CN115010389A - 一种提高热源利用率的水泥生产线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高热源利用率的水泥生产线，水泥生产线包括下料机、输料器、原料管、辅料管、总管、煤粉管、粉磨机、干燥罐、回转窑、冷却机、熟料仓、转移管、入窑管、进风管、热气管系，下料机有三组，三组下料机的两组下方分别设置输料器，输料器末端分别设置原料管和辅料管，原料管和辅料管汇集到总管上，总管末端连接粉磨机，粉磨机出料口通过转移管连接至干燥罐上，干燥罐通过入窑管连接到回转窑，回转窑末端连接冷却机，冷却机出料口设置熟料仓，回转窑上通过煤粉管连接第三组下料机，回转窑上还设置从外部输入空气的进风管，粉磨机在研磨生料时注水，热气管系从回转窑上引出燃烧后的气体贯穿干燥罐并导出。

Description

一种提高热源利用率的水泥生产线

技术领域

本发明涉及水泥生产技术领域，具体为一种提高热源利用率的水泥生产线。

背景技术

水泥是一种现代建筑业大量使用的材料，用水、沙调和可以获得很高强度的混凝土来构建建筑或道路结构。

水泥多为硅酸盐或碳酸盐组分，在制造水泥时，将石灰石等原料先行破碎为块状，然后混入辅助料，例如矿化剂、助磨剂等，混合的生料进入粉磨机内研磨为小颗粒状态，从此处开始可以分为湿式工艺与干式工艺，湿式工艺在研磨时添加水体，以悬浊浆料进行粉磨，生料各个组分相互之间混合均匀，在进入回转窑后烧制出来的水泥熟料质量更加均匀，但是，因为进入回转窑内的生料含有大量的水分，所以，回转窑处消耗的热量会很大，干式工艺则在粉磨及后续作业中都不添加水，这样导致的结果是，生料混合不均匀从而生产出的熟料质量不稳定，干法耗能小于湿法但熟料质量低于湿法。

现有技术中，湿法常用作要求较高的水泥生产，然后使用废气作为锅炉热源来烧热水供应厂区，尽管算作一种热源利用方式，但是，这属于将热源用到装置外的地方，在装置外对于该热源需求不大时，这些高温废气且携带大量水蒸气的排放就是一种较大的资源浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高热源利用率的水泥生产线，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种提高热源利用率的水泥生产线，水泥生产线包括下料机、输料器、原料管、辅料管、总管、煤粉管、粉磨机、干燥罐、回转窑、冷却机、熟料仓、转移管、入窑管、进风管、热气管系，下料机有三组，三组下料机的两组下方分别设置输料器，输料器末端分别设置原料管和辅料管，原料管和辅料管汇集到总管上，总管末端连接粉磨机，粉磨机出料口通过转移管连接至干燥罐上，干燥罐通过入窑管连接到回转窑，回转窑末端连接冷却机，冷却机出料口设置熟料仓，回转窑上通过煤粉管连接第三组下料机，回转窑上还设置从外部输入空气的进风管，粉磨机在研磨生料时注水，热气管系从回转窑上引出燃烧后的气体贯穿干燥罐并导出。

石灰石原材料注入下料机，下料机定量释放到输料器上，另一组下料机和输料器定量释放辅助原料，在总管内混合为生料进入粉磨机内研磨为细粉颗粒，粉磨机内注入的水体增加粉磨充分程度，让生料混合均匀以便产出的水泥质量稳定，湿润的生料从转移管转移到干燥罐内，回转窑排出的热气进入干燥罐内对生料进行烘干去水，直接将大部分的水分在干燥罐内气化并带走，在干燥罐内温度不需要很高即可将大部分的水分蒸出，排走的水蒸气温度不会很高而携带走过多的热量，如果让湿润的生料直接进入回转窑内进行烧制，尽管回转窑也能先行蒸出水分然后进行高温煅烧获得水泥熟料，这样会让大部分的水分在回转窑内接受很高的温度换热而在排出时为很高的温度状态，有大量的热量被水蒸气携带走。

热气管系从干燥罐上出流的管线上设置压缩机、阻力阀，压缩机比阻力阀更靠近干燥罐，阻力阀和压缩机之间的热气管系管段与总管接触换热。换热管系里的热气在被压缩机压缩，在压缩机与阻力阀之间的管路上为高压高温状态，对总管内的生料进行预热。

水泥生产线还包括水箱，水箱设置在热气管系的末端，水箱还与粉磨机通过水管连接，水箱自身带有补水结构，水箱为开式箱体结构。

从热气管系过来的热气也同样携带者大量水蒸气，水蒸气在压缩机和阻力阀之间被压缩，与总管换热时进行冷却，将大量的水蒸气转化为液态水回流水箱被重复使用，粉磨机研磨时所用的水体由水箱供给。

换热管系上在压缩机和阻力阀之间设置盘管，总管上也在外部缠绕盘管，盘管相互之间接触。盘管增加换热面积，热气管系上的盘管可以直接为过流管，总管因为过流的是生料，需要平直管过流，盘管以翅片形式缠绕。

水泥生产线还包括分选仓，分选仓设置在粉磨机和干燥罐之间，分选仓位于转移管上并将转移管分割为一级管和次级管，一级管为粉磨机和分选仓之间的段落，次级管为分选仓和干燥罐之间的段落，分选仓上还设置回磨管连接至总管，分选仓内通入高于一百摄氏度的气体，分选仓将粉磨机输送过来的生料筛出干粗生料经由回磨管送回粉磨机。

分选仓为生料的筛选部件，输入到分选仓内的生料有研磨充分的细颗粒和未研磨充分的粗颗粒，在进入分选仓内时都是湿润的，但是，大颗粒的生料比表面积小于小颗粒的生料比表面积，而生料的比热容也远小于水的比热容，因此，在分选仓内受热时，大颗粒的生料表面会更容易快速干燥，干燥颗粒更能被推动而与湿润颗粒位置分离。

热气管系包括热风管、液化支管和热气支管，热风管一端连接干燥罐、另一端一分为二分别连接液化支管和热气支管，液化支管末端连接至水箱，压缩机、阻力阀设置在液化支管上，热气支管连接至分选仓，分选仓包括壳体、输送带，壳体内部设置水平前进的输送带，壳体上部对外连接一级管，壳体侧面连接热气支管，壳体底部分别连接回磨管和次级管，次级管位于输送带端部的正下方，壳体底部除次级管接口外全部倾斜汇总到回磨管端口，输送带沿前进方向的竖直对称面位置设置脊凸，脊凸高于输送带边缘构成向两侧倾斜的带面。

大小颗粒湿润状态进入分选仓内并落到输送带上，生料只要保持湿润状态，就可以附着在输送带上直至前进到输送带端部落入次级管内，而大颗粒的生料比小颗粒的更容易沿倾斜的输送面滚动，此外，相同的壳体热量注入下，大颗粒的生料升温更快，小颗粒慢，所以，其表面水分更容易挥发，大颗粒比小颗粒更容易变干，大颗粒沿输送带倾斜面往两侧的滚动趋势更大，滚落的大颗粒进入回磨管内重新返回粉磨机进行二次研磨，热气支管向壳体内注入稳定的热流量，保持壳体内特定高温状态，注入的热流量越大，壳体内保持的温度越高，则从一级管进入的生料颗粒达到向两侧滚落的干燥状态所对应的粒径更小，以此来区分粉磨机期望达到的研磨颗粒度。

脊凸朝向两侧的斜度为5~10°。倾斜越大，越容易向两侧滚落，颗粒就需要保持更加湿润的状态才能到达输送带的端部从而落入次级管内。

热气支管上设置调压阀、流量计、温度计，调压阀与流量计、温度计电连接。

温度计判断从热气支管输送往分选仓的热流温度，调压阀控制支管流量并由流量计反馈，保证输入分选仓内的热流量为预期值而决定筛出的返回往粉磨机的颗粒度大小。

进风管上设置引风机，引风机朝向回转窑鼓气，进风管进口位置设置文氏管，文氏管喉部与分选仓之间设置抽空管，抽空管连接在壳体顶部。

引风机向回转窑内鼓风时，对壳体内抽气，让其气压降低，输送带上的生料大颗粒更容易被干燥。

热气支管上设置盘管，所有盘管的位置在空间上互相接触。压缩机至阻力阀之间段落的管内水蒸气被压缩升压，通过换热将热量传递给总管内的生料和热气支管内即将进入分选仓的热气流，而后，阻力阀处有更多的水蒸气被液化为水进入水箱等待被再次循环使用，保持气态的水蒸气和回转窑烧制过程产生的废气则穿过水箱后被液态水过滤一遍然后排放，减少灰尘杂物对排放位置的污染。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过将回转窑的废气引出并用作湿润生料的干燥，不让大部分的水分进入回转窑内而携带走大量热量，热气管系分两条支路，分别用作粉磨机出料的吹干分离和压缩释放热量，将压缩状态的水蒸气内的热量引导至生料进入粉磨机前的预热以及送往分选仓的热气流的进一步热量集中，分选仓内生料颗粒根据不同的粒径有不同的表面水分蒸发速度，大颗粒更快被蒸发而容易沿输送带斜面向两侧滚落，大颗粒返回粉磨机进行再次研磨破碎，而分选仓内的小颗粒生料则能够保持湿润状态附着在输送带上前进，直至落入次级管而送往干燥罐内，热量被热气管系调配而没有过多的损失，整个系统的热量损失除去各个部件表面散热外，只有从液化支管穿过水箱直排空气的那部分废气才带有热量，这部分气体排出的热量相比于直接将回转窑对着大气排放可以实现很大程度的热量回收，在相同的水泥熟料获得量下，减少煤粉的消耗。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的基础流程示意图；

图2是本发明带有分选仓及配套管线后的流程示意图；

图3是本发明分选仓的结构示意图；

图4是沿图3中A-A线的剖视图；

图中：11-下料机、12-输料器、13-原料管、14-辅料管、15-总管、19-煤粉管、21-粉磨机、22-水箱、3-干燥罐、41-回转窑、42-冷却机、5-熟料仓、61-转移管、611-一级管、612-次级管、62-入窑管、63-进风管、64-回磨管、65-抽空管、7-热气管系、71-热风管、72-液化支管、73-热气支管、8-分选仓、81-壳体、82-输送带、821-脊凸、91-压缩机、92-盘管、93-阻力阀、94-调压阀、95-流量计、96-温度计、97-引风机、98-文氏管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图4，本发明提供技术方案：

一种提高热源利用率的水泥生产线，水泥生产线包括下料机11、输料器12、原料管13、辅料管14、总管15、煤粉管19、粉磨机21、干燥罐3、回转窑41、冷却机42、熟料仓5、转移管61、入窑管62、进风管63、热气管系7，下料机11有三组，三组下料机11的两组下方分别设置输料器12，输料器12末端分别设置原料管13和辅料管14，原料管13和辅料管14汇集到总管15上，总管15末端连接粉磨机21，粉磨机21出料口通过转移管61连接至干燥罐3上，干燥罐3通过入窑管62连接到回转窑41，回转窑41末端连接冷却机42，冷却机42出料口设置熟料仓5，回转窑41上通过煤粉管19连接第三组下料机11，回转窑41上还设置从外部输入空气的进风管63，粉磨机21在研磨生料时注水，热气管系7从回转窑41上引出燃烧后的气体贯穿干燥罐3并导出。

如图1所示，石灰石原材料注入下料机11，下料机11定量释放到输料器12上，另一组下料机11和输料器12定量释放辅助原料，在总管15内混合为生料进入粉磨机21内研磨为细粉颗粒，粉磨机21内注入的水体增加粉磨充分程度，让生料混合均匀以便产出的水泥质量稳定，湿润的生料从转移管61转移到干燥罐3内，回转窑41排出的热气进入干燥罐3内对生料进行烘干去水，直接将大部分的水分在干燥罐3内气化并带走，在干燥罐3内温度不需要很高即可将大部分的水分蒸出，排走的水蒸气温度不会很高而携带走过多的热量，如果让湿润的生料直接进入回转窑41内进行烧制，尽管回转窑41也能先行蒸出水分然后进行高温煅烧获得水泥熟料，这样会让大部分的水分在回转窑41内接受很高的温度换热而在排出时为很高的温度状态，有大量的热量被水蒸气携带走。

热气管系7从干燥罐3上出流的管线上设置压缩机91、阻力阀93，压缩机91比阻力阀93更靠近干燥罐3，阻力阀93和压缩机91之间的热气管系7管段与总管15接触换热。换热管系7里的热气在被压缩机91压缩，在压缩机91与阻力阀93之间的管路上为高压高温状态，对总管15内的生料进行预热。图1为流程示意图，图中热气管系7管段与总管15为布图方便而分开绘制，在实际结构中，此二者在空间上接触换热。

水泥生产线还包括水箱22，水箱22设置在热气管系7的末端，水箱22还与粉磨机21通过水管连接，水箱22自身带有补水结构，水箱22为开式箱体结构。

如图1所示，从热气管系7过来的热气也同样携带者大量水蒸气，水蒸气在压缩机91和阻力阀93之间被压缩，与总管15换热时进行冷却，将大量的水蒸气转化为液态水回流水箱22被重复使用，粉磨机21研磨时所用的水体由水箱22供给。

换热管系7上在压缩机91和阻力阀93之间设置盘管92，总管15上也在外部缠绕盘管92，盘管92相互之间接触。盘管92增加换热面积，热气管系7上的盘管92可以直接为过流管，总管15因为过流的是生料，需要平直管过流，盘管92以翅片形式缠绕。

水泥生产线还包括分选仓8，分选仓8设置在粉磨机21和干燥罐3之间，分选仓8位于转移管61上并将转移管61分割为一级管611和次级管612，一级管611为粉磨机21和分选仓8之间的段落，次级管612为分选仓8和干燥罐3之间的段落，分选仓8上还设置回磨管64连接至总管15，分选仓8内通入高于一百摄氏度的气体，分选仓8将粉磨机21输送过来的生料筛出干粗生料经由回磨管64送回粉磨机21。

如图2、3所示，分选仓8为生料的筛选部件，输入到分选仓8内的生料有研磨充分的细颗粒和未研磨充分的粗颗粒，在进入分选仓8内时都是湿润的，但是，大颗粒的生料比表面积小于小颗粒的生料比表面积，而生料的比热容也远小于水的比热容，因此，在分选仓8内受热时，大颗粒的生料表面会更容易快速干燥，干燥颗粒更能被推动而与湿润颗粒位置分离。

热气管系7包括热风管71、液化支管72和热气支管73，热风管71一端连接干燥罐3、另一端一分为二分别连接液化支管72和热气支管73，液化支管72末端连接至水箱22，压缩机91、阻力阀93设置在液化支管72上，热气支管73连接至分选仓8，分选仓8包括壳体81、输送带82，壳体81内部设置水平前进的输送带82，壳体81上部对外连接一级管611，壳体81侧面连接热气支管73，壳体81底部分别连接回磨管64和次级管612，次级管612位于输送带82端部的正下方，壳体81底部除次级管612接口外全部倾斜汇总到回磨管64端口，输送带82沿前进方向的竖直对称面位置设置脊凸821，脊凸821高于输送带82边缘构成向两侧倾斜的带面。

如图3、4所示，大小颗粒湿润状态进入分选仓8内并落到输送带82上，生料只要保持湿润状态，就可以附着在输送带82上直至前进到输送带82端部落入次级管612内，而大颗粒的生料比小颗粒的更容易沿倾斜的输送面滚动，此外，相同的壳体81热量注入下，大颗粒的生料升温更快，小颗粒慢，所以，其表面水分更容易挥发，大颗粒比小颗粒更容易变干，大颗粒沿输送带82倾斜面往两侧的滚动趋势更大，滚落的大颗粒进入回磨管64内重新返回粉磨机21进行二次研磨，热气支管73向壳体81内注入稳定的热流量，保持壳体81内特定高温状态，注入的热流量越大，壳体81内保持的温度越高，则从一级管611进入的生料颗粒达到向两侧滚落的干燥状态所对应的粒径更小，以此来区分粉磨机21期望达到的研磨颗粒度。

脊凸821朝向两侧的斜度为5~10°。倾斜越大，越容易向两侧滚落，颗粒就需要保持更加湿润的状态才能到达输送带82的端部从而落入次级管612内。

热气支管73上设置调压阀94、流量计95、温度计96，调压阀94与流量计95、温度计96电连接。

温度计96判断从热气支管73输送往分选仓8的热流温度，调压阀94控制支管流量并由流量计95反馈，保证输入分选仓8内的热流量为预期值而决定筛出的返回往粉磨机21的颗粒度大小。

进风管63上设置引风机97，引风机97朝向回转窑41鼓气，进风管63进口位置设置文氏管98，文氏管98喉部与分选仓8之间设置抽空管65，抽空管65连接在壳体81顶部。

引风机97向回转窑41内鼓风时，对壳体81内抽气，让其气压降低，输送带82上的生料大颗粒更容易被干燥。

热气支管73上设置盘管92，所有盘管92的位置在空间上互相接触。压缩机91至阻力阀93之间段落的管内水蒸气被压缩升压，通过换热将热量传递给总管15内的生料和热气支管73内即将进入分选仓8的热气流，而后，阻力阀93处有更多的水蒸气被液化为水进入水箱等待被再次循环使用，保持气态的水蒸气和回转窑41烧制过程产生的废气则穿过水箱22后被液态水过滤一遍然后排放，减少灰尘杂物对排放位置的污染。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种提高热源利用率的水泥生产线，其特征在于：所述水泥生产线包括下料机（11）、输料器（12）、原料管（13）、辅料管（14）、总管（15）、煤粉管（19）、粉磨机（21）、干燥罐（3）、回转窑（41）、冷却机（42）、熟料仓（5）、转移管（61）、入窑管（62）、进风管（63）、热气管系（7），所述下料机（11）有三组，三组下料机（11）的两组下方分别设置输料器（12），输料器（12）末端分别设置原料管（13）和辅料管（14），所述原料管（13）和辅料管（14）汇集到总管（15）上，所述总管（15）末端连接粉磨机（21），所述粉磨机（21）出料口通过转移管（61）连接至干燥罐（3）上，所述干燥罐（3）通过入窑管（62）连接到回转窑（41），所述回转窑（41）末端连接冷却机（42），所述冷却机（42）出料口设置熟料仓（5），所述回转窑（41）上通过煤粉管（19）连接第三组下料机（11），回转窑（41）上还设置从外部输入空气的进风管（63），所述粉磨机（21）在研磨生料时注水，所述热气管系（7）从回转窑（41）上引出燃烧后的气体贯穿干燥罐（3）并导出。

2.根据权利要求1所述的一种提高热源利用率的水泥生产线，其特征在于：所述热气管系（7）从干燥罐（3）上出流的管线上设置压缩机（91）、阻力阀（93），所述压缩机（91）比阻力阀（93）更靠近干燥罐（3），所述阻力阀（93）和压缩机（91）之间的热气管系（7）管段与总管（15）接触换热。

3.根据权利要求2所述的一种提高热源利用率的水泥生产线，其特征在于：所述水泥生产线还包括水箱（22），所述水箱（22）设置在热气管系（7）的末端，水箱（22）还与粉磨机（21）通过水管连接，水箱（22）自身带有补水结构，水箱（22）为开式箱体结构。

4.根据权利要求3所述的一种提高热源利用率的水泥生产线，其特征在于：所述换热管系（7）上在压缩机（91）和阻力阀（93）之间设置盘管（92），所述总管（15）上也在外部缠绕盘管（92），盘管（92）相互之间接触。

5.根据权利要求4所述的一种提高热源利用率的水泥生产线，其特征在于：所述水泥生产线还包括分选仓（8），所述分选仓（8）设置在粉磨机（21）和干燥罐（3）之间，分选仓（8）位于转移管（61）上并将转移管（61）分割为一级管（611）和次级管（612），所述一级管（611）为粉磨机（21）和分选仓（8）之间的段落，所述次级管（612）为分选仓（8）和干燥罐（3）之间的段落，所述分选仓（8）上还设置回磨管（64）连接至总管（15），所述分选仓（8）内通入高于一百摄氏度的气体，所述分选仓（8）将粉磨机（21）输送过来的生料筛出干粗生料经由回磨管（64）送回粉磨机（21）。

6.根据权利要求5所述的一种提高热源利用率的水泥生产线，其特征在于：所述热气管系（7）包括热风管（71）、液化支管（72）和热气支管（73），所述热风管（71）一端连接干燥罐（3）、另一端一分为二分别连接液化支管（72）和热气支管（73），所述液化支管（72）末端连接至水箱（22），所述压缩机（91）、阻力阀（93）设置在液化支管（72）上，所述热气支管（73）连接至分选仓（8），所述分选仓（8）包括壳体（81）、输送带（82），所述壳体（81）内部设置水平前进的输送带（82），所述壳体（81）上部对外连接一级管（611），壳体（81）侧面连接热气支管（73），壳体（81）底部分别连接回磨管（64）和次级管（612），所述次级管（612）位于输送带（82）端部的正下方，壳体（81）底部除次级管（612）接口外全部倾斜汇总到回磨管（64）端口，所述输送带（82）沿前进方向的竖直对称面位置设置脊凸（821），所述脊凸（821）高于输送带（82）边缘构成向两侧倾斜的带面。

7.根据权利要求6所述的一种提高热源利用率的水泥生产线，其特征在于：所述脊凸（821）朝向两侧的斜度为5~10°。

8.根据权利要求7所述的一种提高热源利用率的水泥生产线，其特征在于：所述热气支管（73）上设置调压阀（94）、流量计（95）、温度计（96），调压阀（94）与流量计（95）、温度计（96）电连接。

9.根据权利要求8所述的一种提高热源利用率的水泥生产线，其特征在于：所述进风管（63）上设置引风机（97），引风机（97）朝向回转窑（41）鼓气，所述进风管（63）进口位置设置文氏管（98），所述文氏管（98）喉部与分选仓（8）之间设置抽空管（65），所述抽空管（65）连接在壳体（81）顶部。

10.根据权利要求9所述的一种提高热源利用率的水泥生产线，其特征在于：所述热气支管（73）上设置盘管（92），所有盘管（92）的位置在空间上互相接触。

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