CN116457320A - 用于热处理可飞入空中的原料的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于热处理原料(14)的设备(16)，尤其是煅烧炉(16)，其具有热气(52)流经的管线(32)和至少一个用于添加原料(48)的装置(56)，其中该设备(10)具有用于干燥多泥材料的干燥室(28)，该干燥室与管线(32)相通，并具有用于添加燃料(36)的装置(38)和与之分离的用于添加多泥材料(68)的装置(40)，其分别用于添加到干燥室(28)中。本发明还涉及一种用于对原料(48)，尤其是水泥生料和/或矿产品进行热处理的方法，其中原料(48)被引入热气流经的管线(32)，并由热气(52)进行热处理，其中燃料(36)和单独的多泥材料(68)被引入干燥室(28)，多泥材料(68)在其中被干燥，并且在干燥室(28)中产生的热量至少部分地提供给管线(32)。

Description

用于热处理可飞入空中的原料的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种用于热处理原料的设备，尤其是一种煅烧炉，其具有用于添加燃料的装置和用于添加多泥材料的装置，以及一种用于热处理原料的方法。

背景技术

污水污泥和其他多泥的燃料被用于生产水泥的设备，用于例如将生料烧成水泥熟料。通常情况下，污水污泥的水分含量很高，这使得其难以作为燃料使用。由于污水污泥的堆积密度很高，例如将燃料吹入窑炉或煅烧炉并不合适。因此，污水污泥优选经干燥后或作为未干燥的泥浆被泵入窑炉入口，然后再送入窑炉或煅烧炉。

在煅烧炉中进行预煅烧(脱酸)时，从次底部的旋风分离器级出来的热生料被气流中的从回转炉中流上来的热气引导到煅烧炉中，该煅烧炉布置在旋风分离器预热器和回转炉之间。这通常涉及一个立管，窑炉气体和燃料在其中被在逆流(Gleichstrom)中引导并相互反应。为了保持吸热进行的脱酸反应，在煅烧炉中加入燃料。例如，煅烧炉燃烧所需的燃烧空气可以通过回转炉和/或在单独的气体管线中，即所谓的三级空气管线，从熟料冷却器引导到煅烧炉。

在EP701539B1中已知，在用于热处理生料的设备中使用污水污泥作为燃料。

为了将污水污泥用作燃料例如需要干燥污水污泥，其中，已知的干燥污水污泥的方法非常昂贵，并且经常导致设备的不经济运行。将未干燥的污水污泥引入窑炉或煅烧炉中在设备方面很简单，但是经常导致燃烧期间固定床的氧供应不足，这可能导致窑炉或煅烧炉中生料氧化物的减少。此外，在使用未干燥的污水污泥时，窑炉或煅烧炉内壁上形成堆积物或环的风险增加。

发明内容

基于此，本发明的目的在于提供一种设备，其能以简单和经济上有利的方式干燥污水污泥。

根据本发明，这一目的通过具有设备独立权利要求1的特征的设备和具有方法独立权利要求10的特征的方法来解决。从属权利要求中给出了有利的进一步扩展方案。

根据第一方面，用于热处理原料的设备，尤其是煅烧炉，包括热气流经的管线和至少一个用于添加原料的装置。此外，该设备还包括用于干燥多泥材料的干燥室，该干燥室与管线连通，并具有用于添加燃料的装置和用于添加多泥材料的装置。

热气优选包括从水泥设备的回转炉中流出的热气，这些热气被引入入口区域，尤其是管线的底部区域，并流经管线。管线例如包括上升管线，尤其是立管，所述立管基本上是垂直延伸的并从回转炉向水泥设备的预热器的最后预热级方向延伸。

燃料例如是家庭、工业和/或商业废物，优选是固体燃料。此外，最终被处理并以高热值进行能量利用的还包括适合于能量利用/共同燃烧的液体、糊状以及固体废物和生物质。这些燃料例如还包括溶剂、废油、整个或切碎的旧轮胎，以及稻壳、秸秆或甚至是动物性肉骨粉。无机和惰性成分也尤其包含在内。

干燥室优选其内部具有燃烧空间，其中干燥室包括用于添加燃料的装置和用于添加多泥材料到燃烧空间的装置。燃烧空间优选汇入到管线中。干燥室尤其包括这样的区域，该区域在流动技术方面至少部分地与管线分离布置，因此，流经管线的热气不会流经处理区域，或者至少不会完全流经处理区域。在干燥室的该区域中尤其出现管线主要流动方向的变化。干燥室和管线优选以这样的方式相互连接，即在干燥室中通过燃料的至少部分转化产生的热气至少部分流入管线。优选的是，来自干燥室的燃料，尤其是固体，至少部分进入管线。在干燥室中产生的热量，尤其是热气，以及由燃料和多泥材料的进一步转化产生的热量，也在管线中尤其促使对生料进行脱酸。

干燥室优选围绕管线周向布置，尤其是形成部分环或完整的环。也可以设想以在热气的流动方向上彼此间隔开的方式来设置多个干燥室。用于添加多泥材料的装置优选与用于添加燃料的装置分开布置。

具有用于添加多泥材料的装置的、与管线相连的干燥室可确保多泥材料的简单干燥，而不会对管线中的生料的热处理产生负面影响。多泥材料在干燥室中被干燥，与燃料一起在被引入管线之前优选已经被部分转化。

根据第一个实施形式，用于添加多泥材料的装置包括利用重力的输送装置。例如，用于添加多泥材料的装置包括用于输送多泥材料的泵和用于将多泥材料导入干燥室的管线。管线优选汇入到干燥室的燃烧空间中，尤其是汇入到附接在燃烧空间壁内的用于引入多泥材料的入口中。该管线优选汇入到干燥室的燃烧空间中。用于添加多泥材料的装置优选至少部分附接在干燥室的侧壁内。例如，该装置是一个管线，多泥材料通过该管线在重力作用下进入燃烧空间。

根据另一个实施形式，用于添加多泥材料的装置被安排在用于添加燃料的装置上方，尤其是在更高的高度水平上。这使得多泥材料至少部分或完全位于燃料上面，并防止多泥材料与燃烧空间的壁或底板接触，从而抑制结块。多泥材料优选在燃料上形成一层，由此简化了多泥材料在热气流经的管线方向上的输送，并确保多泥材料优选完全或部分的干燥。燃料例如是固体燃料，其尤其可以通过机械或气动输送装置，例如螺旋输送器或鼓风机来输送。

根据另一个实施形式，该燃料的含水量为最多20％至50％，尤其是40％和/或热值为至少2000kcal/kg，尤其是至少3000kcal/kg。该燃料优选具有最多10000kcal/kg的热值。该燃料尤其具有至少20-50％的水含量，其中该燃料尤其包括家庭、工业和/或商业废物以及固体废物和生物质。

根据另一个实施形式，用于添加燃料的装置包括机械、气动或利用剪切力的输送装置。用于添加燃料的装置例如是溜道或螺旋输送器。

根据另一个实施形式，干燥室以这样的方式与管线连通，即干燥室中产生的热量至少有一部分进入管线。设备例如是煅烧炉。管线优选是上升管线，生料气体混合物在垂直方向上流过该上升管线。干燥室优选以这样的方式附接在管线上，即与生料混合的热气体的至少一部分进入干燥室，并在那里与燃料和多泥材料接触，从而使多泥材料得到干燥。这使得污水污泥能够以最节能的方式在管线外进行干燥，其中同时与管线进行热交换。

根据另一个实施形式，干燥室包括用于接收燃料和多泥材料的支撑面，其中燃料和多泥材料可通过重力或通过输送装置以气动或机械的方式沿着支撑面移动。燃料沿支撑面向管线方向的移动使得燃料基本均匀转化，因此，燃料优选在进入管线时完全转化。优选的是，支撑面具有保证在燃烧室里有相应的最短停留时间的倾斜角和长度，使得多泥材料在进入管线之前至少被部分或完全干燥。

根据另一个实施形式，干燥室包括用于供应燃烧空气的装置。供应燃烧空气的装置例如是轴状的空气入口通道，该空气入口通道例如垂直延伸并在燃烧室、尤其是干燥室的上端汇入其中。优选的是，用于供应燃烧空气的装置同时形成了用于将多泥材料引入干燥室的入口。燃烧空气例如是冷却器废气，使得用于供应燃烧空气的装置与冷却器相连，尤其是与冷却器的冷却空气出口相连。

本发明还包括一个生产水泥熟料的设备，其包括：

用于预热水泥生料的预热器，

用于将预热的生料烧成水泥熟料的窑炉，以及

用于冷却烧制后的水泥熟料的冷却器，

其中，在预热器和窑炉之间布置有如上所述用于热处理的设备。

例如，预热器是一个旋风分离器预热器，其具有多个顺次串联的旋风分离器，用于从气流中分离固体物质。窑炉优选是回转炉，其与预热器气体技术相连，以便将窑炉的废气送入预热器，并以逆流方式加热送入预热器的生料。窑炉内烧成熟料的材料被送入与其相连接的冷却器并在其中冷却。冷却器的废气例如被送入窑炉和/或预热器。

本发明还包括用于对原料，尤其是水泥生料和/或矿产品进行热处理的方法，其中，原料被引入热气流经的管线，并由热气进行热处理。燃料和多泥材料被引入干燥室，其中多泥材料在其中被干燥，并且在干燥室中产生的热量至少有一部分被供应给管线。与原料混合的热气的至少一部分优选进入干燥室，并在那里与燃料接触，燃料因此被干燥和/或至少部分脱气和/或至少部分转化。

参照用于对原料，尤其是水泥生料和/或矿产品进行热处理的设备所说明的实施方案和优点，在方法上也适用于用于原料的热处理的方法。

根据另一个实施形式，燃料和多泥材料位于干燥室的支撑面上，并且随后被机械和/或气动地和/或通过重力从支撑面上输送到管线中。

根据另一个实施形式，将含氧燃烧空气供应到管线和/或干燥室。根据另一个实施形式，将多泥材料在燃料上方引入干燥室。

根据另一个实施形式，将多泥材料和/或燃料以气动、机械方式或利用重力输送到干燥室。

附图说明

下面参照附图，通过几个实施例更详细地解释本发明。

图1示出了根据一个实施例的用于生产水泥的设备的示意图。

图2示出了根据一个实施例的带有干燥室的用于生产水泥的设备的区段的示意图。

图3示出了根据另一个实施例的带有干燥室的用于生产水泥的设备的区段的示意图。

具体实施方式

图1示出了用于生产例如水泥熟料的设备，其具有用于预热水泥生料11的多级预热器12，用于煅烧预热的水泥生料14的煅烧炉16。该设备10还有一个用于将煅烧后的水泥生料18烧成水泥熟料的窑炉22和用于冷却水泥熟料的冷却器26。窑炉22中产生的热气20首先流经煅烧炉16，然后流经预热器12。此外，冷却器22中产生的冷却器废气24被用作煅烧炉16中的燃烧空气。

借助于图2和图3示出了煅烧炉16的设计的不同实施例。然而，这些实施例也可涉及到对可飞入空中的原料进行热处理或化学转化、如矿石还原的进一步设备，因此不限于煅烧炉。

图2示出了用于热处理可飞入空中的原料的设备16，尤其是煅烧炉。该设备具有基本垂直延伸的管线32，干燥室28附接在该管线上。干燥室28形成管线32的径向凸起，并分别具有燃烧空间30，该燃烧空间分别形成为向管线32开放，并汇入到管线32的内部。干燥室28具有支撑面42，该支撑面与水平面成一定角度延伸，优选向管线32的方向下降。此外，还设置了用于添加燃料36的装置38，在图示的实施例中，该装置具有螺旋输送器。该燃料优选是高热值的燃料，其热值优选是约2000kcal/kg至4000kcal/kg，尤其是3000kcal/kg。

燃料36通过装置38被推到支撑面42上。举例来说，待热处理的原料48通过装置56被送入管线32的下部区域。此外，选择性地通过装置44将含氧燃烧空气46供应到管线32和/或干燥室28。该含氧燃烧空气例如是根据图1中所示的冷却器废气24或富氧化的环境空气。这例如在燃烧空间30的下方或同一水平被供应到管线32。还可以设想，布置与装置44分开的、用于将氧气导入管线32和/或干燥室28的氧气管线，使得除了冷却器废气24之外，还将氧气或富氧化的环境空气引入管线和/或干燥室28。

干燥室28进一步包括用于向干燥室28的燃烧空间30中添加多泥材料68，例如污水污泥的装置40。该装置40选择性地包括用于输送多泥材料68的未示出的泵，以及用于将多泥材料导入燃烧空间30的管线。用于添加多泥材料68的装置40优选至少部分地布置在干燥室28的侧壁内。该装置40也可以是一个管线，多泥材料68通过该管线通过重力进入燃烧空间。

干燥室28进一步优选包括输送装置34，用于输送位于支撑面42上的材料。输送装置34例如是气动输送装置34，优选具有至少两个用于储存压缩空气的压力存储器58、62。支撑面42优选有多个压缩空气入口，其与压力存储器58、62相连，并且例如指向材料的输送方向。也可以设想，输送装置34是机械输送装置，如炉栅或推进板。

优选地，燃烧空间30以这样的方式连接到管线32上，即与原料48混合的热气52的一部分例如以扫流的方式进入燃烧空间30，并在那里与停留在支撑面42上的燃料36和多泥材料68接触，从而使其被干燥和/或部分脱气和/或至少部分转化。优选在燃烧空间30内将多泥材料68与燃料36混合，从而使多泥材料被干燥。用于将多泥材料68添加到燃烧空间30的装置40优选附接在用于添加燃料36的装置上方。燃料36和多泥材料68的添加尤其是以这样的方式进行的，即多泥材料68至少部分或完全位于燃料36的上面。这可以防止多泥材料与燃烧空间30的壁或底板接触，从而防止附着。

在支撑面42的台面上有足够的停留时间后，燃料36和多泥材料68通过输送装置34向管线32方向输送。输送装置34选择性地可以为鼓风机、滑块或推杆。优选的是，用于添加燃料的装置和输送装置34以通过未示出的控制/调节装置进行相互协调的方式操纵，使得燃料36和多泥材料在燃烧空间30中停留足够的时间，并在那里以所需的方式至少部分地被转化。

掉入管线32的燃料36和干燥的材料68被热气52夹带并进一步转化或燃烧。出现了“扫流”的效果，即在管线32中向上流动的热气52的一部分进入燃烧空间30。

图3示出了用于热处理可飞入空中的原料48的设备16的另一个实施例。该设备16与图2所示的设备基本相对应，其中额外设置了空气入口通道64，其汇入到燃烧空间30中，燃烧空气66通过该空气入口通道被引入燃烧空间30中。燃烧空气优选具有超过800℃，尤其400℃至1000℃，尤其500℃至900℃，优选600℃至850℃的温度。例如，燃烧空气从冷却器26中作为冷却器废气取出。因此，空气入口通道64优选与冷却器26连接，用于将废气引向空气入口通道64。在图3的实施例中，预热的原料48优选通过空气入口通道64引入燃烧空间30。

图3的设备16进一步选择性地具有鼓风机70或压缩机和汇入燃烧空间30的冷却空气入口72。通过冷却空气入口引入燃烧空间的冷却空气的作用是在燃料进入管线32之前对其进行冷却。

附图标记说明

10 用于生产水泥熟料的设备

11 水泥生料

12 预热器

14 经预热的生料

16 煅烧炉/用于热处理的设备

18 预煅烧的生料

20 回转炉的热气

22 回转炉

24 冷却器废气

26 冷却器

28 干燥室

30 燃烧空间

32 管线

34 输送装置

36 燃料

38 用于添加燃料的装置

40 用于添加多泥材料的装置

42 支撑面

44 用于供应燃烧空气的装置

46 燃烧空气

48 经预热的原料

52 热气

56 用于供应原料的装置

58 压力存储器

62 压力存储器

64 空气入口通道

66 燃烧空气

68 多泥材料

70 鼓风机/压缩机

72 冷却空气入口

Claims (14)

1.用于热处理原料(14)的设备(16)，尤其是煅烧炉(16)，其具有热气(52)流经的管线(32)和至少一个用于添加原料(48)的装置(56)，

其特征在于，

所述设备(10)具有用于干燥多泥材料的干燥室(28)，所述干燥室与管线(32)相连，并具有用于添加燃料(36)的装置(38)和与之分离的用于添加多泥材料(68)的装置(40)，其分别用于添加到干燥室(28)中。

2.根据权利要求1所述的设备(16)，其中所述用于添加多泥材料的装置(40)包括用于输送多泥材料(68)的泵和用于将多泥材料导入干燥室(28)的管线，或者利用重力的输送装置。

3.根据前述权利要求中任意一项所述的设备(16)，其中所述用于添加多泥材料(68)的装置(40)被布置在用于添加燃料(36)的装置(38)上方。

4.根据前述权利要求中任意一项所述的设备(16)，其中所述燃料(36)的含水量为最多20％至50％，尤其是40％和/或热值为至少2000kcal/kg，尤其是至少3000kcal/kg。

5.根据前述权利要求中任意一项所述的设备(16)，其中所述用于添加燃料(36)的装置(38)包括机械、气动或利用剪切力的输送装置。

6.根据前述权利要求中任意一项所述的设备(16)，其中所述干燥室(28)以这样的方式与管线(32)相连，即所述干燥室(28)中产生的热量至少有一部分进入所述管线(32)。

7.根据前述权利要求中任意一项所述的设备(16)，其中所述干燥室(28)包括用于接收燃料(36)和多泥材料(68)的支撑面(42)，其中所述燃料(36)和多泥材料能够通过重力或通过输送装置(34)以气动或机械的方式沿着所述支撑面(42)移动。

8.根据前述权利要求中任意一项所述的设备(16)，其中所述干燥室(28)包括用于供应燃烧空气(46)的装置(44)。

9.用于生产水泥熟料的设备(10)，其包括

用于预热水泥生料(11)的预热器(12)，

用于将预热的生料(14)烧制成水泥熟料的窑炉(22)，以及

用于冷却烧制后的水泥熟料的冷却器(26)，

其中，在预热器和窑炉(22)之间布置有根据权利要求1至8中任意一项所述的用于热处理的设备(16)。

10.用于对原料(48)，尤其是水泥生料和/或矿产品进行热处理的方法，其中，原料(48)被引入热气流经的管线(32)，并由热气(52)进行热处理，

其特征在于，

将燃料(36)并与此分离地将多泥材料(68)引入干燥室(28)，并且其中多泥材料(68)在干燥室中被干燥，并且在干燥室(28)中产生的热量至少有一部分被供应给管线(32)。

11.根据权利要求10所述的方法，其中燃料(36)和多泥材料(68)位于干燥室(28)的支撑面(42)上，并且随后被机械和/或气动地和/或通过重力从支撑面(42)上输送到管线(32)中。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其中将含氧的燃烧空气(66)供应到管线(32)和/或干燥室(28)。

13.根据权利要求10至12中任意一项所述的方法，其中将多泥材料(68)在燃料(36)上方引入干燥室(28)。

14.根据权利要求10至13中任意一项所述的方法，其中将多泥材料(68)和/或燃料(36)以气动、机械方式或利用重力输送到干燥室(28)。