CN101322001A - 用于制造水泥熟料的设备以及用于运行这种设备的方法 - Google Patents

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Abstract

为了实现具有设置在回转炉(16)前面的带有集成的煅烧燃烧室(10)的煅烧级的水泥熟料生产线，包括构成含CO的还原区，该还原区的大小或者尺寸和还原潜能用简单的措施可以适配不同的包含在回转炉废气中的NOx含量和/或用在煅烧燃烧室(10)内的次级燃料(11)的不同材料类型和块度，按本发明建议，煅烧燃烧室(10)具有一个上面的无生粉的还原区(10a)，包括次级燃料(11)的设置在燃烧室上侧上的输送装置和三次空气第一分流(19)，其中燃料燃烧低化学计量地进行，以便气化次级燃料，并且燃烧室(10)具有一个下面的区域(10)，其中在从上面的无生粉的还原区(10a)至下面的区域(10b)的过渡区域内设置至少一个生粉分流(21)和一个三次空气第二分流(23)的导入装置，其中燃烧室的上面的无生粉的区域(10a)的高度(H)与下面的区域(10b)的高度(h)的比例为大约5∶1至大约1∶1。

Description

用于制造水泥熟料的设备以及用于运行这种设备的方法
技术领域
本发明涉及一种用于由生粉制造水泥熟料的设备，该生粉在燃烧过程中通过预热、煅烧、烧结和冷却进行热处理，并且烧结级(回转炉)的废气流和冷却级(熟料冷却器)的排气流(三次空气)利用在用于煅烧生粉的被供给燃料的煅烧级中，其中具有导入到室上侧的次级燃料和三次空气分流的燃烧室集成到煅烧级中，其中燃料燃烧低化学计量地进行，以便构成用于降低有害物质NOx的含CO的还原区，并且其中燃烧室的下侧通过一个连接管与回转炉废气提升管的下面的区域处于连接。此外本发明涉及一种用于运行这种设备的方法。
背景技术
上述类型的用于由生粉制造水泥熟料的设备必需能够在导入到回转炉之前产生高度煅烧的生粉，所述设备包括一个设置在回转炉前面的配备有一个第二点火装置的煅烧级。同时水泥熟料生产线的建造者和经营者面对次级燃料的采用的问题和对如NOx和CO的有害物质的低的排放值的越来越尖锐的要求。
为了降低这种有害物质排放，在水泥熟料生产设备中已知(技术杂志“World Cement”1995年2月版，第2至8页，尤其是图1和7)，由上向下流动的所谓的RSP煅烧燃烧室集成到煅烧级中，在该燃烧室的上侧吹入煅烧燃料、三次空气第一分流以及由生粉预热器的倒数第二最下面的旋流级预热的生粉和位于其下面的切向的三次空气第二分流，该三次空气第二分流使反应组分在燃烧室内发生涡旋。在燃烧室内低化学计量地燃烧燃料，也就是说氧气不足地燃烧，以便构成用于还原有害物质NOx的含CO的还原区，该有害物质尤其通过在回转炉内的高温燃烧形成(热的NOx)。因此RSP燃烧室的下侧通过一个连接管与回转炉提升管的下面的区域连接，使得在已知的水泥熟料生产线中含CO的还原区由煅烧燃烧室的内部通过下面的连接管延伸到回转炉废气提升管内并且在那里向上延伸直至回转炉废气提升管的180°管道弯管，因为首先在那里导入一个三次空气第三分流以便借助于多余的氧气剩余燃尽在总的长的NOx还原区内保留的未燃烧的CO。
含CO的还原区的长度在具有RSP煅烧燃烧室的已知的水泥熟料生产线中不可能容易地适配包含在回转炉废气内的需要减少的NOx含量和/或在煅烧燃烧室内采用的次级燃料的类型、块度和特性。
发明内容
本发明的目的在于实现一种上述类型的水泥熟料生产线，其中构成含CO的还原区，该水泥熟料生产线包括一个具有集成的煅烧燃烧室的设置在回转炉前面的煅烧级，该还原区的大小或者还原潜能用简单的措施可以适配不同的包含在回转炉废气中的NOx含量和/或用在煅烧燃烧室内的次级燃料的不同的类型、块度和特性。
该目的按本发明在设备方面用权利要求1的特征解决并且在运行方法方面用权利要求3的特征解决。本发明的有利的实施形式在相应的从属权利要求中描述。
在具有按本发明的煅烧级的水泥熟料生产线中，该煅烧级具有集成的煅烧燃烧室，通过该水泥熟料生产线的设备技术的连接，但是也通过该水泥熟料生产线的柔性可变的运行方式，可能的是，在燃烧室内构成的含CO的还原区的还原潜能以及大小或者长度适配包含在回转炉废气中的NOx含量以及在燃烧室内也利用或者回收不同的类型和块度的次级燃料。这通过按本发明的煅烧级的如下的结构和连接实现。
煅烧燃烧室具有一个上面的无生粉的还原区，包括次级燃料的设置在燃烧室上侧的输送装置和三次空气第一分流，其中燃料燃烧低化学计量地进行，以气化次级燃料，以便构成含CO的合成气体/燃烧气体或者相应的还原区。
另外煅烧燃烧室具有一个下面的区域，其中在从上方的无生粉的还原区至下面的区域的过渡区域内设置至少一个生粉分流和一个三次空气第二分流的导入装置。在此燃烧室的上面的无生粉的区域的高度与下面的区域的高度的比例为大约5∶1至大约1∶1。
在通入到回转炉废气提升管内的燃烧室连接管的通入口的上方大概在燃烧室的高度区域内，一个三次空气第三分流管以及一个第二生粉分流通入到回转炉废气提升管内。最迟从这个位置起可以开始还包含在煅烧级中的未转化的CO以及其它未完全燃尽的燃料成分的剩余燃尽。
对于所述至少三个三次空气分流管的每一个分别配设一个用于调节相应的三次空气量的调节机构。按本发明的煅烧级的多种运行方式是可能的：
在水泥熟料生产线的起动运行期间，打开设置在两个连接于燃烧室上的三次空气分流管内的调节机构，并且设置在三次空气第三分流管内的调节机构在开始时是关闭的。燃烧室的上面的无生粉的区域可以作为还原区运行并且燃烧室的下面的区域可以作为氧化区运行，也就是说在煅烧燃烧室内在上面的区域内形成的含CO的合成气体已经可以在燃烧室的下面的区域内开始燃烧。
对于起动运行，较小的尺寸或者较小的还原潜能足够。相反在水泥熟料生产线的持续运行期间关闭设置在连接于燃烧室的从上面的还原区至下面的区域的过渡区域上的三次空气第二分流管上的调节机构，相反打开剩余的两个调节机构，即设置在三次空气第一分流管内的调节机构和设置在三次空气第三分流管内的调节机构。在这种运行的情况下在燃烧室内产生的还原区的大小或者长度和还原潜能相应地增大。
有利地在具有按本发明的煅烧级的水泥熟料生产线的持续运行期间，空气系数在煅烧燃烧室内以及在燃烧室连接管内调节到λ＜0.4，在回转炉废气提升管的上面的区域内直至三次空气第三分流管的通入口调节到λ＜0.6，并且在回转炉废气提升管的上面的区域内在三次空气第三分流管的通入口之后调节到λ＞1.0。
附图说明
借助于在附图中示意地描述的实施例详细解释本发明及其另外的特征和优点。
具体实施方式
附图剖视地显示一个水泥熟料生产线，在其煅烧级中集成一个煅烧燃烧室10，包括必要时也成块的次级燃料11的利用/回收。
水泥生粉在上方给到构成为旋流悬浮式气体换热器***的预热级中，在那里水泥生粉以相对于预煅烧级的热的废气12的组合的平行流/对流依次穿过多个旋流级，以便在最下面的旋流器13中与热的废气流12分离并且作为高度(例如95％)煅烧的水泥生粉14导入回转炉16的入口室15内，在其烧结区中该水泥生粉烧成水泥熟料，该水泥熟料紧接着在未描述的熟料冷却器中冷却。
回转炉16的废气和由熟料冷却器出来的三次空气利用在用于煅烧生粉的用燃烧供给的煅烧级中。为此燃烧室10集成到煅烧级中，该燃烧室的下侧通过朝下倾斜地延伸的连接管17与回转炉废气提升管18的下面的区域连接。
煅烧燃烧室10具有一个上面的无生粉的还原区10a，包括次级燃料11的设置在燃烧室上侧的输送装置以及具有用于调节相应的三次空气量的调节机构20例如滑阀的三次空气第一分流管19的接口。次级燃料11在燃烧室10内在空气系数λ＜0.8例如λ＝0.40时为了气化次级燃料并且在构成含CO的还原区的情况下低化学计量地燃烧。另外燃烧室10具有一个下面的区域10b，其中在从上面的无生粉的还原区10a至下面的区域10b的过渡区域内设置由两个最下面的旋流级22出来的至少一个生粉分流21的导入装置以及具有调节机构24的一个三次空气第二分流管23的导入装置。在此燃烧室10的上面的无生粉的区域10a的高度H与下面的区域10b的高度h的比例为大约5∶1至大约1∶1。
包括次级燃料11的气化的还原区10a通过空间和时间的设计给定，用于热式准备及处理和干燥、热解和气化必要时也成块的次级燃料11，实现燃烧气体的高的还原潜能，其高度尤其可以通过对调节机构24的调节干预简单且有效地调节。
通过燃烧室连接管17排出低温干馏气/燃烧废气-固体-混合物并且引入到回转炉废气提升管18内，其中固体涉及由低温干馏/燃烧的固态的剩余材料例如渣子和剩余焦炭构成的混合物，并且涉及预煅烧的水泥生粉。固体混合物的较粗的组成部分必要时可以直接落到回转炉入口室15内，而低温干馏气-燃烧废气以及排出的固体混合物的细粒的组成部分、尤其是在燃烧室10内处理的生粉分流在回转炉废气提升管18的废气流中保持悬浮并且在那里气动地输送至最下面的旋流级13。其它的由生粉预热器的倒数第二最下面的旋流级来的生粉分流25、26以及必要时另一煅烧燃料可以导入回转炉废气提升管18内。
在通入回转炉废气提升管18的燃烧室连接管17的通入口的上方一定距离处，在燃烧室10的高度区域内通入一个具有调节机构28的三次空气第三分流管27以及必要时其它的生粉分流25。最迟从这起开始CO并且必要时保持未燃烧的碳氢化合物的剩余燃尽，在用于还原包含在回转炉废气中的有害物质NOx的在回转炉废气提升管内的更位于下面的NOx还原区内，所述碳氢化合物作为多余的还原剂保持未燃烧。完全的剩余燃尽通过在回转炉废气提升管18的最上面的位置上的大约180°的流动转向以及必要时还通过涡流室或者混合室保证，该涡流室或者混合室设置在由煅烧级的上升的管道分支转向到下降的管道分支的流动转向的区域内。
与水泥熟料生产线的按本发明的煅烧级连接的柔性的运行方式如下描述：
在水泥熟料生产线的起动运行期间打开设置在三次空气分流管内的调节机构20和24，调节机构28在开始时关闭，并且燃烧室的上面的无生粉的区域作为还原区10a运行并且燃烧室的下面的区域作为氧化区运行。在此产生的还原潜能还是小的，但是该还原潜能对于起动运行是足够的，因为高的NOx降低化需求在起动运行时还未给定。
相反在水泥熟料生产线的持续运行时关闭调节机构24，调节机构20保持打开并且打开调节机构28。在该运行状态中还原区的大小或者长度和还原潜能变大。在此按一种实施例空气系数在整个燃烧室内以及在连接管17内可以调节到λ＝0.37，在回转炉废气提升管18的下面的区域内直至三次空气第三分流管口的通入口可以调节到λ＝0.50，并且在回转炉废气提升管18的上面的区域内在三次空气第三分流管27的通入口之后可以调节到λ＞1.0。在这种数字示例中总体上输送至煅烧级的三次空气的大约25％导入到燃烧室10内，而三次空气的剩余的75％直接导入到回转炉废气提升管18内。
设置在三次空气第一分流管19内的调节机构20有利地根据在燃烧室10的上面的还原区10a内的温度进行调节，该温度保持小于1100℃，因此保护燃烧室的衬壁。空气系数调节到小于0.8，使得燃烧室的自身热的(autotherm)运行是可能的。
只要在上面导入到燃烧室10的待利用的或者待回收的次级燃料11是非常惰性的，就可以在次级燃料导入的区域内还设置一个升火喷嘴。
也存在的可能性是，完全在没有生粉导入的情况下运行燃烧室10，也就是说从生粉分流21、25、26中去掉最先提到的。

Claims (7)

1.用于由生粉制造水泥熟料的设备，该生粉在燃烧过程中通过预热、煅烧、烧结和冷却进行热处理，并且烧结级(回转炉)的废气流和冷却级(熟料冷却器)的排气流(三次空气)利用在用于煅烧生粉的被供给燃料的煅烧级中，其中具有导入到室上侧的次级燃料(11)和三次空气分流(20)的燃烧室(10)集成到煅烧级中，其中燃料燃烧低化学计量地进行，以便构成用于降低有害物质NOx的含CO的还原区，并且燃烧室的下侧通过一个连接管(17)与回转炉废气提升管(18)的下面的区域处于连接，其特征在于：
a)煅烧燃烧室(10)具有一个上面的无生粉的还原区(10a)，该还原区包括次级燃料(11)的设置在燃烧室上侧的输送装置和三次空气第一分流(19)，其中燃料燃烧低化学计量地进行，以便气化次级燃料；
b)煅烧燃烧室(10)具有一个下面的区域(10b)，其中在从上面的无生粉的还原区(10a)至下面的区域(10b)的过渡区域内设置至少一个生粉分流(21)和一个三次空气第二分流(23)的导入装置；
c)燃烧室的上面的无生粉的区域(10a)的高度(H)与下面的区域(10b)的高度(h)的比例为5∶1至1∶1；
d)在燃烧室连接管(17)通入到回转炉废气提升管(18)的通入口的上方在燃烧室(10)的高度区域内，一个三次空气第三分流管(27)以及一个第二生粉分流(25)通入到回转炉废气提升管(18)内。
2.按权利要求1所述的设备，其特征在于：对于所述三个三次空气分流管(19、23、27)的每一个分别配设一个用于调节相应的三次空气量的调节机构(20、24、28)。
3.用于运行按权利要求1或2所述的用于由生粉制造水泥熟料的设备的方法，其特征在于：在水泥熟料生产线的持续运行期间，关闭设置在连接于燃烧室(10)的从上面的还原区(10a)至下面的区域(10b)的过渡区域上的三次空气第二分流管(23)内的调节机构(24)，相反打开设置在连接于燃烧室上侧上的三次空气第一分流管(19)内的调节机构(20)和设置在通入回转炉废气提升管(18)内的三次空气第三分流管内的调节机构(28)。
4.按权利要求3所述的方法，其特征在于：在水泥熟料生产线的起动运行期间，打开设置在三次空气分流管内的调节机构(20和24)，并且燃烧室(10)的上面的无生粉的区域作为还原区(10a)运行，并且燃烧室的下面的区域作为氧化区运行，并且关闭调节机构(28)。
5.按权利要求3所述的方法，其特征在于：设置在三次空气第一分流管(19)内的调节机构(20)根据在燃烧室(10)的上面的还原区(10a)内的温度进行调节，其中温度保持小于1100℃。
6.按权利要求3所述的方法，其特征在于：在水泥熟料生产线的持续运行期间，在燃烧室(10)内以及在燃烧室连接管(17)内并且在回转炉废气提升管(18)的下面的区域内的空气系数保持λ＜0.8。
7.按权利要求3或6所述的方法，其特征在于：在水泥熟料生产线的持续运行期间，在燃烧室(10)内以及在燃烧室连接管(17)内的空气系数调节到λ＜0.4，在回转炉废气提升管(18)的下面的区域内直至三次空气第三分流管(27)的通入口调节到λ＜0.6，并且在回转炉废气提升管(18)的上面的区域内在三次空气第三分流管(27)的通入口之后调节到λ＞1.0。
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