CN1154465A - 初步煅烧水泥材料的装置 - Google Patents
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Abstract
一种可形成双旋转空气流的用来初步煅烧水泥材料的装置，通过改进初步煅烧装置中的燃烧空气供给管的结构以使来自熟料冷却器的燃烧空气在初步煅烧器内形成双旋转空气流，从而在初步煅烧器内引起水泥材料的完善初步煅烧反应。本发明特点是，通过燃烧空气供给管供给的燃烧空气可沿一个方向形成双旋转空气流，并且从熟料冷却器分支的燃烧空气供给管可沿切线方向连接于初步燃烧器的一侧，以煅烧所供给的材料。
Description
本发明涉及一种用来初步煅烧水泥材料的装置，更具体地涉及这样一种用来初步煅烧水泥材料的装置：它通过改进初步煅烧装置中的燃烧空气供给管的结构，以使来自熟料冷却器的燃烧空气在初步煅烧装置内形成双旋转气流，从而，在初步煅烧装置内引起水泥材料的完美初步煅烧反应。
一般而言，在一用来煅烧水泥材料的装置中，一初步煅烧装置设置在一回转炉和一固定的预热器之间，可以由单独的热源完全地燃烧导入装置的燃料，并且可以利用在燃料燃烧过程中产生的热量来引起水泥材料的初步煅烧反应。
对于一个用来初步燃烧水泥材料的装置，燃料应当在极短的时间内、比如1/3秒内燃烧，通过均匀混合燃料和空气而不会形成火焰，而水泥材料的初步煅烧反应可以利用从燃料的燃烧所获得的热量来进行。
为实现材料的完全初步煅烧反应，材料应当在初步煅烧装置内与燃料均匀混合，并且停留足够的时间，以向其提供从燃烧燃料所获得的热量。
作为一种用来改进燃料的完全燃烧以及材料的初步煅烧反应的装置，具有图5中所示结构的装置已被广泛使用。图5所示的用来初步煅烧水泥材料的装置装备有一个传统的喷射床型的用来初步煅烧水泥材料的装置。
根据图5中所示的初步煅烧装置，回转炉52的排气管53连接于初步煅烧器50的底部，这样，由温度高达比如900℃至1100℃的回转炉52的排出气体在初步煅烧器50的下部处形成了喷射床，而从熟料冷却器54供给富含氧的空气的燃烧空气供给管55用一管子连接于初步煅烧器50的一侧，从而燃烧空气提供至初步煅烧器50的中央，或沿其切线方向提供。
另一方面，大多数燃料喷入由燃烧空气管55供入的富含氧的燃烧空气中，并通过一位于初步煅烧器55内与燃烧空气管相反一侧的燃烧器56a而在燃烧空气内燃烧，一部分燃料喷入回转炉52的排出气体内，并通过围着回转炉52的排气管的脱氮燃烧器56b而在排出气体内燃烧，以去除在排出气体内的二氧化氮(日本专利公开号No.53-134028和No.54-90228，日本专利公布号No.59-32176，以及韩国专利公布号No.87-1568)。
在图5中，未解释的标号51a、51b、51c、51d和51e指固定的悬垂预热器(旋流器)，标号57是一进料管，材料通过它被提供到初步煅烧器50，标号58是一用来让初步煅烧的材料流入回转炉52的管子，标号59是回转炉52的排出气体的进口，标号60是一排气扇，标号61是一进料管，标号62是一让在初步煅烧器50内已初步煅烧的材料流入最下面的旋流器的流动管。
所述的传统初步煅烧器50有一个优点是：由于在燃烧器56a内采用温度低的大量空气(约14％至20％的燃烧空气被供给到初步煅烧器50)以均匀地喷射初步煅烧器50的燃料，流自熟料冷却器54的热燃烧空气的数量减少多达与从燃烧器56a供入的温度低的空气数量一样，从而热量消耗变大。
而且，由燃烧器56a、56b喷射的燃料的燃烧利用一气体进行，该气体具有比如高达10至40米/秒的高流速，达到由燃烧空气和在富含氧的燃烧空气下的回转炉52排出气体的混合气体的环境。因此，传统初步煅烧器的问题是，其高度增加以实现完美燃烧，从而其固定的悬垂预热器51a、51b、51c、51d和51e的位置较高，初步煅烧器50的尺寸较大，从而安装成本增加，而初步煅烧器50的每单位体积的初步煅烧能力较小。
图6显示了另一种结构的初步煅烧装置，其中，通过提高该装置的燃烧效率，可以采用低等级的燃料。今后，与图5中相同的部件采用相同的符号。
参看图6，在初步煅烧装置内另外安装回转炉50a，其中燃料由温度低的运载气体(数量达供给至初步煅烧器50的燃烧气体的4％至5％)从燃烧器56供给。在这种情况下，从燃烧器56供给的燃料利用从燃烧空气供给管分出的高达比如700℃至1100℃的热燃烧空气而喷射入回转煅烧器50a的中央。大多数剩余的燃烧空气在回转初步煅烧器50a的侧部沿径向流动，以分开经过材料供给管57朝壁供给的材料，在回转初步煅烧器50a的中央处的低温度的燃烧空气内形成热的火焰，以改善燃料的燃烧，并由热火焰产生辐射热而提供给周围的材料(美国专利No.3,975,148)。
在图6中，标号50b是一混合室，标号63是一从燃烧器56喷射燃料的分支的燃烧空气供给管，标号64是一从回转初步煅烧器50a将材料传送至混合50b的管子。
所述装置的优点是，通过只利用在初步煅烧器内形成火焰的富含氧的高温燃烧空气来燃烧燃料，可以减少燃料的燃烧时间，提高燃料的效率，从而可以采用低等级的燃料。然而，所述装置具有以下缺点：回转初步煅烧器50a的出口部分位于装置的较低部分，空气流的方向向下而增加了压力损失，而且当供给来自熟料冷却器54的燃烧空气的管子在回转初步煅烧器侧部处沿切线方向对称地设置时所产生的旋转空气流被旋转并沿图7所示方向向下行进，从而减少了在初步煅烧器内的停留时间。而且，它还有以下缺点，由于通过回转初步煅烧器50a的外壁的材料的分离，只有燃料燃烧所产生的辐射热作为热源，装置不能提供足够的热量来产生初步煅烧反应。
本发明的目的是提供一种解决上述问题的用于初步煅烧水泥材料的装置，其中，通过使初步煅烧器内的气流形成具有双旋转动量的旋转空气流，改进了材料与燃料的混合，增加了在初步煅烧器内停留的时间，并且，通过促进由燃料燃烧所产生的辐射热、由旋转空气流在气体和材料之间产生的热传递以及由固体颗粒之间的碰撞产生的热传递，可引起水泥材料的完美的初步煅烧反应。
图1是本发明的装备有一用来初步煅烧水泥材料的装置以形成双旋转空气流的煅烧装置的示意图。
图2是沿图1中A-A′和B-B′所取的剖视图，显示本发明用来形成双旋转空气流的初步煅烧装置的第一实施例。
图3是沿图1中A-A′和B-B′所取的剖视图，显示本发明用来形成双旋转空气流的初步煅烧装置的第二实施例。
图4是沿图1中A-A′和B-B′所取的剖视图，显示本发明用来形成双旋转空气流的初步煅烧装置的第三实施例。
图5是装备有喷射床型的传统的初步煅烧装置的用来煅烧水泥材料的装置的示意图。
图6是装备有传统的回转初步煅烧装置的用来煅烧水泥材料的装置。
图7是沿图6中A-A所取的剖视图。
本发明用来初步煅烧水泥材料的装备包括：一用来使回转炉的排出气体流动以煅烧已预热的材料的装置，位于一用来预热颗粒状或粉末状水泥材料的固定的悬垂预热器与一用来产生熟料的回转炉之间；一装置，用来使富含氧的燃烧空气从熟料冷却器流出以通过燃烧所供给的燃料来初步煅烧材料；以及一用来将初步煅烧的材料排入最下面的预热器的装置，其特征在于，燃烧空气供给装置的从熟料冷却器分支的燃烧空气供给装置沿切线方向只连接至初步煅烧器的一侧，这样，通过所述燃烧空气供给装置供给的燃烧空气可通过沿一个方向形成双旋转空气流来初步煅烧所供给的材料。
根据本发明，所述的分支燃烧空气供给装置可以具有相同的直径，并且可以在同一高度处或不同高度处沿切线方线连接于初步煅烧装置的一侧。
而且，根据本发明，分支燃烧空气供给装置相互间可以有不同的直径，且较大直径的分支燃烧空气供给管沿切线方向连接于初步煅烧装置的一侧，而较小直径的分支燃烧空气供给管连接于在所述回转煅烧器内的排出气体流动装置的一侧。
流经两个分支装置的燃烧空气相互间可具有不同的流速，并且有不同的旋转动量。
根据本发明，固体或液体的低等级的燃料可用作燃料源，它供给至用来在初步煅烧装置内喷射燃料的燃料器。
下面结合附图更详细地解释本发明。
如图1所示，本发明的用来煅烧水泥材料的装置包括用来预热颗粒状或粉末状水泥材料的固定的悬垂预热器11a、11b、11c、11d和11e；一用来产生熟料的回转炉12；一用来初步煅烧已预热材料的初步煅烧器10，它位于悬垂预热器11a、11b、11c、11d和11e与回转炉12之间；以及一用来冷却已在回转炉12内煅烧的熟料的熟料冷却器14。
所述的初步煅烧器10包括一用于来自回转炉12的排出气体的流动以初步煅烧已预热材料的排气管13；一用于来自熟料冷却器14的富含氧的燃烧空气的流动以通过燃烧所供给的燃料来初步煅烧材料的燃烧空气供给管15；以及一用来将已初步煅烧的材料排入预热器11e的流动管16。另外，至少一个材料供给管17位于所述燃烧空气供给管15内。
本发明的特征是，通过燃烧空气供给管15供给的燃烧空气可沿一个方向形成双旋转空气流。
本发明的另一个特征是，来自熟料冷却器14的燃烧空气供给装置15可从熟料冷却器14一侧分支并只以切线方向与其连接，以通过形成双旋转空气流来初步煅烧所供给的材料。
而且，本发明特征在于，利用由来自熟料冷却器14的燃烧空气所产生的热量以及由来自回转炉12所排出的热排出气体所产生的热量，基本上固体或液体燃料的燃烧和材料的初步煅烧可以在此初步煅烧器10内同时进行，而且，在初步煅烧器10的上部部分可形成喷射床，从而完成材料的初步煅烧反应。
在图1中，未解释的标号18是用于已初步煅烧的材料流入回转炉12的管子，标号19是回转炉12的排气出口，标号20是一排气扇，标号21是一材料供给管。
图2(a)至图2(c)是显示本发明初步煅烧装置的第一实施例的附图，该装置可在一个方向上形成具有相同动量的双旋转空气流。图2(a)为沿图1中A-A′所取的剖视图，用2(b)为沿图1中B-B′所取的剖视图，图2(c)为图1所示的初步煅烧器10的侧视图。与图1中相同的部件用相同的标号表示。
参看图2(a)至2(c)，当用于来自熟料冷却器14的燃烧空气的流动的燃烧空气供给管15以分支状态连接于初步煅烧器10时，每个分支燃烧空气供给管15a、15b以相同直径和高度沿切线方向连接于初步煅烧器10的一侧。结果，燃烧空气可以以一恒定速度、比如10至15米/秒沿一个方向分出，并可流入初步煅烧器10，从而在初步煅烧器10内形成双旋转空气流。
下面的表1给出了本发明初步煅烧器10的材料停留时间与美国专利No.3,975,148的传统回转初步煅烧器的材料停留时间相比较的结果：
表1
| 美国专利 | 本发明 | |
| 停留时间(秒) | 3 | 3.2-4.5 |
上面的表1给出的停留时间是在本发明第一实施例和上述美国专利的情形下在以下状态计算和测量而得的：平均直径(d50)为13.3微米的水泥材料以25千克/秒的速度导入初步煅烧器，而来自燃烧空气供给管的燃烧空气流速为15米/秒。
在根据本发明第一实施例的用来形成双旋转空气流的初步煅烧器10中，燃烧空气可以分支并沿一个方向流入燃烧空气的进口，然后，两股空气流可强烈地相互碰撞，从而形成了从初步煅烧器10的中央朝向壁的双旋转空气流。而且，与壁强烈碰撞的旋转空气流在上部喷射区沿初步煅烧器的径向形成了压力梯度，从而导入初步煅烧器10的材料在喷射区内保持了沿着初步煅烧器的纵向的转动。最后，材料的停留时间比传统回转煅烧装置增加了约3％至50％。
图3(a)至3(c)与图2(a)至2(c)类似，显示了本发明初步煅烧装置的第二实施例，该装置可在一个方向上形成具有相同动量的双旋转空气流。图3(a)为沿图1中A-A′所取的剖视图，图3(b)为沿图1中B-B′所取的剖视图，图3(c)为图1中初步煅烧器10的侧视图。与图1中相同的部件用相同的标号表示。
参看图3(a)至3(c)，当用于来自熟料冷却器14的燃烧空气的流动的燃烧空气供给管15a′、15b′连接于初步煅烧器10，所述管子可以相同直径沿切线方向分支并连接于初步煅烧器的一侧。那时，当燃烧空气供给管15已分支并连接时，两根分支燃烧空气供给管15a′、15b′以一定距离沿初步煅烧器的纵向连接。
下面的表2给出了本发明第二实施例的初步煅烧器10中的材料压力损失与美国专利No.3,975,148的传统回转初步煅烧器中的材料压力损失的比较结果：
表2
| 美国专利 | 本发明 | |
| 压力损失(mmAq) | 90-105 | 40-50 |
上面的表2所给出的初步煅烧器10的压力损失是在本发明第二实施例和上述美国专利情形下在以下状态下计算及测量而获得的：平均直径(d50)为13.3微米的水泥材料以25千克/秒的速度导入初步煅烧器，且来自燃烧空气供给管的燃烧空气流速为15米/秒。
当初步煅烧器10中的燃烧空气供给管处于不同位置时，流过连接于初步煅烧器10下部的燃烧空气供给管15b′的旋转空气流会减小压力梯度，而使流过连接于上部的燃烧空气供给管15a的旋转空气流朝一个方向倾斜。因此，与传统回转初步煅烧器相比，发现初步煅烧器10的压力损失下降了50％或更多。
图4(a)至4(c)与图2(a)至2(c)相类似，图示了本发明初步煅烧装置的第三实施例，该装置可形成在相互不同的位置沿一个方向具有不同动量的双旋转空气流。图4(a)为沿图1中A-A′所取的剖视图，图4(b)耿沿图1中B-B′所取的剖视图，图4(c)为图1所示初步煅烧器的侧视图。与图1中相同的部件用相同标号表示。
参看图4(a)至4(c)，在用于来自熟料冷却器14的燃烧空气的流动的燃烧空气供给管15中，直径较大的燃烧空气供给管15a″连接于初步煅烧器10的一侧，而直径较小的燃烧空气供给管15b″连接于回转炉的排气管13。
最好连接于初步煅烧器10一侧的燃烧空气供给管15a″的截面积为连接于回转炉排气管13的燃烧空气供给管15b″的截面积的1.5至2倍。
具有恒定流速、比如10至15米/秒的旋转空气流可通过连接于初步煅烧器10一侧的燃烧空气供给管15a″而形成。经过连接于回转炉下部的排气管13的燃烧空气供给管15b″的具有较快流速、比如15至25米/秒的燃烧空气与在上部的旋转空气流相结合，和流经回转炉的排气管13的回转炉热排出气体一起，含有足够的热量。结果，保持了材料和燃料的连续流动，而不打断两个旋转空气流的中央，以增进燃料和材料的均匀混合，增加停留时间和燃料的效率。因此，本发明可采用低等级燃料。
因此，本发明可具有以下效果：可在初步煅烧器内形成双旋转空气流，从而可增进材料与燃料的均匀混合，增加材料在初步煅烧器内的停留时间，通过促进由燃料燃烧所产生的辐射热、由双旋转空气流在气体和材料之间产生的热传递以及由固体颗粒之间的碰撞产生的热传递，可引起生初步煅烧器内的完善的完善的初步煅烧反应。
Claims (6)
1.一种用来初步煅烧水泥材料的装置，包括：一用于回转炉(12)的排出气体的流动以煅烧已预热的材料的装置(13)，位于用来预热颗粒状或粉末状水泥材料的固定的悬垂预热器(11a、11b、11c、11d、11e)与用来产生熟料的回转炉(12)之间；一用于来自熟料冷却器(14)的富含氧的燃烧空气的流动以通过燃烧所供给的燃料来煅烧材料的装置(15)；以及一用来将已初步煅烧的材料排放到预热器的最下面部分的装置(22)，其特征在于：燃烧空气供给装置(15)的从熟料冷却器(14)分支的燃烧空气供给装置(15a、15b、15a′、15b′、15a″、15b″)的沿切线方向只连接于初步煅烧器的一侧，这样，通过所述燃烧空气供给装置(15)供给的燃烧空气可通过在一个方向上形成双旋转气流来初步煅烧所供给的材料。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，燃烧空气供给装置(15a、15b)在切线方向上以相同的直径和高度从初步煅烧器(10)的一侧分支。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，燃烧空气供给管(15a′、15b′)分别沿切线方向以相同直径和不同高度从初步煅烧器(10)的一侧分支。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，分支的燃烧空气供给管(15a″、15b″)具有不同的直径，其中，直径较大的分支燃烧空气供给管(15a″)沿切线方向连接于初步煅烧器(10)的一侧，而直径较小的燃烧空气供给管15b″沿切线方向连接于回转炉(12)的排出气体流动装置的一侧。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，每个分支燃烧空气供给管(15a″、15b″)具有不同的燃烧空气流速和不同的旋转动量。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，用来将燃料喷射入初步煅烧器(10)的燃烧器(15)可采用低等级燃料或液体燃料。
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