CN112136015A - 用于处理颗粒物的减排设备及其使用方法 - Google Patents

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CN112136015A CN201980032778.1A CN201980032778A CN112136015A CN 112136015 A CN112136015 A CN 112136015A CN 201980032778 A CN201980032778 A CN 201980032778A CN 112136015 A CN112136015 A CN 112136015A
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Abstract

水泥制造装置可包括至少一个减排机构。在一些实施方式中，减排机构可利用通过反应器的多个脉冲的气体以处理通过反应器的固体颗粒材料。脉冲的反应物气体可通过反应器进行脉冲，以使得脉冲的气体从反应器的中间部分通入反应器的第一端，在此处固体颗粒物可被进给到反应器中。在一些实施方式中，反应物气体可从第一端输出到降液管或其他反应物气体管以输送到处理器件。

Description

用于处理颗粒物的减排设备及其使用方法
技术领域
本创新涉及固体颗粒物的处理。该处理可发生在例如水泥制造和水泥生料或生料的处理中。例如，本创新的实施方式可提供一种设置为帮助与水泥熟料生产中的生料处理有关的不理想的组合物的减排的设备，一个或多个设备在水泥制造装置中的布置，用于水泥制造装置升级改造以包括至少一个该设备的工具包，以及其制造和使用方法。
背景技术
水泥制造工厂或水泥制造装置通常处理水泥料粉尘。水泥制造工厂或水泥制造装置的示例可从如下文献中获知：美国专利4,997,363、5,800,610、5,954,499、6,000,937、7,052,274、7,390,357、7,972,419、8,163,082和8,474,387，美国专利申请公开2010/0180803，以及国际公开WO 2004/031092、WO 2014/04843、WO 2017/060369和WO 2017/125579。这样的水泥制造通常可利用一系列旋风分离器。
发明内容
本文中提供了一种减排设备，一种具有至少一个减排设备的水泥制造设备，一种用于改造预热器以包括至少一个减排设备的工具包，以及它们的制造和使用方法。
实施方式可设置为促进如下操作的改进操作：该操作也允许改进对环境的气体排放的控制。
例如，水泥制造装置的实施方式可包括预热器，该预热器连接到煅烧炉以预热进入煅烧炉的水泥生料。预热器可包括第一分离器器件、第二分离器器件和位于第一分离器器件和第二分离器器件之间的减排设备。减排设备可包括反应器，该反应器具有第一端、与第一段相对的第二端和位于第一端和第二端之间的中间部分。反应器的第一端可连接到水泥生料管，以使得来自第一分离器器件的水泥生料输出可进给到反应器中的第一端。反应器的第二端可连接到烟道气管，以使得通过反应器的水泥生料可从反应器的第二端通入烟道气管，以使得水泥生料经由烟道气管被引导至第二分离器器件。反应器的中间部分可连接至反应物气体源，以使得来自反应物气体源的反应物气体可以在多个脉冲中进给到反应器中的中间部分。
反应器的中间部分可为位于反应器的第一端和反应器的第二端之间的反应器的中间节段。中间部分并非必须在反应器的中心部分，但是在一些实施方式中，它可以位于反应器的中心部分。
在水泥制造设备的一些实施方式中，反应器的中间部分在反应器的第一端之下并且在反应器的第二端之下。对于包含多级的反应器，每级可具有其各自的中间部分，在该中间部分处可进给输送气体和/或反应物气体，其中，中间部分位于该级的相对端之间。在这样的实施方式中，每级的中间部分可位于该级的摄入端和输出端之下。这样的示例性反应器的中间部分可为这些反应器级的中间部分中的任一个。对于利用多级的实施方式，多级可串联布置以使得第一级将处理过的生料进给到第二级，第二级输出处理过的生料或将生料送往第二级下游的另一级(例如第三级)。可以有任何数量的串联布置的级，以使得水泥生料从上游的级直接进给到紧接着的下一下游级，从而使最后一级输出处理过的水泥生料。
反应物气体的多个脉冲可设置为使得每个脉冲具有一段预先选择的脉冲时间，在该段脉冲时间中，反应物气体被进给到反应器中的中间部分，并且在该预先选择的脉冲时间之后，立即停止将反应物气体进给到反应器中的中间部分一段停止时间，该段停止时间在预先选择的脉冲时间结束之后立即开始。预先选择的脉冲时间可至多为0.01秒、1微秒、1毫秒、5毫秒、10毫秒或1秒或另一段预先选择的时间。停止时间段可分隔脉冲以在脉冲之间限定中断，以使得每个脉冲为离散的流体流动，并且多个脉冲不是连续的流体流动。每段停止时间可为相同的时间段或可为不同的时间段。例如，停止时间段可为特定脉冲之后的预先选择的停止时间。示例性停止时间段可至多为1微秒，至多1毫秒，至多0.0001秒，至多0.01秒，至多5毫秒，至多10毫秒，至多0.5秒，至多1秒，至多2秒，至多25秒，至多1分钟等。特定脉冲之后的停止时间段可通过控制回路来限定，该控制回路通过与阀或其他反应物气体流动控制机构相连的控制器来实施，这有利于将反应物气体进给到反应器中。控制回路可针对不同操作条件或可通过传感器和与那些传感器连接的控制器监测的其他参数限定脉冲时间和停止时间段的变化。用于第一反应器的控制回路设置可不同于用于可存在于预热器中的其他反应器(例如第二反应器和/或第三反应器)的控制回路设置，以应对不同反应器位置处的不同条件，从而满足一组特定的操作目标。因此，在一些实施方式中，每个反应器可具有独特的脉冲时间段设置和独特的停止时间段设置。此外，这种脉冲时间段和停止时间段可如何变化可取决于反应器的位置而不同，或者可设置为相同以满足一组特定的操作目标。
反应器的中间部分可连接到输送气体源，以使得输送气体可在多个脉冲中进给到反应器中的中间部分，从而使输送气体可从反应器的中间部分通入反应器的第二端。反应器的中间部分也可连接到反应物气体源，以使得反应物气体从反应器的中间部分通入反应器的第一端。反应物气体也可以脉冲形式进给到反应器中。脉冲可与输送气体的脉冲同步，或者可不与输送气体的脉冲同步。在仍然其他的实施方式中，可在将气体经由脉冲进给到反应器中之前将反应物气体与输送气体预混合。在一些实施方式中，设想了可将一部分输送气体和/或反应物气体以恒定流速进给。对于这样的实施方式，也可将输送气体和/或反应物气体的脉冲进给到反应器中以增加脉冲中该气体的流量。因此可产生反应物气体和/或输送气体的脉冲以补充该气体的恒定流量，从而提供该气体流速增加的脉冲。
反应器可设置为具有特定类型的形状。例如，反应器可设置为具有类似大致W的形状、大致U形或大致V形。
减排设备的实施方式可包括反应器，该反应器具有第一端、与第一段相对的第二端和位于第一端和第二端之间的中间部分。反应器的第一端可设置为连接到固体颗粒物管，通过该固体颗粒物管，固体颗粒物可被进给到反应器中。反应器的第二端可设置为连接到气体管，以使得通过反应器的固体颗粒物可被通入气体管。反应器的中间部分可连接至反应物气体源，以使得来自反应物气体源的反应物气体可在多个脉冲中进给到反应器中的中间部分。
反应器的中间部分可为位于反应器的第一端和反应器的第二端之间的反应器的中间节段。反应器的中间部分可为反应器的中心节段或可为反应器的另一个中间节段(例如更靠近第一端或靠近第二端以及位于第一和第二端之间等)。反应器的中间部分可位于反应器的第一端之下，并且也可在反应器的第二端之下。
在一些实施方式中，减排设备的反应器的中间部分可在反应器的第一端之下，并且也可在反应器的第二端之下。对于包括多级的反应器，每级可具有其自身各自的中间部分，在该中间部分处可进给输送气体和/或反应物气体，其中中间部分位于该级的相对端之间。在这样的实施方式中，每级的中间部分可位于该级的摄入端和输出端之下。这样的示例性反应器的中间部分可为这些反应器级的中间部分中的任一个。
反应物气体的多个脉冲可设置为使得每个脉冲具有一段预先选择的脉冲时间，在该段脉冲时间中，反应物气体被进给到反应器的中间部分，并且在该预先选择的脉冲时间之后，立即停止将反应物气体进给到反应器的中间部分一段停止时间，该段停止时间在预先选择的脉冲时间结束之后立即开始。预先选择的脉冲时间可为任何预先选择的时间段，其选择为满足一组特定的设计标准。例如，预先选择的时间段可至多为0.01秒、1微秒、1毫秒、5毫秒、10毫秒或1秒。停止时间段也可为任何预先选择的时间段，其也选择为满足一组特定的设计标准。例如，预先选择的停止时间段可至多为0.01秒、1微秒、1毫秒、5毫秒、10毫秒或1秒。脉冲时间段和停止时间段可取决于反应器的位置和该反应器的操作目标而针对不同反应器而不同。脉冲时间段和停止时间段也可在操作过程中变化以应对预热器的操作参数或满足一组特定的操作目标。在一些实施方式中，设想了一部分反应物气体可以恒定流速进给。对于这样的实施方式，反应物气体的脉冲也可进给到反应器中以增加脉冲中反应物气体的流量。因此，可产生反应物气体的脉冲以补充反应物气体的恒定流量，从而提供反应物气体流速增加的脉冲。
反应器的中间部分也可设置为连接到输送气体源，以使得输送气体可在多个脉冲中进给到反应器的中间部分，从而使输送气体可从反应器的中间部分通入反应器的第二端。反应器的中间部分也可连接到反应物气体源，以使得反应物气体从反应器的中间部分通入反应器的第一端。在一些实施方式中，可在将气体进给到反应器之前将输送气体与反应物气体预混合。在其他实施方式中，输送气体和反应物气体可以同步脉冲或不同步脉冲分别进给到反应器中(例如在相同时间以具有相同脉冲持续时间的相同脉冲，在相同时间以具有不同脉冲持续时间的不同脉冲，或在不同时间使用相同类型的脉冲或不同脉冲等)。
反应器可具有大致U形或大致V形。在其他实施方式中，反应器可具有类似W的形状或其他形状。在仍然其他的实施方式中，减排设备可被认为包括串联布置的多个反应器。
例如，减排设备的一些实施方式可包括第一反应器，该反应器具有第一端、与第一段相对的第二端和位于第一端和第二端之间的中间部分。第一反应器的第一端可设置为连接到固体颗粒物管，通过该固体颗粒物管，固体颗粒物可被进给到反应器中。第一反应器的第二端可设置为连接到第二反应器的第一端。第二反应器可经由第二反应器的第一端和第一反应器的第二端之间的连接接收来自第一反应器的固体颗粒物。第二反应器可包括第二端和位于第二反应器的第一端和第二反应器的第二端之间的中间部分。第二反应器的第二端可连接至气体管，以使得通过第二反应器(也在已通过第一反应器之后)的固体颗粒物可被通入气体管。第一反应器的中间部分可连接至反应物气体源，以使得来自反应物气体源的反应物气体可在多个脉冲中进给到第一反应器的中间部分。第二反应器的中间部分也可连接到反应物气体源(例如与第一反应器的中间部分相同的反应物气体源或不同的反应物气体源)，以使得来自反应物气体源的反应物气体可在多个脉冲中进给到第二反应器的中间部分。
在具有串联的反应器的减排设备的一些实施方式中，减排设备可被认为具有类似双U的形状，类似三U的形状或其他类型的形状(例如类似双V的形状等)。减排设备的一些实施方式可被认为包括第一和第二反应器级，该第一和第二反应器级串联布置以限定单个反应器，而不是被认为包括串联配置的多个反应器。
进给到第一和/或第二反应器的反应物气体可与输送气体预混合。可替代地，至少一个输送气体源可连接至第一反应器，并且至少一个输送气体源可连接至第二反应器以将输送气体进给到反应器。输送气体可在与其中进给的反应物气体同步或不与其中进给的反应物气体同步的脉冲中进给到反应器中。
一种用至少一个减排设备改造水泥制造装置的预热器的方法可包括将减排设备定位于介于第一分离器器件和第二分离器器件之间的预热器中。减排设备可包括反应器，该反应器具有第一端、与第一段相对的第二端和位于第一端和第二端之间的中间部分。反应器的第一端可连接至水泥生料管，以使得来自第一分离器器件的水泥生料输出可进给到反应器的第一端。反应器的第二端可连接至烟道气管，以使得通过反应器的水泥生料可从反应器的第二端通到烟道气管，以便将水泥生料经由烟道气管引导至第二分离器器件。反应器的中间部分可连接至反应物气体源，以使得来自反应物气体源的反应物气体可在多个脉冲中进给到反应器的中间部分。该方法也可包括将水泥生料从第一分离器器件进给到反应器的第一端以使水泥生料通过反应器，当水泥生料通过反应器时将反应物气体在多个脉冲中脉冲到反应器的中间部分中，以使得当水泥生料从反应器的第一端移动到反应器的中间部分时该水泥生料接触脉冲的反应物气体，在水泥生料已与通过反应器的中间部分脉冲的反应物气体接触之后将水泥生料从反应器的第二端输出到烟道气管。
在方法实施方式中，减排设备的反应器的中间部分可为位于反应器的第一端和反应器的第二端之间的反应器的中间节段。例如，反应器的中间部分可为反应器的中心节段或位于反应器的第一和第二端之间的并非反应器的中心节段的部分。在一些实施方式中，反应器的中间部分可在反应器的第一端之下并且也可在反应器的第二端之下。
在一些方法实施方式中，减排设备的反应器的中间部分可在反应器的第一端之下并且也可在反应器的第二端之下。对于包括多级的反应器，每级可具有其自身各自的中间部分，在该中间部分可进给输送气体和/或反应物气体，其中中间部分位于该级的相对端之间。在这样的实施方式中，每级的中间部分可位于该级的摄入端和输出端之下。这样的示例性反应器的中间部分可为这些反应器级的中间部分中的任一个。反应物气体可以脉冲形式进给到反应器每级的每个中间节段。例如，方法可包括在水泥生料通过反应器时将反应物气体在多个脉冲中脉冲到第一反应器级的中间部分，以使得当水泥生料从反应器的第一端移动到反应器的第二端时该水泥生料接触脉冲的反应物气体，并且当水泥生料通过反应器时将反应物气体在多个脉冲中脉冲到第二反应器级的中间部分，以使得当水泥生料从反应器的第一端移动到反应器的第二端时，该水泥生料接触脉冲的反应物气体。
对于利用多级的减排设备的实施方式，多级可以串联布置，以使得第一级将处理过的生料进给到第二级，第二级输出处理过的生料或将生料送往第二级下游的又另一级(例如第三级)。可以有任何数量的串联布置的级，以使得水泥生料直接从上游的级进给到紧接的下一下游级和使得最后一级输出处理过的水泥生料。
反应物气体的多个脉冲可设置为使得每个脉冲具有一段预先选择的脉冲时间，在该段脉冲时间中，反应物气体被进给到反应器的中间部分，并且在该预先选择的脉冲时间之后，立即停止将反应物气体进给到反应器的中间部分一段停止时间，该段停止时间在预先选择的脉冲时间结束之后立即开始。预先选择的脉冲时间可为任何预先选择的时间段，其选择为满足一组特定的设计标准。例如，预先选择的时间段可为至多0.01秒、1微秒、1毫秒、5毫秒、10毫秒或1秒。停止时间段也可为任何预先选择的时间段，其也选择为满足一组特定的设计标准。例如，预先选择的停止时间段可至多为0.01秒、1微秒、1毫秒、5毫秒、10毫秒或1秒。脉冲时间段和停止时间段可取决于反应器的位置和该反应器的操作目标而针对不同反应器变化。脉冲时间段和停止时间段也可在操作过程中变化以应对预热器的操作参数或满足一组特定的操作目标。在一些实施方式中，设想了一部分反应物气体可以恒定流速进给。对于这样的方法实施方式，反应物气体的脉冲也可进给到反应器中以增加脉冲中反应物气体的流量。因此，可产生反应物气体的脉冲以补充反应物气体的恒定流量，从而提供反应物气体流速增加的脉冲。
反应器的中间部分可连接至输送气体源，以使得输送气体可进给到反应器的中间部分。对于这样的实施方式，方法也可包括将输送气体以脉冲进给到反应器的中间部分，以使得输送气体从反应器的中间部分通到反应器的第二端。输送气体可以脉冲形式进给到反应器的中间部分，以使得输送气体与反应物气体同步进给或与反应物气体不同步进给。在一些方法实施方式中，设想了一部分输送气体可以恒定流速进给。对于这样的方法实施方式，输送气体的脉冲也可进给到反应器中以增加脉冲中输送气体的流量。因此，可产生输送气体的脉冲以补充输送气体的恒定流量，从而提供输送气体流速增加的脉冲。
在一些方法实施方式中，减排设备可包括串联布置的多个反应器或可包括具有串联定位的多个反应器级的反应器。这样的反应器的一些实施方式可设置为具有类似双U形的形状或类似三U形的形状或其他形状(例如类似双V形的形状，类似W的形状等)。
通过下面对其某些示例性实施方式的描述，减排设备、水泥制造装置、用至少一个减排设备改造装置的工具包和用至少一个减排设备改造这样的装置的预热器的工具包，以及其制造和使用方法的其他细节、目的和优点将变得显而易见。
附图说明
在附图中示出了减排设备、水泥制造装置、用至少一个减排设备改造装置的工具包、用于在水泥熟料生产工艺中处理水泥生料的水泥制造装置中的减排设备，及其制造和使用方法的示例性实施方式。应理解，附图中所用的类似标记可表示类似部件。
图1是水泥制造装置的第一示例性实施方式的示意图。
图2是可被包含在水泥制造装置的第一示例性实施方式中的示例性减排设备的部分示意图。
图3是可被包含在水泥制造装置的第一示例性实施方式中的示例性减排设备的部分示意图。
图4是可被包含在水泥制造装置的第一示例性实施方式中的示例性减排设备的部分示意图。
图5是可被包含在水泥制造装置的第一示例性实施方式中的示例性减排设备的部分透视图。
图6是说明用于在水泥熟料生产工艺中处理生料的示例性方法的流程图。
具体实施方式
参考图1-6，水泥制造装置100可包括煅烧炉(或窑炉)，其燃烧燃料或利用来自燃烧燃料的燃烧器的热气体。来自燃烧器或其他发出热气体的工艺元件的废气或烟道气可通过预热器2以预热水泥生料材料(例如在用于形成水泥的处理中所用的固体颗粒物)，随后将水泥生料进给到煅烧炉或其他处理器件。在一些实施方式中，在煅烧炉和/或窑炉中处理过的水泥生料可从窑炉或煅烧炉输出到熟料冷却器4。
水泥生料可为得自如例如石灰石的源材料的粉碎的颗粒物，并且也可包括其他材料，如，可添加至粉碎材料的添加剂(例如粘土、沙、铁矿石或其他可为待进给至预热器2的水泥生料提供理想组成的添加剂)。水泥生料可为具有小尺寸范围的固体颗粒物(例如固体颗粒物粉末等)。示例性的水泥生料的尺寸范围可在100-50微米范围内，在150-25微米范围内，或在其他小尺寸范围内。
预热器2可包括一系列分离器器件3。每个分离器器件可设置为将固体颗粒物与夹带颗粒物的气体分离。所包含的分离器器件3的数量可取决于一组预先选择的设计标准。例如，分离器器件3的系列可包括多个分离器器件3，它可以包括第一分离器器件、第二分离器器件、第三分离器器件、第四分离器器件和第五分离器器件。例如，可存在顶部分离器器件3、底部分离器器件3和介于顶部和底部分离器器件3之间的一个或多个中间分离器器件3。在一些实施方式中，分离器器件可设置为旋风分离器(cyclone)或气旋分离器(cycloneseparator)。烟道气可从与煅烧炉相连的燃烧器通入底部分离器器件3，随后通过位于预热器2中的底部分离器器件3之上的一个或多个中间分离器器件3，再通过预热器2的顶部分离器器件3。
如可从图1中所示的示例性实施方式中看到的，水泥生料可经由顶部分离器器件3进给到预热器2。进给管17或其他类型的进给机构可有利于将水泥生料进给到顶部分离器器件3中。如可从图1中看到的，可存在多于一个这样的进给管17以通过顶部分离器器件3进给用于处理的水泥生料。例如，一些水泥生料可经由进给管17进给到顶部分离器器件3，该进给管17将水泥生料引入从下部的分离器器件3通往顶部分离器器件3的烟道气中(例如在可将烟道气进给到分离器器件中的烟道气管7中)，同时另一进给管将水泥生料提供至顶部分离器器件3。在顶部分离器器件3中加热的水泥生料可经由水泥生料出口管18输送到另一下一级分离器器件3，该水泥生料出口管18可从上部分离器器件3延伸到烟道气管7，该烟道气管7将烟道气进给到下部分离器器件3，以使得水泥生料与烟道气互相混合，随后进给到下部分离器器件3以与烟道气分离并输出到另一下部分离器器件3。
当水泥生料离开分离器器件3并朝向煅烧炉4以进给到煅烧炉4时，水泥生料可与烟道气成逆流地通过一个或多个分离器，并从烟道气吸收热。加热的水泥生料可离开分离器器件3的底部出口或其他出口以经由水泥生料管18(例如一种类型的固体颗粒物管)输送至另一预热器元件。烟道气可在靠近分离器器件3的顶部或靠近分离器器件3上部区域在烟道气出口(flue gas exist或flue gas outlet)5离开分离器器件3，该烟道气出口5与烟道气管7流体连通，该烟道气管7可从预热器的一个分离器器件3延伸至另一分离器器件3。
每个分离器器件3可具有主体，该主体限定了与水泥生料出口管18以及烟道气入口6和烟道气出口5流体连通的内部腔室，以使得入口和出口与分离器器件的主体所限定的内部腔室流体连通，从而有利于烟道气的进入和出去以及水泥生料的接收和输出。主体可设置为使得烟道气与水泥生料在分离器器件的主体内混合，以便通过烟道气加热固体颗粒物水泥生料并通过颗粒物从底部或下部水泥生料出口管18穿过以及烟道气经过上部烟道气出口5管通到烟道气管7(不含与其互相混合以从较热的烟道气和较冷的水泥生料输送热的固体颗粒物)来分离固体颗粒物水泥生料与烟道气。
水泥生料管18可从分离器器件的水泥生料出口延伸到烟道气管7，该烟道气管7从下部分离器器件3的烟道气出口5延伸到上部分离器器件的烟道气入口6。最下面的分离器器件3可连接至用于将从最下面的分离器器件3的水泥生料出口输出的水泥生料进给到煅烧炉4的管。预热器2也可包括至少一个减排设备21。
例如，在一些实施方式中，第一减排设备21可位于顶部分离器器件和第二高的分离器器件之间(例如介于第一级分离器器件3和第二级分离器器件3之间)。在其他实施方式中，第一减排设备21可被提供在第二级分离器器件3和位于第二级分离器器件3之下的第三级分离器器件3之间，如图1中的虚线所示。在仍然其他的实施方式中，预热器2可包括位于不同的分离器器件级之间的多个减排设备21(例如包括如图1中实线所示的第一和第二分离器级之间的第一减排设备21，并且包括如图1中的虚线所示的第二和第三级之间的第二减排设备21等)。对于包含一个或多个减排设备21的实施方式，来自分离器器件3的水泥生料输出可经由水泥生料管18运输到减排设备21进行处理，随后将处理过的水泥生料进给到下一级分离器器件烟道气管7，该下一级分离器器件烟道气管7将烟道气经由该分离器器件3的烟道气入口6进给到下一级分离器器件3。可用于经由减排设备21处理水泥生料以从水泥生料移除不理想成分的工艺气体可从减排设备21输出到处理器件31或输出到将水泥生料进给到预热器2的顶部分离器器件3或第一级分离器器件3的水泥生料进给管。
参考图2，示出了具有位于第一和第二级分离器器件3之间的减排设备21的水泥制造装置100的第一示例性实施方式以更好地说明减排设备21的示例性构造。在顶部分离器器件3分离的水泥生料经由水泥生料管18输出到减排设备21的反应器21a。反应器21a的结构可为具有预先选择的形状(例如，U形轮廓、V形轮廓、类V形轮廓、类U形轮廓)的管状或管型结构以有利于水泥生料与进给到反应器21a的至少一种反应物气体的理想反应。图2中所示的反应器21a的主体可包括管状结构(例如限定了水泥生料可从其中通过的内部腔室的管路、管道、多边形管)，该管状结构从联接到水泥生料管18的第一端21b延伸到第二端21c。反应器21a的第二端21c可连接至反应器水泥生料出口管22，该出口管22联接到烟道气管7。反应器21a可在其第一端21b和第二端21c之间延伸，以使得反应器21a的管状结构具有大致类似U的形状或大致类似V的形状。当然，应理解，反应器21a的主体可具有其他形状，如，C-形、Y形、J形或其他类型的形状(例如如图4和5所示的类似W的形状等)。
在一些实施方式中，反应器21a的形状可设置为使得在第一端21b和第二端21c之间存在相对小的高度差。该特征可允许反应器21a的高度轮廓需求以对预热器高度需求有最小的影响。
反应器21a可包括介于其第一端21b及其第二端21c之间的中间部分21d。在一些构造中，中间部分21d可为反应器21a的底部部分，在该处，当水泥生料通过反应器21a时可收集水泥生料颗粒物。反应物气体的脉冲可在底部部分或中间部分21d处从反应物气体源33通入反应器。来自反应物气体源33的反应物气体流的流速和持续时间可经由介于反应物气体源33和反应器21a之间的阀来控制，该阀连接到反应物气体源进给管，反应物气体通过该反应物气体源进给管从反应物气体源33进给到反应器21a。反应物气体流量也可通过控制位于反应器的中间部分21d中的反应物气体进给入口处的阀或喷嘴来控制，在该处，将反应物气体通入反应器21a以与通过反应器21a的水泥生料接触。可控制反应物气体的脉冲，以使得脉冲以特定间隔产生。例如，可产生反应物气体的每个脉冲，以使得气体连续通入反应器21a一段预先选择的脉冲时间，并且在该一段预先选择的脉冲时间结束时，阻止反应物气体流入反应器一段预先选择的停止时间。可通过促动或改变泵或风扇的操作来控制脉冲，以改变将反应物气体进给到反应器21a的入口处的压力，从而使反应物气体流量增加的脉冲进给到反应器，或者使其他反应物气体的脉冲进给到反应器中(例如进给反应物气体的脉冲，以使得在反应物气体的脉冲之间延伸的停止时间段期间内没有反应物气体进给到反应器)。可移动以调节进给到反应器的反应物气体的流速的阀和/或喷嘴也可(或者可替代地)用于控制反应物气体的脉冲向反应器的进给。应理解，使用泵、风扇或其他类型的流体入口压力控制机构可与用于提供进给到反应器21a的反应物气体的脉冲的阀、喷嘴和/或其他流量控制元件的使用相结合或作为其替代方案。
可反复产生脉冲，并且脉冲的持续时间和停止时间段的持续时间可调节或改变以满足特定的设计目标或预热器的操作条件(例如烟道气和水泥生料的流速、温度条件、压力条件、预热器的开机阶段、预热器的停机操作阶段等)。
可通过控制器来提供可用于提供反应物气体的脉冲的阀、喷嘴、泵、鼓风机或风扇元件的控制。控制器可为具有包含与非瞬时存储器相连的处理器和至少一个收发器的硬件的计算机器件。控制器可通信地连接到反应物气体流量控制元件(例如风扇、鼓风机、泵、阀、喷嘴、流量传感器、温度传感器、压力传感器等)以与这些元件通信和/或控制那些元件来以脉冲方式将反应物气体进给到反应器21a的中间部分21d。
示例性脉冲时间段可设置为有利于微秒或毫秒级的进给到反应器21a的中间部分21d(例如底部部分)的反应物气体的脉冲。当然，其他脉冲时间段也可用于满足特定的设计目标。示例性的脉冲时间段可包括，例如，至多1微秒、至多1毫秒、至多0.0001秒、至多0.5秒、至多1秒、至多2秒、至多25秒、至多1分钟、至多0.01秒、至多5毫秒、至多10毫秒等。示例性停止时间段可设置为与脉冲时间段相匹配的时间段或另一时间段，如，例如，至多1微秒、至多1毫秒、至多0.0001秒、至多0.01秒、至多5毫秒、至多10毫秒、至多0.5秒、至多1秒、至多2秒、至多25秒、至多1分钟等。
脉冲时间段和停止时间段可针对每个反应器而不同，并且也可针对特定预热器中的不同反应器而不同，这取决于预热器2中的反应器位置和该反应器的操作目的。例如，脉冲时间段和停止时间段可在操作过程中变化以应对预热器的操作参数或满足一组特定的操作目标。在一些实施方式中，设想了一部分反应物气体可以恒定流速进给。对于这样的实施方式，反应物气体的脉冲也可进给到反应器中以增加脉冲中反应物气体的流量。可产生反应物气体的脉冲以补充反应物气体的恒定流量，从而提供反应物气体流速增加的脉冲。
对于预热器的每个反应器21a，脉冲之间的停止时间段的持续时间和脉冲时间段可在操作过程中变化。可进行该时间段的变化以应对检测到的预热器的操作参数以满足一组特定的操作目标。反应物气体(和/或输送气体)的脉冲的控制可通过由控制器运行的控制回路来限定。控制回路的运行可导致脉冲时间和停止时间的变化。该时间段的变化可归因于如何限定控制回路以及在控制回路中限定的感测条件以调节进给到反应器的脉冲，从而满足一组特定的预先确定的操作目标。应理解，不同的控制回路可用于控制进给到预热器内不同的反应器的反应物气体和/或输送气体的脉冲。例如，不同的脉冲参数可用于不同的控制回路，该不同的控制回路用于不同的反应器21a以应对反应器定位和由于反应器在预热器中的不同位置而预期存在的操作条件。不同的控制器可运行这些不同的控制回路，或单个控制器可执行分配给预热器中的不同反应器的多个控制回路。
示例性的水泥生料的尺寸范围可在100-1微米范围内，在150-0微米范围内，或在其他小尺寸范围内。具有这样的小粒径的粉末可附聚在一起——并且通常分类为GeldartC组颗粒。我们已确定了这可导致通过粉末床的气体流具有很高的向下颗粒流动和不良的气/固接触，这是因为由于颗粒附聚所致的沟流(channeling)。这样的因素可导致传热和传质差，因为颗粒与气体之间的最小的相互接触。我们已确定了使用气体的脉冲可有助于阻止颗粒附聚和沟流形成。这可有助于提供极大改善的颗粒流速和改善的气/固接触，这可允许显著更有效地传热和传质。使用气体的脉冲与大致U形或V形类型结构的反应器21a(其中反应器的中间部分21d为反应器的底部)也可有助于减少(如果不是消除的话)沟流和极大地改进向下的颗粒速度，因此有显著更多的固/气接触时间以在反应物气体和水泥生料之间发生传热和传质。这样的特征可极大地有助于提供反应物气体和水泥生料之间的改善的相互作用，以使得反应物气体能够有效地吸收和/或吸附来自水泥生料的元素以减少来自预热器和/或装置的不理想的排放。
限定或作为反应器的底部的反应器21a的中间部分21d可为第一端21b和第二端21c之间的任何中间部分。在一些实施方式中，作为反应器21a的底部的反应器的中间部分21d可为介于第一端21b和第二端21c之间的反应器21a的中心部分，因为该定位可有助于提供反应物气体/水泥生料接触的理想流动剖面。在其他实施方式中，中间部分21d可为介于反应器的第一端21b和第二端21c之间的反应器21a的偏离中心的中间部分。
通过反应器21a的水泥生料流可包括不理想的各种组成元素，如，汞(Hg)，氨等。反应物气体可选择或设置为移除或减少这样的不理想的元素。例如，反应物气体的组成和温度以及脉冲通过反应物气体21a的反应物气体的流速可为符合一组特定的设计标准的合适值中的任何，来减少一种或多种不理想的元素。例如，反应物气体源33可提供包含设置为氧化生料中的汞(Hg)的卤化物的反应物气体，以使得汞结合到通过反应器21a的水泥生料，从而使从预热器2排放出(例如经由降液管等)的气体中没有汞。
经由反应物气体源33进给的反应物气体也可(或可替代地)包括一个或多个其他组分，用于处理水泥生料以从通过反应器21a的水泥生料中移除或尝试以其他方式减少不理想的组成元素。例如，反应物气体源33的反应物气体可包括压缩空气或富含氧气(O2)的压缩空气，其可设置为使来自水泥生料中存在的有机氮物质的热平衡的反应产物从氨(NH3)向氮氧化物(NOx)偏移。这样的处理可减少NH3排放，同时其仅会稍微增加NOx排放。由于可允许的NOx排放水平通常高于可允许的NH3排放水平，排放组分的这种改变可极大地改善装置和/或预热器2的排放的排放水平。来自反应物气体源33的反应物气体也可(或可替代地)具有如下的组成和温度：该组成和温度设置为有利于减少二氧化硫(SO2)排放(这对于包含硫铁矿硫化物的水泥生料来说非常显著)、氯化氢(HCl)排放，有助于减少总有机碳(TOC)排放，和/或有助于减少其他元素的排放。
在中间部分21d处通过反应器21a以接触水泥生料的反应物气体可朝向其第一端21b来通过反应器21a，以便经由反应物气体出口管23输出。反应物气体出口管23可连接至降液管，该降液管连接到顶部分离器器件3以输出所利用的反应物气体。从反应器21a进给到烟道气管7的处理过的生料可经由通过烟道气管7的烟道气进给到另一分离器器件3，以使得水泥生料可被进一步预热，随后与烟道气分离。
输送气体源35(如图2中虚线所示)也可连接到反应器21b的中间部分21d以帮助促进输送反应物气体通过反应器21a和/或帮助促进以足够的流速脉冲反应物气体和/或帮助促进水泥生料以理想的流速通过反应器21a。输送气体也可作用为帮助从通过反应器的水泥生料提取元素并从水泥生料中移除不理想的组分，该水泥生料是在水泥生料在反应器21a中与反应物气体反应之后经由输送气体移除的。输送气体可为任何合适的气体，如，空气，压缩空气，氮(N2)或符合预先选择的设计标准的另一种合适气体。将输送气体进给到反应器21a的流速和脉冲持续时间可以控制反应物气体流的相同方式控制(例如使用阀、泵、风扇、控制器、和/或其他元件)。
例如，可通过控制器提供对可用于提供输送气体的脉冲的阀、喷嘴、泵、鼓风机或风扇元件的控制。控制器可为具有如下硬件的计算机器件：该硬件包括连接到非瞬时存储器的处理器和至少一个收发器。控制器可通信地连接到输送气体流量控制元件(例如风扇，鼓风机，泵，阀，喷嘴，流量传感器，温度传感器，压力传感器等)以与那些将输送气体以脉冲方式进给到反应器21a的中间部分21d的元件通讯和/或控制那些元件。用于控制输送气体的控制器可为与控制反应物气体的脉冲所用相同的控制器，或者可为单独的控制器。
在一些实施方式中，还设想了一部分输送气体可以恒定流速进给。对于这样的实施方式，输送气体的脉冲也可进给到反应器中以增加脉冲形式的输送气体的流量。还可产生输送气体的脉冲以补充输送气体的恒定流量，从而提供反应物气体流速增加的脉冲。
在反应物气体和输送气体均经由脉冲进给到反应器的实施方式中，反应物气体可在底部中间部分21d进给到反应器中，以使得反应物气体从中间部分21d移动到反应器21a的第一端21b。对于具有类似U的或类似V的形状的反应器形状，这样的向上的反应物气体流可驱使反应物气体在与从第一端21b通向中间部分21d的水泥生料接触之后朝向反应物气体出口管23移动。输送气体可从输送气体源(例如压缩空气，与大气流体连接以驱使空气进入反应器21a的风扇等)经由脉冲进给，以使得输送气体从反应器的中间部分21d通入反应器的第二端21c。输送气体的运动可用于从水泥生料中剔除可能存在的不理想的物质，以使得这样的不理想的物质与将要通过预热器2的烟道气混合。脉冲的输送气体也可帮助驱使水泥生料到反应器21a的第二端21c以进给到烟道气管7，从而将处理过的水泥生料引导至下游分离器器件3，以与烟道气分离和进一步预热。
参考图3，排放控制设备21可位于预热器2的上部分离器器件3和下部分离器器件3之间以经由连接到上部分离器器件3的水泥生料出口的水泥生料管18接收从上部分离器器件3输出的水泥生料。在一些实施方式中，上部分离器器件3可为顶部分离器器件或第二高的分离器器件3(例如第二级分离器器件)。下部分离器器件3可为下一级分离器器件3(例如，如果上部分离器器件为第一级器件，则为第二级分离器器件，如果上部分离器器件为第二级器件，则为第三级分离器器件，等等)。
水泥生料可通过反应器21a的第一端21b并朝向反应器21a的第二端21c移动。来自反应物气体源33和输送气体源35的反应物气体和输送气体脉冲可进给到反应器的中间部分21d以处理生料，从而在理想操作参数中以理想速度尝试和减少某些不理想的排放(例如汞，氨等)。在一些实施方式中，反应物气体可进给到反应器中21a，以使得反应物气体从反应器的中间部分21d通入反应器的第一端21b以与反应器21a的初始段或通路中的水泥生料接触，随后经由联接到处理器件的气体输出管27输出以将用过的反应物气体输送到处理器件31。处理器件31可为远离预热器2的器件或定位于预热器2上或附近的器件。处理器件31可设置为减少用过的反应物气体中的NOx组成，减少该用过的反应物气体中的NH3，或以其他方式处理用过的反应物气体以移除反应物气体在通过反应器21a时从水泥生料吸收的和/或吸附的不理想的组分元素。处理器件31可包括，例如，可为气体流提供液体清洗的清洗单元，可从气体中过滤掉某些组分元素的过滤器件，和/或设置为从装置100最终排放的气体中减少不理想的组分的其他处理机构。
输送气体可经由与反应器21a的中间部分21d流体连通的输送气体源35进给到反应器中21a。输送气体也可经由脉冲进给到反应器21a中。可将输送气体引导至反应器21a，以使得输送气体用作从反应器的中间部分21d到反应器21a的第二端21c脉冲通过反应器21a的提取气体。输送气体可具有足够的温度和组成以帮助从水泥生料移除不理想的物质，从而使不理想的元素被吸收和/或吸附在输送气体中。输送气体可随后与连接到反应器的第二端21c的烟道气管7中的烟道气混合，从而使通过输送气体从水泥生料提取的不理想的物质通过预热器并引导至降液管以用于从装置100排放和/或其他处理。
参考图4和5，减排设备21的一些实施方式可设置为包括设置为串联的多个反应器21a的反应器21a，如，反应器具有类似W的形状，或者可视为具有串联布置的多个反应器的减排设备21。应理解，具有类似W的形状反应器不需要具有带角度的垂直片段。垂直片段可为完全垂直而不是以一定角度延伸，从而使片段垂直和水平地延伸。例如，类似W的形状可在类似“W”的构造和/或“VV”型构造之外具有“UU”型构造。
在一些实施方式中，第一反应器21a可经由其第一端21b接收水泥生料和从其第二端21c直接将水泥生料进给到第二反应器21a的第一端21b。在仍然其他的实施方式中，第三反应器可位于第二反应器下游，与第一和第二反应器串联以直接接收来自第二反应器的水泥生料。在其他实施方式中，减排设备21可仅具有两个反应器或可具有多于三个反应器。对于具有串联配置的多个反应器21a的减排设备21的实施方式，减排设备21也可(或可替代地)被认为设置为具有串联布置的多个反应器级21k的单个反应器(例如第一反应器可视为第一反应器级，第二反应器可视为第二反应器级，并且(如果存在的话)第三反应器可视为第三反应器级等)。每个反应器级21k的中间部分21d可为这样的减排设备21的单个反应器的中间部分。
在可设置为包括多个反应器级21k或多个反应器21c的减排设备21的一些实施方式中，减排设备21可设置为帮助限定水泥生料的流动路径以在设备21中处理生料。例如，第一反应器21a(或第一反应器级21o)可具有第一端21b，该第一端21b接收来自水泥生料出口管18的水泥生料。第一反应器21a(或反应器级21o)可设置为具有大致类似U的形状或类似V的形状，以使得水泥生料从第一端21b通向该级的第二端21c，从而使水泥生料通过下一个中间部分21d，该下一个中间部分21d低于第一端21b和低于第二端21c。该中间部分的流动路径可为位于第一级21o的第一端21b和上部出口端21r之间的第一中间部分21g。
第一反应器级21o的出口端21r可与第二反应器级21p的第一端21s流体连通，以使得来自第一反应器级21o的水泥生料可直接从第一反应器级21o进给到第二反应器级21p。第二反应器级21p可包括限定从其第一端21s到其第二端21z的通路的主体，以使得水泥生料可通过位于其第一端21s和第二端21z之间的第二反应器级21p的中间部分21h。第二反应器级21p也可包括从第一端21s延伸到第二端21z的旁路通路21y，以使得流体可通过第二反应器级21p而不通过第二反应器级21p的中间部分21h区域。该旁路通路21y可位于第二反应器级21p的中间部分21h之上，并且也在第二反应器级21p的第一和第二端21s和21z之间直线延伸。可以使一些水泥生料通过旁路通路21y而不是流动通过第二反应器级21p的中间部分21h。
阀或其他元件可位于旁路通路21y的每端(或至少与第二反应器级21p的上部第一端21s流体连通的上端21v)以调节可通过旁路通路的水泥生料的量(例如阀可被关闭以防止水泥生料或流体通过通路，并且可打开到不同的打开位置(例如在完全打开、基本打开、部分打开和关闭之间等)以允许或多或少的流体和或多或少的水泥生料通过通路以绕过第二反应器级21p的中间部分21h。
第二反应器级21p的中间部分21h可位于第一反应器级21o的中间部分21g之下。可通过从第二反应器级21p的第一端21s延伸到第二反应器级21p的中间部分21h的通路21t的长度来限定下部位置。该通路21t的长度可比第一反应器级21o的通路的长度长2-5(例如3或3.73等)倍，该第一反应器级21o的通路从第一反应器级21o的中间部分21g延伸至第一端21r的口部，该口部与第二反应器级21p的第一端21s的口部流体连通。
第一和第二反应器级21o和21p的尺寸可不同或相同。例如，在一些实施方式中，第一反应器级21o的反应器通路与第二反应器级21p的相应通路相比可具有较小的直径或宽度以及较小的长度。第二反应器级21p的通路可具有较宽或较大的直径，并且还包括较长的通路片段。例如，从第二反应器级21p的中间部分21h延伸到第二反应器级21p的第一端21s的入口部的第二反应器21p的通路的长度和宽度可均大于从第一端21b的入口部延伸至第一反应器级21o的中间部分21g的第一反应器21o的相应通路的长度和宽度。作为另一个示例，从第二反应器21p的中间部分21h延伸到第二端21z的出口部的第二反应器21p的输出通路21x的长度可长于从第一反应器级21o的中间部分21g延伸到第一反应器级21o的第二端21r的出口部的第一反应器级21o的相应出口通路。第二反应器级21p的通路的内径或宽度也可大于第一反应器级21o的通路的内径或宽度。
在包含第三反应器级的仍然其他的实施方式中，相应通路的长度以及该通路的内径或宽度可大于或小于第二反应器级21p的通路。在仍然其他的实施方式中，设想了第一反应器级21o可具有较大长度和/或内部宽度或直径的对应于第二反应器级21p的通路的通路。
第一反应器级21o的中间部分21g可连接到反应物气体源33和输送气体源35。第二反应器级21p的中间部分21h也可连接到反应物气体源33和输送气体源35。第二反应器级21p可连接至与第一反应器级21o相同的反应物气体源和输送气体源或其他来源。反应物气体的脉冲可在底部部分或中间部分21g和21h处从反应物气体源33通入反应器级21k。从反应物气体源33到第一反应器级21o的反应物气体流的流速和持续时间可经由位于反应物气体源33和反应器21a之间的阀来控制，该阀连接到反应物气体源进给管，通过该进给管，反应物气体从反应物气体源33进给到第一反应器级21o的中间部分21g。此外(或作为替代方式)，泵、风扇或其他类型的流体入口压力控制机构可以不同设置操作以改变进给到第一反应器级21o的反应物气体的入口压力，从而提供进给到第一反应器级21o的反应物气体的脉冲。
从反应物气体源33到第二反应器级21p的反应物气体流的流速和持续时间也可经由位于反应物气体源33和第二反应器级21p之间的阀来控制，该阀连接到反应物气体源进给管，通过该进给管，反应物气体从反应物气体源33进给到第二反应器级21p的中间部分21h。反应物气体流也可通过控制反应器的中间部分21d中的反应物气体进给入口处的阀或喷嘴来控制，在该进给入口处，反应物气体被通入反应器以与通过反应器的水泥生料接触。此外(或作为替代方案)，泵、风扇或其他类型的流体入口压力控制机构可以不同设置操作以改变进给到第二反应器级21p的反应物气体的入口压力，从而提供进给到第二反应器级21p的反应物气体的脉冲。
可控制反应物气体的脉冲以使得脉冲以特定间隔产生。例如，可产生每个反应物气体的脉冲，从而使气体连续通入第一反应器级21o一段预先选择的脉冲时间，在该段预先选择的脉冲时间结束之后，阻止反应物气体流入反应器一段预先选择的停止时间。作为另一个示例，可产生每个反应物气体的脉冲，从而使气体连续通入第二反应器级21p一段预先选择的脉冲时间，并且在该段预先选择的脉冲时间结束之后，阻止反应物气体流入反应器一段预先选择的停止时间。可反复产生脉冲，并且可调整或改变脉冲的持续时间和停止时间段的持续时间以满足特定的设计目标或预热器的操作条件(例如烟道气和水泥生料的流速、温度条件、压力条件、预热器的启动阶段、预热器的停机操作阶段等)。将反应物气体进给到第一和第二反应器级21o和21p的脉冲可为同步的(例如以相同的时间和相同的脉冲持续时间)或不同步的(例如以不同的时间或者以不同的时间和不同的脉冲持续时间)。
对于所有实施方式，可通过控制器提供对可用于提供反应物气体的脉冲的阀、喷嘴、泵、鼓风机或风扇元件的控制。控制器可为具有如下硬件的计算机器件：该硬件包括连接到非瞬时存储器的处理器和至少一个收发器。控制器可通信地连接到反应物气体流量控制元件(例如风扇、鼓风机、泵、阀、喷嘴、流量传感器、温度传感器、压力传感器等)以与这些元件通信和/或控制那些元件，用于将反应物气体以脉冲方式进给到反应器21a的中间部分21d。
输送气体源35(如图2中虚线所示)也可连接到反应器21b的中间部分21d以帮助促进将反应物气体输送通过反应器21a和/或帮助促进以足够流速进行的反应物气体的脉冲和/或帮助促进通过反应器21a的水泥生料的理想流速。输送气体也可作用为在水泥生料已在反应器21a中与反应物气体反应之后帮助从通过反应器的水泥生料提取元素和从经由输送气体移除的水泥生料中移除不理想的组分。输送气体可为任何合适的气体，如，空气、压缩空气、氮(N2)或满足预先选择的设计标准的另一合适的气体。可以与控制反应物气体流相同的方式控制将输送气体进给到反应器21a的流速和脉冲持续时间(例如使用阀、泵、风扇、控制器和/或其他元件)。
例如，可通过控制器提供对用于提供输送气体的脉冲的阀、喷嘴、泵、鼓风机或风扇元件的控制。控制器可为具有如下硬件的计算机器件：该硬件包括连接到非瞬时存储器的处理器和至少一个收发器。控制器可通信地连接到输送气体流量控制元件(例如风扇、鼓风机、泵、阀、喷嘴、流量传感器、温度传感器、压力传感器等)以与用于将输送气体以脉冲的方式进给到反应器21a的中间部分21d的那些元件通信和/或控制那些元件。用于控制输送气体的控制器可为与用于控制反应物气体的脉冲相同的控制器或者可为单独的控制器。
输送气体也可进给到减排设备21的每个反应器级，以使得输送气体和反应物气体均经由脉冲进给到反应器，反应物气体可在中间部分21d进给到反应器中，以使得反应物气体从反应器21a的中间部分21d移动到第一端21b。对于具有类似U的或类似V的形状的反应器级形状，在与第一反应器级21o的第一端21b通向中间部分21g或从第二反应器级21p的第一段21s通向第二反应器级21p的中间部分21h的水泥生料接触之后，这样的向上的反应物气体流可驱使反应物气体朝向与反应器的第一端21b流体连通的反应物气体出口管23移动。可经由脉冲从输送气体源35(例如压缩空气，与大气流体相连以驱使空气进入反应器21a的风扇等)进给输送气体，以使得输送气体从第一反应器级21o的中间部分21g通入反应器的第二端21c，并且使得输送气体在临近第二反应器级21p的中间部分21h处进给到第二反应器级21p内，以促进将水泥生料从第二反应器级21p的中间部分21h输送到反应器的第二端21c。输送气体的进给和该气体的运动也可作用为从可存在的水泥生料中提取出不理想的物质，从而使这样的不理想的物质与将要通过预热器2的烟道气混合。脉冲的输送气体也可帮助驱使水泥生料到反应器21a的第二端21c以进给到烟道气管7，该烟道气管7用于将处理过的水泥生料引导到下游分离器器件3以便与烟道气分离和进一步预热。脉冲的输送气体也可被脉冲为使得至少部分输送气体被驱使到旁路通路21y以通过旁路通路21y。用于输出含有任何从水泥生料中提取的元素的输送气体的气体管可连接至用于将该气体输出到降液管的旁路通路、烟道气管、用于将气体输送到处理器件31的管或水泥生料制造设施的其他元件。
示例性脉冲时间段可设置为有利于微秒或毫秒反应物气体的脉冲进给到反应器的中间部分21d(例如第一反应器级21o的中间部分21g和第二反应器级21p的中间部分21h)。当然，其他脉冲时间段也可用于满足特定的设计目标。示例性脉冲时间段可包括，例如，至多1微秒、至多1毫秒、至多0.0001秒、至多0.5秒、至多1秒、至多2秒、至多25秒、至多1分钟，至多0.01秒、至多5毫秒、至多10毫秒等。示例性停止时间段可设置为与脉冲时间段相匹配的时间段或另一时间段，如，例如，至多1微秒、至多1毫秒、至多0.0001秒、至多0.01秒、至多5毫秒、至多10毫秒、至多0.5秒、至多1秒、至多2秒、至多25秒、至多1分钟等。
脉冲时间段和停止时间段可针对每个反应器而不同，并且也可以针对特定预热器中的不同反应器而不同，这取决于该反应器在预热器2中的反应器的位置和操作目标。例如，脉冲时间段和停止时间段可在操作过程中变化以应对预热器的操作参数或满足一组特定的操作目标。在一些实施方式中，设想了一部分反应物气体可以恒定流速进给。对于这样的实施方式，反应物气体的脉冲也可进给到反应器中以增加脉冲中反应物气体的流量。可产生反应物气体的脉冲以补充反应物气体的恒定流量，从而提供反应物气体流速增加的脉冲。在一些实施方式中，还设想了一部分输送气体可以恒定流速进给。对于这样的实施方式，输送气体的脉冲也可进给到反应器中以增加脉冲中的输送气体的流量。也可产生输送气体的脉冲以补充输送气体的恒定流量，从而提供反应物气体流速增加的脉冲。在其他实施方式中，脉冲可进给到反应器中而没有通常进给到其中的气体的任何恒定流量，以使得在脉冲的停止时间段内没有气体进给到反应器21a或反应器级21k的流量。例如，在反应物气体的脉冲的停止时间段期间，在该停止时间段内没有任何反应器气体进给到反应器级的流量，并且在输送气体的脉冲的停止时间段期间，在该停止时间段内没有任何输送气体进给到反应器级的流量。
参考图6，在步骤S101-S105中提供了用一个或多个减排设备21改造预先存在的装置，随后运行该装置的示例性的方法。这些步骤包括：S101，其中至少一个减排机构被安装在水泥制造设施中，该水泥制造设施在水泥熟料生产工艺中处理生料。该方法还可包括步骤S102，其中水泥生料经由管从第一分离器器件3通入第二分离器器件，以使得当生料从第一分离器器件3移动到第二分离器期间3时水泥生料通过反应器。在步骤S103中，气体可以脉冲方式引入到反应器(例如反应物气体、反应物气体和输送气体等)。气体的脉冲可在将气体进给到反应器21a的周期的期间间隔开，其中连续的气体流以预先选择的流速通入反应器21a，随后将气体流停止一段停止时间，该段停止时间在脉冲时间段结束以进行停止时间段之后立即开始。停止和脉冲时间段可各自在0.5-5毫秒范围内或本文所讨论的一些其他时间范围(例如微秒脉冲范围，毫秒脉冲范围，厘秒脉冲范围等)，并且可如本文所讨论地进行控制。在步骤S104中，水泥生料(连同用于从水泥生料提取不理想的物质的任何脉冲的输送气体)可经由烟道气进给管7从反应器21a输出到第二分离器器件3，该烟道气进给管7连接到反应器21a(例如经由水泥生料出口管22)。通过反应器21a以从水泥生料移除不理想的物质的脉冲的反应物气体可从反应器21a的第一端21b输出并输出到处理器件31或降液管以进一步处理和/或排放到大气。来自反应器21a的第二端21c的水泥生料输出可通过预热器2的另一个分离器器件3，并且如步骤S105中所述，可随后进给到煅烧炉或窑炉。尽管来自反应器21a的水泥生料输出可经历进一步的预热和经由一个或多个其他分离器器件3与烟道气分离，还设想了对于一些实施方式，来自反应器的第二端21c的水泥生料输出可不通过任何进一步的分离器器件，而是可直接进给煅烧炉4。
可提供一种工具包以促进至少一个减排设备21的安装。工具包可包括至少一个反应器21a。工具包也可包括其他元件，如，管、阀、传感器、至少一个控制器、设计方案、安装装置和/或安装工具。这样的工具包可提供用于出售和/或用于改造常规的装置或预热器以包括一个或多个减排设备21。例如，工具包的一个实施方式可用于在预热器2、在装置100或可利用具有相对小的尺寸范围的固体颗粒物材料的流动的另一种类型的机构中安装至少一个减排设备21，该相对小的尺寸范围如，粉末样尺寸范围(例如包含来自破碎回路或粉碎回路的粉碎的材料物流，这可为后续处理提供材料)。
反应器21a的尺寸和形状可被结构化为尝试使预先存在的预热器2的高度中的任何变化最小化和/或允许使预热器2紧凑以适应组特定的设计标准。这可特别有助于改造操作，因为可设计使用某些形状的反应器21a以适合预先存在的预热器2。例如，其中入口和出口的高度(例如第一和第二端21b和21c的高度)可相对小幅度偏置的U-形或V-形反应器或其他形状的反应器可允许提供通过接触水泥生料的气体的减排设备21而没有以下需求：显著改变预热器2的结构或需要对用至少一个减排设备21改进的预热器2的高度进行改变。
减排装置21的反应器21a的实施方式可设置为提供使反应物气体与粉末(例如具有相对小粉末样尺寸的水泥生料尺寸的颗粒物)接触的有效机构而没有以下需求：显著牺牲能量损失，需要增加预热器高度，需要使用过量反应物，和无需过量气体流通过用于处理水泥生料的反应器21以从其中移除一种或多种不理想的物质。这样的益处可以允许以成本有效的方式实现从装置100和/或预热器2提供改善的性能和改善的排放。此外，为提供操作益处，减排设备的实施方式可具有对预热器高度具有可忽略的影响(如果有任何影响)的相对小的占地面积，这可帮助确保与将设备包含在预热器中相关的资金成本相对低。因此，减排设备21的实施方式可提供以成本有效的方式提供改善的从预热器和/或装置100的排放的成本有效的装置。减排设备21的实施方式可设置减少可来源于生料中存在的有机材料的SO2排放(例如来自水泥生料材料中存在的硫铁矿硫化物)、NH3排放、Hg排放、HCl排放和/或TOC排放。
应意识到，水泥制造装置100的不同实施方式和减排机构的不同实施方式可利用不同的布置从而满足一组特定的设计标准。例如，每个分离器器件3的几何形状、高度、宽度(或直径)可定尺寸以满足特定的设计目标(例如应对预先存在的装置100或预热器2的支撑结构，应对理想的处理能力等)。作为另一个示例，分离器器件3的数量可取决于一组特定的设计标准。在一些实施方式中，设想了可需要仅一个分离器器件3或者可需要仅底部和顶部分离器器件。在仍然其他的实施方式中，可使用三个分离器器件3或可使用多于四个分离器器件(例如五个、六个、七个等)。每个主体的几何形状(geometry)和形状(shape)可为符合一组特定的设计标准的任何特定构造。作为仍然另一示例，实施方式可设置为使得进给管、烟道气管或其他管的尺寸和构造被设置为满足预热器2和特定分离器件3以及包含在预热器2中的其他元件的操作和/或煅烧炉的操作的流速、理想温度范围和理想压力范围。作为仍然另一示例，反应物气体的类型、反应物气体的温度和流速可具有任何合适的温度和合适的组成以应对一组特定的设计标准(例如预热器2或装置100的操作剖面，要从水泥生料中移除以减少特定类型的元素的物质(例如Hg、NH3、SO2、HCl、TOC、其组合等)。
作为仍然另一示例，可对反应物气体和/或输送气体的脉冲以及如何控制和/或提供这样的脉冲进行调节以满足一组特定的设计标准。可使用阀、喷嘴、泵、鼓风机、风扇和/或其他流量控制元件的不同布置和/或组合以提供这样的脉冲，从而提供理想的反应器床条件以满足一组预先选择的操作目标。在操作过程中可经由这样的元件来改变反应物气体的入口压力、脉冲时间、脉冲之间的停止时间、反应物气体的组成和/或输送气体的组成以满足一组特定的操作目标。在一些实施方式中，这样的变动可通过一个或多个控制回路限定，该一个或多个控制回路通过一个或多个控制器运行以控制这些元件。在一些实施方式中，每个这样的控制器可通信地连接到运行工艺控制程序的工作站，操作员可使用该工艺控制程序以调节不同的控制器设置或控制回路设置。这样的工作站也可以可通信地连接到传感器、阀、泵、风扇或其他工艺元件。
作为仍然另一示例，也可包含与粉碎材料物流一起使用的减排设备21的实施方式。这样的物流可经由研磨或破碎回路提供，该研磨或破碎回路可处理被进给到另一装置工艺的材料(例如在进给到预热器2之前等)。在一些实施方式中，例如，设想了减排设备21可位于预热器2的上游以在水泥生料被进给到预热器2之前处理水泥生料。这样的减排设备21的反应器21a可设置为处理水泥生料的卤化物和/或氧化可能存在于水泥生料中的汞，以使得氧化的汞可与水泥生料结合而不是从预先加热的水泥生料中提取出来并在废气中排出(当其通过预热器2时，可能因水泥生料12被加热而产生这种情况)。
在仍然其他的实施方式中，设想了减排设备21可用于其他装置或工艺，其中具有粉末样尺寸的粉碎的材料的固体颗粒物流用于处理该粉末材料。因此，应理解减排设备21不限于用于水泥生料处理。其他固体颗粒物材料(除了水泥生料之外或作为水泥生料的替代方案)可用减排设备21处理(例如减排设备可用于其他类型的装置或设施，该其他类型的装置或设施用于处理在该装置或设施中利用的固体颗粒物材料的流)。
应意识到可仅针对一个特定的实施方式描述一些组分、特征和/或构造，但这些相同的组分、特征和/或构造可应用于或用于许多其他实施方式，并且应被视为适用于其他实施方式，除非另有说明或除非这样的组分、特征和/或构造在技术上不可能用于其他实施方式。因此，各种实施方式的组分、特征和/或构造可以任何方式组合在一起，并且这样的组合明显可被该陈述设想和公开。
因此，尽管在上文中已显示和描述了减排设备、水泥制造装置、用于用至少一个减排设备改造装置的工具包及其制造和使用方法的某些示例性实施方式，但应明显理解的是，本发明不限于此，而是可在后续权利要求的范围内以其他各种方式实施和实践。

Claims (20)

1.一种减排设备，包括：
反应器，所述反应器具有第一端、与第一段相对的第二端和位于第一端和第二端之间的中间部分；
反应器的第一端设置为连接到固体颗粒物管，通过该固体颗粒物管，固体颗粒物可被进给到反应器；
反应器的第二端设置为连接到气体管，以使得通过反应器的固体颗粒物可被通入气体管；
反应器的中间部分可被连接到反应物气体源，以使得来自反应物气体源的反应物气体可在多个脉冲中进给到反应器的中间部分。
2.如权利要求1所述的减排设备，其中反应器的中间部分是位于反应器的第一端和反应器的第二端之间的反应器的中间节段，并且反应器的中间部分在反应器的第一端之下和在反应器的第二端之下。
3.如权利要求2所述的减排设备，其中反应物气体的多个脉冲设置为使得每个脉冲具有一段预先选择的脉冲时间，在该段脉冲时间内反应物气体被进给到反应器的中间部分，并且在预先选择的脉冲时间之后，立刻将反应物气体停止进给到反应器的中间部分一段停止时间，该段停止时间在预先选择的脉冲时间结束后立即开始。
4.如权利要求3所述的减排设备，其中所述预先选择的脉冲时间为至多0.01秒、1微秒、1毫秒、5毫秒、10毫秒或1秒。
5.如权利要求2所述的减排设备，其中所述反应器的中间部分设置为连接到输送气体源，以使得输送气体可在多个脉冲中进给到反应器的中间部分，从而使输送气体可从反应器的中间部分通入反应器的第二端。
6.如权利要求5所述的减排设备，其中所述反应器的中间部分可连接到反应物气体源，以使得反应物气体从反应器的中间部分通入反应器的第一端。
7.如权利要求1所述的减排设备，其中反应器具有大致U形或大致V形。
8.一种水泥制造装置，包括：
预热器，其与煅烧炉相连以预热进入煅烧炉的水泥生料，所述预热器包括：
第一分离器器件；
第二分离器器件；
减排设备，其位于第一分离器器件和第二分离器器件之间，所述减排设备包括：
反应器，其具有第一端、与第一段相对的第二端和至少一个位于第一端和第二端之间的中间部分；
反应器的第一端连接到水泥生料管，以使得来自第一分离器器件的水泥生料输出可进给到反应器的第一端；
反应器的第二端连接到烟道气管，以使得通过反应器的水泥生料可从反应器的第二端通入烟道气管，从而使水泥生料经由烟道气管引导至第二分离器器件；
至少一个反应器的中间部分可被连接到反应物气体源，以使得来自反应物气体源的反应物气体可在多个脉冲中进给到反应器的中间部分。
9.如权利要求8所述的水泥制造装置，其中所述至少一个反应器的中间部分包括位于反应器的第一端和反应器的第二端之间的反应器的中间节段，并且所述反应器的中间部分在反应器的第一端之下和在反应器的第二端之下。
10.如权利要求9所述的水泥制造装置，其中反应物气体的多个脉冲设置为使得每个脉冲具有一段预先选择的脉冲时间，在该段脉冲时间中，反应物气体被进给到反应器的中间部分，并且在该预先选择的脉冲时间之后，立即停止将反应物气体进给到反应器的中间部分一段停止时间，该段停止时间在该预先选择的脉冲时间结束之后立即开始。
11.如权利要求10所述的水泥制造装置，其中预先选择的脉冲时间为至多0.01秒、1微秒、1毫秒、5毫秒、10毫秒或1秒。
12.如权利要求9所述的水泥制造装置，其中所述至少一个反应器的中间部分连接到输送气体源，以使得输送气体可在多个脉冲中进给到反应器的中间部分，从而使输送气体可从反应器的中间部分通入反应器的第二端。
13.如权利要求12所述的水泥制造装置，其中所述至少一个反应器的中间部分连接到反应物气体源，以使得反应物气体从反应器的中间部分通入反应器的第一端。
14.如权利要求9所述的水泥制造装置，其中反应器具有大致U形或大致V形；和
其中中间部分为反应器的中心节段。
15.一种用至少一个减排设备改造水泥制造装置的预热器的方法，包括：
将减排设备定位于第一分离器器件和第二分离器器件之间的预热器中，所述减排设备包括：
反应器，其具有第一端和与第一段相对的第二端，
反应器的第一端可连接到水泥生料管，以使得来自第一分离器器件的水泥生料输出可进给到反应器的第一端，
反应器的第二端可连接到烟道气管，以使得通过反应器的水泥生料可从反应器的第二端通入烟道气管，从而使水泥生料经由烟道气管引导至第二分离器器件，和
所述反应器包括第一反应器级，所述第一反应器级具有在反应器的第一端和第二端之间的中间部分，所述第一反应器级的中间部分可被连接到反应物气体源，以使得来自反应物气体源的反应物气体可在多个脉冲中进给到反应器的中间部分；
将水泥生料从第一分离器器件进给到反应器的第一端以使水泥生料通过反应器；
在水泥生料通过反应器时，将反应物气体在多个脉冲中脉冲到第一反应器级的中间部分，从而使水泥生料从反应器的第一端移动到反应器的中间部分时，水泥生料接触脉冲的反应物气体；和
在水泥生料已与脉冲通过反应器的中间部分的反应物气体接触之后，将水泥生料从反应器的第二端输出到烟道气管。
16.如权利要求15所述的方法，其中第一反应器级的中间部分是位于反应器的第一端和反应器的第二端之间的第一反应器级的中间节段，并且第一反应器级的中间部分在反应器的第一端之下。
17.如权利要求16所述的方法，其中反应物气体的多个脉冲设置为使得每个脉冲具有一段预先选择的脉冲时间，在该段脉冲时间中，反应物气体被进给到反应器的中间部分，并且在该预先选择的脉冲时间之后，立即停止将反应物气体进给到反应器的中间部分一段停止时间，该段停止时间在该预先选择的脉冲时间结束之后立即开始。
18.如权利要求15所述的方法，其中第一反应器级的中间部分可连接到输送气体源，以使得输送气体可进给到第一反应器级的中间部分，所述方法还包括：
将输送气体以脉冲进给到第一反应器级的中间部分，以使得输送气体从反应器的中间部分通到反应器的第二端。
19.如权利要求15所述的方法，包括：
当水泥生料通过反应器时，将反应物气体在多个脉冲中脉冲到反应器的第二反应器级的中间部分，以使得当水泥生料从反应器的第一端移动到反应器的第二端时，该水泥生料接触脉冲的反应物气体。
20.如权利要求19所述的方法，其中第一反应器级具有大致U形或大致V形。
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