專利名稱：一種粉狀礦物料球焙燒裝置－流沸爐及用其煅燒膠凝材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種粉狀礦物料球焙燒裝置-流沸爐及用其煅燒膠凝材料的方法，屬于礦物焙燒設(shè)備及膠凝材料生產(chǎn)工藝技術(shù)領(lǐng)域。
在膠凝材料領(lǐng)域中，以水泥熟料制備為例，目前煅燒水泥熟料最先進(jìn)的方法是窯外分解干法回轉(zhuǎn)窯，其缺點(diǎn)是高速傳熱和相應(yīng)的物化反應(yīng)不相匹配，入窯生料的分解率和系統(tǒng)的余熱利用率有待進(jìn)一步提高，為了提高熱效率，不得不增加預(yù)熱器級數(shù)和連接管長度，這使得預(yù)熱器的裝置復(fù)雜化，甚至達(dá)到六級，其預(yù)熱分解設(shè)備總高度可達(dá)70～100米，大大增加了設(shè)備投資；又因是煅燒粉狀物，生料顆粒的運(yùn)動是靠高速氣流帶動各種成分原料分散懸浮相互碰撞，接觸時間極短，在分解爐內(nèi)停留時間只有幾秒或十幾秒，限制了物料與熱氣流的熱交換和生料的分解率和物料在分解后新生態(tài)的碳酸鹽分解物與粘土礦物的化合反應(yīng)，從而導(dǎo)致礦物的重結(jié)晶，如果延長物料在分解爐內(nèi)滯留時間或提高爐溫都受到裝置本身的限制，并可能造成物料的粘結(jié)和堵塞，這些問題是現(xiàn)代回轉(zhuǎn)窯所急待解決的問題。另外，目前中國占水泥產(chǎn)量83％的窯型仍然是用立窯煅燒水泥，其優(yōu)點(diǎn)是可采用有利于傳熱傳質(zhì)好的預(yù)熱生料與定量煤炭混合成的黑生料球作原料，但由于采用的是靜止的顆粒層煅燒工藝，使熟料煅燒不均勻，產(chǎn)品質(zhì)量不均齊，限制了其發(fā)展。
本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，采用黑生料球?yàn)樵?，采用流態(tài)化沸騰預(yù)熱分解爐(以下簡稱流沸爐)這一新型設(shè)備為核心，結(jié)合現(xiàn)有成熟技術(shù)的預(yù)加水成球工藝和干法回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)，采用相應(yīng)的工藝流程和工藝參數(shù)，采用流沸爐可延長物料在分解爐內(nèi)停留時間，從而提高熱能利用率，采用生料與部分煤炭配合預(yù)成型的黑生料球，利用料球內(nèi)熱源和顆粒間緊密接觸以增加物化反應(yīng)速度，并利用回轉(zhuǎn)窯使燒成熟料質(zhì)量均齊，且建設(shè)投資省，水泥產(chǎn)量高。
本發(fā)明用流沸爐(37)為生料預(yù)熱分解裝置，和用此裝置為核心設(shè)備，結(jié)合已知的預(yù)加水成球技術(shù)和回轉(zhuǎn)窯技術(shù)而產(chǎn)生的煅燒水泥熟料的新方法。


圖1為本發(fā)明的流程2為本發(fā)明中核心設(shè)備-流沸爐的剖面3圖2中傾斜篦板的斷面4篦孔的局部剖面5沸騰床布風(fēng)板及風(fēng)帽局部剖面圖以下為圖中有而在說明書中未提及的已知相關(guān)技術(shù)的編號。30.一次風(fēng)與煤粉噴燃咀；31.窯頭煙室；32.三次風(fēng)抽風(fēng)管；33.窯頭除塵器；34.三次風(fēng)管。
流沸爐(37)的結(jié)構(gòu)如圖1～5所示，為流沸爐的結(jié)構(gòu)示意圖，也是本發(fā)明的實(shí)施例圖，流沸爐(37)有一矩形斷面的三層立式爐膛，爐膛由第一層傾斜篦板(19)，第二層傾斜篦板(16)和帶有風(fēng)帽(14)的沸騰床布風(fēng)板(15)，將其分割為4個區(qū)間(A)、(B)、(C)、(D)(參見圖2)，有鋼板爐體(11)和爐頂(5)、爐體(11)中下部襯以耐火材料襯料(10)；耐熱鋼制的兩層傾斜篦板(19、16)各有彈簧和吊掛裝置(18、6、2)，并與電力振源(9、20)相連接，可使篦板震動，有可調(diào)節(jié)傾斜度的可調(diào)螺桿；在兩篦板(19、16)的低端有與爐連接的過渡料道(8、17)，爐頂有排煙口(4)，外接收塵系統(tǒng)，總煙道(39)及排風(fēng)機(jī)(42)及煙囪(41)；第一層傾斜篦板(19)右上方接螺旋喂料機(jī)(21)；水平、固定安裝的沸騰床布風(fēng)板(15)上均勻分布有風(fēng)帽(14)，每個風(fēng)帽頭下方周圍均勻分布有風(fēng)帽孔(25)，沸騰床布風(fēng)板(15)上面襯有耐火材料襯料(10)，其下方(D)區(qū)沸騰風(fēng)室(26)有3次風(fēng)入口(13)；通過高溫風(fēng)機(jī)(44)接回轉(zhuǎn)窯窯頭煙室(31)抽入來自熟料冷卻機(jī)(45)的熱風(fēng)在沸騰床布風(fēng)板(15)上方(C)區(qū)左側(cè)有煙道兼溢流料道(12)，通回轉(zhuǎn)窯窯尾煙室(36)，第一層傾斜篦板(19)上方的(A)區(qū)和第一、二層傾斜篦板之間的(B)區(qū)為烘干料球的流化床區(qū)；沸騰床布風(fēng)板(15)上方的(C)區(qū)為沸騰床區(qū)。兩層傾斜篦板(19、16)上各開有上小下大的錐形篦孔(24)，篦板的振動源(2)為電磁振源或振動電機(jī)。為了靈活控制爐溫，在第二層篦板之下，爐體(11)一側(cè)設(shè)有輔助熱源噴燃器(27)，可以向爐膛中噴油或煤粉。另在煙道兼溢流料道(12)接有直通總排風(fēng)機(jī)(42)的旁路煙道(28)，回轉(zhuǎn)窯(35)初次點(diǎn)火或流沸爐(37)檢修時可以直接排出煙氣?？偱棚L(fēng)機(jī)(42)與煙囪(41)之間裝有調(diào)節(jié)閘板(43)。
本發(fā)明以上述流沸爐為核心設(shè)備，其生產(chǎn)工藝流程如下黑生料預(yù)加水成球→濕生料球表面撒窯灰或生料粉→入料球倉→通過喂料器喂入流沸爐內(nèi)(A)區(qū)流化床烘干和預(yù)熱→經(jīng)過渡料道至(B)區(qū)流化床烘干和預(yù)熱→經(jīng)過渡料道至(C)區(qū)沸騰床區(qū)沸騰焙燒至碳酸鹽分解和初步化學(xué)反應(yīng)→經(jīng)溢流料道至回轉(zhuǎn)窯燒成熟料。
本發(fā)明的詳細(xì)工藝過程如下述將含有一定比例煤炭的黑生料粉，經(jīng)料粉輸送設(shè)備(40)送至成球盤(1)經(jīng)預(yù)加水成球后，為了避免濕生料球之間粘結(jié)，在料球表面撒上收塵器收入的窯灰或生料粉，送進(jìn)料球倉(22)，經(jīng)料球喂入設(shè)備(21)喂入流沸爐上部(A)區(qū)第一層傾斜爐篦(19)的高端，篦板(19)靠振源(20)振動和篦板的傾斜，使料球向篦板低端移動，并被熱氣流干燥，在篦板(19)的低端通過過渡料道(8)進(jìn)入下一空間(B)區(qū)，在第二層傾斜篦板(16)上完成預(yù)熱過程后，從低端經(jīng)過過渡料道(17)進(jìn)入(C)區(qū)，最后落到沸騰床布風(fēng)板(15)上，被從D區(qū)經(jīng)風(fēng)帽孔(25)吹進(jìn)的三次風(fēng)所流化，使烘干并預(yù)熱的黑料球(3)處于沸騰狀態(tài)，(C)區(qū)可分為兩段，在沸騰床布風(fēng)板(15)上面的爐體直段為沸騰料球密相區(qū)，再向上爐體擴(kuò)大段為沸騰料球稀相區(qū)，此時料球被熱氣流持續(xù)加熱，并使黑料球(3)內(nèi)煤粉燃燒作為內(nèi)熱源使碳酸鈣分解，分解產(chǎn)物和粘土質(zhì)成分產(chǎn)生初步反應(yīng)后，料球經(jīng)溢流料道兼煙道(12)進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯(35)系統(tǒng)，繼續(xù)經(jīng)高溫煅燒為水泥熟料；熱氣流與料球逆向運(yùn)動，從回轉(zhuǎn)窯窯頭熟料冷卻機(jī)(45)來的三次風(fēng)經(jīng)高溫鼓風(fēng)機(jī)(44)，從流沸爐三次風(fēng)入爐口(13)進(jìn)流沸爐底(D)區(qū)，穿過沸騰床布風(fēng)板(15)的風(fēng)帽孔(25)在沸騰床布風(fēng)板(15)上方與從左側(cè)煙道兼溢流料道(12)進(jìn)來的來自回轉(zhuǎn)窯尾煙室(36)的熱煙氣混合，在沸騰床之(C)區(qū)焙燒料球，并繼續(xù)上升穿過兩層篦板(19、16)，烘干并預(yù)熱生料球，至爐頂經(jīng)排煙口(4)排出，經(jīng)旋風(fēng)除塵器(38)除塵后由總煙道(39)的排風(fēng)機(jī)(42)排入煙囪(41)，排風(fēng)機(jī)(42)與煙囪(41)之間有調(diào)節(jié)閘板(43)。
以下為本發(fā)明的工藝參數(shù)1.原料料球粒徑Φ3.0～Φ10mm黑生料球中含煤燃料比占總煤量30～70％黑生料球含水量9～12％生料球表面撒窯灰或干料粉量為料球量的1～10％2.流化床參數(shù)篦板平均孔徑Φ4～10mm
篦板開孔面積比2.5～10％篦板傾斜度可調(diào)范圍10～30％篦板形成的流化床料層厚度100～450mm篦板斷面風(fēng)速0.5～1.5m/s篦板孔風(fēng)速10～30m/s3.沸騰床參數(shù)沸騰床斷面風(fēng)速0.5～2.5m/s(標(biāo)況)風(fēng)帽孔風(fēng)速20～80m/s(工況)沸騰床風(fēng)壓600～1000mm/H2O料面溢流高度400～1000mm沸騰高度1500～2500mm三次風(fēng)鼓風(fēng)機(jī)壓頭650～900mm/H2O沸騰床風(fēng)量(三次風(fēng))為系統(tǒng)總風(fēng)量的20～30％4.沸騰爐操作參數(shù)流沸爐壓力分布爐膛內(nèi)上部A、B區(qū)流化床為負(fù)壓操作，沸騰床為正壓操作，沸騰床上部、第二層篦板下面一定區(qū)域?yàn)椤?區(qū)；進(jìn)流沸爐回轉(zhuǎn)窯尾部煙氣溫度850°～950℃出流沸爐和排風(fēng)機(jī)煙氣溫度150°～250℃沸騰床料層溫度820°～900℃三次風(fēng)溫度300℃～500℃入窯料球碳酸鹽分解率85～95％單位爐容積預(yù)熱分解處理量3000～5000kg/m3h爐內(nèi)物料停留時間10～20分鐘本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
1.采用流沸爐可延長物料在分解爐內(nèi)的停留時間，從而提高熱能利用率，提高碳酸鹽分解率和分解產(chǎn)物與粘土成分的化學(xué)反應(yīng)程度。
2.采用生料和部分煤炭配合預(yù)成型為黑生料球，利用料球內(nèi)熱源和顆粒緊密接觸以增加物化反應(yīng)速度。
3.帶流沸爐的回轉(zhuǎn)窯在生料預(yù)分解、熱耗和產(chǎn)量方面均可與新型干法窯相比美，其在系統(tǒng)阻力、廢氣溫度、窯徑比和窯尾投資方面都比其它窯型更先進(jìn)。具體情況見下表所列。
4.本發(fā)明除用于各種水泥熟料生產(chǎn)過程中的預(yù)熱預(yù)分解外，尚可用于硫鐵礦、硫鋅礦的焙燒，及用于混凝土輕骨料的制造方面。
表1 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表

實(shí)施例從1992～1996年本發(fā)明共進(jìn)行20多次工業(yè)化試驗(yàn)，其結(jié)果舉例如下表2

權(quán)利要求
1.一種粉狀礦物料球焙燒裝置一流沸爐，其特征是流沸爐有一矩形斷面的三層立式爐膛，爐膛由第一層傾斜篦板(19)、第二層傾斜篦板(16)和帶有風(fēng)帽的沸騰床布風(fēng)板(15)，將其分隔為4個區(qū)間，(A)、(B)、(C)、(D)；有鋼板爐體(11)和爐頂(5)，爐體(11)中下部襯以耐火材料襯料(10)，耐熱鋼制的兩層傾斜篦板(19、16)各有彈簧和吊掛裝置(18、6、12)，并與電力振源(9、20)相連接，有調(diào)節(jié)傾斜度的可調(diào)螺桿，在兩篦板低端有與爐體連接的過渡料道(8、17)，爐頂有排煙口(4)，外接收塵系統(tǒng)，排煙機(jī)及煙囪；第一層傾斜篦板(19)右上方(A)區(qū)接螺旋喂料機(jī)(21)；水平、固定、安裝的沸騰床布風(fēng)板(15)上均勻分布有風(fēng)帽(14)，每個風(fēng)帽頭下方周圈均勻分布有風(fēng)帽孔(25)，沸騰床布風(fēng)板(15)上面襯有耐火材料襯料(10)，其下方的(D)區(qū)沸騰風(fēng)室(26)有3次風(fēng)入口(13)，在沸騰床布風(fēng)板(15)上方(C)區(qū)左側(cè)有煙道兼溢流料道(12)通回轉(zhuǎn)窯窯尾部；第一層傾斜篦板(19)上方之(A)區(qū)和第一、二層傾斜篦板之間的(B)區(qū)為烘干料球的流化床區(qū)；沸騰床布風(fēng)板(1 5)上方的(C)區(qū)為沸騰床區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉狀礦物料球焙燒裝置一流沸爐，其特征是所述的兩層傾斜篦板(19、16)上各開有上小下大的錐形篦孔(24)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉狀礦物料球焙燒裝置一流沸爐，其特征是所述的第一、二層傾斜篦板的振動源(20)為電磁振源或振動電機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉狀礦物料球焙燒裝置-流沸爐，其特征是在所述第二層傾斜篦板(16)之下方爐體(11)一側(cè)留有輔助熱源噴燃器(27)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉狀物料球焙燒裝置-流沸爐，其特征是所述爐體(11)上尚裝有旁路煙道(28)。
6.一種用粉狀礦物料球焙燒裝置-流沸爐煅燒膠凝材料的方法，其特征為工藝流程和工藝參數(shù)如下(1)工藝流程生料成球→濕生料球表面撒窯灰或生料粉→入料球倉→喂料入流沸爐流化床烘干和預(yù)熱→入沸騰床沸騰焙燒至碳酸鹽分解和初步化學(xué)反應(yīng)→經(jīng)溢流料道入回轉(zhuǎn)窯燒成熟料。(2)工藝參數(shù)原料部分參數(shù)料球粒徑Φ3.0～Φ10mm黑生料球中含煤燃料比占總煤量30～70％黑生料球含水量9～12％黑生料球表面撒窯灰或干料粉量為料球重的1～10％流化床參數(shù)篦板平均孔徑Φ4～10mm篦板開孔面積比2.5～10％篦板傾斜度可調(diào)范圍10～30％篦板形成的流化床料層厚度100～450mm篦板斷面風(fēng)速0.5～1.5m/s篦板孔風(fēng)速10～30m/s沸騰床參數(shù)沸騰床斷面風(fēng)速0.5～2.5m/s(標(biāo)況)風(fēng)帽孔風(fēng)速20～80m/s(工況)沸騰床風(fēng)壓600～1000mm/H2O料面溢流高度400～1000mm沸騰高度1500～2500mm三次風(fēng)鼓風(fēng)機(jī)壓頭650～900mm/H2O沸騰床風(fēng)量(三次風(fēng))為系統(tǒng)總風(fēng)量的20～30％沸騰爐操作參數(shù)爐內(nèi)壓力分布上部(A)、(B)區(qū)流化床為負(fù)壓操作，下部(C)、(D)區(qū)沸騰床和沸騰風(fēng)室為正壓操作，(C)區(qū)上部，第二層篦板下面一定區(qū)域?yàn)椤?區(qū)；進(jìn)流沸爐回轉(zhuǎn)窯尾部煙氣溫度850°～950℃出流沸爐和排風(fēng)機(jī)煙氣溫度150°～250℃沸騰床料層溫度820°～900℃三次風(fēng)溫度300℃～500℃入窯料球碳酸鹽分解率85～95％單位爐容積預(yù)熱分解處理量3000～5000kg/m3h爐內(nèi)物料停留時間10分～20分鐘
全文摘要
本發(fā)明為一種粉狀礦物料球焙燒裝置—流沸爐及用其煅燒膠凝材料的方法、流沸爐有矩形斷面的三層立式爐膛,由第一、二層傾斜箅板和沸騰床布風(fēng)板將爐膛分為四個空間,兩箅板有彈簧和吊掛裝置,兩箅板的低端有過渡料道,沸騰床布風(fēng)板均勻分布有風(fēng)帽和風(fēng)帽孔;其工藝流程如下:生料成球→濕料球表面撒窯灰或生料粉→入料球倉→喂料入流沸爐內(nèi)經(jīng)流化床烘干預(yù)熱→入沸騰床沸騰焙燒至碳酸鈣分解→經(jīng)溢流料道入回轉(zhuǎn)窯燒成熟料。
文檔編號F27B15/00GK1200478SQ97112100
公開日1998年12月2日 申請日期1997年5月28日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月28日
發(fā)明者馮治威, 張瑞英 申請人:張瑞英