CN104903671A - 水泥生产系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水泥生产系统，具有用于预热水泥生料的预热器、预煅烧被预热的水泥生料的煅烧炉，以及烧制被预煅烧的水泥生料的旋转炉，其中，煅烧炉具有提升管线，来自旋转炉的废气流过该提升管线。气体分支探针被设置在煅烧炉喷嘴里，其是由提升管线的喷嘴形被收缩的一部分形成的，其中，气体分支探针被齐平地设置在所述提升管线的煅烧炉喷嘴上。
Description
技术领域
本发明涉及水泥生产厂，其具有用于预热水泥生料的预热器、预煅烧被预热的水泥生料的煅烧炉以及用于烧制被预煅烧的水泥生料的旋转管式炉，其中，所述煅烧炉具有提升管线，来自所述旋转管式炉的废气流经该提升管线并且该提升管线具有煅烧炉喷嘴。
背景技术
燃料的巨大数额是必要的水泥生产。因此作出努力来优化，特别是通过在燃烧过程中，分析该炉排出气体的组成，并考虑到这一点在控制燃烧过程。以这种方式，有可能避免危险的操作条件，降低污染物和提高产品质量。防止结块材料也是重要的一点。取断了气的是，在过去，有时今天还进行了通过它们从侧面推入炉入口外壳和项目到炉口密封过不了多久，水冷喷枪。尽管这仍然是从一个过程工程点的最佳位置，矛形件是有经受高磨损，因为以往更高的热应力和二次燃料的使用的增加，从而使可用性变得越来越低和维护要求变得越来越高。改变也因此被提出来进行测量的气体线炉入口外壳毗邻。
在WO 2010/049836 A1中，气体从煅烧炉的上升管线的下部区域被排出。为此目的，该气体经由气体排出口被馈送给气体分析仪器，该气体排出口被冲洗地接合到提升管线。尽管相比于突出到提升管线的喷枪，磨损由于冲洗装置而被显著降低，也已经发现显著地更高的测量精度在此需要被认可。
DE 299 24 941 U1涉及实施用于烧制粉状原材料工艺的装置，其具有旋风预热器、煅烧炉、炉子和冷却器，具有被布置在炉子和煅烧炉之间的连接管线里的用于工艺气体的分析测量仪器。此外，DE 102008 036 088 B4描述了一种用于运行具有预热区、煅烧区和烧结区的水泥厂的工艺，其具有在预热区的起始部的上游、烧结区和/或煅烧区的入口区域里开展气体分析。
发明内容
因此，本发明的目的是改进气体测量使得首先、气体的排出检测经受非常低的磨损应力并且第二、气体分析可以在具有较高测量精度下开展。
根据本发明的该目的通过权利要求1的特征得以实现。
根据本发明，气体分支探针被设置在煅烧炉的喷嘴上，该喷嘴是由以喷嘴状的方式被收缩的上升管线的部分所形成的，其中，气体分支探针被额外地冲洗接合到该提升管线。
由于冲洗装置，气体分支探针经受相对低的磨损。此外，已经发现在煅烧炉喷嘴上的冲洗装置的情况下，测量精度显著高于冲洗装置设置在喷嘴外。这可以由煅烧炉喷嘴里较高的气体速度进行解释，伴随着在壁临近区域的速度甚至比在中间区域的速度更高。此外，提升管线的通常相对粗糙的内表面导致被微湍流驱散的任何薄的、层流的边界层，并且所导致的湍流会导致允许气体典型逃逸的横向混合。因此，本发明是基于冲洗装置结合在煅烧炉喷嘴里的安装位置的协同作用。
本发明的进一步的实施方案是从属权利要求请求保护的主题。
在一个优选的实施方案中，气体分支探针被设置在提升管线的最小横截面的区域里。此外，它可以或者水平地或倾斜地开启进入提升管线内。在水平逃逸的情况下，抽吸的粉尘最小，这是因为夹带在燃烧空气中的灰尘以及在逆流中落下的任何颗粒都具有垂直于气体逃逸的运行矢量。在倾斜向下定向的气体分支探针的情况下，重力有助于从气体分支探针上被气动清理下来的灰尘的排出。另一方面，如果是向上定向的话，随着灰尘杂质的排出更加困难，从燃烧空气中引入的灰尘颗粒会被反击。
气体分支探针是气体分支装置的一部分，该气体分支装置具有至少一个过滤器单元以便排出升起的灰尘。该过滤器单元可相对于所述气体分支探针轴向或径向地设置。轴向设置使得整体结构更加简单成为可能并且由于流动条件较低水平的沉积是可以预期的。探针管的清洁也比在径向过滤器装置的情况下更加有效。尽管在径向设置的情况下，该被吸入的气体稍微少的有利流动已被认可，清洗会更加简单，因为清洗的颗粒在重力作用下会掉下来并且随后可以从气体逃逸管中被气动地吹出。此外，在径向设置的情况下，如果必要可以通过后部轴向开口而无需取出过滤器，该气体逃逸管可以是“免戳的”。气体分支装置还可以具有用于冷却所述气体分支探针的冷却系统和/或用于清洁过滤器单元的冲洗单元。
在本发明的另一实施方案中，气体分支探针被配备有圆锥地缩进提升管线内的气体分支端口。位于气体分支端口和气体分支探针之间的间隙随着时间的推移，由于燃烧空气中的颗粒和部分脱酸原材料会变得堵塞。由于这种材料会导致材料结块，圆锥形配置的气体分支端口的拆卸变得相当容易，这是因为低摩擦力的发生以及探针因此可以借助于更小的力的施加而被从该端口中被拉出来。
在进一步的实施方案中，气体分支装置被配备有两个气体分支探针，使得持续的气体分析成为可能。此外，该气体分析系统的可用性得以提高。
附图说明
本发明的进一步的优点和实施方案借助于说明书和附图描述如下。附图示出：
图1示出了的水泥生产厂的示意图；
图2示出了配置有轴向滤波器的气体分支探针的截面图；
图3示出了设置有径向滤波器的气体分支探针的截面图；
图4示出了设置有过滤器单元开口倾斜向下进入提升管的气体分支探针的示意性截面图；
图5示出了设置有过滤器单元开口倾斜向上进入提升管的气体分支探针的示意性截面图；
图6示出了设置有锥形气体分支端口的气体分支探针的示意性截面图；
图7示出了设置有冲洗单元和冷却系统的气体分支装置的示意图；
图8示出了设置有位于管线内的气体分析仪器的气体分析系统的示意图；
图9示出了具有两个气体分支探针和气体分析仪器的气体分支装置的示意图；以及
图10示出了图9所示的气体分析仪器的示意图。
具体实施方式
图1所示的水泥生产厂基本上由用于预热水泥生料7的预热器1、用于预分解被预热的水泥生料的煅烧炉2、用于烧制被预煅烧的水泥生料和用于冷却被烧成的水泥熟料的冷却器4。
在此情况下，预热器被配置为具有多个旋风(分离器)级1a、1b、1c的夹带气流预热器，并且来自旋转管式炉3的废气8以已知的方式流过该预热器。当然，该预热器可以包括进一步的旋风级，尤其是4至5个旋风级。
煅烧炉具有设置有煅烧炉喷嘴6的提升管线5，来自旋转管式炉3的废气也同样流过该提升管线，其中，该煅烧炉喷嘴是由以喷嘴状方式被收缩的提升管线的一段来形成的。
在运行期间，水泥生料7在预热器1的上部区域被引入并且顺序地通过预热器的各个级。在旋风1c中被高处抛下的被预热的水泥生料7’被引入到旋风1b的气体管线内并且被进一步地预热(7”)以及被供给至旋风层1a。该热的水泥生料7”’在提升管线5的下部区域里被供给至煅烧炉2内：被预热的水泥生料7”的精细片段在那里由来自旋转管式炉的热废气8被带入到旋风1a内。进一步的燃料可以任选地被进料至煅烧炉内，使得生料在煅烧炉2里进行煅烧。在旋风1a中，该预煅烧的生料7”’被再次高处抛下(沉淀)并且随后进入旋转管式炉3内，在该管式炉里其被烧制成水泥熟料。所需要的热能是由在燃烧器9里燃烧的燃料提供的。所形成的废气8以与预煅烧生料相反的方向离开旋转管式炉3并且流过煅烧炉2以及随后流过预热器1。该烧成的水泥熟料最后在冷却器4中进行冷却。
该气体经由气体分支探针10被分叉，该气体分支探针是气体分析系统的一部分并且通入煅烧炉喷嘴6内。图2至10示出了该气体分析系统的各种实施例；各种气体分支装置首先在图2至7中被示出，并且各种气体分析装置在图8至10中被更详细地进行说明。
图2示出了煅烧炉喷嘴6的截面。可以看出该提升管线的壁从内向外是由耐火内壁5a、多个绝缘层5b和由钢构成的外壁5c形成的。该气体分支探针10经由气体分支端口11相对于垂直提升管线被水平地设置，该气体分支探针10被齐平地接合到提升管线。它与内壁面5a齐平，使得它不会突出到废气8的流体里。所述气体分支装置另外具有过滤装置13，其在所示的例子中被轴向设置到气体分支探针10。在滤波器单元13中，在煅烧炉喷嘴6的区域里被抽出废气8不夹带灰尘并且经由优选加热气体管线14被供给到气体分析仪器。
在如图3所示的例子中，提供有被径向设置的过滤器单元15。如图2所示的轴向设置具有更加简单的结构并且由于被轴向定向的流动条件，更少的沉积水平是可以期待的。此外，该气体分支探针10的轴向定向清洗将更加有效。从气体分支探针10到气体排放管线14的被暴露的区域的任何加热(装置)的建造都比图3中的径向设置要简单。
虽然如图3所示的径向设置稍微不那么有利于被吸入的废气8的流动条件，该过滤器单元15的清洗是比较容易的，这是因为被清洗下来的颗粒在重力作用下向下落下并且在那里可以被压缩空气吹出来。此外，气体分支探针是免戳的，其通过在后的轴向开口(16)而无需移除过滤器；这是可能的。
图4和5示出了具有倾斜定向的气体分支端口17，18的两个例子，使得被保持在气体分支端口里的气体分支探针10相应地倾斜进入提升管线5内。在如图2和3所示的例子中的水平分支的情况下，最小的被吸入灰尘是可以期待的，这是因为在废气中夹带的灰尘和从上方逆流落下的任何颗粒具有垂直于气体的分支的运行矢量。
在如图4所示的例子中，气体分支探针开口倾斜朝向地进入提升管线5内，并且从而有助于从气体分支探针被气动清理下来的灰尘在重力作用下的排出。另一方面，如果气体分支探针10被倾斜朝上地定向(图5)，来自燃烧空气中的灰尘颗粒可以被较少地引入。但是，它必须认可的是在清洁操作过程中的灰尘排出会变得更加困难。
在图6的例子中，用于连接相应的圆锥形气体分支探针20的圆锥形气体分支端口19被示出。该气体分支端口19的外锥形形状使得为了维护工作而移除气体分支探针20变得相当容易。位于气体分支端口19和气体分支探针20之间的间隙会随着时间推移被来自燃烧空气中的颗粒和部分脱酸生料中的颗粒堵塞。此外，材料倾向于结块，使得气体分支探针只有增加所施加的力下才能被拉出来。然而，由于气体分支端口19的圆锥形状，在拆卸时产生的摩擦力较低，使得气体分支探针可以在施加相应较低的力时就被拉出来。
除了气体分支探针和过滤器单元，如图7所示的气体分支装置还具有用于冷却气体分支探针10的冷却系统21。过滤器单元13可以另外地被设置有反冲洗单元22，用于对过滤器单元进行循环清洗。当然，如图2至6分别所示的其它实施例也可以被配备有合适的冷却系统21和反冲洗单元22。
在图8中所示的位于管道内的气体分析系统具有气体分析仪24。待分析的气体通过气体输送装置23例如泵、借助于气体分支探针10从煅烧喷嘴6进行分支，并且在还包含滤波器单元13的气体分析仪24里进行分析。被分析的气体通过气体出口25离开气体分析系统。
此外，这是可能的，即提供具有多个特别是两个气体分支探针10，10’的气体分析系统，其中每个气体分支探针10，10’分别连接到过滤器单元13，13’(参见图9)。待分析的气体借助于两个气体分支探针10，10’中的一个从煅烧炉喷嘴处进行分支、过滤并且经由任选加热气体线路14，14’供给到气体分析器26。可选的第二气体分支系统使得连续进行气体分析而无需中断测量信号成为可能。该气体分析系统的可用性也由此提升了。经由所选择的气体分支探针10，10’从煅烧喷嘴6所分支出来的气体被过滤并且经由任选的加热气体线路14，14’被供给到气体分析仪26。该可选的第二气体分支系统使得连续气体分析而无需中断测量信号成为可能。
图10以更详细的方式示出了图9所示的气体分析系统。连接到两个气体分支探针10，10’的气体管线14，14’可以首先经由切换单元27进行选择。从所选择的气体分支系统中分支出来的气体经由气体输送装置23在加热气体管线14或14’中被输送到气体处理单元28并且在那里进行条件调整以适应于气体分析器26。实际的分析随后在气体分析仪器26上进行。
为了获得非虚假的测量结果，如图7所示的反冲洗单元22是必要的。这意味着，供应到气体分析器26的气体在清洁操作期间被中断，并且可靠的分析结果仅当冲洗气完全离开系统时才可以被再次产生，该清洗操作可以持续几分钟时间。在这段时间里，第二气体分支探针被使用以便实现连续的分析结果。用于两个气体分支探针的清洁间隔因此彼此适应。进一步的优点是，即使当气体分支探针必须以其他的方式进行替换或者维修，另一气体分支探针始终持续地可用于气体分析。当两个气体分支探针被使用时，气体分析可以在三个不同的运行模式下进行，或者只有探针1或仅有探针2或者两个探针被交替地操作。
Claims (11)
1.水泥生产厂，具有
a.预热器(1)，用于预热水泥生料，
b.煅烧炉(2)，用于预分解被预热的水泥生料，
c.旋转管式炉(3)，用于烧制被预煅烧的水泥生料，
d.其中，所述煅烧炉(2)具有设置有煅烧炉喷嘴(6)的提升管线(5)，来自所述旋转管式炉(3)的废气流过具有煅烧炉喷嘴的提升管线，并且该煅烧炉喷嘴是由以喷嘴形方式被收缩的提升管线的一部分形成的，以及
e.至少一个气体采样探针(10)，其被齐平地设置在所述提升管线的煅烧炉喷嘴(6)上。
2.根据权利要求1所述的水泥生产厂，其特征在于，所述气体分支探针(10)被设置在所述提升管线(5)最小横截面的区域里。
3.根据权利要求1所述的水泥生产厂，其特征在于，所述气体分支探针(10)水平地开口进入到所述提升管线(5)内。
4.根据权利要求1所述的水泥生产厂，其特征在于，所述气体分支探针(10)倾斜地开口进入到所述提升管线(5)内。
5.根据权利要求1所述的水泥生产厂，其特征在于，所述气体分支探针(10)与所述煅烧喷嘴(6)的内壁(5a)是平齐的。
6.根据权利要求1所述的水泥生产厂，其特征在于，所述气体分支探针(10)是气体分支装置的一部分，该气体分支装置具有至少一个过滤器单元(13，15)。
7.根据权利要求6所述的水泥生产厂，其特征在于，所述过滤器单元(13，15)相对于所述气体分支探针(10)被轴向或径向地设置。
8.根据权利要求1所述的水泥生产厂，其特征在于，所述气体分支探针(10)是气体分支装置的一部分，该气体分支装置具有用于冷却该气体分支探针的冷却系统(21)。
9.根据权利要求1所述的水泥生产厂，其特征在于，所述气体分支探针(20)被配备有气体分支端口(19)，该气体分支端口在所述提升管线的方向上圆锥形地逐渐收窄。
10.根据权利要求1所述的水泥生产厂，其特征在于，齐平地接合到所述提升管线的至少两个气体分支探针(10，10’)被设置在所述煅烧炉喷嘴(6)上。
11.根据权利要求10所述的水泥生产厂，其特征在于，所述两个气体分支探针(10，10’)被连接到共同的气体分析仪器。
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