專(zhuān)利名稱(chēng)：用于由生料生產(chǎn)熟料的改進(jìn)設(shè)備和有關(guān)過(guò)程的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于由生料生產(chǎn)熟料的改進(jìn)設(shè)備和有關(guān)過(guò)程。水泥是一種水凝粘合劑，用于粘合像沙子和礫石之類(lèi)的惰性固體材料，因而形成混凝土和砂漿，即用于建筑的基礎(chǔ)成分。
背景技術(shù)：
在工業(yè)范圍內(nèi)，水泥通過(guò)熟料和石膏與像石灰、礦渣及火山灰之類(lèi)的調(diào)節(jié)劑物質(zhì) (corrective substance)的混合和磨碎制造。在根據(jù)稱(chēng)作“干法”工藝的用于生產(chǎn)水泥的過(guò)程中，通過(guò)原料的混合物的高溫烘烤得到熟料，這些原料主要包括石灰(碳酸鈣)和粘土 (硅石、礬土、氧化鐵、以及結(jié)晶水)。原料以固體狀態(tài)按希望比例混合，然后磨細(xì)，直到得到稱(chēng)作“生料”的均勻粉狀物。因而在本說(shuō)明書(shū)中，我們用“生料”意指如此得到的、用作用于生產(chǎn)熟料的起初的材料的均勻粉末。生料借助于在回轉(zhuǎn)窯中在大約1450°C的溫度下烘烤而轉(zhuǎn)化成熟料，該回轉(zhuǎn)窯基本上包括傾斜的回轉(zhuǎn)缸。在其位于回轉(zhuǎn)窯中的過(guò)渡期間，生料被加熱到大約1450°C的溫度。在加熱期間，生料首先經(jīng)歷完全煅燒，并且此后，反應(yīng)形成硅酸鈣和鋁酸鹽(燒熟反應(yīng))，這些硅酸鈣和鋁酸鹽代表熟料的主要成分。更明確地說(shuō)，在燒熟反應(yīng)期間，在氧化鈣、氧化硅、氧化鋁及氧化鐵之間有一系列化學(xué)反應(yīng)，所述反應(yīng)由原料本身(鋁和鐵氧化物)的一部分的熔化促進(jìn)。發(fā)生燒熟反應(yīng)所需要的能量借助于燃燒器產(chǎn)生，該燃燒器位于回轉(zhuǎn)窯的頭部上、 在與裝載生料的端部相對(duì)的端部處。通常使用的燃料是煤炭、petcoke、燃油、甲烷、以及可選擇的燃料，例如肉粉(meatmeals)之類(lèi)。熱能通過(guò)在燃燒器處的烘烤區(qū)域(大約2000°C的溫度)中的輻射并通過(guò)借助于在窯的剩余部分中的燃燒氣體的對(duì)流和傳導(dǎo)而傳遞到經(jīng)受處理的生料。在烘烤處理結(jié)束時(shí)，如此得到的熟料從回轉(zhuǎn)窯排出，并且在空氣冷卻器中迅速地冷卻，以便使它穩(wěn)定。參照如下附圖表示和討論根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的過(guò)程-圖1A，其示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的熟料生產(chǎn)設(shè)備的示意性表示，該熟料生產(chǎn)設(shè)備包括裝備有4級(jí)懸掛式預(yù)加熱器的回轉(zhuǎn)窯；-圖1B，其示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的熟料生產(chǎn)設(shè)備的示意性表示，該熟料生產(chǎn)設(shè)備包括裝備有5級(jí)懸掛式預(yù)加熱器和預(yù)鍛燒器的回轉(zhuǎn)窯。在上述附圖中，實(shí)線表示固體材料的流動(dòng)，虛線表示氣流流動(dòng)，而羅馬數(shù)字表示懸掛式預(yù)加熱器的各級(jí)。在現(xiàn)有技術(shù)中的已知熟料生產(chǎn)設(shè)備中，生料在進(jìn)給到回轉(zhuǎn)窯之前經(jīng)受預(yù)加熱，并且選擇性地經(jīng)受預(yù)鍛燒處理。當(dāng)前最廣泛使用的預(yù)加熱技術(shù)之一是基于所謂的“懸掛式預(yù)加熱器”或“多級(jí)旋流式預(yù)加熱器”(下文也僅稱(chēng)為“預(yù)加熱器”)的使用，這些預(yù)加熱器包括旋流塔，在所述旋流
4塔中，每個(gè)預(yù)加熱級(jí)發(fā)生在一個(gè)或多個(gè)旋流器(cyclone)中。在這種類(lèi)型的預(yù)加熱器中，我們用第一旋流器意指在其中發(fā)生第一預(yù)加熱級(jí)以及在預(yù)加熱的粉料與燃燒煙氣之間的第一分離的旋流器，我們用第二旋流器意指在其中發(fā)生第二預(yù)加熱級(jí)和在預(yù)加熱的粉料和燃燒煙氣之間的第二分離的旋流器，及類(lèi)似地定義多級(jí)旋流式預(yù)加熱器的隨后的旋流器。在本說(shuō)明書(shū)中，應(yīng)該始終根據(jù)以上定義解釋預(yù)加熱器的第一旋流器，如同隨后的旋流器那樣。第一級(jí)(與隨后的級(jí)不同)構(gòu)造成使由來(lái)自窯的燃燒煙氣攜帶的粉末最少。盡管這樣，離開(kāi)預(yù)加熱器的燃燒煙氣中的粉末的濃度保持得很高(大約為50-100g/Nm3)。預(yù)加熱和預(yù)鍛燒步驟分別在預(yù)加熱器1中和在預(yù)鍛燒器2中進(jìn)行(圖IA和1B)。 這些步驟的存在允許已經(jīng)預(yù)加熱到大約950°C溫度的、部分地鍛燒(30-40%)的粉料進(jìn)給到回轉(zhuǎn)窯3，并且在隨后的鍛燒反應(yīng)中具有顯著的能量節(jié)省。預(yù)加熱步驟的存在(選擇性地伴隨有預(yù)鍛燒步驟)也允許使用減小尺寸的回轉(zhuǎn)窯，因而減小在這樣的窯中發(fā)生的熱量損失，并且提高熟料生產(chǎn)過(guò)程的整個(gè)能量效率。在預(yù)加熱器中，使起初的原料從大約40°C的溫度逐漸達(dá)到大約950°C。通過(guò)將粉料保持成懸浮在熾熱氣體流中而進(jìn)行加熱，從而利用在粉料與燃燒煙氣之間的大的熱交換表面，所述熾熱氣體流包括回轉(zhuǎn)窯的燃燒煙氣。在預(yù)加熱步驟中，固相(粉料)與氣相(回轉(zhuǎn)窯的燃燒煙氣)相接觸的時(shí)間量是十分重要的。為了保證在固相與氣相之間的最佳接觸時(shí)間，懸掛式預(yù)加熱器包括一系列旋流器G個(gè)到6個(gè))，這些旋流器彼此上下布置，以形成甚至達(dá)到130-150m的可變高度的塔。 這種預(yù)加熱器可定義為多級(jí)旋流式預(yù)加熱器。在塔的頂部處發(fā)生的第一預(yù)加熱級(jí)可在并行的兩個(gè)旋流器中進(jìn)行，以保證在粉料離開(kāi)預(yù)加熱器之前與氣流更好的分離效率。參照?qǐng)D1A，在多級(jí)旋流式預(yù)加熱器1中，來(lái)自回轉(zhuǎn)窯3并且具有大約900-1000°C 溫度的燃燒煙氣從底部向頂部(從IV至I)通過(guò)旋流器。在預(yù)加熱器1中起初的生料與燃燒煙氣相混合，在該預(yù)加熱器1內(nèi)，起初的生料通過(guò)進(jìn)口 4插入，該進(jìn)口 4布置在預(yù)加熱器的頂部處、位于第一(I)旋流器與第二(II)旋流器之間。生料穿過(guò)預(yù)加熱器直到在下部部分中的出口，通過(guò)燃燒煙氣的流動(dòng)從一個(gè)旋流器運(yùn)送到下一個(gè)旋流器。在每個(gè)旋流器中，大約80%的固相(粉料)與氣相(燃燒煙氣)相分離，以便然后再次插入到進(jìn)入下面的旋流器內(nèi)的氣相中。另一方面，包含剩余固體部分(粉料的大約20%)的氣相流到上方的下個(gè)旋流器。在預(yù)加熱器1的底部處，得到具有大約950°C溫度的預(yù)加熱的粉料。將來(lái)自多級(jí)旋流式預(yù)加熱器中的最后的預(yù)加熱級(jí)的粉料直接排出到回轉(zhuǎn)窯3中，以便隨后的鍛燒反應(yīng)。在裝備有預(yù)鍛燒器2的設(shè)備中(圖1B)，預(yù)加熱的粉料從預(yù)加熱器1進(jìn)給到適當(dāng)?shù)娜紵皇?，該適當(dāng)?shù)娜紵皇?裝備有燃燒器6，在該適當(dāng)?shù)娜紵皇?內(nèi)，粉料經(jīng)受部分鍛燒過(guò)程。預(yù)煅燒的粉料離開(kāi)預(yù)鍛燒器2，并且與預(yù)鍛燒器2的燃燒煙氣一起進(jìn)給到預(yù)加熱器1的最后級(jí)(V)，以便然后朝回轉(zhuǎn)窯3行進(jìn)。預(yù)鍛燒器2的燃燒煙氣與回轉(zhuǎn)窯3的那些燃燒煙氣一起流動(dòng)，并且在預(yù)加熱器1處上升，直到在第一旋流器之后的頂部出口 7。穿過(guò)預(yù)加熱器的出口 7離開(kāi)的氣流具有大約270-360°C的溫度，該氣流包括回轉(zhuǎn)窯3的燃燒煙氣和選擇性地包括預(yù)鍛燒器2的那些燃燒煙氣。在釋放到大氣中之前，該氣流通常用在水泥生產(chǎn)過(guò)程的其它步驟中(例如，用于磨碎和干燥原料，或者也作為在回轉(zhuǎn)窯中或在預(yù)鍛燒器中的燃燒空氣)，以便回收熱量。
在像以上描述的設(shè)備的水泥生產(chǎn)設(shè)備中熟料的制備產(chǎn)生大體積的氣體排放，這可能潛在地污染環(huán)境。離開(kāi)預(yù)加熱器的氣流的特征在于污染物質(zhì)的高濃度，特別是氧化氮(NOx)和粉末。NOxS要由燃燒過(guò)程產(chǎn)生，這些燃燒過(guò)程發(fā)生在回轉(zhuǎn)窯中，并且選擇性地發(fā)生在預(yù)鍛燒器中。當(dāng)前用于減少離開(kāi)預(yù)加熱器的氣流中的NOx的主要技術(shù)是如下兩種-選擇性非催化還原(SNCR)，它用于在預(yù)加熱器的高溫區(qū)域中NOx與還原劑(例如氨或尿素)的反應(yīng)；-選擇性催化還原(SCR)，它在催化劑存在的情況下用于NOx與作為還原劑的NH3 的反應(yīng)。SNCR技術(shù)如果用于具有800-900°C溫度的氣流則是有效的，并且允許存在的NOx 的大部分被還原(即，大于50%)。SCR技術(shù)的應(yīng)用(最近僅用在電能生產(chǎn)領(lǐng)域中和在水泥領(lǐng)域中的發(fā)展階段中)允許實(shí)現(xiàn)非常高的還原率(超過(guò)90%)。SCR技術(shù)如果用于具有在300與400°C之間的溫度的氣流則是有效的。考慮到這個(gè)最佳溫度范圍，將SCR還原系統(tǒng)安裝在熟料生產(chǎn)設(shè)備中的預(yù)加熱器的頂部出口處，在第一旋流器之后，在該處，通過(guò)這樣的出口離開(kāi)的氣流具有大約270-360°C 的溫度，該氣流包括回轉(zhuǎn)窯的燃燒煙氣，并且選擇性地包括預(yù)鍛燒器的那些燃燒煙氣。然而，SCR技術(shù)的應(yīng)用的確存在各種缺點(diǎn)，主要是由于在離開(kāi)預(yù)加熱器的燃燒煙氣中的大量粉末的存在。沉積在催化劑的壁上的粉末降低SCR還原系統(tǒng)的效率，同時(shí)增大對(duì)于氣流通過(guò)的阻力，并因此增大與使氣流運(yùn)動(dòng)相關(guān)的能量消耗。在處理過(guò)的氣態(tài)流出物中存在粉末也意味著與需要用壓縮空氣清理催化劑相關(guān)聯(lián)的高能量消耗、以及由于粉末施加在催化床的表面上的磨蝕作用而降低催化劑的使用壽命。粉末的大量存在基本上與組成預(yù)加熱器的旋流器的有限除塵效率相關(guān)。盡管它們?cè)O(shè)計(jì)成使分離效率最大化，但旋流器僅能夠有效地分離較重的粉末。其次，在預(yù)加熱器的出口處，可能也有由可選擇燃料(例如動(dòng)物粗粉)在回轉(zhuǎn)窯的和預(yù)鍛燒器的燃燒器中的燃燒產(chǎn)生的灰燼?；覡a(包含磷酸鹽)的存在使催化劑受到抑制， 并因此降低其N(xiāo)Ox還原的有效性。取決于使用的原料的硫含量，有時(shí)在灰燼中存在主要呈SO2形式的氧化硫。在這些情況下還原可借助于氧化鈣基化合物和/或氫氧化鈣基化合物在燃燒煙氣中的注入而進(jìn)行，結(jié)果是形成硫酸鈣，所述硫酸鈣有利地能夠在熟料生成過(guò)程中再循環(huán)。根據(jù)上述技術(shù)在氣相中的氧化硫的還原有效性也由在煙氣中高濃度粉末的存在而受到限制，這使得再循環(huán)未反應(yīng)的石灰?guī)缀跏遣豢赡艿?。離開(kāi)預(yù)加熱器的燃燒煙氣在已經(jīng)將NOx和SOx清除之后、并且在通過(guò)生產(chǎn)過(guò)程的其它步驟已經(jīng)選擇性地再循環(huán)以回收其殘余熱量之后，最后必須在釋放到大氣中之前除去粉末。除去粉末過(guò)程通常通過(guò)借助于電過(guò)濾器(也稱(chēng)作靜電除塵器)或也借助于纖維過(guò)濾器的過(guò)濾而進(jìn)行，纖維過(guò)濾器最廣泛地用在熟料生產(chǎn)設(shè)備中。與即使在高溫下也可過(guò)濾氣流的電過(guò)濾器不同，纖維過(guò)濾器僅能在250°C以下的溫度下工作(根據(jù)使用的纖維類(lèi)型)。因此，使用纖維過(guò)濾器以便從燃燒煙氣中除去粉末需要安裝用于降低待被過(guò)濾的氣體的溫度的適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)(例如，調(diào)節(jié)塔、熱交換器、稀釋空氣插入器)，結(jié)果是該過(guò)程的投資成本和能量消耗的增加。在如以上描述的那樣的水泥生產(chǎn)設(shè)備中的熟料的制備也存在其它缺點(diǎn)。在固相(粉料)與氣相(燃燒煙氣)之間的短接觸時(shí)間(其可在懸掛式預(yù)加熱器的單級(jí)中實(shí)現(xiàn))需要安裝多個(gè)旋流器，從而形成多級(jí)預(yù)加熱器，以達(dá)到可接受的熱交換水平。這需要建造預(yù)加熱器的堅(jiān)固支撐結(jié)構(gòu)，并且同時(shí)需要與通過(guò)預(yù)加熱器運(yùn)送煙氣和固體材料相關(guān)聯(lián)的高能量消耗。根據(jù)設(shè)備的生產(chǎn)能力和采用的具體生產(chǎn)技術(shù)，預(yù)加熱器可達(dá)到相當(dāng)?shù)母叨?(130-150m)，這也引起“風(fēng)景損害”。另外，即使使用允許延長(zhǎng)的接觸時(shí)間的4-6級(jí)預(yù)加熱器，在粉料與燃燒煙氣之間的熱交換也不會(huì)高得足以保證達(dá)到熱平衡。在現(xiàn)有技術(shù)中的已知預(yù)加熱器中，在離開(kāi)預(yù)加熱器的燃燒煙氣的溫度與粉料的溫度之間的差平均是大約40-50°C。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的設(shè)備和過(guò)程，以克服指出的現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。本發(fā)明的第一目的是提供一種用于由生料生產(chǎn)熟料的設(shè)備，該設(shè)備包括-回轉(zhuǎn)窯8，選擇性地包括預(yù)鍛燒器；-多級(jí)旋流式預(yù)加熱器9，所述預(yù)加熱器9相對(duì)于在所述窯8中發(fā)生的燃燒的煙氣 11的流動(dòng)方向而連接在所述回轉(zhuǎn)窯8的下游；-電過(guò)濾器10，所述電過(guò)濾器10相對(duì)于燃燒煙氣11的所述流動(dòng)方向而連接在所述預(yù)加熱器9的下游；其特征在于所述設(shè)備包括第一進(jìn)口 17，所述第一進(jìn)口 17用于將生料進(jìn)給到所述燃燒煙氣11，所述進(jìn)口 17相對(duì)于燃燒煙氣11的所述流動(dòng)方向而布置在所述預(yù)加熱器9的下游且在所述電過(guò)濾器10的上游；并且它包括第二進(jìn)口 18，所述第二進(jìn)口 18用于將部分地預(yù)加熱的生料14從所述電過(guò)濾器10進(jìn)給到所述預(yù)加熱器9。本發(fā)明的第二目的是提供一種用于在設(shè)備中由生料生產(chǎn)熟料的改進(jìn)的過(guò)程，該設(shè)備包括回轉(zhuǎn)窯8，選擇性地包括預(yù)鍛燒器；多級(jí)旋流式預(yù)加熱器9 ；以及電過(guò)濾器10，所述過(guò)程包括如下操作步驟a)使來(lái)自回轉(zhuǎn)窯8的燃燒煙氣11從底部向頂部地流入預(yù)加熱器9中；b)將生料22與離開(kāi)預(yù)加熱器9的燃燒煙氣11相混合，并且生料14通過(guò)與燃燒煙氣11相接觸而進(jìn)行預(yù)加熱，并形成包含懸浮的、部分地預(yù)加熱的生料14的氣流；c)將在步驟b)中得到的氣流進(jìn)給到電過(guò)濾器10，并且將部分地預(yù)加熱的生料14 與沒(méi)有粉末的燃燒煙氣流15分離；d)將在步驟c)得到的部分地預(yù)加熱的生料14進(jìn)給到預(yù)加熱器9，并且使生料14 通過(guò)與燃燒煙氣11逆流地相接觸而進(jìn)行預(yù)加熱，該燃燒煙氣11從底部向頂部地流動(dòng)；e)將來(lái)自步驟d)的預(yù)加熱的生料16進(jìn)給到回轉(zhuǎn)窯8，用于隨后生產(chǎn)熟料。


根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的和過(guò)程的優(yōu)選實(shí)施例示意性地表示在附圖2和3中。
具體實(shí)施例方式在圖2和3中同樣地，實(shí)線表示固體材料的流動(dòng)，虛線表示氣流，而羅馬數(shù)字表示懸掛式預(yù)加熱器的旋流器。根據(jù)本發(fā)明的過(guò)程的步驟a)用于使來(lái)自回轉(zhuǎn)窯8的燃燒煙氣11在預(yù)加熱器9中從底部向頂部流動(dòng)。類(lèi)似于在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的熟料生產(chǎn)設(shè)備中發(fā)生的情形，燃燒煙氣11在底部處進(jìn)入到預(yù)加熱器9中，并且從多級(jí)旋流式預(yù)加熱器9的旋流器上升直到上部出口 12。在該過(guò)程的步驟b)中，將起初的生料22與離開(kāi)預(yù)加熱器9的燃燒煙氣11相混合， 并使生料14通過(guò)與燃燒煙氣11相接觸而被預(yù)加熱，且形成包含懸浮的、部分地預(yù)加熱的生料14的氣流。起初的生料22通過(guò)適當(dāng)?shù)倪M(jìn)口 17插入燃燒煙氣11，該適當(dāng)?shù)倪M(jìn)口 17相對(duì)于燃燒煙氣11的流動(dòng)方向而布置在來(lái)自懸掛式預(yù)加熱器9的出口 12的下游并在進(jìn)入電過(guò)濾器 10的進(jìn)口 13的上游。按這種方式，生料22與以氣相保持懸浮的燃燒煙氣11相混合，并且同時(shí)加熱，因而形成氣流，該氣流包含懸浮的、部分地預(yù)加熱的生料14。部分地預(yù)加熱的生料14的溫度既取決于離開(kāi)預(yù)加熱器9的出口 12的燃燒煙氣 11的溫度，也取決于將生料22進(jìn)入燃燒煙氣11中的進(jìn)口 17連接到懸浮的、部分地預(yù)加熱的生料14進(jìn)入電過(guò)濾器10的進(jìn)口 13的路徑(以后，更簡(jiǎn)單地稱(chēng)為“路徑P”)的長(zhǎng)度。 事實(shí)上，在生料22與燃燒煙氣11之間的接觸時(shí)間以及因此在燃燒煙氣11與生料22之間的熱交換程度取決于所述路徑P的長(zhǎng)度。通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇路徑P的長(zhǎng)度，因而可以改變進(jìn)入預(yù)加熱器9中的部分地預(yù)加熱的生料14的溫度。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所述路徑 P的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)成使得進(jìn)入預(yù)加熱器9的、部分地預(yù)加熱的生料14具有在250-400°C (優(yōu)選地270-360°C)范圍內(nèi)的溫度。在現(xiàn)有技術(shù)中的已知熟料生產(chǎn)設(shè)備中，在懸掛式預(yù)加熱器中經(jīng)受預(yù)加熱的生料具有大約40°C溫度，并且在已經(jīng)通過(guò)至少最初兩個(gè)預(yù)加熱級(jí)之后，達(dá)到270-360°C范圍內(nèi)的溫度值。按照本發(fā)明使用連接到懸掛式預(yù)加熱器的電過(guò)濾器因而允許懸掛式預(yù)加熱器在高得多的溫度下被進(jìn)給生料。因此，為了完成將生料預(yù)加熱直到進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯中的進(jìn)入溫度(大約950°C )，可以使用具有較小數(shù)目的旋流器的級(jí)的懸掛式預(yù)加熱器。另外，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備也比在熟料生產(chǎn)設(shè)備中使用的懸掛式預(yù)加熱器短得多，因?yàn)樗哂猩倭?1或2個(gè)的旋流器級(jí)。在隨后的步驟C)中，將在步驟b)中得到的氣流進(jìn)給到電過(guò)濾器10，在該處，部分地預(yù)加熱的生料14與沒(méi)有粉末的燃燒煙氣流15分離。這種分離通過(guò)在電過(guò)濾器10內(nèi)的靜電沉積而發(fā)生。如此分離的部分地預(yù)加熱的生料14進(jìn)給到預(yù)加熱器9，在預(yù)加熱器處，它與燃燒煙氣11相混合(該燃燒煙氣11在預(yù)加熱器本身內(nèi)流動(dòng)(步驟d)))，并且通過(guò)與燃燒煙氣11逆流地相接觸而被預(yù)加熱，該燃燒煙氣11從底部向頂部流動(dòng)。為了這個(gè)目的，將借助于電過(guò)濾器10分離的部分地預(yù)加熱的生料14通過(guò)到預(yù)加熱器9的進(jìn)口 18而插入到預(yù)加熱器9中。該進(jìn)口 18優(yōu)選地可設(shè)置在兩個(gè)旋流器之間(優(yōu)選地在第一和第二旋流器之間)的中間位置處。 通過(guò)以上述方式將電過(guò)濾器10連接到預(yù)加熱器9，可以使用電過(guò)濾器10代替一個(gè)或多個(gè)旋流器，從而也利用了這類(lèi)裝置相對(duì)于旋流器的更好的除塵效率。
在根據(jù)本發(fā)明的過(guò)程的最后步驟(步驟e))中，預(yù)加熱的生料14(在大約950°C的溫度下)從預(yù)加熱器9的底部排出到回轉(zhuǎn)窯8中，用于隨后的燒熟反應(yīng)。在優(yōu)選實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的過(guò)程也包括步驟f)，該步驟f)包括使離開(kāi)電過(guò)濾器10的經(jīng)凈化的燃燒煙氣15經(jīng)受去除污染物的進(jìn)一步凈化處理和/或熱量回收處理。在圖2中示出的根據(jù)本發(fā)明的過(guò)程的優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)在步驟C)中部分地預(yù)加熱的生料14的分離而得到的清除粉末的燃燒煙氣15，通過(guò)出口 19離開(kāi)電過(guò)濾器10，然后進(jìn)給到另外的各處理級(jí)，以便將其中的污染物除去并且/或者回收其熱量。為了這個(gè)目的， 為本發(fā)明目的的設(shè)備設(shè)有適當(dāng)?shù)奈廴疚飪艋幚硌b置和/或熱量回收裝置。清除粉末的燃燒煙氣15也可再循環(huán)到熟料生產(chǎn)過(guò)程的(更一般地水泥生產(chǎn)過(guò)程的)其它步驟，在該水泥生產(chǎn)過(guò)程中，包括根據(jù)本發(fā)明的熟料生產(chǎn)設(shè)備。例如，進(jìn)一步污染物凈化處理(清除粉末的燃燒煙氣15可輸送到該處理)是NOx 還原過(guò)程。優(yōu)選地，這種處理是借助于還原劑(例如氨)的選擇性催化還原過(guò)程(SCR)。根據(jù)在現(xiàn)有技術(shù)中的已知方式，SCR過(guò)程可通過(guò)適當(dāng)?shù)倪x擇性催化還原裝置執(zhí)行，例如通過(guò) SCR裝置(圖2)。還原劑可進(jìn)給到SCR裝置上游的氣流中。可選擇地，經(jīng)受SCR處理的同一燃燒煙氣的流中可能存在的氨也可用作還原劑。這種氨由進(jìn)給到預(yù)加熱器的原料的熱處理產(chǎn)生，并且由通過(guò)電過(guò)濾器的燃燒煙氣運(yùn)送到SCR裝置的催化劑。如果由原料產(chǎn)生的氨量不足，則可以將附加量的氨或另一種還原劑進(jìn)給到經(jīng)受SCR的氣流中?？梢允骨宄勰┑娜紵裏煔?5經(jīng)受的另一種凈化處理是氧化硫還原過(guò)程(脫硫)，特別是用于還原so2。優(yōu)選地，這個(gè)過(guò)程用于通過(guò)適當(dāng)?shù)淖⑷胙b置將氧化鈣基化合物和/或氫氧化鈣基化合物注入到清除粉末的燃燒煙氣15中。上述脫硫過(guò)程(在圖2中未示出)可在NOx還原過(guò)程之前或之后沒(méi)有差別地進(jìn)行。清除粉末的燃燒煙氣15也可進(jìn)給到熟料生產(chǎn)過(guò)程的其它步驟，更一般地，進(jìn)給到水泥生產(chǎn)過(guò)程的其它步驟(例如，在原料的磨碎和干燥中，或者也作為在回轉(zhuǎn)窯中和/或在預(yù)鍛燒器中的燃燒空氣)，以在將它被釋放到大氣中之前回收其殘余熱量。清除粉末的燃燒煙氣15的殘余熱量可使用適當(dāng)?shù)臒崃炕厥昭b置回收。為了這個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備例如可包括空氣/空氣、空氣/透熱油、空氣/水蒸汽型的熱交換器，或者包括水調(diào)節(jié)塔(圖2中的調(diào)節(jié)塔21)。根據(jù)本發(fā)明的過(guò)程也可以應(yīng)用于裝備有預(yù)鍛燒器的熟料生產(chǎn)設(shè)備中。在這種情況下，回轉(zhuǎn)窯的燃燒煙氣進(jìn)給到預(yù)鍛燒器并且從那里與預(yù)鍛燒器的燃燒煙氣一起進(jìn)給到懸掛式預(yù)加熱器9。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備和有關(guān)過(guò)程相對(duì)于在現(xiàn)有技術(shù)下已知的過(guò)程和設(shè)備具有各種優(yōu)點(diǎn)。按照本發(fā)明，將電過(guò)濾器用在熟料生產(chǎn)過(guò)程中作為生產(chǎn)過(guò)程的構(gòu)成整體所需要的部分，特別是作為預(yù)加熱設(shè)備的構(gòu)成整體所需要的部分。在現(xiàn)有技術(shù)的過(guò)程中，電過(guò)濾器而是僅用作在氣流被釋放到大氣中之前從氣流中除去粉末的裝置。本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)如下-電過(guò)濾器與懸掛式預(yù)加熱器結(jié)合使用允許增大在預(yù)加熱步驟期間生料與燃燒煙氣之間的接觸時(shí)間，結(jié)果是改進(jìn)了熱交換的以及因此熟料生產(chǎn)設(shè)備的熱效率。由于熱效率的這種增大，可以消除預(yù)加熱器的一個(gè)或多個(gè)旋流器(如在圖2中示意性表示的那樣，其中預(yù)加熱器9僅設(shè)有三個(gè)旋流器)，結(jié)果是降低了相關(guān)支撐結(jié)構(gòu)的高度、投資成本以及環(huán)境影響；-離開(kāi)電過(guò)濾器的燃燒煙氣的特征在于低粉末含量。這使得可以改進(jìn)通過(guò)NOx和 SOx還原的隨后的凈化步驟的還原效率；-在使用熱交換器來(lái)回收離開(kāi)電過(guò)濾器的燃燒煙氣的殘余熱能的情況下，低粉末含量減少通常的交換器變臟問(wèn)題。就通過(guò)SCR還原系統(tǒng)除去NOx而論，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備和過(guò)程允許具有低粉末含量的燃燒煙氣經(jīng)受SCR處理，結(jié)果是-提高催化劑工作的可靠性，減小裝載損失(由于催化劑的堵塞)，并因此降低用于氣體運(yùn)送的能量消耗；-降低在SCR處理期間與壓縮空氣的使用相關(guān)聯(lián)的能量消耗，壓縮空氣的使用是為了保持催化劑的足夠的清潔度；-減少由于催化劑的堵塞、受到抑制等造成的SCR系統(tǒng)的維護(hù)干預(yù)；-可以使用更小量的催化劑，因而降低SCR系統(tǒng)的體積和成本；-催化劑使用壽命延長(zhǎng)。另外，本發(fā)明允許克服與燃燒煙氣的高粉末度有關(guān)的SCR還原系統(tǒng)的操作問(wèn)題， 也允許同一還原系統(tǒng)也用于消除在燃燒煙氣中可能存在的其它類(lèi)型的污染物質(zhì)。為了這個(gè)目的，事實(shí)上，使用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)成分的附加的催化劑以及用于NOx的催化劑是足夠的。另外，在其中在熟料生產(chǎn)過(guò)程中使用可選擇燃料的情況下，電過(guò)濾器保證產(chǎn)生的可能的灰燼(典型地包含磷酸鹽)的還原，這些可能的灰燼可使催化劑受到抑制。因此本發(fā)明的另外優(yōu)點(diǎn)是，使SCR技術(shù)的使用與任何類(lèi)型的可選擇燃料相兼容。如下示范性實(shí)施例僅為了說(shuō)明本發(fā)明而提供，并且它們不應(yīng)該被用于限制由所附權(quán)利要求書(shū)限定的保護(hù)范圍。例 1圖3示意性地表示根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備，該設(shè)備包括電過(guò)濾器和3級(jí)旋流懸掛式預(yù)加熱器。在所述設(shè)備中，來(lái)自窯(未示出)的燃燒煙氣的氣流路徑和待被預(yù)加熱的生料的路徑設(shè)計(jì)成使得形成預(yù)加熱以及預(yù)加熱的粉料與燃燒煙氣的相關(guān)分離的總體上三個(gè)級(jí)。為了證實(shí)根據(jù)本發(fā)明的過(guò)程的和設(shè)備的高能量效率，在設(shè)備的不同位置處已經(jīng)計(jì)算氣流(燃燒煙氣)的和粉末(粉料)的溫度。為了這個(gè)目的，已經(jīng)進(jìn)行如下假定-離開(kāi)旋流器和電過(guò)濾器的粉末和氣流處于熱平衡；-離開(kāi)旋流器和電過(guò)濾器的氣流中的粉末濃度是可忽略的，即分離效率接近 100%。通過(guò)重復(fù)地搜索將該過(guò)程每一級(jí)的能量差額帶到平衡的溫度值而進(jìn)行粉末的和氣流的溫度的計(jì)算。通過(guò)將以kg表達(dá)的、生產(chǎn)的熟料的量取作基準(zhǔn)而進(jìn)行質(zhì)量平衡。這個(gè)量比為了得到熟料而進(jìn)給到該過(guò)程的生料的量小(為了生產(chǎn)Ikg的熟料，需要大約1. 55kg的生料)。根據(jù)進(jìn)行的計(jì)算，在設(shè)備的位置A-H中，燃燒煙氣和粉料具有如下特性位置A (粉料)量1. 55kg/kg 的熟料
溫度50°C發(fā)熱量 24kcal/kg的熟料位置B (煙氣)量1. 5Nm3/kg 的熟料溫度308 °C發(fā)熱量 166kcal/kg的熟料位置C (粉料)量1.6^g/kg 的熟料溫度308 °C發(fā)熱量 158kcal/kg的熟料位置D (粉料)量0. 10kg/kg 的熟料溫度576 °C發(fā)熱量 18kcal/kg的熟料位置D (煙氣)量1.4Nm3/kg 的熟料溫度576 °C發(fā)熱量 ^2kcal/kg的熟料位置E (粉料)量0. 10kg/kg 的熟料溫度826 °C發(fā)熱量 26kcal/kg的熟料位置E (煙氣)量1.3Nm3/kg 的熟料溫度826 °C發(fā)熱量 386kcal/kg的熟料位置F (粉料)量1.6^g/kg 的熟料溫度526 °C發(fā)熱量 270kcal/kg的熟料位置G (粉料)量0. 10kg/kg 的熟料溫度860°C發(fā)熱量 27kcal/kg的熟料位置G (煙氣)量1.2Nm3/kg 的熟料溫度860°C發(fā)熱量 372kcal/kg的熟料3個(gè)預(yù)加熱級(jí)的每一個(gè)的能量平衡如下
第一級(jí)(電過(guò)濾器)輸入流(kcal/kg的處理的粉料)觀2(位置D、煙氣)+18(位置D、粉料)+ (位置A、粉料)=324.輸出流(kcal/kg的處理的粉料)第二級(jí)(旋流器I)輸入流(kcal/kg的處理的粉料) 置C、粉料)=570。輸出流(kcal/kg的處理的粉料) 置F、粉料)=570。第三級(jí)(旋流器II)輸入流(kcal/kg的處理的粉料) 置G、粉料)=669。輸出流(kcal/kg的處理的粉料) 置H、粉料)=668 0在第三級(jí)中，由于計(jì)算的近似值，觀察到在輸入流和輸出流的值之間的差(lkcal/ kg的熟料)。氣流的和粉末的上述溫度的值示出了用根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備能夠得到的熱交換與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的6級(jí)旋流懸掛式預(yù)加熱器的熱交換是相當(dāng)?shù)摹＞唧w地說(shuō)，例子的計(jì)算表示在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中，在電過(guò)濾器的出口處在預(yù)加熱的生料與燃燒煙氣之間的熱平衡達(dá)到大約380°C的溫度。這個(gè)值與在傳統(tǒng)熟料生產(chǎn)設(shè)備中的6級(jí)預(yù)加熱器中的3-4旋流器級(jí)之后由粉料達(dá)到的溫度是相當(dāng)?shù)?。使用具有少了多達(dá)3-4個(gè)的旋流器級(jí)的懸掛式預(yù)加熱器的可能性意味著預(yù)加熱設(shè)備的支撐結(jié)構(gòu)高度減小多達(dá)大約45-50m，因?yàn)殡娺^(guò)濾器安裝在地面上，并且粉末從電過(guò)濾器到3級(jí)旋流式預(yù)加熱器的運(yùn)送通過(guò)氣動(dòng)或機(jī)械系統(tǒng)(升降機(jī)) 來(lái)進(jìn)行。M 2對(duì)根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，該設(shè)備包括4級(jí)旋流懸掛式預(yù)加熱器、電過(guò)濾器及NOx還原系統(tǒng)。離開(kāi)電過(guò)濾器的凈化燃燒煙氣在適當(dāng)?shù)腟CR裝置中經(jīng)受選擇性催化還原處理。選擇性催化還原在大約320°C的溫度下、在作為還原劑的NH3(100-150mg/Nm3，參考無(wú)水煙氣和10%體積的O2的值)存在的情況下進(jìn)行。氨存在于燃燒煙氣中，因?yàn)樗鼇?lái)自于原料。離開(kāi)電過(guò)濾器并且進(jìn)給到SCR裝置的經(jīng)凈化的燃燒煙氣具有大約5g/Nm3的粉末 (粉料)濃度以及大約350°C的溫度。在燃燒煙氣中，也存在高濃度的SA(100-200mg/Nm3， 參考無(wú)水煙氣和10%體積的&的值)。在對(duì)NOx還原效率進(jìn)行測(cè)試時(shí)，對(duì)用于通過(guò)壓縮空氣清潔催化劑的電能消耗、由催化劑的堵塞引起的裝載損失、催化劑持續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間、以及回轉(zhuǎn)窯操作問(wèn)題的發(fā)生進(jìn)行評(píng)估。上述設(shè)備的測(cè)試中得到的結(jié)果(在表1中表示為“本發(fā)明的設(shè)備”)與同來(lái)自傳統(tǒng)類(lèi)型的熟料生產(chǎn)設(shè)備的燃燒煙氣的SCR處理有關(guān)的數(shù)據(jù)(在表1中表示為“傳統(tǒng)設(shè)備”) 一起表示在隨后的表1中。在傳統(tǒng)設(shè)備中，經(jīng)受SCR處理的燃燒煙氣來(lái)自5級(jí)旋流懸掛式預(yù)加熱器，并且它們具有大約310°C的溫度。在SCR系統(tǒng)中處理的煙氣中的粉末濃度大于
:166(位置B、煙氣)+158(位置C、粉料)=324。 386 (位置E、煙氣)+26 (位置E、粉料)+158 (位 觀2 (位置D、煙氣)+18 (位置D、粉料)+270 (位270 (位置F、粉料)+372 (位置G、煙氣)+27 (位 386 (位置E、煙氣)+26 (位置E、粉料)+256 (位70g/Nm3。在傳統(tǒng)設(shè)備的煙氣中，也存在由原料產(chǎn)生的小濃度的NH3 *S02。然后另外的NH3 添加到處理氣流中，以在盡可能與根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的那些條件相接近的條件下驅(qū)動(dòng)SCR 過(guò)程。表權(quán)利要求
1.一種用于由生料生產(chǎn)熟料的設(shè)備，包括-回轉(zhuǎn)窯(8)，選擇性地包括預(yù)鍛燒器；-多級(jí)旋流式預(yù)加熱器(9)，所述預(yù)加熱器相對(duì)于在所述窯(8)中發(fā)生的燃燒的煙氣 (11)的流動(dòng)方向而連接在所述回轉(zhuǎn)窯(8)的下游；-電過(guò)濾器(10)，所述電過(guò)濾器相對(duì)于燃燒煙氣(11)的所述流動(dòng)方向而連接在所述預(yù)加熱器(9)的下游；其特征在于所述設(shè)備包括第一進(jìn)口(17)，所述第一進(jìn)口用于將生料進(jìn)給到所述燃燒煙氣(11)，所述第一進(jìn)口(17)相對(duì)于燃燒煙氣(11)的所述流動(dòng)方向而布置在所述預(yù)加熱器(9)的下游并且在所述電過(guò)濾器(10)的上游；并且所述設(shè)備包括第二進(jìn)口(18)，所述第二進(jìn)口用于將部分地預(yù)加熱的生料(14)從所述電過(guò)濾器(10)進(jìn)給到所述預(yù)加熱器(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括用于從離開(kāi)所述電過(guò)濾器的清除粉末的燃燒煙氣中除去另外的污染物的裝置和/或用于回收這些清除粉末的燃燒煙氣的熱量的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，用于凈化離開(kāi)所述電過(guò)濾器的清除粉末的燃燒煙氣的裝置包括NOx減少裝置，優(yōu)選地包括借助于還原劑操作的選擇性催化還原裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的設(shè)備，其中，用于凈化離開(kāi)所述電過(guò)濾器的清除粉末的燃燒煙氣的裝置包括氧化硫減少裝置，特別是減少裝置，優(yōu)選的是用于將氧化鈣基化合物和/或氫氧化鈣基化合物注入到清除粉末的燃燒煙氣中的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，用于回收包含在燃燒煙氣中的熱量的裝置包括熱交換器和/或調(diào)節(jié)塔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述第二進(jìn)口(18)設(shè)置在兩個(gè)旋流器之間的中間位置處，優(yōu)選地在第一旋流器和第二旋流器之間的中間位置處。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，將燃燒煙氣(11)中的生料 (22)的第一進(jìn)口(17)連接到懸浮的、部分地預(yù)加熱的生料(14)在電過(guò)濾器(10)中的進(jìn)口(1 的路徑的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)成使得進(jìn)入預(yù)加熱器(9)的部分地預(yù)加熱的生料(14)具有包括在250-400°C范圍內(nèi)的溫度，優(yōu)選地具有包括在270-360°C范圍內(nèi)的溫度。
8.一種用于在設(shè)備中由生料生產(chǎn)熟料的改進(jìn)的過(guò)程，所述設(shè)備包括回轉(zhuǎn)窯(8)，選擇性地包括預(yù)鍛燒器；多級(jí)旋流式預(yù)加熱器(9)；以及，電過(guò)濾器(10)，所述過(guò)程包括如下操作步驟a)使來(lái)自回轉(zhuǎn)窯(8)的燃燒煙氣(11)從底部到頂部地流入預(yù)加熱器(9)中；b)將生料02)與離開(kāi)預(yù)加熱器(9)的燃燒煙氣(11)相混合，并且生料(14)通過(guò)與燃燒煙氣(11)相接觸而進(jìn)行預(yù)加熱，并形成包含懸浮的、部分地預(yù)加熱的生料(14)的氣流；c)將在階段b)中得到的氣流進(jìn)給到電過(guò)濾器(10)，并且將部分地預(yù)加熱的生料(14) 與清除粉末的燃燒煙氣流(15)分離；d)將在步驟c)得到的部分地預(yù)加熱的生料(14)進(jìn)給到預(yù)加熱器(9)，并且使生料 (14)通過(guò)與燃燒煙氣(11)逆流地相接觸而進(jìn)行預(yù)加熱，所述燃燒煙氣(11)從底部向頂部地流動(dòng)；e)將來(lái)自階段d)的預(yù)加熱的生料(16)進(jìn)給到回轉(zhuǎn)窯(8)，用于隨后生產(chǎn)熟料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的過(guò)程，其中，在步驟d)中進(jìn)給到預(yù)加熱器(9)的部分地預(yù)加熱的生料(14)具有包括在250-400°C范圍中的溫度，優(yōu)選地具有包括270-360°C范圍中的溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的過(guò)程，還包括如下操作步驟f)使離開(kāi)電過(guò)濾器(10)的清除粉末的燃燒煙氣(1 受到進(jìn)一步污染物凈化處理和/ 或熱量回收處理。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的過(guò)程，其中，階段f)包括NOx減少處理，優(yōu)選地借助于選擇性催化還原過(guò)程。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的過(guò)程，其中，步驟f)包括氧化硫減少處理，特別是SA 減少處理，優(yōu)選地借助于將氧化鈣基化合物和/或氫氧化鈣基化合物注入到清除粉末的燃燒煙氣(15)中。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的過(guò)程，其中，步驟f)包括借助于至少一個(gè)熱交換器和/或一個(gè)調(diào)節(jié)塔而對(duì)包含在清除粉末的燃燒煙氣(1 中的熱量進(jìn)行回收處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于由生料生產(chǎn)熟料的設(shè)備，所述設(shè)備包括回轉(zhuǎn)窯(8)，選擇性地包括預(yù)鍛燒器；多級(jí)旋流式預(yù)加熱器(9)，相對(duì)于在所述窯(8)中發(fā)生的燃燒的煙氣(11)的流動(dòng)方向而連接在所述回轉(zhuǎn)窯(8)的下游；電過(guò)濾器(10)，相對(duì)于燃燒煙氣(11)的所述流動(dòng)方向而連接在所述預(yù)加熱器(9)的下游；其特征在于所述設(shè)備包括第一進(jìn)口(17)，用于將生料進(jìn)給到所述燃燒煙氣(11)，所述進(jìn)口(17)相對(duì)于燃燒煙氣(11)的所述流動(dòng)方向而布置在所述預(yù)加熱器(9)的下游并且在所述電過(guò)濾器(10)的上游；并且所述設(shè)備包括第二進(jìn)口(18)，用于將部分地預(yù)加熱的生料(14)從所述電過(guò)濾器(10)進(jìn)給到所述預(yù)加熱器(9)。本發(fā)明也涉及一種用于由生料生產(chǎn)熟料的改進(jìn)的過(guò)程。
文檔編號(hào)C04B7/36GK102317730SQ200980156519
公開(kāi)日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月23日
發(fā)明者A·克勞西, G·辛蒂, R·費(fèi)迪 申請(qǐng)人:意大利水泥股份公司