具有用于難燃燃料的氣化反應器的用于制造水泥熟料的設備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于制造水泥熟料的設備(1)，沿材料流方向看該設備具有：至少一個用于預熱生料(2)的熱交換器(1.1)；至少一個在所述熱交換器下游的用于煅燒生料(2)的煅燒器(3)；至少一個用于燒結已煅燒的生料(2)的旋轉管式爐(8)；至少一個用于冷卻已燒結的水泥熟料的熟料冷卻器(11)，其中，用于難燃燃料的燃燒裝置對難燃燃料進行低溫干餾、熱解和/或燃燒，所述難燃燃料具有不可預見的點燃特性、通常難以點燃或者需要形式為強加熱裝置以及初始使用的熱解裝置的輔助點燃裝置。根據(jù)本發(fā)明，所述燃燒裝置構造為在所述旋轉管式爐(8)的廢氣到所述煅燒器(3)的流動路徑上連接在所述煅燒器(3)上游的呈倒U形的罐形反應器或鵝頸式反應器(5)，其出氣口(5.1)在所述熟料冷卻器(11)的三次空氣管道(4.1)的上方通入所述煅燒器(3)中。由此，能夠實現(xiàn)塊狀的和/或難點燃的燃料的燃燒，其中，在煅燒器中存在在反應器中未完全燃燒的、呈氣態(tài)形式的、用于進一步燃燒的燃耗氣體。
【專利說明】具有用于難燃燃料的氣化反應器的用于制造水泥熟料的設備

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于制造水泥熟料的設備，沿材料流方向看該設備具有:至少一個用于預熱生料的熱交換器；至少一個在所述熱交換器下游的用于煅燒生料的煅燒器；至少一個用于燒結已煅燒的生料的旋轉管式爐；至少一個用于冷卻已燒結的熟料的熟料冷卻器，其中，用于難燃燃料的燃燒裝置對難燃燃料進行低溫干餾、熱解和/或燃燒，所述難燃燃料具有不可預見的點燃特性、通常難以點燃或者需要形式為強加熱裝置以及初始使用的熱解裝置的輔助點燃裝置，并且本發(fā)明涉及一種與所述設備相應的用于制造水泥的方法。

【背景技術】
[0002]為了制造水泥熟料，將由含石灰的巖石和由含硅酸鹽的巖石構成的混合物磨碎并且使其經受熱處理，在熱處理時，包含在生料中的石灰根據(jù)公式釋放二氧化碳(CO2)并且轉化成燒過的石灰(CaO)。在另一個步驟中，通過釋放CO2而脫氧的生料(其由已脫氧的含石灰的巖石和由至此尚未變化的含硅酸鹽的巖石構成)在加熱中燒結成不同的硅酸鈣相。
[0003]生料的脫氧以及燒結是吸熱過程，該過程需要用于其轉化的熱能。為了制造水泥熟料需要的熱能通過燃燒不同的燃料供應給所述過程。高品質進而也高卡路里的燃料在用于制造水泥熟料的設備中供應給用于產生高溫的重要部位，例如供應給在用于燒結成硅酸鈣的旋轉管式爐中的用于產生高溫的燃燒器。在高溫的產生與還原條件的產生相比較不重要的其他部位上也可以采用較少卡路里的燃料，例如燃燒干燥的家庭垃圾、動物尸體、破舊的汽車輪胎，燃燒溶劑廢料或廢紙。其他較大量可使用的、只是難點燃的燃料包括石焦炭、無煙煤、高灰分煤并且也包括由工業(yè)廢料或地區(qū)廢料構成的備選燃料。在制造水泥時的可變成本的主要成本動因是燃料的價格。可供使用的燃料在可燃性、燃燒值、濕度、燃點以及金屬和其他通過燃燒不能破壞的有害物質的成分方面具有不同的質量。
[0004]所謂的難燃燃料具有不可預見的點燃特性、通常難以點燃或者需要形式為強加熱裝置以及可能初始使用的熱解裝置的輔助點燃裝置。為了使用這種難燃燃料，因此為此轉向將所述燃料在專門為其設置的低溫干餾爐中進行熱解、低溫干餾和/或在翻滾和借助燃燒器加熱的情況下進行緩慢地燃燒。
[0005]然而，在旋轉管式爐中對這種難燃燃料(通常為大塊廢料)進行低溫干餾時難以實現(xiàn)用于熱處理的均勻條件、尤其難以避免出現(xiàn)可能導致固體材料在旋轉爐中不希望的粘附的溫度峰值。
[0006]從EP0764614A1中已知一種水泥熟料生產線，其具有安裝在煅燒裝置旁邊的、作為副反應器運行的、單獨的井狀氣化器，在該井狀汽化器中應使大塊的廢料(尤其是舊輪胎)氣化。在此，從上方將舊輪胎以及將來自熟料冷卻器的作為氣化介質的三次空氣的一部分供應給井狀氣化器。在該井狀汽化器中產生的氣體產物作為燃料氣體導入煅燒器中，并且在該井狀汽化器中氣化的舊輪胎的余料通過機械的推出裝置被輸送到旋轉爐進料井中。在該井狀氣化器中的氣化過程可能經歷顯著波動，因為在該井狀氣化器中上下堆疊的舊輪胎在其熱處理期間不調換。生料并不導入對廢料(尤其是舊輪胎)進行熱處理的井狀氣化器中。
[0007]從W0200109548中已知一種水泥熟料生產線，在該水泥熟料生產線的煅燒器旁邊安裝有單獨的反應器，也從上方用廢料填充該反應器，在該反應器中應借助來自熟料冷卻器的三次空氣燃燒所述廢料。同樣也將水泥生料的一個分流從上方導入反應器中。廢料和生料分流應在燃燒反應器中放置在安裝在反應器底部上方的可旋轉的盤上，并且通過該盤的旋轉應排出熱處理過的固體材料并且將其引入煅燒器中或者引入旋轉爐入口中，并且將燃燒廢氣同樣引入煅燒器中。在該已知的燃燒反應器中同樣沒有發(fā)生廢料混合(特別是當廢料成大塊地存在時)，從而無法以均勻的燃燒條件為出發(fā)點進而無法以均勻的生料預煅燒為出發(fā)點。
[0008]從DE3320670A、DE3411144A和DE3520447A中同樣已知一種用于利用含熱值的廢料來制造水泥熟料的設備，其中在單獨的旋轉爐中低溫干餾或燃燒所述廢料并且在熱處理生料時利用低溫干餾氣/廢氣。但是，并不將水泥生料引入低溫干餾爐/燃燒爐中。
[0009]在W02010032149中描述一種用于燃燒生料(如水泥生料、石灰石或其他礦物原料)的方法。根據(jù)在那里說明的方法，將生料和次級燃料相互分開地供應到它們的旋轉管式爐中。
[0010]在EP1926959A1中公開一種用于制造由水泥原料構成的水泥熟料的方法，其中，借助于燃燒空氣和燃料使灰塵在專門為其設置的灰塵燃燒反應器中進行熱處理，該灰塵燃燒反應器構造為旋轉管式爐。在此，三次空氣的至少一部分作為燃燒空氣供給灰塵燃燒反應器并且待處理的灰塵和燃燒空氣以同流的方式通過灰塵燃燒反應器。將用于燒結硅酸鈣相(水泥熟料)的旋轉管式爐上方的位置設置為灰塵燃燒反應器的位置。
[0011]在EP1334954B1中公開一種用于制造水泥的設備，其具有另一個低溫干餾爐，該低溫干餾爐用于對難燃廢料進行低溫干餾或燃燒。這個低溫干餾爐構造為旋轉管式爐并且根據(jù)EP1334954B1的教導應與用于燒結硅酸鈣相(水泥熟料)的旋轉管式爐平行地設置。作為在該設備中的特別有利的位置，根據(jù)該文獻的教導規(guī)定，將用于對難燃燃料進行低溫干餾和/或燃燒的旋轉管式爐設置在煅燒器的區(qū)域中在旋轉管式爐的上方。
[0012]最后，在專利申請DE102012016361.4中公開一種構造為旋轉管式爐的低溫干餾爐，該低溫干餾爐不設置在用于燒結生料的旋轉管式爐的上方，而是大約設置在旋轉管式爐的相同高度上，其中，這個低溫干餾爐例如設置作為用于燒結的旋轉管式爐的延長部。從該低溫干餾爐排出的熱解氣在煅燒器中用于燒結生料，該煅燒器作為用于旋轉管式爐和低溫干餾爐的廢氣的共用的上升井。
[0013]但是，上述低溫干餾爐具有缺點，S卩，其對結構基礎的機械要求很高并且作為可運動的部分意味著非常巨大的設備投入。


【發(fā)明內容】

[0014]因此，本發(fā)明的任務在于，提供一種具有用于難燃燃料的燃燒裝置的用于制造水泥的設備，該設備克服現(xiàn)有技術中的缺點。
[0015]這個基于本發(fā)明的任務通過如下方式解決:所述燃燒裝置構造為在所述旋轉管式爐的廢氣到所述煅燒器的流動路徑上連接在所述煅燒器上游的呈倒U形的罐形反應器或鵝頸式反應器，該反應器的出氣口在冷卻器的三次空氣管道的上方通入所述煅燒器中。其他有利的構造方案在從屬權利要求中提出。與所述設備相應的方法在方法權利要求5與附屬的從屬權利要求6至8中提出。
[0016]根據(jù)本發(fā)明規(guī)定，難燃燃料在設置在旋轉管式爐和煅燒器之間的罐形反應器或鵝頸式反應器中進行低溫干餾、熱解和/或燃燒。本發(fā)明的目的在于，在原本的煅燒器之外進行難燃的燃燒，從而反應器的還能燃燒的廢氣可以導入煅燒器中，在那里該能燃燒的廢氣在借助三次空氣燃燒時用作熱供應者。由此在發(fā)生煅燒、也就是使生料脫氧的煅燒器中使干凈的氣體燃燒，從而沒有成塊的燃料在煅燒器中下落或者干擾脫氧過程。盡管如此如果燃料未燒盡便到達煅燒器中并且在那里進一步燃燒，那么為此在本發(fā)明的構造方案中在煅燒器的基底處的低點中設置有通到爐進料室中的緊急排空裝置，以便排空旋轉管式爐中的大燃料塊。對難燃燃料的低溫干餾、熱解或燃燒由此可以與原本的煅燒器分開，該原本的煅燒器因為增多地使用備選燃料而作為用于難燃燃料的燃燒部位不再能夠充分滿足其用于鍛燒的任務。
[0017]在低溫干餾、熱解和/或燃燒時重要的是，這在以亞化學計量的方式加入空氣中的氧的情況下發(fā)生。在這里，生成一氧化碳(CO)較不重要。而是，生成仍有燃燒能力的氣體是重要的，從而難點燃的燃料在氣體狀態(tài)下或者在已脫氣的固體狀態(tài)下到達煅燒器中。在此，熱解氣可能是含炭煙的，并且也可能具有比僅一氧化碳更高的碳化合物。重要的是，反應器提供可燃廢氣或熱預處理過的固體燃料，其在煅燒器中沒有成塊的剩余燃料地在存在待脫氧的生料的情況下借助于供應給煅燒器的三次空氣燃燒。為了能夠可變地構成低溫干餾、熱解或燃燒并且也為了能夠控制在該設備內部的放熱，根據(jù)本發(fā)明的構造方案規(guī)定，難點燃的燃料以10%至100%的可變份額流入所述鵝頸式反應器和/或所述煅燒器中。該反應器則可以以10%燃料的最低量運行，從而反應器只對難燃燃料的一小部分進行低溫干餾、熱解或燃燒，但是也可以規(guī)定，反應器燃燒在反應器和煅燒器之間分配的難燃燃料的在10%和100%之間的所有可變份額。在本發(fā)明的構造方案中，已預熱的生料以10%至100%的可變份額流入所述鵝頸式反應器和/所述煅燒器中。根據(jù)難點燃燃料的特性可以有意義的是，將反應器中的熱用于煅燒，并且可以將生料導入反應器中，以便在低溫干餾、熱解或燃燒時控制溫度，從而該溫度不會變得過高并且由此不會大大加速低溫干餾過程、熱解過程和/或燃燒過程。本發(fā)明的目的在于，使來自反應器的廢氣在煅燒器中燃燒。為此，難點燃燃料不應在反應器中反應。
[0018]根據(jù)在反應器中進行低溫干餾、熱解或燃燒的燃料的燃耗速度可以有意義的是，大約在構造為鵝頸式反應器的反應器的轉折點中設置有渦流室。該渦流室用于將難點燃燃料與旋轉管式爐中的熱廢空氣強烈混合，從而可能成塊的燃料在反應器中的停留時間持續(xù)得較長并且所述燃料在那里完全低溫干餾和/或熱解成還能燃燒的廢氣。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的用于制造水泥的設備可以在設置在旋轉管式爐末端的旋轉管式爐進料室和煅燒器之間具有中斷部并且在本發(fā)明的構造方案中也可以完全與旋轉管式爐進料室分開。在這種情況下，旋轉管式爐的全部廢氣(也就是在旋轉管式爐中借助一次空氣和在旋轉管式爐中從熟料冷卻器吸入的二次空氣而燃燒的初級燃料的燃耗氣體)通過反應器流入煅燒器中，更確切地說在從熟料冷卻器中排出的三次空氣的流入部位的上方流入煅燒器中。在本發(fā)明的這個構造方案中，三次空氣在煅燒器中首先作為用于從預熱器的下方倒數(shù)第二個旋流式熱交換器流入的生料的提升空氣，此外所述三次空氣在來自反應器的燃耗氣體的噴入部位的高度中作為用于燃耗氣體的燃燒空氣。在此產生的、導致氣體進一步膨脹的熱致使氣體流動增強，該氣體流動在煅燒時將生料帶入最下面的旋流式預熱交換級中，在那里生料為了被輸入旋轉管式爐中而分支出。
[0020]為了使用于燃耗氣體的提升功不變得過大，由此一方面可以冷卻氣體，但由此也可以為了希望的流動強度而使反應器中的壓力降變得過大，在本發(fā)明的構造方案中規(guī)定，構造為鵝頸式反應器的反應器的轉折點處于煅燒器的轉折點的下方。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]借助以下附圖詳細解釋本發(fā)明。附圖示出:
[0022]圖1根據(jù)本發(fā)明的用于制造水泥熟料的設備，其具有構造為鵝頸式反應器的反應器。

【具體實施方式】
[0023]在圖1中示出根據(jù)本發(fā)明的用于制造水泥熟料的設備1，在該設備中將生料2裝入預熱器1.1中。生料2以與來自煅燒器3的在預熱器1.1中上升的廢空氣逆流的方式從上向下通過預熱器1.1的各個旋流式預熱級。在添加燃料的情況下在煅燒器3中產生熱，該熱使生料2脫氧，也就是在吸熱反應中從包含在生料2中的石灰(CaCO3)中按照化學公式除去二氧化碳(CO2),從而燃燒過的石灰作為氧化鈣(CaO)保留下來。在到達旋流式預熱級1.2時，預加熱的生料2通過管道1.3導入煅燒器3的基底中，在那里生料2由來自熟料冷卻器11的、在三次空氣管道4.1中的三次空氣4夾帶。在這個位置，生料2隨著在設備I中的否則以逆流方式流動的氣體而流動，而不是逆著所述氣體流動。在煅燒器3中共同上升時，來自管道1.3的生料2和來自三次空氣管道4.1的三次空氣4經過出氣口 5.1處的流入部位，該出氣口用于從反應器5流入的、對難點燃燃料6進行低溫干餾、熱解和/或燃燒的廢氣，該廢氣在這里示出的用于制造水泥熟料的設備I中在鵝頸式反應器中產生。來自反應器5的廢氣在煅燒器3中燃燒并且在那里產生大量的熱量，這些熱量投入在那里發(fā)生的吸熱脫氧反應中。在這里示出的煅燒器3在該煅燒器3的末端具有渦流室7，在那里，在煅燒器3的廢氣流入到熱交換器1.1中之前，燃耗氣體和可能噴入到煅燒器3中的燃料能夠完全燒盡，這是因為在熱交換器1.1中應該盡可能地不發(fā)生物質轉化。在經過最下面的旋流式熱交換級1.4時，生料2被分離并且通過管道1.5導入到旋轉爐進料室9中，在那里生料2被進一步加熱以便在旋轉管式爐8中燒結。為了將分配到煅燒器3中的氣流在三次空氣管道4.1和反應器路徑之間進行分配，設置有翻轉系統(tǒng)10，借助該翻轉系統(tǒng)能夠在三次空氣管道4.1和反應器5之間分配空氣。難點燃的燃料6在反應器5中的燃燒部位處點燃，但是所述燃料在那里由于其難燃性而僅僅緩慢地燃耗、低溫干餾或在旋轉爐廢氣的熱中熱解。
[0024]附圖標記列表
[0025]I 設備
[0026]1.1預熱器
[0027]1.2旋流式熱交換級
[0028]1.3管道
[0029]1.4旋流式熱交換級
[0030]1.5管道
[0031]2生料
[0032]3煅燒器
[0033]4三次空氣
[0034]4.1三次空氣管道
[0035]5反應器
[0036]5.1流入部位/出氣口
[0037]6燃料
[0038]7渦流室
[0039]8旋轉管式爐
[0040]9旋轉管式爐進料室
[0041]10翻轉系統(tǒng)
[0042]11熟料冷卻器
【權利要求】
1.一種用于制造水泥熟料的設備(I)，沿材料流方向看具有: -至少一個用于預熱生料(2)的熱交換器(1.1), -至少一個在所述熱交換器下游的用于煅燒生料(2)的煅燒器(3)， -至少一個用于燒結已煅燒的生料(2)的旋轉管式爐(8)， -至少一個用于冷卻已燒結的水泥熟料的熟料冷卻器(11)， 其中，用于難燃燃料的燃燒裝置對難燃燃料進行低溫干餾、熱解和/或燃燒，所述難燃燃料具有不可預見的點燃特性、通常難以點燃或者需要形式為強加熱裝置以及初始使用的熱解裝置的輔助點燃裝置， 其特征在于， 所述燃燒裝置構造為在所述旋轉管式爐(8)的廢氣到所述煅燒器(3)的流動路徑上連接在所述煅燒器(3)上游的呈倒U形的罐形反應器或鵝頸式反應器(5)，所述反應器的出氣口(5.1)在所述熟料冷卻器(11)的三次空氣管道(4.1)的上方通入所述煅燒器(3)中。
2.根據(jù)權利要求1所述的設備， 其特征在于， 所述鵝頸式反應器(5)在轉折點的區(qū)域中具有作為燃盡室的渦流室。
3.根據(jù)權利要求1至2中任一項所述的設備， 其特征在于， 所述煅燒器(3)不具有與所述旋轉管式爐(8)的直接連接。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的設備， 其特征在于， 連接在上游的反應器(5)具有比所述煅燒器(3)的轉折點的高度低的高度。
5.一種用于制造水泥的方法，其具有以下步驟: -在預熱級(1.D中將生料(2)預熱， -在煅燒器(3)中將所述生料(2)煅燒， -在旋轉管式爐(8)中將已煅燒的生料(2)燒結， -在熟料冷卻器(11)中將已燒結的生料(2)冷卻，所述熟料冷卻器的被加熱的冷卻空氣部分地以三次空氣(4)的形式被引導到所述煅燒器(3)中用于對熱進行余熱利用， -在所述反應器(5)中將難燃燃料燃燒， 其中，所述反應器(5)構造為在所述旋轉管式爐(8)的廢氣到所述煅燒器(3)的流動路徑上連接在所述煅燒器(3)上游的呈倒U形的罐形反應器或鵝頸式反應器(5)，所述反應器的燃燒氣體在所述熟料冷卻器(11)的三次空氣管道(4.1)的上方被導入所述煅燒器(3)中。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法， 其特征在于 將空氣中的氧以亞化學計量的方式供給所述反應器(5)。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的方法， 其特征在于 難燃燃料以10%至100%的可變份額流入所述鵝頸式反應器(5)和/或所述煅燒器(3)中。
8.根據(jù)權利要求5至7中任一項所述的方法， 其特征在于 將生料⑵以在所述反應器(5)和所述煅燒器(3)之間的10%至100%的可變分配吹入所述反應器(5)中。
【文檔編號】C04B7/44GK104334511SQ201480001420
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年4月4日 優(yōu)先權日:2013年4月11日
【發(fā)明者】H·許爾曼, M·法伊斯 申請人:Khd洪保德韋達克有限公司