CN1639529A - 用于制造水泥熟料的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于制造水泥熟料的方法和设备，其中，在煅烧炉(3，23)中煅烧水泥生料。该煅烧炉(3，23)包括上部区域(3a，23a)和下部区域(3b，23b)，其中，燃料、燃烧气体和生料被引入到煅烧炉的上部区域中并被向下引导通过煅烧炉。所述燃烧气体和生料被切向引入到煅烧炉内并使其沿着螺旋型流径旋转，在重力作用下生料主要沿着煅烧炉壁被向下引导。在至少煅烧炉的下部区域中的燃烧气体的旋转受到制动，煅烧炉的下部区域中的至少一些燃烧气体和至少一些生料几乎同步地或相继地沿着朝煅烧炉中心线的方向被引导。

Description

用于制造水泥熟料的方法和设备
本发明涉及一种用于制造水泥熟料的方法，通过该方法，水泥生料在包括上部区域和下部区域的煅烧炉中煅烧，其中，燃料、燃烧气体和生料被引入到煅烧炉的上部区域内并经由该煅烧炉向下引导，燃烧气体和生料被切向引入到煅烧炉内并使其沿着螺旋型流径旋转，在重力作用下，生料主要沿着煅烧炉的壁被向下引导。本发明还涉及一种用于实现所述方法的设备。
在现有文献中，上述类型的用于制造水泥的设备是已知的。
从美国专利No.4014641和WO97/30003中可以了解到一种分隔线煅烧炉下向通风(Separate Line Calcinator Downdraft(SLC-D))的炉设备的例子。这种类型的设备包括构造作为腔室的煅烧炉，该腔室在其下端与一上引导气管道相连接，该上引导气管道同时与用于废气的炉的出口端相连接。另外，从国际专利申请No.PCT/IB01/01296可以知道一种直列式煅烧炉下向通风(In Line Calcinator Downdraft(ILC-D))的炉设备，其中，煅烧炉存在于一个大腔室的主体中。两种类型的设备的共通特征是将煅烧炉中所用的大部分燃料轴向喷射于煅烧炉的顶部。将来自熟料冷却器的预热空气和预热生料切向引入到煅烧炉的顶部。在ILC-D型的炉设备中，为了在煅烧炉的最上面部分处建立一个NOX减少区，也将来自炉的废气切向引入到煅烧炉的顶部，典型地在预热空气被引入的点的上方位置处。这样，在两种类型的设备中，燃料主要在煅烧炉的中心线周围的区域中燃烧，同时，由于采用切向法进行引入，生料和燃烧气体经由煅烧炉沿着螺旋型路径向下流动，由此将生料推向煅烧炉壁，从而促使该生料在重力作用下沿着该壁滑落。这样的结果是，在进行煅烧过程的同时，生料将有效地保护煅烧炉中的内衬。这些已知类型设备的优点是：可使用具有低含量挥发性组分的燃料，并且NOX以较低水平形成。但是，这种炉设备的明显缺点是，从煅烧炉排出的生料不能得到最佳煅烧。而且，排出煅烧炉的废气可能包含未燃燃料，该未燃燃料的较大部分是一氧化碳的形式，这是因为燃烧气体没有与燃料混合至所需程度以提供必需的横跨煅烧炉的整个截面积的剩余空气。
本发明的目的是提供一种用于制造水泥的方法和设备，通过该方法在煅烧炉中不但能够获得生料的高煅烧效率而且能够获得高的燃料燃烧效率。
这可通过在介绍部分提及类型的方法来获得，并且其特征在于：在至少煅烧炉的下部区域中的燃烧气体的旋转受到制动，以及煅烧炉的下部区域中的至少一些燃烧气体和至少一些生料被几乎同步或相继地沿着朝向煅烧炉的中心线的方向引导。
由此，煅烧炉中的生料的煅烧效率和燃料的燃烧效率获得提高。这是由于与煅烧炉壁最靠近的生料和含氧空气将因此更有效地与煅烧炉中心区中的较热废气和燃料进行混合，这意味着生料将从废气吸收更多量的热量，以及当燃料与含氧空气接触时其将会燃尽。
根据本发明，用于实现所述方法的设备是一种包括具有上部区域和下部区域的基本对称旋转的煅烧炉型的设备，该煅烧炉包括用于将燃料引入煅烧炉的上部区域中的装置和用于将燃烧气体和生料切向引入煅烧炉的上部区域中的装置，其特征在于，该设备包括用于制动至少在煅烧炉的下部区域中的燃烧气体旋转的部件，和用于将煅烧炉的下部区域中的至少一些燃烧气体和至少一些生料几乎同步或相继地沿着朝向煅烧炉的中心线的方向转移的装置。
在一个优选实施例中，所述装置包括多个具有垂直侧面和倾斜顶面的内部配件。为了便于从外部对其进行任何清洗，所述垂直侧面和倾斜顶面都基本是平面的。该内部配件可以形成为直角圆形断面。在一个特定的优选实施例中，所述设备包括四个内部配件，在这些内部配件之间构成十字形自由空间。
根据下面的详细描述和附图，本发明的其它特征将会清楚可见。
下面将参照附图进一步详细描述本发明，其中：
图1示出了一种用于实现根据本发明的方法的ILC-D型设备；
图2示出了一种用于实现根据本发明的方法的SLC-D型设备；
图3示出了用于实现根据本发明的方法的煅烧炉的优选实施例的剖面图；
图4所示是沿着图3所示的煅烧炉的剖面的A-A线的纵剖图。
在图1中，示出了用于制造水泥熟料的ILC-D型炉设备。该设备包括：旋风预热器，图中仅示出了其最后的旋风器1；带有分离旋风器4的煅烧炉3；回转炉5；以及熟料冷却器7。该设备还包括用于将炉废气送至煅烧炉3的炉气立管道9和用于将预热空气从熟料冷却器7引导至煅烧炉3的管道11。预热的生料从旋风器1中的预热器被分离出来并被引导至煅烧炉3中进行煅烧。其后，从分离旋风器4的底部出口，煅烧过的生料经由管道8被引导到回转炉5中，在该回转炉5中，所述煅烧过的生料被燃烧成水泥熟料并随后在熟料冷却器7中冷却。借助于示意性示出的风扇6，来自回转炉5和煅烧炉3的废气从煅烧炉3通过旋风器4被抽吸，并通过预热器被向上游抽吸。
在所示的实施例中，燃料通过燃烧器13引入到煅烧炉3内，该燃烧器13设置成可将燃料轴向引入至煅烧炉3的顶部，同时经由切向排出的进气道15将来自回转炉5的废气引入到煅烧炉的上部区域3a内。所以，经由燃烧器13所引入到煅烧炉3内的燃料最初在由具有低氧含量的炉废气组成的大气中发生燃烧。这将导致产生一个减低区，在该减低区中，和炉废气同时供给的NOx与燃料发生化学反应，由此减低NOx的水平。
在煅烧炉更下游侧的某点处，在适当长度的减低区之后，预热空气通过切向排出的管道11从熟料冷却器7引入到煅烧炉3内。来自预热器的预热的生料的主要部分和来自冷却器的空气一起如箭头所示被引入到煅烧炉3内。由于采用切向法进行引入，冷却空气/生料的悬浮体沿着螺旋型路径向下流动穿过随后的燃尽区，由此当生料在重力作用下沿着煅烧炉壁滑下之后，其将朝向煅烧炉壁抛出，同时来自熟料冷却器的空气包围煅烧炉中心部的火焰，这样该空气逐步与废气/燃料的悬浮体混合。结果，煅烧炉的燃尽区的中心部的生料量将会很小，这意味着即使是在使用具有低含量挥发性组分的燃料时也可获得高温，并因此获得高度的燃料燃尽率。通过来自煅烧炉的中心燃尽区的热量的积累来煅烧沿着煅烧炉壁滑落的生料，因此该生料用作隔热板，以保护煅烧炉壁免受燃尽区中的高温。
在煅烧炉的下部区域3b中，生料悬浮在向下导向的废气流中，从而使生料进一步煅烧并使废气的温度降低。废气/生料悬浮体随后通过过渡部3c被引导至分离旋风器4，在该分离旋风器4中，生料与废气分离，并且该生料通过旋风器4的底部出口被送向回转炉5。
为了控制燃尽区中的温度，并确保同时降低来自煅烧炉的废气的排出温度，可将较少量的预热的生料如虚线箭头所示引入到煅烧炉的下部区域3b内或引入到过渡部3c内。在已经如虚线箭头所示从回转炉5排出炉废气之后，立即可将来自预热器的少量预热的生料进一步引入该炉废气流中。结果，炉废气的温度将会降低，由此降低管道9中潜在的结块问题。由于其催化作用，这种生料还将促使煅烧炉3中NOx的水平进一步降低。
在图2中，示出了用于制造水泥熟料的SLC-D型炉设备。这种设备也包括：旋风器，图中仅显示出其最后的旋风器1；具有上部区域23a和下部区域23b的煅烧炉23；回转炉5；以及熟料冷却器7。该设备还包括管道11，用于将来自熟料冷却器7的预热空气传送至煅烧炉23。预热的生料与旋风器1中的预热器分离并和来自熟料冷却器7的空气一起被送排至煅烧炉23中进行煅烧。然后生料和气体的悬浮体被引入至上引导气体管道29内，在该管道29内所述悬浮体与来自回转炉5的废气混合。然后所混合的悬浮体被送至分离旋风器4，从该分离旋风器4经由管道8将已煅烧的生料引导至回转炉5中，在该回转炉5中，所述生料被烧成水泥熟料并随后在熟料冷却器7内冷却。借助于示意性示出的风扇6，来自回转炉5和煅烧炉23的废气被抽吸通过旋风器4，然后向上通过预热器。
在所示的实施例中，燃料经由燃烧器13引入到煅烧炉23的上部区域23a内，该燃烧器13装配成将燃料轴向引入到煅烧炉23的顶部，同时通过切向排出的管道11将来自熟料冷却器7的预热空气引入到煅烧炉23的上部区域23a内。来自预热器的预热生料的主要部分和来自冷却器的空气一起如箭头所示被引入到煅烧炉23内。就像图1所示的实施例那样，由于采用切向模式进行引入，冷却空气和生料的悬浮体沿着螺旋型路径向下流动通过煅烧炉23，由此当生料在重力的所用下沿着煅烧炉壁滑下之后，其将朝向煅烧炉壁抛出，同时来自熟料冷却器的空气包围煅烧炉中心部的火焰，这样该空气逐步与燃料混合。结果，煅烧炉的燃尽区中心部中的生料量将会很小，这意味着可获得高温，并因此而获得高的燃料燃尽率。通过来自煅烧炉的中心燃尽区的热量积累来煅烧沿着煅烧炉壁滑落的生料，因此该燃料用作隔热板，以保护煅烧炉壁免受燃尽区中的高温。
从煅烧炉23的下部区域23b，所煅烧的生料和气体的悬浮体被随后引入到所述上引导气体管道29内，在该管道29中该悬浮体与来自回转炉5的废气混合。在管道29中，可完成任何没有完全煅烧的生料的煅烧，并且也可经由一未示出的燃烧器引入燃料。然后，如前所述地将所混合的悬浮体送至分离旋风器4，所煅烧的生料从该旋风器4通过管道8被引导向回转炉5。
图1和2所示的设备各包括一个用于在煅烧炉3、23中提高生料煅烧水平以及燃料燃尽效率的混合单元10。该混合单元10设置在用图1和2中的虚线圆示意性指定的区域中的煅烧炉3、23的下部区域3b、23b中。这样形成该混合单元10，从而其功能主要是制动煅烧炉3的下部区域3b、23b中的废气的旋转，其次是同步或相继地将燃烧气体和生料向着煅烧炉3、23的中心线引导。其结果将会大大提高集中在最靠近煅烧炉壁的生料和含氧气流与煅烧炉中心区中的较热废气和燃料之间的混合，从而使生料能够从废气中吸收更多的热量，并能在与含氧空气接触过程中确保更高的燃料燃尽率。
图3和4示出了根据本发明的设置在煅烧炉3、23中的混合单元10的优选实施例。在图3中，混合单元10包括四个内部配件31，它们被相同地形成为直角圆形断面，在这些内部配件之间构成十字形的自由空间。如图4最佳所示，这些内部配件形成有垂直侧面33和倾斜顶面35。配件31由受内衬保护的金属制成。侧面33将有效地制动气体流的旋转，同时顶面35将沿着煅烧炉中心线的方向传送所述气体以及生料，由此有力地确保较高的混合效率。

Claims (6)

1.一种用于制造水泥熟料的方法，通过该方法，在包括上部区域(3a，23a)和下部区域(3b，23b)的煅烧炉(3，23)中煅烧水泥生料，其中，燃料、燃烧气体和生料被引入到煅烧炉的上部区域内并被向下引导通过煅烧炉，燃烧气体和生料被切向引入煅烧炉内并使其沿着螺旋型流径旋转，在重力作用下生料主要沿着煅烧炉壁被向下引导，其特征在于：在至少煅烧炉下部区域中的燃烧气体的旋转受到制动；煅烧炉的下部区域中的至少一些燃烧气体和至少一些生料几乎同步地或相继地在朝向煅烧炉的中心线的方向上被引导。
2.一种用于实现权利要求1的方法的设备，该设备是包括具有上部区域(3a，23a)和下部区域(3b，23b)的基本上对称旋转的煅烧炉(3，23)型的设备，该煅烧炉包括用于将燃料引入到煅烧炉的上部区域中的装置(13)和用于将燃烧气体和生料切向引入到煅烧炉的上部区域中的装置(11)，其特征在于：混合单元(10)，用于制动至少在煅烧炉的下部区域中的燃烧气体的旋转，以及将煅烧炉的下部区域中的至少一些燃烧气体和至少一些生料几乎同步地或相继地在朝向煅烧炉的中心线的方向上转移。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于：所述混合单元(10)包括形成有垂直侧面(33)和倾斜顶面(35)的多个内部配件(31)。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于：所述垂直侧面(33)和倾斜顶面(35)都是平面的。
5.如权利要求3所述的设备，其特征在于：所述内部配件(31)被形成为直角圆形断面。
6.如权利要求3所述的设备，其特征在于：该设备包括四个内部配件(31)，在它们之间构成一十字形自由空间(31)。
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