專(zhuān)利名稱(chēng)：窯頭外投料煅燒高活性混合材的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水泥生產(chǎn)方法。具體而言，本發(fā)明涉及一種對(duì)水泥回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)水泥熟料方法的重大改進(jìn)，即一種通過(guò)窯頭外“二次投料煅燒”，從而煅燒高活性混合材，進(jìn)而增加水泥產(chǎn)量的生產(chǎn)方法。本發(fā)明的方法還涉及一種簡(jiǎn)便易行、節(jié)能高效、成本低廉地利用工礦業(yè)廢渣作為物料進(jìn)行煅燒從而增加水泥產(chǎn)量的生產(chǎn)方法。同時(shí)，本發(fā)明的方法還涉及一種在水泥熟料生產(chǎn)中提高能源利用效率，降低水泥熟料生產(chǎn)煤耗，并增加余熱發(fā)電的發(fā)電量的方法。另外，本發(fā)明還涉及用于實(shí)施本發(fā)明方法的設(shè)備。
背景技術(shù)：
水泥為粉末狀水硬性無(wú)機(jī)膠凝材料，其經(jīng)加水?dāng)嚢韬罂尚纬蓾{體，能將砂、石、鋼材等材料牢固地膠結(jié)在一起，并在空氣或水中硬化，是目前建筑行業(yè)中用途最廣、用量最大的材料。水泥雖然價(jià)格較低，但消費(fèi)量巨大，在建筑成本中占有重要份額。近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)水泥行業(yè)發(fā)展迅速，其生產(chǎn)和消費(fèi)量約占世界總量的45%左右。2010年我國(guó)水泥產(chǎn)量達(dá)到18. 8億噸，并具有相當(dāng)大的發(fā)展空間。目前，我國(guó)水泥行業(yè)普遍采用干法/濕法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)工藝，以及窯外預(yù)熱分解技術(shù)。以硅酸鹽類(lèi)水泥為例，通?？蓪⑵涔に嚫爬椤皟赡ヒ粺?，即生料制備，熟料煅燒，和水泥粉磨。其中“生料制備”是指，把石灰石、粘土和其它輔助生料等經(jīng)過(guò)物理處理，如破碎和粉磨，形成適于燒成系統(tǒng)所需要的生料；“熟料煅燒”由窯外預(yù)熱分解、窯內(nèi)煅燒等過(guò)程組成，經(jīng)預(yù)熱和分解的生料被送入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)行高溫煅燒，燒成溫度約為1250°C至1450°C， 以實(shí)現(xiàn)熟料的燒成，燒成后的高溫熟料從窯頭卸出，經(jīng)篦冷機(jī)等熟料冷卻機(jī)冷卻，輸送至儲(chǔ)存區(qū)或熟料磨機(jī)；“水泥粉磨”是水泥制造的最后工序，其將水泥熟料、混合材和必要的性能調(diào)節(jié)材料/膠凝劑等粉磨至適宜的粒度，最終形成水泥成品。另外，大部分水泥生產(chǎn)線都配備了熱風(fēng)利用和余熱發(fā)電裝置。在上述生產(chǎn)工藝中，需要特別指出的是，經(jīng)過(guò)大約1250°C至1450°C燒成后的熟料保持了較高的溫度，一般窯頭卸料溫度約為900°C至1200°C。為了保證熟料成分的礦物活性，進(jìn)而保證成品水泥的品質(zhì)，一般需要將該煅燒后的熟料經(jīng)急冷而使其溫度迅速下降。因此，通常采用篦冷機(jī)或其它冷卻裝置對(duì)熟料進(jìn)行冷卻。例如，通過(guò)在篦冷機(jī)中自下而上吹入冷空氣。通常情況下，為了使該高溫能量得到充分利用，篦冷機(jī)的第一段、第二段的冷卻風(fēng)經(jīng)熟料加熱后，平均溫度在大約900°C左右，一部分引出送入回轉(zhuǎn)窯煅燒區(qū)，另一部分引出進(jìn)入窯外分解裝置，分別用于水泥熟料的煅燒和水泥原料的分解等。篦冷機(jī)第三段冷卻風(fēng)的平均溫度在400°C左右，可以用于余熱發(fā)電和/或用作煤磨的熱源等。但即使如此，煅燒熟料本身帶有的熱量也未被充分利用。例如CN101407382A中披露了一種干法水泥余熱中窯頭余熱鍋爐取風(fēng)工藝的控制方法及其裝置，該發(fā)明涉及了通過(guò)控制和調(diào)節(jié)熟料溫度、熟料流量、熟料粒徑、料層厚度、蓖冷機(jī)速度和風(fēng)量/風(fēng)速等，在蓖冷機(jī)60(TC至20(TC區(qū)域取風(fēng)的技術(shù)。此外，在現(xiàn)有水泥生產(chǎn)工藝中，為了減少環(huán)境污染、降低成本和提高水泥產(chǎn)量，在水泥生料配制，以及混合材應(yīng)用中，普遍使用工業(yè)廢渣、礦渣、采礦廢棄物等材料，例如粉煤灰、煤矸石、高爐礦渣、電石渣等。甚至，現(xiàn)有技術(shù)涉及了直接大量使用工業(yè)廢渣、礦渣、采礦廢棄物等材料生產(chǎn)水泥的方法。例如CN1072159A公開(kāi)了一種低溫煅燒水泥熟料的方法。該方法使用粉煤灰、煤矸石、鋼渣、劣質(zhì)煤等工業(yè)廢料，采用沸騰爐或流化床，在950°C至 1100°C煅燒形成水泥熟料。但是，該方法需要對(duì)原料粉磨0. 08篩余不大于10%，并采用沸騰爐或流化床。CN1057821A中公開(kāi)了一種低溫水泥生產(chǎn)方法。該方法采用煤矸石和生石灰為主要原料，通過(guò)常壓蒸養(yǎng)，750°C至850°C流化床煅燒，生產(chǎn)水泥熟料。該方法存在的主要問(wèn)題是，需要對(duì)原料組合物進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間蒸養(yǎng)，100°C，4至10小時(shí)，并需要加入晶種。該方法受蒸養(yǎng)時(shí)間長(zhǎng)，流化床產(chǎn)能有限等條件限制，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。CN1546410A也公開(kāi)了類(lèi)似的大量利用煤矸石生產(chǎn)復(fù)合水泥的方法。該方法需要在高溫煅燒爐中對(duì)粉磨后的原料組合物進(jìn)行煅燒，煅燒溫度在600°C至1000°C，煅燒時(shí)間1. 5至2. 5小時(shí)，并使用堿金屬或堿土金屬激發(fā)劑。CN11M724A還公開(kāi)了一種采用立式煅燒窯，在1000°C至1500°C煅燒，利用煤矸石等生產(chǎn)水泥摻合料的方法。該方法需要高溫煅燒6至10小時(shí)，并用水冷卻燒結(jié)料。綜合以上現(xiàn)有技術(shù)可知，在水泥工業(yè)領(lǐng)域，人們?cè)谑褂霉I(yè)廢渣、礦渣和采礦廢棄物等材料生產(chǎn)水泥方面進(jìn)行了大量的探索和實(shí)踐，但是這些方法通常需要特殊的煅燒設(shè)備和/或蒸養(yǎng)設(shè)備，專(zhuān)門(mén)的生產(chǎn)線，加入晶種或激發(fā)劑，以及對(duì)原料進(jìn)行粉磨等實(shí)施條件，這些因素導(dǎo)致水泥生產(chǎn)效率較低，質(zhì)量不夠穩(wěn)定，能源消耗較大，最重要的是這些方法都不能與現(xiàn)行的干法/濕法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)工藝相融合或結(jié)合，所以難以得到廣泛應(yīng)用和推廣。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種利用回轉(zhuǎn)窯水泥生產(chǎn)線，通過(guò)窯頭外“二次投料煅燒”，煅燒出高性能的混合材，進(jìn)而提高水泥產(chǎn)量的方法。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種簡(jiǎn)便易行、節(jié)能高效、成本低廉地利用工礦業(yè)廢渣提高水泥產(chǎn)量的方法。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種在水泥熟料生產(chǎn)中提高能源利用效率，降低水泥熟料生產(chǎn)煤耗，并增加余熱發(fā)電的發(fā)電量的方法。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供用于實(shí)施上述煅燒高活性混合材生產(chǎn)方法的設(shè)備，以及對(duì)生產(chǎn)線上相關(guān)設(shè)備的改造。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種實(shí)施上述生產(chǎn)方法所生產(chǎn)的水泥熟料及水泥。為了便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，首先對(duì)本發(fā)明所涉及的術(shù)語(yǔ)作如下定義本發(fā)明所稱(chēng)的術(shù)語(yǔ)“二次投料煅燒”是指，相對(duì)于在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)行的常規(guī)生料投料和熟料煅燒而言，本發(fā)明在回轉(zhuǎn)窯窯頭部位外側(cè)，二次投入(最好具有一定熱值)可在較低溫度下經(jīng)煅燒形成水泥活性成分的物料或物料組合物，利用從窯頭卸出的高溫熟料的溫度進(jìn)行煅燒，該二次投料及煅燒不是發(fā)生在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，而是發(fā)生在回轉(zhuǎn)窯窯頭部位之外的窯頭罩內(nèi)和篦冷機(jī)內(nèi)。所以，相對(duì)于在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)行的投料煅燒而言，本發(fā)明的方法所涉及的投料煅燒被定義為“二次投料煅燒”，所投入的物料被定義為“二次投入煅燒物料”或“二次投入物料”。本發(fā)明所使用的術(shù)語(yǔ)“窯頭外”是指回轉(zhuǎn)窯的旋轉(zhuǎn)窯體窯頭端之外，通常在此位置布置了窯頭罩和篦冷機(jī)等裝置。
從窯頭卸出的高溫熟料，被稱(chēng)為“卸出料”。而本發(fā)明所述的提高水泥產(chǎn)量，實(shí)際上是指得到的水泥熟料包括來(lái)自回轉(zhuǎn)窯經(jīng)高溫煅燒的“卸出料”和經(jīng)“窯頭外” “二次投料煅燒”形成的高活性混合材。本發(fā)明所述的“高溫煅燒”，是指通常的回轉(zhuǎn)窯煅燒之燒成溫度，約為1250°C至 1450°C ；所述的二次煅燒溫度或較低煅燒溫度或低溫煅燒之溫度，不高于1100°C，一般約為 800 °C 至 1100°C。本發(fā)明所述的“混合材”，是指經(jīng)二次煅燒后的物料。本發(fā)明所述的“水泥熟料混合物”是指經(jīng)二次煅燒后的物料和從窯頭卸出的物料的混合物。具體而言，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一方面，本發(fā)明提供一種窯頭外投料煅燒活性混合材的方法，所述方法包括以下步驟在經(jīng)回轉(zhuǎn)窯高溫煅燒的熟料通過(guò)窯頭罩進(jìn)入篦冷機(jī)時(shí)，通過(guò)窯頭外二次投入可在較低溫度下經(jīng)煅燒形成水泥活性成分的物料，進(jìn)行低溫煅燒。其中二次投入的物料如具有熱值，經(jīng)煅燒產(chǎn)生的熱量可以用于提高二次和三次風(fēng)溫以及用于發(fā)電，因而可以具有節(jié)煤和增加余熱發(fā)電量的效果。因此，本發(fā)明的方法還是一種節(jié)煤和增加余熱發(fā)電量的方法。其中“窯頭外”可以是窯頭罩和/或篦冷機(jī)靠近窯頭罩的位置處。其中，所述物料為經(jīng)700°C至1200°C煅燒形成為水泥活性成分的物料，所述物料具有的熱值為其具有的熱值為OKJ/kg至12000KJ/kg，優(yōu)選100KJ/kg至12000KJ/kg ；優(yōu)選地，所述物料的最大顆粒直徑小于5cm，優(yōu)選小于2cm。通常，所述物料包含第一原料，所述第一原料選自煤矸石、油頁(yè)巖、石煤、粘土、河湖淤泥、頁(yè)巖、廢渣土和泥炭中的一種或幾種，優(yōu)選為煤矸石、頁(yè)巖、石煤、泥炭中的一種或幾種，進(jìn)一步優(yōu)選煤矸石。此外，所述物料還可以包含發(fā)熱量較高的第二原料，用于補(bǔ)充第一原料的含熱值的不足，從而提高物料的含熱值；并且，所述物料還可以包含含鈣值較高的第三原料，用于補(bǔ)充第一原料的含鈣值的不足，從而提高物料的含鈣值。其中，所述第二原料選自劣質(zhì)煤、廢焦碳、泥炭和廢石墨中的一種或幾種；所述第三原料為電石渣。在從窯頭外二次投入物料，所述物料的投入量為經(jīng)回轉(zhuǎn)窯高溫煅燒的熟料的重量的至100%，優(yōu)選為5%至70%。投入的物料為可在較低溫度下經(jīng)煅燒形成為水泥活性成分的物料，此較低煅燒溫度為 7000CM 1200°C，優(yōu)選 7500CM 1100°Co另一方面，本發(fā)明還提供了根據(jù)上述方法生產(chǎn)的水泥熟料混合物。再一方面，本發(fā)明提供了一種提高水泥產(chǎn)量以及熱能利用率的回轉(zhuǎn)窯的水泥生產(chǎn)設(shè)備，所述生產(chǎn)設(shè)備包括回轉(zhuǎn)窯(12)、窯頭罩(11)、篦冷機(jī)(9)，在所述回轉(zhuǎn)窯的窯頭(18) 外的窯頭罩的罩體上和/或篦冷機(jī)處設(shè)置有投料口(16)，用于向窯頭罩和篦冷機(jī)內(nèi)投入物料。
并且，所述投料口(16)可以為一個(gè)或多個(gè)，并且可以設(shè)置于所述窯頭罩(11)的罩體的側(cè)面和/或頂部以及篦冷機(jī)處。優(yōu)選地，所述生產(chǎn)設(shè)備還可以包括物料輸送裝置，其將要投入的物料輸送至所述投料口(16)。以下是本發(fā)明的詳細(xì)描述本發(fā)明的上述目的是采用如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的如按照現(xiàn)有的回轉(zhuǎn)窯水泥生產(chǎn)工藝進(jìn)行熟料燒成，所得熟料的燒成溫度如前所述大約在1250°C至1450°C。經(jīng)高溫煅燒的熟料，通過(guò)窯頭卸出，進(jìn)入窯頭罩和篦冷機(jī)，卸出料的溫度約在900°C至1200°C。常規(guī)水泥生產(chǎn)工藝是，采用篦冷機(jī)對(duì)上述熟料進(jìn)行冷卻，冷卻至大約200°C后，將熟料入庫(kù)或送水泥粉磨。當(dāng)然還可包括從篦冷機(jī)上部引出熱風(fēng)，用于高溫煅燒和窯外預(yù)分解，以及利用余熱發(fā)電等。相比之下，本發(fā)明的水泥生產(chǎn)方法是，充分利用了從窯頭卸出的高溫熟料的溫度，通過(guò)在窯頭外二次投入(具有一定熱值)可在較低溫度下經(jīng)煅燒形成水泥活性成分的物料，在窯頭罩和篦冷機(jī)內(nèi)完成對(duì)二次投入物料的煅燒， 并與從窯頭卸出的熟料一同冷卻，共同構(gòu)成本發(fā)明的水泥熟料混合物。由于被煅燒的煤矸石等物料經(jīng)快速煅燒又被急速冷卻，其活性遠(yuǎn)高于一般水泥混合材的活性，因而在磨制同等質(zhì)量水泥時(shí)，熟料使用量下降，從而提高水泥的產(chǎn)量。所述的二次煅燒溫度，最高溫度一般不超過(guò)1200°C，不低于700°C。優(yōu)選的煅燒溫度范圍，大約為750°C至1100°C。具體煅燒溫度選擇，隨二次投入的物料不同而變化?？梢酝ㄟ^(guò)在窯頭罩側(cè)部和/或上部設(shè)置的一個(gè)或多個(gè)投料口進(jìn)行物料的二次投入，也可以通過(guò)在篦冷機(jī)接近窯頭位置設(shè)置的一個(gè)或多個(gè)投料口進(jìn)行，當(dāng)然如果必要，還可以通過(guò)上述兩個(gè)位置都設(shè)置投料口進(jìn)行投料。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行投料口的設(shè)置，只要可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的生產(chǎn)方法即可。所述二次投入的物料從投料口投入后，隨著從回轉(zhuǎn)窯卸出的高溫熟料一同滾落， 相對(duì)均勻地平鋪在從窯頭卸出的高溫熟料的表層上面，并隨篦冷機(jī)向前移動(dòng)。所述的二次投入最好具有一定熱值并可在較低溫度下煅燒形成水泥活性成分的物料，主要選自工業(yè)廢渣、礦渣和采礦廢棄物等材料，例如煤矸石、石煤，也可以選自粘土、 河湖淤泥、頁(yè)巖和廢渣土等。另外，根據(jù)需要可加入適量的含碳材料，如劣質(zhì)煤、石煤、廢石墨和泥炭等，以補(bǔ)充所述物料的熱值。另外，根據(jù)需要還可以加入適量的鈣質(zhì)原料，例如熟石灰、電石渣等，以補(bǔ)充所述物料含鈣量不足。在現(xiàn)有技術(shù)中，已有若干篇文獻(xiàn)披露了利用煤矸石作為主要原料，生產(chǎn)低溫水泥的工藝方法，這里可以部分地引用，但僅作參考。相信本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，可以在理解本發(fā)明的核心技術(shù)方案之后，根據(jù)因地制宜所選用的主要原料，完成本發(fā)明所述物料的組成配比。當(dāng)然這些為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的而完成的物料配比方案，均在本發(fā)明所要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明優(yōu)選使用煤矸石作為二次投料的主要原料。煤矸石是夾雜在煤層中的含碳量較低、比煤更堅(jiān)硬的巖石，是采煤和洗煤過(guò)程中排出的固體廢棄物的總稱(chēng)。由于煤矸石的化學(xué)成分中含有硅、鈣和碳，甚至某些礦山的煤矸石的成分接近于水泥生料，可以直接破碎后用作本發(fā)明所述的二次投入物料。當(dāng)然，以煤矸石作為主要原料，適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)充鈣質(zhì)原料和 /或含碳原料可以擴(kuò)大對(duì)煤矸石的選擇范圍，并提高煤矸石的加入量，從而提高水泥產(chǎn)量。本發(fā)明還可以使用粘土、河湖淤泥、頁(yè)巖、廢渣土等作為二次投料的主要原料。以使用河湖淤泥為例，同樣也可以取得良好效果。由于此類(lèi)原料通常碳含量為0或非常低，即不含有熱值，所以必要時(shí)在配料時(shí)可加入含熱值較高的材料，如劣質(zhì)煤等、熱值較高的煤矸石等。不言而喻，按照本發(fā)明的指示，選用其它工礦業(yè)廢棄物或城建廢棄物作為二次投料的主要原料，或者選用其中的一種或多種進(jìn)行組合作為為二次投料的主要原料，也可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。本發(fā)明所述的二次投入煅燒物料一般不需要進(jìn)行粉磨、蒸養(yǎng)、預(yù)分解等耗能工藝步驟，只需簡(jiǎn)單地破碎到一定粒度即可。例如，使用常規(guī)的破碎機(jī)，將所述物料破碎到最大顆粒直徑小于約5cm、優(yōu)選小于約2cm的顆粒，優(yōu)選最大顆粒直徑小于約2cm的顆粒。本發(fā)明所述的二次投入煅燒物料的量為，相對(duì)于從回轉(zhuǎn)窯卸出熟料重量的約
至100% (重量)。如果投入量過(guò)小，水泥增產(chǎn)效果不明顯；如果投入量過(guò)大，有可能降低本發(fā)明水泥的質(zhì)量。本發(fā)明優(yōu)選的二次投入煅燒物料的量為，相對(duì)于從回轉(zhuǎn)窯卸出熟料重量的約5%至70% (重量)。應(yīng)該理解，按照本發(fā)明的指示，投入量超過(guò)70%，甚至100%或以上都是可能的，這要視所投入物料的質(zhì)量而定。只要不明顯降低水泥質(zhì)量，或明顯減少總混合材的加入量，都是可行的，也都在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。本發(fā)明所述的二次投入煅燒物料最好含有一定熱值，其所含熱值用發(fā)熱量表示， 一般在約100KJ/kg至12000KJ/kg范圍。發(fā)熱量過(guò)低，物料投入后會(huì)影響二次風(fēng)溫度，增加旋窯煅燒煤耗和減少余熱發(fā)電。發(fā)熱量過(guò)高，則會(huì)造成局部過(guò)燒，溫度過(guò)高，會(huì)對(duì)篦冷機(jī)中需要冷卻的回轉(zhuǎn)窯卸出熟料的質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。用于本發(fā)明的二次投入煅燒物料，有的不需要添加任何其它含碳材料，即可直接應(yīng)用。但從廣義上說(shuō)，添加適量的含碳材料可以擴(kuò)大主要原料的適應(yīng)性和可選范圍。總而言之，按照本發(fā)明的指示，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，將二次投入煅燒物料的熱值控制在適當(dāng)范圍內(nèi)，都可以實(shí)施本發(fā)明。本發(fā)明所述的二次投料煅燒隨篦冷機(jī)前進(jìn)完成，一般不需要特別復(fù)雜地調(diào)節(jié)其運(yùn)行速度，但可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)篦冷機(jī)內(nèi)各區(qū)段的風(fēng)量和風(fēng)速，以便二次投入煅燒物料被充分煅燒。這里要特別說(shuō)明的是，事實(shí)上二次投入煅燒物料相對(duì)均勻地平鋪在從窯頭卸出的高溫熟料的表層上面，而篦冷機(jī)冷風(fēng)從下向上吹送，冷風(fēng)穿過(guò)卸出料層對(duì)高溫熟料進(jìn)行冷卻， 同時(shí)給在其表層上面所進(jìn)行的二次煅燒提供氧氣助燃或高溫加熱煅燒。由于向上送風(fēng)，二次煅燒火焰向上，所以不會(huì)對(duì)卸出料的冷卻進(jìn)程產(chǎn)生不利影響，這也正是本發(fā)明巧妙和非顯而易見(jiàn)之所在。另外一個(gè)意想不到的附帶效果是，當(dāng)二次投入煅燒物料含有可燃物時(shí)，其燃燒發(fā)熱提高了向回轉(zhuǎn)窯送風(fēng)和分解爐送風(fēng)的溫度從而節(jié)約熟料燒成的煤耗，同時(shí)還提高了余熱發(fā)電的發(fā)電量。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，以煤矸石作為二次投料煅燒物料、并以現(xiàn)行的水泥回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線設(shè)備為例，可以通過(guò)下述工藝步驟實(shí)施本發(fā)明水泥原料經(jīng)預(yù)處理后經(jīng)分解爐進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯，在該回轉(zhuǎn)窯中經(jīng)過(guò)高溫煅燒后成為經(jīng)煅燒的熟料，然后從窯頭卸料進(jìn)入篦冷機(jī)進(jìn)行急冷處理。在回轉(zhuǎn)窯的窯頭罩上開(kāi)設(shè)有投料口，通過(guò)該投料口將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的煤矸石輸送進(jìn)篦冷機(jī)內(nèi)，二次投入煅燒物料隨卸出料滾落，相對(duì)均勻地平鋪在從窯頭卸出的高溫熟料的表層上面，形成一層煤矸石物料層，并隨篦冷機(jī)輸送帶向前傳送。此時(shí)，由于卸出的高溫煅燒熟料本身所帶有的高溫，并且煤矸石通常在700°C至1000°C左右燃燒，因此煤矸石被高溫煅燒和燃燒，即“二次投料煅燒”。經(jīng)煅燒的煤矸石成為水泥的活性成分。此外，此二次煅燒還可以使進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯、分解爐內(nèi)的二次風(fēng)溫和用于余熱發(fā)電的三次風(fēng)溫明顯提高，從而大大節(jié)約了窯頭煤耗和分解爐煤耗，其被煅燒時(shí)產(chǎn)生的熱量可進(jìn)一步提高余熱發(fā)電的發(fā)電量。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的生產(chǎn)方法主要包括在回轉(zhuǎn)窯的窯頭罩上設(shè)置開(kāi)口，經(jīng)該開(kāi)口從蓖冷機(jī)的上部即窯頭加入經(jīng)破碎好的可以作為水泥活性成分的煤矸石、頁(yè)巖、石煤或泥炭等，這些物料與經(jīng)煅燒的高溫熟料組合，由于高溫熟料本身帶有的熱量在篦冷機(jī)中、在高溫熟料的上部被迅速煅燒，再被快速冷卻生成活性很高的水泥混合材，從而增加了水泥成分，提高了水泥產(chǎn)量。同時(shí)由于這些物質(zhì)的煅燒和自燃產(chǎn)生的熱量，從而使進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯、分解爐內(nèi)的風(fēng)溫和用于余熱發(fā)電的風(fēng)溫明顯提高，從而大大節(jié)約了窯頭煤和分解爐煤， 并且余熱發(fā)電量增加(見(jiàn)圖3、4)。特別是在低發(fā)熱量煤炭和高發(fā)熱量煤炭差價(jià)顯著的地區(qū)，可以使用較低發(fā)熱量的煤炭來(lái)代替高發(fā)熱量的煤炭，例如用5000大卡的煤替代5500大卡的煤，從而大大降低煤的采購(gòu)成本，而且，由于二次、三次風(fēng)溫的提高，還可以用無(wú)煙煤來(lái)代替煙煤，在無(wú)煙煤和煙煤差價(jià)大的地區(qū)就可以大大節(jié)約煤的采購(gòu)成本。除上述技術(shù)效果外，本發(fā)明還至少具有以下有益效果(1)本發(fā)明所加入的進(jìn)行二次煅燒的物料可以采用煤矸石、劣質(zhì)煤、頁(yè)巖、石煤或泥炭、廢土等工礦業(yè)所產(chǎn)利用價(jià)值低的物料，因此可以明顯降低水泥生產(chǎn)成本，較大地提高了水泥行業(yè)的產(chǎn)出值；(2)在實(shí)施本發(fā)明的生產(chǎn)方法時(shí)，僅需要在現(xiàn)有水泥生產(chǎn)設(shè)備上增加一個(gè)或多個(gè)可以通過(guò)窯頭加入二次煅燒物料的投料裝置即可實(shí)施。因此，設(shè)備改進(jìn)方法簡(jiǎn)單，無(wú)需投入過(guò)多的設(shè)備改進(jìn)成本。


以下，結(jié)合附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案及有益效果，其中圖1是本發(fā)明的回轉(zhuǎn)窯水泥生產(chǎn)設(shè)備的示意圖，其中12為回轉(zhuǎn)窯，11為窯頭罩，9 為篦冷機(jī)，16為投料口，18為窯頭；其中箭頭表示二次投入物料進(jìn)入窯頭罩的方向。圖2是單獨(dú)采用煤矸石作為物料，其不同加入量對(duì)本發(fā)明水泥強(qiáng)度的影響曲線圖。圖3是單獨(dú)采用煤矸石作為物料，其不同加入量與二次風(fēng)和三次風(fēng)溫度以及余熱發(fā)熱量的變化曲線圖。圖4是煤矸石混合物不同加入量對(duì)本發(fā)明水泥強(qiáng)度的影響曲線圖。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)理解，下述實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1以煤矸石為二次投料的物料現(xiàn)以煤矸石作為二次投料的物料，說(shuō)明本發(fā)明的水泥生產(chǎn)方法。如圖1所示，本發(fā)明的回轉(zhuǎn)窯水泥生產(chǎn)設(shè)備中12為回轉(zhuǎn)窯，11為窯頭罩，9為篦冷機(jī)，16為投料口，17為物料輸送裝置，18為窯頭，19為料倉(cāng)。在經(jīng)回轉(zhuǎn)窯高溫煅燒的熟料通過(guò)窯頭罩進(jìn)入篦冷機(jī)時(shí)，從投料口(16)投入平均熱量為1600KJ/kg的煤矸石，投入量為經(jīng)回轉(zhuǎn)窯高溫煅燒的熟料產(chǎn)出量的25%，并且該煤矸石已預(yù)先破碎成直徑小于2cm的粒料。投入的煤矸石隨著從回轉(zhuǎn)窯卸出的高溫熟料一同滾落到篦冷機(jī)上，相對(duì)均勻地平鋪在從窯頭卸出的高溫熟料的表層上面，并隨篦冷機(jī)向前移動(dòng)。此時(shí)，從篦冷機(jī)的下方自下向上吹入冷風(fēng)，冷風(fēng)穿過(guò)料層對(duì)高溫熟料進(jìn)行冷卻。由于從回轉(zhuǎn)窯卸出的熟料本身帶有900°C至1200°C的高溫，并且所吹入的冷風(fēng)進(jìn)一步提供了助燃的氧氣，因此二次投料的煤矸石在高溫和氧氣作用下被迅速加熱煅燒，并在篦冷機(jī)內(nèi)快速冷卻。經(jīng)煅燒后單獨(dú)檢出煤矸石，經(jīng)分析化學(xué)成份如下表1 表 權(quán)利要求
1.一種窯頭外投料煅燒活性混合材的方法，所述方法包括以下步驟在經(jīng)回轉(zhuǎn)窯高溫煅燒的熟料通過(guò)窯頭罩進(jìn)入篦冷機(jī)時(shí)，通過(guò)窯頭外二次投入可在較低溫度下經(jīng)煅燒形成水泥活性成分的物料，進(jìn)行低溫煅燒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述窯頭外為窯頭罩和/或篦冷機(jī)靠近窯頭罩位置處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述物料為經(jīng)700°C 1200°C煅燒形成為水泥活性成分的物料，其具有的熱值為OKJ/kg至12000KJ/kg，優(yōu)選100KJ/kg至 12000KJ/kg ；優(yōu)選地，所述物料的最大顆粒直徑小于5cm，優(yōu)選最大顆粒直徑小于2cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述物料包含第一原料，且所述第一原料選自煤矸石、油頁(yè)巖、石煤、粘土、河湖淤泥、頁(yè)巖、廢渣土和泥炭中的一種或幾種；優(yōu)選為煤矸石、頁(yè)巖、石煤和泥炭中的一種或幾種，進(jìn)一步優(yōu)選煤矸石。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述物料還包含發(fā)熱量較高的第二原料；優(yōu)選地，所述物料還包含含鈣值較高的第三原料；優(yōu)選地，所述第二原料選自煤、劣質(zhì)煤、廢焦碳、泥炭和廢石墨中的一種或幾種；所述第三原料為電石渣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述物料的投入量為經(jīng)回轉(zhuǎn)窯高溫煅燒的熟料的重量的至100%，優(yōu)選為5%至70%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)中所述的方法，其特征在于，所述低溫煅燒溫度為 700°C至 1200°C，優(yōu)選 750°C至 1100°C。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法生產(chǎn)的水泥熟料混合物。
9.一種提高水泥產(chǎn)量以及熱能利用率的回轉(zhuǎn)窯水泥生產(chǎn)設(shè)備，所述生產(chǎn)設(shè)備包括回轉(zhuǎn)窯(12)、窯頭罩(11)、篦冷機(jī)(9)，其特征在于，在所述回轉(zhuǎn)窯的窯頭(18)外的窯頭罩(11) 的罩體上和/或篦冷機(jī)處設(shè)置有投料口(16)，用于向窯頭罩和/或篦冷機(jī)內(nèi)投入物料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述投料口(16)為一個(gè)或多個(gè)，位于所述窯頭罩(11)的罩體的側(cè)面和/或頂部以及篦冷機(jī)處。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述生產(chǎn)設(shè)備還包括物料輸送裝置，用于將所述物料輸送至所述投料口(16)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種窯頭外投料煅燒活性混合材的方法。所述方法包括二次投入具有一定熱值并可在較低溫度下經(jīng)煅燒形成水泥活性成分的物料，進(jìn)行低溫煅燒。該二次投料及煅燒不是發(fā)生在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，而是發(fā)生在回轉(zhuǎn)窯窯頭部位之外的窯頭罩內(nèi)和篦冷機(jī)內(nèi)。本發(fā)明還提供一種簡(jiǎn)便易行、節(jié)能高效、成本低廉地利用工礦業(yè)廢渣提高水泥綜合產(chǎn)量的方法。并且，本發(fā)明還提供一種通過(guò)用劣質(zhì)煤、煤矸石、石煤等低價(jià)值材料煅燒而節(jié)煤和增加余熱發(fā)電量的方法。此外，本發(fā)明還提供了用于實(shí)施該方法的水泥生產(chǎn)設(shè)備，該設(shè)備包括在在窯頭罩和/或篦冷機(jī)上設(shè)置二次投料的投料口。
文檔編號(hào)C04B7/24GK102464458SQ201110385259
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2011年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月28日
發(fā)明者齊正良 申請(qǐng)人:瀘州蘭良水泥有限公司