專利名稱：水泥熟料煅燒沸騰分解工藝及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水泥熟料煅燒技術(shù)領(lǐng)域。
現(xiàn)有技術(shù)中，無(wú)論是普遍應(yīng)用的古老式立窯，還是較先進(jìn)的迥轉(zhuǎn)窯(如立波爾窯、予熱器窯和窯外分解窯)，在水泥熟料煅燒技術(shù)上仍然存在著一個(gè)基本矛盾，即高速的傳熱和相應(yīng)的物化反應(yīng)不相匹配。碳酸鹽分解是生成水泥熟料反應(yīng)速率的關(guān)鍵問(wèn)題?，F(xiàn)有技術(shù)中，這種碳酸鹽分解反應(yīng)和熟料礦物形成的反應(yīng)之間存在著相互脫解和相對(duì)延緩的缺點(diǎn)，這就使得新生的碳酸鹽分解產(chǎn)物不能在新生態(tài)即與粘土礦物進(jìn)行化合反應(yīng)，因而導(dǎo)致礦物成份的重結(jié)晶。故延長(zhǎng)分解帶時(shí)間、提高分解帶溫度以便提高碳酸鈣的分解程度、縮短分解帶和反應(yīng)帶的間距、提高分解帶與放熱反應(yīng)帶間的溫度梯度是迥轉(zhuǎn)窯(包括予熱器窯)的改造方向。但是溫度超過(guò)950℃時(shí)，又會(huì)造成窯外分解爐的堵塞，因而限制了碳酸鹽的完全分解。延長(zhǎng)分解帶時(shí)間，只有增加予熱器的級(jí)數(shù)才能達(dá)到，這將使予熱裝置復(fù)雜化，以致投資大增，以上是現(xiàn)有技術(shù)的第一個(gè)問(wèn)題。
現(xiàn)有技術(shù)的第二個(gè)問(wèn)題是烘干予熱器的熱交換速率低，廢氣溫度高，余熱損失大?，F(xiàn)有立窯廢氣溫度可以降低，但立窯存在致命弱點(diǎn)即發(fā)熱能力太低，從而限制了窯能力的擴(kuò)大。又由于物料相對(duì)靜止，風(fēng)的分布不均，致使煅燒不均勻，產(chǎn)品質(zhì)量不均齊。此外，就目前有人研究的所謂速燒窯和立旋窯來(lái)看，也沒有解決碳酸鈣在窯外的完全分解以及物料焙燒的均齊性等問(wèn)題。
本發(fā)明的目的是為了提供一種熱效率高、物化反應(yīng)迅速、物料質(zhì)量均齊的整套最佳工藝系統(tǒng)及設(shè)備，即流態(tài)沸騰分解迥轉(zhuǎn)窯工藝。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的考慮到水泥熟料形成的各個(gè)階段(反應(yīng)帶)對(duì)傳熱傳質(zhì)的不同要求以及各帶相應(yīng)的溫度和物化性能的不同，同時(shí)也考慮到物料運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性、通暢性和物化反應(yīng)的可能性，選取能滿足各帶需要的設(shè)備，以求達(dá)到整體工藝系統(tǒng)的最效益。所以本發(fā)明在烘干予熱帶選用傳熱速率高、熱損小的流態(tài)床。窯的負(fù)荷最重的一段是碳酸鹽分解帶，該帶選用傳熱效率最高的沸騰床，而放熱反應(yīng)帶和燒成帶仍用發(fā)熱量大、傳質(zhì)速率較高的迥轉(zhuǎn)窯(又稱翻滾床)，以適應(yīng)礦物反應(yīng)的傳質(zhì)需要和熟料形成過(guò)程中的粘結(jié)性。
本發(fā)明的流態(tài)床能使物料在高速氣流吹動(dòng)下呈流態(tài)化狀態(tài)，其熱交換大大高于固定床(立窯的予熱帶)。由于流態(tài)化物料處在激烈滾動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)中，使得處于紊流和湍流狀態(tài)的氣體對(duì)流傳熱系數(shù)大大提高，又因流態(tài)床的氣料比仍然很小，料床的空隙率比固定床僅大10%左右，所以當(dāng)高溫氣體穿過(guò)流化層時(shí)，其熱量全部與物料進(jìn)行交換，相當(dāng)于一個(gè)熱量過(guò)滬器，使得廢氣溫度很低，余熱損失很小(僅占5%以下)。為避免因黑生料球的粒度不勻和水份不均所造成的物料粘滯現(xiàn)象，在耐熱篦板的一端加裝電磁震動(dòng)裝置7。其震動(dòng)幅度可以調(diào)節(jié)，以使不充分流化的料層沿著斜坡流動(dòng)，以此調(diào)整物料流速并增加了流態(tài)床運(yùn)動(dòng)可靠性。為使物料在流態(tài)床上分布均勻，采用皮帶式喂料機(jī)2，使料球均勻地進(jìn)入流化室。出料口可加裝棘輪形扒料機(jī)17，以防止出料口粘結(jié)和堵塞，使物料通暢地進(jìn)入下一個(gè)沸騰室16內(nèi)，即沸騰床5上。
沸騰床采用耐火材料或耐熱陶瓷制成的多孔篦板(可以耐14001500℃高溫)，為使焙燒物料順暢流動(dòng)，可將沸騰床設(shè)計(jì)為傾斜式。物料在沸騰室內(nèi)的高溫高速氣流吹動(dòng)下呈沸騰狀態(tài)，其氣料比約為0.6-1.0，大大高于流態(tài)床，但比之于窯外分解爐和懸浮予熱筒要小得多。沸騰床具有高的傳熱速率和熱效率，物料在沸騰室內(nèi)升溫快、溫度高，可充分加熱到使碳酸鹽全部分解的溫度，這種高分解率導(dǎo)致高的產(chǎn)量。沸騰狀態(tài)的物料劇烈起伏碰撞，使其具有很大動(dòng)能和很高傳質(zhì)速度，這點(diǎn)優(yōu)于懸浮床。物料在沸騰室內(nèi)出現(xiàn)的表面粘結(jié)，不足以克服物料顆粒在沸騰狀態(tài)下的自身動(dòng)能，故不易粘結(jié)和產(chǎn)生堵塞。此外，由于它是敞開式系統(tǒng)，不怕過(guò)多的堿的氯離子的存在。由于物料處于沸騰流動(dòng)狀態(tài)，因而分布自然是均勻的，這使得分解反應(yīng)也呈均勻狀態(tài)。沸騰室的空氣、冷熱風(fēng)比例可以調(diào)整。沸騰床最大優(yōu)點(diǎn)是可以使物料在高溫狀態(tài)下保持足夠停留時(shí)間，并可根據(jù)需要加以控制，從而使物料的碳酸鹽得到充分分解。礦物在新生態(tài)下可直接急速亟脲淖し從Υ?，大大提高了芳堚带侯^從Υ淶奈露忍荻齲迪至朔紙饣 反應(yīng)的銜接和重合。
沸騰床的卸料方式采用溢流式，這使碳酸鹽分解后的物料可以順利地進(jìn)入迥轉(zhuǎn)窯內(nèi)。在出現(xiàn)沸騰床上物料溢流受阻時(shí)可考慮增加電振機(jī)7以輔助物料的流動(dòng)。通過(guò)助燃風(fēng)機(jī)12從窯頭抽取的部分熱風(fēng)經(jīng)管道11與進(jìn)冷風(fēng)管道13的新鮮空氣相混合，然后進(jìn)入沸騰床底部的密閉型助燃風(fēng)箱6。由于物料是黑生料從烘干予熱流態(tài)床進(jìn)入沸騰室內(nèi)溫度較高，料球本身會(huì)有煤粉，可以使料球在沸騰狀態(tài)下燃燒。鼓入沸騰室內(nèi)的混合空氣過(guò)剩系數(shù)可調(diào)節(jié)，以便調(diào)整氧化還原氣氛，使之不易產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象，從而得到焙燒均齊和分解完全和黑料球。
本發(fā)明附圖共有三個(gè)

圖1本發(fā)明工藝流程圖。
圖2利用本發(fā)明對(duì)立波爾窯改造的工藝流程圖。
圖3利用本發(fā)明對(duì)立窯改造的工藝流程圖。
下面結(jié)合圖1說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的工藝流程水泥生料經(jīng)過(guò)予加水成球設(shè)備1制成顆粒均齊、粒度在8-10mm大小的黑生料球，經(jīng)過(guò)喂料機(jī)2和帶鎖風(fēng)裝置的下料口18進(jìn)入雙層流態(tài)床3、4，進(jìn)行烘干予熱。在這里，均齊的黑生料球在熱空氣的吹動(dòng)下，呈流態(tài)化狀態(tài)，并沿著雙層流態(tài)床流動(dòng)。濕料球在流態(tài)化狀態(tài)下與熱空氣進(jìn)行激烈的熱交換，從而達(dá)到烘干和予熱的目的。上層流態(tài)床3下的熱空氣溫度約在800℃以上，經(jīng)過(guò)與濕料球進(jìn)行熱交換，進(jìn)入物料層上的濕熱廢氣溫度可降低到100-200℃，再經(jīng)過(guò)排風(fēng)機(jī)8排出機(jī)外，19為冷風(fēng)門，9為點(diǎn)火煙囪。濕料球經(jīng)過(guò)上層流態(tài)床可以被加熱到400℃以上，全部實(shí)現(xiàn)烘干，并自然地流到下層流態(tài)床4。同樣，下層流態(tài)床上被烘干的物料在溫度為1300℃以上的熱空氣吹動(dòng)下，呈流態(tài)化狀態(tài)，并進(jìn)一步被加熱到900℃以上。烘干予熱至900℃以上的高溫料球其表面煤粒已開始燃燒，并自然地由下層流態(tài)床進(jìn)入沸騰室16內(nèi)。流態(tài)床是一種由多孔篦板組成的床體，為適應(yīng)不同溫度的耐熱要求，上層流態(tài)床采用耐熱鑄鋼，下層流態(tài)床采用耐熱材料(耐火陶瓷、耐火異型磚)制成。進(jìn)入沸騰室的高溫料球在沸騰床5的高速氣流吹動(dòng)下呈沸騰狀態(tài)，從而進(jìn)行更為激烈的熱交換。黑生料球中的煤粉在此進(jìn)行充分的燃燒，從而使料球達(dá)到1000-1300℃的高溫，同時(shí)進(jìn)行碳酸鹽的分解反應(yīng)，其分解率達(dá)95%，甚至達(dá)到100%。充分分解的料球以很高的溫度進(jìn)入到迥轉(zhuǎn)窯10內(nèi)，因?yàn)樵诜序v床內(nèi)完成了碳酸鹽的全部分解反應(yīng)，直接進(jìn)入放熱反應(yīng)帶，這樣即可省去通常在迥轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)行碳酸鹽反應(yīng)所必需的那段很長(zhǎng)的筒體，從而使迥轉(zhuǎn)窯筒體長(zhǎng)度大大地縮短(約1/3)。物料在放熱反應(yīng)帶被迅速加熱到1450℃以上，并開始出現(xiàn)液相，在其后的反應(yīng)過(guò)程中，液相量可以達(dá)到24%，且具有一定的粘性，物料的運(yùn)動(dòng)靠迥轉(zhuǎn)窯進(jìn)行，可以較好地克服物料液相粘性，進(jìn)行充分地傳質(zhì)反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)礦物組份的化合。經(jīng)過(guò)燒成帶，物料的煅燒反應(yīng)很快完成，并進(jìn)入到冷卻筒14內(nèi)。15為噴煤管。
利用本發(fā)明的新工藝和設(shè)備，可以對(duì)以下現(xiàn)有的窯型進(jìn)行改造1.對(duì)立波爾窯的改造如圖2所示，只要在原加熱機(jī)和迥轉(zhuǎn)窯之間的部位加裝沸騰床，以焙燒分解由加熱機(jī)予熱好的黑生料球。
2.對(duì)所謂的“速燒窯”的改造如圖2所示，只要將速燒窯第二段加熱機(jī)改裝為沸騰床，其它工藝設(shè)備不動(dòng)，以沸騰床焙燒分解由加熱機(jī)予熱好的黑生料球。
3.對(duì)立旋窯的改造如圖3所示，只要在原立式床和迥轉(zhuǎn)窯之間部位加裝沸騰床，以焙燒由立式床予熱好的黑生料球。
4.對(duì)立窯的改造如圖1、圖3所示，將其原立窯工藝和設(shè)備改造成為流態(tài)床或立式床，使其完成對(duì)黑生料球干燥、予熱過(guò)程，并在流態(tài)床或立式床后加裝沸騰床及迥轉(zhuǎn)窯，形成流態(tài)沸騰分解迥轉(zhuǎn)窯工藝及立式沸騰分解迥轉(zhuǎn)窯工藝，以完成對(duì)立窯的改造。
圖2、圖3中20為迥轉(zhuǎn)篦床(即加熱機(jī))，21為卸料器傳動(dòng)裝置。
權(quán)利要求
1.一種水泥熟料煅燒沸騰分解工藝及設(shè)備由流態(tài)床、沸騰床及迥轉(zhuǎn)窯三部分構(gòu)成，其特征在于流態(tài)床烘干并予熱黑生料球，沸騰床焙燒、分解予熱好的黑生料球，迥轉(zhuǎn)窯進(jìn)行物料燒成反應(yīng)，三者組成最佳工藝系統(tǒng)。
2.一種立波爾窯及速燒窯，其特征在于在迥轉(zhuǎn)窯和加熱機(jī)之間加裝了或改裝了沸騰床。
3.一種立旋窯，其特征在于在立式床和迥轉(zhuǎn)床中間加裝了沸騰床。
4.一種立窯，其特征在于加裝了沸騰床和迥轉(zhuǎn)窯。
5.如權(quán)利要求1所述的沸騰床，其特征在于由耐火材料或耐熱陶瓷的多孔篦板制成，并可裝成傾斜式。
6.如權(quán)利要求1所述的流態(tài)床，其特征在于裝成雙層傾斜式多孔篦板結(jié)構(gòu)，上層用耐熱鑄鋼制成，下層由耐熱材料制成。
7.如權(quán)利要求5和6所述的沸騰床與流態(tài)床，其特征在于加裝電磁震動(dòng)器。
全文摘要
本發(fā)明屬于煅燒水泥熟料技術(shù)領(lǐng)域，它由流態(tài)床、沸騰床和回轉(zhuǎn)窯三種技術(shù)設(shè)備組成。用流態(tài)床烘干和預(yù)熱黑生料球，用沸騰床焙燒預(yù)熱好的黑生料球，使其中的碳酸鹽大部或全部分解，用迥轉(zhuǎn)窯(又稱翻滾床)進(jìn)行燒成反應(yīng)。該發(fā)明具有工藝合理、熟料質(zhì)量好、設(shè)備簡(jiǎn)單、可使用劣質(zhì)煤等優(yōu)點(diǎn)。采用本發(fā)明可以對(duì)現(xiàn)有立窯、立旋窯、立波爾窯、速燒窯及其它回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行改造。
文檔編號(hào)C04B7/45GK1036751SQ89101449
公開日1989年11月1日 申請(qǐng)日期1989年3月18日 優(yōu)先權(quán)日1989年3月18日
發(fā)明者馮治威, 金雪浦 申請(qǐng)人:馮冶威, 金雪浦