CN106660871B - 用于热处理可分散原材料的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于热处理可分散原材料的方法，其中将原材料引入灌注热气体的立管，在立管中通过热气体对原材料进行热处理。此外，将至少一种燃料供应至立管，其中燃料最初停留在至少一个支承面上的燃料调节区域中，所述燃料在燃料调节区域和一部分混有原材料的热气体接触，因此干燥和/或至少部分地脱气和/或至少部分地反应，从而其后转移至立管。
Description
技术领域
本发明涉及用于热处理可分散原材料的方法和系统，其中将原材料引入灌注一种或多种热气体的立管，并且在立管中分别通过一种或多种热气体进行热处理。
背景技术
例如，在水泥熟料的生产中在水泥原材料的煅烧中进行这种热处理。通过在分离燃烧室中燃烧的燃料提供所需的热能，所述分离燃烧室例如连接至立管(DE 10 2004 045510 A1)。通过DE 195 35 312 A1已知相似的概念，其公开了联接至排出线路的反应器，所述反应器由废材料(特别是旧轮胎)产生可燃气体。该文献中的反应器以气化反应器的形式构造并且通过三级空气线路连接至水泥熟料系统的冷却器，使得冷却器的至少一部分废气可用作反应器中的气化剂。根据DE10 2005 052 753 A1，以不充分燃烧的形式构造额外的燃烧区域。
在所有这些具有各种构造的燃烧室的情况下，冷却器的热废气用于使燃料反应，其中产生的热气体被供应至煅烧器。其中使用生料从而调节温度。这些概念的缺点是与通过分离线路供应冷却器的热废气和生料相关的装置的高复杂性。在许多现有的系统中，生料的供应特别阻止技术的革新，因为没有合适的高度差允许通过重力供应生料。
相反，WO 2012/048159 A2追求另一种概念，其中通过枢转安装设施使得固体燃料(例如旧轮胎)在立管中直接燃烧。虽然这种方法的优点在于可以相应地减少与三级空气线路相关的装置的复杂性，但是必须考虑由于极高温度造成的安装设备的相应的高复杂性。
发明内容
因此本发明所基于的目的是，对于灌注热气体的立管中的用于热处理可分散原材料的燃料反应，减少装置的复杂性。
根据本发明，通过权利要求1和8的特征实现所述目的。本发明的具体设计实施方案是其他权利要求的主题。
在根据本发明的用于热处理可分散原材料的方法的情况下，将原材料引入灌注热气体的立管，并且在立管中通过热气体进行热处理。此外，将至少一种燃料供应至立管，其中燃料最初停留在至少一个支承面上的燃料调节区域中，所述燃料在燃料调节区域和一部分混有原材料的热气体接触，因此干燥和/或至少部分地脱气和/或至少部分地反应，从而其后转移至立管。
术语“热气体”被理解为特别表示烟道气，最优选来自炉或来自热处理系统的烟道气，其可以与其它处理气体混合。
因此，本发明使用热气体使燃料反应，从而可以消除由于相应大型尺寸的三级空气线路或通往燃料调节区域的附加三级空气线路造成的装置的高复杂性。另一个优点在于，通过所使用的热气体的更低氧气含量明显促进了燃料反应情况下的温度调节。热气体中夹带的生料也避免过高的温度峰值。
本发明所基于的概念在于，整个燃料调节区域中的燃料大部分(即至少50％)干燥和/或至少部分脱气和/或至少部分通过混有原材料的热气体反应。
燃料调节区域中的燃料在此优选与热气体接触，所述热气体的至少50％，优选至少60％，或至少70％，或至少80％，或最优选至少90％由一部分混有原材料的热气体形成。剩余部分例如由沿着支承面输送燃料的气体形成，和/或由通过推进喷嘴供应的空气形成，其中通过推进喷嘴供应的空气可以使烟道气转向进入燃料调节区域和/或设定燃料调节区域的区域中的热气体的含氧量。
根据一个优选的实施方案，燃料调节区域的至少一个支承面设置在通往立管的调节室中，其中一部分混有原材料的热气体从立管转向进入调节室并且与燃料接触。通过这种方式，特别也可以分别使用二次燃料或潮湿燃料，因为二次燃料或潮湿燃料在调节室中首先干燥并且至少部分地脱气和反应。在此优选以机械方式或通过重力将燃料供应至支承面。然后以机械或气动的方式沿着支承面输送干燥和/或至少部分脱气的燃料并且分别使其落入立管或者将其转移至立管，然后所述燃料在立管中分别完全反应或燃烧。
取决于灌注立管的热气体的氧气含量，可能希望通过加入含氧气体以针对性方式设定与燃料接触的热气体的氧气含量，从而分别优化燃料的调节或反应。在此，加入含氧气体还可以使热气体转向进入调节室，从而由此以针对性方式设定在燃料调节区域中与燃料接触的热气体的量。
此外，不希望燃料在燃料调节区域中已经完全反应，从而通过横穿立管长度的燃料分配能量输入。因此，在落入立管之时，燃料的反应程度应当小于90％，优选小于70％，最优选小于50％。还有利地，在落入立管之时，燃料的脱气程度为至少70％。由此保证之后被立管中的热气体夹带的燃料仍然可以在立管内完全反应。
根据本发明的另一个设计实施方案，可以提供的是，根据需要通过惰性材料(例如砂或石灰石生料)熄灭位于支承面上的燃料。
根据本发明的用于热处理可分散原材料的系统设置有灌注热气体的立管，用于加入原材料的装置，和燃料调节区域，其中燃料调节区域包括用于加入燃料的装置，用于燃料的至少一个支承面，和沿着支承面输送燃料并且将燃料转移至立管的装置。燃料调节区域在此连接至立管使得一部分混有原材料的热气体到达燃料调节区域并且在燃料调节区域中与燃料接触，由此使燃料干燥和/或至少部分脱气和/或至少部分反应。
用于加入燃料的装置可以例如包括螺旋式输送机和/或门和/或泵和/或挺杆和/或斜槽和/或分格轮闸门和/或门片系统。将燃料输送和转移至立管的装置可以以用于机械输送的门或挺杆和/或用于气动输送的送风装置或鼓风机的形状形成。推进喷嘴可以设置成使得一部分混有原材料的热气体转向进入燃料调节区域。这些喷嘴可以加载含氧气体从而以针对性方式设定燃料调节区域中的热气体的氧气含量。
为了给燃料提供充足空间使其反应，立管的直径D与燃料调节区域中的燃料的支承面的深度T的比例应当为5>D/T>1.5，优选3>D/T1.5。燃料的支承面相对于水平方向的倾斜度应当为+45°至-50°，优选0至-30°，最优选0至-10°。
还被证明有利的是，支承面由至少两个接连台阶形成，因为随着燃料从一个台阶移动至另一个台阶，分别出现燃料的混合或旋流，由此保证更迅速的反应。燃料调节区域的高度与支承面或台阶的深度的比例优选在0.5和2之间，优选在0.75和1.5之间。当然，还可以设想支承面由一个平台和至少一个邻接平台的台阶形成，其中单个台阶的长度为平台的长度的0.2至1倍，优选0.2至0.6倍。支承面的宽度与深度的比例有利地在0.5和2.5之间，优选在1和2之间。
根据另一个示例性实施方案，燃料调节区域由设置在一部分立管中的调节室形成，所述立管被设置成相对于竖直方向倾斜，其中燃料的至少一个支承面由立管的相应构造的壁区域形成。取决于燃料调节区域的构造，可以设置转向装置，所述转向装置使一部分混有原材料的热气体转向进入燃料调节区域。这些转向装置可以例如由推进喷嘴形成。
通过如下若干示例性实施方案的描述和附图更详细地解释本发明的其它优点和设计实施方案。
附图说明
在附图中：
图1显示了用于生产水泥熟料的系统的示意图；
图2显示了根据第一个示例性实施方案的用于热处理可分散原材料的系统的示意图；
图3显示了根据第二个示例性实施方案的用于热处理可分散原材料的系统的示意图；并且
图4显示了根据第三个示例性实施方案的用于热处理可分散原材料的系统的示意图。
具体实施方式
图1显示了用于生产水泥熟料的系统，所述系统具有用于预热水泥生料101的多级预热器100，用于预煅烧经预热水泥生料103的煅烧器102，用于灼烧经预煅烧水泥生料105从而形成水泥熟料的炉104，和用于冷却水泥熟料的冷却器106。炉104中产生的热气体107首先灌注煅烧器102然后灌注预热器100。此外，冷却器106中产生的冷却器废气108用作煅烧器102中的燃烧空气。
通过图2至4显示了煅烧器的构造的各个示例性实施方案。然而，这些示例性实施方案还可以涉及其它用于可分散原材料的热处理或化学反应(例如矿石还原)的系统，因此不限于煅烧器。
图2中显示的用于热处理可分散原材料的系统具有灌注热气体1的立管2，用于加入生料4(特别是图1的经预热水泥生料103)的装置3，和燃料调节区域5，所述燃料调节区域5作为调节室附接至立管2并且通往立管2。调节室具有用于燃料11的支承面7，所述支承面7通过一个平台7a和两个在立管方向上邻接的台阶7b、7c形成。此外，设置用于加入燃料11的装置10，在所显示的示例性实施方案中所述装置10包括摆式门片12和螺杆13。
通过装置10将燃料11推至支承面7。通过装置3将待热处理的原材料4供应至立管1的下部区域。此外，可以通过装置14将含氧燃烧空气8(例如根据图1的冷却器废气107)供应至立管2。调节室6连接至立管2使得一部分1a混有原材料4的热气体1以逆流方式到达调节室6，并且在调节室6中与停留在支承面7上的燃料11接触，因此所述燃料11干燥和/或部分脱气和/或至少部分反应。在平台7a上停留足够的时间之后，将燃料推至台阶7b从而通过螺旋式输送机13重新供应新燃料。在台阶区域中设置送风装置15、16，所述送风装置15、16分别将燃料从台阶7b输送至台阶7c或者使燃料从台阶7c落入立管2。然而，也可以使用鼓风机、门或挺杆。通过控制器(未详细显示)以相互调节的方式开启螺杆13和送风装置15、16使得燃料在燃料调节区域5中停留预定时间并且在燃料调节区域5中以希望的方式反应。
可以进一步设置用于惰性材料9a的筒仓9，例如在系统突然停止的情况下，通过用惰性材料(例如砂或石灰石生料)覆盖燃料床从而使仍然连续的燃料反应减速或基本上停止。
落入立管2的燃料夹带热气体并且分别进一步反应或燃烧。在该情况下，当立管2的直径D与燃料调节区域5中的燃料的支承面7的深度T的比例为5>D/T>1.5，优选3>D/T>1.5时，以特别有效的方式实现“逆流”效果，其中在立管2中向上流动的热气体1的一部分1a到达调节室6。
图3显示了调节室6’再次通往立管2’的示例性实施方案。通过摆式门片12’、13’和斜槽18’再次形成用于加入燃料的装置10’，使得可以通过重力加入燃料。虽然第一个示例性实施方案的支承面7的平台7a水平设置，根据图2的示例性实施方案的支承面7’的平台7’a倾斜，其中邻接平台7’a再次设置两个水平构造的台阶7’b、7’c，然而其中也可以设想具有倾斜支承面的台阶。此处的倾斜角度可以为-45°至+50°，优选0至-30°，最优选0至-10°。方便地，倾斜的程度不能使得燃料以自动方式向下滑动。
此外，在所显示的示例性实施方案中设置沿着支承面7’输送燃料11’的装置19’，所述装置19’在此通过门形成。在台阶区域中再次设置送风装置15’、16’。平台7’a的倾斜设置的优点是便于燃料11’的输送。此外，可以通过调节室6’的该几何形状促进混有原材料4’的一部分1’a热气体1’的转向。为了进一步促进该转向，在调节室6的区域中设置推进喷嘴20’，所述推进喷嘴20’的设置方式引起一部分混有原材料4’的热气体1’进入调节室6’。
当燃料调节区域5、5’的高度H与支承面的深度T之间的比例在0.5和2之间，优选0.75和1.5之间时，燃料调节区域的区域中产生特别有效的燃料反应。正如两个示例性实施方案的情况，如果支承面7、7’由一个平台7a、7’a和至少一个邻接平台7a、7’a的台阶7b、7c、7’b、7’c形成，台阶的深度t优选为平台的深度tT的0.2至1倍，优选0.2至0.6倍。对于支承面7、7’的宽度与深度T的比例，0.5和2.5之间，优选1和2之间的值被证明是有利的。
在根据图4的示例性实施方案的情况下，燃料调节区域5”由设置在立管2”的一部分中的调节室6”形成，所述立管2”被设置成相对于竖直方向倾斜，其中燃料的支承面7”至少部分地由立管2”的向外偏移的壁区域形成，在所显示的示例性实施方案中，所述壁区域仅由倾斜构造的台阶7”b、7”c、7”d、7”e形成。由于台阶的倾斜，简单鼓风机足以输送燃料。用于加入燃料11”的装置10’在此由分格轮闸门形成。
在本发明的上下文中，三个示例性实施方案中显示的设计实施方案(例如支承面的设计实施方案或供应和输送燃料的类型)可以彼此任意组合。
Claims (13)
1.一种用于热处理可分散原材料(4、4’、4”)的方法，其中将原材料引入灌注热气体(1、1’、1”)的立管(2、2’、2”)，并且在立管(2、2’、2”)中通过热气体进行热处理，并且其中将至少一种燃料(11、11’、11”)供应至立管，其中燃料首先在燃料调节区域(5、5’、5”)中停留在至少一个支承面上，
其中燃料调节区域中的燃料(11、11’、11”)与一部分混有原材料的热气体(1a、1’a、1”a)接触，由此干燥和/或至少部分脱气和/或至少部分反应，然后转移至立管，其特征在于，
燃料调节区域中的燃料(11、11’、11”)与热气体接触，所述热气体的至少50％由一部分混有原材料的热气体(1a、1’a、1”a)形成，其中
燃料调节区域的至少一个支承面(7、7’、7”)设置在通往立管(2、2’、2”)的调节室(6、6’、6”)中，其中一部分混有原材料的热气体(1、1’、1”)转向进入调节室并且与燃料接触。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以机械方式或者通过重力将燃料(11、11’、11”)供应至支承面。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以机械或气动方式沿着支承面输送干燥和/或至少部分脱气的燃料(11、11’、11”)，然后将其转移至立管。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过加入含氧气体(20’)以针对性方式设定混有原材料并且与燃料调节区域(5’)中的燃料(11’)接触的热气体(1’a)的量。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，能够通过惰性材料使位于支承面上的燃料(11、11’、11”)的燃烧反应减速或完全停止。
6.一种用于热处理可分散原材料(4、4’、4”)的系统，所述系统具有灌注热气体(1、1’、1”)的立管(2、2’、2”)，用于加入原材料(4、4’、4”)的装置(3、3’、3”)，和连接至立管(2、2’、2”)的燃料调节区域(5、5’、5”)，所述燃料调节区域(5、5’、5”)包括用于加入燃料(11、11’、11”)的装置(10、10’、10”)，用于燃料的至少一个支承面(7、7’、7”)，和沿着支承面输送燃料并且将燃料转移至立管的装置，其中燃料调节区域的至少一个支承面(7、7'、7”)设置在通往立管(2、2'、2”)的调节室(6、6'、6”)中，
其特征在于，所述系统设置转向装置，所述转向装置使一部分混有原材料的热气体转向进入燃料调节区域，由此使燃料干燥和/或至少部分脱气和/或至少部分反应。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，用于加入燃料的装置(10、10’、10”)包括螺旋式输送机和/或门和/或泵和/或挺杆和/或斜槽和/或分格轮闸门和/或门片系统。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，将燃料输送和转移至立管(2’)的装置(9’)以用于机械输送的门或挺杆和/或用于气动输送的送风装置或鼓风机的形状形成。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，在燃料调节区域(5’)中设置至少一个推进喷嘴(20’)，所述推进喷嘴(20’)使一部分混有原材料的热气体(1’a)转向进入燃料调节区域。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，立管(2、2’、2”)的直径(D)与燃料调节区域中的燃料的支承面(7、7’、7”)的深度(T)的比例为5>D/T>1.5。
11.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，立管(2、2’、2”)的直径(D)与燃料调节区域中的燃料的支承面(7、7’、7”)的深度(T)的比例为3>D/T>1.5。
12.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，支承面(7、7’、7”)由至少两个接连台阶(7a、7b、7c；7’a、7’b、7’c；7”a、7”b、7”c)和/或由一个平台(7a、7’a、7”a)和至少一个邻接平台的台阶形成。
13.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，燃料调节区域(5”)由设置在一部分立管(2”)中的调节室(6”)形成，所述立管(2”)被设置成相对于竖直方向倾斜，并且燃料的至少一个支承面(7”)由立管(2”)的向外偏移的壁区域形成。
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