專(zhuān)利名稱(chēng)：煅燒礦基材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于煅燒礦基材料的方法，在該方法中-材料通過(guò)一初步煅燒裝置，該裝置裝有供給至少一種燃料的至少一個(gè)燃料噴射器，從而在燃料噴射器的出口形成燃料噴射區(qū)，并由來(lái)自轉(zhuǎn)爐的燃燒產(chǎn)品提供氧化劑，轉(zhuǎn)爐位于初步煅燒裝置的材料流動(dòng)方向的下游；然后-至少部分煅燒材料通過(guò)在其下游端裝有主燃燒裝置的轉(zhuǎn)爐。
制造水泥具有制造一個(gè)被稱(chēng)之為熟料的產(chǎn)品的中間階段。熟料是通過(guò)煅燒礦基材料、特別是石灰石和粘土而得出的產(chǎn)品。粉狀的材料可以干式(干式加工)或以水基漿式(或漿式)(濕加工)供給轉(zhuǎn)爐。為了得到所要求的各種無(wú)機(jī)材料的比份、尤其是碳酸鈣、二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵或碳酸鎂的合適比份通常要仔細(xì)控制熟料的成分。放入爐中的制造熟料的原材料首先要進(jìn)行干燥并加熱，接著進(jìn)行煅燒，使各種材料中的碳酸鹽通過(guò)除去二氧化碳而轉(zhuǎn)換成這些材料的氧化物，在溫度仍然很高時(shí)，所得到的材料相互進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，基本產(chǎn)生硅酸鈣和鋁酸鈣。該最后的方法也稱(chēng)作為煅燒法，它是在轉(zhuǎn)爐的熱區(qū)進(jìn)行的。然后將生產(chǎn)出的熟料冷卻和研磨，再與添加成分混合，制成如卜特蘭水泥那樣的水泥。
過(guò)去制造熟料的方法是在轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行的，通常轉(zhuǎn)爐直徑為3～5米、長(zhǎng)度為60～200米。通過(guò)在轉(zhuǎn)爐加工之前在一個(gè)步驟中脫碳或煅燒各種組成的粗石粉，已對(duì)上述方法進(jìn)行了一些改進(jìn)，允許使用較短和熱效率更高的轉(zhuǎn)爐。象這樣的加工步驟可在預(yù)熱塔(或懸架式預(yù)熱器)中、在LEPOL格柵或在快速煅燒裝置中進(jìn)行。
在進(jìn)入轉(zhuǎn)爐前粗石粉的脫碳范圍在懸架式預(yù)熱器LEPOL格柵的情況下通常為10～45％，在快速煅燒裝置的情況下為90～95％。在高吸熱脫碳階段所需要的能量是通過(guò)將燃料小塊引入煅燒區(qū)而提供的。
因此制造熟料的方法是在含有下列裝置的設(shè)備中進(jìn)行的，它們依次是
-一個(gè)初步煅燒的裝置，材料引入該裝置，在其中如果必要的話(huà)進(jìn)行干燥，然后加熱并對(duì)一些材料進(jìn)行煅燒，和-一個(gè)傾斜的轉(zhuǎn)爐，部分煅燒后的材料引入該爐，在其中完成煅燒，接著進(jìn)行熟化反應(yīng)。
除上述裝置以外的各類(lèi)初步煅燒裝置可以是煅燒腔或稱(chēng)之為出氣煙道的裝置。
在下列敘述中，“上游”和“下游”應(yīng)理解為相對(duì)于材料在設(shè)備中流動(dòng)的方向而言的。
一個(gè)或多個(gè)燃燒器安置在轉(zhuǎn)爐的下游端，為該爐子的工作提供所需要的熱量。轉(zhuǎn)爐下游的燃料器產(chǎn)生的煙氣在設(shè)備中逆材料的流動(dòng)方向流動(dòng)，為初步煅燒裝置的操作提供一些需要的熱量。一個(gè)或多個(gè)燃燒器為該初步煅燒裝置提供附加的能量。
通常的研究工作是關(guān)于限制制造熟料的成本和改進(jìn)制造熟料所用的方法。
因此，文獻(xiàn)US-5572938和US-5580237關(guān)于轉(zhuǎn)爐下游的燃燒器，它們建議將這些燃燒器的噴射器修改成能引入噴射氧氣的噴管。在這些文獻(xiàn)中描述的技術(shù)方案能用高質(zhì)量的燃料來(lái)改進(jìn)生產(chǎn)效率和／或降低污染物的產(chǎn)生。
然而，這些技術(shù)方案仍導(dǎo)致相當(dāng)大量的污染物排出。
一些研究工作還關(guān)于使用低質(zhì)量的燃料為熟料制造設(shè)備的操作提供所需要的能量。
低質(zhì)量燃料應(yīng)理解為其凈熱值(NCV)低于15MJ／Kg的或水的質(zhì)量含量超過(guò)20％的燃料。這類(lèi)燃料還包括可揮發(fā)物質(zhì)或不能變成小顆粒或小塊的物質(zhì)含量少于20％的燃料。而就后一條件而言，燃料中尺寸超過(guò)200μm的顆?；蛐K其質(zhì)量比例大于75％就被認(rèn)為是低質(zhì)量燃料。
工業(yè)廢料、如廢水或如塑料或紙板等固態(tài)廢料構(gòu)成可用于制造熟料的低質(zhì)量燃料。
熟料制造商企盼著增大低質(zhì)量燃料的消費(fèi)，從而降低成本，他們甚至想焚燒如廢水那樣的工業(yè)廢料。
然而由于這些燃料產(chǎn)生的火焰不能滿(mǎn)足正確進(jìn)行熟料生產(chǎn)所需要的熱量限制，因此大量使用這種燃料就有問(wèn)題。
本發(fā)明的目的在于通過(guò)提供一種煅燒礦基材料的方法解決上述各種問(wèn)題，該方法尤其可用低成本制造熟料，特別可用低質(zhì)量燃料，同時(shí)能限制污染物的排放。
為此，本發(fā)明的主題是一種煅燒礦基材料的方法，其中材料穿過(guò)初步煅燒裝置，該裝置裝有至少一個(gè)燃料噴射器，至少一種燃料供給該噴射器，這樣在燃料噴射器出口形成一燃料噴射區(qū)，氧化劑由相對(duì)于材料流動(dòng)方向的初步煅燒裝置下游的轉(zhuǎn)爐的燃燒產(chǎn)品供給；然后，至少部分煅燒后的材料進(jìn)入轉(zhuǎn)爐，在轉(zhuǎn)爐的下游端裝有主燃燒裝置，其中至少一種富氧流體噴到燃料噴射區(qū)附近，富氧流體具有的氧氣體積濃度大于來(lái)自轉(zhuǎn)爐、穿過(guò)初步煅燒裝置的燃燒產(chǎn)品的氧氣濃度，這樣富氧流體能供給燃燒燃料噴射器噴出的燃料所需要的氧氣當(dāng)量的1％～40％、最好為1％～10％。
按照一些特殊的實(shí)施例，該方法具有一個(gè)或多個(gè)下列特征，包括單獨(dú)或技術(shù)上聯(lián)合的特征-由轉(zhuǎn)爐燃燒產(chǎn)品提供燃料燃燒所需的氧當(dāng)量的60％～99％；-來(lái)自轉(zhuǎn)爐的燃燒產(chǎn)品的氧氣體積濃度大于或等于1％；-富氧流體是一些燃燒產(chǎn)品和含氧至少20％的氣體的混合物；-一些燃料產(chǎn)品被抽出與空氣或富氧空氣和／或濃度大于88％的工業(yè)純氧混合；-燃料噴射器出口產(chǎn)生的火焰的絕熱溫度高于1000℃；-燃料噴射器出口產(chǎn)生的火焰的絕熱溫度高于1250℃；-供給燃料噴射器的燃料是低質(zhì)量燃料；-上述富氧流體用不同于燃料噴射器的富氧流體噴射器噴入；-上述富氧流體噴射器的出口和燃料噴射器的出口之間的距離小于富氧流體噴射器內(nèi)部寬度的50倍。
-富氧流體朝燃料噴射器的燃料噴射區(qū)噴射；-燃料用燃料噴射器噴射，富氧流體噴射器的轉(zhuǎn)向角小于25°；初步煅燒裝置包括至少兩個(gè)燃料噴射器，它們被分別提供至少一種燃料，從而在其出口形成燃料噴射區(qū)；以及至少一種富氧流體，富氧流體的氧氣體積濃度高于轉(zhuǎn)爐燃燒產(chǎn)品的氧氣濃度，它噴射到上述至少兩個(gè)燃料噴射器的燃料噴射區(qū)附近；-由屬于初步煅燒裝置的燃料噴射器裝置噴射至少一種富氧流體，該富氧流體的氧氣體積濃度高于來(lái)自轉(zhuǎn)爐的燃燒產(chǎn)品的氧氣濃度；-上述富氧流體用作攜帶進(jìn)入上述燃料噴射器的燃料的攜帶流體；-富氧流體是純度大于90％的氧氣，它通過(guò)一氧氣專(zhuān)用通道穿過(guò)上述燃料噴射器；-高質(zhì)量燃料通過(guò)靠近氧氣專(zhuān)用通道的上述燃料噴射器的一個(gè)通道引入，從而在上述燃料噴射器出口形成輔助火焰；-至少一種或每種富氧流體是富氧空氣；-至少一種富氧流體具有的氧氣濃度大于90％；-一種氧氣濃度高于空氣的富氧流體噴入轉(zhuǎn)爐主燃燒裝置的燃料噴射區(qū)(圖2和4～7)；-富氧流體引入屬于轉(zhuǎn)爐主燃燒裝置的燃料噴射器內(nèi)側(cè)；-富氧流體是純度大于90％的氧氣，它通過(guò)氧氣專(zhuān)用通道穿過(guò)上述燃料噴射器；-氧氣專(zhuān)用通道位于上述燃料噴射器徑向內(nèi)側(cè)；-氧氣專(zhuān)用通道位于上述燃料噴射器徑向外側(cè)；-上述靠近氧氣專(zhuān)用通道的上述燃料噴射器通道用于引入至少一種高質(zhì)量的燃料，從而在上述燃料噴射器出口形成輔助火焰；-至少一個(gè)燃料流和至少一個(gè)氣流引入上述燃料噴射器，在上述燃料噴射器中產(chǎn)生的至少一個(gè)氣流和／或燃料流是加入氧氣的(圖2和4)；-通過(guò)將燃料和該燃料的攜帶流體引入燃料噴射器來(lái)使燃料流引入上述燃料噴射器，該燃料流通過(guò)攜帶流體中加入的氧氣而富氧；-上述燃料以流體形式引入上述噴射器；-上述燃料以固體顆粒形式引入上述噴射器；-攜帶流體加入氧氣，直到它具有氧氣濃度達(dá)到35％時(shí)為止；-上述燃料是低質(zhì)量燃料；-引入轉(zhuǎn)爐主燃燒裝置的燃料噴射區(qū)的氧氣的流速在每MW理論能量上2和20m3／h(STP)之間，該理論能量是由主燃燒裝置噴入的燃料完全燃燒所提供的；和-該煅燒方法是制造水泥熟料的方法。
通過(guò)閱讀下面的參照附圖以示例方式給出的說(shuō)明，可以更好地理解本發(fā)明，其中

圖1是實(shí)施本發(fā)明方法的熟料制造設(shè)備的剖視圖，圖2是圖1設(shè)備的轉(zhuǎn)爐中的第一燃燒裝置的放大的縱向剖視圖，圖3是圖1設(shè)備的初步煅燒裝置的燃燒裝置的放大的縱向剖視圖，圖4～7類(lèi)似于圖2，它們表示本發(fā)明的其它實(shí)施例和替換形式，圖8和9類(lèi)似于圖3，表示本發(fā)明另一實(shí)施例，圖10是表示圖9實(shí)施例的一種替換形式的初步煅燒裝置的部分視圖，圖11類(lèi)似于圖3，表示本發(fā)明的另一實(shí)施例。
圖1表示用于從基于石灰石和粘土的材料2生產(chǎn)熟料的設(shè)備1。
設(shè)備1包括，按材料2流動(dòng)的方向，它們依次是初步煅燒裝置3，轉(zhuǎn)動(dòng)的管狀爐4和出口流料槽5。
初步煅燒裝置3可以是LEPOL格柵，它包括引入材料的上游端6，加熱裝置7或燃燒裝置，以及排放初步煅燒后材料的下游端8。
轉(zhuǎn)爐4是相對(duì)于水平線(xiàn)從上游端朝下游端傾斜的，它的上游端10與初步煅燒裝置3的下游端8是連通的，上游端10比下游端11高。
設(shè)備1還包括使轉(zhuǎn)爐4繞其縱軸轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置12。出口流料槽5具有與轉(zhuǎn)爐4的下游端11連通的上游端13，下游端14連到圖中示出的對(duì)熟料進(jìn)行下一步處理的裝置、尤其是冷卻裝置上。
出口流料槽5還裝有加熱裝置15或主燃燒裝置。
正如圖2所示，這些加熱裝置包括燃燒器16，圖中僅示出一個(gè)，這里也僅將描述一個(gè)。
燃燒器16包括噴射器或噴射管17，它由出口流料槽5的垂直壁18支撐，垂直壁18安置成朝向轉(zhuǎn)爐4的下游端11。
噴射器17從壁18上平行于轉(zhuǎn)爐4的軸伸展，進(jìn)入轉(zhuǎn)爐4的下游端11。
噴射器17具有圓形截面的內(nèi)通道20，環(huán)形截面的外通道21包圍在其外側(cè)上。噴射器17具有入口22和出口23。
通道20在噴射器17的入口22上連到燃料源24和該燃料的攜帶流體源25上。
例如塑料之類(lèi)的燃料破碎成其尺寸可能大于5或10毫米的顆粒，也就是說(shuō)是低質(zhì)量燃料。攜帶流體可以是壓縮空氣。
外通道21在噴射器17的入口22上由一普通的管子連到如空氣那樣的氧化劑源和氧氣源27上。
來(lái)自氧氣源27的氧氣的純度可以大于90％。
正如圖3所示，加熱初步煅燒裝置3的裝置7包括多個(gè)燃燒器，圖中示出其中兩個(gè)、即28和29，下面僅描述燃燒器28和29、以及它們的周?chē)那闆r。
燃燒器28和29每個(gè)分別包括一個(gè)噴射器30和31，噴射器31和30由初步煅燒裝置3的垂直壁32支撐。該壁32安置在轉(zhuǎn)爐4上游端10的上方。
噴射器30安置成使其軸基本水平，它包括圓形截面的內(nèi)通道34，在其外側(cè)由環(huán)形截面的外通道35包圍。
內(nèi)通道34在噴射器30的入口36的區(qū)域中連到如天然氣那樣的燃料源37上，該燃料是高質(zhì)量的燃料。
外通道35在噴射器30的入口36的區(qū)域中連到如空氣之類(lèi)的氧化劑源38上。
噴射器31安裝在噴射器30的下方，并以其入口41朝其出口42在一個(gè)垂直平面內(nèi)傾斜，傾斜角度最好小于25°。該噴射器31包括一個(gè)圓形截面的內(nèi)通道43，在其入口41的區(qū)域內(nèi)連到燃料源44和燃料源的攜帶流體源45上。
作為例子，來(lái)自源44的燃料包括廢水，而攜帶流體包括壓縮空氣。
加熱裝置7還包括噴射氧氣的噴管47，它也由壁32支撐。
噴管47位于噴射器30和31之間，它的軸是水平的。一方面該噴管47安置在靠近噴射器30、另一方面又靠近噴射器31的地方，它安置即使噴管47的出口48和噴射器31的出口42之間的距離小于噴管47內(nèi)通道49的直徑的50倍。
同樣，噴管47的通道49的入口區(qū)域連到氧氣源51上。
作為例子，源51的氧氣的純度高于90％。
下面將描述設(shè)備1的整個(gè)操作情況，材料2的流動(dòng)方向如圖1的箭頭55所示。
材料2通過(guò)初步煅燒裝置3的上游端6引入，在該裝置的內(nèi)側(cè)，材料2由傳送裝置傳送，由加熱裝置7進(jìn)行干燥、加熱和脫碳，加熱裝置提供一些所需要的熱能。
然后，材料2穿過(guò)初步煅燒裝置3的下游端8和轉(zhuǎn)爐4的上游端10，進(jìn)入爐床50形式的轉(zhuǎn)爐4。
材料2的脫碳煅燒由于加熱裝置15而在轉(zhuǎn)爐中繼續(xù)進(jìn)行，然后煅燒后的材料2進(jìn)行熟化反應(yīng)。
然后轉(zhuǎn)化成熱熟料的材料2通過(guò)流料槽5的下游端14流到包括冷卻裝置的設(shè)備1的其它裝置。
下面將專(zhuān)門(mén)描述從加熱裝置7和15得到的、加到爐4和初步煅燒裝置3內(nèi)的熱量供給情況。
就加熱裝置15而言，來(lái)自燃料源24的燃料與來(lái)自氣源25的壓縮空氣一起引入通道20。因此固態(tài)的塑料顆粒流引入內(nèi)通道20。然后來(lái)自源24的燃料以固態(tài)顆粒形式從噴射器17的出口23噴出。
來(lái)自氣源26的空氣由氣源27加進(jìn)氧氣而成富氧氣體，通過(guò)通道21流入。然后該富氧氣體以氣流形式從噴射器17的出口22噴出，該氣流從外部包圍從燃料源24噴出的燃料。因此在燃燒器16的出口上產(chǎn)生火焰57。來(lái)自氣源26的富氧氣體為相應(yīng)的燃燒提供了大量的必需的氧化劑。該火焰57位于材料2的床54的上方，如圖1所示，位于轉(zhuǎn)爐4下游端11的區(qū)域。
由火焰57產(chǎn)生的燃料氣體穿過(guò)轉(zhuǎn)爐4逆材料2流入初步煅燒裝置3，其移動(dòng)方向如圖1中箭頭58所示。
就加熱裝置7而言，天然氣從噴射器30以燃料噴射流形式噴入噴射區(qū)61，此時(shí)的燃料由來(lái)自氣源38的空氣流包圍。
來(lái)自水源44的廢水與壓縮空氣一起從水源45進(jìn)入燃燒器29的通道41形成廢水噴流，以小滴形式噴入噴射區(qū)62。
來(lái)自氣源51的氧氣進(jìn)入通道49，從噴射器47以噴氣形式噴入噴射區(qū)63，該噴射區(qū)63部分地與噴射區(qū)61和62重迭在一起。
因此，氧氣流撞擊在噴出的廢水流和由來(lái)自氣源38的空氣流包圍的天然氣流上。
在區(qū)61、62和63產(chǎn)生的火焰64是下列物質(zhì)燃燒的結(jié)果-與來(lái)自氣源38和45的空氣一起的來(lái)自水源44的廢水，以及來(lái)自氣源51的氧氣，還有-來(lái)自加熱裝置15的未燃燒的物質(zhì)，這些物質(zhì)由按箭頭58方向運(yùn)行的煙氣傳送，還有含在煙氣中來(lái)自加熱裝置15的氧氣。
由于廢水和來(lái)自氣源51的氧氣非常靠近地一起噴入，故來(lái)自水源44的廢水的燃燒效率是令人滿(mǎn)意的。
在氧氣噴射中發(fā)生的情況是在靠近廢水噴射區(qū)62處產(chǎn)生一個(gè)熱點(diǎn)，這就能使廢水迅速升到著火溫度、產(chǎn)生燃燒并易于控制供給初步煅燒裝置3的熱量。
另外，由于來(lái)自氣源51的氧氣的噴射區(qū)63與來(lái)自燃料源37的燃料的噴射區(qū)61很接近，來(lái)自加熱裝置15的未燃燒物質(zhì)燃燒掉了，因此降低了設(shè)備1排放的未燃燒物質(zhì)的數(shù)量。
一般情況下，由噴管47供給氧氣就可能-既可增加煅燒來(lái)自源37的同樣的燃料流速的燃料和同樣燃燒溫度上的廢水量，-又可在同樣流速的來(lái)自源37的燃料和來(lái)自源44的廢水的情況下減少在初步煅燒裝置3的上游端6的排放煙氣中的未燃燒物質(zhì)的量。
在圖1～3的設(shè)備中，這些效果是由于噴管47靠近噴射器30和31而獲得的。
為了更有利地促進(jìn)廢水燃燒，噴管47必須安置在引入廢水的噴射器31的附近，而為了有利于減少未燃燒物質(zhì)的量，氧氣噴管47必須靠近引入高質(zhì)量燃料的噴射器30。
另外，用于加熱裝置15的噴射器17的攜帶空氣的增氧也能夠
-增大燃燒器16出口處的來(lái)自源24的燃料的燃燒效率，因此可減少由該燃燒器產(chǎn)生的未燃燒物質(zhì)的量，-在使用低質(zhì)量的來(lái)自源24的燃料同時(shí)能穩(wěn)定由燃燒器10產(chǎn)生的火焰57。
這些效果是由于引入的氧氣使來(lái)自源24的燃料能迅速到達(dá)著火溫度的緣故。
還應(yīng)看到，從源26引入富氧空氣而使氧氣噴入能縮短火焰，因此在轉(zhuǎn)爐4中產(chǎn)生高溫燃料區(qū)。這樣做的結(jié)果，構(gòu)成水泥熟料的阿里特和斜硅灰石晶體遠(yuǎn)比沒(méi)有氧氣噴入要小得多。
例如，在生產(chǎn)每噸熟料引入7．6m3氧氣時(shí)，阿里特晶體尺寸可減小5μm，斜硅灰石晶體減小2μm。還發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)的熟料中的游離石灰量由于上述方法的過(guò)氧合作用而平均減少1．7％，沒(méi)有過(guò)氧氣作用為2．9％。
因此用這種熟料生產(chǎn)的水泥具有較高的短期和中期強(qiáng)度，例如，可做到短期強(qiáng)度增加1．5MPa，中期強(qiáng)度增大2．5MPa。
可以看出，燃燒器16是普通的燃燒器，為了產(chǎn)生過(guò)氧合的火焰57，不必對(duì)它進(jìn)行修改。
因此，上述方法能通過(guò)較大量地采用低質(zhì)燃料而降低熟料制造成本，同時(shí)能觀察設(shè)備1中熱交換系統(tǒng)規(guī)定的參數(shù)并限制污染物的排放。
按照如圖4所示的加熱裝置15的一種替換形式，噴射器17的內(nèi)通道20連到燃料源24和攜帶氣源25和氧氣源27共用的出口管上。
因此在這種替換形式中，攜帶來(lái)自燃料源24的燃料的攜帶氣體在引入噴射器17而成過(guò)氧合火焰57之前就加入了氧氣。
按照未示出的另一種替換形式，來(lái)自源25的攜帶流體和來(lái)自源26的空氣可加入氧氣。另外該富氧過(guò)程可在噴射器17內(nèi)進(jìn)行，加入氧氣的流體和氧氣分開(kāi)引入噴射器17，而不是如上所述同時(shí)引入。
通常，富氧流體、特別是攜帶燃料的流體可加氧加到使它們中的氧氣濃度達(dá)到體積的30％、甚至35％。
下面將參照?qǐng)D5～7描述由燃燒器16產(chǎn)生過(guò)氧合火焰57的其它方法。
在圖5的實(shí)施例中，噴射器17包括安置在通道20內(nèi)側(cè)的氧氣噴射管65，它具有圓形截面。
噴管65具有圓形截面的內(nèi)通道66，它在噴射器17的入口區(qū)連到氧氣源27上。
通道21和20分別連到源24、25和26上。
該實(shí)施例能在火焰57內(nèi)產(chǎn)生合適的輔助火焰，該火焰能迅速地將來(lái)自源24的燃料加熱到燃燒溫度。
圖6實(shí)施例與圖5的不同之處在于，管67安置成包圍噴管65，從而在氧氣噴射管65的通道66和通道20之間產(chǎn)生另一通道68。
環(huán)形截面的通道68連到噴射器17的入口區(qū)22的天然氣源70上，天然氣是一種高質(zhì)量的燃料。
因此通道66和68形成位于燃料器16內(nèi)的輔助的天然氣／氧氣燃燒器。
該位于燃燒器16徑向內(nèi)側(cè)的輔助燃燒器71產(chǎn)生性能上比圖5實(shí)施例要好的輔助火焰。
圖7的實(shí)施例不同于圖6之處在于輔助燃燒器71安置在燃燒器16的徑向外側(cè)。環(huán)形截面的通道66從外面包圍通道21，而通道68從外面包圍通道66。
于是由燃燒器71產(chǎn)生的輔助火焰位于火焰57的徑向外側(cè)上。
圖2～7的各種實(shí)施例及其替換形式均可聯(lián)合使用在加熱裝置15的區(qū)域內(nèi)。
通常在加熱裝置15噴出的燃料完全燃燒所提供的理論能量為每兆瓦(MW)上，氧氣流速必須在2和200米3／小時(shí)(STP)之間。
這些氧氣必須由氧氣含量高于空氣的富氧流體提供并噴入燃燒器15的燃料噴射區(qū)中。
這些富氧流體的噴射可以借助于攜帶由加熱裝置噴射的燃料的攜帶流體。這些燃料可以是流體形式的高質(zhì)量的或低質(zhì)量的燃料，也就是說(shuō)可以是液態(tài)和／或氣態(tài)或固態(tài)形式的燃料。
下面將描述關(guān)于加熱裝置7的多個(gè)其它的實(shí)施例。
圖8表示加熱裝置7的第二個(gè)實(shí)施例，其中，噴管47安置在噴射器31的內(nèi)側(cè)并與之同軸形成噴射器31的一部分、從而形成燃燒器29的一部分。
通道43具有環(huán)形截面，噴氧區(qū)62位于廢水噴射區(qū)63的中心。
來(lái)自氣源51的氧氣噴向燃料噴射區(qū)61，其與水平面的交角與噴管47與水平面的傾角相對(duì)應(yīng)，也就是說(shuō)在小于25°的一個(gè)角度上。
該第二個(gè)實(shí)施例由于氧氣正好在廢水的中心處噴出，限制了噴管47噴出的氧氣量。該第二個(gè)實(shí)施例尤其可用于增強(qiáng)焚燒廢水的量。
圖9表示加熱裝置7的第三個(gè)實(shí)施例，其中省略了噴管47，并用下列方式提供了火焰64區(qū)域的過(guò)氧合-在從氣源45噴出的空氣中加進(jìn)來(lái)自氣源75的氧氣，-在來(lái)自氣源38的空氣中加進(jìn)來(lái)自氣源76的氧氣。
因此噴氧區(qū)63包圍噴射器30出口上的燃料噴射區(qū)61，而噴氧區(qū)63與噴射區(qū)31出口上的燃料噴射區(qū)62重合。
來(lái)自氣源75和76的氧氣純度作為一個(gè)例子可高于90％。
在如圖10概略示出的本實(shí)施例的一種替換形式中，氣源38已由用于抽吸轉(zhuǎn)爐4的煙氣或燃燒產(chǎn)品的管77代替。該管77抽吸來(lái)自初步煅燒裝置3下游區(qū)的煙氣，與來(lái)自氣源76的氧氣一起形成來(lái)自源38的燃料的氧化劑。
在圖10中未示出給燃燒器29供料的情況。
圖11示出加熱裝置7的第四個(gè)實(shí)施例，其圖3中的燃燒器28、29和噴管47由單個(gè)燃燒器78代替，它的噴射器79具有的軸是水平的。由壁32支撐的噴射器79包括圓形截面的內(nèi)通道80，其外部由環(huán)形截面的中間通道81包圍，它的外部由環(huán)形截面的外通道82包圍。
內(nèi)通道80在噴射器79的入口處連到天然氣源37上。
通道81在噴射器79的入口處連到氧氣源51上，通道82在入口83處連到廢水源44和噴射氣體源45上。
該第四個(gè)實(shí)施例能確保引入噴射器79的所有燃料和氧化劑的良好混合，并可限制加熱裝置7使它不太笨重。
事實(shí)上，在該實(shí)施例中，通道80和81在燃燒器78內(nèi)形成了一個(gè)在噴射器79的出口處產(chǎn)生輔助火焰的輔助的天然氣／氧氣燃燒器84。
參照?qǐng)D3和8～11所描述的實(shí)施例和替換形式都可聯(lián)合用于加熱裝置7。
通常人們認(rèn)為氧氣的體積濃度大于轉(zhuǎn)爐4的煙氣和燃燒產(chǎn)品的、并通過(guò)初步煅燒裝置的富氧流體需要引入的量，應(yīng)使它能提供加熱裝置7燃燒所需氧氣的1～40％之間，最好在1～10％之間。
來(lái)自轉(zhuǎn)爐的燃燒產(chǎn)品可提供60～99％該燃燒所需氧氣的化學(xué)計(jì)算當(dāng)量。
富氧流體可由混合一些燃燒產(chǎn)品、氧氣的體積濃度在1～4％之間的氧氣、如空氣那樣的較多氧氣的流體、富氧空氣和／或純度高于88％的氧氣而得到。
最好引入富氧流體的量使加熱裝置7產(chǎn)生的火焰64的絕熱溫度高于1000℃，最好高于1250℃。
通常僅在加熱裝置7或在加熱裝置15中就可提供過(guò)氧合作用。因此，燃燒裝置15的燃燒器16可僅供給燃料或還未過(guò)氧合的空氣或其它氧化劑。
在此情況下，通過(guò)在靠近加熱裝置7的燃料噴射區(qū)附近噴射富氧流體在加熱裝置7提供過(guò)氧合作用。
這種過(guò)氧合作用能限制未燃燒的物質(zhì)、包括來(lái)自加熱裝置15的未燃燒物質(zhì)。
這種情況特別適用于增加低質(zhì)燃料的焚燒量，特別是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，加在本生產(chǎn)方法的初步煅燒裝置3區(qū)域中的限制主要是溫度和未燃燒物質(zhì)的臨界值，它們?cè)谶^(guò)氧合作用中是很易觀察到的，這意味著在初步煅燒裝置3可以煅燒大量的低質(zhì)燃料。
相反地僅在至少供給一種低質(zhì)燃料的加熱裝置15上也能提供過(guò)氧合作用。
通常本發(fā)明的方法可用于礦基材料脫碳的材料處理方法中。因此本發(fā)明的方法可用于石灰石和白云石產(chǎn)品中。
權(quán)利要求
1．一種煅燒礦基材料(2)的方法，其中材料穿過(guò)初步煅燒裝置(3)，該裝置裝有供給至少一種燃料的至少一個(gè)燃料噴射器(30，31，79)，從而在燃料噴射器出口形成燃料噴射區(qū)，還由相對(duì)于材料(2)流動(dòng)方向的初步煅燒裝置的下游的轉(zhuǎn)爐(4)的燃燒產(chǎn)品供給氧化劑；然后至少部分煅燒后的材料(2)進(jìn)入轉(zhuǎn)爐(4)，在轉(zhuǎn)爐(4)的下游端裝有主燃燒裝置(16)，其中至少一種富氧流體噴入燃料噴射區(qū)附近，該富氧流體的氧氣體積濃度高于來(lái)自轉(zhuǎn)爐的穿過(guò)初步煅燒裝置的燃燒產(chǎn)品的氧氣濃度，這樣富氧流體可供給1～40％、最好為1～10％的燃燒由燃料噴射器噴射的燃料所需要的氧當(dāng)量。
2．按照權(quán)利要求1的方法，其中，60％～99％的燃燒燃料所需要的氧當(dāng)量由來(lái)自轉(zhuǎn)爐(4)的燃燒產(chǎn)品提供的。
3．按照權(quán)利要求1或2的方法，其中來(lái)自轉(zhuǎn)爐(4)的燃燒產(chǎn)品的氧體積濃度大于或等于1％。
4．按照權(quán)利要求1～3中任何一個(gè)的方法，其中富氧流體是一些燃燒產(chǎn)品和含至少約20％的氧的氣體的混合物。
5．按照權(quán)利要求4的方法，其中一些燃燒產(chǎn)品抽出并使它們與空氣或富氧空氣和／或濃度大于88％的工業(yè)純氧混合。
6．按照權(quán)利要求1～5中任何一個(gè)的方法，其中在燃料噴射器出口上產(chǎn)生的火焰(64)的絕熱溫度高于1000℃。
7．按照權(quán)利要求6的方法，其中在燃料噴射器出口上產(chǎn)生的火焰(64)的絕熱溫度高于1250℃。
8．按照權(quán)利要求1～7中任何一個(gè)的方法，其中燃料噴射器供給的燃料是低質(zhì)量燃料。
9．按照權(quán)利要求1～8中任何一個(gè)的方法，其中上述富氧流體用不同于燃料噴射器的富氧流體噴射器噴出。
10．按照權(quán)利要求8和9的方法，其中上述富氧流體噴射器(47)出口和燃料噴射器(31)出口之間的距離小于富氧流體噴射器內(nèi)部寬度的50倍。
11．按照權(quán)利要求1～10中任何一個(gè)的方法，其中富氧流體朝燃料噴射器的燃料噴射區(qū)噴射。
12．按照權(quán)利要求11的方法，其中燃料用燃料噴射器噴射，富氧流體在轉(zhuǎn)向角度小于25°的角度上噴射。
13．按照權(quán)利要求1～12中任何一個(gè)的方法，其中初步煅燒裝置(3)包括至少兩個(gè)燃料噴射器(30，31)，它們分別供給至少一種燃料，從而在它的出口形成燃料噴射區(qū)(61，62)，以及至少一種富氧流體，該富氧流體的氧的體積濃度大于來(lái)自轉(zhuǎn)爐(4)的燃燒產(chǎn)品的氧體積濃度，并噴射到上述至少兩個(gè)燃料噴射器的燃料噴射區(qū)的附近。
14．按照權(quán)利要求1～13中任何一個(gè)的方法，其中至少一個(gè)氧氣的體積濃度大于轉(zhuǎn)爐(4)的燃燒產(chǎn)品的氧氣濃度的富氧流體由屬于初步煅燒裝置(3)的燃料噴射器(30，31；79)裝置噴射。
15．按照權(quán)利要求14的方法，其中上述富氧流體用作將燃料帶入燃料噴射器的攜帶流體。
16．按照權(quán)利要求14或15的方法，其中富氧流體是純度高于90％的氧氣，它通過(guò)氧氣專(zhuān)用通道(49，81)穿過(guò)上述燃料噴射器。
17．按照權(quán)利要求16的方法，其中高質(zhì)量燃料通過(guò)靠近氧氣專(zhuān)用通道(81)的上述燃料噴射器的通道(80)引入，從而在上述燃料噴射器的出口形成輔助火焰。
18．按照權(quán)利要求1～17中任何一個(gè)的方法，其中至少一個(gè)或每個(gè)富氧流體是富氧空氣。
19．按照權(quán)利要求1～18中任何一個(gè)的方法，其中至少一個(gè)富氧流體的氧氣濃度高于90％。
20．按照權(quán)利要求1～19中任何一個(gè)的方法，其中一種氧氣濃度高于空氣的富氧流體噴入轉(zhuǎn)爐(4)的主燃燒裝置(16)的燃料噴射區(qū)(圖2和4～7)。
21．按照權(quán)利要求20的方法，其中富氧流體引入轉(zhuǎn)爐(4)主燃燒裝置(16)的燃料噴射器(17)的內(nèi)側(cè)。
22．按照權(quán)利要求21的方法，其中富氧流體是純度高于90％的氧氣，它通過(guò)氧氣專(zhuān)用通道(66)穿過(guò)上述燃料噴射器(17)。
23．按照權(quán)利要求22的方法，其中氧氣專(zhuān)用通道(66)位于上述燃料噴射器(17)的徑向內(nèi)側(cè)。
24．按照權(quán)利要求22的方法，其中氧氣專(zhuān)用通道(66)位于上述燃料噴射器(17)的徑向外側(cè)。
25．按照權(quán)利要求22～24中任何一個(gè)的方法，其中上述靠近氧氣專(zhuān)用通道(66)的燃料噴射器(17)的通道(68)用于引入至少一種高質(zhì)量燃料，從而在上述燃料噴射器(17)的出口形成輔助火焰。
26．按照權(quán)利要求21～25中任何一個(gè)的方法，其中至少一個(gè)燃料流和至少一個(gè)空氣流在上述燃料噴射器(17)中產(chǎn)生，在上述燃料噴射器中產(chǎn)生的至少一個(gè)空氣流和／或燃料流加入氧氣而富氧(圖2和4)。
27．按照權(quán)利要求26的方法，其中在上述燃料噴射器中的燃料流由引入燃料和用于將燃料引入燃料噴射器的攜帶流體(25)產(chǎn)生，該燃料流通過(guò)富氧的攜帶流體而加入氧氣(27)。
28．按照權(quán)利要求27的方法，其中上述燃料以流體形式引入上述噴射器。
29．按照權(quán)利要求27的方法，其中上述燃料以固體顆粒的形式引入上述噴射器。
30．按照權(quán)利要求27～29中任何一個(gè)的方法，其中攜帶流體中加入氧氣，一直加到使氧氣濃度達(dá)到35％時(shí)為止。
31．按照權(quán)利要求26～30中任何一個(gè)的方法，其中上述燃料是低質(zhì)量燃料。
32．按照權(quán)利要求20～31中任何一個(gè)的方法，其中氧氣引入轉(zhuǎn)爐(4)的主燃燒裝置(16)的燃料噴射區(qū)時(shí)的流速，在由主燃燒裝置(16)噴射的燃料完全燃燒提供的每MW理論能量上為2～20米3／小時(shí)(STP)。
33．按照權(quán)利要求1～32的方法，該方法是生產(chǎn)水泥熟料的方法。
全文摘要
一種煅燒礦基材料的方法,其中材料穿過(guò)裝有至少一個(gè)燃料噴射器的初步煅燒裝置(3),在燃料噴器的出口形成燃料噴射區(qū);然后至少部分煅燒后的材料進(jìn)入轉(zhuǎn)爐(4),在轉(zhuǎn)爐(4)的下游端裝有主燃燒裝置(16)。至少一個(gè)氧氣體積濃度高于轉(zhuǎn)爐燃燒產(chǎn)品的濃度的富氧流體噴射到噴射區(qū)附近,從而使富氧流體能供給1%～40%、最好1%～10%的由噴射器噴射的燃料燃燒所需要的氧當(dāng)量。本方法可用于生產(chǎn)水泥熟料。
文檔編號(hào)F27B7/00GK1290846SQ0011991
公開(kāi)日2001年4月11日 申請(qǐng)日期2000年6月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月2日
發(fā)明者雅克·迪蓋, 蒂埃里·鮑里索夫, 奧維迪烏·馬蘭, 伊萬(wàn)·米洛薩夫列維奇, 多拉·S·阿爾韋, 米歇爾·維亞爾多 申請(qǐng)人:液體空氣喬治洛德方法利用和研究有限公司