專(zhuān)利名稱(chēng)：在裝置中制造水泥熔塊的方法以及制備水泥熔塊的裝置的制作方法
在裝置中制造水泥熔塊的方法以及制備水泥熔塊的裝置本發(fā)明涉及在裝置(facility)中制造水泥熔塊(cement clinker)的方法，以及用于制造此類(lèi)水泥熔塊的裝置。制造水泥一般使用加熱材料(fired material)，熔塊(clinker)，其是由礦物制造，所述主要成分是碳酸鈣。所述熔塊的制備包括點(diǎn)火試驗(yàn)(firing operation)，其產(chǎn)生大量二氧化碳，由所述碳酸鈣的分解以及所述操作所需燃料燃燒產(chǎn)生。制造一噸Portland水泥由此伴有大約530kg CO2從所述加工的材料中排放，以及 250至300 kg CO2從燃料中排放。二氧化碳以濃度低于30%在煙中釋放，所述煙的主要成分是氮。在這些條件下，二氧化碳難分離和螯合。水泥熔塊的制造一般使用所謂的干法加熱方法(dry process firing method), 其中將預(yù)先研磨為粉塵狀的原材料在旋轉(zhuǎn)爐中烘焙。為了降低該操作的所需能量，在旋轉(zhuǎn)爐的上游和下游已經(jīng)加入換熱器，直接回收包含在來(lái)自爐的材料和煙中的熱量。在上游已發(fā)現(xiàn)氣旋預(yù)熱器，其中原材料被在懸浮液中預(yù)熱，并部分地脫碳酸 (decarbonated)。下游，發(fā)現(xiàn)熔塊冷卻器，其中該加熱材料被通過(guò)低溫吹煉空氣冷卻。使用干法操作的裝置的主要部分包括如下述預(yù)熱器的燃燒反應(yīng)器，稱(chēng)為預(yù)煅燒器，其中供給裝置使用的大比例燃料，和其中包含懸浮物質(zhì)的碳酸鈣實(shí)施脫碳酸反應(yīng)的一大部分。用于增加在燃燒煙中(X)2濃度的一種方法在于防止使用富氧氣流與氮稀釋燃燒氣體，以供給預(yù)煅燒器。相對(duì)于常規(guī)氣源，產(chǎn)生的煙體積由此降低，在預(yù)煅燒器中該氣流變得不足以滿(mǎn)足預(yù)煅燒器的通風(fēng)(aeraulic)操作。為了修補(bǔ)這些限制，來(lái)自預(yù)熱器或來(lái)自預(yù)煅燒器的一部分煙被循環(huán)至預(yù)煅燒器，導(dǎo)致熱消耗的增加。因此，文獻(xiàn)EP - 1.923. 367中已知這樣的方法，其中預(yù)煅燒器被進(jìn)料富含氧的氣體，并通過(guò)循環(huán)一部分預(yù)煅燒器產(chǎn)生的煙。一些裝置包括兩個(gè)預(yù)熱器，一個(gè)接收來(lái)自爐的煙和在材料發(fā)送(routing)至預(yù)煅燒器以前一部分待加工材料的煙，另一個(gè)接收來(lái)自預(yù)煅燒器的煙和待加工材料的其它部分的煙。由于預(yù)煅燒器接收大部分來(lái)自裝置的燃料，以及由于材料脫碳酸作用的大部分在預(yù)煅燒器中進(jìn)行，大于75%的二氧化碳包含在來(lái)自第二預(yù)熱器的煙中。本發(fā)明目的在于如上所述類(lèi)型的裝置，即具有兩個(gè)預(yù)熱器，顯著增加煙中的二氧化碳濃度，該煙來(lái)自與預(yù)煅燒器相關(guān)的第二預(yù)熱器，以及因此易于大部分該裝置中產(chǎn)生的二氧化碳的螯合作用。更具體地，本發(fā)明的目的是提供用于濃縮(X)2的裝置，而不增加熱消耗。本發(fā)明的進(jìn)一步目的是非實(shí)質(zhì)性地改變一般用于生產(chǎn)水泥熔塊的方法。本發(fā)明的進(jìn)一步目的是非實(shí)質(zhì)性地改變?cè)撗b置的熱消耗以及因此預(yù)防在熱消耗增加之后螯合二氧化碳伴隨著二氧化碳產(chǎn)生的增加。首先，本發(fā)明涉及用于在裝置中制造水泥熔塊的方法，包含
-第一氣旋預(yù)熱器以及第二氣旋預(yù)熱器，分別用于預(yù)熱第一和第二部分原材料， -使用燃燒氣體的預(yù)煅燒器，用于燃燒燃料，通過(guò)預(yù)煅燒器釋放的煙導(dǎo)向第二氣旋預(yù)熱器，
-具有燃料燃燒器的旋轉(zhuǎn)爐，通過(guò)旋轉(zhuǎn)爐釋放的煙導(dǎo)向第一氣旋預(yù)熱器， -熔塊冷卻器，吹出的冷卻氣體穿過(guò)旋轉(zhuǎn)爐出口的熔塊，其中 -第一部分原材料在第一氣旋預(yù)熱器中預(yù)熱， -第二部分原材料在第二氣旋預(yù)熱器中預(yù)熱，
-在加熱(firing)旋轉(zhuǎn)爐中的預(yù)焙燒材料以前，預(yù)焙燒在預(yù)煅燒器中的第一預(yù)熱部分原材料以及第二預(yù)熱部分原材料，并冷卻在熔塊冷卻器中加熱材料。根據(jù)本發(fā)明方法
-在預(yù)煅燒器中的燃燒氣體包含90體積％_ 100體積％氧， -預(yù)煅燒器是流化床，流體化氣體是燃燒氣體， -材料在預(yù)煅燒器中預(yù)焙燒，不在預(yù)煅燒器中循環(huán)煙。進(jìn)一步任選地采取單獨(dú)的特征或其組合
-在引入預(yù)熱材料至預(yù)煅燒器以前，將用于預(yù)煅燒器的燃料與預(yù)熱材料進(jìn)行混合； -流體化氣體速度低于2 m / s;
-材料在預(yù)煅燒器中的停留時(shí)間(dwell time)大于1分鐘并小于20分鐘； -部分或全部燃料的粒徑(grain size)大于或等于1 mm ； -收集來(lái)自于第二氣旋預(yù)熱器出口處的煙的二氧化碳；
-部分來(lái)自第二氣旋預(yù)熱器的煙被用作用于固體燃料的風(fēng)動(dòng)輸送的流體(pneumatic transport fluid)，和/或作為用于液體燃料的噴射流體(spraying fluid)或作為在第二預(yù)熱器中的清洗流體。本發(fā)明還涉及用于制造水泥熔塊的裝置，包含
-第一氣旋預(yù)熱器以及第二氣旋預(yù)熱器，分別用于預(yù)熱第一和第二部分原材料， -預(yù)煅燒器，通過(guò)預(yù)煅燒器釋放的煙導(dǎo)向第二氣旋預(yù)熱器，該預(yù)煅燒器具有在第一氣旋預(yù)熱器中預(yù)熱材料的入口和在第二氣旋預(yù)熱器中預(yù)熱材料的入口，
-具有燃料燃燒器的旋轉(zhuǎn)爐，通過(guò)旋轉(zhuǎn)爐釋放的煙導(dǎo)向第一氣旋預(yù)熱器，所述旋轉(zhuǎn)爐具有用于在預(yù)煅燒器中烘焙材料的入口，
-于旋轉(zhuǎn)爐出口吹出冷卻氣體的熔塊冷卻器。本發(fā)明裝置包含用于給預(yù)煅燒器供應(yīng)燃燒氣體的設(shè)備，燃燒氣體包含90體積％_ 100體積％氧，和其中預(yù)煅燒器是流化床，所述燃燒氣體是流體化氣體。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，該裝置具有，于預(yù)煅燒器上游，用于混合預(yù)熱材料與燃料的設(shè)備。根據(jù)下面的描述以及本發(fā)明的實(shí)施方案舉例說(shuō)明的附圖可以更加清楚地了解本發(fā)明。首先，本發(fā)明涉及用于在裝置中制造水泥熔塊的方法，包含
-分別用于預(yù)熱第一部分原材料4和第二部分原材料6的第一氣旋預(yù)加熱器5以及第二氣旋預(yù)加熱器7，
-使用用于燃燒燃料的燃燒氣體9的預(yù)煅燒器1，通過(guò)預(yù)煅燒器1釋放的煙8導(dǎo)向第二氣旋預(yù)加熱器7，
-具有燃料燃燒器的旋轉(zhuǎn)爐2，通過(guò)旋轉(zhuǎn)爐釋放的煙18導(dǎo)向第一氣旋預(yù)加熱器5，-于旋轉(zhuǎn)爐2出口吹出冷卻氣體的熔塊冷卻器3。根據(jù)所述方法
-第一原材料部分4在第一氣旋預(yù)加熱器5中預(yù)熱， -第二原材料部分6在第二氣旋預(yù)加熱器7中預(yù)熱，
-在加熱(firing)旋轉(zhuǎn)爐中的預(yù)焙燒材料以前預(yù)焙燒在預(yù)煅燒器1中的第一預(yù)熱部分原材料41以及第二預(yù)熱部分原材料61，并冷卻在熔塊冷卻器中加熱(fired)原材料。根據(jù)本發(fā)明，在預(yù)煅燒器1中的所述燃燒氣體9具有的氧濃度在90%- 100%之間。有利地，所述預(yù)煅燒器1是流化床13，所述流體化氣體是燃燒氣體。流體化氣體的速度可以小于2 m / S。在所述流化床中占優(yōu)勢(shì)的低氣體速度(velocities)，低于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)加入 (entrained)流體(flow)預(yù)煅燒器中的速度，實(shí)現(xiàn)預(yù)燃燒而不在預(yù)煅燒器中循環(huán)煙，一般在裝置中遭遇所述循環(huán)，其中為了螯合(X)2以濃縮C02(即EP 1.923.367)。材料在預(yù)煅燒器中的停留時(shí)間可以大于1分鐘并小于20分鐘。該停留時(shí)間明顯地大于現(xiàn)有技術(shù)加入流體(entrained flow)預(yù)煅燒器的材料的停留時(shí)間。該長(zhǎng)的停留時(shí)間特別地實(shí)現(xiàn)使用具有粒徑大于或等于1 mm的燃料，與現(xiàn)有技術(shù)裝置中加入流體(entrained flow)煅燒器中使用的低得多的粒徑的燃料相比，燃料具有較低成本。用于預(yù)煅燒器1的燃料可以與預(yù)熱材料混合。更具體地，根據(jù)

圖1中實(shí)施例，在引入預(yù)熱材料61至預(yù)煅燒器1中以前，所述燃料10與預(yù)熱材料第一部分61混合。在引入流化床以前，所述燃料10因此與所述材料混合。由此，均勻地實(shí)施燃燒，所述燃燒產(chǎn)生的熱量如在所述材料脫碳酸反應(yīng)中產(chǎn)生般消耗，使得所述溫度保持在所述脫碳酸反應(yīng)定義范圍之內(nèi)，即數(shù)值低于950° C。引入第二預(yù)加熱器7的材料第一部分6 (粉塵)的量適應(yīng)于煙的量，使得在所述第二預(yù)加熱器7中獲得合適的通風(fēng)操作。作為非限制性實(shí)施例，原材料的第一部分4代表大約60至70%所述原材料，所述部分原材料6代表30至40%原材料。為了在第一氣旋預(yù)加熱器5中獲得令人滿(mǎn)意的通風(fēng)操作，在熔塊冷卻器3中被加熱材料加熱的一部分空氣可以導(dǎo)入第一氣旋預(yù)加熱器5中，特別地，經(jīng)由管12導(dǎo)入。來(lái)自煙11的二氧化碳于第二氣旋預(yù)加熱器7出口處被收集。所述二氧化碳濃度大大高于75體積％。部分來(lái)自第二氣旋預(yù)加熱器7的煙11被用作用于固體燃料的風(fēng)動(dòng)輸送的流體，和 /或作為用于液體燃料的噴射流體或作為在第二預(yù)加熱器7中的清洗流體。本發(fā)明還涉及用于制造水泥熔塊的裝置，特別地適用于實(shí)施所述方法。該裝置包含
-分別用于預(yù)熱第一和第二部分原材料6的第一氣旋預(yù)加熱器5以及第二氣旋預(yù)加熱
器7,
-預(yù)煅燒器1，通過(guò)預(yù)煅燒器1釋放的煙8導(dǎo)向第二氣旋預(yù)加熱器7，該預(yù)煅燒器1具有在第一氣旋預(yù)加熱器5中預(yù)熱的材料的入口 20和在第二氣旋預(yù)加熱器7中預(yù)熱的材料的入口 30，
-具有燃料燃燒器的旋轉(zhuǎn)爐2，通過(guò)旋轉(zhuǎn)爐2釋放的煙18導(dǎo)向第一氣旋預(yù)加熱器5，所述旋轉(zhuǎn)爐2具有用于在預(yù)煅燒器1中烘焙的材料的入口 20，-于旋轉(zhuǎn)爐2出口吹出冷卻氣體的熔塊冷卻器3。根據(jù)本發(fā)明，所述裝置包含用于供應(yīng)燃燒氣體至預(yù)煅燒器1的設(shè)備90，該燃燒氣體包含90%- 100體積％氧。所述預(yù)煅燒器1是流化床13，所述燃燒氣體9是流體化氣體。該裝置可以具有，預(yù)煅燒器1上游，用于混合預(yù)熱材料與燃料的設(shè)備100。根據(jù)圖1實(shí)施例，管12可用來(lái)輸送一部分通過(guò)熔塊冷卻器3中加熱材料加熱的空氣，至第一氣旋預(yù)加熱器5，使得在第一預(yù)加熱器5中保持足夠的流(flow)?，F(xiàn)詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明意圖的實(shí)施例。用于制造上述的熔塊的裝置是中型的熔塊生產(chǎn)裝置，具有很多現(xiàn)有設(shè)備的容量， 每天生產(chǎn)4000噸熔塊，每小時(shí)270噸的原材料輸出。根據(jù)該實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，所述操作描述如下。所述裝置消耗3200kJ/ kg熔塊，其是正常消耗數(shù)值。燃料是油焦。在爐中，消耗35. 燃料，其與59，670 Nm3 /小時(shí)的在熔塊冷卻器中產(chǎn)生的〃第二面積〃空氣于1180° C燃燒。所述產(chǎn)生的煙導(dǎo)入供應(yīng)有63. 7%粉塵的五-氣旋級(jí)預(yù)熱器(第一預(yù)加熱器5)，即 172 t /小時(shí)。來(lái)自冷卻器的400°C熱空氣流量為76，830Nm3 /小時(shí)也經(jīng)由所述管12導(dǎo)入所述第一預(yù)加熱器5。循環(huán)在所述第一預(yù)加熱器5中的總氣體能夠使得提供材料與氣體質(zhì)量比率為0.8 kg /kg成為可能，并獲得合適的通風(fēng)操作。于觀0° C釋放來(lái)自所述預(yù)熱器的煙。所述材料在預(yù)煅燒器1中脫碳酸，其在流化床中操作，接收64. 8%的燃料。通過(guò) 98%純氧實(shí)施燃燒，同時(shí)充當(dāng)用于所述流化床的流體化氣體。所述氧氣流速是22，OOONm3 / 小時(shí)。所述煙流率，通過(guò)燃料的燃燒和通過(guò)材料脫碳酸作用產(chǎn)生，即64，OOONm3 /小時(shí)， 被導(dǎo)入氣旋預(yù)熱器(第二氣旋預(yù)加熱器7)接收36. 3%的粉塵，即98t/hr。材料與煙的質(zhì)量比率是0.8 kg /kg，確保合適的通風(fēng)操作和最佳熱交換。于300° C，煙留置于第二預(yù)加熱器7。通過(guò)所述第二預(yù)加熱器7釋放的煙的組成是(按體積)
-CO2 86. 5%, -N2 1. 0% -O2 2. 9% -H2O 9. 6%
該煙包含每千克的熔塊0. 651 kg的CO2,即75. 1%在所述加熱(firing)車(chē)間中產(chǎn)生的總量，即濃縮形式輸出108，500 kg /小時(shí)CO20水縮合后CO2含量至多95. 7%。當(dāng)然，本發(fā)明進(jìn)一步實(shí)施方案可由本領(lǐng)域技術(shù)人員所預(yù)見(jiàn)，而未脫離下文權(quán)利要求所定義的本發(fā)明范圍。
權(quán)利要求
1.在裝置中制造水泥熔塊的方法，包含-第一氣旋預(yù)熱器(5)以及第二氣旋預(yù)熱器(7)，分別用于預(yù)熱第一部分原材料(4)和第二部分原材料(6)，-使用用于燃燒燃料的燃燒氣體(9)的預(yù)煅燒器(1)，通過(guò)預(yù)煅燒器(1)釋放的煙(8) 導(dǎo)向第二氣旋預(yù)熱器(7)，-旋轉(zhuǎn)爐( 具有燃料燃燒器，通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)爐( 釋放的所述煙(18)導(dǎo)向所述第一氣旋預(yù)熱器(5)，-熔塊冷卻器(3)，吹出的冷卻氣體穿過(guò)旋轉(zhuǎn)爐(2)出口的熔塊， 其中-第一部分原材料(4)在第一氣旋預(yù)熱器(5)中預(yù)熱， -第二部分原材料(6)在第二氣旋預(yù)熱器(7)中預(yù)熱，-在加熱旋轉(zhuǎn)爐(2)中的預(yù)焙燒材料以前，預(yù)焙燒在預(yù)煅燒器(1)中的第一預(yù)熱部分原材料(41)以及第二預(yù)熱部分原材料(61)，并冷卻在熔塊冷卻器(3)中的加熱材料， 其特征在于-在預(yù)煅燒器(1)中的燃燒氣體(9 )包含90體積％- 100體積％氧， -預(yù)煅燒器(1)是流化床(13)，流體化氣體是燃燒氣體，-所述材料(4，6 )被在所述預(yù)煅燒器(1)中預(yù)焙燒，沒(méi)有在所述預(yù)煅燒器(1)中循環(huán)煙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在引入所述預(yù)熱材料(61)至所述預(yù)煅燒器 (1)中以前，將用于預(yù)煅燒器⑴的燃料(10)與所述預(yù)熱材料(61 )混合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述流體化氣體速度是小于2m / S。
4.根據(jù)任何權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)的方法，其中所述材料在所述預(yù)煅燒器(1)中的停留時(shí)間大于1分鐘和小于20分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中部分或全部燃料的粒徑大于或等于1mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)的方法，其中于第二氣旋預(yù)熱器(7)的出口收集來(lái)自所述煙(11)的二氧化碳。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)的方法，其中通過(guò)在所述熔塊冷卻器(3)中加熱材料加熱的一部分空氣導(dǎo)入所述第一氣旋預(yù)熱器(5)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)的方法，其中一部分來(lái)自第二氣旋預(yù)熱器(7)的煙(11)被用作用于固體燃料的風(fēng)動(dòng)輸送的流體，和/或作為用于液體燃料的噴射流體或作為在第二預(yù)熱器(7)中的清洗流體。
9.用于制造水泥熔塊的裝置，包含-第一氣旋預(yù)熱器(5)以及第二氣旋預(yù)熱器(7)，分別用于預(yù)熱第一部分原材料(4)和第二部分原材料(6)，-預(yù)煅燒器(1 )，通過(guò)預(yù)煅燒器釋放的煙(8)導(dǎo)向第二氣旋預(yù)熱器(7 )，該預(yù)煅燒器 (1 )具有在第一氣旋預(yù)熱器(5 )中預(yù)熱的材料的入口(20)和在第二氣旋預(yù)熱器(7 ) 中預(yù)熱的材料的入口(30)，-旋轉(zhuǎn)爐O)，具有燃料燃燒器，通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)爐( 釋放的煙(18)導(dǎo)向所述第一氣旋預(yù)熱器(5)，所述旋轉(zhuǎn)爐(2)具有用于在所述預(yù)煅燒器(1)中焙燒的材料的入口( 40 )，-熔塊冷卻器(3 )，于旋轉(zhuǎn)爐(2 )出口吹出冷卻氣體，其特征在于，它包含用于向預(yù)煅燒器(1)供應(yīng)燃燒氣體(9)的設(shè)備(90 )，燃燒氣體 (9)的氧濃度在90%至100%之間，其中所述預(yù)煅燒器(1)是流化床(13)，所述燃燒氣體(9) 是流體化氣體。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，在所述預(yù)煅燒器(1)上游，具有用于混合所述預(yù)熱材料與燃料(10)的設(shè)備(100 )。
全文摘要
本發(fā)明涉及在裝置中生產(chǎn)水泥熔塊的方法，包含第一氣旋預(yù)熱器以及第二氣旋預(yù)熱器，分別用于預(yù)熱第一部分原材料和第二部分原材料；使用用于燃燒燃料的燃燒氣體的預(yù)煅燒器，通過(guò)預(yù)煅燒器釋放的煙導(dǎo)向第二氣旋預(yù)熱器，旋轉(zhuǎn)爐具有燃料燃燒器，通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)爐釋放的所述煙導(dǎo)向所述第一氣旋預(yù)熱器；熔塊冷卻器，吹出的冷卻氣體穿過(guò)旋轉(zhuǎn)爐出口的熔塊。根據(jù)本發(fā)明方法，在預(yù)煅燒器中的燃燒氣體包含90體積%-100體積%氧。該預(yù)煅燒器可以是流化床，流體化氣體是燃燒氣體。本發(fā)明還涉及如此的裝置。
文檔編號(hào)C04B7/43GK102472580SQ201080030087
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月2日
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