專利名稱：用于預(yù)加熱/預(yù)煅燒窯的輔助燃料輸送設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固體廢物在預(yù)加熱/預(yù)煅燒窯中的應(yīng)用。更確切地說，本發(fā)明涉及一種將可燃的固體廢物送入預(yù)加熱或預(yù)煅燒窯的立管以使其在該立管中燃燒的設(shè)備。
背景技術(shù)：
和技術(shù)方案工業(yè)生產(chǎn)一般要產(chǎn)生固體可燃廢物。由于這種廢物可燃或有毒的特性，許多廢物被目前的環(huán)境法規(guī)歸類為“有害廢物”。在處理這種材料的政府法規(guī)頒布之前，一般以伴隨有顯著環(huán)境影響的掩埋方法來處理它們。最近，由于對有害廢物掩埋處理方式進(jìn)行嚴(yán)厲限制的環(huán)境法規(guī)的頒布，唯一可行的、安全處理這些廢物的方法是對其進(jìn)行熱處理，一般是在高成本的帶有控制排放裝置的特定的有害廢物焚燒爐中進(jìn)行的。
根據(jù)聯(lián)邦和州政府環(huán)境協(xié)調(diào)署提供的處理可燃廢物的理想標(biāo)準(zhǔn)，水泥窯已經(jīng)得到了另人滿意的評價。在水泥窯中生產(chǎn)水泥熟料是一種能量集中的操作。在水泥窯中應(yīng)用可燃廢物衍生的燃料為水泥制造過程提供了廉價的能源，并同時可節(jié)省不可再生的燃料源。這樣，在窯中燃燒固體廢物可從有害廢物中回收能量。此外，由于窯的操作溫度高、滯留時間長以及它為無機(jī)廢渣化學(xué)結(jié)合成為硅酸鹽水泥的活性化合物提供了有利條件，制造水泥的過程為在環(huán)境中徹底地處理可燃的有害和無害廢物提供了理想的條件。
通過與粘土材料或其它形式的硅土、鋁土以及氧化鐵一起加熱含石灰質(zhì)的材料可生產(chǎn)水泥熟料，其中的氧化鐵可另外含有少量本地材料，這些材料在約2300°-2900°F(1260°-1593°C)的溫度下產(chǎn)生將這些成分轉(zhuǎn)化為水泥熟料這一過程所必需的化學(xué)反應(yīng)。在傳統(tǒng)長的濕或干窯中是將細(xì)分的生礦物料分流通過一個在低部加熱的傾斜旋轉(zhuǎn)容器中來完成水泥生礦物料的煅燒和燒結(jié)的。因為這個過程要求高溫，在最終的產(chǎn)品成本中燃料的成本成為一個重要的因素。特別是人們認(rèn)為水泥熟料生產(chǎn)中所有燃料成本中最重要的因素是較高的吸熱煅燒步驟，在這個步驟中，堿性金屬碳酸鹽被轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的氧化物，并伴隨產(chǎn)生二氧化碳。水泥制造過程的這個部分占一般干窯工藝?yán)碚撍枘芰康?0％以上。
因此，減少燃料成本一直是水泥制造工業(yè)的一個主要問題。一種目的在于顯著節(jié)省燃料的研究是建造和使用預(yù)煅燒窯，在這種預(yù)煅燒窯中，已細(xì)致分開的原料與燃燒燃料一起處于具有較高傳熱效率的懸置狀態(tài)。預(yù)煅燒爐有一個專門的腔室、一個立管，它們用來燃燒與來自傳統(tǒng)預(yù)熱懸置系統(tǒng)的經(jīng)預(yù)熱的生礦物料一起處于懸置狀態(tài)的總過程燃料的60％，以便迅速地(一般1-2秒)煅燒生礦物中大約90％的碳酸鈣來生成氧化鈣。
與傳統(tǒng)長的濕或干旋轉(zhuǎn)窯相比，這種懸置礦物顆粒與燃燒燃料之間的緊密接觸導(dǎo)致了很好的熱接觸且顯著節(jié)省了燃料(主要優(yōu)點)。參看1985年7月的Garrett，Rock Products，“預(yù)煅燒窯今日回顧(PrecalcinerToday-A Review)”第39頁等詳細(xì)描述的預(yù)煅燒窯。
另一種節(jié)約能源的水泥窯是一種預(yù)加熱窯。預(yù)加熱窯也有一個立管以及一個典型的多級旋風(fēng)系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中，生礦物燃料懸置在燃燒器產(chǎn)生的為工藝過程中的熟料部分提供熱量的窯內(nèi)熱氣流中。與預(yù)煅燒窯的構(gòu)造不同，在預(yù)加熱窯的立管中，不燃燒附加燃料，并且由于低溫，通常不將生礦物料加熱到煅燒溫度。然而，在生礦物料進(jìn)入窯的旋轉(zhuǎn)容器部分之前，由于生礦物料在窯內(nèi)氣流中可被有效地加熱，窯旋轉(zhuǎn)容器部分的所需長度(以及礦物質(zhì)在旋轉(zhuǎn)容器中的停留時間)被大大減小。
已知將固體廢物裝入水泥窯的旋轉(zhuǎn)容器是為了在環(huán)境安全允許的條件下回收和使用這種廢物形成的能量。參看Benoit等的美國專利第4850290號。另外，已知將固體廢物例如用集裝箱裝的廢物或整個的輪胎裝入預(yù)煅燒或預(yù)加熱水泥窯的擱置過渡部分(shelf-transition portion)中。參看Benoit等的美國專利第4850290號。該擱置過渡部分設(shè)置在立管和旋轉(zhuǎn)容器之間。在預(yù)煅燒窯中，將固體廢物衍生燃料送入擱置過渡部分，這可節(jié)約大約10％的工藝燃料。
本發(fā)明的一個目的是提供一種安全的、環(huán)境允許的用以處理可燃固體有害廢物材料的設(shè)備和方法，該材料包含有害的廢物顆粒。本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于回收固體可燃有害廢物的能量并使用這種材料為預(yù)加熱或預(yù)煅燒窯操作提供20％或更多能量需求的設(shè)備和方法。這種設(shè)備和方法可用于根據(jù)目前的環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)來優(yōu)化其適應(yīng)性，并能夠最有效地將固體廢物作為水泥制造的輔助燃料使用，而不會降低所生產(chǎn)的礦物產(chǎn)品的質(zhì)量。
根據(jù)本發(fā)明，預(yù)加熱和預(yù)煅燒窯被改進(jìn)為將固體燃料送入立管，以便在不斷流過旋轉(zhuǎn)容器、擱置過渡部分和立管的窯氣流中燃燒該燃料。一個固體燃料的輸送部分在位于擱置過渡部分的窯氣流的下游形成在立管中。一個燃料輸送管延伸通過燃料輸送通道，并具有一個位于立管外部的燃料入口端和一個位于立管內(nèi)部的燃料出口端。設(shè)置一個爐篦來接收從立管中的燃料輸送管排出口端排出的固體燃料，并使其處于懸置狀態(tài)。一個固體燃料送入機(jī)構(gòu)被用于將燃料送入燃料輸送管的入口端以及爐篦上。
燃料輸送管包括位于燃料入口端和燃料出口端之間的一個中間整備部分(intermediate staging portion)。該整備部分和燃料輸送管的出口端部分最好是絕熱隔開的。在一個實施例中，通過一個環(huán)行通道來將它們隔開，以便輸送含氧氣體，使其與懸置在爐篦上及窯內(nèi)氣流中的固體燃料接觸。能夠?qū)σ环N進(jìn)入中間整備部分的燃燒控制劑進(jìn)行計量，使之與立管中爐篦上的“分階段”輸送的固體廢物接觸。最好將一個可在輸送管打開和輸送管關(guān)閉這兩個位置之間動作的閥設(shè)置在中間整備部分和燃料入口端之間的輸送管中。還能夠監(jiān)測立管中固體廢物的燃燒，并能夠通過調(diào)整固體廢物與含氧氣體和燃燒控制劑之間的接觸來控制這種燃燒。
通過下面對本發(fā)明優(yōu)選實施例的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可更好地理解本發(fā)明其它的特點和有益效果。


圖1是在立管上安裝了本發(fā)明燃料加裝設(shè)備的改進(jìn)預(yù)煅燒窯的部分截面圖；圖2是在立管上安裝了本發(fā)明燃料加裝設(shè)備的改進(jìn)預(yù)加熱窯的部分截面圖；圖3是圖1和2中的燃料加裝設(shè)備的放大截面圖；圖4是燃料加裝設(shè)備一部分的放大截面圖；圖5和6是類似于圖3的截面圖，它示出了將輪胎送入窯的立管中以便在立管中進(jìn)行燃燒；以及圖7是類似于圖3的放大截面圖，它示出了一種燃料加裝設(shè)備的替代實施例。
優(yōu)選實施例詳述本發(fā)明涉及一種環(huán)境允許的以預(yù)加熱和預(yù)煅燒水泥窯來處理可燃固體廢物的方法。在水泥熟料產(chǎn)品廣泛應(yīng)用的商業(yè)過程中，將細(xì)分的生礦物料分流通過一個旋轉(zhuǎn)傾斜旋轉(zhuǎn)窯容器或窯筒來煅燒和“燒結(jié)”水泥生料。通過在窯的下部燃燒如煤氣、燃料油、煤粉等這樣的燃料來達(dá)到處理礦物料所需的溫度，所述的窯下部具有以與運動通過旋轉(zhuǎn)窯筒的礦物料相逆的方向運動的窯內(nèi)氣流。
除了在其下部燃燒的傾斜旋轉(zhuǎn)窯容器和位于其上部的固定傳熱部分外，預(yù)加熱或預(yù)煅燒窯一般還包括多級旋風(fēng)器，這些旋風(fēng)器用于在將生料引入旋轉(zhuǎn)窯筒的上部之前對這些生料進(jìn)行預(yù)加熱或預(yù)煅燒。由于在礦物料進(jìn)入旋轉(zhuǎn)窯容器之前被預(yù)加熱或預(yù)煅燒，旋轉(zhuǎn)窯容器的長度可以大大小于不進(jìn)行預(yù)加熱或預(yù)煅燒的傳統(tǒng)長窯中容器的長度。本發(fā)明提供了一種在預(yù)加熱或預(yù)煅燒窯的固定傳熱部分中對作為輔助燃料的固體可燃廢物的燃燒進(jìn)行控制使其高效且不影響環(huán)境的方法和設(shè)備。
在本發(fā)明中，設(shè)置一個將可燃固體廢物裝入如圖1和2所示的預(yù)煅燒或預(yù)加熱窯14、16的立管12中的燃料加裝設(shè)備10。預(yù)煅燒和預(yù)加熱窯14、16包括一個旋轉(zhuǎn)容器18、立管12以及位于旋轉(zhuǎn)容器18和立管12之間的擱置過渡部分22。窯內(nèi)的氣體以24所示的方向連續(xù)地流過旋轉(zhuǎn)容器18、擱置過渡部分22和立管12。礦物料以26所示的與窯內(nèi)氣流相反的方向流動。礦物料通過立管12落到擱置過渡部分22上，然后進(jìn)入和通過旋轉(zhuǎn)容器18。在礦物料經(jīng)過立管12和位于窯內(nèi)氣流下游的立管12的串聯(lián)旋風(fēng)器(未示出)而下降時，以24所示方向向上流過立管12的被加熱的窯內(nèi)氣流加熱該礦物料。礦物料被粉碎得很細(xì)以便在加熱的窯內(nèi)氣流與該礦物料之間具有良好的傳熱。
圖1中的是預(yù)煅燒窯14，圖2中的是預(yù)加熱窯16。預(yù)煅燒窯14與預(yù)加熱窯16的差別在于水泥制造過程中的燃料的燃燒是在預(yù)煅燒窯14的立管12中進(jìn)行的這一重要特點，這樣使通過預(yù)煅燒窯14之立管12下降的礦物料達(dá)到較高的溫度并為其提供了附加的熱量。下降通過預(yù)加熱窯16之立管12的礦物料只由從旋轉(zhuǎn)容器18流出的窯內(nèi)氣流加熱，而下降通過預(yù)煅燒窯14的礦物料被窯內(nèi)的氣流和立管12中的燃料燃燒所產(chǎn)生的額外熱能(以及隨之產(chǎn)生的高溫)加熱，因此，在到達(dá)擱置過渡部分22之前基本上已對礦物料進(jìn)行了煅燒。
如圖1所示預(yù)煅燒窯14包括位于立管12上的一個輔助過程燃料入口28和一個含氧氣體入口30。含氧氣體入口30與輔助過程燃料入口28相鄰，以便鄰近于輔助過程燃料入口28提供含氧氣體(該氣體一般為環(huán)境空氣或預(yù)熱的空氣)，從而促進(jìn)流經(jīng)輔助過程燃料入口28進(jìn)入立管12的輔助過程燃料的燃燒。如上所述，輔助過程燃料的燃燒為下降通過預(yù)煅燒窯14之立管12的礦物料提供了附加熱量，因此在到達(dá)擱置過渡部分22之前，基本上已對礦物料進(jìn)行了煅燒。輔助過程燃料入口28和含氧氣體入口30是所有預(yù)煅燒窯14的標(biāo)準(zhǔn)部件。
如圖2所示改進(jìn)了的預(yù)加熱窯16在其立管12上包括一個環(huán)境空氣入口32和一個可選擇的氧氣入口34。這些入口32、34并不是預(yù)加熱窯16上的標(biāo)準(zhǔn)部件，而是在預(yù)加熱窯16的立管12被改進(jìn)以加入燃料加裝設(shè)備10時被加入到預(yù)加熱窯16中的。將入口32、24加入到預(yù)加熱窯16的立管12中以便在立管12中提供含氧氣體，從而促進(jìn)可燃固體廢物的燃燒。含氧氣體的引入也促進(jìn)了來自熱解燃料的揮發(fā)物的混合以便促進(jìn)燃燒。只需要入口32、34中的一個入口以提供支持可燃固體廢物燃燒所必須的氧氣。在另一個實施例中，可在立管中設(shè)置一個入口來引入氧氣和環(huán)境空氣。當(dāng)然，雖然能夠通過旋轉(zhuǎn)容器18的主燃燒器(未示出)來引入額外的氧氣，但在這個位置加入過量的氧氣對主燃燒器(未示出)的冷卻有副作用。
在預(yù)煅燒窯14中使用燃料加裝設(shè)備10以便在立管12中燃燒可燃固體，這使得為預(yù)煅燒窯14提供能量所需的燃料量顯著減少。此外，燃料加裝設(shè)備10可放置在預(yù)加熱窯16的立管12中，在處理過程的一個點處為預(yù)加熱窯16提供輔助熱量，由燃燒輔助固體廢物衍生燃料產(chǎn)生的過量熱實際上起到在礦物料到達(dá)擱置過渡部分22之前通過立管12的過程中開始煅燒該礦物料的作用。立管12中的這種結(jié)構(gòu)使其具有優(yōu)選的效率，并優(yōu)化了對礦物料的傳熱。
圖3詳細(xì)地圖示了燃料加裝設(shè)備10。所形成的立管12包括一個固體燃料輸送口36，通過該口，燃料加裝設(shè)備10基本上垂直地伸入立管12。燃料加裝設(shè)備10與擱置過渡部分22間隔開，該加裝設(shè)備位于來自擱置過渡部分22的窯內(nèi)氣流的下游。在優(yōu)選實施例中，燃料加裝設(shè)備10在窯內(nèi)氣流的溫度為1800°-2000°F(982°-1093°C)時伸入立管12。在圖示的實施例中，立管12有一個大約10-12英尺(3-3.7米)的直徑，并包括一個由鐵和陶瓷絕熱材料(耐火磚)制成的圓形立管壁20。如圖1所示，在預(yù)煅燒窯14的優(yōu)選實施例中，燃料加裝設(shè)備10靠近于輔助過程燃料入口28和含氧氣體入口30，以便最佳地使用可燃固體廢物。在圖示的實施例中，燃料加裝設(shè)備10位于擱置過渡部分22之上大約25-30英尺(7.6-9.1米)。一種傳統(tǒng)的升降機(jī)或輸送裝置(未示出)被用來將可燃固體廢物傳送給燃料加裝設(shè)備10。
燃料加裝設(shè)備10包括將可燃固體廢物送入立管12的燃料送入器38和位于立管12內(nèi)的用于接收來自燃料送入器38的可燃固體廢物并使可燃固體廢物懸置在沿24所示方向向上通過立管12的窯內(nèi)氣流中的燃料懸置裝置40。燃料送入器38包括一個固體燃料送入機(jī)構(gòu)42和一個燃料輸送管44。在圖示的實施例中，固體燃料送入機(jī)構(gòu)42是一個往復(fù)的液壓桿46，該桿沿著如圖3、5和6所示的燃料輸送路徑48往復(fù)運動。在本發(fā)明的其它實施例中，可以使用其它類型的如螺旋輸送機(jī)或輸送帶那樣的固體燃料送入機(jī)構(gòu)。
燃料輸送管44包括一個與固體燃料送入機(jī)構(gòu)42相鄰的燃料入口端50，一個與燃料懸置裝置40相鄰的燃料出口端52，以及一個位于燃料入口端50和燃料出口端52之間的中間整備部分54。一個閘閥56位于燃料入口端50和燃料出口端52之間，并且可在輸送管打開和輸送管關(guān)閉的位置之間運動。以固體燃料塊62形式的可燃固體有害廢物進(jìn)入設(shè)置在燃料輸送管44的燃料入口端50中的燃料接收口58，以使固體燃料塊62、例如整個的輪胎或者包裝的或壓縮的固體廢物如圖5所示緊鄰于往復(fù)桿46的頭部60。往復(fù)桿46在如圖5所示的接收固體燃料塊62的縮回位置和沿著燃料輸送管44推動固體燃料塊62的伸出位置之間運動。如圖6所示，往復(fù)桿46從它的縮回位置運動到其伸出位置。當(dāng)如圖6所示閘閥56打開、往復(fù)桿46從其縮回位置向前運動到其伸出位置并將固體燃料塊62推入中間整備部分54中時，固體燃料塊62從燃料入口端50被送入中間整備部分54。
如圖5和6所示，中間整備部分54包括一個燃燒控制劑接收孔64，通過該孔將燃燒控制劑65送入，使其與固體燃料塊62接觸或覆蓋住該燃料塊62。如圖1和2所示，一個燃燒控制劑旋風(fēng)收集器66儲存燃燒控制劑65，并且一條燃燒控制劑送入管線68將旋風(fēng)收集器66連接到燃料輸送管44的中間整備部分54。一個閥70位于送入管線68中，這樣，能夠計量進(jìn)入中間整備部分54的燃燒控制劑的量。在圖示的實施例中，閥70是一個遙控可變速的旋轉(zhuǎn)氣塞閥。在其它實施例中，可將一個緩沖倉放置在旋風(fēng)收集器和燃料加裝設(shè)備之間。
閥70使燃燒控制劑65在選擇的時間間隔內(nèi)以所選的速度通過燃燒控制劑接收孔64進(jìn)入中間整備部分54。當(dāng)閥56打開使往復(fù)桿46沿著燃料輸送管44推動固體燃料塊62時，閥70打開使燃燒控制劑流入中間整備部分54來占據(jù)固體燃料塊62所未占據(jù)的任何空間。當(dāng)往復(fù)桿46延伸到如圖6所示的鄰近于燃燒控制劑接收孔64的位置時，閥70關(guān)閉，因此燃燒控制劑65并不下落到往復(fù)桿46的頭部60和燃料入口端50之間。
燃燒控制劑可以是水泥窯塵、生礦物料或它們的混合物。水泥窯塵是制造水泥的副產(chǎn)品，并且一般認(rèn)為是一種廢物。使用水泥窯塵作燃燒控制劑65可將廢物轉(zhuǎn)化為破碎固體燃料塊62所用的一種有用的物品。
燃燒控制劑65具有幾個功能。首先，燃燒控制劑65提供了一種氧屏蔽功能，以便如圖5和6所示在將固體燃料塊62推出燃料輸送管44并到達(dá)燃料懸置裝置40上之前延遲固體燃料塊62的燃燒。再者，燃燒控制劑65提供一種絕熱功能以便減小從立管12進(jìn)入燃料輸送管44的熱量。如圖5和6所示，燃燒控制劑44和固體燃料塊62形成一個“料塞”，這樣將燃燒過程與中間整備部分54和固體燃料送入機(jī)構(gòu)42分隔開來。第三，燃燒控制劑65起一種推動固體燃料塊62通過燃料輸送管44的潤滑作用。由于通過立管12的窯內(nèi)氣流的溫度較高，固體燃料塊62受到局部熱分解或融化，從而產(chǎn)生粘附于燃料輸送管44的副產(chǎn)品。燃燒控制劑65作為一種促進(jìn)固體燃料塊62移動通過燃料輸送管44的助熔劑。第四，燃燒控制劑65在從立管12向燃料輸送管44產(chǎn)生回火的情況下起到一種防護(hù)作用。
如圖3、5和6所示，中間整備部分54包括位于閥56附近的第一副軌道72和位于燃料輸送管44的燃料出口端52附近的第二副軌道74。軌道72、74促進(jìn)固體燃料塊62通過中間整備部分54。燃燒控制劑65處于軌道72和74之間，且在固體燃料塊62移動通過中間整備部分54時作為一種助熔劑為通過的固體燃料塊62提供一種低摩擦的表面。
中間整備部分54的高溫可使固體燃料決62粘附在往復(fù)桿46的頭部60上。這樣，如圖5所示，當(dāng)往復(fù)桿46從其伸出位置移動到其縮回位置時，如果固體燃料塊62已粘附在往復(fù)桿46的頭部60上，則該固體燃料塊62會被向后拉回到燃料輸送管44的燃料入口端50。如圖3、5和6所示，燃料塊捕獲空間76設(shè)置在第一和第二副軌道72和74之間。將燃料塊捕獲空間76在中間整備部分54中的位置選擇成使得當(dāng)往復(fù)桿46全部伸出時，如圖6所示，固體燃料塊62的第一端78落進(jìn)該捕獲空間76中。當(dāng)固體燃料塊62的第一端78落入捕獲空間76中時，基本上破壞了固體燃料塊62的第二端80與往復(fù)桿46之頭部60的接觸，并且使往復(fù)桿46回到其縮回位置時并不向后將固體燃料塊62拉回到燃料輸送管44的燃料入口端50。
圖3、5和6中示出了一個環(huán)行通道82，該通道圍繞著中間整備部分54并在燃料輸送管44的閥56和燃料出口端52之間延伸。一個風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)84為通道82提供如環(huán)境空氣和/或氧氣那樣的含氧氣體。如圖3-6所示，環(huán)行通道82終止于噴嘴86，所述的噴嘴86將含氧氣體沿方向83引導(dǎo)向燃料懸置裝置40，并使位于懸置裝置40上的固體燃料塊62與含氧氣體接觸。通道82可以具有任意形狀的截面。
通道82具有兩個作用。第一，通道82使中間整備部分54絕熱。第二，通過通道82并流出噴嘴86朝向燃料懸置裝置40的含氧氣體流為處在燃料懸置裝置40上的固體燃料塊62的燃燒提供了輔助氧氣。
立管12內(nèi)的中間整備部分54通過如耐火磚等可塑陶瓷88進(jìn)行絕熱。如圖3-6所示，通道82位于中間整備部分54和可塑陶瓷88之間。
燃料懸置裝置40包括一個從燃料輸送管44的燃料出口端52伸出的爐蓖90。該爐蓖90接收來自燃料輸送管44的固體燃料塊62，并在燃料塊62燃燒時，使該燃料塊62懸置在向上流過立管12的窯內(nèi)氣流中。如圖3、4所示，爐蓖90包括多個相互間隔開的伸出臂92，該伸出臂具有與燃料輸送管44相連的第一端94以及與第一端94隔開一定距離的第二端94。如圖5、6所示，伸出臂92之間的空間使窯內(nèi)氣流流過爐蓖90并與位于爐蓖90上的固體燃料塊62接觸。伸出臂92之間的空間減小了爐蓖90對窯內(nèi)氣流的阻力，也減小了由于爐蓖90所產(chǎn)生的窯內(nèi)氣流的壓降。伸出臂92之間的空間允許燃燒控制劑65使伸出臂92之間的固體燃料塊62落入立管12中。在優(yōu)選實施例中，爐蓖90是由Duralloy Blaw-Knox出售的商標(biāo)為Super 22-H的合金制成的。
當(dāng)固體燃料塊62到達(dá)爐蓖90上時，固體燃料塊62開始燃燒。一旦固體燃料塊62到達(dá)爐蓖90，燃燒控制劑65落到固體燃料塊62上并通過爐蓖90或者它由噴嘴86噴入的窯內(nèi)氣流或含氧氣體噴吹掉。流過通道82并經(jīng)過噴嘴86沿83所示方向流至爐篦的含氧氣體提供氧氣來支持燃燒過程。
在液壓桿46的推動下，固體燃料塊62被下一個燃料塊62推動移動離開爐篦90之前，該固體燃料塊62至少部分燃燒。該固體燃料塊62任何未燃燒的部分將落到擱置過渡部分22上，并在該擱置過渡部分22上或旋轉(zhuǎn)容器18中完全燃燒。
在圖示的實施例中，固體燃料塊62是輪胎。然而，在其它實施例中，固體燃料可包括一種或多種廢物，如輪胎、醫(yī)學(xué)廢物、精練廠廢物、市政廢物或其它含有可燃成分的固體廢物?？梢愿淖?nèi)剂陷斔凸艿拇笮『托螤睢⒐腆w燃料送入機(jī)構(gòu)的類型以及捕獲空間的位置和形狀，以便適應(yīng)不同固體形式的燃料塊。
圖7示出了本發(fā)明另一個優(yōu)選實施例的燃料加裝設(shè)備110。除了燃料加裝設(shè)備110的中間整備部分112不伸入立管12中外，該燃料加裝設(shè)備110與燃料加裝設(shè)備10相同。除了中間整備部分54、112之外，燃料加裝設(shè)備10的全部組件和燃料加裝設(shè)備110是相同的，并且以相同的標(biāo)記表示。
在本發(fā)明圖示的實施例中，在立管12中只設(shè)置一個燃料加裝設(shè)備10、110。在其它實施例中，在立管12中設(shè)置多個燃料加裝設(shè)備10、110，以便在立管中均勻分配燃料，使燃料/氧氣的混合達(dá)到最佳狀態(tài)。
盡管已經(jīng)參照一些優(yōu)選實施例詳細(xì)描述和限定了本發(fā)明，但在本發(fā)明所描述和權(quán)利要求限定的范圍和精神實質(zhì)內(nèi)仍存在各種變化和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種預(yù)加熱或預(yù)煅燒水泥窯，它包括一個旋轉(zhuǎn)的容器，一個逆流式預(yù)加熱水泥生料的立管，以及一個位于立管和旋轉(zhuǎn)容器之間用于接收來自立管的經(jīng)預(yù)熱的礦物料并將其輸送入旋轉(zhuǎn)容器的擱置過渡部分，所述窯進(jìn)行了改進(jìn)，用來將固體燃料送入立管以便在順次通過旋轉(zhuǎn)容器、擱置過渡部分以及立管的窯內(nèi)氣流中燃燒該固體燃料，這種改進(jìn)了的窯包括一個位于立管中的固體燃料輸送口，其位置位于來自擱置過渡部分的窯內(nèi)氣流的下游，將固體燃料經(jīng)過固體燃料輸送口送入立管的裝置，以及使得經(jīng)固體燃料輸送口送入的固體燃料懸置在窯內(nèi)氣流中的一個固定位置處的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的窯，其特征在于，送入裝置包括將來自窯內(nèi)氣流之外的氣體源的含氧氣體加以引導(dǎo)使之與懸置的固體燃料接觸的裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的窯，其特征在于，送入裝置包括在經(jīng)過固體燃料輸送口將固體燃料送入立管之前將固體燃料與燃燒控制劑加以混合的裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的改進(jìn)的窯，其特征在于，燃燒控制劑是水泥生料。
5.如權(quán)利要求3所述的改進(jìn)的窯，其特征在于，燃燒控制劑是水泥窯塵。
6.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的窯，其特征在于，送入裝置包括一個終止于立管的靠近于懸置裝置的通道，以及將來自窯內(nèi)氣流之外的氣體源的含氧氣體加以引導(dǎo)使之經(jīng)過通道朝向懸置的固體燃料引入立管中的裝置。
7.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的窯，其特征在于，送入裝置包括一個燃料輸送管，該燃料輸送管具有一個位于立管外部的燃料入口端、一個位于立管內(nèi)部的燃料出口端以及一個位于燃料入口端和燃料出口端之間的中間整備部分，該送入裝置還包括一個與立管的燃料入口端相鄰的固體燃料送入機(jī)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求7所述的改進(jìn)的窯，其特征在于，送入裝置還包括一個圍繞著燃料輸送管的中間整備部分并終止于立管且靠近于懸置裝置的環(huán)形通道。
9.如權(quán)利要求7所述的改進(jìn)的窯，其特征在于，送入裝置還包括一個位于燃料輸送管的中間整備部分和燃料入口端之間的用于燃料輸送管的閥和用于打開和關(guān)閉該閥的裝置。
10.如權(quán)利要求7所述的改進(jìn)的窯，其特征在于，中間整備部分包括將該部分中的固體燃料與燃燒控制劑加以混合的裝置。
11.如權(quán)利要求10所述的改進(jìn)的窯，其特征在于，燃燒控制劑是水泥生料。
12.如權(quán)利要求10所述的改進(jìn)的窯，其特征在于，燃燒控制劑是水泥窯塵。
13.一種預(yù)加熱或預(yù)煅燒水泥窯，它包括一個旋轉(zhuǎn)的容器，一個逆流式預(yù)加熱水泥生料的立管，以及一個位于立管和旋轉(zhuǎn)容器之間用于接收來自立管的經(jīng)預(yù)熱的礦物料并將其輸送入旋轉(zhuǎn)容器的擱置過渡部分，所述窯進(jìn)行了改進(jìn)，用于將固體燃料送入立管以便在順次通過旋轉(zhuǎn)容器、擱置過渡部分以及立管的窯內(nèi)氣流中燃燒該固體燃料，這種改進(jìn)了的窯包括一個位于立管中的固體燃料輸送口，其位置位于來自擱置過渡部分的窯內(nèi)氣流的下游，一個延伸通過燃料輸送口的燃料輸送管，該燃料輸送管具有一個位于立管外部的燃料入口端、一個位于立管內(nèi)部的燃料出口端和一個位于燃料入口端和燃料出口端之間的中間整備部分，一個爐蓖，其用于將從燃料輸送管的燃料出口端排出的固體燃料接收和懸置在立管內(nèi)、使其在擱置過渡部分的窯內(nèi)氣流下游的一個位置處處于該窯內(nèi)氣流中，以及一個將固體燃料送入燃料輸送管中并送到爐蓖上的固體燃料送入機(jī)構(gòu)。
14.如權(quán)利要求13所述的改進(jìn)的窯，其特征在于，中間整備部分延伸通過固體燃料輸送口。
15.如權(quán)利要求13所述的改進(jìn)的窯，還包括一個設(shè)置在燃料輸送管中的位于其中間整備部分和燃料入口端之間的閥。
16.如權(quán)利要求13所述的改進(jìn)的窯，其特征在于，中間整備部分包括將該部分中的固體燃料與燃燒控制劑加以混合的裝置。
17.如權(quán)利要求16所述的改進(jìn)的窯，其特征在于，燃燒控制劑是水泥生料。
18.如權(quán)利要求16所述的改進(jìn)的窯，其特征在于，燃燒控制劑是水泥窯塵。
19.如權(quán)利要求13所述的改進(jìn)的窯，其特征在于，中間整備部分是絕熱的。
20.如權(quán)利要求13所述的改進(jìn)的窯，其特征在于，燃料輸送管包括終止于立管靠近于爐蓖的通道，和用于將來自窯內(nèi)氣流之外的氣體源的含氧氣體引導(dǎo)通過該通道朝著爐蓖進(jìn)入立管中的裝置。
21.如權(quán)利要求20所述的改進(jìn)的窯，其特征在于，通道延伸通過燃料輸送口。
22.如權(quán)利要求20所述的改進(jìn)的窯，其特征在于，通道是一個圍繞著中間整備部分的環(huán)形通道。
23.如權(quán)利要求13所述的改進(jìn)的窯，其特征在于，固體燃料送入機(jī)構(gòu)是一個往復(fù)桿。
24.如權(quán)利要求23所述的改進(jìn)的窯，其特征在于，所述的桿沿著基本上垂直于立管的燃料輸送路徑運動。
25.如權(quán)利要求13所述的改進(jìn)的窯，其特征在于，燃料輸送管基本上垂直于立管延伸。
26.一種將固體燃料塊送入預(yù)加熱/預(yù)煅燒窯的立管中的送入設(shè)備，該窯包括一個旋轉(zhuǎn)的容器、立管和一個連接該旋轉(zhuǎn)容器和立管的擱置過渡部分，所述的設(shè)備包括一個延伸通過立管中的固體燃料輸送口的燃料輸送管，所述的燃料輸送管具有一個位于立管外部的燃料入口端，一個位于立管內(nèi)部的燃料出口端和一個位于燃料入口端和燃料出口端之間的中間整備部分，一個用于使得經(jīng)燃料輸送管送入立管中的固體燃料塊懸置的爐蓖，所述爐蓖位于立管中并與擱置過渡部分間隔開，以及一個將固體燃料塊經(jīng)燃料輸送管送到爐蓖上的固體燃料送入機(jī)構(gòu)。
27.一種如權(quán)利要求26的設(shè)備，其特征在于，燃料輸送管包括一個將來自窯內(nèi)氣流之外的氣體源的含氧氣體引導(dǎo)朝向由爐蓖懸置的固體燃料塊的通道。
28.一種如權(quán)利要求26的設(shè)備，其特征在于，燃料送入機(jī)構(gòu)包括將燃燒控制劑送入燃料輸送管中使之與通過燃料輸送管輸送的燃料塊接觸的裝置。
29.一種如權(quán)利要求28的設(shè)備，其特征在于，輸送裝置將固體燃料塊輸送到燃料輸送管的中間整備部分。
30.一種將輔助固體燃料送入預(yù)加熱/預(yù)煅燒窯中的方法，該預(yù)加熱/預(yù)煅燒窯具有一個立管、一個旋轉(zhuǎn)容器、一個擱置過渡部分，以及窯內(nèi)氣流，該窯內(nèi)氣流由來自所述旋轉(zhuǎn)部分并順次流過所述擱置過渡部分和立管的燃燒產(chǎn)物組成，該方法包括以下步驟在立管中形成一個輔助固體燃料輸送口，所述輔助固體燃料輸送口位于來自擱置過渡部分的窯內(nèi)氣流的下游并與其相隔一定距離，通過輔助固體燃料輸送口輸送輔助固體燃料，以及設(shè)置一個將輔助固體燃料懸置在通過立管的窯內(nèi)氣流中的爐蓖。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，還包括從窯內(nèi)氣流之外的氣體源向著懸置的輔助固體燃料噴射含氧氣體以促進(jìn)輔助固體燃料燃燒的步驟。
32.如權(quán)利要求30所述的方法，還包括提供一個在將輔助固體燃料送入立管之前使輔助固體燃料與燃燒控制劑接觸的步驟。
33.如權(quán)利要求30所述的方法，還包括以下步驟，即在燃料輸送管中設(shè)置一個閥和一個在管打開和關(guān)閉位置移動所述閥的裝置。
34.一種預(yù)加熱或預(yù)煅燒水泥窯，它包括一個旋轉(zhuǎn)的容器，一個逆流式預(yù)加熱水泥生料的立管，以及一個位于立管和旋轉(zhuǎn)容器之間用于接收來自立管的經(jīng)預(yù)熱的礦物料并將其輸送入旋轉(zhuǎn)容器的擱置過渡部分，所述窯進(jìn)行了改進(jìn)，用來將固體燃料送入立管以便在順次通過旋轉(zhuǎn)容器、擱置過渡部分以及立管的窯內(nèi)氣流中燃燒該固體燃料，這種改進(jìn)了的窯包括一個位于立管中的固體燃料輸送口，其位置位于來自擱置過渡部分的窯內(nèi)氣流的下游，一個燃料輸送管，其具有位于立管外部的燃料入口端、一個與燃料入口端隔開一定距離并與固體燃料輸送口相連通的燃料出口端、以及位于燃料入口端和出口端之間的中間整備部分，一個爐蓖，其用于將從燃料輸送管的燃料出口端排出的固體燃料接收和懸置在立管內(nèi)、使其在擱置過渡部分的窯內(nèi)氣流的下游處于該窯內(nèi)氣流中，以及一個將固體燃料經(jīng)燃料輸送管輸送到爐蓖上的固體燃料送入機(jī)構(gòu)。
35.如權(quán)利要求34的改進(jìn)的窯，還包括一個設(shè)置在燃料輸送管內(nèi)的處于其中間整備部分和燃料輸送管的燃料出口端之間的閥。
36.如權(quán)利要求34的改進(jìn)的窯，其特征在于，中間整備部分包括將該部分中的固體燃料與燃燒控制劑加以混合的裝置。
37.如權(quán)利要求36的改進(jìn)的窯，其特征在于，燃燒控制劑是水泥生料。
38.如權(quán)利要求36的改進(jìn)的窯，其特征在于，燃燒控制劑是水泥窯塵。
39.如權(quán)利要求34的改進(jìn)的窯，其特征在于，中間整備部分是絕熱的。
40.如權(quán)利要求34的改進(jìn)的窯，其特征在于，燃料輸送管包括終止于立管靠近于爐蓖的通道，和用于將來自窯內(nèi)氣流之外的氣體源的含氧氣體引導(dǎo)通過該通道朝著爐蓖進(jìn)入立管中的裝置。
41.如權(quán)利要求40的改進(jìn)的窯，其特征在于，通道是一個圍繞著中間整備部分的環(huán)形通道。
42.如權(quán)利要求34的改進(jìn)的窯，其特征在于，固體燃料送入裝置是一個往復(fù)桿。
43.如權(quán)利要求42的改進(jìn)的窯，其特征在于，往復(fù)桿沿著基本上垂直于立管的輸送路徑運動。
44.如權(quán)利要求34的改進(jìn)的窯，其特征在于，燃料輸送管基本上垂直于立管延伸。
45.一種將固體燃料塊送入預(yù)加熱/預(yù)煅燒窯的立管中的送入設(shè)備，該窯包括一個旋轉(zhuǎn)的容器、一個立管和一個連接該旋轉(zhuǎn)容器和立管的擱置過渡部分，所述的設(shè)備包括一個燃料輸送管，它具有一個位于立管外部的燃料入口端，一個與燃料入口端間隔開并與立管中的固體燃料輸送口相連通的燃料出口端，和一個位于燃料入口端和燃料出口端之間的中間整備部分，一個用于使得經(jīng)燃料輸送管送入立管中的固體燃料塊懸置的爐蓖，所述爐蓖位于立管中并與擱置過渡部分間隔開，以及一個將固體燃料塊經(jīng)燃料輸送管送到爐蓖上的固體燃料送入機(jī)構(gòu)。
46.一種如權(quán)利要求45的設(shè)備，其特征在于，燃料輸送管包括一個將來自窯內(nèi)氣流之外的氣體源的含氧氣體引導(dǎo)朝向由爐蓖懸置的固體燃料塊的通道。
47.一種如權(quán)利要求45的設(shè)備，其特征在于，燃料送入機(jī)構(gòu)包括將燃燒控制劑送入燃料輸送管中使之與被輸送通過燃料輸送管的燃料塊接觸的裝置。
48.一種如權(quán)利要求47的設(shè)備，其特征在于，輸送裝置將固體燃料塊輸送到燃料輸送管的中間整備部分。
49.一種將固體燃料塊送入預(yù)加熱/預(yù)煅燒窯的設(shè)備，該窯包括旋轉(zhuǎn)容器、立管和連接該旋轉(zhuǎn)容器和立管的擱置過渡部分，所述設(shè)備包括一個燃料輸送管，它具有位于預(yù)加熱/頇煅燒窯外部的燃料入口端、與該燃料入口端間隔開并與預(yù)加熱/預(yù)煅燒窯的固體燃料輸送口相連通的燃料出口端，以及一個位于燃料入口端和燃料出口端之間的中間整備部分，一個將經(jīng)燃料輸送管送入預(yù)加熱/預(yù)煅燒窯的固體燃料塊進(jìn)行懸置的爐蓖，所述爐蓖與所述預(yù)加熱/預(yù)煅燒窯的側(cè)壁相連，以及一個將固體燃料塊經(jīng)過燃料輸送管輸送到爐蓖上的固體燃料送入機(jī)構(gòu)。
50.如權(quán)利要求49所述的設(shè)備，其特征在于，爐蓖靠近預(yù)加熱/預(yù)煅燒窯中的固體燃料輸送口設(shè)置。
51.如權(quán)利要求49所述的設(shè)備，其特征在于，爐蓖與立管的側(cè)壁相連。
52.如權(quán)利要求49所述的設(shè)備，其特征在于，爐蓖與擱置過渡部分間隔開。
53.如權(quán)利要求49所述的設(shè)備，其特征在于，爐蓖包括多個間隔開的伸出臂，這些伸出臂具有一個連接到預(yù)加熱/預(yù)煅燒窯的第一端和與第一端間隔開的第二端。
54.一種將固體燃料塊送入預(yù)加熱/預(yù)煅燒窯的設(shè)備，所述的窯包括一個旋轉(zhuǎn)容器，一個立管，以及一個連接該旋轉(zhuǎn)容器和立管的擱置過渡部分，所述的設(shè)備包括一個燃料輸送管，它具有一個位于預(yù)加熱/預(yù)煅燒窯外部的燃料入口端、一個與燃料入口端間隔開并與所述預(yù)加熱/預(yù)煅燒窯的側(cè)壁上的固體燃料輸送口相連通的燃料出口端、和一個位于燃料出口端和燃料入口端之間的中間整備部分，以及一個將固體燃料塊通過燃料輸送管和固體燃料輸送口送入預(yù)加熱/預(yù)煅燒窯的往復(fù)桿。
55.如權(quán)利要求54所述的設(shè)備，其特征在于，往復(fù)桿沿著基本上垂直于所述預(yù)加熱/預(yù)煅燒窯側(cè)壁的燃料輸送路徑運動。
56.如權(quán)利要求54所述的設(shè)備，還包括將通過燃料輸送管送入預(yù)加熱/預(yù)煅燒窯內(nèi)的固體燃料塊懸置起來的爐蓖。
57.如權(quán)利要求54所述的設(shè)備，其特征在于，爐蓖與所述預(yù)加熱/預(yù)煅燒窯的側(cè)壁相連。
58.一種將固體燃料塊送入預(yù)加熱/預(yù)煅燒窯的設(shè)備，該窯包括一個旋轉(zhuǎn)容器、一個立管和一個連接該旋轉(zhuǎn)容器和立管的擱置過渡部分，所述的固體燃料塊具有間隔開的第一端和第二端，該設(shè)備包括一個燃料輸送管，它具有一個位于預(yù)加熱/預(yù)煅燒窯外部的燃料入口端、一個與燃料入口端間隔開并與預(yù)加熱/預(yù)煅燒窯的側(cè)壁上的固體燃料輸送口相連通的燃料出口端，靠近于燃料輸送管的燃料入口端的一個固體燃料送入機(jī)構(gòu)，其配置成能通過燃料輸送管和固體燃料輸送口將固體燃料塊送入預(yù)加熱/預(yù)煅燒窯中，以及連接于燃料輸送管并適于在固體燃料塊被輸送通過燃料輸送管時支撐固體燃料塊的第一副軌道，該第一副軌道具有一個面對燃料輸送管之燃料入口端的第一端和面對燃料輸送管之燃料出口端的第二端。
59.如權(quán)利要求58所述的設(shè)備，還包括連接于燃料輸送管并適于在固體燃料塊被輸送通過燃料輸送管時支撐固體燃料塊的第二副軌道，該第二副軌道具有一個面對燃料輸送管之燃料入口端的第一端和一個面對燃料輸送管之燃料出口端的第二端，并且該第二副軌道的第一端與第一副軌道的第二端間隔開，以便在第一副軌道和第二副軌道之間限定出一個空間。
60.如權(quán)利要求59所述的設(shè)備，其特征在于，當(dāng)固體燃料塊通過燃料輸送管被輸送時，固體燃料送入機(jī)構(gòu)與固體燃料塊的第一端接合，并且在固體燃料塊通過燃料輸送管被輸送時，該固體燃料送入機(jī)構(gòu)在其縮回和伸出位置之間運動，當(dāng)固體燃料送入機(jī)構(gòu)處在伸出位置時，固體燃料塊的第一端可落入第一和第二副軌道之間限定出的空間中，因此固體燃料塊的第一端基本上破壞了與固體燃料送入機(jī)構(gòu)之間的接觸。
61.如權(quán)利要求58所述的設(shè)備，還包括將燃燒控制劑送入燃料輸送管并使燃燒控制劑處在第一副軌道之間的燃燒控制劑送入器。
62.如權(quán)利要求61所述的設(shè)備，其特征在于，燃燒控制劑在所述固體燃料塊通過燃料輸送管時起到助熔劑的作用，以便為固體燃料塊提供一個低摩擦的表面。
全文摘要
改進(jìn)了一種預(yù)加熱/預(yù)煅燒窯(14),使其將固體燃料送入窯的立管(12)中,以便能夠有利于環(huán)境且有效地利用固體廢物衍生的燃料。該改進(jìn)的窯包括一個位于立管(12)中的固體燃料輸送口(36)、一個將固體燃料輸送通過輸送口(36)的燃料輸送裝置、以及一個將固體燃料保持在窯內(nèi)氣流中的固定位置處進(jìn)行燃燒的燃料懸置裝置(40)。
文檔編號F27B7/20GK1276057SQ97182468
公開日2000年12月6日 申請日期1997年10月3日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月3日
發(fā)明者E·R·漢森, T·J·雷瑟, J·R·圖特 申請人:凱登絲環(huán)境能源有限公司, 阿什格羅夫水泥公司