CN110997592A - 用于生产水泥熟料的系统和方法 - Google Patents

Abstract

旁通系统用于在生产水泥熟料的设备和方法中使用，其中，在窑炉中产生的一部分窑炉废气经由连接在窑炉与煅烧炉之间的旁通管线分流为旁通气体，被冷却和除尘。然后，除尘的旁通气体再循环到煅烧炉和/或布置在冷却器与煅烧炉之间的三次空气管线中和/或窑炉与煅烧炉之间的区域中。

Description

用于生产水泥熟料的系统和方法

技术领域

本发明涉及用于生产水泥熟料的设备和方法。

背景技术

由于在生产水泥熟料期间所使用的原料和燃料的原因，在预热器与窑炉之间形成循环的有害物质被释放。为了减少有害物质，因此已知经由旁通管线分流一部分窑炉废气并净化其中的有害物质。基于有害物质的量，在此使用3％至超过30％的旁通率。

DE 38 29 853 C1公开了一种用于在水泥熟料的生产期间减少盐循环的方法，其中，载有有害物质的一部分窑炉废气经由旁通管线被除去，然后被冷却并供应至粉尘分离器械。除尘后的旁通气体再循环到生粉预热器中。这也提供了布置在预热器之后的脱氮装置也能够用于对旁通气体进行脱氮的可能性。然而，存在的缺点是，就能够通过的气体量而言，预定的预热器受到其旋风分离器的尺寸和其后布置的风扇的尺寸的限制。因此，需要相应地减少窑炉废气，从而窑炉设备的熟料产量降低。

发明内容

于是，本发明的目的在于详细说明旁通气体的脱氮的概念，在该概念中，窑炉设备的产量受到的影响要小得多。

根据本发明，所述目的通过权利要求1和7的特征来实现。

根据本发明的用于生产水泥熟料的设备大体包括：

(a)预热器，其用于预热生水泥料来形成预热的生水泥粉，

(b)煅烧炉，其用于煅烧预热的生水泥粉来形成煅烧的生水泥粉，

(c)窑炉，其用于最终燃烧煅烧的生水泥粉来形成水泥熟料，其中，产生了窑炉废气，

(d)冷却器，其用于冷却水泥熟料，以及

(e)旁通系统，其具有：

(e1)旁通管线，其连接在窑炉与煅烧炉之间，并且用于将从窑炉流到煅烧炉的窑炉废气的一部分分流为旁通气体，

(e2)冷却装置，其用于冷却旁通气体，和

(e3)粉尘分离器，其用于分离旁通气体中含有的粉尘，粉尘分离器具有用于供应冷却的旁通气体的入口、用于除去分离的粉尘的至少一个排出开口和用于除尘后的旁通气体的出口开口。

此外，在粉尘分离器的出口开口与煅烧炉之间设置有用于除尘后的旁通气体的再循环管线，其中，再循环管线通向煅烧炉和/或通向布置在冷却器与煅烧炉之间的三次空气管线和/或通向窑炉与煅烧炉之间的区域。

根据本发明的用于生产水泥熟料的方法的特征在于，将生水泥粉在预热器中预热，在煅烧炉中煅烧并在窑炉中进行最终燃烧，然后在冷却器中冷却在该工艺中生产的水泥熟料，其中，将在窑炉中产生的一部分窑炉废气经由连接在窑炉与煅烧炉之间的旁通管线分流为旁通气体，进行冷却并除尘。除尘后的旁通气体再循环到煅烧炉和/或再循环到布置在冷却器与煅烧炉之间的三次空气管线中和/或再循环到窑炉与煅烧炉之间的区域中。

除尘后的旁通气体再循环到煅烧炉中或再循环到窑炉与煅烧炉之间的区域中，使得冷却的旁通气体可以在煅烧炉中用作燃烧空气，特别是如果其已经通过空气进行冷却的情况下。通过这种方式，再循环的旁通气体替代了一部分三次空气，使得通过预热器的气体量没有显著变化。因此，窑炉可以在大体不变的熟料产量下运行。

本发明所基于的研究在此还揭示了，在整个设备的热消耗方面没有出现显著的缺点，然而，设备可以用于煅烧炉(SNCR)或窑炉废气(SCR)中的NO_x还原，因此不需要用于旁通废气的NO_x还原的单独器械。

根据本发明的优选配置，由于供应空气，旁通气体在冷却装置中被冷却，从而旁通气体中的气态有害物质凝结在夹带的粉尘上并且可以在随后的粉尘分离器中被分离掉。此外，旁通气体的氧含量通过与空气混合而相应地增加，因此再循环的旁通气体可以在煅烧炉中用作燃烧空气。

根据本发明的另一配置，粉尘分离器设计为用于超过300℃的温度范围的热气体过滤器。为此，可以使用例如静电过滤器、陶瓷过滤器或至少一个旋风分离器。旁通气体的温度一方面必须低到使得待分离的有害物质积聚在粉尘颗粒上，而另一方面必须尽可能高，以避免不必要的热损失。基于待分离的有害物质，热气体过滤温度(即旁通气体供应至粉尘分离器的温度)为300至550℃，优选400至500℃。

在煅烧炉区域中再循环的除尘后的旁通气体取代了煅烧炉中原本需要的一部分三次空气之后，煅烧炉中不需要的三次空气(来自冷却器前部区域的冷却器废气)可以以其他方式使用，特别是用于热回收，因此进一步改善了整体热平衡。

在本发明所基于的研究中，还发现有利地应当将窑炉中产生的窑炉废气的不超过3至15％、优选5至12％分流为旁通气体。否则，在更高的旁通率下，冷却器效率会由于继而的三次空气量急剧下降而显著降低。然而，在这种情况下，通过设置利用较冷的中间空气来运行的用于热回收的设备，可以有利地补偿较低的冷却器效率。

附图说明

在附图中，

图1示出用于生产水泥熟料的设备的示意图，其中除尘后的旁通气体再循环到窑炉与煅烧炉之间的区域中，

图2示出用于生产水泥熟料的设备的示意图，其中除尘后的旁通气体再循环到布置在冷却器与煅烧炉之间的三次空气管线中，和

图3示出用于生产水泥熟料的设备的示意图，其中除尘后的旁通气体直接再循环到煅烧炉中。

具体实施方式

图1所示的设备大体由用于预热生水泥料2来形成预热的生水泥粉的预热器1、用于煅烧预热的生水泥粉来形成煅烧的生水泥粉的煅烧炉3、用于最终燃烧煅烧的生水泥粉来形成水泥熟料的窑炉4、用于冷却水泥熟料的冷却器5和旁通系统6组成。

在所示的示例性实施例中，预热器1设计为具有彼此上下布置的多个旋风分离器1a至1c的悬浮预热器。煅烧炉3由夹带流反应器形成，并且回转窑炉4的废气从底部向顶部流过煅烧炉3。预热的生水泥粉以常规形式馈送到煅烧炉3的下部区域中的窑炉废气中。在煅烧炉3的区域中，还设置有一个或多个燃料供应点7，经由燃料供应点7来供应煅烧所需的燃料。燃烧空气经由来自冷却器5的三次空气管线8来供应，其中，如果需要，三次空气以分级的方式引入，即在不同的高度引入。在煅烧炉3的端部，设置有分离的旋风分离器3a，其将废气与煅烧的生水泥粉分离。当废气用于对预热器1中的生水泥料2进行预热时，煅烧的生水泥料经由管线9进入窑炉4。窑炉4优选地设计为回转窑炉，冷却器5直接连接到该回转窑炉。

为了中断有害物质的任何循环(比如碱或氯的循环)，设置为旁通系统6包括连接在窑炉4与煅烧炉3之间的旁通管线60，旁通管线60用于将从窑炉4流到煅烧炉3的一部分废气的分流为旁通气体。旁通管线60通向用于冷却旁通气体的冷却装置61，其中，空气10借助于风扇11经由冷却空气供应开口来供应。

旁通气体在窑炉4与煅烧炉3之间的分流处具有1100至1200℃的温度范围，并且在冷却装置61中冷却至300至550℃的温度范围、优选400至500℃的温度范围。然后在该温度下，气体流入粉尘分离器63，粉尘分离器63设计为用于超过300℃的温度范围、特别是用于300至550℃、优选400至500℃的范围的热气体过滤器。所述粉尘分离器例如由静电过滤器、陶瓷过滤器或至少一个旋风分离器形成。分离的粉尘经由排出开口631排出，而除尘后的旁通气体经由出口开口632和再循环管线64再循环到窑炉与煅烧炉之间的区域中。为此，旁通系统6包括风扇67，借助于该风扇将旁通气体分流并且将除尘后的旁通气体再循环。

再循环的除尘后的旁通气体中的氧含量已经通过冷却装置11中的冷却空气10而增加，然后，所述除尘后的旁通气体与窑炉废气一起用作煅烧炉3中的燃烧空气。因此，其取代了经由三次空气管线8供应的一部分三次空气。冷却器5中产生的三次空气的未使用部分以及可能还有冷却器5的另一种废气可以用于例如热回收设备12中，以便进一步改善热平衡。

来自窑炉4和煅烧炉3的废气通常含有如此大量的氮氧化物，以至于必须采取脱氮措施。在煅烧炉3的区域中、特别是在煅烧炉3的上部区域中，已经发现在那里进行根据SNCR工艺的脱氮是有利的，这是由于引入了含氨还原剂13。SNCR工艺在煅烧炉3的上部区域是特别有利的，这是由于在那里，SNCR工艺的最佳温度在950℃左右的范围内。因此，旁通气体再循环到煅烧炉中还具有进一步的效果，即SNCR工艺也可以应用于旁通气体。如果替代地将旁通气体释放到大气中，则必须采取单独的措施。由于旁通系统中的温度对于SNCR工艺来说太低，因此要么必须实现温度的升高，要么必须使用另一种脱氮工艺。

作为替代或附加的脱氮措施，可以考虑通过SCR工艺对废气进行脱氮。为此，在预热器的在废气流动方向的下游布置有SCR催化转化器15，在SCR催化转化器15中同样可以设置含氨还原剂16的喷射。旁通气体的再循环允许这些与窑炉/煅烧炉废气一起被脱氮。

根据图2的示例性实施例的不同之处仅在于，为了使除尘后的旁通气体再循环，设置有再循环管线65，再循环管线65通向从冷却器5通往煅烧炉3的三次空气管线8。然而，在该变型中，再循环旁通气体也取代了一部分三次空气，其继而可以用于例如热回收装置12。

如前面已经提到的，三次空气也可以以分级的方式供应，即在多个高度处供应。因此，在图2的示例性实施例中，设置有三次空气管线8的分支14，经由该分支，三次空气或三次空气与除尘旁通气体的混合物可以在煅烧炉3的较高高度处供应。

最后，图3示出了一个示例性实施例，其中用于除尘后的旁通气体的再循环管线66直接通向煅烧炉3，因此经由三次空气管线8的三次空气和经由再循环管线66的除尘后的旁通气体彼此分开地供应。在所示的示例性实施例中，再次设置有分级的空气供应器械，这是由于三次空气进一步向下引入，并且除尘后的旁通气体进一步向上引入煅烧炉3中。特别地，旁通气体再循环到煅烧炉中具有以下优点：

-使用设置用于窑炉废气、除尘后的旁通气体的SNCR或SCR装置，

-即使具有不同的旁通率，预热器的旋风分离器中的速度也大致相等，

-较高的三次空气温度，这是由于三次空气量的减少，

-预热器中气体与粉之间的较好的容量流量比，其结果是粉在进入煅烧炉之前预热到较高的温度，

-较高的窑炉废气温度，其可以优选用于运行SCR催化转化器，

-较高的回收热和温度，以用于通过冷却器的废气进行热回收。

Claims (13)

1.一种用于生产水泥熟料的设备，其具有：

(a)预热器(1)，其用于预热生水泥料(2)来形成预热的生水泥粉，

(b)煅烧炉(3)，其用于煅烧所述预热的生水泥粉来形成煅烧的生水泥粉，

(c)窑炉(4)，其用于最终燃烧所述煅烧的生水泥粉以形成水泥熟料，其中，产生了窑炉废气，

(d)冷却器(5)，其用于冷却所述水泥熟料，以及

(e)旁通系统(6)，其具有

(e1)旁通管线(60)，其连接在所述窑炉(4)与所述煅烧炉(3)之间，并且用于将从所述窑炉流到所述煅烧炉(3)的所述窑炉废气的一部分分流为旁通气体，

(e2)冷却装置(61)，其用于冷却所述旁通气体，和

(e3)粉尘分离器(63)，其用于分离所述旁通气体中含有的粉尘，所述粉尘分离器(63)具有用于供应冷却的所述旁通气体的入口，具有用于除去分离的粉尘的至少一个排出开口(631)，并且具有用于除尘后的旁通气体的出口开口(632)，

其特征在于，

(f)所述粉尘分离器(63)的所述出口开口(631)与所述煅烧炉(3)之间设置有用于所述除尘后的旁通气体的再循环管线(64、65、66)，其中，所述再循环管线通向所述煅烧炉(3)和/或通向布置在所述冷却器(5)与所述煅烧炉之间的三次空气管线(8)和/或通向所述窑炉(4)与所述煅烧炉(3)之间的区域。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述冷却装置(61)包括用于将冷却空气供应到所述旁通气体中的冷却空气供应开口(62)。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述粉尘分离器(63)设计为用于超过300℃的温度范围的热气体过滤器。

4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述粉尘分离器(63)由静电过滤器、陶瓷过滤器或至少一个旋风分离器形成。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述旁通系统(6)中设置有用于分流所述旁通气体和用于再循环所述除尘后的旁通气体的风扇(15)。

6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述冷却器(5)连接到用于使用在所述冷却器(5)中产生的废热的热回收系统(12)。

7.一种用于生产水泥熟料的方法，其中，将生水泥粉(2)在预热器(1)中预热，在煅烧炉(3)中煅烧并在窑炉(4)中进行最终燃烧，然后在冷却器(5)中冷却在该工艺中生产的水泥熟料，其中，将在所述窑炉(4)中产生的一部分窑炉废气经由连接在所述窑炉(4)与所述煅烧炉(3)之间旁通管线(60)分流为旁通气体，进行冷却并除尘，

其特征在于，将除尘后的旁通气体再循环到所述煅烧炉(3)和/或再循环到布置在所述冷却器(5)与所述煅烧炉(3)之间的三次空气管线(8)中和/或再循环到所述窑炉(4)与所述煅烧炉(3)之间的区域中。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，将所述旁通系统冷却到300至550℃范围内、优选400至500℃范围内的温度。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，将所述旁通气体在300至550℃的温度范围、优选在400至500℃的温度范围内进行除尘。

10.根据权利要求7所述的方法，其中，通过空气来冷却所述旁通气体。

11.根据权利要求7所述的方法，其中，将所述窑炉(4)中产生的所述窑炉废气的3至15％、优选5至12％分流为旁通气体。

12.根据权利要求7所述的方法，其中，将所述水泥熟料在所述冷却器(5)中进行冷却期间所产生的一部分废热用于热回收。

13.根据权利要求7所述的方法，其中，包括再循环的旁通气体的流过所述煅烧炉(3)的废气的脱氮在所述煅烧炉(3)的区域中进行。

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