CN114644472B - 水泥物料处理装置和水泥物料处理方法 - Google Patents

水泥物料处理装置和水泥物料处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种水泥物料处理装置，包括：预烧成部，适于对水泥物料进行预烧成处理；烧成部，适于对来自预烧成部的水泥物料进行烧成处理；和第一分离器，第一分离器的物料入口与预烧成部的物料出口相通，第一分离器的物料出口与烧成部的物料入口相通，第一分离器设置有烟气出口。烧成部设置有循环出口，预烧成部设置有循环入口；所述装置包括第一循环回路，所述第一循环回路包括顺次布置的预烧成部、第一分离器和烧成部，来自预烧成部的物料出口的水泥物料经由第一分离器进入到烧成部，来自烧成部的一部分水泥物料适于经由循环出口和循环入口而返回到预烧成部内。本发明还涉及一种水泥物料处理方法。

Description

水泥物料处理装置和水泥物料处理方法
技术领域
本发明的实施例涉及水泥生产领域，尤其涉及一种水泥物料处理装置和一种水泥物料处理方法。
背景技术
水泥熟料煅烧主要包括以下过程：1)生料预热及CaCO3分解(800～900℃)；2)2CaO·SiO2(C2S)生成(900～1200℃)；3)3CaO·SiO2(C3S)生成(>1300℃)。
目前，传统的水泥熟料煅烧中效率较高的生产系统主要是新型干法预分解窑，该系统具有热耗低、单窑生产能力大、自动化过程易于操作等优点，是当前一项比较成熟的技术。在新型干法预分解窑中，生料预热及分解过程(<900℃)主要在各级旋风及分解炉设备中完成，而C2S(硅酸二钙)和C3S(硅酸三钙)烧成主要在回转窑设备中完成(1000～1800℃)。
但是，回转窑设备庞大，窑中的物料成堆积态，气、液、固换热效率低，窑内传热速度慢、温度不均匀。目前回转窑的热耗、成本等指标已经无法进一步下降，最高热效率只能达到60％左右，一直无法突破工艺瓶颈。
此外，水泥窑炉回转窑窑头高达1800℃的温度使得回转窑贡献了80％的热力型和40％的燃料型NOx，这也是造成水泥窑炉是化石能源消耗和环境污染的重要源头的原因之一。
流态化水泥煅烧技术有望克服上述回转窑技术缺陷，成为新一代水泥熟料煅烧技术。中国专利CN1073054C和日本专利JP01148737A公开了一种水泥熟料的烧成方法和烧成装置，将经四级旋风预热和分解炉分解后(900～1100℃)的水泥原料粉在流化床中造粒并烧成(>1450℃)，然后将烧成的熟料送入冷却器中，该方法以较低的热损失高效率地烧成水泥熟料。
美国专利US4402754A公开了一种利用循环流化床进行水泥熟料烧成的装置，将旋风预热后的水泥原料粉在两级串联的循环流化床装置中进行(950～1150℃)及熟料烧成(1400℃)，然后进行冷却后排出，该方法进行熟料烧成的热效率较高。
中国专利CN1171066C公开了一种大颗粒流态化水泥熟料煅烧装置，装置由预热室、流态化预煅烧室、流态化煅烧室和冷却室组成，将移动床技术和流态化技术结合在一起，改善了移动床立窑水泥熟料质量差的问题。
新型干法水泥生产工艺采用回转窑烧成，设备体积庞大、热耗大，C2S和C3S均在回转窑中烧成，回转窑窑头温度过高(1800℃)、燃烧温度不均匀，导致NOx排放高、环境污染严重，能量利用率低。
现有的水泥熟料流态化烧成方法保留了干法预分解窑的预分解设备，而简单地将回转窑替代为鼓泡流化床，整个烧成设备仍然庞大与复杂，热耗降低有限；整体反应仍分为生料分解及熟料煅烧，未将C2S烧成这一过程从熟料煅烧过程中分离出来。
此外，烧成/造粒炉内温度分布不均匀，温度较高，物料与高温烟气逆向流动，熟料烧成区烟气量大，NOx排放水平高且不稳定，设备大型化困难。
而且，水泥流态化烧成各系统内物料逐级发生反应，各系统间不存在物料循环过程，无法保证细物料颗粒的烧成质量。
发明内容
为缓解或解决上述问题中的至少一个方面或者至少一点，提出本发明。
根据本发明的实施例的一个方面，提出了一种水泥物料处理装置，包括：
预烧成部，适于对水泥物料进行预烧成处理；
烧成部，适于对来自预烧成部的水泥物料进行烧成处理；和
第一分离器，第一分离器的物料入口与预烧成部的物料出口相通，第一分离器的物料出口与烧成部的物料入口相通，第一分离器设置有烟气出口。
可选的，上述装置中，烧成部设置有循环出口，预烧成部设置有循环入口；所述装置包括第一循环回路，所述第一循环回路包括顺次布置的预烧成部、第一分离器和烧成部，来自预烧成部的物料出口的水泥物料经由第一分离器进入到烧成部，来自烧成部的一部分水泥物料适于经由循环出口和循环入口而返回到预烧成部内。
根据本发明的实施例的另一方面，提出了一种水泥物料处理方法，包括步骤：
提供预烧成部和烧成部，预烧成部的物料出口连通到烧成部的物料入口；
在预烧成部内对水泥物料进行预烧成处理；和
在烧成部内对来自预烧成部的水泥物料进行烧成处理。
可选的，预烧成部设置有循环入口，烧成部设置有循环出口，所述方法包括步骤：在预烧成部与烧成部之间形成水泥物料循环，使得来自烧成部的一部分水泥物料经由循环出口和循环入口而返回到预烧成部内。
附图说明
图1为根据本发明的一个示例性实施例的水泥物料处理的流程图；
图2为根据本发明的一个示例性实施例的水泥物料处理装置的示意图，其与图1所示的流程图对应；
图3为根据本发明的另一个示例性实施例的水泥物料处理装置的示意图，其与图1所示的流程图对应；
图4为根据本发明的再一个示例性实施例的水泥物料处理的流程图；
图5为根据本发明的一个示例性实施例的水泥物料处理装置的示意图，其与图4所示的流程图对应。
附图标记示例性说明：
预分解单元10，第二分离器11，分解炉12，第一返料器13；
预烧成单元20，预烧成炉21，第一分离器22；
造粒/烧成单元30，第二返料器31，主烧成炉32；
熟料冷却单元40，熟料冷却炉41。
具体实施方式
下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。
图1为根据本发明的一个示例性实施例的水泥物料处理的流程图。如图1所示，在图1所示的水泥物料处理中，包括了四个单元，分别是预分解单元10、预烧成单元20、造粒/烧成单元30、熟料冷却单元40。
如图1所示，水泥生料进入预分解单元10，在预分解单元10中与来自预烧成单元20的高温烟气、细颗粒(例如其温度为1000～1200℃)进行换热，生料完成预热和CaCO3分解，实现烟气热量的回收，完成预热后的烟气(在本发明的一个实施例中，可以为温度小于800℃)排出。在本发明的一个实施例中，预分解单元10运行温度在800～900℃之间。
接着，如图1所示，完成预热和CaCO3分解的生料(例如800～900℃)进入预烧成单元20(例如，1000～1200℃)，预烧成单元20通入燃料和配风，同时接收来自造粒/烧成单元30的高温烟气和细颗粒(如后面提及的，经激冷风冷却后，烟气和细颗粒的温度为例如1000～1100℃)，生料在预烧成单元20完成预烧成C2S的烧成反应(例如，预烧成单元20运行温度在1000～1200℃)，燃料的燃烧和来自烧成单元30的高温烟气等为预烧成反应提供反应所需热量。预烧成单元20形成的高温烟气和细颗粒进入到预分解单元10，参与生料预热和CaCO3分解过程。
参见图1，经过预烧成后的物料，进入造粒/烧成单元30，水泥生料在其中完成造粒和C3S烧成，形成高温熟料。造粒/烧成单元30布置有激冷风，对高温熟料进行初步冷却至1100℃以下，高温烟气和未烧成细颗粒冷却至1000～1100℃后进入预烧成单元20，为与生料的预烧成反应提供热量。在本发明的一个实施例中，造粒/烧成单元30运行温度在1300～1450℃之间。
参见图1，烧成的高温熟料进入熟料冷却单元40(例如，经由冷却单元冷却后，熟料的温度<900℃)，经过冷却后，熟料温度降低到例如500℃以下。如图1所示，在图1所示的实施例中，以空气作为冷却风将熟料热量回收，余热回收后的热空气(>500℃)进入造粒/烧成单元30或预烧成单元20，作为配风，参与燃料燃烧。
在本发明中，将水泥熟料烧成过程的主要反应进行分区域控制，通过控制各区域温度从而实现较为精确的反应控制，具体包括：CaCO3预热分解在预分解单元10(例如，800～900℃)中完成，C2S烧成在预烧成单元20(例如1000～1200℃)内完成，造粒及C3S烧成在造粒/烧成单元30(例如1300～1450℃)内完成，熟料冷却单元40(例如<500℃)内完成熟料的冷却和显热的利用。由于水泥熟料烧成过程中，不同反应的反应最佳温度不同，通过水泥熟料烧成过程不同反应的分区域控制，可以实现温度(热量)与化学反应过程的匹配，从而大幅度降低熟料烧成区的热负荷，避免了或减少了将C2S烧成、造粒及C3S烧成在同一烧成区完成时温度不匹配带来的热量损耗和化学反应速率不高的问题。
此外，在例如图1所示的实施例中，通过在单元之间构建循环回路，使得系统运行更为安全稳定，通过控制可以实现细物料颗粒多次循环，充分保证了细颗粒物料具有充足的烧成/造粒时间，有效保证了熟料的烧成质量。
图2为根据本发明的一个示例性实施例的水泥物料处理装置的示意图，其与图1所示的流程图对应。
在图2所示的实施例中，预分解单元10包括第二分离器11、分解炉12和第一返料器13，水泥生料在其中完成预热和分解过程(例如，800～900℃)。
可选的，预分解单元设置有燃料和配风口，用于通过燃料的燃烧为分解炉的分解反应提供热量。
预烧成单元20包括预烧成炉21和第一分离器22，预烧成炉21设置有第一循环出口A1、循环入口B1和物料入口B2。
预烧成炉21的第一循环出口A1经第一输送通道C1与第一分离器22的物料入口相通。第一分离器22的出口(烟气出口)和预分解单元10的第二分离器11的进口(物料入口)通过第三输送通道C3相连，用于将高温烟气(例如1000～1100℃)和被第一分离器22分离的细物料颗粒输送至预分解单元20，预烧成炉21的进口(物料入口)与第一返料器13相连，分解后的物料在预烧成单元20的预烧成炉21中完成熟料生成中间产物主要是C2S的烧成过程(例如1000～1200℃)，在第一分离器22中完成粗颗粒物料和细颗粒物料的分离过程。
造粒/烧成单元30包括第二返料器31和主烧成炉32，主烧成炉32设置有第二循环出口A2。在一个实施例中，主烧成炉32的第二循环出口A2经由第二输送通道C2在预烧成单元20的预烧成炉21的密相区(一般为流态化的预烧成炉输送分离高度TDH以下区域，该数值可根据相关专业手册查找计算)的顶部与循环入口B1连通，用于将在主烧成炉32中未完成造粒及C3S烧成的细颗粒物料经由第二循环出口A2输送至预烧成炉21以继续进行预烧成(例如1000～1200℃)和造粒/烧成过程(例如1300～1450℃)。
如本领域技术人员能够理解的，循环入口B1的位置只要可以形成预烧成炉与烧成炉之间的循环，其位置不限于在密相区的顶部。
如图2所示，也参见图1，烧成的高温烟气经激冷风冷却至1000～1100℃后进入预烧成炉21中为C2S烧成提供热量。
第二返料器31的出口和主烧成炉32的物料入口相连通，用于将第一分离器22分离下的粗物料颗粒输送至主烧成炉32中，水泥生料在主烧成炉32中完成造粒及C3S的烧成过程。
如图2所示，熟料冷却单元40包括熟料冷却段41，用于通入冷却风冷却熟料。经过冷却后的熟料，从熟料冷却段41排出。预热后的热空气(例如>900℃)经由第二循环出口A2进入预烧成炉21为C2S烧成提供热量。
在图2所示的实施例中，熟料冷却段41与主烧成炉32为直接相连通的结构，熟料冷却单元40中的熟料冷却段41的底部或下部提供的冷却风(参见图2)，该冷却风除了起到冷却水泥熟料的作用外，还为主烧成炉32中未完全烧成的物料返回预烧成炉21提供了风选功能。
图2所示的实施例中包括了两个循环回路，分别是：由预烧成炉21、第一分离器22、第二分离器11、分解炉12、第一返料器13组成的循环回路；由预烧成炉21、第一分离器22、第二返料器31、主烧成炉32组成的循环回路。
下面示例性说明图2所示的实施例的具体处理流程。
水泥生料从第一分离器22出口段(对应于与第一分离器22的烟气出口相通的第三输送通道C3)进入，水泥生料经由第一分离器22出来的高温烟气(1000～1100℃)预热后进入第二分离器11及分解炉12中完成CaCO3的分解过程，温度控制在800～1000℃；分解后的物料经第一返料器13返料后进入预烧成炉21进行流化，完成C2S烧成和部分颗粒的造粒，燃料和空气由预烧成炉21底部供入，提供C2S烧成和部分造粒所需热量，预烧成炉21内温度控制在1000～1200℃。在图2所示的实施例中，在第三输送通道C3还设置有燃料和配风入口，以为水泥生料的预热分解提供进一步的热量。如本领域技术人员能够理解的，在预烧成炉21中加入的燃料和配风足以满足预分解炉12内的热量要求的情况下，也可以不在第三输送通道C3设置燃料和配风入口；或者可以仅设置燃料入口或者配风入口。
分解后的物料经第一返料器13返料后进入预烧成炉21进行流化，在预烧成炉21内完成C2S烧成和部分颗粒的造粒，燃料和空气由预烧成炉21底部供入，提供C2S烧成和部分造粒所需热量，预烧成炉21内温度控制在1000～1200℃。
预烧成炉21出来的颗粒经由第一输送通道C1进入第一分离器22完成粗、细颗粒的分离过程。分离的粗颗粒从第一分离器22经第二返料器31返料进入主烧成炉32进行造粒和熟料烧成，未经分离的细颗粒随预烧成炉21的烟气出口出来的高温烟气(1000～1100℃)进入第二分离器11，被第二分离器11捕集后进入分解炉12，该细颗粒的显热可用于为分解炉12提供反应热量，随后经第一返料器13以及预烧成炉21的物料入口B2返回至预烧成炉21。
在图2所示的实施例中，因为预烧成炉21内的烟气不进入主烧成炉32，而是通过第二分离器11完成生料预热过程后排出，从而大幅度少了进入主烧成炉32内的烟气量，避免了现有的流态化水泥烧成技术中主烧成炉内烟气量过高的技术缺点。
主烧成炉32用于进行熟料造粒和烧成，其所需热量由燃料燃烧提供，温度控制在1300～1450℃。如图2所示，在图2所示的实施例中，燃料和配风在烧成炉32的顶部或上部进入主烧成炉32。
如图2所示，主烧成炉32下部与熟料冷却单元的冷却段41相连通，冷却段41底部通入冷却风，冷却段41形成流化床，进入冷却段41的大颗粒水泥熟料和未完全烧成熟料的较细颗粒完成风选过程。具体的，未完全烧成的较细颗粒经风选后随主烧成炉32产生的高温烟气和经冷却段熟料预热后的热空气经第二循环出口A2离开主烧成炉32而返回至预烧成炉21继续进行反应，而完成烧成的大颗粒水泥熟料则进入冷却段41内。主烧成炉产生的高温烟气(1000～1100℃)和经冷却段熟料预热后的热空气(>900℃)经第二循环出口A2返回至预烧成炉21，这为预烧成炉21内的预烧成反应提供一定热量。
在冷却段41中，熟料大颗粒冷却至例如500℃左右后经冷却段41的底部排出。
图3为根据本发明的另一个示例性实施例的水泥物料处理装置的示意图，其与图1所示的流程图对应。
如图3所示，造粒/烧成单元30包括第二返料器31和主烧成炉32，其中，与图2所示实施例不同的地方在于：在图3中，第二返料器31与主烧成炉32的中下部相连通，用于将第一分离器22分离下的粗物料颗粒输送至主烧成炉32中，水泥生料在主烧成炉32中完成流态化造粒及C3S的烧成过程；主烧成炉32与预烧成单元20的预烧成炉21的设置在中上部的循环入口B1相连通，用于将在主烧成炉32中未完全烧成熟料的较细颗粒输送回至预烧成炉21中继续进行预烧成过程。与图2所示的实施例相同的，完成造粒和烧成的大颗粒熟料和未完成造粒和烧成的细颗粒物料在主烧成炉中完成风选过程。
可选的，如图3所示，回料口或第二循环出口A2设置在主烧成炉32的上部或顶部。
图3所示实施例与图2所示实施例不同的地方还在于：熟料冷却单元40与主烧成单元相对独立布置，即熟料不可能从熟料冷区单元进入到主烧成单元中，具体而言，熟料冷却单元40包括独立的熟料冷却炉41，熟料冷却炉41顶部与主烧成炉32的下部通过熟料通道或第四输送通道C4相连。未完全烧成的较细颗粒在风选作用下从主烧成炉上部离开造粒/烧成单元30，而烧成的熟料则从主烧成炉下部出口离开，进入熟料冷却炉41中，熟料冷却炉41用于通入冷却风对熟料进行冷却。经过冷却后的熟料，从熟料冷却炉41排出。冷却风则回收了熟料的显热，经过熟料通道进入主烧成炉，或者可以用于装置内其他需要配风的地方。
图3所示实施例对应的处理方法的具体流程与图2所示的实施例的对应的处理方法不同之处在于：
在图3所示的装置对应的流程中，主烧成炉32下部与熟料冷却单元的冷却炉41通过熟料通道或第四输送通道C4相连通，冷却炉41底部通入冷却风。熟料大颗粒冷却至500℃左右后经冷却炉底部排出。
完成造粒和烧成的大颗粒熟料和未完成造粒和烧成的较细颗粒物料在主烧成炉32中完成风选过程。未完成造粒和烧成过程的较细颗粒经过风选后随主烧成炉32产生的高温烟气经主烧成炉32顶部或上部的回料口或第二循环出口A2离开主烧成炉，进入预烧成炉21继续进行烧成循环。
图4为根据本发明的再一个示例性实施例的水泥物料处理的流程图；图5为根据本发明的一个示例性实施例的水泥物料处理装置的示意图，其与图4所示的流程图对应。
图4-5所示的实施例与图1-3所示的实施例不同在于，在图4-5所示的实施例中，熟料冷却单元40从造粒/烧成单元30下端移到预烧成单元20底部，冷却风同时作为熟料冷却以及预烧成单元流化风。相应的，在图5中，造粒/烧成单元30的第二循环出口A2设置在造粒/烧成单元30的底部。与图2所示的实施例不相同的，在图4-5中，完成造粒和烧成的大颗粒熟料和未完成造粒和烧成的细颗粒物料在预烧成炉21中完成风选过程。
在图4-5所示的实施例中，主烧成炉32的第二循环出口A2同时也构成了主烧成炉32的物料出口。
图1-5所示的实施例同时包含两个循环回路：
一为造粒/烧成单元30和预烧成单元20之间形成的循环回路。该循环回路包括顺次布置的预烧成炉21、第一分离器22和主烧成炉32，来自预烧成炉21的物料出口的水泥物料经由第一分离器22进入到烧成炉32，来自烧成炉32的一部分水泥物料适于经由循环出口和循环入口而返回到预烧成炉21内。基于该循环回路，可以实现细物料颗粒多次循环，充分保证了细颗粒物料具有充足的烧成/造粒时间，有效保证了熟料的烧成质量。
二为预烧成单元10和预分解单元20间形成的循环回路。该循环回路包括顺次布置的预分解炉12、预烧成炉21、第一分离器22、第二分离器11，来自预分解炉12的物料出口的水泥物料进入预烧成炉21，来自预烧成炉21的物料出口的水泥物料经由第一分离器22进入到第二分离器11，来自第二分离器11的物料出口的水泥物料进入预烧成炉21。预烧成单元产生的高温烟气进入预分解单元，用于生料的预热和分解，而不进入熟料烧成区，能大量降低进入熟料烧成区的烟气，进而大幅度降低系统热力型NOx的生成量。
水泥生料在本发明所述的水泥熟料烧成方法中可以实现如下过程：预热(<800℃)→分解(800～900℃)→C2S烧成(1000～1200℃)→造粒\C3S烧成(1300～1450℃)→冷却(<500℃)→熟料排出过程。
在图1-5所示的实施例中：
1)高温烟气为生料预热和分解提供热量；
2)预热后的生料在分解炉中完成分解；
3)分解后的生料在预烧成炉中完成熟料形的成关键中间产物C2S的生成反应和部分颗粒造粒；
4)通过对物料粗、细颗粒分离，细颗粒继续参与上述1)～3)所述过程，形成第一循环，粗颗粒进入主烧成炉进行造粒和C3S烧成；
5)颗粒在主烧成炉内完成造粒、C3S烧成过程，完成烧成的大颗粒水泥熟料经冷却降温后排出，未完成烧成的细颗粒返回预烧成炉继续上述3)～5)过程，形成第二循环。
6)通过控制整个系统中各部分高温烟气的流向，实现高温烟气为各部分反应提供热量，实现整个反应过程中温度(热量)与反应的匹配。
在本发明中，预烧成对应于主要包括中间产物C2S的生成的过程，烧成对应于主要包括造粒和C3S烧成的过程。
在本发明中，设置预烧成单元(即预烧成部)对于水泥物料进行预烧成处理，设置造粒/烧成单元(即烧成部)对来自预烧成单元的水泥物料进行烧成处理，通过设置在烧成部和预烧成部之间的第一分离器来进行烧成部与预烧成部的处理过程的分离与连接，从而相对于现有技术，将C2S烧成这一过程从熟料煅烧过程中分离出来。
在本发明中，通过在预烧成单元(即预烧成部)与造粒/烧成单元(即烧成部)之间设置第一分离器，可以将来自预烧成部的烟气分离，避免或减少其直接进入到烧成部中，这有利于克服现有技术中熟料烧成区烟气量大，NOx排放水平高且不稳定的问题。
还需要指出的是，在本发明中，虽然第一分离器的烟气出口与第二分离器的物料入口相通，但是本发明不限于此。第一分离器的烟气出口也可以不通入到第二分离器或预分解单元。此时，还可以不设置第二分离器11。
在本发明中，在移除返料器31或13可行或者可以采用其他设计替代的情况下，也可以不设置返料器31和/或返料器13。
需要指出的是，在本发明中，各个数值范围，除了明确指出不包含端点值之外，除了可以为端点值，还可以为各个数值范围的中值，这些均在本发明的保护范围之内。
基于以上，本发明提出了如下技术方案：
1、一种水泥物料处理装置，包括：
预烧成部，适于对水泥物料进行预烧成处理；
烧成部，适于对来自预烧成部的水泥物料进行烧成处理；和
第一分离器，第一分离器的物料入口与预烧成部的物料出口相通，第一分离器的物料出口与烧成部的物料入口相通，第一分离器设置有烟气出口。
2、根据1所述的装置，其中：
烧成部设置有循环出口，预烧成部设置有循环入口；
所述装置包括第一循环回路，所述第一循环回路包括顺次布置的预烧成部、第一分离器和烧成部，来自预烧成部的物料出口的水泥物料经由第一分离器进入到烧成部，来自烧成部的一部分水泥物料适于经由循环出口和循环入口而返回到预烧成部内。
3、根据2所述的装置，还包括：
预分解部，适于对水泥生料执行预分解处理，经预分解处理的水泥物料进入到预烧成部；和
第二分离器，第二分离器的物料入口与第一分离器的烟气出口通过第一输送通道相通，第二分离器的物料出口与预分解部的物料入口相通，
其中：
所述装置包括第二循环回路，所述第二循环回路包括顺次布置的预烧成部、第一分离器、第一输送通道、第二分离器、预分解部。
4、根据3所述的装置，其中：
所述第一输送通道设置有水泥生料入口、第一燃料入口和第一燃料配风入口。
5、根据2所述的装置，还包括：
第一返料器，第一返料器设置在第一分离器的物料出口与烧成部的物料入口之间，第一循环回路包括第一返料器。
6、根据3所述的装置，还包括：
第二返料器，第二返料器设置在预分解部的物料出口与预烧成部的物料入口之间，第二循环回路包括第二返料器。
7、根据2所述的装置，其中：
烧成部的物料入口设置在烧成部的顶部或上部，循环出口设置在烧成部的下部。
8、根据2所述的装置，其中：
烧成部的物料入口设置在烧成部的下部，循环出口设置在烧成部的上部或顶部。
9、根据2所述的装置，还包括：
冷却部，适于冷却来自烧成部的水泥物料，冷却后的水泥熟料适于自所述冷却部排出。
10、根据9所述的装置，其中：
所述装置在循环出口的下方设置有分选风入口，分选风适于经由所述分选风入口通入到烧成部内。
11、根据10所述的装置，其中：
烧成部的燃料入口和燃料配风入口设置在烧成部的顶部或上部，烧成部的循环出口设置在烧成部的底部或下部；
所述冷却部与所述烧成部在竖向上一体形成，冷却部处于烧成部的下方；
所述冷却部的底部或下部设置有分选风入口，分选风适于经由所述分选风入口向上进入到烧成部内。
12、根据10所述的装置，其中：
所述冷却部独立于所述烧成部设置，至少一部分位于所述烧成部的下方，所述冷却部经由第二输送管道连通到烧成部；
所述烧成部的燃料配风入口设置在烧成部的底部或下部，烧成部的燃料配风构成所述分选风，烧成部的燃料配风入口构成所述分选风入口。
13、根据9所述的装置，其中：
烧成部的燃料入口和燃料配风入口设置在烧成部的顶部或上部，循环出口设置在烧成部的底部或下部；
所述冷却部与所述预烧成部在竖向上一体形成，冷却部处于预烧成部的下方；
所述预烧成部的燃料入口设置在预烧成部的下部，所述冷却部的底部或下部设置有预烧成部的燃料配风入口。
14、根据1-13中任一项所述的装置，其中：
所述预烧成部包括流化床形式的预烧成炉；
所述烧成部包括流化床形式的造粒/烧成炉。
15、一种水泥物料处理方法，包括步骤：
提供预烧成部和烧成部，预烧成部的物料出口连通到烧成部的物料入口；
在预烧成部内对水泥物料进行预烧成处理；和
在烧成部内对来自预烧成部的水泥物料进行烧成处理。
16、根据15所述的方法，其中：
预烧成部设置有循环入口，烧成部设置有循环出口；
所述方法包括步骤：在预烧成部与烧成部之间形成水泥物料循环，使得来自烧成部的一部分水泥物料经由循环出口和循环入口而返回到预烧成部内。
17、根据15或16所述的方法，还包括步骤：
提供预分解部，所述预分解部的物料出口与预烧成部的物料入口相通；
在预分解部内对水泥物料进行预分解处理，以及将预分解处理而获得的水泥物料通入到预烧成部内。
18、根据17所述的方法，其中：
在预烧成部的物料出口与烧成部的物料入口之间设置第一分离器；
在第一分离器的烟气出口与预分解部的物料入口之间设置有第二分离器，第一分离器的烟气出口与第二分离器的物料入口相通；
所述方法包括步骤：利用来自第一分离器的烟气出口的烟气加热要进入到第二分离器内的水泥生料。
19、根据17所述的方法，其中：
预分解处理的温度控制在800-900℃之间；和/或
预烧成处理的温度控制在1000-1200℃之间；和/或
烧成处理的温度控制在1300-1450℃之间。
20、根据16所述的方法，还包括步骤：
通入冷却风冷却来自烧成部的水泥物料。
21、根据18所述的方法，其中：
所述烧成部在循环出口的下方设置有分选风入口；
所述方法还包括步骤：经由所述分选风入口通入分选风到烧成部内。
22、根据21所述的方法，其中：
所述分选风入口为水泥熟料的冷却风入口；或者
所述分选风入口为烧成部的燃料配风入口。
23、根据21所述的方法，其中：
烧成部的循环出口的上方设置有激冷风入口；
所述方法包括步骤：使得经由循环出口流出烧成部的物料的温度在1000-1100℃的范围内。
24、根据16所述的方法，其中：
烧成部的燃料入口和燃料配风入口设置在烧成部的顶部或上部，循环出口设置在烧成部的底部或下部；
所述冷却部与所述预烧成部在竖向上一体形成，冷却部处于预烧成部的下方；
所述预烧成部的燃料入口设置在预烧成部的下部，所述冷却部的底部或下部设置有预烧成部的燃料配风入口，
所述方法包括步骤：经由预烧成部的燃料配风入口向冷却部内通入冷却风，所述冷却风同时作为预烧成部的燃料配风。
25、根据15或16所述的方法，其中：
所述预烧成部包括流化床形式的预烧成炉；
所述烧成部包括流化床形式的造粒/烧成炉。
26、根据16所述的方法，其中：
在预烧成部的物料出口与烧成部的物料入口之间设置第一分离器，第一分离器的物料出口与烧成部的物料入口相通，第一分离器的物料入口与预烧成部的物料出口相通，第一分离器还具有烟气出口；和
所述方法包括步骤：将来自预烧成部的烟气从第一分离器的烟气出口排出。
基于以上方案，本发明至少可以获得如下技术效果之一：
1.温度匹配、降能耗，通过水泥熟料烧成过程生料分解反应、硅酸二钙(C2S)烧成反应及硅酸三钙(C3S，熟料)烧成反应的分区域控制，实现温度(热量)与化学反应过程的匹配，从而大幅度降低熟料烧成区的能耗；
2.温度均匀温和，降污染，将水泥熟料烧成过程的主要反应分区域进行，进一步降低了水泥高温烧成区的温度，从而降低了水泥高温烧成的NOx生成量。
3.流态化反应，热量传递效果好。
4.设备采用流态化结构，降占地面积。
5.大幅度降低进入熟料烧成区的烟气量，进而大幅度降低熟料烧成区热力型NOx生成量，避免了现有流态化烧成技术中，主烧成区烟气量大、热力型NOx生成量大的技术缺点。
6.采用循环床炉型，具有硅酸二钙(C2S)预烧成炉与生料分解炉、硅酸二钙(C2S)预烧成炉与硅酸三钙(C3S，熟料)烧成炉间的双侧循环，实现大颗粒与粉料的不同循环路径，实现物料细颗粒的多次循环，进而延长未烧成细颗粒的循环烧成时间，提高了水泥熟料的烧成质量。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化、要素组合，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (21)

1.一种水泥物料处理装置，包括：
预分解部，适于对水泥生料执行预分解处理；
预烧成部，适于对水泥物料进行预烧成处理，经预分解处理的水泥物料进入到预烧成炉；
烧成部，适于对来自预烧成部的水泥物料进行烧成处理；和
第一分离器，第一分离器的物料入口与预烧成部的物料出口相通，第一分离器的物料出口与烧成部的物料入口相通，第一分离器设置有烟气出口，
第二分离器，第二分离器的物料入口与第一分离器的烟气出口通过第一输送通道相通，第二分离器的物料出口与预分解部的物料入口相通，
其中：
所述预烧成部包括流化床形式的预烧成炉；
所述烧成部包括流化床形式的造粒/烧成炉；
所述装置包括第二循环回路，所述第二循环回路包括顺次布置的预烧成炉、第一分离器、第一输送通道、第二分离器、预分解部；
造粒/烧成炉设置有循环出口，预烧成炉设置有循环入口；
所述装置包括第一循环回路，所述第一循环回路包括顺次布置的预烧成炉、第一分离器和造粒/烧成炉，来自预烧成炉的物料出口的水泥物料经由第一分离器进入到造粒/烧成炉，来自造粒/烧成炉的一部分水泥物料适于经由循环出口和循环入口而返回到预烧成炉内；
所述第一输送通道设置有水泥生料入口、第一燃料入口和第一燃料配风入口。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括：
第一返料器，第一返料器设置在第一分离器的物料出口与烧成炉的物料入口之间，第一循环回路包括第一返料器。
3.根据权利要求1所述的装置，还包括：
第二返料器，第二返料器设置在预分解部的物料出口与预烧成炉的物料入口之间，第二循环回路包括第二返料器。
4.根据权利要求1所述的装置，其中：
造粒/烧成炉的物料入口设置在造粒/烧成炉的顶部或上部，循环出口设置在造粒/烧成炉的下部。
5.根据权利要求1所述的装置，其中：
造粒/烧成炉的物料入口设置在造粒/烧成炉的下部，循环出口设置在烧成炉的上部或顶部。
6.根据权利要求1所述的装置，还包括：
冷却部，适于冷却来自造粒/烧成炉的水泥物料，冷却后的水泥熟料适于自所述冷却部排出。
7.根据权利要求6所述的装置，其中：
所述造粒/烧成炉循环出口的下方设置有分选风入口，分选风适于经由所述分选风入口通入到造粒/烧成炉内。
8.根据权利要求7所述的装置，其中：
造粒/烧成炉的燃料入口和燃料配风入口设置在造粒/烧成炉的顶部或上部，造粒/烧成炉的循环出口设置在造粒/烧成炉的底部或下部；
所述冷却部与所述造粒/烧成炉在竖向上一体形成，冷却部处于造粒/烧成炉的下方；
所述冷却部的底部或下部设置有分选风入口，分选风适于经由所述分选风入口向上进入到造粒/烧成炉内。
9.根据权利要求7所述的装置，其中：
所述冷却部独立于所述造粒/烧成炉设置，至少一部分位于所述造粒/烧成炉的下方，所述冷却部经由第二输送管道连通到造粒/烧成炉；
所述造粒/烧成炉的燃料配风入口设置在造粒/烧成炉的底部或下部，造粒/烧成炉的燃料配风构成所述分选风，造粒/烧成炉的燃料配风入口构成所述分选风入口。
10.根据权利要求6所述的装置，其中：
造粒/烧成炉的燃料入口和燃料配风入口设置在造粒/烧成炉的顶部或上部，循环出口设置在造粒/烧成炉的底部或下部；
所述冷却部与所述预烧成炉在竖向上一体形成，冷却部处于预烧成炉的下方；
所述预烧成炉的燃料入口设置在预烧成炉的下部，所述冷却部的底部或下部设置有预烧成炉的燃料配风入口。
11.一种利用根据权利要求1所述的水泥物料处理装置处理水泥物料处理方法，包括步骤：
提供预分解部；
提供预烧成部和烧成部，预烧成部的物料出口连通到烧成部的物料入口，所述预分解部的物料出口与预烧成炉的物料入口相通；
在预烧成部内对水泥物料进行预烧成处理；和
在烧成部内对来自预烧成部的水泥物料进行烧成处理，
在预烧成炉的物料出口与造粒/烧成炉的物料入口之间设置第一分离器；
在第一分离器的烟气出口与预分解部的物料入口之间设置有第二分离器，第一分离器的烟气出口与第二分离器的物料入口相通；
其中：
所述预烧成部包括布置的流化床形式的预烧成炉；
所述造粒/烧成炉包括布置的流化床形式的造粒/烧成炉。
12.根据权利要求11所述的方法，其中：
预烧成炉设置有循环入口，造粒/烧成炉设置有循环出口；
所述方法包括步骤：在预烧成炉与造粒/烧成炉之间形成水泥物料循环，使得来自造粒/烧成炉的一部分水泥物料经由循环出口和循环入口而返回到预烧成炉内。
13.根据权利要求11或12所述的方法，还包括步骤：
在预分解部内对水泥物料进行预分解处理，以及将预分解处理而获得的水泥物料通入到预烧成炉内。
14.根据权利要求13所述的方法，其中：
所述方法包括步骤：利用来自第一分离器的烟气出口的烟气加热要进入到第二分离器内的水泥生料。
15.根据权利要求13所述的方法，其中：
预分解处理的温度控制在800-900℃之间；和/或
预烧成处理的温度控制在1000-1200℃之间；和/或
烧成处理的温度控制在1300-1450℃之间。
16.根据权利要求14所述的方法，还包括步骤：
通入冷却风冷却来自造粒/烧成炉的水泥物料。
17.根据权利要求14所述的方法，其中：
所述造粒/烧成炉在循环出口的下方设置有分选风入口；
所述方法还包括步骤：经由所述分选风入口通入分选风到造粒/烧成炉内。
18.根据权利要求17所述的方法，其中：
所述分选风入口为水泥熟料的冷却风入口；或者
所述分选风入口为造粒/烧成炉的燃料配风入口。
19.根据权利要求17所述的方法，其中：
造粒/烧成炉的循环出口的上方设置有激冷风入口；
所述方法包括步骤：使得经由循环出口流出造粒/烧成炉的物料的温度在1000-1100℃的范围内。
20.根据权利要求12所述的方法，其中：
造粒/烧成炉的燃料入口和燃料配风入口设置在造粒/烧成炉的顶部或上部，循环出口设置在造粒/烧成炉的底部或下部；
冷却部与所述预烧成炉在竖向上一体形成，冷却部处于预烧成炉的下方；
所述预烧成炉的燃料入口设置在预烧成炉的下部，所述冷却部的底部或下部设置有预烧成炉的燃料配风入口，
所述方法包括步骤：经由预烧成炉的燃料配风入口向冷却部内通入冷却风，所述冷却风同时作为预烧成炉的燃料配风。
21.根据权利要求12所述的方法，其中：
在预烧成炉的物料出口与造粒/烧成炉的物料入口之间设置第一分离器，第一分离器的物料出口与造粒/烧成炉的物料入口相通，第一分离器的物料入口与预烧成炉的物料出口相通，第一分离器还具有烟气出口；和
所述方法包括步骤：将来自预烧成炉的烟气从第一分离器的烟气出口排出。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1418178A (zh) * 2000-03-30 2003-05-14 弗·尔·斯米德恩公司 利用颗粒状水泥原料生产水泥熟料的方法和设备
CN1554609A (zh) * 2003-12-26 2004-12-15 昆明理工大学 水泥熟料煅烧循环预烧工艺及装置
CN101139175A (zh) * 2006-08-29 2008-03-12 中国建筑材料科学研究总院 一种水泥预烧结生产方法及其系统
CN101792276A (zh) * 2010-02-25 2010-08-04 东南大学 适合分离捕集co2的部分全氧型水泥生产方法
CN102674724A (zh) * 2012-05-11 2012-09-19 赵益民 一种两级分解物料预烧水泥熟料煅烧系统及其工艺
CN107235647A (zh) * 2017-06-30 2017-10-10 中国建筑材料科学研究总院 应用于水泥熟料生产工艺的氧气/二氧化碳燃烧技术
CN210922156U (zh) * 2019-08-12 2020-07-03 天津水泥工业设计研究院有限公司 一种水泥预分解窑系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1418178A (zh) * 2000-03-30 2003-05-14 弗·尔·斯米德恩公司 利用颗粒状水泥原料生产水泥熟料的方法和设备
CN1554609A (zh) * 2003-12-26 2004-12-15 昆明理工大学 水泥熟料煅烧循环预烧工艺及装置
CN101139175A (zh) * 2006-08-29 2008-03-12 中国建筑材料科学研究总院 一种水泥预烧结生产方法及其系统
CN101792276A (zh) * 2010-02-25 2010-08-04 东南大学 适合分离捕集co2的部分全氧型水泥生产方法
CN102674724A (zh) * 2012-05-11 2012-09-19 赵益民 一种两级分解物料预烧水泥熟料煅烧系统及其工艺
CN107235647A (zh) * 2017-06-30 2017-10-10 中国建筑材料科学研究总院 应用于水泥熟料生产工艺的氧气/二氧化碳燃烧技术
CN210922156U (zh) * 2019-08-12 2020-07-03 天津水泥工业设计研究院有限公司 一种水泥预分解窑系统

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