO含量达不到20％，对配制的改性粉煤灰水泥进行强度试验的结果表明，它不能作为唯一的或主要的活性成分，而仍只能作为混合材用于制备粉煤灰水泥。
在本发明的另一个对比实施方案中，除了掺入石灰石外，还添加了本发明方法中使用的矿化剂、晶种和早强疏松剂，以进一步试验以石灰石为主的改性剂对粉煤灰的改性效果。对产品取样进行X-光衍射和偏光显微照相物相分析的结果表明，这种方法得到的产品只有很弱的、硅酸盐水泥熟料中矿物相的X-光衍射特征峰，也很少硅酸盐矿物晶相。对由它制得的粉煤灰水泥进行强度试验结果表明，这种改性粉煤灰仍不能作为唯一的或主要的活性成分而只能作为混合材用于制备粉煤灰水泥，这表明这种方法没有获得显著的改性效果。
在本发明的一个实施方案中，按本发明方法向现有煤粉锅炉用煤中掺入只含以CaO为主的富钙物质的“AMC”，得到的速烧改性粉煤灰样品显示了典型的X-光衍射特征，由它作为唯一的活性组分制得的速烧改性粉煤灰水泥强度达到325#以上，其它使用性能指标合格。
在本发明的一个优选实施方案中，向现有煤粉锅炉用煤中掺入含以CaO为主的富钙物质和矿化剂，晶种和早强疏松剂的“AMC”，得到的速烧改性粉煤灰取样做偏光显微照相分析，显示了显著量的硅酸盐矿物晶相和大量的微晶玻璃体中间相；由它作为唯一活性成分制得的速烧改性粉煤灰水泥强度通常能达到425#，好的情况能达到525#，其它使用性能指标合格。
在本发明的另一个优选实施方案中，向按本发明新设计的“一炉两用”同时出热和生产速烧水泥熟料、并任选制成速烧水泥的设备用煤中，配入含以CaO为主的富钙物质和矿化剂、晶种和早强疏松剂的“AMC”。用得到的速烧水泥熟料作为唯一活性组分制得了速烧水泥，其水泥强度通常可达425#以上，好的可达525#以上，其余使用性能指标也合格。
在本发明的另一个实施方案中，还试验了按本发明方法固结燃煤中的硫和进一步脱除烟气中SO2的效果，实验结果展示了优良的脱除SO2的应用价值。
本发明具有众多的突出的优点。
本发明的第一个突出的优点是，它突破了生产水泥熟料的传统工艺的局限，开创了水泥熟料生产的速烧速冷新工艺。对本发明速烧水泥熟料/速烧改性粉煤灰进行X-光衍射分析的结果表明，在其矿物组成中，C2S的含量大于C3S的含量，这说明所得产品具有明显的贝利特水泥特征；对由它制得的水泥进行强度试验的结果表明，它不仅具有贝利特水泥后期强度高的特点，而且早期强度也很好。因此，本发明提供了一种以工业规模生产新型贝利特水泥的新工艺。
本发明的第二个突出优点是，在一台煤粉锅炉设备上同时实现了出热和生产速烧水泥熟料。其中，充分利用CaO与煤灰质间的矿化反应放热这一有利特点，在一台煤粉锅炉内、在不增加用煤量的情况下，“一炉两用”同时出热和生产出水泥熟料，这充分利用了煤灰质，将其转化为高价值的速烧水泥熟料/速烧改性粉煤灰，相当于省去了同等规模水泥厂的建设、操作、管理费用，省去了水泥厂的大部分物耗和能耗，但得到了相当产量的水泥，获得了很好的技术经济效益。
本发明的第三个显著的优点是其突出的环境保护效益。首先，是消除了粉煤灰的污染问题，煤粉热力锅炉不再排出废粉煤灰渣，不但节省了每年扩建堆灰池的大量费用和占地，节省了输送粉煤灰至堆灰池的动力消耗，更重要的是，彻底根除了这种逐年积累增多的粉煤灰随风、雨水而浸入大气、周围土地而造成的越来越严重的环境污染；第二是显著减低了对大气环境的污染，由于煤中含有的硫和含硫化合物中的硫能在矿化反应过程中形成CaSO4、进而生成4CaO·3Al2O3·CaSO4和3C2S·3CaSO4·CaF2等矿物质，这些矿物都是早强矿物，这一方面提高了产品质量，另一方面也显著降低了硫以SO2形式随废烟气排入大气中的量；此外，由于现在由锅炉排出的是速烧水泥熟料/速烧改性粉煤灰，其性质与以前的粉煤灰本质上不同，更有利于以电除尘方式收集。根据现有的实验结果(见表2)，对现有锅炉设备中的电除尘器而言，电收尘效率能自然提高1.9个百分点。
表2粉煤灰改性前后除尘器性能表
Figure C9611166400211
注：根据吉林省电力系统环境监测中心站跟踪测试结果；在吉林热电厂2号锅炉上测试。SO2和粉尘向大气排放量的降低，有利于大气和大地环境保护，尤其能显著减少酸雨量。第三是消除了水泥生产所需的矿山资源、水泥厂占地和水泥厂污染对环境的破坏。
本发明的第四个显著优点是具有其它综合效益，如基本上省去了水泥生产中生料和煤的运输，缓解运输紧张状况，节约下来的电力、煤能供其它生产部门和人民生活使用，缓解其供需紧张状况。
下面结合实施例对本发明作进一步阐述。应当注意，这些实施例仅用于说明的目的，在任何意义上都不用于限制本发明。本领域技术人员可以根据本说明书的叙述，对本发明实施方案作出改变或改进，但这些改变或改进都落入本发明申请权利要求书所限定的保护范围之内。
如无特别声明，在本说明书中及权利要求书中的百分含量均为重量百分含量。实施例1
本实施例涉及“一炉两用”同时出热和生产速烧水泥熟料方法的实施。它是在新设计的“一炉两用”设备中进行，其设备流程见图3。其中锅炉炉膛温度为1300-1700℃，配煤混合物在炉膛内停留时间为6秒以上。所用“AMC”中仅含生石灰，生石灰为市售商品，其CaO含量为92％左右。所用煤的灰质化学分析结果列于表3(0号试样)。
如图3所示，将原煤从预均化堆场运至原煤储仓，利用皮带输送机送至微机配料料斗，与从“AMC”料仓计量送来的“AMC”汇合，经输送机送至配煤混合物球磨机，粉磨之后经粗粉分离器分离，将粗粉送回至球磨机再粉磨，将细粉送至旋风分离器分离，分出的4900孔/cm2筛筛余小于15％的细粉被送至配煤粉储仓，细的配煤粉经皮带输送机送至配煤粉给煤机，随一次风一起被吹入“一炉两用”的煤粉锅炉炉膛中燃烧，燃烧放热产生的高温高压蒸汽送给热力用户如发电设备，而形成的一部份速烧水泥熟料随烟气离开炉膛，在1-5秒钟之内从1200℃左右迅速冷却到200℃以下，然后被电收尘器回收，另一部分则以炉渣形式迅速冷却后回收，将炉渣与电收尘器回收的烟尘混合形成的速烧水泥熟料送至水泥熟料库，经化学分析，得到的速烧水泥熟料(1号试样)成分分析结果列于表3。将这种速烧水泥熟料与5％石膏混合，再经水泥粉磨机粉磨之后，制成速烧水泥。所得水泥的性能测试结果列于表4(1#试样)。实施例2
其余实验条件同实施例1，只是改变“AMC”的配入量，得到的速烧水泥熟料(2号试样)的化学分析结果列于表3，向其中添加5％的石膏并磨细后制得水泥(2#试样)，进行性能测试，结果列于表4。实施例3
其余实验条件同实施例2，只是改变“AMC”的配入量，得到速烧水泥熟料(3号试样)的化学分析结果列于表3，向其中添加5％的石膏并磨细后制得水泥(3#试样)，进行性能测试，结果列于表4。实施例4
其余实验条件同实施例1，只是“AMC”中除含生石灰之外，还含以下成分：0.3％的莹石、2.0％的晶种(525#硅酸盐水泥熟料，以下实施例中所用晶种均指这种熟料)、1.2％的重晶石(均基于水泥熟料的重量计，以下同)。制得速烧水泥熟料(4号试样)的化学分析列于表3，向其中添加5％的石膏，磨细后制得水泥(4#试样)，进行性能测试，结果列于表4。实施例5
其余实验条件同实施例2，只是“AMC”中除生石灰之外，还含有以下成分：0.6％的莹石、4.3％的晶种、0.8％的重晶石。得到水泥熟料(5号试样)的化学分析列于表3，向其中添加5％的石膏，磨细后制成水泥(5#试样)，进行性能测试，结果列于表4。实施例6
其余实验条件同实施例3，只是“AMC”中除了生石灰之外，还含有以下成分：0.9％的莹石，5.7％的晶种，0.5％的重晶石。得到水泥熟料(6号试样)的化学分析列于表3，向其中添加5％的石膏，磨细后制成水泥(6#试样)，进行性能测试，结果列于表4。
从表3和表4中1#、2#和3#样的测试结果可以看出，向煤中配入适量仅含生石灰的“AMC”，即可生产出速烧水泥熟料。随着水泥熟料中CaO含量的增加，其制成的速烧水泥熟料的性能也提高；同样CaO含量的情况下，“AMC”中还含有矿化剂如莹石，晶种和早强疏松剂如重晶石时制成的速烧水泥熟料的性能比不添加这些添加剂的情况要好些，尤其是CaO含量高时，更是如此。通过实验，我们发现实施例1和实施例4的速烧水泥熟料中CaO含量只有45％左右，但由它们制成的速烧水泥的性能达到了普通硅酸盐水泥425号国家标准。而425号的普通硅酸盐水泥熟料中CaO的含量要在60％以上，这是由于本发明方法的速烧速冷工艺特点使速烧水泥熟料的活性增高所致。实施例7(对比例1)
本实施例涉及按现有技术方法、通过向煤粉中配入石灰石进行粉煤灰改性的试验。试验在对苏制Tn-230-2型号的现有煤粉锅炉按本发明方法进行改造之后形成的设备中进行。所用煤的灰质化学组成列于表5(10号试样)。配入的石灰石为普通市售商品，其中的CaO含量为52％。参照图4，将石灰石送至球磨机(15)中预先粉磨，达到4900孔/cm2筛筛余小于6％的细度以后，计量加入输送机(3)，在此与从原煤预均化堆场(1)输送来的原煤汇合，形成配煤混合物，再一起送至粉磨机(4)中粉磨，经粗粉分离器(5)和旋风分离器(6)分离后，收集4900孔/cm2筛筛余小于15％的细粉，送至煤粉储仓(7)，煤粉混合物经煤粉给煤机(8)与一次风一起喷入锅炉炉腔(9)中燃烧，炉膛温度为1300-1500℃，锅炉产生的高温高压蒸汽送至热力用户如发电设备(10)，从炉膛出来的粉煤灰快速冷却后，经电收尘器(11)被收集下来，与从炉膛收集的炉渣混合，形成改性粉煤灰，其化学分析结果列于表5(11号试样)。将这种改性粉煤灰与5％的石膏混合后，送至水泥粉磨机中粉磨、制成水泥，其性能测定结果列于表6(11#试样)。
因为CaCO3分解要吸收大量热能，其添加量不能大，否则会影响锅炉正常燃烧及出力，甚至造成灭火事故。从表5可以看出，这种改性粉煤灰的CaO含量只能达到16.52％，与普通硅酸盐水泥熟料中的60％以上的CaO含量相比相去甚远。向这种粉煤灰中添加5％石膏后，再经水泥球磨机磨制成水泥，性能很差，达不到275#，没有太大的实用价值。实施例8(对比例2)
其它试验条件同实施例7，只是除石灰石以外，还向煤中配入0.43％的莹石、5％的晶种，、0.45％的重晶石。得到的粉煤灰的化学分析结果列于表5(12号试样)。试样的粉末X一光衍射分析(图6)表明，粉煤灰中很少有硅酸盐矿物相的特征衍射峰，只有明显的SiO2和CaO的特征峰。对这种粉煤灰样品作偏光显微物相分析(图8)，结果表明，只有少量的结晶粒子，估计为SiO2和CaO。向这种粉煤灰中掺加5％的石膏后，磨细，制成水泥的性能列地表于表6(12#试样)。
从表5和表6中的11#和12#试样的试验结果可以看出，无论是向煤中仅配人石灰石作改性剂、或是除石灰石以外还配入了矿化剂(莹石)、晶种、早强疏松剂(重晶石)，得到的粉煤灰水硬活性都没有明显提高，由它们制成水泥的性能都达不到275#，没有太大的实用价值。实施例9
其余试验条件同实施例7，只是向煤中配入了本发明的“AMC”来代替石灰石，且调整配入量。“AMC”中只含生石灰，生石灰为普通市售商品，其CaO含量约为92％。试验发现，配入仅含生石灰的“AMC”后，配煤混合物粉末在炉膛中燃烧时炉膛发亮，燃烧状况良好，因此“AMC”可多加。这样得到的速烧改性粉煤灰的化学成份分析结果列于表5(13号试样)。对试样进行X-光衍射分析(图7)，发现存在β-C2S和结晶的硅酸三钙固溶体54CaO·16SiO2·Al2O3·MgO等典型的硅酸盐水泥熟料矿物相的特征峰。向这种速烧改性粉煤灰中掺加5％石膏后，磨细制成水泥的性能列于表6(13-1#试样)。如果除石膏外，再添加10％的525号硅酸盐水泥熟料，磨细制成的水泥(13-2#试样)性能列于表6中。
由表5和表6看出，当用“AMC”代替CaCO3时，可以明显提高改性粉煤灰中CaO含量(达44.36％)，改性粉煤灰的水硬活性也明显提高。用其作为唯一活性成分直接制成的水泥性能(13-1#试样)达到425#标准。而掺加10％熟料后(13-2#试样)，其性能超过425#。实施例10
同实施例9进行实验，只是改变配入的“AMC”的量。得到的速烧改性粉煤灰(14号试样)的化学成份分析结果列于表5。向这种速烧改性粉煤灰中掺加5％石膏，磨细制成水泥(14#试样)的性能列于表6。实施例11
同实施例9进行实验，只是改变配入的“AMC”的量。得到的速烧改性粉煤灰(15#试样)化学成份分析结果列于表5。向这种速烧改性粉煤灰中掺加5％石膏，磨细制成水泥(15#试样)的性能列于表6。实施例12
同实施例9进行实验，只是改变配入的“AMC”的量，且“AMC”中除生石灰以外，还有0.3％的矿化剂(莹石)、2.0％晶种、1.2％的早强疏松剂(重晶石)。得到的速烧改性粉煤灰的化学分析结果列于表5(16号试样)。向这种速烧改性粉煤灰中掺加5％的石膏后，磨细制成的水泥(16#试样)性能列于表6。可以看出，速烧改性粉煤灰中CaO含量达到33.12％，其性能达到325#标准以上。实施例13
同实施例9进行实验，只是改变配入的“AMC”的量，且“AMC”中除生石灰外，还有0.6％的莹石，4.3％的晶种，0.8％的重晶石。得到的速烧改性粉煤灰的化学分析列于表5(17号试样)。向这种速烧改性粉煤灰中掺加5％石膏后，磨细制成水泥(17#试样)性能列于表6。可以看出水泥性能达到粉煤灰硅酸盐水泥的525#国家标准。实施例14
同实施例9进行实验，只是改变配入的“AMC”的量，且“AMC”中除生石灰外，还有0.9％的莹石、5.7％的晶种、0.5％的重晶石。得到的速烧改性粉煤灰的化学分析列于表5(18号试样)。向这种速烧改性粉煤灰中掺加5％石膏后，磨细制成水泥(18#试样)性能列于表6。可以看出，水泥性能达到粉煤灰硅酸盐水泥525#国家标准。实施例15
本实施例涉及用AMC脱硫剂对煤粉锅炉烟气脱硫效果的试验。在实施例9的条件下进行实验，只是改变生石灰的添加量，得到的速烧改性粉煤灰中CaO含量为23.7％(重量)，如表7所示，二次测量平均结果表明，烟气中二氧化硫排放量降低38.9％。
还在实施例12的条件下进行了试验，掺加AMC脱硫剂后，烟气中二氧化硫排放量降低46.8％。这些结果表明，本发明的脱硫方法对煤粉锅炉烟气脱硫具有显著的效果。
表3
试样     SiO2(％)     Al2O3(％)     Fe2O3(％)     CaO(％)     MgO(％)     烧失量(％)     其它(％) 合计
    0123456     63.234.644.9323.2034.8043.3423.51     18.09.8512.856.579.9212.286.67     8.34.545.943.034.575.613.09     1.546.0730.1363.5045.8332.7163.12     1.60.881.140.540.881.090.60     4.92.682.972.212.502.821.82     2.51.382.040.951.482.151.19     100100100100100100100
表4
试样     初凝(时分)     终凝(时分)    安定性            抗折强度(MPa)             抗压强度(MPa)
    3天     7天     28天     3天     7天     28天    标号*
    1#2#3#4#5#6#     2:123:351:532:203:191:30     3:204:412:493:414:322:41     合格合格合格合格合格合格     4.12.75.14.22.95.3     5.03.66.05.33.86.5     7.06.17.67.26.47.8     22.313.425.423.413.727.6     29.417.336.731.219.638.1     44.235.453.446.937.154.5     425325525425325525
*按普通硅酸盐水泥标准
表5
  试样     SiO2(％)     Al2O3(％)    Fe2O3(％)     CaO(％)     MgO(％)    烧失量(％)     其它(％) 合计
    101112131415161718     68.3257.4354.9438.2746.6326.7346.0232.5426.25     20.6517.2016.5011.5614.078.0113.899.737.97     2.512.011.951.411.750.911.721.131.00     1.2016.5220.1244.3632.5660.9233.1252.5161.40     2.962.502.011.642.021.172.001.431.16     2.803.023.221.581.911.111.891.351.09     1.561.321.261.181.061.151.361.311.13     100100100100100100100100100
表6
   试样     初凝(时分)     终凝(时分)    安定性             抗折强度(MPa)            抗压强度(MPa)
    3天     7天    28天     3天     7天     28天    标号*
    11#12#13-1#13-2#14#15#16#17#18#     7:445:584:551:483:473:073:302:382:15     9:507:235:552:584:534:124:453:533:41     合格合格合格合格合格合格合格合格合格      --3.03.82.54.33.14.64.9     2.02.14.54.93.55.53.85.65.8     4.54.77.07.36.17.56.37.07.4      --14.417.613.219.315.322.222.7     6.78.0021.425.017.229.219.433.034.0     16.520.340.644.837.346.639.852.953.2     -275-275425+425+325+425+325525+525
*按普通硅酸盐水泥标准-表示标号不到；+表示标号超过
表7
                   掺AMC前                     掺AMC后 掺AMC后二氧化硫排放量的降低(％)
粉煤灰中CaO含量(wt％) 标准湿烟气量(Nm3/h) SO2排放浓度(mg/Nm3) SO2排放量(kg/h) 粉煤灰中CaO含量(wt％) 标准湿烟气量(Nm3/h) SO2排放浓度(mg/Nm3) SO2排放量(kg/h)
1.2 322974.5 217.8 70.4 23.7 317067.7 155.8 49.4
322964.3 229.7 74.2 310789.1 125.6 39.0
平均值 322969.4 223.7 72.3 313928.4 140.7 44.2 38.9
1.2 322974.5 217.8 70.4 33.1 313947.4 135.9 42.66
322964.3 229.7 74.2 307730.9 111.5 34.31
平均值 322969.4 223.7 72.3 310839.3 123.7 38.49 46.8

Claims (22)

1．一种“一炉两用”同时出热和生产速烧水泥熟料的方法，所说“一炉”是煤粉热力锅炉，煤粉在锅炉中燃烧产生的高温高压蒸汽输送给热力用户，其特征在于，根据煤灰分含量和化学成分情况，向煤中配入一种掺烧剂，其中含有以CaO为主的富钙物质和一种矿化剂、一种晶种和一种早强疏松剂，该掺烧剂的用量要使得配煤混合物燃烧后得到的速烧水泥熟料中以CaO重量％表示的Ca含量为30-65重量％，基于得到的速烧水泥熟料的重量计；将这种配煤混合物充分混匀并磨细，其粉末粒度应达到4900孔/cm2筛筛余小于30％，将这种配煤混合物粉末喷入炉膛内，使其在1300℃以上的高温区充分燃烧，同时灰质间发生矿化反应，得到速烧水泥熟料。
2．按权利要求1的方法，其特征在于，在配煤混合物粉末炉内高温燃烧并发生矿化反应、离开炉膛后，速烧水泥熟料在1-5秒钟之内迅速冷却到200℃以下。
3．按权利要求1的方法，其特征在于，掺烧剂中矿化剂是萤石，其量不超过2重％；晶种为细晶粒的常规硅酸盐水泥熟料，其量不超过7重量％；早强疏松剂为重晶石，其量不超过2重量％。
4．按权利要求的1方法，其特征在于，掺烧剂中以CaO为主的富钙物质是生石灰。
5．按权利要求1-4中任一项的方法，其特征在于，掺烧剂的用量要使得配煤混合物燃烧后得到的速烧水泥熟料中CaO重量％为45-65重量％。
6．按权利要求1-4中任一项的方法，其特征在于，将配煤混合物粉磨后，粉末的粒度应达到4900孔/cm2筛筛余小于15％。
7．按权利要求6的方法，其特征在于，将配煤混合物粉磨后，粉末的粒度应达到4900孔/cm2筛筛余小于6％。
8．按权利要求1-4中任一项的方法，其特征在于，炉膛高温区的温度为1350-1700℃。
9．按权利要求8的方法，其特征在于，炉膛高温区的温度为1450-1550℃。
10．按权利要求1-4中任一项的方法，其特征在于，配煤混合物粉末在炉膛高温区的停留时间不低于2秒。
11．按权利要求10的方法，其特征在于，配煤混合物粉末在炉膛高温区的停留时间不低于4秒。
12．按权利要求10的方法，其特征在于，配煤混合物粉末在炉膛高温区的停留时间不低于6秒。
13．按权利要求1-4中任一项的方法，其特征在于，所说煤粉热力锅炉为煤粉炉或旋风炉。
14．按权利要求1-4中任一项的方法，其特征在于，所说的煤粉热力锅炉是现有煤粉炉或旋风炉。
15．按权利要求1-4中任一项的方法，其特征在于，所说的热力用户包括热电厂。
16．按权利要求1-4中任一项的方法，其特征在于，在生产出高温高压蒸汽的同时，煤中含有的硫被固结到速烧水泥熟料中，脱除了烟道气中有害的含硫成分。
17．一种速烧水泥熟料，其特征在于，它是按权利要求1-16中任一项的方法制得的。
18．一种速烧水泥，其特征在于，它是以权利要求17的速烧水泥熟料作为唯一的活性成分，在添加常规水泥辅料后经粉磨而制得的。
19．一种速烧水泥，其特征在于，它是以权利要求17的速烧水泥熟料作为主要的活性成分，其用量为65-90重量％、并掺入5-30重量％的常规硅酸盐水泥熟料、再添加5重量％的常规水泥辅料，均以水泥重量计，经粉磨而制得的。
20．一种“一炉两用”同时出热和生产速烧水泥熟料、并任选制成速烧水泥的设备，它包括：原煤预均化堆场(13)、原煤储仓(1)、微机配料(2)、掺烧剂原料堆场(14)、掺烧剂料仓(15)、微机配料(16)、输送机(3)、煤粉制备粉磨机(4)、粗粉分离器(5)、旋风分离器(6)、配煤粉储仓(7)、配煤粉给煤机(8)、煤粉锅炉(9)、热力用户(10)、电除尘器(11)、速烧水泥熟料库(12)、以及为将速烧水泥熟料制成速烧水泥而任选接入的混合材、石膏料仓(17)、微机配料(18)、水泥粉磨机(19)、水泥储库(20)、水泥散装(21)、水泥袋装包装机(22)和水泥成品库(23)。
21．一种“一炉两用”同时出热和生产速烧水泥熟料、并任选制成速烧水泥的设备，它是在对现有煤粉热力锅炉进行改造后得到的，包括：原煤储仓或预均化堆场(1)、微机配料(2)、输送机(3)、掺烧剂原料仓(13)、微机配料(14)、掺烧剂粉磨机(15)、掺烧剂粉储仓(16)、微机配料(17)、配煤混合物粉磨机(4)、粗粉分离器(5)、旋风分离器(6)、配煤粉储仓(7)、配煤粉给煤机(8)、煤粉锅炉(9)、热力用户如发电设备(10)、电除尘器(11)、速烧水泥熟料库(12)、以及为将速烧水泥熟料制成速烧水泥而任选接入的混合材、石膏料仓(18)、微机配料(19)、水泥粉磨机(20)、水泥储库(21)、水泥散装(22)、水泥袋装(23)、水泥成品库(24)。
22．现有煤粉热力锅炉在“一炉两用”同时出热和生产速烧水泥熟料中的应用。
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