TW562782B - Kiln plant and method for manufacturing cement - Google Patents

Description

562782 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（1 ) 本發明係有關窯燒設備及製造水泥之方法。寞燒設備 包含燃燒塊灰之窯、冷卻器、其後為旋風分離器之鍛燒爐 ，及一般被正切向饋以來自冷器器之三級空氣之燃燒腔室 。完全或部份煆燒之材料自燃燒腔室之底部運輸至煆燒器 ’來自窯之廢氣亦被排至煆燒器。 被瞭解之事實係數種優點可藉由建構裝配有單獨被供 以來自冷卻器之三級空氣之額外燃燒腔室之煆燒區域達成 之。 此種設備被描述於歐洲專利第103423號案（F. L. Smidth & Co· A/S，相對應於DK-C-151319號案）。由此專 利案得知用於煆燒水泥原料之設備（SLC-S )，其間達成 假燒器内所用之燃料之完全燃燒中預期有内部困難。於此 设備中’原料於被預熱後被供應至燃燒腔室（4)，其間於 來自冷卻器（2)之熱空氣中煆燒。來自冷卻器之三級空氣 由中央向上流經燃燒腔室（4)底部，其係指於燃燒腔室内 具有於中間向上之流動，及沿著燃燒腔室側邊之向下流動 。原料於燃燒腔室之較低端被饋入，且依燃燒腔室之整個 長度所遭遇之紊流作用而分佈之。 由美國專利第4,014,641號案（三菱）得知一種假燒 水泥原料之設備’其間窯之廢氣内之氣氧化物之量藉由於 供應還原氣體之黧排放管内產生一區域而降低之。來自冷 卻器之熱空氣及來自窯之熱空氣各別流經導管及導管 (13)，運輸至旋風分離預熱器（14，15，16，17)，其間原料以 與來自冷卻器及窯之熱空氣呈逆流預熱之。位於低於供料 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) " 一--- (請先聞讀背.面之注意事項|||寫本頁) 裝· 、11 線 562782 Α7 Β7 五、發明説明（2 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 導管（5)之窯排放導管之區域内，還原條件藉由經導管（ι2) 引入還原氣體而產生之。還原氣體係形成於煆燒器（8)内 ，因為被供應至煆燒器之空氣體積係足以造成煆燒器内燃 料之軋化，但不足以造成假燒器内燃料之完全燃燒（第4 欄，第1-5行）。此設備之缺點係燃料（其係難以點燃且燃 燒緩慢，諸如，焦碳、無煙煤，及具有低氣體含量之其它 等級之煤，不能於煆燒器内利用，因為其產生實質上未燃 燒之焦碳殘質，其會沈澱且導致旋轉式窯其後產生硫之排 出及形成塊狀物等問題。 由美國專利第5,364,265號案（CLE)得知另一種煆燒系 統，其中氮氧化物之排放藉由於燃燒腔室内之還原氣體（ C0及H2 )之形成而限制。於此方法中於燃燒腔室内產生 之焦碳展現相當不同之反應性質。但是，此方法之最佳化 以確保產生之Nox排放達最小而言相對而言難以達成，非 常少之參數可於操作期間被控制。燃燒腔室内之燃燒過程 全係依原料之所欲煆燒程度而定。同時，設備結構之複雜 相對較高。 由國際專利申請案第PCT/DK 97/00029號案（F· L. Simdth & Co· A/S)得知一種降低自設備排出物之Ν〇χ速 率之方法。本發明之目的係提供一種以降低Ν〇χ排放速率 操作窯燒设備之方法，而同時提供於具有相對低溫度之區 域内使用具有低反應性之燃料（諸如，焦碳、無煙煤及其 它等級之具低氣體含量之煤）之選擇。此目的係藉由調節 三個不同區域内之燃料輸入速率而達成之，廢氣以確保自 (請先閱讀背面之注意事¥ •裝-- π寫本頁) 訂 線·

562782 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（ 該區域而至廢氣由二其它區域排出者之廢氣内之⑽含量 達最低之方法自二其它區域供應至一區域。 本發明之目的係提供一種窯燒設備及製造水泥之方法 。此窯燒設備係相對較簡化之結構，且可以於烺燒區域内 有利地燃燒具有低反應性之燃料，諸如，焦碳、無煤 具有低氣體含量之其它等級之煤，其間溫度一般係於低程 度。 此目的係藉由使燃燒腔室之切線入口置放成使位於低 於燃燒器尖部且高於切線入口上端之燃燒腔室之内部部之 高度，hl-h2，係至少為1/3(1))，其中D係具有高度hih2 且具有如燃燒腔室相同體積之圓柱鱧之直徑，及使位於切 線入口之較低端與燃燒腔室出口間之燃燒腔室之内體積之 較低部份之高度，h3-h4 ,至少為D者。較佳者，燃燒腔 至之内體積之上部份之高度，hi-h2，需至少為2/3 (D)， 且燃燒腔室之内體積之較低部份之高度，h3-h4，需至少 為D 〇 此會造成其間具有高溫度及低原料含量之空間於原料 懸浮液之切線入口上產生。此會確保改良低成本及氣體不 足等級之煤之點燃及燃燒性質。 本發明現將參考下述圖進一步描述之， 第1圖顯示依據本發明之窯燒設備之範例，及 第2圖顯示依據本發明之燃燒腔室之詳細實施例。 於第1圖中顯示製備水泥塊灰之窯燒設備。此設備係 由窯U其間灰塊於1300-1500°c之溫度範圍内燃燒）及寞2 (請先閱讀f.面之yi*意事 •裝-- ；寫本頁)

、1T 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 562782 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ___ _B7_ 五、發明説明（4 ) 及燃燒腔室3(二者内之溫度係至少800 °C且於某些區域内 可咼達1400 °C )組成。於某些情況中，煆燒器2可僅由來自 窯1之上升導管組成。於窯丨之後，具有塊灰冷卻器4,由 此熱空氣經由導管5運輸至煆燒區域，其係由3,2及8覆蓋 。瑕燒器2經由導管6自窯1供應熱廢氣且經由導管7運輸與 來自燃燒腔室3之部份煆燒材料混合之熱廢氣。 由煆燒器2，煆燒材料經由導管8以懸浮運輸至旋風分 離器9。於旋風分離器9中，氣體/材料之懸浮物被分成煆 燒材料流及熱氣體流。假燒之原料經由導管1 〇導引至旋轉 式窯1，且熱空氣經由導管11導引至懸浮預熱器。 預熱之原料經由二導管14A及14B向下導引至煆燒區 域’預熱原料亦經由未示出之導管供應至煆燒器2之上部 份。導管14B將原料導入來自窯丨之廢氣内，造成原料通 至煆燒器2 ^導管14A將原料導入三級空氣導管5，造成原 料通至燃燒腔室3。 整個原料以控制方式於二導管14A及14B間分佈，且 於特殊情況中，例如，其可能欲經由其間之一導管干擾流 體。於此設備中，燃料可於煆燒器2内藉由燃燒器15著火 ，於燃燒腔室3内藉由燃燒器16著火，且於熏4内藉由燃燒 器17著火。 第2圖顯示依據本發明之燃燒腔室3之詳細實施例，其 中來自導管14A之原料經由三級空氣導管引至燃燒腔室3 〇 於此情況中，燃燒腔室之内反應器體積係圓柱形式。 ’本紙張尺度適用巾國gj家標準（CNS ) A4^^· ( 21GX 297公麓）"---1 (請先閲讀免面之.注意事寫本頁) 裝. -訂 -線- 562782 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（5 ) 但是，上反應器體積之形狀並不受限於任何特殊要件，但 截面積之大小相對於燃燒器之截面積需足夠，以便達到所 欲之流動特性。燃燒腔室之内鱧積之上部份係位於三級空 乳導管入口上之部份，且於第2圖中，此區段之高度係 h2。燃燒腔室之内體積之較低部份之高度係h3-h4，且自 三級空氣導管之入口沿伸至出口，其係位於燃燒腔室之較 低端。經驗顯示hl-h2需大於1/3 D.，其中D係上區段之截 面積，於此情況中係圓柱形，且較低部份於其可能獲得升 尚溫度、滯留時間及混合物之混合前需大於2/3 D ,其會 促進經由燃燒器16引入之氣鳢不足之燃蚪之燃燒功率。 如於傳統設備中，當原料供料導管位於燃燒腔室内之 最尚可能水平時’基本需求係無具有低含量揮發物質之煤 會於腔室之上1/3處燃燒，其係指溫度保持於約soojOfrc 之程度。相對地，出口處之溫度會上升，因為於此位置之 事先燃燒階段之故。結果，出口處之溫度可高達12〇〇〇c， 其會因原料含量之故造成結塊。 因為二級空氣入口被置放之低位置之故，摻合及點燃 區域會產生於燃燒腔至之上部份，其係無原料。經由燃燒 器之級空氣之喷射流產生如第2圖所示之流動模式，其間 於燃燒腔室内之中央部份具有垂直循環。自冷卻器之三級 空氣及懸浮於空氣流内之原料以切線方向引入，原料藉由 旋渦作用推向燃燒腔室之側邊上，且因為垂直循環產生於 燃燒腔室之中央部份’燃燒腔室之上部份内之原料含量會 保持低程度。流動模式之衝擊會於燃燒腔室之上部份内產 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )人4規格（21〇><^97公楚）--- (請先閱讀t·面之‘注意事寫本頁} 裝- 訂 線 562782 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _____B7_ 五、發明説明（6 ) 生氣體混合物，其一些會於此點及時或於燃燒過程之前階 段沈澱，一些會為直接自第三級空氣導管之含氧氣體。混 合物會引起被引入之冷燃料之點燃。其會產生實驗設備内 之燃燒腔室内之煤燃燒於完成依據本發明之方法後以約 17%之因子減少，此可能歸因於煤燃燒效率之促進。 因此，燃燒腔室内之燃燒總是以少於21 %〇2之氧含量 影響。其對於Nox之產生會有有利冬作用，其會為較低程 度。但是，溫度之增加為影響Nox之產生之最重要因子。 因此確定於依據本發明之設備中，當燃燒無煙煤及焦煤時 ，可以燃料之氮轉化成NO者而達成之轉化比例會低至 25%。藉由比較，傳統之煆燒器對於焦煤而言會具有高至 65%之轉化率。其表示於依據本發明之設備中之nq釋放 係虫多於50%之因子減少之。 元件標號對照 9旋風分離器 10導管 11導管 14A及14B導管 15燃燒器 16燃燒器 17燃燒器著火 ----------裝-- (請先閲讀t面之注意事填寫本頁) 、π 1窯 2煆燒器 3燃燒腔室 4冷卻器 5導管 6導管 7導管 線 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 562782

   六、申請專利範圍 經濟部中央標準局員工消費合作社印袋 1 · 一種製備水泥之窯燒設備，該設備包含窯（1 )、冷卻器 (4)、服燒|§ (2) ’其具有其後之旋風分離器（9)、燃燒 腔室（3)’其於上部份供以中内燃燒器（16)，及於該燃 燒器下具有供應熱空氣之切線方向之入口，該熱空氣 係經由導管（5)自該冷卻器（4)至該燃燒腔室（3)，該導 管（5)被供以原料之入口（14A)，該燃燒腔室（3)之較低 部份被供以接至該煆燒器（2)之連接器（7)及自該窯（1) 引導廢氣至該煆燒器（2)之第二連接器（6)，其特徵在於 位於該燃燒腔室（3)之内體積（即，該燃燒器之尖部與 該切線入口之上端緣間之體積）之上部份之高度，hl_h2 ’係至少為1/3(D)，其中D係具有高度hl-h2且具有如 燃燒腔室上體積相同體積之圓柱體之直徑，及使位於 切線入口之較低端與燃燒腔室出口間之燃燒腔室之内 體積之較低部份之高度，h3-h4，至少為D者。 2.如申請專利範圍第丨項之用於製備水泥之窯燒設備，其 特徵在於該上部份之高度，hi-h2，係至少（2/3)D。 3 ·如申請專利範圍第1項之用於製備水泥之窯燒設備，其 特徵在於該較低部份之高度，h3-h4，係至少（3/2)D。 4·如申請專利範圍第1項之用於製備水泥之窯燒設備，其 特徵在於該燃燒腔室（3)之上部份之該燃燒器（16)係被 配置成該一級空氣經由該燃燒器供應之。 5 · —種於申請專利範圍第1項之設備内製備水泥之方法， 藉此原料被預熱’然後使其於燃燒腔室（3)内至少部份 假燒’於該燃燒腔室之上部份被供以中央燃燒器（16) 1紙張尺度適用中國國家樣率（〇叫六4胁（2獻297公羡） (請先閲讀背面之注意事填寫本頁} -裝· 訂 線 11 562782 A8 B8 C8 D8 經濟部中央榡隼局員工消費合作社印製 夂、申請專利範圍 ’其曾原料經由懸浮於熱空氣中之切線入口自冷卻器 (4)供應至該燃燒腔室（3);該部份煆燒之材料自該燃燒 腔室之較低部份經由連接器通至煆燒器（2)，氣體/ 材料之懸浮液經由該煆燒器（2)通至旋風分離器（9)，其 間氣體及材料之分離被作用之，且其間自窯之廢氣 經由第二導管（6)導引至該煆燒器（2)，其特徵在於位於 該燃燒腔室（3)之内體積（即，該燃燒器之尖部與該切 線入口之上端緣間之體積）之上部份之高度，hl-h2， 係至少為1/3(D)，其中〇係具有高度hl-h2且具有如燃 燒腔室上體積相同體積之圓柱體之直徑，及使位於切 線入口之較低端與燃燒腔室出口間之燃燒腔室之内體 積之較低部份之高度，h3-h4，至少為D者。 6·如申請專利範圍第5項之方法，其特徵在於該燃燒腔室 之上體積内之溫度係位於1000-1400 °c之範圍内。 7·如申請專利範圍第5項之方法，其特徵在於該燃燒腔室 之上體積内之溫度係位於11〇〇_14〇(rc之範圍内。 8·如申請專利範圍第5項之方法，其特徵在於一級空氣經 由該燃燒器（16)供應至該燃燒腔室（3)。 9·如申請專利範圍第8項之方法，其特徵在於相對於燃燒 煤所需之化學計量空氣體積及以m/s測量之進入該燃燒 腔室内之煤之注射速率，供應至該燃燒腔室之一級空 體之產物百分率係至少500❶/〇.m/s。 本紙張尺料财關家鮮（CNS ) A4胁（21GX297公董） (請先聞讀背面之注意事 窝本頁) -裝· 訂