TW482883B - Method and plant for manufacturing cement clinker - Google Patents

Description

482883 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Λ7 Β7 五、發明說明（1) 本發明係有關於一個用於製造水泥熟料之方法，在該 方法水泥原料碎粉係在一個預熱器中被預熱，在一個具有 一上端和一下端的煅燒窯中煅燒，在一個窯爐中燃燒成熟 料，並在一之後的熟料冷卻器中冷卻。本發明也與一個用 來施行本方法之設備有關。 前述類型之用於製造水泥的設備係在文獻中為人所熟 知的。在一些設備中煅燒窯是特別地被設計來使用例如石 油焦之具有低含量揮發性成分的燃料，然而在其他的設備 中煅燒窯是特別地被設計來達到一個低的N0X釋放含 量。強而有力的證據證實了今後對於可接受的Ν〇χ釋放 含量將有更迫切的需求，而對於具有低含量揮發性成分的 燃料之利用將會是持續有利的。據此，對一個用於一個製 造水泥熟料之方法的需求將如同該設備一樣，其將一起並 同時具體表現兩者的有利效果。 某些種類的技術可用來限制Ν0Χ的釋放含量，並用 於在則述類型中燃燒具有低含量揮發性成分的燃料。藉著 諸如燃燒器設備的適當設計、煅燒窯和預熱器的適當設計 之基本的方法，或藉著包括在預熱器裡的指定位置上注入 例如氨與尿素的外來物質之次要方法，來限制Ν〇χ釋放 含量是可能的。 舉例來說，日本專利申請序號第155433_1978號中 已知一種低Ν0Χ的ILC型窯爐設備。這個設備包含一 個被位於窯爐和煅燒窯和之間的燃燒室，而其實際上構成 锻燒窯的比較低的部分。N〇x釋放的限制係藉由^燃料 衣--------訂---------線一 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 中。在煅燒熏中所利用的燃料，多數係& 煅燒窯的頂端被 五、發明說明（2) 注射到具有一所謂的還原區的燃燒室之内，其包含有藉 與廢氣中之NOx成分反應之燃料的燃燒作用而還原N〇x 含量來達成。依照更新近的已知方法，少量來自預熱器的 預熱原料碎粉，可以被導入這個區域内以侷眼其溫度。來 自熟料冷卻器的預熱空氣和來自預熱器的預熱原料碎粉， 接著被進料到煅燒窯中。在這個已知的窯爐設備中’來自 窯爐的廢氣被導入到燃燒室的底部，因而導致氣體向上流 動通過燃燒室與之後的锻燒寞。在此種類型的锻燒窯中’ 該原料碎粉因此必須懸浮於該向上流動通過該煅燒窯的氣 流中，而被導引向上通過該锻燒窯的主要部分。對於此種 類型的煅燒窯，一個明顯的缺點是當在煅燒窯中燃燒揮發 性的成分含量低的燃料時，由於氣體/燃料的懸浮物浮物 之過度冷卻使其將無法達到低含量的N0X釋放。 舉例來說，在美國專利第4014641號和PCT專利第 PCT/DK97/00029號中已知一種SLC_D型之窯爐設備。 此種設備合併有一個包含一腔室之锻燒窯，該腔室係被架 構為一位於煅燒窯較低端之朝下方向的氣體導管，並係連 接到一個進一步連接到該窯爐的廢氣排玫端之朝上方向的 氣體導管。煅燒作用係本質上發生在朝下方向的1 ^ 軸向地導入。來自熟料冷卻器的預埶介* i y ^^ 、二乳和預熱原料辟私 係切線地導引進入煅燒窯的頂端之内。當原料碎於种巧粉 通過該腔室期間同時地被煅燒時，煅繞室 r々在向下 實質上數量的完全燃燒。來自煅燒窯的窳> μ 運到 蜃虱的懸浮物，未 -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ四7公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 482883 Λ7 B7 五、發明說明（3) 燃燒的燃料以及至少部份煅燒的原料碎粉，在朝上方向的 氣體導管中與可能會添加少量的煅燒燃料與少量的預熱原 料碎粉之窯爐廢氣一起結合。該結合或混合的廢氣氣/物 質之懸浮物，接著向上流動通過朝上方向的氣體管道，在 其中可以添加任何原料碎粉和還沒有從熟料冷卻器供給的 預熱空氣的的殘餘數量。這個已知類型的設備之優點，是 由低含量揮發性成分的燃料能藉由該煅燒窯的特殊具體例 來運用，該煅燒窯即使在使用此種燃料時，也可以達到一 個高度的燃燒效率。進一步地說，在煅燒窯裡產生的N0X 是相當低的。然而，此種類型的窯爐設備之缺點是，直接 在來自窯爐的廢氣中加入一定比例的未煅燒原料碎粉，來 對抗在窯爐的煙室及/或在窯爐冒口導管中的塗覆層，可 能會變成必要的。結果該排氣/燃料的懸浮物會被過度地 冷卻，其導致在使用具有低含量揮發性成的燃料時，侷限 了在還原窯爐中產生N0X的可能性。 本發明目的是提供一個藉著即使在使用具有低含量的 揮發性成分之燃料時，仍然能達到一個高度燃燒效率並達 到一低含量的N0X釋放之方式，來製造水泥熟料的方法 以及設備。 這是藉由在簡介中紹提到之類型的方法來獲得的，且 其特徵在於來自窯爐的廢氣係被導入煅燒窯的上端之内， 在其中燃料是同樣地被導入煅燒窯的上端之内，在其中該 廢氣/燃料的懸浮物係被導引向下通過煅燒窯，在其中來 自熟料冷卻器的預熱空氣與來自預熱器的預熱原料碎粉係 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----1 1 K---^ ^衣--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 482883 A7 B7 五、發明說明（4) 結合地或分開地，在一個來自窯爐的廢氣和燃料被導入的 區域位置之下方，進料至煅燒窯之内，在其中預熱空氣係 被導引向下通過煅燒窯，逐漸和廢氣/燃料的懸浮物混合， 在其中原料碎粉在重力的作用之下導引向下沿著鑄壁通過 煅燒窯，在煅燒窯的下端被懸浮於廢氣中，且在其中廢氣 /原料碎粉的懸浮物係自煅燒窯的下端萃取，並傳送到一 分離構件，以分離接下來要被導引至窯爐的原料碎粉。 > 因而獲得一與窯爐的廢氣一起導入煅燒窯之顯著的 N0X減少、一即使是在使用一具有低含量揮發性成分燃 料時的高度燃料燃燒，以及一與燃料一起導入至煅燒窯的 氮氣轉換為N〇x的低轉換程度。因而藉由將煅燒窯燃料 導入充滿N〇x的窯爐廢氣中，以產生一 N0X還原區域， 而同時確保一 900至1500° C的範圍間的高燃燒溫度 是可能的，即使該燃燒過程係運用具有低含量揮發性成分 之燃料。結果，所導致的NOx-生成將會較習知技藝所產 > 生的低很多。高燃燒溫度係因為該原料碎粉係實質上在重 力的作用之下，藉由朝下方向的路徑而沿著煅燒窯的鑄壁 而下來獲得。這將會減少於燃料的燃燒期間，在廢氣氣/ 燃料的懸浮物上之原料碎粉所產生的冷卻效果。除了一低 量的淨NOx的生成，該高燃燒溫度也將會確保係為穩定 的設備操作所必需之燃料的迅速燃燒作用。如同一個附帶 的利益效果，沿著煅燒窯的鑄壁而被導引向下的原料碎粉 也將會保護煅燒窯的鑄壁對抗可能發生的高溫，因而減少 在鑄壁上的塗覆層程度。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------------------訂·-------- (請先閱讀背面之;i意事項再填寫本頁) 482883 - Λ7 . B7 五、發明說明（5) 窯爐廢氣可依照各種不同的適當方式來導入煅燒窯的 上端之内，例如徑向地、切線地或軸向地。 該燃料與窯爐廢氣可以被分別地或一起導入煅燒窯的 上端之内。如果燃料係被分開地導入時，其係較佳地由煅 燒窯的頂端軸向地注入。此種軸向注入可以沿著煅燒窯的 中軸線進行，但是也可以徑向地相對於中軸線移動。然而， 燃料也可以自從锻燒窯的側邊徑向地、切線地或以一些其 他的方式注入。如果燃料係與窯爐廢氣一起導入時，其係 較佳地以可以確保燃料與廢氣的N0X之間能有效的接觸的 位置來導入窯爐廢氣之内，藉此最佳化N〇x減低過程。 較佳地，這可以在窯爐廢氣被導入進入煅燒窯内之前，於 能一個適當的位置上進行。 窯爐廢氣和燃料的混合懸浮物係較佳地被導引向下通 過煅燒窯，而在其中央區與產生一火燄。 來自熟料冷卻器的預熱空氣和來自預熱器的預熱原料 碎粉係較佳地被導入锻燒寞之内，作為一空氣/原料碎粉 的懸浮物混合物。這個空氣/原料碎粉懸浮物係更佳地被 切線地導入，因而原料碎粉是向外懸浮到煅燒窯鑄壁，使 其在重力的作用之下沿著鑄壁向下滑動，而空氣在火燄附 近造成一氣體包圍緩衝區，而使得空氣逐漸地和廢氣/燃 料的懸浮物混合。 任擇地，來自熟料冷卻器的預熱空氣和來自預熱器的 預熱原料碎粉可已被分別地導入煅燒窯之内。在這此種程 序被應用時，當原料碎粉可以藉由以一個在煅燒窯周圍之 本纸張尺度適用中國國奚標準（CNS)A、丨規格（210 X 297公釐） ---^--Γ-T 丨----裝·-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) tr--------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 、.v 五、發明説明（6 A7 第90113066號修正頁 B7 修正日期90年12月 實貝上相同排列的—進料口或數個進料口導入時，空氣 可以；軸向地、徑向地或以任何其他適當的方式導入。、 :了控制在锻燒窯中的燃燒溫度，並因而確保—需要 =下之相對地較長時間，例如具有 ㈣度的燃燒，如果預熱原料二 ，的一些下游位置上導入锻燒寞之内的話，是較有利 燒，因而減少施加於锻燒會迅速地進行锻 訂 來自預熱器的預熱原料碎粉，可以更進一步地和窒 :氣一起導入锻職之内，以藉由於它的觸媒效應進;Γ 獨増轉變為N2+C02的反應，而引起一進丁 =用㈣以這種方式導入的預熱原料碎粉，可以有利地在 這些氣體的排出之後，立刻導入進入寞爐廢氣 机結果是該原料碎粉將會降低該廢氣的溫度， ♦ 因而減少自窯爐輸送寞爐廢氣到煅燒窯的導管裡的任何燒 結問題。錢個情訂，廢請料碎韻浮物可以有利ς 被:線地導入锻燒窯的上端之内，以讀保原料碎粉被維持 在罪近锻燒f的鑄壁Q結果，在锻燒黧的還原區域中央部 分裡的原料碎粉之數量將會相當的小，而這意味著一高溫 而且為燃燒與Ν0χ•還原作用的有利的狀況能被達到，即 使是在使用具有低含量的揮發性成分之燃料時。 用於施行依照發明的方法之設備，係為一種包含有一 個預熱器，一由一上端和一下端所組成之煅燒窯，一個窯 本紙張尺度適用中國®木檩準（CNS) μ規格（210 X 297公釐） 4^2883 Λ7 B7 五、發明說明（” 爐和一接下來的熟料冷卻器，而其特徵在於其包括有一用 來將窯爐廢氣氣體導入煅燒窯的上端之内的構件，一用來 導引燃料進入煅燒窯的上端之構件，一用來在導入窯爐廢 氣和燃料的區域之下的一個位置，將來自熟料冷卻器之預 熱空氣導入到煅燒窯的構件，一用來在導入窯爐廢氣和燃 料的區域之下的一個位置，將預熱原料碎粉導入到煅燒窯 的構件，一用來萃取來自煅燒窯下端之廢氣/原料碎粉的 懸浮物並將之輸送到一分離構件之構件，與用於輸送該那 分離的原料碎粉至窯爐的構件。 接著，本發明將會參照圖式進一步詳細說明，該唯一 的圖式係表示實施本發明的方法的一個設備。 在圖式中表示一個用於製造水泥熟料的窯爐設備。這 個設備包含一個其中只有最後旋風器1顯示在圖式中之 旋風預熱器，一具有分離旋風器4的一個煅燒窯3，一 個迴轉式的窯爐5，以及一個熟料冷卻器7。該設備也包 含一個用來用來輸送窯爐廢氣到煅燒窯3之窯爐冒口導 管9，及一用來輸送來自熟料冷卻器7的預熱空氣到煅 燒窯3的一個導管11。來自一未顯示之原料研磨裝置之 原料碎粉係在預熱器中由廢氣之逆流預熱，然後從旋風器 1裡的預熱器分離和運送到其要進行煅燒作用的煅燒窯3 中。從分離旋風器4的底部的出口，該經煅燒之原料碎 粉係經由導管8而導引迴轉式的窯爐5,並在其中被燃 燒成接著在熟料冷卻器7之内冷卻的水泥熟料。來自迴 轉式的窯爐5和煅燒窯3的廢氣藉由概略地描述繪的風 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Λ7 B7 五、發明說明（8) 扇6經過旋風器4與煅燒窯3向上抽出。 依據本發明，寞爐廢氣係與同時地或者是在至少燃料 的主要部分被導入煅燒窯内後立即地被導入煅燒窯3上 端3a之内。在所顯示的具體例中，燃料係被經由一個燃 燒器13而導入煅燒窯3之内，該燃燒器的排列設置使 得當窯爐廢氣係經由一個進口導管15切線地排入煅燒窯 上端3a的時候，其係以使其軸向地延伸進入煅燒窯3的 > 頂端之内。因此，被經由燃燒器13導入煅燒窯3之内 的燃料之燃燒，在一個具有低氧含量的窯爐廢氣的環境中 開始。結果，一N0X*窯爐廢氣係一起提供給燃料反應之 還原區將會被形成，藉此減少N0X含量。 在煅燒窯之更下游的地方，在一適當長度的還原區之 後，來自熟料冷卻器7的預熱空氣是經由切線地排入煅 燒窯3之内的導管11而導入的。來自預熱器的預熱原料 碎粉之主要的部分和來自冷卻器之預熱空氣如箭頭17所 | 示一起導入煅燒窯之内。因為此種切線導入的方法，預熱 空氣/原料碎粉的懸浮物將會依照一個蝸線形的路徑而向 下流動通過之後的燃燒帶，而使的得原料碎粉是在朝向煅 燒窯的鑄壁向外懸浮，之後其在重力的作用之下沿著此鑄 壁下向滑動，而在預熱空氣包圍在煅燒窯的中央部分火燄 的情況下，因而使其逐漸地與廢氣/燃料的懸浮物混合。 結果，在煅燒窯燃燒帶之中央部分裡的原料碎粉數量將會 相當小，而且這代表了一高的溫度，且因而此燃料即使在 使用具有低含量揮發性成分的燃料時也能達到一個高度的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)/Vi規格（210 X 297公釐） -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -11 - 五、發明説明（9 A7 B7 第90113066¾修正頁 絛正日期90年 燃燒H :1¾燒.¾料壁向下義的原料碎粉，這著從锻 燒黑的t央燃燒帶累積的熱輯燒，而其作為_個熱屏蔽 以保護锻燒窯铸壁對抗主要在燃燒帶中的高溫。 产在煅燒窯的較低端3b中，原料碎粉在朝下方向的廢 虱机中懸汙’使得原料碎粉進行進一步的煅燒並降低廢氣 的溫度。廢氣/原料碎粉的懸浮物後來經由一過渡部分 3c’輸送到對分離旋風器4，在其中人原料碎粉被從廢氣 中分離亚經由旋風器4的底部出口輸送到迴轉式的窯爐 5 〇 為了控制燃燒帶裡的溫度並確保來自煅燒窯廢氣的排 出溫度裡的一個同時的還原作闬，少量的預熱原料碎粉可 以被導入煅燒窯的較低端3b之内或進入過渡部分3c之 内，如箭頭19所示。 少量的來自預熱器之預熱原料碎粉，可以更進一步地 在後者從迴轉式的窯爐5排出後，立刻導入窯爐廢氣流之 内’如箭頭21所示的。此原料碎粉然後將會降低窯爐廢 氣的溫度，藉此減少在導管9裡的任何燒結問題。同時， 由於它的觸媒效應，此原料碎粉將會進一步減少锻燒窯3 裡的N〇x含量。在這情況下，廢氣/原料碎粉的懸浮物係 切線地導入煅燒窯的上端之内，以使原料碎粉靠近煅燒窯 的鑄壁。結果，在還原區域中央部分裡的原料碎粉數量將 會相當少，其意味著一高的溫度，而因此即使在使用一個 具有低含量揮發性成分的燃料也能達到一有利於燃燒和 N〇x-還原的狀態。 本纸張尺度適用中國琴家標準（CNS) A4规格U10 X 297公愛〉 482883 A7 B7 五、發明説明（10 元件標號對 表 1 最後旋風器 7 熟料冷卻器 3 煅燒窯 8 導管 3a 煅燒窯上端 9 窯爐冒口導管 3b 煅燒窯底端 11 導管 3c 過渡部分 13 燃燒器 4 分離旋風器 17 箭頭 5 迴轉式的窯爐 19 箭頭 6 風扇 21 箭頭 圖式簡要說明 第1圖係表示一種實施本發明之方法的設備 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) -13-

Claims (1)

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   七、申請專利範圍 第90113066號專利申請案申請專利範圍修正本 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂丨 修正曰期：90年12月 1· 一種用於製造水泥熟料的方法，在該方法中水泥原料碎 耥係在一個預熱器（1)中被預熱，在一個具有一上端 (3a)和一·下端（3b)的煅燒窯（3)中煅燒，在一個窯爐 (5)中燃燒成熟料，並在一後績的熟料冷卻器（7)中冷 卻，其转徵在於來自窯爐（5)的廢氣係被導入煅燒窯的 上端（3a)之内，在於燃料是同樣地被導入煅燒窯的上 端之内（3a)，在於該廢氣/燃料的懸浮物係被導引向下通 過煅燒窯（3)，在於來自熟料冷卻器（7)的預熱空氣與來 •自預熱器的預熱原料碎粉（1)係結合地或分開地，在一 個來自窯爐的廢氣和燃料被導入之區域的位置下方，進 料至煅燒窯（3)之内，在於預熱空氣係被導引向下通過 煅燒窯（3),逐漸和廢氣/燃料的懸浮物混合，在於原料 碎粉在重力的作用之下導引向下沿著鑄壁通過煅燒窯 (3)，在锻燒窯的下端（3b)被懸浮於廢氣中，以及在於 廢氣/原料碎粉的懸浮物係自煅燒窯的下端（3b)抽取並 傳运到一分離構件（4),以分離接下來要被導引至窯爐 (5)的原料碎粉。 2·如申請專利範圍第丨項之方法，其特徵在於該窯爐廢氣 係被徑向地，切線地或軸向地導入煅燒窯的上端（3a) 之内。 3.如申凊專利範圍第2項之方法，其特徵在於該燃料係與 該窯爐廢氣一起被導入進入煅燒窯的上端（3a)之内。 本紙張尺度適用中國与家標準（CNS) M規格⑵0><297公爱) -14- 482883 A8 B8 C8 D8

   4·如申請專利.範圍第M之方法，其特徵在於該燃料係單 獨地被導入煅燒窯的上端（3a)之内。 5.如申請專利範圍第4項之方法，其特徵在於該燃料係軸 向地自煅燒窯的上端（3a)注入。

   6·如申請專利範圍第丨項之方法，其特徵在於職爐廢氣 和燃料的混合懸浮物係被導引向下通過煅燒窯（3)，而 在其中央區與產生一火燄。 7.如申請專利範圍冑！項之方法，其特徵在於來自該熟料 冷卻器（7)的預熱空氣和來自該預熱器（1)的預熱原 料碎粉係被導入煅燒寞之内，作為一空氣/原料碎粉的懸 浮物混合物。 8·如申請專利範圍第7項之方法，其特徵在於該空氣/原 料碎粉的懸浮物係被切線地導入，因而原料碎粉是向外 懸浮到煅燒I鑄壁，使其在重力的作用之下沿著鑄壁向

   下滑動，而空氣在火燄附近造成一氣體包圍緩衝區，而 使得空氣逐漸地和廢氣/燃料的懸浮物混合。 9·如申請專利範圍第丨項之方法，其特徵在於該預熱原料 碎粉係於該單元的一些下游位置上，導入煅燒窯（3)之 内0 10·如申请專利範圍第9項之方法，其特徵在於來自預熱 裔（1)的預熱原料碎粉可以被導入煅燒窯的較低端 (3 b)之内’以及/或是進入過渡部分（3c)之内。 11·如申請專利範圍第）項之方法，其特徵在於來自預熱器 (1)的預熱原料碎粉，係與該窯爐廢氣一起被導入煅燒

   -15- 482883 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 窯内。 12. 如申請專利範圍第11項之方法，其特徵在於以此方式 導入之預熱原料碎粉，係在這些氣體從窯爐（5)排出 後，立刻導入窯爐廢氣流之内。 13. —種用於施行用於製造水泥熟料的方法之設備，其包含 有一個預熱器（1)，一由一上端(3 a)和一下端（3 b)所 組成之煅燒窯（3)，一個窯爐（5)和一接下來的熟料冷 卻器（7)，而其特徵在於其包括有一用來將窯爐廢氣氣 體導入煅燒窯的上端（3a)之内的構件（15)，一用來導 引燃料進入煅燒窯的上端（3a)之構件（13)，一用來在 導入窯爐廢氣和燃料的區域之下的一個位置，將來自熟 料冷卻器（7)之預熱空氣導入到煅燒窯（3)的構件 (11)，一用來在導入窯爐廢氣和燃料的區域之下的一個 位置，將預熱原料碎粉導入到煅燒窯（3)的構件（17)， 一用來萃取來自锻燒窯下端（3b)之廢氣/原料碎粉的懸 浮物並將之輸送到一分離構件（4)之構件（6)，與用於輪 送該那分離的原料碎粉至窯爐的構件（8)。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •訂丨 本紙張尺度適用中國_家標準（CNS) A4規格（210 X 297公釐） -16-