CN1090558A - 生产水泥熟料的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生产水泥熟料装置，其中，由 如悬浮预热(或预煅烧炉)之类的预热装置预热和部 分预煅烧的水泥生料粉末被送入粒化炉以便粒化，经 粒化的物料被送入烧结炉进行烧结，烧成的物料由冷 却装置冷却并回收。本发明的带有粒化炉的装置可 提高粒化炉的粒化性能。将形成局部热区的燃料供 给装置直接设置位于粒化炉和烧结炉之间的多孔分 配器的上方，以使上述粒化炉成为喷注式流化床装 置。

Description

用于生产水泥熟料的装置可以是预热、预锻烧、锻烧、烧成和冷却设备，下文统称作装置。

本发明的第一个方面涉及一种能降低水泥熟料烧成温度的水泥熟料生产装置。

本发明的第二个方面涉及对水泥熟料生产装置的改进。

本发明的第三个方面涉及对一种运行水泥熟料生产装置的烧成炉的装置的改进。

本发明的第四个方面涉及一种具有改进的多孔板分配器的喷射式流化床粒化炉。

本发明的第五个方面涉及对一种用于将水泥生料喷入喷射式流化床炉的装置的改进。

本发明的第六个方面涉及一种用于将粒状生料喷入各种不同的以水泥生料的喷射式流化床粒化炉为代表的流化床炉中的任何一种炉的装置。

本发明的第七个方面涉及一种用作生产水泥熟料（在制成粉碎状态的水泥之前是成块的）设备的喷射式流化床粒化炉，这些喷射式流化床粒化炉能控制颗粒状材料的颗粒大小。

迄今为止，波特兰水泥熟料一直在回转窑（一种回转烧成炉）内在1400到1600℃的温度下烧成。这就是说，波特兰水泥熟料的烧成温度一直定在1500℃。在这种情况下，烧成温度的容许误差大约为50到100℃，为了保持上述烧成温度必然会大大提高能源的消耗。更糟的是还必须负担沉重的费用来摆脱污染。

如图33所示的传统水泥熟料生产装置包括一个由多个组合的预热炉构成的预热装置1、一个用于在预热装置1内预锻烧已预热的生料的预锻烧炉2、一个烧成预热的生料以形成熟料的回转窑3、一个用于冷却烧成后的熟料的熟料冷却器4以及一个用于向熟料冷却器4输送冷风的鼓风机5。

然后，经过冷却的水泥熟料被输送到一个生产工序（图中被省略）中，在该工序中将水泥熟料粉碎和分级，以制成水泥熟料产品。

在水泥熟料生产装置中烧成水泥熟料的方式是在预热装置1和预锻烧炉2内将水泥熟料的生料加热到800℃至900℃，然后再把热生料装入回转窑3内，把其加热到约1500℃。由于在回转窑3内对生料的热传导率低，所以要花10分钟或更长时间才能把水泥熟料加热到1300℃到1400℃。在这种情况下，温度的上升率约为50℃/分钟或更低。

上述的采用传统装置的烧成技术是在大约1500℃温度下烧成水泥熟料。为了节省在生产装置中需耗费的能源以及满足利用降低氯化物和氧化物来摆脱污染的愿望，这就需要在大约1300到    1400℃的低温下来烧成水泥熟料。然而，在低温下烧成水泥熟料就需要提高氯气量或延长烧成时间。因此，防止污染和降低费用的愿望是无法实现的。更糟的是，这将带来灰浆和混凝土达不到所需强度的首要问题。

传统的水泥熟料生产装置已被公开（例如日本未审的专利申请公开号62-230657）。按照这一公开内容，该装置包括一个悬浮预热器、一个单喷嘴喷射床粒化炉、一个流化床烧成炉和一个冷却装置，其中在喷射床粒化炉的下部内设置了若干对置的燃烧器，以便在喷射床内形成一个局部热区，并将预热的生料送到该局部热区上。

水泥熟料生产装置由互相结合的单喷嘴喷射床粒化炉和流化床烧成炉构成。水泥熟料生产装置必须防止由于流速的提高而使生料粉末直接落入并通过喷射床粒化炉的喉部。如果流速提高，生料粉末从喷射床粒化炉中的不会需要的排放量就会增加。因此，这就存在一个由于细粉末的循环而出现运行不稳定的问题，以及另一个由于结皮层快速增长引起燃烧消耗过高的问题。如果扩大该装置的规模，那么上述的生料粉末的直接掉入和不合需要的排放问题就变得更加危险。更糟的是，喷射床粒化炉的自由板的高度不能缩短。此外，压力损失也显著增大。

喷射床粒化炉已被公开（如在日本未审实用新型申请公开号4-110395），在该炉下部内形成一锥形部分，上述的与流化床烧成炉连接的喷射床粒化炉的喉部被制成多孔结构，对置的燃烧器设置在多孔结构的上方，用于供给预热的生料粉的斜槽设置在面朝下的锥部上方。

尽管按照上述公开的内容喷射床粒化炉的喉部的多孔结构能克服生料粉直接落下及不合需要的排放问题，但由于局部热区必须设在中央部分以保持粒化性能，所以使得喉部尺寸不能按照需要加大。更糟的是，为了扩大到合适的规模，压力损失会明显增加（第二个问题）。

在另一种传统技术中公开了一种为了将喷射式流化床粒化炉内的颗粒粒度控制在某一确定范围内而运行粒化炉的方法（如图34所示）。按照上述的公开文献，给每个流化床冷却器设置一个用作一次冷却装置的罗茨鼓风机和一个用作二次冷却装置的填料层冷却器，并且控制各个罗茨鼓风机的送风量，使各锻烧炉和流化床冷却器的体积速度UO保持恒定（例如可参见日本未审专利申请公开号63-61883和日本未审专利申请公开号2-229745）。

由于在运行期间会发生吸收不正常，如生料的组分或流动的改变就会使上述运行方法不能将粒度控制到某一确定的范围，如果粒度降低，烧成炉内的颗粒就会结成块状。如果粒度增大，则流化作用就会出现故障。在上述情况下，运行不能稳定地连续进行，因为必须在运行中进行停机清理（第三个问题）。

另一种传统的关于粒化炉的多孔分配器的技术也被公开了（例如在日本未审实用新型申请公开号60-10198、日本未审专利申请公开号1-254242和日本未审专利申请公开号1-284509中），其中具有相同直径的喷嘴被均匀地布置在分配器的整个表面上。

在日本未审实用新型申请公开号60-10198公开了生料粉流化床烧成炉，该炉包括均匀布置在分配器的整个表面上的喷嘴。上述分配器的结构也可用在粒化炉上，以使粒化炉的床温变得均匀。结果在粒化炉内层的壁面上很容易结皮（如图35和36所示）。也就是说，通过最外边的喷嘴射出的射流的直径小于喷嘴间距的这一事实造成了附图中所示的结皮。如果在粒化炉内产生大直径的颗粒，那么这些颗粒不能从粒化炉中排出，而是聚积在分配器上。其结果使流化出现障碍，从而引起运行不能长时间稳定进行这一问题。

在日本未审专利申请公开号1-254242中公开了流化床反应装置，它不同于粒化炉。该装置形成颗粒的循环流动，利用在周围区域内喷嘴开口的开度大小使颗粒在周围区域内向上流动并在中央部分向下流动。然而，在粒化炉内的粒化需要在炉的周围区域形成一个锥形结构并需要在移动床内朝下方流动。为了保持一定的向下运动的速度，周围地区喷嘴的开度必须等于或小于中央部分喷嘴的开度。

在日本未审专利申请公开号1-284509中公开的气体分配器能使流化床总体内的颗粒形成旋流，其方法是在设置的喷嘴上分别安装一些帽并沿一个方向向外喷出气体。由于在上述装置内射流气体的长度有几百毫米，所以不能避免颗粒会附着到分配器的侧壁上，尽管由于颗粒的旋流使它们不会附着到分配器的顶表面上（第四个问题）。

在已知的、具有图37所示结构的烧成水泥熟料的传统装置中，水泥的预热生料粉靠重力从一个构成悬浮预热器的最下部的旋风分离器中被送到喷射流化床粒化炉的漏斗上方位置（例如可参见日本未审专利申请公开号63-60134和日本未审专利申请公开号62-225888）。

在图37中所示的传统应用实例中，邻近装料槽（在锥体部的上部壁表面上）的被输送的颗粒处于装满状态并沿锥体部的壁表面向下运动。装好的生料没有散开，而是由于颗粒的运动，使它们达到分配器的上表面。此刻的运动速度太低以致不能避免一部分生料附着到壁表面上，并且附着量越来越大。即使旋风分离器的装料槽被制成可分流装料的多个斜槽，上述的问题也不能克服，并导致结皮使问题复杂化。这就带来另一个问题，即喷嘴形式的密封空气和空气幕能防止颗粒回流，但不能防止由于重力的作用使生料在空中没有散开的状态下下落而引起的结皮（第五个问题）。

一般说来，流化床炉是一种利用一种流体，如一般气体来流化颗粒状生料的容器，这种流体是从炉的底部引出，以便在生料与流体之间进行反应或进行热交换。由于生料是在流化床炉的整个较宽的表面面积上与气体等流体进行接触的，所以可以理解它与回转窑相比有极高的反应效率。因此可以认识到，流化床炉具有减少安装设备所需的体积、降低所需的燃烧消耗和防止产生有害废气的优点。为了捕集与排放与废气混合在一起的颗粒状生料，以便将它们再次喷入炉内并实现其它目的，通常将旋风分离器连接到一个流化床炉的气体分配器口上。至少一部分生料通过上述旋风分离器被装入到流化床炉内。

但是，流化床炉是在生料可被流化的条件下接收气体的，因此流化床炉内的压力应高于设置在下游处的旋风分离器内的压力。因此，生料不容易从旋风分离器进入流化床炉。如果从旋风分离器向下延伸的生料装料槽直接连接到流化床炉上，那么气体随着被送回的生料一起从流化床炉被引入（允许回流）到旋风分离器内。更糟的是，在旋风分离器内是向上送风的，这就很难对生料进行捕集。上述事实不可避免地会产生这样的问题：由于流化床炉设置上的特点，使得颗粒（每种流化床炉都具有小规模、重量轻的装置）被作为生料送到高压炉内。

因此，传统结构是按这样的方位布置的：一个双开/关闸板564（如图38所示）被设置在一条从旋风分离器563延伸到流化床炉561的颗粒状生料的装料槽567的中间位置。当串联连接的两个挡板564a和564b中的至少一个关闭以防止气体回流（向上方逆风）之后，它们将按顺序地一个个地被打开，以使颗粒状生料下落。具体地说，在下挡板关闭状态下打开上挡板564a，然后关闭上挡板564a并打开下挡板564b。这会导致这样一个事实，颗粒在两个挡板564a和564b之间以每周期最大排放量间歇地落入装料槽567内。然后颗粒状生料靠重力被装入炉561内。

图38显示的一个实例是日本未审专利申请公开号62-230657内公开的一种水泥熟料生产装置的一部分。参见图38，标号561代表一个粒化炉（虽然它是所谓的具有无孔板的喷射床式炉，但从广义上说，它包括在;流化床炉这一类型中）。标号573代表一个烧成炉（也是一种流化床炉），标号563和571代表旋风分离器，标号572代表一个挡板，574和575代表向下游排放颗粒的装置，排放装置574和575是已知的密封排放装置（称为“L-阀”），该装置利用聚集在其内的颗粒实现密封特性。

图38中所示的双开/关闸板564不能完全阻断气体通过槽567的通路从流化床炉561回流到旋风分离器563。其原因是由于下述事实造成的：由于颗粒被截留或保持在挡板564内的密封部分（在一个阀与该阀相接触的密封表面之间的体积）内，所以导致上述部分的密封特性不能长久保持。更具体地说，当下挡板564b关闭，上挡板564a开启以使颗粒状生料聚集在其内，然后当上挡板564a装满生料之后将挡板564a关闭时，生料会非常容易地截留在密封部分内。如果颗粒被截留在密封部分内，则在靠近截留颗粒的地方必然会产生间隙，结果使气体通过该间隙向旋风分离器563回流。因此，当生料进入流化床炉561时通常会遇到困难，或者会使生料的捕集效率大大降低（第六个问题）。

水泥熟料的生产方法由以下几个步骤组成：使由掺混及碾碎的石灰石、石英沙等生料获得的生料粉成球，锻烧颗粒和冷却烧成后的颗粒。图32是上述类型的水泥熟料生产设备（特别包括一种新的问题）的系统示意图。参见图32，标号610代表一个粒化炉，603代表一个烧成炉，604和605代表下文中将描述其设置方式的冷却装置（冷却器）。最近几年广泛采用图中所示的流化床炉作为粒化炉610和烧成炉603。其原因如下：与回转窑相比，流化床炉一般具有较高反应效率，它具有能减小设备占用体积和容易避免出现有害废气的优点。

生料粉在通过一个悬浮预热器601时被预热，然后被装入粒化炉610中，使之在流化过程中成为颗粒（颗粒状材料），每个颗粒的直径为几毫米。利用热气体使生料粉流化，并使一部分靠近表面的颗粒在热状态下熔化，使它们可以互相粘在一起，这样就使它们变大，并分别达到预定的粒度。在这种情况下，颗粒的粒径（即颗粒状材料的粒径）必须达到与设备规格和水泥类型相适应的程度。如果颗粒材料的粒径过大，则常规的空气量（从冷却装置604和605中提供的热空气量）不足以流化粒化炉610中以及设置在粒化炉610下游的烧成炉604中的生料粉。其结果使燃烧和/或烧成不能充分进行。如果粒径过小，则烧成炉内的颗粒粘度过大，因此会发生有害的结块现象。

由于各种不同的干扰会改变颗粒的粒度，所以必须使用适当的控制装置。迄今为止都是通过改变流化床610a的温度、生料粉的装料量和生料粉（颗粒状材料）停留在炉内的时间等方式来进行控制的。虽然粒化的机理目前还不清楚，但从经验中已经发现，流化床温度的升高和停留时间的延长会增大粒度，而生料粉装料量的提高则会减小粒度。

传统的改变流化床温度、生料的装料量和在炉内滞留时间的控制方法存在响应缓慢的缺点，即从控制进行（控制的输入）的时刻到控制完成的时刻之间要花费太长的时间。虽然响应时间的改变取决于粒化炉的种类和容量，但在直径为2到3m的常规水泥熟料烧成炉内要花费2到4个小时。如果响应的速度过慢，控制参数不能达到通常所需的要求。这样，控制就不能按要求进行，并且也难以自动操作。因此，问题在于所需的操作相对来说变得过于复杂化。另外对于生产水泥熟料的工艺来说，上述问题通常会造成各种不同的情况，其中生料粉在流化床内不完全熔化，使它们互相粘在一起并形成颗粒，这样便达到预定的粒度（第七个问题）。

本发明的第一个方面是要克服传统技术中出现的第一个问题，其目的是提供一种水泥熟料生产装置，该装置能防止污染和降低成本，并且，它生产的水泥熟料能使灰浆和混凝土具有较高的强度，即使烧成是在低温和不添加助熔剂的情况下也是如此。

为了实现上述目的，本发明的第一个方面是提供一种如图1所示结构的水泥熟料生产装置。

水泥熟料生产装置的布置方式先把生产水泥熟料的生料进行装料、然后预热和预锻烧等生产水泥熟料的步骤，该装置的特征在于将水泥熟料的生料装入一个快速加热炉内，以100℃/分钟或更高的温度上升率进行加热，并设置一个或更多的快速加热炉。

水泥熟料生产装置的快速加热炉能至少将温度从预热温度提高到烧成反应温度。

水泥熟料生产装置的快速加热炉能以100℃/分钟或更高的温度上升率将水泥熟料生料加热到1300到1400℃的温度范围，然后使水泥熟料的生料维持在这一温度范围。

水泥熟料生产装置的快速加热炉是从由流化床炉、喷射床炉、喷注式流化床炉、等离子炉和电弧熔化炉这一组炉中选择的任何一种炉。

水泥熟料生产装置的特征在于水泥熟料的生料是通过一个或更多的快速加热炉装入一个烧成炉内的。

水泥熟料生产装置的特征在于烧成炉是一种回转窑。

水泥熟料生产装置的特征在于烧成炉是从由流化床炉、等离子炉和电弧熔化炉等一组炉中选择的任何一种炉。

水泥熟料生产装置的特征在于快速加热炉是一种喷射式流化床，烧成炉是一种流化床炉。

在这种结构的水泥生产装置中，装入快速加热炉的水泥熟料的生料在100℃/分钟或更高的温度上升率下被加热，这样可将生料均匀地加热到比熔化的液体反应温度更高的温度，生料经过烧成反应。

水泥熟料生产装置的快速加热炉将装料后的生产水泥熟料的生料温度从预锻烧炉或类似装置内的预热温度加热到所需的烧成反应温度范围（1300℃到1400℃）。

水泥熟料生产装置的快速加热炉将装料后的水泥熟料以100℃/分钟或更高的温升率升高到1300℃到1400℃的烧成温度范围，然后使生料维持在上述温度范围，以使烧成反应能够进行。

采用从由流化床炉、喷射床炉、喷注式流化床炉、等离子炉和电弧熔化炉等一组炉中选择的任何一种炉作为水泥生产装置的快速加热炉，装料后的生产水泥熟料的生料以100℃/分钟或更高的温升率被加热。

水泥熟料生产装置的布置方式应使生产水泥熟料的生料通过至少一个快速加热炉后装入烧成炉内，这样，装料后的水泥熟料的生料在利用预锻烧炉或类似装置预热之后采用快速加热炉以100℃/分钟或更高的温升率将其加热到1300℃到1400℃的烧成温度范围，然后利用烧成炉维持该烧成温度，使减少了游离石灰（f-CaO）的水泥熟料烧成。

由于水泥熟料生产装置包括烧成炉，该烧成炉是任何一种回转窑、流化床炉、喷射床炉、喷注式流化床炉、等离子炉和电弧熔化炉，所以被快速加热炉加热到烧成温度范围的生料利用回转窑作为烧成炉使之保持在1300℃到1400℃的烧成温度，以使水泥熟料烧成。

由于快速加热炉是一种喷射式流化床粒化炉，所以装料后的水泥熟料以100℃/分钟或更高的温升率被加热到熔化的液体反应温度，以使生料粒化。这样获得的粒化材料通过一个出料槽被装入上述烧成炉内，并使烧成材料保持在1300℃到1400℃的烧成温度，以使水泥熟料烧成。

第二个方面的目的是提供一种装置，在该装置内预热后的生料粉在低温区内充分散开，然后被送入一个局部热区。因此在保持粒化性能的同时可以扩大喉部的直径，高度也可以保持在预定的高度，即使倒截头圆锥体的高度加大也是如此。因此设备的成本可以大大降低。

能克服传统技术中出现的第二个问题的第二个方面的结构特征在于水泥熟料生产装置以下述方式设置：由预热装置（如悬浮预热器）预热的水泥生料粉被装入粒化炉以使之粒化，通过出料槽送料，使粒化材料在烧成炉内烧成，在粒化材料回收之前用冷却装置将其冷却，该装置的特征在于用于形成局部热区的供料装置直接设置在一个分配器的上方，该分配器设在粒化炉和烧成炉之间的喉部，并成多孔板结构，以便使粒化炉变成喷射式流化床炉，一个能使粒化材料形成向下移动床的倒截头圆锥体（一个圆锥部分）设在喷射式流化床粒化炉的下部紧靠分配器上方的地方，用于鼓风和输送预热后的水泥生料的装置连接在倒截头圆锥体的侧壁上，以使水泥生料在移动床内充分散开，然后水泥生料到达局部热区。

由于燃料被吹到靠近设在喉部内的多孔分配器上方的中央部分，以便形成局部热区而使预热的水泥生料粉经圆锥部分的侧壁被吹入移动床，所以生料粉在到达局部热区之前在移动床内充分散开。

第三个方面的目的是按下述方式连续稳定地操作烧成炉：测量从粒化炉中排出的粒化材料的粒度，然后按照测出的粒度控制强制送到一次和二次冷却装置的空气量。

能克服传统技术中出现的第三个问题的第三个方面的结构特征在于以下述方法操作烧成炉：将在喷射式流化床粒化炉中粒化的颗粒状材料排出后送到一个流化床烧成炉，水泥熟料在烧成炉内烧成后使之通过一个一次冷却装置（例如流化床冷却器）和一个二次冷却装置（例如填料层冷却器或多室流化床冷却器），然后回收这些水泥熟料，运行方法的特征在于：测量从粒化炉中排出的粒化材料的粒度，根据指示出粒度偏离预定程度的测量结果信号来控制由一次和二次冷却装置强制送风的空气量，以获得在烧成炉内不发生结块并且不会出现流化故障的流速。

第四个方面的目的是防止在粒化炉层内的壁表面出现结皮，以提高粒化效率，并需要一个简化装置合理地排放出大粒径的颗粒。

能克服传统技术中出现的第四个问题的第四个方面的结构是这样布置的：设置在粒化炉内的多孔分配器上的最外侧喷嘴的直径要小于设置在中央部分的喷嘴直径，并且以最外侧喷嘴射出的射流直径要大于喷嘴之间的间距。此外，将大直径的喷嘴设置在粒化炉多孔分配器的中央部分，许多小直径的喷嘴设置在多孔分配器的周围，喷射燃料的喷嘴设置在靠近大直径的喷嘴处。

由于分配器周围的喷射直径互相影响，所以本发明的第四个方面能清除死区，这样就可防止中间层锥体部分内出现结皮。由于射流长度的延长以及射流更靠近喷射床使得粒化性能得以提高。如果为了提高中央部分的温度而将燃烧用空气送入分配器的中央部分，则粒化性能可进一步提高。此外，由于提高了颗粒沿锥体部分的壁表面的下落速度，所以也可防止产生结皮。除此之外，在粒化炉内产生的大粒径粒化材料通过大直径喷嘴喷出，这样就可防止粒化炉内出现不正常流化。

第五个方面的目的是提供一种以下述方式布置的装置：将预热并装料后的生料从构成悬浮预热器的最下部锥体中随增压空气一起被送入粒化炉内，这样便不会出现生料形成的结皮。

能克服传统问题的第五个方面的结构是按下述方式布置的：从构成悬浮预热器的最下部的旋风分离器延伸到流化床粒化炉的生料送料槽连接到一个压缩空气输送管的喷射器上，该输送管用来将空气送到低于粒化炉内流化床的高度上。

第六个方面的目的是提供一种能克服上述第六个问题的装置，该装置用于流化床炉的生料喷射，它能克服气体向旋风分离器回流并将生料连续地喷入流化床炉内。

流化床炉的喷射生料的装置将颗粒状生料从与流化床炉的气体出口相连的旋风分离器喷入到流化床炉内，该装置的特征在于：（a）一个双开/关闸板连接在旋风分离器的下部，（b）利用压缩空气使生料通过闸板的鼓风装置连接到流化床炉，（c）用于阻断上游和下游之间的空气流通（气体流动），保留生料并连续地将生料送到鼓风装置的卸料装置设置在闸板和鼓风装置之间。

生料喷射装置可以按下述方式布置（d）与旋风分离器相连接的卸料装置的上部（在卸料装置和双开/关闸板之间，包括一个具有大致相同压力的邻近部分）和气体通道互相通过空气管连接在一起。

卸料装置（c）可以包括由下述装置组成的一组装置中选择的任何一种装置。

（c-1）一个具有压碎粗颗粒功能的旋转阀（又称回转阀）;

（c-2）包括一个输送生料的通道内的上升部分的螺旋输送机（包括叶片式螺旋输送机、带式螺旋输送机和刮板式螺旋输送机）;

（c-3）包括一根气体输入管、一个生料装料槽和一个出料槽的容器，气体输送管穿过用于流化生料的部分及该容器的底部，生料装料槽从容器的侧壁上延伸到下部，出料槽从容器的上部连接到鼓风装置上。虽然在容器（c-3）、流化床炉或鼓风装置内最好使用相同的气体，但也可以使用另一种气体。

由于按照第六个方面的生料喷射装置具有（a）双开/关闸板和（c）卸料装置，所以可以有效地防止气体从流化床炉向旋风分离器回流。因为卸料装置（c）具有在上、下游之间阻断空气流通的特性以补偿双开关闸板由于夹持颗粒生料而很容易使密封性能变差的缺陷，所以上述两个作用可达到较完善的密封性能。由于避免了气体回流，所以生料向流化床炉的喷射可以顺利进行，并且旋风分离器能以较高的效率捕集生料。如果用在鼓风装置（b）内的压缩气体压力升高，由于不容易产生回流，所以不会发生任何问题。气体压力的升高可确保生料毫无问题地被送入炉内。即使炉内的气体压力升高，也很难形成回流。炉内压力的升高会带来如下优点：反应速度提高，气体量减小，从而可减小炉的规模。

按照第六个方面的装置可使生料顺利地装入流化床炉内。其原因在于：挡板（a）由于其本身的功能，使生料的出料间歇进行并间歇地落入卸料装置（c）中，并且卸料装置（c）可短时间地存留间歇接收的生料，以使生料连续地送到鼓风装置（b）。与间歇提供生料的情况相比，鼓风装置（b）能很容易地将连续提供的生料吹入炉内。因此，很显然鼓风装置（b）甚至在低速和气体量少的情况下，也能连续平稳地输送生料。由于消除了只有压缩空气而其中不包含生料被吹入炉内的状况，所以也就消除了压缩空气消耗量过大和炉内的气体组分和温度状态变得不适当或不稳定的危险。

由于空气管（d）使卸料装置（c）的上部压力和旋风分离器的内部压力处于相同的水平上，所以可防止气体在通过闸板（a）之后被吹向旋风分离器的下部（回流）。因此，即使装置的密封性能变坏或者炉内的压力被设定到较高的水平上，旋风分离器捕集生料的性能也不会变坏。由于气体是从卸料装置的上部流到空气管，再通过空气管进入与旋风分离器相连的气体通道，即，标准气体是从流化床炉的气体出口流到旋风分离器的，所以旋风分离器的捕集性能不会变差，此外，与空气管内的气体混合的颗粒状生料由旋风分离器再一次捕集，使之返回到通入流化床炉的喷射通道，从而可获得满意的效果。

在使用转动闸板（c-1）作为卸料装置的装置中，转动闸板阻断了上下游之间的空气流通，并暂时将生料截留，以便连续地将生料卸出。转动闸板包括一个可绕水平设置的圆柱形外壳内的水平轴转动的叶片。由于叶片前沿部分与外壳内表面之间的间隙较小，并且生料会聚集在叶片的顶表面上和外壳的内表面上，所以间隙会进一步显著减小。其结果使空气流通被阻断。此外，如此聚集的生料能利用叶片的连续转动，以清除的方式连续地卸出。正如在对（c-1）所指述的那样，转动叶片具有粉碎粗颗粒的功能。即使生料中含有粗颗粒，但在将生料送到鼓风装置（b）之前，也会将粗颗粒变细。因此，如果鼓风装置使用了节省气体量的小直径管，就可以避免阻塞。

在使用的作为卸料装置的螺旋输送器（c-2）中，输送器进行上述所需的操作过程。也就是说，由于输送器在输送生料的通道内具有一个上升部分，所以总是有生料聚集。聚集的生料起到所谓的材料密封的作用，由于该作用使上、下游部分之间的空气流通被阻断。由于生料按上述的方式聚集，并且螺旋机构连续转动，所以生料自然就被卸出。如果螺旋输送器采用叶片式螺旋输送器、带式螺旋输送器或刮板式螺旋输送器，或者如果采用普通螺旋输送器，那么在外壳的内表面和螺旋体之间出现间隙的情况下，粗颗粒不容易被卸出。因此可以防止鼓风装置的管道阻塞。最好将未卸出的粗颗粒周期性地排出。

在包括容器（c-3）的装置中，用于卸料装置的容器起如下作用：从闸板（a）输送的生料先聚集在生料供料槽内，在槽内生料呈现密封特性（材料密封）。结果，生料阻断了设在上游的闸板（a）与生料供料槽下游部分之间的空气流通。在流化部分内，从底部经气体输入管输入的气体将上述生料流化，然后生料流过上出料管连续排出。粗颗粒未被流化，但它们聚集在流化部分的底部，可以将这些粗颗粒周期性地排放出去。因此，鼓风装置出现阻塞的问题就可以避免发生。

第七个方面的目的是为了克服第七个问题，并提供一种具有良好反应特性的控制粒度的可靠方法，还提供一种很容易实现上述控制方法的喷射式流化床炉。

按照第七个方面的控制粒度的方法是使生料粉末在流化期间熔化，使它们互相粘在一起以达到预定的粒度，从而将粒度控制到适合于流化床炉所用的粒度（广义上的流化床炉包括喷射床炉和喷注式流化床炉），该方法包括如下步骤：（a）使用压缩气体将生料吹入流化床炉;（b）改变鼓风状态以控制粒度。鼓风状态是：（1）生料被吹送的高度（例如从炉内分配器的顶表面到吹风口的高度），（2）鼓风位置的数量，（3）鼓风角度（方向），（4）气体的鼓风量（生料粉末量与气体量之比，即固-气之比），（5）吹风速度。

按照第七个实施例的流化床粒化床是一种用于在流化生料粉末时将一部分生料粉末熔化，以使它们互相粘在一起，并达到预定的粒度的流化床炉（包括喷射床炉和喷注式流化床炉），该流化床粒化炉的结构应适合于应用上述控制方法。

按照第七个方面的流化床炉按下述的任何一种方式布置：

利用压缩气体吹送生料粉末的若干装置以一定间隔垂直地设置在流化床炉的侧壁上，这些装置可以进行鼓风和停止鼓风的转换;

利用压缩气体吹送生料粉末的若干相似的装置以一定间隔垂直地设置在流化床炉侧壁的四周方向，这些装置可以进行鼓风和停止鼓风的转换;

以可变吹风角度（垂直和/或水平地）的方式将相似的若干鼓风装置设置在流化床炉的侧壁上;

以可变压缩气体量的方式将相似的若干鼓风装置设置在流化床炉的侧壁上。

如果按照第七个方面根据粒径控制方法将生料粉末吹入热流化床炉内，当呈现快速反应作用时可以控制流化床炉内的粒径。结果很容易使颗粒材料呈现合乎需要的均一的粒径。

虽然现在还不清楚确定粒径的机制，但由于作为颗粒材料芯的颗粒按下述方式直接增加或减少，吹风状态的改变会迅速影响粒径。这样就可对粒径进行估计。也就是说，与生料粉末靠重力下落的情况相比如果生料粉末被吹入流化床内，吹风状态的改变能很容易地迅速控制生料粉末在炉内的散布状态。由于粒芯是由某些熔化并互相粘在一起的生料颗粒形成的，所以生料粉末的散布状态直接决定着可形成的粒芯的数量。如果生料粉末以稠密方式出现，则粒芯的数量增加。如果生料粉末是散开的，则粒芯数量减少。如果保持预定的制品数量，则粒芯的数量较大会导致由流化的生料形成的料化的小粒径颗粒进一步粘到粒芯上。如果粒芯的数量少，则各颗粒材料的粒径将加大。所以，生料粉末所受到的鼓风状态能很容易控制粒径。如果鼓风状态使流化床内的生料粉末大范围地散开，则产生的粒芯将减少，并引起粒径的加大。如果鼓风状态使生料粉末互相靠近地聚在一起，则粒芯的数量会增大，同时使粒径减小。

作为本发明人进行的实验结果，按（1）进行的鼓风状态的变化将导致图31A（下文将进行描述）所示的数值。即，当以较低位置（靠近分布器的顶表面，这是由喷嘴提供的流化主体的喷射速度较高的位置）进行鼓风时，会形成较大粒径。当在离分配器较高位置进行鼓风时，会形成较小粒径。上述事实使得对在某一位置进行鼓风的估计具体化了，其中如果气体流速高，则生料粉末被气体分散开，在相反的情况下则使粒芯的数量增加，同时使粒径减小。

如果吹风点的数量按（2）中所述的方式改变，则在各位置处鼓风状态的改变会引起粒径的改变（因此，生料粉末散布的状态决定了产生的粒芯数量），即使是在通过单位时间内喷射预定的生料粉末总量来保持生产量的情况下也是如此。另外，吹风方向（3）、气体的吹风量（4）或吹风速度（5）的改变可直接改变生料粉末的分散程度。其结果使粒径快速发生变化。在任何情况下，粒径都是与流化床炉内的生料粉末的分散程度成正比增大的。

按照第七个方面的流化床粒化炉的构成使得改变吹风位置的高度能很容易地进行。用于吹送生料粉末的若干装置是以一定间隔地垂直设置在流化床炉的侧壁上，这些装置包括可在鼓风操作与停止鼓风操作之间进行转换的装置。因此，可以在改变吹风位置的高度（或改变复合高度）的同时吹送生料粉末。结果使上述类型（如图31A中所示）的粒径改变可快速进行。所以，通过用优良的反应进行控制来实现粒化，使粒径控制达到极高的精确性（即可避免不规则粒径）。此外，按照第七个方面的流化床炉是按下述方式布置的：鼓风位置的数量很容易按（2）中所述的方式改变，以便利用优良的反应控制粒径。如果炉内的流化状态不是轴对称的（生料粉末的流化由于例如炉内燃烧器的外形而在四周方向上不均匀），那么粒径的控制有时可在保持鼓风位置的数量的同时靠改变该位置（即鼓风装置）来进行。

按在（3）中所述的方式改变吹风角度可以控制粒径。如果在从炉的侧壁引出的垂直平面内改变角度，那么生料粉末的吹送目标从这些位置中选择就足够了，例如可选择靠近分配器并且气流速度较高的部分以及气流速度较低的上部。因此，散布的状态可以随意改变。由于流化床内的流化状态和温度状态通常在炉内的径向上是不均匀的，所以通常通过在水平平面内改变角度来控制粒径。此外，按（4）中所述的方式改变气体的吹风量或按（5）中所述的方式改变吹风速度可以改变生料粉末的散布状态，从而控制粒径。

本发明的其它和进一步的目的、特征和优点从下面的描述中将会更加明显地看出。

图1是表示按照本发明的第一个方面的水泥熟料生产装置第一实施例的方框图;

图2是表示按照本发明的第一个方面的水泥熟料生产装置第一实施例的结构视图;

图3是表示按照本发明的第一个方面的水泥熟料生产装置第二实施例的方框图;

图4是表示按照本发明的第一个方面的水泥熟料生产装置第三实施例的方框图;

图5是表示按照本发明的第一个方面的水泥熟料生产装置第四实施例的方框图;

图6是适用于按照本发明的第二个方面的装置的流程图;

图7是表示喷射床炉和粒化炉的主要部分的横剖视图;

图8是沿图7的Ⅷ-Ⅷ线取的横剖视图;

图9是表示流化床水泥烧成设备的示意图;

图10是表示用于体现本发明的第三个方面的装置的主要部分的示意图;

图11是表示烧成炉的温度与粒径之间关系，以便指示烧成炉内结块温度的特性曲线图;

图12是表示按照本发明的第四个方面的使用粒化炉的流化床炉水泥烧成设备的示意图;

图13是表示粒化炉的垂直正视图;

图14是表示一个分配器的平面视图;

图15是表示具有靠近分配器中央部分设置的燃烧喷嘴的粒化炉的垂直正视图;

图16是表示图15中所示分配器的第一实施例的平面视图;

图17是表示图15中所示分配器的第二实施例的平面视图;

图18是表示图15中所示分配器的第三实施例的平面视图;

图19是表示按照本发明的第五个方面的装置的示意图;

图20是表示在粒化炉内形成流化状态的主要部分的垂直前视图;

图21是表示其中燃料供给装置连接到压缩空气供给管的实施例的示意图;

图22A和22B表示本发明第六个方面的第一实施例，其中图22A是表示流化床炉和生料喷射装置的总结构示意图，图22B是表示生料喷射装置的只一个转动闸板（一种卸料装置）的细部剖视图;

图23A和23B表示本发明的第六个方面的第二实施例，其中图23A表示一种用作生料喷射装置的卸料装置的螺旋输送机的剖视图，图23B是表示与图23A相同装置的侧视图;

图24是表示按照本发明的第六个方面第三实施例的用作生料喷射装置的卸料装置的倾斜式螺旋输送机的剖视图;

图25A和25B表示本发明的第六个方面的第四实施例，其中图25A是表示用作生料喷射装置的卸料装置的叶片式螺旋输送机的剖视图，图25B是与图25A相同装置的侧视图;

图26是表示按照本发明第六个方面第五实施例的用作生料喷射装置的卸料装置的的剖视图;

图27是表示按照本发明第七个方面的包括鼓风装置的喷射式流化床炉（一种粒化炉）的剖视图;

图28是表示按照本发明第七个方面的第二实施例的喷射式流化床炉的一部分的侧视图;

图29是表示按照本发明第七个方面的第三实施例的喷射式流化床炉的平面视图;

图30是表示按照本发明第七个方面的第四实施例的喷射式流化床炉的一部分的侧视图;

图31A和31B是显示按照本发明（第一实施例）进行的实验的结果的曲线图;

图32是表示在第一到第四实施例中共用的水泥熟料生产设备的总系统图;

图33是表示传统水泥熟料生产装置的结构图;

图34是表示传统烧成装置的示意图;

图35是表示传统粒化炉的垂直前视图;

图36是表示传统粒化炉的分配器的平面视图;

图37是表示传统装置的示意图;

图38是表示与流化床炉放在一起的传统生料喷射装置的示意图。

本发明的第一个方面

现在将参照附图描述本发明的第一个方面的一个实施例。

第一实施例的结构

水泥熟料生产装置的第一实施例包括一个用作快速加热炉的流化床炉和一个用作烧成炉的回转窑。该装置的方框图显示在图1中，而该装置的结构显示在图2中。

按照第一实施例的水泥熟料生产装置包括一个由若干相互结合的预热炉构成的预热装置1、一个用于预锻烧预热后的生料并将生料加热到800℃到900℃的预锻烧炉2、一个用于在预锻烧的生料被装料之后，以100℃/分钟或更高的加热率将预热后的生料加热到1300℃到1400℃的快速加热炉12和一个用于保持1300℃到1400℃的生料温度，并预先确定烧成的时间周期，使快速加热的生料在装料之后进行反应的烧成炉13。

烧成的水泥熟料被输送到一个熟料冷却器14，并利用由送风机15供给的冷空气将其冷却。

从送风机15中供给的空气在熟料冷却器14中被加热，使它的温度上升，然后空气被分成两条支流，一条是从熟料冷却器14到烧成炉13的气流，另一条是通到预锻烧炉2的气流。从熟料冷却器14到烧成炉13的气流在烧成炉13内被进一步加热，以提高其温度。然后热空气被送到与烧成炉13相连的快速加热炉12，以使该气流能用作流化聚积在快速加热炉12内的流化热空气和燃气。在熟料冷却器14处朝预锻烧炉2分出的支气流用作预锻烧气和助燃空气。

快速加热炉12构成一个图2所示的流化床炉。快速加热炉12以下述方式布置：从预锻烧炉2提供的生料通过侧壁部分装入快速加热炉12，烧成炉13供给的用于流化粉末的加热空气被引入快速加热炉，将燃料通过快速加热炉的侧下部引入该炉以用于烧成，让用于流化粉末的燃气通过粉末并加热该粉末，靠气流升高了的粉末经设置在侧壁中部的卸料管12a被送到烧成炉13。

快速加热炉12具有100到200℃/分钟的升温性能，以使生料能加热到1400℃。

烧成炉13包括一个为适应处理时间而将长度缩短的回转窑，该处理时间与快速加热炉12所需的时间相一致。烧成炉13只用于进行烧成反应过程，该烧成炉运行时总是保持确定的处理温度（最高温度≤1400℃）。

由于可将烧成炉13内的处理温度降低，所以提供给熟料冷却器14的冷空气量可以减少。因此，与传统结构相比，所需的冷却状态参数可以降低。

第一实施例的操作

在这样构成的第一实施例中，利用预热装置1预热加工水泥熟料的生料，再将它们在预锻烧炉2内预锻烧，使它们的温度升到800℃到900℃。然后将水泥熟料的生料装入快速加热炉12中。在快速加热炉中，热空气从炉的下部引入燃料从炉的下部引入，以便在烧成之前使生料和空气互相混合。聚积在炉内的粉末被引入的热空气和燃气流化，并以100到200℃/分钟的温度上升率将粉末加热到1300℃到1400℃的预定处理温度。升温后的粉末被送到通过设置在侧壁中部的卸料管12a排出的气流处。这样，粉末被送到与快速加热炉12相接的烧成炉13。在已将快速加热的生料送入的烧成炉13内，使温度连续保持1300℃到1400℃，这样，烧成反应可连续进行，直到游离石灰（f-CaO）的含量降低到预定的范围为此。

第一实施例的效果

由于在第一实施例中实现的温度快速升高使烧成反应快速进行，所以烧成的温度可降低大约100-200℃。因此，与传统结构比较起来，最高烧成温度降低了。结果使热能的耗费降低了3到5%，并且产生的氮化物和氧化物的量减少了20到30%。

第二实施例的结构

水泥熟料生产装置的第二实施例包括一个用作快速加热炉的流化床炉和另一个用作烧成炉的流化床炉。按照这个实施例的装置方框图显示在图3中。

按照第二实施例的水泥熟料生产装置包括一个构成由互相结合的预热炉组成的多级结构的预热装置1、一个用于将预热后的生料加热到800℃到900℃以预锻烧生料的预锻烧炉2、一个具有与第一实施例相同性能，即利用它可将预锻烧的生料以100℃/分钟或更高的温度上升率提高到1300℃到1400℃的快速加热炉12以及一个用于将快速加热的生料在一个预定周期内保持在1300℃到1400℃，以使烧成反应连续进行。

流化床烧成炉13a是与快速加热炉12相类似型的装置，该炉只进行烧成反应，同时该炉的运行使温度总是保持预定的处理温度（最高温度≤1400℃）。

将在流化床烧成炉13a烧成的水泥熟料输送到一个熟料冷却器（图中被省略），然后利用由空气输送机（图中被省略）提供的冷空气将水泥熟料冷却到预定的温度。

第二实施例的操作

在这样构成的第二实施例中，由预热装置1预热水泥熟料的生料，再在预锻烧炉2内将温度升高到800到900℃以对生料进行预锻烧。然后将水泥生料装入快速加热炉12中。在快速加热炉中，热空气从炉的下部引入，燃料从炉的侧下部引入，以便在烧成之前使生料和空气互相混合。聚积在炉内的粉末被引入的热空气和燃气流化，并以100到200℃/分钟的温度上升率将粉末加热到1300℃到1400℃预定处理温度。上升后的粉末被送到通过设置在侧壁中部的卸料槽（图中被省略）排出的气流处。这样，粉末被送到与快速加热炉12相接的流化床烧成炉13a。在已将水泥生料送入的流化床烧成炉13a内，使温度连续保持1300℃到1400℃，这样，烧成反应可继续进行，直到游离石灰（f-CaO）的含量降低到预定的范围为止。

第二实施例的效果

由于在第二实施例中实现的快速温升使烧成反应比传统结构进行得更快，所以可降低最高烧成温度。结果使产生的氮化物和氧化物的量减少。此外，利用流化床烧成炉13a作为烧成炉使用，与使用回转窑的情况相比温度控制更精确。因此，组分的调节是很容易进行的。

第三实施例的结构

水泥熟料生产装置的第三实施例构成一个由一个预热装置、一个预锻烧炉和快速加热炉（每个快速加热炉都包括一个流化床炉）组成的多级快速加热炉。该装置的方框图显示在图4中。

按照第三实施例的水泥熟料生产装置包括一个用于预热水泥生料的预热流化床炉21、一个用于将预热的生料加热到大约800℃到900℃以便进行预锻烧的流化床炉22、一个用于将预锻烧过的生料以100℃/分钟或更高的温升率加热到1300℃到1400℃的快速加热炉12，以及在预定的时间内使快速加热后的生料的温度保持在1300℃到1400℃以继续进行烧成反应的流化床烧成炉13a。

流化床烧成炉13a是一个类似于快速加热炉12类型的装置，它只用于烧成反应过程，同时该炉的操作总是使温度保持在预定的处理温度（最高温度≤1400℃）。

在流化床烧成炉内烧成的水泥熟料被送到一个熟料冷却器（图中被省略），然后利用空气输送机（图中被省略）供给的冷空气将它们冷却到预定的温度。

第三实施例的操作

在这样构成的第三实施例中，利用流化床预热炉21对水泥熟料进行预热，再将流化床炉22内的温度升高到预锻烧所需的800℃到900℃来对生料进行预锻烧。然后，将水泥生料装入快速加热炉12中。在快速加热炉12中，将热空气通过该炉的下部引入，并将燃料通过炉的侧下部引入，以便在烧成之前使燃料和空气互相混合。聚积在炉内的粉末被引入的热空气和燃气流化，并将粉末以100到200℃/分钟的温升率加热到1300℃到1400℃的预定处理温度。升高后的粉末被送到通过设置在侧壁中部的卸料槽（图中被省略）排出的气流中。结果粉末被输送到与快速加热炉12相连的流化床烧成炉13a中。在引入水泥生料的流化床烧成炉中，温度连续地保持在1300℃到1400℃，以便继续进行烧成反应，直到游离石灰（f-CaO）的含量降到预定范围为止。

第三实施例的效果

由于在第三实施例中实现的快速温升使烧成反应比传统结构进行得更快，也可将最高烧成温度降低。因此耗热量可降低，产生的氮和氧的量也会减少。此外，以这种方式布置的所有流化床炉预热炉21、用于预锻烧的流化床炉22、快速加热炉12和力流化床炉烧成炉13a都由流化床炉构成，以形成由相同类型装置组成的多级装置。因此，可很容易地控制各炉并可进行更精确的温度控制。结果，可大量节约能源，提高了防污染效果，并可容易地调节水泥熟料的组份。

把第四实施例的上述水泥熟料生产装置布置成加热炉的作用，用单一的一台流化床炉作为第三实施例中的快速加热炉和流化床烧成炉构成多级快速加热炉。按第四实施例的装置的方框图如图5所示，

根据第四实施例，该水泥熟料生产装置包括一台预热用于生产水泥熟料的生料的流化床预热炉21，一台流化床预锻烧炉22以及一台快速加热炉12，上述预锻烧炉将经预热的生料加热到800℃至900℃，以便进行预锻烧，上述快速加热炉将经预锻烧的生料以100℃/分至200℃/分的温度速率加热到1300℃-1400℃的处理温度，并在预定时间内保持该处理温度，以便连续地进行烧成反应。其余装置与第三实施例中的装置相同。

在第四实施例的结构中，用于生产水泥熟料的生料由流化床预热炉21预热，并在预锻烧的流化床炉22中预锻烧。然后将用于生产水泥熟料的生料送入快速加热炉12中。在快速加热炉12中，经预锻烧的生料以100℃/分或更快的温升率被加热到1300℃-1400℃，致使在游离氧化钙（f-CaO）含量低到预定范围之前烧成反应能继续进行。

与传统设备相比，第四实施例中所获得的快速升温可使烧成反应快速进行，而且能维持烧成温度，并使最高烧成温度降低。此外，与第一至第三实施例相比，其耗热量减少，且能更有效地降低氮氧化物含量。由于构成该设备的所有炉子都是流化床炉，可用同一类型的装置组成多级设备，装置的数量可相应减少，成本也可降低。再者，与第三实施例相比，对各台炉子的控制更为方便。

上述生产水泥熟料的装置的特征在于快速加热炉是一台将用于生产水泥熟料的生料粒化的粒化炉，被粒化的生料经卸料槽送入烧成炉中。在上述装置中，粒化炉最好是喷射式流化床炉，烧成炉最好是流化床炉。

上述诸实施例装置的结构仅只是一些供参考的实例，当然可对其作各种改型。此外，也可采用其它装置结构，例如，可任意选择喷射床炉，喷注式流化床炉，等离子体炉和电熔炉以及根据所具有的性能和经济上的优点能满足使用要求的各种流化床炉。

如上所述，根据本发明第一部分内容的水泥熟料生产装置包括一台或多台快速加热炉12，该加热炉12在温升速率为100℃/分或更快速率的条件下加热用于生产水泥熟料的生料，以便使送入快速加热炉12的用于生产水泥熟料的生料能被快速地加热到高于进行烧成反应所需的熔融流体反应温度。这样，即使烧成时不添加助融剂也能提高水泥熟料的质量。此外，在减少生成污染物（例如氮化物和氧化物）的同时还可降低耗热量，从而降低了运行费用。

由于上述水泥熟料生产装置可通过其快速加热炉12将温度至少从预加热水平提高到烧成反应的水平，通过预锻烧炉或类似装置可将用于水泥熟料的生料从预热温度（800℃至900℃）加热到烧成反应所需的温度（1300℃至1400℃），有效地对送入快速加热炉12的用于生产水泥熟料的生料进行加热，因而能提高热效率。

将上述水泥熟料生产装置设置成使快速加热炉12以100℃/分或更快的温升速率对送入的、用于生产水泥熟料的生料进行加热，使其达到1300℃到1400℃的烧成反应温度范围，并能将用于生产水泥熟料的生料维持在上述温度范围，这样，在预定的烧成反应进行之前，用于生产水泥熟料的生料可以一直保留在快速加热炉12中，结果，可以在低于传统设备所需温度的条件下有效地完成水泥熟料的烧成过程，同时可保证较高的质量。

该水泥熟料生产装置可包括流化床炉、喷射床炉、喷注式流化床炉、等离子体炉或电熔炉中的任一种炉，以用作快速加热炉12。因此，可以100℃/分的温升速率使炉内温度上升，这是传统烧成装置的单一回转窑所不能达到的，因此可快速地进行烧成。

由于将上述水泥熟料生产装置配置成通过一台或多台快速加热炉12将用于水泥熟料的生料送入烧成炉13中，预锻烧炉或类似装置加热后被送入的用于生产水泥熟料的生料可以100℃/分或更快的温升速率加热到1300℃-1400℃的烧成温度范围，然后由烧成炉13保持上述烧成温度，因此，可以连续有效地进行烧成反应，烧成出的水泥熟料中游离氧化钙（f-CaO）的含量可减少到令人满意的程度。

由于可从由回转窑、流化床炉、喷射床炉、喷注式流化床炉、等离子体炉和电熔炉组成的一组炉中任选一种作为上述水泥熟料生产装置的烧成炉13，通过回转窑、流化床炉、喷射床炉、喷注式流化床炉、等离子体炉或电熔炉中的任一种炉将已由快速加热炉12加热到烧成温度的生料保持在1300℃至1400℃的烧成温度上，以便烧成水泥熟料，因此，可以在低于传统装置所需温度的条件下烧成水泥熟料，同时能保证高质量。此外，还能在节约能源并防止污染的同时完成烧成反应过程。

下面结合附图描述本发明第二方面内容。

图6是本发明装置的流程图;图7为喷注式流化床粒化炉基本部分的横截面图;图8为沿图7中Ⅷ-Ⅷ剖开的横截面图。

参见图6，现在将描述本装置的整个系统。标号101表示一个悬浮预热器，该悬浮预热器101包括旋风分离器100C₁，100C₂，100C₃，100C₄和预锻烧器102。当将粉末水泥生料经生料进料槽103送入系统时，它依次经过旋风分离器 100C₄，100C₃，100C₂预锻烧炉102和旋风分离器100C₁而被加热，然后，将上述水泥生料粉末送入粒化炉104。在粒化炉104中经粒化的尺寸变得更小的生料从制成溢流结构的卸料槽105经L-阀（一种密闭的排放装置）106进入流化床烧成炉107。水泥生料粉末在流化床烧成炉107中被烧成，再在流化床冷却器108中受到预冷却，然后在填料床冷却器109中受到进一步冷却，最后作为水泥熟料被回收。

从流化床冷却器108流出的热空气由连通的流化床烧成炉107上部回收，而从填料床109流出的热空气由流化床烧成炉107的风室110回收。标号111和112表示鼓风机，113表示煤粉供应管道，114表示重油燃烧器。将第二部分内容编排为使结构如上所示的水泥熟料生产装置包括一台作了下述改型的粒化炉104。

现在参见图7和图8描述粒化炉104。在粒化炉104和流化床烧成炉107彼此竖直相连的喉部115的上部装有一个多孔（每个孔的直径为20mm到100mm）分配器116。煤粉供应管道113和重油燃烧器114彼此面对面地设置在邻近分配器116上表面的中部位置，因而在紧靠分配器116上方的空间的中部形成了局部热区100a。另一方面，粒化炉104由一个形成直通段104的圆柱形部分104b和环形锥体（锥体部分）的倒锥台104c构成，此锥体部分的温度低于上述局部热区100a的温度，在锥体区域内的经粒化的物料能形成如箭头所示的朝下的移动床100b，该床的高度与流化床的床高大体相同。也就是说，该粒化炉104安排成既能用作喷射床又能用作流化床的结构。

如上所述构成喷注式流化床粒化炉104中的锥形部分104c的侧壁安装了供应经预热的水泥生料的管道的一端，该供应管道118的另一端装有一台鼓风机117。此外，在供应管118的中部装有喷射器119，该喷射器119与从旋风分离器100a悬浮的生料供给槽120相连。该结构以用风机117的风力吹送生料粉末提供给形成在锥形部分104c中的移动床100b的形式构成。在这种结构中，借助于送风可充分地将被提供的生料分布在移动床100b中，从而使生料粉末到达局部热区100a。

如上所述，第二实施例的结构能取得如下效果：

（a）该设备可将被提供的燃料吹到紧靠多孔分配器上方的体积中心部分附近，以便在紧靠分配器上方的中心区中形成局部热区，使得该粒化炉既有喷射床的效果又有流化床的效果。此外，将经预热的水泥生料粉末吹过锥形部分的侧壁，致使在局部热区周围形成朝下的移动床。由于在生料粉末达到局部热区之前通过移动床将生料粉末充分地分散开，在保留粒化特征的同时可加大喉部直径，因此，即使将该装置尺寸加大，仍能将锥形部分的高度保持在预定水平。

（b）当加大喷射床粒化炉尺寸时，该炉必须具有较高的直通部分。喷注式流化床粒化炉可以包括一个具有预定高度的直通部分，因此可以大大降低成本，从而可获得高经济效益。

（c）如上所述，按本发明第二部分内容设置的装置能满意地控制生料的粒度，因而可获得令人满意的产品质量。此外，还能方便地加大系统的尺寸，因此可降低成本，而且耗热量和耗电量均能减少。

下面结合附图描述根据本发明第三方面内容配置的装置的实施例。

图9为烧成水泥的流化床设备的示意图，图10为实施第三方面内容的装置的基本部分的示意图。图11是一组特性曲线，它示出了烧成炉温度和生料颗粒尺寸与烧成炉内的烧成温度的关系。

现在参见图9对装置的整个系统进行一般描述。标号201表示一个悬浮预热器，该预热器包括旋风分离器200c₁，200c₂和200c₃。通过生料供给槽202送入系统的水泥生料粉末流过旋风分离器200c₁，200c₂和200c₃的同时被预热，再被送入喷注式流化床粒化炉203。在粒化炉中经粒化、流化、尺寸变得更小的生料经排出口排出，然后经卸料槽204和L-阀（一种密闭排放装置）205被送入流化床烧成炉206。在烧成炉206中对生料进行烧成，之后使烧成后的物料流经流化床冷却器207和填料床冷却器208，最后作为水泥熟料被回收。图9中标号209代表粉煤供应管道，210表示重油燃烧器。

本发明烧成装置的第三方面改进可使烧成炉在不结块和避免了不完善流化的条件下连续稳定地运转。下面描述该装置的结构及操作方法。

如图10所示作为预冷装置的流化床冷却器207和填料床冷却器（多室流化床冷却器或类似装置）208分别设有专用的双转子鼓风机211和212，因而可将冷却空气压送到各冷却器207和208。安装在双转子鼓风机211和212的所供管路上的L-阀205和控制阀211和212a通过一个控制回路彼此相连，该控制回路包括一台测量经粒化物料的粒度的颗粒尺寸测量装置213，及对代表测量结果的信号、代表生料量的信号和代表燃料量的信号进行比较计算的计算装置214。图10中标号200F₁和200F₂分别代表显示压送空气量的流量计，200T₁，200T₂和200T₃分别代表显示各流化床温度的温度计。

为了测量粒度，可自动地或手动地从粒化炉中排出的被粒化物料进行采样，然后将代表测量结果的信号送入计算装置214。

假定所要求的经粒化的生料粒度例如为2.5±0.5mm，而被采样的已粒化生料的粒度例如为2.0mm，要进行下述过程。

（a）用测得的经粒化的物料的粒度，双转子鼓风机212和烧成炉206的床温200T₂计算出烧成炉206的体积速率U。，由上述体积速率计算出烧成炉206的烧成温度。

（b）如果计算出的烧成温度比烧成炉温度+α低α，则加大双转子鼓风机212的供气量。

（c）根据所增加的空气量增加送入烧成炉206的燃料供给量，以使烧成温度恒定。

（d）计算出流化床冷却器207的体积速率U。和最小流化速率Umf。如果U。＞K×Umf，而且流化床冷却器207的温度为1100℃或低于此温度，则减小从双转子鼓风机211吹出的空气量。

（e）调节送入粒化炉203的燃料供给量，以使粒化炉203的温度恒定。

若已粒化的物料的粒度是3.0mm或更大，

（a）计算体积速率U。和烧成炉206的Umf，如果U。＜K×Umf，增大从双转子鼓风机212送出的空气量。

（b）为使烧成炉206的温度恒定，根据所增加的空气量提高送入烧成炉206的燃料供给量。

（c）计算流化床冷却器207的体积速率U。和Umf，如果U。＜K×Umf，而且流化床冷却器207的温度为1100℃或高于此温度，则增加双转子鼓风机211压送的空气量。若U。＞K×Umf，则减少双转子鼓风机211压送的空气量。

（d）调节送入粒化炉203的燃料供给量，使粒化炉203的温度恒定。

如果已粒化的物料的粒度连续出现不正常，则改变粒化炉203的温度和送入的生料量，以恢复物料的粒度。也就是说，如果物料粒度是2mm或更小，则将粒化炉的温度提高或减少送入的生料量。如果物料的粒度是3mm或更大，则降低粒化炉的温度或增加送入的生料量。物料粒度正常后，恢复双转子鼓风机211和212压送的空气量。

如上所述，按本发明第三方面内容所配置的装置能获得下述效果。

如果由于出现故障而使粒化炉中被粒化的物料粒度存在问题，可通过主冷和辅冷装置控制压送的空气量，因而可实现连续运转，同时可防止烧成炉运转中断。于是物料料度能维持正常，并能实现运转连续、稳定。

下面结合附图描述本发明第四方面内容。

图12是根据本发明第四部分内容采用粒化炉锻烧水泥的流化床装置的示意图。图13为该粒化炉的正视纵截面图。图14是分配器的顶视图。图15为具有设置在分配器中部附近的燃料送风喷嘴的粒化炉的正视纵截面图。图16是图15中所示的分配器的第一实施例的平面图，图17是图15中所示的分配器的第二实施例的平面图，图18是图15所示的分配器的第三实施例的平面图。

现在参见图12对该装置的整个系统进行描述。标号301表示一个悬浮预热器，该悬浮预热器301包括旋风分离器300C₁，300C₂和300C₃。由生料供给槽302进入系统的水泥生料粉末经旋风分离器300C₁，300C₂和300C₃而被预热，接着被送入喷注式流化床粒化炉303。在粒化炉303中被粒化流化，尺寸变得更小的物料经溢流排出口排出，再经卸料槽304和L-阀（一种密闭排放装置）305送入流化床烧成炉306。在烧成炉306中物料被烧成，然后，被烧成的物料经流化床冷却器307和填料床冷却器308而作为水泥熟料被回收。图12中标号309代表粉煤供给管道，310表示重油燃料器。

现在结合图13和14描述流化床粒化炉303。在粒化炉303中所形成的喉部311的上方装有一个多孔板分配器312，该多孔板分配器312的上表面靠近粒化炉303锥形部分303a下端。此外，在分配器312的中心部分形成若干大直径的喷嘴312a，而在其四周部分形成很多小直径喷嘴312b。使最外边的小直径喷嘴312b的喷射流直径300dj大于喷嘴间距。

排放到流化床烧成炉的大直径已粒化物料的排放量稳定地反比于分配器中所配置的喷嘴数，而正比于上述喷嘴的直径。因此，可避免异常流化，并能实现长期稳定运转，同时还能提高分配器的强度。

下面结合图15至18描述喷注式流化床粒化炉303。图15和图16所示的装置被配置成在分配器312的中部有一个大直径喷嘴312a，且等距离地设置了一些小直径喷嘴312b。此外，在邻近上述大直径喷嘴312a之处设有一个燃料送风喷嘴（一种燃烧器）313。图17所示的实施例被配置在分配器312的中部构成若干大直径喷嘴312a，在其圆周上设有一些节间距适当的喷嘴312b。此外，在分配器312的中部靠近大直径喷嘴312a之处设有燃料送风喷嘴（燃烧器）313，图18所示的实施例被安排成在分配器312的中部构成若干大直径喷嘴312a，且等距离地分布一些小直径喷嘴312b。此外，在分配器312的中部靠近上述大直径喷嘴312a之处设有燃料送风喷嘴（燃烧器）313。

上述大直径喷嘴312a设置在粒化炉312中部、小直径喷嘴312b设置在分配器四周的结构可导致床中颗粒如下运动。

（a）通过大直径喷嘴312a的流化气体量大于流过四周的小直径喷嘴312b的流化气体量，结果使粒化炉303中部粒料上升的能量大于炉303四周的粒料上升的能量。因此，形成隔层粒料环流，在这种环流中，用这种流化气体供给大直径喷嘴312a使中部的粒料形成上升流，而四周的粒料形成下行流。

（b）如果将燃料送风喷嘴装置配置在靠近大直径喷嘴312a之处，床内温度分布情况表现为床中部的温度高，而床四周的温度低。结果，粒化体积被局限于炉子的中部，因此可防止壁表面结皮。

（c）设置在分配器312中部的大直径喷嘴312a排放粒化炉303中生成的被粒化的大直径物料，因此，可避免粒化炉303中出现不正常流化。

按本发明第四方面内容配备的装置可获得下述效果。

（a）由于设置在分配器四周最外部喷嘴的射流直径大于喷嘴节距，可以消除分配器四周出现的死区，因此可以合理地避免在床的锥形部分结皮和附着层。

（b）由于将大直径喷嘴设置在分配器中部，而将小直径喷嘴设置在分配器的四周，形成了隔层粒料环流，在这种环流中，中部的粒料形成上升流，用这种流化气体供给大直径喷嘴，而四周的粒料形成下行流。因此，可以防止隔层的锥形部分生成结皮和附着层。

（c）由于设置了大直径喷嘴，粒化炉中生成的被粒化的具有大直径的物料经大直径喷嘴被排放到烧成炉，因此，合理地避免了在粒化炉中出现不正常流化，装置能长时间稳定运转。

（d）由于将燃料吹风喷嘴装置设置在靠近分配器中部的大直径喷嘴之处，床种部的温度高，而床四周的温度低，结果使用粒化体积局限于炉子中部，因此可避免在隔层的锥形部分结皮。

下面结合附图描述本发明第五部分内容。

图19为按本发明第五方面内容所配置的装置的示意图。图20是图示基本部分的正视纵截面图，它示出了粒化炉中射流情况。图21示出了一个实施例，在该实施例中，燃料供应装置与增压空气供应管相连。

现在参见图19和20描述此部分内容的第一实施例。将用作密闭排放装置的电子两级闸板401及具有旋转阀402的被预热的生料的供给槽403和类似装置与构成悬浮预热器的最低旋风分离器400C₁的中间部分相连。将增压空气供应管407与设置在移动床406界面层的下方的锥形部分404a相连，上述连接部分位于喷注式流化床粒化炉404的分配器405上方，以便接收已预热的生料并送去粒化。将喷射器408置于增压空气供应管407的预定位置，该喷射器408与上述供应槽403的下端相配并与该端相通。专用的双转子鼓风机409被连到增压空气供应管407的一端上。此外，将流量阀410设置在装在增压空气供应管407和双转子鼓风机409之间的管道部分上。因此，压力表P显示出表内压力，根据代表检测到的压力的信号控制上述阀410。

将在粒化炉404中经粒化的物料排出，并经卸料槽412送入流化床烧成炉413内，上述卸料槽412配有一个构成密闭排放装置的L阀。经烧成炉413中烧成的水泥熟料由流化床冷却器414冷却。可将由流化床冷却器414的直通部分提供的热排气送至增压空气供应管407来代替由双转子鼓风机409提供的增压空气。将送入流化床烧成炉413的风室的空气的一部分分流并送至增压空气供应管407。参见上述附图，标号415表示一个预烧器。供料时由预锻烧器415加热的小颗粒被旋风分离器400C₁收集，随后经供应槽403被供入粒化炉404，允许其粘结从而被粒化。

为了使生料加速，如图20所示，最好使处于喷射器408和增压空气供应管407的长L与管径d之间满足关系式L/d＞10。使生料的重量与增压空气的重量之比即固体-气体比为5至15kg生料/kg空气，并使流速为20m/sec或更高。

图21所示的实施例被安排成将粉碎煤的储仓与安装在喷射器408和专用双转子鼓风机409之间的增压空气供应管407相连，以便将物料吹进粒化炉404时，使水泥生料和粉煤混合。

由旋风分离器400C₁收集的已预热的生料被送入喷射器408时，通过电子两级闸板401和旋转阀402可防止其从喷射器408反向流动。从双转子鼓风机409吹入粒化炉404的增压空气量被控制成使吹入的空气流速为20m/sec或更高。可适当地将增压空气吹入的位置确定在分配器405的上表面和能通过移动床的界面之间的中间位置。吹入增压空气的方向可相对于水平线倾斜±30°。

因为能回收增压空气并能再次用作热气，尽管由旋风分离器400C₁收集的生料的温度是700℃至800℃，采用增压空气使生料温度降低约50℃，仍不会产生热损失。若从烧成炉413和流化床冷却器414的上部使热空气分流并将从烧成炉413中强迫吹出的热空气用作增压空气，可避免由旋风分离器400C₁收集的生料的温度降低。因此能提高粒化炉404的粒化炉性能。

如上所述，本发明第五方面内容的结构可取得下述效果。

（a）可将均匀分布在增压空气中已预热的生料吹送到充满粒化炉的移动床内，因此，生料可有效地被分布在流化床中，以实现均匀粒化。此外，在邻近生料吹入口之处不会结皮，而用传统工艺却存在此缺点。所以，可使装置连续稳定地运转。

（b）由于可以使生料适当地分布在流化床中，可以提高粒化性能以致达到实现粒化所需的温度，还可以减小耗热量提高产量，因而效果显著。

（c）因为可以减少粒化炉和旋风分离器400C₁之间的循环量，可以减少不希望出现的排放到直通部分的情况，还可降低耗热量。此外，可以防止在粒化炉上出现结皮，还可提高运行效率。

图22A和22B示出了本发明第六方面内容的第一实施例。参见图22A和22B，标号501表示一个流化床炉，该炉被包括在例如一台水泥烧成设备的炉，此炉在热气氛条件下粒化生料粉末。炉501包括一个分配器（一种多孔板）501a，以接收供入的生料粉。此外，从分配器501a下方位置供给的热气在分配器501a上形成流化床501b，因此提高了生料的加热效率和粒化效率。经粒化的颗粒通过连到炉501侧面的溢流槽501c被收集，而热气通过设置在炉501上部的排放口501d经流体通道502a被送入旋风分离器503。尽管细生料粉末悬浮在气体中，而且生料粉末通过槽502b被排入流体通道502a，在旋风分离器503中它们与气体（朝上排出）分离，同时被气体预热，致使生料粉末降入设置在501中的供应槽507a中。已到达供应槽507a内的生料粉末通过一个设置在供应槽507a下方的双开/关闸板504及类似装置（后面将进行描述），再通过供应槽507d排入炉501中。由于供应槽507d位于压力较高的炉501的附近，且该供应槽的压力高于供应槽507a中的压力，因此本实施例包括设置在上述供应槽507a和507d之间紧接着的生料喷射装置。

由依次设置的双开/关闸板504，旋转调节器510和喷射器505及与之相连的生料供给槽507b和507c构成生料喷射装置。此外，如图所示还连有管道508和类似装置。上述双开/关闸板504由两个竖直相连的电子闸板504a和504b构成。在一道工序中使上部闸板504a呈开启状态，使下闸板504b关闭，然后关闭上闸板504a，开启下闸板504b。上述双开/关闸板504间歇震下生料粉末，同时可防止将气体从高压供应槽507d附近区域朝上吹（回流）。喷射器505是一种喷吹装置，其构成方式为用通过鼓风机506提供的压缩空气回收降落在（靠近）供应槽507d内侧水平部分的生料粉末，然后将上述生料粉末吹入流化床炉501。

上述旋转调节器510是一种公知的颗粒卸放装置，其叶片513以预定方向随轴512一道旋转，该周处于包括一个水平圆柱部分的壳体511中。由于生料粉末聚集在叶片513的上表面和壳体511上部的内表面，旋转调节器的竖直间隙减小到能够密封，利用这种结构可隔开聚集在上游（附图上部）和下游（附图下部）之间的空气。本实施例采用一种新颖结构的装置以便进一步提高密封性能，增加粒化物料的作用。第一种装置是将其设置成将一块薄板固定在各叶片513每一端部，并使其位置可调。因此，可使壳体511内表面的间隙最小，而无需考虑每部分的磨损，这样就可提高密封性能。第二种方式是将其设置成在壳体511的下部装栅条515，结果可在栅条515和叶片513之间将粗颗粒压碎，所以旋转调节器510具有满意的密封性能。通过叶片513的旋转，该调节器还起到压碎粗颗粒的作用以及原有的将处于其上部的生料粉末连续排出的作用。闸板504的一些极好的密封性能和上述密封特点能确实防止将气体从供应槽507d朝上吹（回流）入旋风分离器503中。此外，压碎粗颗粒的作用还能使生料粉末堵塞在具有较小的直径的供料槽507d中，从而可有效地防止速度增大。叶片513还可带有密度象刷一样的金属丝以代替上述薄板514。

上述图22A所示结构的生料喷射装置通常能平衡地将生料粉末喷入流化床炉501。此外，旋转分离器503能极其有效地收集生料粉末。但不能始终保持上述令人满意的状态，这与上述装置的使用条件和装置使用周期无关。例如，闸板504不能完全解决生料被保留在上述阀与阀接触的座之间的难题。如果旋转调节阀各部分出现磨损，在借助于调节薄板514的位置而克服上述缺点之前该旋转调节阀510的密封性能始终令人不满意。据此，在本实施例中，使供应槽507b直接连到旋转调节阀510的壳体511的内侧部分，并通过包括阀508a的管道508，使上述供应槽与连到旋风分离器503上的气体通道502a彼此相连。当阀508a开启时，管道508使旋转调节阀510中压力和旋风分离器503中压力均等。因此可避免将气体吹到旋风分离器503的下部，因而可以争收集生料粉末。

图23A和23B示出了本发明第六方面内容的第二个实施例。在该实施例中，将生料颗粒喷入流化床炉（未示出）的装置由一个双开/关闸板（未示出）、一个卸料装置和一个吹送装置（未示出）组成。上述卸料装置包括一个如图23所示的螺旋输送器520以代替图22中的旋转调节510。该螺旋输送器520包括一个设置成通过水平圆柱形壳体521的螺旋杆522。旋转螺旋杆522，通过喷射口523（连到图22所示的供应槽507b）提供的生料被输送到通过喷射口523（连到图22所示的供应槽507b）提供的生料卸料口525（连到图22所示的供应草507c）。

尽管螺旋输送器原本就能连续地排卸颗粒，但根据本实施例的螺旋输送器520能起到用颗粒至少充填壳体521中某处的作用，通过被充填的颗粒产生所谓材料密封性能。也就是说，在卸料口525的前面设置一根上升管524，使得颗粒总是填充上升管524，直至待卸出的颗粒满出该上升管524为止。因此，将上升管524制成高于壳体521圆柱形部分的上表面。由于上述螺旋输送器520能连续地卸出颗粒并具有极好的密封性能，上述螺旋输送器可类似地用作图22中的螺旋调节器510。若壳体521的底部和螺旋杆522之间具有合适的间隙以挡住保留粗位组份并能用一操作杆随意排出，因为可令人满意地防止后接吹送装置堵塞，因而具有优越之处。

图24示出了本发明第六方面内容的第三实施例，其中将螺旋输送器530倾斜设置，以用作排放颗粒生料的装置（代替图22中的旋转调节器510和图23中的输送器520）。虽然与图23相似，螺旋输送器530包括壳体531，螺旋杆532，喷射口533和卸料口535，但将其倾斜约30°放置，同时使其带卸料口535的部分朝上以代替所设置的上升管。由于将输送器倾斜设置，借助于高于壳体531内径的高度使待卸出的颗粒从壳体的最低部分上升，至少在邻近喷射口533的壳体531的下部被壳体充填，结果实现了所谓的材料密封。在本实施例中，壳体531的最低部分构成粗颗粒保存器536，旋转阀537与粗颗粒保存器536的较低部分相连，以便于选择粗颗粒并将其排出。

就广义来说，上述用作卸料装置的螺旋输送器可以是一种具有截断的螺旋体的螺旋输送器。图25示出的实施例从广义上说是一种用作螺旋输送器的搅拌式螺旋输送器540。与图23中的输送器520相似，虽然该实施例的装置包括具有颗粒喷射口543的壳体541，升高管544和卸料口545，壳体541包括一块不连续的可旋转板状搅拌棒。如上所述，该搅拌式螺旋输送器540能连续排出颗粒。由于具有上升管544，可起材料密封作用。因为在搅拌棒542之间存在间隙而能有效排出粗颗粒，所以具有能适当地防止粗颗粒堵塞在随后的吹送装置中的优点。代替上述搅拌式螺旋输送器还可以采用螺旋带输送器或叶片式螺旋输送器（a    cut    flight    screw）或类似装置作为生料喷射装置的排出装置。

图26示出了一个竖式容器550，该容器是一种卸料装置，颗粒被收集在该装置的一部分中，以便具有材料密封功能，借助于这种功能，可使上游和下游之间的空气不相通。此外，为了连续排放颗粒应将其流化。参见图26，标号551表示上述排放装置的流化部分，在该装置的下部有一个分配器551a。标号552表示将实现流化的气体输入的管道，553表示用于收集颗粒以便将其供给流化部分551的生料供应槽，554表示将流化并溢出的颗粒随气体一道排出的排放槽。由于与粒化生料混合的粗颗粒被保留在分配器551a中，上述粗颗粒不会被流化也不到达排放槽554，因此可防止送风装置堵塞。

根据本发明第六部方面容设置的生料喷射装置具有下述效果：

（1）由于能有效地防止从流化床炉朝向旋流器朝上吹送（回流），能平稳地将粒化生料喷入流化层炉中。此外，还能有效地将生料收集在旋风分离器中。

（2）由于可将粒化生料连续地排入流化床炉中，可减少完成吹送所需的压缩气体消耗量。此外，可消除炉内气氛和温度条件不适应的危险。

（3）即使由于磨损或类似原因而使装置不能再现原有性能，或者即使将炉内压力设定为明显高于预定水平，仍可防止逆着旋风分离器下部朝上吹送。因此，可保持收集生料的性能。

（4）各种旋转调节器，螺旋输送器和容器阻止气体朝上吹送并完成连续排放生料，所以能显示出上述效果，并能防止吹送装置堵塞。

图27至30分别示出了本发明第七方面内容的第一到第四实施例。图32示出了这些实施例的共同的总系统。

图32示出了水泥熟料生产装置，该装置中标号601表示一个包括旋风分离器601A至601D及阀601L的悬浮预热器。标号620表示一个预锻烧器，610表示例一个粒化炉，603表示一个烧成炉，604和605分别表示冷却装置。在上述炉中，将粒化炉610，烧成炉603和冷却装置604安排成流化床结构。将冷却装置605安排成填料床形式。通过喷射槽601K被送入系统的水泥生料粉末通过旋风分离器601A置601D和预锻烧器602而被预热。然后，将水泥生料粉末送入粒化炉610。将生料粉末粒化成尺寸为几毫米的颗粒，然后使其通过槽613和密闭排放阀603A再流入烧成炉603中。再烧成炉603中经粒化的物料被送入冷却装置604中进行一次冷却，然后再经冷却装置605二次冷却，最后作为水泥熟料回收上述经粒化的物料。由冷却装置604和605提供的热空气经烧成炉603被送入粒化炉610，预锻烧炉602和悬浮预热器601。在粒化炉610的下部设有一个允许热气通过的多孔分配器611。在分配器611上形成生料粉末和粒化材料的流化床层610a。由于设置了多孔分配器611，可令人满意地防止生料粉末和颗粒物料滴落下。此外，在分配器611的上表面附近设置了一个重油燃烧器614。

由旋风分离器601D收集的生料粉末流过用以防止将气体朝上吹的双开/关闸板601M和供应槽601N。再将生料粉末送入粒化炉610，以便粒化。在下面描述的每一个实施例中，通过吹送装置620将生料粉末吹入炉610中，上述吹送装置由粒化炉610侧壁上的喷嘴621，喷射器622和与喷嘴621相连的鼓风机628组成。也就是说，生料粉末与由鼓风机628供给的压缩空气一道通过喷嘴621被吹入炉610中，同时生料落在喷射器622的适当的水平部分的表面上。上述吹送方法具有下述优点：与重力降落法相比能更方便地控制待装入的生料粉末颗粒;可以设定装料位置;粒化时借助于下述结构可以改变生料粉末分布之处的颗粒尺寸。

在图27所示的第一实施例中，生料粉末吹送装置620包括三个设置在炉610侧壁且竖直分布的喷嘴621。各喷嘴621均为水平朝向并大体垂直于形成流化床610a的炉610的侧壁部分612，该部分处于环形圆锥的倒锥台中。此外，每个喷嘴621带有一个开/关闸板623。再者将鼓风机628的导流部分（带有流量调节阀628a）和喷射器622平均分成三条通路，如图所示，它们分别与上述喷嘴621相通。

在该实施例中，从上述喷嘴621中选取一个喷嘴，即预定上述诸开/闭阀623为开启或关闭状态，该喷嘴的高度能将生料粉末吹入流化层610a中。因此，能改变粒化炉610中经粒化的物料的颗粒尺寸。根据试验结果，人们发现上述粒化炉610（此种炉直径约2m，其中包括一个高度（床高）约500mm1000mm的流化床，炉床的温度约1300℃）所得到的从分配器611的顶表面到喷嘴621之间的高度与粒化时所得到的颗粒尺寸之间的关系如图31A所示。如果通过较低的喷嘴621吹送生料粉末，经粒化的物料的尺寸加大。此外，从图31B所示的试验结果关系曲线可看出每次的吹送喷嘴（621）个数（使由每个喷嘴621吹送的生料粉末量和压缩空气量恒定）与粒化性能之间的关系。如果通过改变喷嘴621的（高度）来控制粒化物料的尺寸，可改善其特性曲线（响应时间可缩短为用流化床610a的温度进行控制的传统方法所需时间的几分之一）。因此，即使进行惯场操作也能有效防止水泥熟料产品颗粒尺寸不均匀（颗粒尺寸的标准偏移可达到传统结构中颗粒尺寸偏移的一半）。

由烧成炉603所供给的气体在邻近分配器611顶表面的下部流速高而在其上部流速较低，而且，上述气体随锥形部分612内壁的生料粉末一起朝下移动。由于彼此相对地朝向分配器中心部分设置了若干燃烧器614，右邻近分配器611的中心部分形成所谓的局部热区。其理由是：由于流化床610a内流速和温度的分布如上所述，喷嘴621被安装在生料粉末被吹入的流化床中的位置的变化将改变被吹入的生料粉末的分散状况，因此可改变颗粒尺寸。

图28示出了第二实施例，其中将若干喷嘴621竖直地配置在粒化炉610的侧壁上。该实施例的特征在于每个喷嘴621有一个喷射器622，每个喷射器622由一条与从上部位置延伸的供应槽601N相连的分支槽供给生料粉末;在分支槽和供应槽之间装有一个形状阀（或分配器624）。虽然吹送装置620的结果比图27所示的实施例稍微复杂一些，但其优点是能准确控制各喷嘴621吹入的生料粉末量和空气量。

图29所示的第三实施例中，在粒化炉610的侧壁上沿圆周方向以预定间隔设置了若干喷嘴621。对每个喷嘴621起开/闭阀623作用的喷射器622与从鼓风机628到每个喷嘴621的通道相通。通过任意设定吹送装置621的个数，可以控制粒化情况。如果保持总量每单位时间从稆喷嘴621吹出的生料粉末总量）恒定，若改变从每个喷嘴621的吹送量及吹送口数，可改变被粒化的颗粒尺寸。为了改变总量只要改变吹送口数，如图31B所示则可改变粒化量。

在图30所示的第四实施例中，喷嘴621的方向可以在四个方向（竖直方向和横向二者兼而有之）上变化。即，通过采用一个球形支承件621a将喷嘴621固定到粒化炉610的侧壁上，同时通过一根软管621b将上述喷嘴与喷射器622相连。改变由喷嘴621所形成的吹送角度，可以改变生料粉末的吹送高度和流化床610中的径向吹送位置。因此，能迅速而有把握地控制颗粒尺寸。

此外，一种为了只改变吹送的空气量之类可操作为鼓风机628而设置的流量调节阀628a（参见图27等等）的装置可控制粒化炉610中所得到的颗粒尺寸。其理由是可以任意变化生料粉末的分散状态。

虽然上面主要对控制生产水泥熟料粒化工艺中的颗粒尺寸作为描述，但是本发明的控制方法和流化床炉还能有效地用在其他粒化工艺中，在这些工艺的某道工序中流化的同时生料被部分熔融且彼此相粘。玻璃物料的预热粒化就是适合上面所述的例子。

根据本发明的第七方面内容，可以对由在流化床炉中完成的粒化过程所获得的颗粒尺寸进行有把握的控制，同时能保持极好的响应。因此可获得令人满意的粒化物料，这种哦料的颗粒尺寸的分散性减小。本发明的流化床粒化炉能用必要的简单装置实现上述控制方法。

尽管上面通过本发明的优选形式对本发明作为详细描述，但应懂得，此处所分开的优选形式在部件的结构组合和安排的细节方面可以改变;而不会超出如随后所附的权利要求书所要求保护的发明的构思和范围。

Claims (29)

1、一种用于生产水泥熟料的装置，包括一台预热生产水泥熟料的生料的装置，一台预煅烧装置，一台烧成装置和一台冷却和回收烧成的水泥熟料的冷却装置，其中

设有一台或多台快速加热炉，每台快速加热炉能以100℃/分或更高的温升速率加热水泥生料，将其从预热温度加热到烧成反应温度。

2、如权利要求1所述的生产水泥熟料的装置，其中上述快速加热炉能以100℃/分或更高的温升速率将水泥生料加热到1300℃至1400℃的范围，然后将水泥生料维持在上述温度范围。

3、如权利要求1或2所述的生产水泥熟料的装置，其中可从由流化床炉、喷射床炉、喷注式液化床炉、等离子体炉和电熔炉组成的一组炉中任选一种作为上述快速加热炉。

4、如权利要求1至3中任一项所述的生产水泥熟料的装置，其中上述快速加热炉是一种粒化水泥生料的粒化炉，通过卸料槽将待粒化的物料送入烧成炉中。

5、如权利要求4所述的生产水泥熟料的装置，其中上述烧成炉是一种回转窑。

6、如权利要求4所述的生产水泥熟料的装置，其中上述烧成炉是从由流化床炉、喷射床炉、喷注式流化床炉、等离子体炉和电熔炉组成的一组炉中任选的一种炉。

7、如权利要求4所述的生产水泥熟料的装置，其中上述粒化炉是一种喷注式液化床炉，上述烧成炉是一种流化床炉。

8、如权利要求7所述的生产水泥熟料的装置，其中将用于形成局部热区的燃料供给装置直接安装在一个多孔分配器的上方;该分配器设置在上述粒化炉和烧成炉之间的喉部，它由多孔板装置构成，以使上述粒化炉成为喷注式流化床装置，将能使被粒化的物料形成朝下移动的床的圆锥形（圆锥部分）的倒锥台设置在靠近直接位于一述分配器上方的粒化炉下部的侧壁之处，将用于吹送和提供上述经预热的水泥生料的装置与上述圆锥的倒锥台的侧壁相连，以便使上述水泥生料能有效地分散在上述朝下运动的移动床中，再到达上述局部热区。

9、如权利要求8所述的生产水泥熟料的装置，其中用于冷却水泥熟料的装置由诸如流化床冷却器之类的一次冷却装置和诸如填充料床冷却器之类的二次冷却装置或多室流化床冷却器构成，上述一次和二次冷却装置由各自的强制放风机提供冷媒（空气）。

10、如权利要求9所述的生产水泥熟料的装置，其中还包括测量从粒化炉排出的经粒化的物料的颗粒尺寸的装置和热气表示所测得的颗粒尺寸与预定颗粒尺寸范围的偏差的测量结果信号控制由上述一次和二次冷却装置强制吹入的空气量的装置。

11、如权利要求8至10中任一项所述的生产水泥熟料的装置，其中在上述粒化炉的多孔分配器的中心部位设置一个大直径喷嘴，在其圆周上设置一些小直径喷嘴。

12、如权利要求11所述的生产水泥熟料的装置，其中将设置在粒化炉多孔分配器上最外面的喷嘴的直径制成使从上述最外面的喷嘴排出的喷射流的直径大于喷嘴间距。

13、如权利要求8.9.11和12中任一项所述生产水泥熟料的装置，其中上述多孔分配器顶表面低于止述喉部顶端面并形成一个流量调节区。

14、如权利要求11到13中任一项所述的生产水泥熟料的装置，其中在邻近上述粒化炉的多孔分配器中心部位设置的大直径喷嘴之处设有一个燃料吹送喷嘴。

15、如权利要求8或9所述的生产水泥熟料的装置，其中在邻近上述粒化炉的多孔分配器顶表面的中心部位之处设置了一个圆锥形遮挡件，以形成环形流化床。

16、如权利要求8、9、11至15所述的生产水泥熟料的装置，其中安装在从将悬浮预热器的最低旋风分离器到上述粒化炉之间的生料喷射槽与增压空气供应管的喷射器相连，以便将空气吹送到低于粒化炉流化床的水平面上。

17、如权利要求16所述的生产水泥熟料的装置，其中用于吹送生料的增压气体是热处理气体。

18、如权利要求16或17所述的生产水泥熟料的装置，其中将一个双开  关闸板与上述最低风分离器的下部相连，并在上述闸板与将生料吹入上述粒化炉的喷射器之间设置排放装置，上述排放装置被安装成保留生料以使上游和下游之间的空气隔开并能连续将上述生料排入吹送装置。

19、如权利要求18所述的生产水泥熟料的装置，其中有一根包括管内流量调节装置的管道将上述翱翔放装置的上部和上述旋风分离器入口处的气体通道彼此相连。

20、如权利要求18或19所述的生产水泥熟料的装置，其中上述排放装置是一种具有压碎粗颗料功能的旋转调节器。

21、如权利要求18或19所述的生产水泥熟料的装置，其中上述排入装置是一种包括部分填充了生料的螺旋输送器，该螺旋输送器设置在输送生料的通道上。

22、如权利要求18或19所述的生产水泥熟料的装置，其中上述排放装置是一个包括与生料流化部分的底部相连的气体输入通道的容器，以便与上述生料液化部分一起形成流化床，一个生料供应槽安装在从上部到上述流化床和生料/气体排放槽之间，以便以溢流的方式将其从流化床输送到吹送装置。

23、如权利要求22所述的生产水泥熟料的装置，其中用于形成上述流化床的气体是热处理气体。

24、如权利要求8.9.11至23所述的生产水泥熟料的装置，还包括用于改变将上述生料粉末吹入粒化炉的条件的装置，借助于该改变装置可控制颗粒的尺寸。

25、如权利要求24所述的生产水泥熟料的装置，其中在粒化炉锥形部分侧壁的高度方向上每隔一段距离设置一个吹送装置，用作改变吹送条件的装置，上述吹送装置包括能在进行吹送和停止吹送之间转换的装置。

26、如权利要求24所述的生产水泥熟料的装置，其中在粒化炉锥形部分侧壁的圆周方向每隔一段距离设置一个吹送装置，用作改变吹送条件的装置，上述吹送装置包括能在进行吹送和停止吹送之间转换的装置。

27、如权利要求24至26中任一项所述的生产水泥熟料的装置，其中在粒化炉锥形部分侧壁上设有能改变吹送角度的吹送装置;用作改变吹送条件的装置。

28、如权利要求25至27中任一项所述的生产水泥熟料的装置，其中还配有气体流量调节装置，以便改变从吹送装置送入上述粒化炉的气流速度。

29、如权利要求8.9.11至16，18至28中任一项所述的生产水泥熟料的装置，其中用于吹送上述生料的增压气体是热处理气。

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