能够处理带可燃物生料的水泥窑外预分解窑尾系统

摘要

本发明公开了一种能够处理带可燃物生料的水泥窑外预分解窑尾系统，包括多级旋风预热器，该系统还包括生料预煅烧炉，生料预煅烧炉的上部设置有带料气流出口、底部设置有气流入口、下部设置有物料入口，气流入口与所述多级旋风预热器中的第N级旋风预热器的出风口连接，带料气流出口与第N－1级旋风预热器连接，物料入口与第N－2级旋风预热器或直接与进料装置连接。本发明可有效利用带可燃物水泥生料煅烧水泥熟料，充分考虑到可燃物燃烧的放热特点，并有机结合预分解技术的预热器系统各部位的功能区划分，实现了新型干法预分解窑尾系统处理带可燃物水泥生料煅烧水泥熟料的新突破，提高系统运转率，扩大非常规的低品位原料资源的利用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种水泥工业用于生料预热、生料分解和燃料燃烧的系统，特别涉及一种能够处理带可燃物生料的水泥窑外预分解窑尾系统。

背景技术

水泥熟料是水泥生料在预热和分解后经高温煅烧而产生的。水泥生料主要由石灰质原料、粘土质原料以及校正原料经过粉磨均化形成。当前水泥熟料的生产工艺普遍采用窑外预分解技术，这种技术也是当今最先进的水泥生产技术，其特点是：带有窑外预分解的悬浮预热器系统，它主要由分解炉、多级旋风预热器及连接风管和料管等组成。煤粉在分解炉内完全燃烧，生料在分解炉内充分分解，出分解炉的高温气体在预热器系统内经过多次热交换，达到降低出预热器系统废气温度和提高物料入炉温度的目的，从而提高窑尾预分解窑尾系统的换热效率。现有水泥窑外预分解窑尾系统在处理可燃物含量高的生料时，可燃物进入预热器系统的二级或一级预热器进风管后，逐步升温并伴随可燃物燃烧放热，致使系统的一级或二级或三级预热器因局部过热而使物料粘附在设备边壁，会引起预热器锥部或者料管堵塞，导致生产无法正常进行。因此，目前常规的窑外预分解技术不适用于处理可燃物含量高的生料。

为满足水泥生产工艺，目前生产水泥所需的原料是必须达到一定的要求，特别是对于窑外预分解技术所采用的原料要限制有害组分和可燃物的含量。

带可燃物的水泥生料是指水泥生料由于某种或几种原料中含有一定量的可燃物，比如残碳、有机物等，导致水泥生料的可燃物含量超标(常规的窑外预分解技术控制生料中残炭烧失量不能超过0.5％)，在本文件中将残炭烧失量超过0.5％的水泥生料定义为带可燃物的水泥生料；将残炭烧失量不超过0.5％或不含可燃物时水泥生料定义为常规水泥生料。由于可燃物能够在高温气流中氧化燃烧并释放热量，故带可燃物的水泥生料不能在常规的窑外预分解窑尾系统中得到正常使用。水泥原料选取时一般不采用带可燃物的原料。到目前为止，国内外还没有专门针对带可燃物生料的规模化处理的技术方案。然而，随着社会发展和工业生产的推进，资源紧缩的问题日益凸现，开发利用非常规的低品位原料生产水泥的需求越来越紧迫。另外，由于部分地区矿山资源中普遍含有可燃物，在这些地区建水泥厂就必须解决使用带可燃物水泥生料的问题，开发可处理带可燃物水泥生料的水泥生产新技术。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种能够处理带可燃物生料的水泥窑外预分解窑尾系统，该系统能够处理带可燃物的水泥生料。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的第一技术方案是：一种能够处理带可燃物生料的水泥窑外预分解窑尾系统，包括进料装置、多级旋风预热器、分解炉、三次风管道、回转窑，该系统还包括生料预煅烧炉，所述生料预煅烧炉的上部设置有带料气流出口、底部设置有气流入口、下部设置有物料入口，所述气流入口与所述多级旋风预热器中的第N级旋风预热器的出风口连接，所述带料气流出口与第N-1级旋风预热器的进风管连接，所述物料入口与第N-2级旋风预热器的下料口连接，所述进料装置与第二级旋风预热器的进风管连接，其中，N代表某一级旋风预热器的级数，N为大于等于4小于等于6的任意一自然数。

所述进料装置设有分料装置。

所述生料预煅烧炉与所述三次风管道通过三次风分风管道连接。

所述生料预煅烧炉包括柱体，柱体下方设置有下缩口部，下缩口部下方设置有气流入口，该生料预煅烧炉下部的侧壁上设置有三次风入口和物料入口，所述上柱体的上部设置有带料气流出口。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的第二技术方案是：一种能够处理带可燃物生料的水泥窑外预分解窑尾系统，包括进料装置、多级旋风预热器、分解炉、三次风管道、回转窑，其特征在于，该系统还包括生料预煅烧炉，所述生料预煅烧炉的上部设置有带料气流出口、底部设置有气流入口、下部设置有物料入口，所述气流入口与第二级旋风预热器的出风口连接，所述带料气流出口与第一级旋风预热器的进风管连接，所述物料入口与所述进料装置连接。

所述进料装置设有分料装置。

所述生料预煅烧炉与所述三次风管道通过三次风分风管道连接。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的第三技术方案是：一种能够处理带可燃物生料的水泥窑外预分解窑尾系统，包括进料装置、多级旋风预热器、分解炉、三次风管道、回转窑，其特征在于，该系统还包括生料预煅烧炉，所述生料预煅烧炉的上部设置有带料气流出口、底部设置有气流入口、下部设置有物料入口，所述气流入口与第三级旋风预热器的出风口连接，所述带料气流出口与第二级旋风预热器的进风管连接，所述物料入口与所述进料装置或第一级旋风预热器的下料口连接。

所述进料装置设有分料装置。

所述生料预煅烧炉与所述三次风管道通过三次风分风管道连接。

本发明具有的优点和积极效果是：通过在多级预热器之间设置生料预煅烧炉，可有效利用带可燃物水泥生料煅烧水泥熟料，充分考虑到可燃物燃烧的放热特点，并有机结合预分解技术的预热器系统各部位的功能区划分，实现了新型干法预分解窑尾系统处理带可燃物水泥生料煅烧水泥熟料的新突破，从而有效提高系统运转率，扩大非常规的低品位原料资源的利用。解决了常规预分解窑尾系统无法解决的生料中可燃物燃烧放热引起系统堵塞的技术问题，扩大了水泥生产可利用原料的范围，促进了资源的合理利用，实现含有可燃物的矿山大规模资源化利用，节约优质矿山资源，降低企业生产成本，具有很强的可操作性和实用性。

附图说明

图1是应用本发明的单系列水泥窑外预分解窑尾系统结构示意图；

图2是应用本发明的双系列水泥窑外预分解窑尾系统结构示意图；

图3是图1或图2中生料预煅烧炉的结构示意图。

图中：带箭头虚线为气流方向，带箭头实线为料流方向；1、分料装置，2、第一级旋风预热器，3、第二级旋风预热器，4、第三级旋风预热器，5、生料预煅烧炉，6、闸板阀，7、第四级旋风预热器，8、分解炉，9、第五级旋风预热器，10、三次风分风管道，11、三次风管道，12、窑尾烟室，13、回转窑，14、气流入口，15、下缩口部，16、物料入口，17、三次风入口，18、下柱体，19、中间缩口部，20、上柱体、21、带料气流出口。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

实施例1：

请参阅图1和图3，应用本发明的单系列水泥窑外预分解窑尾系统，包括进料装置(图中未示出)、五级旋风预热器、分解炉8、三次风管道11、回转窑13、生料预煅烧炉5，生料预煅烧炉5的上部设置有带料气流出口21、底部设置有气流入口14、下部设置有物料入口16，气流入口14与第四级旋风预热器7的出风口连接，带料气流出口与第三级旋风预热器4的进风管连接，物料入口与第二级旋风预热器的下料口连接。进料装置设有生料分料装置1。生料预煅烧炉5与三次风管道11通过三次风分风管道10连接。三次风分风管道10上设置有闸门阀6。

在本实施例中，多级旋风预热器为由第一级旋风预热器2、第二级旋风预热器3、第三级旋风预热器4、第四级旋风预热器7、第五级旋风预热器8组成五级旋风预热器。但不限于此，预热器级数还可以为六级、四级、三级或者二级。分解炉8可以为喷腾型、管道型、旋流型、流态化型或多种组合型等型式。

在本实施例中，生料预煅烧炉5连接在第四级预热器与第三级预热器之间，但不限于此连接位置，生料预煅烧炉5也可采用相同的方式连接在该系统中第四级旋风预热器和第五级旋风预热器之间；在预热器级数为六级时，生料预煅烧炉也可采用相同的方式连接在系统中第五级旋风预热器和第六级旋风预热器之间。生料预煅烧炉的具体位置根据生料中可燃物的成分、含量、起燃温度等因素不同而不同。

本发明的关键在于：该预分解窑尾系统是在现有常规新型干法预分解窑尾系统的基础上，再增加一个生料预煅烧炉5，并将三次风部分引入生料预煅烧炉5。这样，由生料预煅烧炉5、分解炉8和多级旋风预热器组成一种能够处理带可燃物生料的水泥窑外预分解窑尾系统。该预分解窑尾系统的进料装置设有分料装置1，本发明因采用了现有技术中的分料装置1，使生料喂料方式较为灵活，在处理带可燃物的水泥生料时，生料可喂入第二级旋风预热器3的进口风管，实现四级预热器换热。最上面的第一级旋风预热器2、第二级旋风预热器3串联组成一个旋风收尘系统，对带可燃物的生料进行强化收尘。在处理常规水泥生料时，生料可喂入第一级旋风预热器2的进风管，实现五级预热器换热，从而能够降低出预热器系统的废气温度，进而有效降低系统热耗。生料预煅烧炉5可以补充引入三次风，补充可燃物燃烧所需的氧气，通过在三次风分风管道10上增加闸门阀6控制三次风的流量。根据生料中可燃物的成分和含量等不同，生料预煅烧炉也可以不需补充引入三次风。采用该预分解窑尾系统可有效利用带可燃物水泥生料煅烧水泥熟料。该预分解窑尾系统充分考虑到可燃物燃烧的放热特点，并有机结合预分解技术的预热器系统各部位的功能区划分，实现了新型干法预分解窑尾系统充分利用可燃物含量高的生料煅烧水泥熟料的新突破，从而有效提高系统运转率，扩大非常规的低品位原料资源的利用。

请参见图3，本实施例中的生料预煅烧炉5，生料预煅烧炉5为一种可燃物燃烧装置，包括通过中间缩口部19连通的上柱体20、下柱体18，或者为没有中部缩口的柱体，柱体下方设置有下缩口部15，下缩口部15下方设置有与第四级旋风预热器7的出风口相通的气流入口14，生料预煅烧炉5下部的侧壁上设置有与三次风分风管道10连接的三次风入口17和与第二级旋风预热器3的下料口连接的物料入口16，上柱体20的上部设置有与第三级旋风预热器4的进风管连接的带料气流出口21。

上述生料预煅烧炉5的工作原理：

生料从物料入口16进入生料预煅烧炉5，与入炉气流接触换热，温度迅速上升至大部分可燃物的燃点。入炉气流中带有少量的含氧量，能够引起可燃物的燃烧，当入炉气流中氧含量不足以保证可燃物完成燃烧时，可以从三次风入口17导入三次风，三次风为从窑头冷却机抽取的高温气体，其含氧量与空气接近，约21％。气流通过中部缩口部19时出现回流区，即喷腾效应，延长了固气停留时间比，有利于可燃物在预煅烧炉内完全燃烧。如果生料预煅烧炉没有中部缩口，也可以通过适当增加生料预煅烧炉的容积，来保证可燃物在预煅烧炉内完全燃烧。燃烧完全的生料随气流一起从带料气流出口21排出，进入第三级旋风预热器4进行气固分离。预煅烧炉5起到完全煅烧生料中可燃物的目的。

如本领域的技术人员所知的，上述生料预煅烧炉5为喷腾型。生料预煅烧炉5还可以采用管道型、旋流型、流态化型或多种组合型等型式，对本领域的技术人员来讲，是显而易见的，在此不再累述。

本实施例的工作原理：

带可燃物的水泥生料经过粉磨、均化后通过提升设备输送至窑尾，分料装置1可以灵活控制带可燃物的水泥生料进入该预分解窑尾系统的位置。在处理带可燃物的水泥生料时，生料喂入第二级旋风预热器3的进口风管，实现四级预热器换热；在处理常规水泥生料时，生料可喂入第一级旋风预热器2的进口风管，实现五级预热器换热。

在处理带可燃物的水泥生料时，带可燃物的水泥生料进入第二级旋风预热器3的进口风管后经过充分分散，并与废气进行热交换实现预热升温，然后含尘气流进入第二级旋风预热器3进行气固分离，分离出的物料喂入生料预煅烧炉5，分离后的气流进入第一级旋风预热器2进行再次强化分离除尘。生料预煅烧炉5内气流温度在700℃～900℃之间，生料中的可燃物在该温度下迅速燃烧。燃烧所需的氧气主要由出第四级旋风预热器7的废气中过剩空气提供，同时也可以通过在三次风管11上引一部分三次风进入生料预煅烧炉5作为补充。入生料预煅烧炉的三次风管道10上设有闸板阀6可调节入生料预煅烧炉的三次风流量，以确保可燃物在生料预煅烧炉内的完全燃烧。生料中的可燃物在生料预煅烧炉内完全燃烧后，依次经过第三级旋风预热器4，第四级旋风预热器7，分解炉8、第五级旋风预热器9，窑尾烟室12后进入回转窑13煅烧制得水泥熟料。

在处理常规水泥生料时，生料进入第一级旋风预热器2的进口风管，此时与常规的窑尾预分解窑尾系统工作过程类似，生料经过第一级旋风预热器2，第二级旋风预热器3进行气固分离，分离出的物料喂入生料预煅烧炉5，此时生料预煅烧炉5只是起到一个连接风管的换热作用。

实施例2：

一种能够处理带可燃物生料的水泥窑外预分解窑尾系统，生料预煅烧炉气流入口与第二级旋风预热器的出风口连接，生料预煅烧炉的带料气流出口与第一级旋风预热器的进风管连接，生料预煅烧炉的物料入口与进料装置连接。在处理带可燃物的水泥生料时，生料直接喂入生料预煅烧炉，与来自第二级旋风预热器的气流换热，生料中的可燃物充分燃烧后，进入第一级旋风预热器，之后采用与常规窑尾系统相同的结构处理水泥生料。其他结构与实施例1相同，工作原理与实施例亦相同。

实施例3：

一种能够处理带可燃物生料的水泥窑外预分解窑尾系统，生料预煅烧炉气流入口与第三级旋风预热器的出风口连接，生料预煅烧炉的带料气流出口与第二级旋风预热器的进风管连接，进料装置与生料预煅烧炉的物料入口或第一级旋风预热器的进风管连接。进料装置与生料预煅烧炉的物料入口连接时，进料装置将带可燃物的水泥生料直接送到生料预煅烧炉中，生料中的可燃物充分燃烧后，进入第二级旋风预热器，进行气固分离，其他结构与实施例1相同，工作原理与实施例亦相同。进料装置与第一旋风预热器的进风管连接时，带可燃物的水泥生料经一级换热及气固分离后，出第一级旋风预热器的物料进入生料预煅烧炉，使生料中的可燃物充分燃烧。其他结构与实施例1相同，工作原理与实施例亦相同。

请参见图2，应用本发明的双系列水泥窑尾预分解窑尾系统，在此不再累述。

本发明的原理是，带可燃物的水泥生料在系统可能造成堵塞之前进入生料预煅烧炉，生料中的可燃物在生料预煅烧炉内完全燃烧，从而避免可燃物在该系统的其它部位局部燃烧放热造成堵塞之危害。同时，带可燃物的生料进入该系统后，可能出现系统的收尘效率急剧降低，本发明在技术上考虑可以采用二级预热器串联收尘的方式进行处理。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。