《能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統》是天津水泥工業設計研究院有限公司於2009年07月24日申請的專利，該專利的公布號為：CN101608866 ，專利公布日：2009年12月23日 ，發明人是：俞為民；陶從喜；彭學平；肖秋菊；陳昌華；李振華；劉繼開。
《能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統》公開了一種能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統，包括多級旋風預熱器，該系統還包括生料預煅燒爐，生料預煅燒爐的上部設定有帶料氣流出口、底部設定有氣流入口、下部設定有物料入口，氣流入口與所述多級旋風預熱器中的第N級旋風預熱器的出風口連線，帶料氣流出口與第N－1級旋風預熱器連線，物料入口與第N－2級旋風預熱器或直接與進料裝置連線。《能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統》可有效利用帶可燃物水泥生料煅燒水泥熟料，充分考慮到可燃物燃燒的放熱特點，並有機結合預分解技術的預熱器系統各部位的功能區劃分，實現了新型乾法預分解窯尾系統處理帶可燃物水泥生料煅燒水泥熟料的新突破，提高系統運轉率，擴大非常規的低品位原料資源的利用。
2020年7月14日，《能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
（概述圖為《能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統》摘要附圖 ）
基本介紹
- 中文名：能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統
- 公布號：CN101608866
- 地址：天津市北辰區引河裡北道1號
- 公布日：2009年12月23日
- 發明人：俞為民；陶從喜；彭學平；肖秋菊；陳昌華；李振華；劉繼開
- 申請號：200910304794X
- Int. Cl.：F27B19/04(2006.01)I; C04B7/36(2006.01)I
- 申請日：2009年07月24日
- 專利代理機構：天津市鼎和專利商標代理有限公司
- 申請人：天津水泥工業設計研究院有限公司
- 代理人：李鳳
- 類型：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
水泥熟料是水泥生料在預熱和分解後經高溫煅燒而產生的。水泥生料主要由石灰質原料、粘土質原料以及校正原料經過粉磨均化形成。截至2009年前水泥熟料的生產工藝普遍採用窯外預分解技術，這種技術也是截至2009年最先進的水泥生產技術，其特點是：帶有窯外預分解的懸浮預熱器系統，它主要由分解爐、多級旋風預熱器及連線風管和料管等組成。煤粉在分解爐內完全燃燒，生料在分解爐內充分分解，出分解爐的高溫氣體在預熱器系統內經過多次熱交換，達到降低出預熱器系統廢氣溫度和提高物料入爐溫度的目的，從而提高窯尾預分解窯尾系統的換熱效率。截至2009年前水泥窯外預分解窯尾系統在處理可燃物含量高的生料時，可燃物進入預熱器系統的二級或一級預熱器進風管後，逐步升溫並伴隨可燃物燃燒放熱，致使系統的一級或二級或三級預熱器因局部過熱而使物料粘附在設備邊壁，會引起預熱器錐部或者料管堵塞，導致生產無法正常進行。因此，2009年前常規的窯外預分解技術不適用於處理可燃物含量高的生料。
為滿足水泥生產工藝，2009年前生產水泥所需的原料是必須達到一定的要求，特別是對於窯外預分解技術所採用的原料要限制有害組分和可燃物的含量。
帶可燃物的水泥生料是指水泥生料由於某種或幾種原料中含有一定量的可燃物，比如殘碳、有機物等，導致水泥生料的可燃物含量超標（常規的窯外預分解技術控制生料中殘炭燒失量不能超過0.5％），在該檔案中將殘炭燒失量超過0.5％的水泥生料定義為帶可燃物的水泥生料；將殘炭燒失量不超過0.5％或不含可燃物時水泥生料定義為常規水泥生料。由於可燃物能夠在高溫氣流中氧化燃燒並釋放熱量，故帶可燃物的水泥生料不能在常規的窯外預分解窯尾系統中得到正常使用。水泥原料選取時一般不採用帶可燃物的原料。到2009年為止，中國國內外還沒有專門針對帶可燃物生料的規模化處理的技術方案。然而，隨著社會發展和工業生產的推進，資源緊縮的問題日益凸現，開發利用非常規的低品位原料生產水泥的需求越來越緊迫。另外，由於部分地區礦山資源中普遍含有可燃物，在這些地區建水泥廠就必須解決使用帶可燃物水泥生料的問題，開發可處理帶可燃物水泥生料的水泥生產新技術。
發明內容
專利目的
《能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統》為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統，該系統能夠處理帶可燃物的水泥生料。
技術方案
《能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統》為解決公知技術中存在的技術問題所採取的第一技術方案是：一種能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統，包括進料裝置、多級旋風預熱器、分解爐、三次風管道、迴轉窯，該系統還包括生料預煅燒爐，所述生料預煅燒爐的上部設定有帶料氣流出口、底部設定有氣流入口、下部設定有物料入口，所述氣流入口與所述多級旋風預熱器中的第N級旋風預熱器的出風口連線，所述帶料氣流出口與第N-1級旋風預熱器的進風管連線，所述物料入口與第N-2級旋風預熱器的下料口連線，所述進料裝置與第二級旋風預熱器的進風管連線，其中，N代表某一級旋風預熱器的級數，N為大於等於4小於等於6的任意一自然數。
所述進料裝置設有分料裝置。
所述生料預煅燒爐與所述三次風管道通過三次風分風管道連線。
所述生料預煅燒爐包括柱體，柱體下方設定有下縮口部，下縮口部下方設定有氣流入口，該生料預煅燒爐下部的側壁上設定有三次風入口和物料入口，所述上柱體的上部設定有帶料氣流出口。
《能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統》為解決公知技術中存在的技術問題所採取的第二技術方案是：一種能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統，包括進料裝置、多級旋風預熱器、分解爐、三次風管道、迴轉窯，其特徵在於，該系統還包括生料預煅燒爐，所述生料預煅燒爐的上部設定有帶料氣流出口、底部設定有氣流入口、下部設定有物料入口，所述氣流入口與第二級旋風預熱器的出風口連線，所述帶料氣流出口與第一級旋風預熱器的進風管連線，所述物料入口與所述進料裝置連線。
所述進料裝置設有分料裝置。
所述生料預煅燒爐與所述三次風管道通過三次風分風管道連線。
《能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統》為解決公知技術中存在的技術問題所採取的第三技術方案是：一種能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統，包括進料裝置、多級旋風預熱器、分解爐、三次風管道、迴轉窯，其特徵在於，該系統還包括生料預煅燒爐，所述生料預煅燒爐的上部設定有帶料氣流出口、底部設定有氣流入口、下部設定有物料入口，所述氣流入口與第三級旋風預熱器的出風口連線，所述帶料氣流出口與第二級旋風預熱器的進風管連線，所述物料入口與所述進料裝置或第一級旋風預熱器的下料口連線。
所述進料裝置設有分料裝置。
所述生料預煅燒爐與所述三次風管道通過三次風分風管道連線。
改善效果
《能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統》具有的優點和積極效果是：通過在多級預熱器之間設定生料預煅燒爐，可有效利用帶可燃物水泥生料煅燒水泥熟料，充分考慮到可燃物燃燒的放熱特點，並有機結合預分解技術的預熱器系統各部位的功能區劃分，實現了新型乾法預分解窯尾系統處理帶可燃物水泥生料煅燒水泥熟料的新突破，從而有效提高系統運轉率，擴大非常規的低品位原料資源的利用。解決了常規預分解窯尾系統無法解決的生料中可燃物燃燒放熱引起系統堵塞的技術問題，擴大了水泥生產可利用原料的範圍，促進了資源的合理利用，實現含有可燃物的礦山大規模資源化利用，節約優質礦山資源，降低企業生產成本，具有很強的可操作性和實用性。
附圖說明
圖1是套用《能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統》的單系列水泥窯外預分解窯尾系統結構示意圖；
圖2是套用《能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統》的雙系列水泥窯外預分解窯尾系統結構示意圖；
圖3是圖1或圖2中生料預煅燒爐的結構示意圖。
圖中：帶箭頭虛線為氣流方向，帶箭頭實線為料流方向；1、分料裝置，2、第一級旋風預熱器，3、第二級旋風預熱器，4、第三級旋風預熱器，5、生料預煅燒爐，6、閘板閥，7、第四級旋風預熱器，8、分解爐，9、第五級旋風預熱器，10、三次風分風管道，11、三次風管道，12、窯尾煙室，13、迴轉窯，14、氣流入口，15、下縮口部，16、物料入口，17、三次風入口，18、下柱體，19、中間縮口部，20、上柱體、21、帶料氣流出口。
技術領域
《能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統》涉及一種水泥工業用於生料預熱、生料分解和燃料燃燒的系統，特別涉及一種能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統。
權利要求
1.一種能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統，包括進料裝置、多級旋風預熱器、分解爐、三次風管道、迴轉窯，其特徵在於，該系統還包括生料預煅燒爐，所述生料預煅燒爐的上部設定有帶料氣流出口、底部設定有氣流入口、下部設定有物料入口，所述氣流入口與所述多級旋風預熱器中的第N級旋風預熱器的出風口連線，所述帶料氣流出口與第N-1級旋風預熱器的進風管連線，所述物料入口與第N-2級旋風預熱器的下料口連線，所述進料裝置與第二級旋風預熱器的進風管連線，其中，N代表某一級旋風預熱器的級數，N為大於等於4小於等於6的任意一自然數。
2.根據權利要求1所述的能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統，其特徵在於：所述進料裝置設有分料裝置。
3.根據權利要求1或2所述的能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統，其特徵在於：所述生料預煅燒爐與所述三次風管道通過三次風分風管道連線。
4.根據權利要求1所述的能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統，其特徵在於：所述生料預煅燒爐包括柱體，所述柱體下方設定有下縮口部，下縮口部下方設定有所述氣流入口，該生料預煅燒爐下部的側壁上設定有三次風入口和所述物料入口，所述柱體的上部設定有所述帶料氣流出口。
5.一種能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統，包括進料裝置、多級旋風預熱器、分解爐、三次風管道、迴轉窯，其特徵在於，該系統還包括生料預煅燒爐，所述生料預煅燒爐的上部設定有帶料氣流出口、底部設定有氣流入口、下部設定有物料入口，所述氣流入口與第二級旋風預熱器的出風口連線，所述帶料氣流出口與第一級旋風預熱器的進風管連線，所述物料入口與所述進料裝置連線。
6.根據權利要求5所述的能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統，其特徵在於：所述進料裝置設有分料裝置。
7.根據權利要求5或6所述的能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統，其特徵在於：所述生料預煅燒爐與所述三次風管道通過三次風分風管道連線。
8.一種能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統，包括進料裝置、多級旋風預熱器、分解爐、三次風管道、迴轉窯，其特徵在於，該系統還包括生料預煅燒爐，所述生料預煅燒爐的上部設定有帶料氣流出口、底部設定有氣流入口、下部設定有物料入口，所述氣流入口與第三級旋風預熱器的出風口連線，所述帶料氣流出口與第二級旋風預熱器的進風管連線，所述物料入口與所述進料裝置或第一級旋風預熱器的下料口連線。
9.根據權利要求8所述的能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統，其特徵在於：所述進料裝置設有分料裝置。
10.根據權利要求8或9所述的能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統，其特徵在於：所述生料預煅燒爐與所述三次風管道通過三次風分風管道連線。
實施方式
為能進一步了解《能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統》的發明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，並配合附圖詳細說明如下：
- 實施例1：
請參閱圖1和圖3，套用《能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統》的單系列水泥窯外預分解窯尾系統，包括進料裝置（圖中未示出）、五級旋風預熱器、分解爐8、三次風管道11、迴轉窯13、生料預煅燒爐5，生料預煅燒爐5的上部設定有帶料氣流出口21、底部設定有氣流入口14、下部設定有物料入口16，氣流入口14與第四級旋風預熱器7的出風口連線，帶料氣流出口與第三級旋風預熱器4的進風管連線，物料入口與第二級旋風預熱器的下料口連線。進料裝置設有生料分料裝置1。生料預煅燒爐5與三次風管道11通過三次風分風管道10連線。三次風分風管道10上設定有閘門閥6。
在該實施例中，多級旋風預熱器為由第一級旋風預熱器2、第二級旋風預熱器3、第三級旋風預熱器4、第四級旋風預熱器7、第五級旋風預熱器8組成五級旋風預熱器。但不限於此，預熱器級數還可以為六級、四級、三級或者二級。分解爐8可以為噴騰型、管道型、旋流型、流態化型或多種組合型等型式。
在該實施例中，生料預煅燒爐5連線在第四級預熱器與第三級預熱器之間，但不限於此連線位置，生料預煅燒爐5也可採用相同的方式連線在該系統中第四級旋風預熱器和第五級旋風預熱器之間；在預熱器級數為六級時，生料預煅燒爐也可採用相同的方式連線在系統中第五級旋風預熱器和第六級旋風預熱器之間。生料預煅燒爐的具體位置根據生料中可燃物的成分、含量、起燃溫度等因素不同而不同。
《能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統》的關鍵在於：該預分解窯尾系統是在截至2009年前常規新型乾法預分解窯尾系統的基礎上，再增加一個生料預煅燒爐5，並將三次風部分引入生料預煅燒爐5。這樣，由生料預煅燒爐5、分解爐8和多級旋風預熱器組成一種能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統。該預分解窯尾系統的進料裝置設有分料裝置1，《能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統》因採用了截至2009年前技術中的分料裝置1，使生料餵料方式較為靈活，在處理帶可燃物的水泥生料時，生料可餵入第二級旋風預熱器3的進口風管，實現四級預熱器換熱。最上面的第一級旋風預熱器2、第二級旋風預熱器3串聯組成一個旋風收塵系統，對帶可燃物的生料進行強化收塵。在處理常規水泥生料時，生料可餵入第一級旋風預熱器2的進風管，實現五級預熱器換熱，從而能夠降低出預熱器系統的廢氣溫度，進而有效降低系統熱耗。生料預煅燒爐5可以補充引入三次風，補充可燃物燃燒所需的氧氣，通過在三次風分風管道10上增加閘門閥6控制三次風的流量。根據生料中可燃物的成分和含量等不同，生料預煅燒爐也可以不需補充引入三次風。採用該預分解窯尾系統可有效利用帶可燃物水泥生料煅燒水泥熟料。該預分解窯尾系統充分考慮到可燃物燃燒的放熱特點，並有機結合預分解技術的預熱器系統各部位的功能區劃分，實現了新型乾法預分解窯尾系統充分利用可燃物含量高的生料煅燒水泥熟料的新突破，從而有效提高系統運轉率，擴大非常規的低品位原料資源的利用。
請參見圖3，該實施例中的生料預煅燒爐5，生料預煅燒爐5為一種可燃物燃燒裝置，包括通過中間縮口部19連通的上柱體20、下柱體18，或者為沒有中部縮口的柱體，柱體下方設定有下縮口部15，下縮口部15下方設定有與第四級旋風預熱器7的出風口相通的氣流入口14，生料預煅燒爐5下部的側壁上設定有與三次風分風管道10連線的三次風入口17和與第二級旋風預熱器3的下料口連線的物料入口16，上柱體20的上部設定有與第三級旋風預熱器4的進風管連線的帶料氣流出口21。
上述生料預煅燒爐5的工作原理：
生料從物料入口16進入生料預煅燒爐5，與入爐氣流接觸換熱，溫度迅速上升至大部分可燃物的燃點。入爐氣流中帶有少量的含氧量，能夠引起可燃物的燃燒，當入爐氣流中氧含量不足以保證可燃物完成燃燒時，可以從三次風入口17導入三次風，三次風為從窯頭冷卻機抽取的高溫氣體，其含氧量與空氣接近，約21％。氣流通過中部縮口部19時出現回流區，即噴騰效應，延長了固氣停留時間比，有利於可燃物在預煅燒爐內完全燃燒。如果生料預煅燒爐沒有中部縮口，也可以通過適當增加生料預煅燒爐的容積，來保證可燃物在預煅燒爐內完全燃燒。燃燒完全的生料隨氣流一起從帶料氣流出口21排出，進入第三級旋風預熱器4進行氣固分離。預煅燒爐5起到完全煅燒生料中可燃物的目的。
如該領域的技術人員所知的，上述生料預煅燒爐5為噴騰型。生料預煅燒爐5還可以採用管道型、旋流型、流態化型或多種組合型等型式，對該領域的技術人員來講，是顯而易見的，在此不再累述。
該實施例的工作原理：
帶可燃物的水泥生料經過粉磨、均化後通過提升設備輸送至窯尾，分料裝置1可以靈活控制帶可燃物的水泥生料進入該預分解窯尾系統的位置。在處理帶可燃物的水泥生料時，生料餵入第二級旋風預熱器3的進口風管，實現四級預熱器換熱；在處理常規水泥生料時，生料可餵入第一級旋風預熱器2的進口風管，實現五級預熱器換熱。
在處理帶可燃物的水泥生料時，帶可燃物的水泥生料進入第二級旋風預熱器3的進口風管後經過充分分散，並與廢氣進行熱交換實現預熱升溫，然後含塵氣流進入第二級旋風預熱器3進行氣固分離，分離出的物料餵入生料預煅燒爐5，分離後的氣流進入第一級旋風預熱器2進行再次強化分離除塵。生料預煅燒爐5內氣流溫度在700℃～900℃之間，生料中的可燃物在該溫度下迅速燃燒。燃燒所需的氧氣主要由出第四級旋風預熱器7的廢氣中過剩空氣提供，同時也可以通過在三次風管11上引一部分三次風進入生料預煅燒爐5作為補充。入生料預煅燒爐的三次風管道10上設有閘板閥6可調節入生料預煅燒爐的三次風流量，以確保可燃物在生料預煅燒爐內的完全燃燒。生料中的可燃物在生料預煅燒爐內完全燃燒後，依次經過第三級旋風預熱器4，第四級旋風預熱器7，分解爐8、第五級旋風預熱器9，窯尾煙室12後進入迴轉窯13煅燒製得水泥熟料。
在處理常規水泥生料時，生料進入第一級旋風預熱器2的進口風管，此時與常規的窯尾預分解窯尾系統工作過程類似，生料經過第一級旋風預熱器2，第二級旋風預熱器3進行氣固分離，分離出的物料餵入生料預煅燒爐5，此時生料預煅燒爐5隻是起到一個連線風管的換熱作用。
- 實施例2：
一種能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統，生料預煅燒爐氣流入口與第二級旋風預熱器的出風口連線，生料預煅燒爐的帶料氣流出口與第一級旋風預熱器的進風管連線，生料預煅燒爐的物料入口與進料裝置連線。在處理帶可燃物的水泥生料時，生料直接餵入生料預煅燒爐，與來自第二級旋風預熱器的氣流換熱，生料中的可燃物充分燃燒後，進入第一級旋風預熱器，之後採用與常規窯尾系統相同的結構處理水泥生料。其他結構與實施例1相同，工作原理與實施例亦相同。
- 實施例3：
一種能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統，生料預煅燒爐氣流入口與第三級旋風預熱器的出風口連線，生料預煅燒爐的帶料氣流出口與第二級旋風預熱器的進風管連線，進料裝置與生料預煅燒爐的物料入口或第一級旋風預熱器的進風管連線。進料裝置與生料預煅燒爐的物料入口連線時，進料裝置將帶可燃物的水泥生料直接送到生料預煅燒爐中，生料中的可燃物充分燃燒後，進入第二級旋風預熱器，進行氣固分離，其他結構與實施例1相同，工作原理與實施例亦相同。進料裝置與第一旋風預熱器的進風管連線時，帶可燃物的水泥生料經一級換熱及氣固分離後，出第一級旋風預熱器的物料進入生料預煅燒爐，使生料中的可燃物充分燃燒。其他結構與實施例1相同，工作原理與實施例亦相同。
請參見圖2，套用《能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統》的雙系列水泥窯尾預分解窯尾系統，在此不再累述。
《能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統》的原理是，帶可燃物的水泥生料在系統可能造成堵塞之前進入生料預煅燒爐，生料中的可燃物在生料預煅燒爐內完全燃燒，從而避免可燃物在該系統的其它部位局部燃燒放熱造成堵塞之危害。同時，帶可燃物的生料進入該系統後，可能出現系統的收塵效率急劇降低，《能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統》在技術上考慮可以採用二級預熱器串聯收塵的方式進行處理。
儘管上面結合附圖對《能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統》的優選實施例進行了描述，但是《能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統》並不局限於上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，並不是限制性的，該領域的普通技術人員在《能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統》的啟示下，在不脫離《能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統》宗旨和權利要求所保護的範圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬於《能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統》的保護範圍之內。
榮譽表彰
2020年7月14日，《能夠處理帶可燃物生料的水泥窯外預分解窯尾系統》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
