[發明專利]水泥物料處理裝置和水泥物料處理方法

有效

• 申請號: 202011497161.8
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN114644469B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 任強強;楊少波;李百航;蔡軍;歐陽子區;呂清剛
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: C04B7/36
• 分類號: C04B7/36;C04B7/38;C04B7/44;C04B7/47;C04B7/48
• 代理公司: 北京金誠同達律師事務所 11651
• 代理人: 湯雄軍

本發明涉及一種水泥物料處理裝置及方法，該裝置包括：預分解部；預燒成部，預分解部的物料出口與預燒成部的物料入口相通，預燒成部包括第一循環入口和第一循環出口；燒成部，包括第二循環出口；第二分離器，第二分離器的物料出口與預分解部的物料入口相通，第二分離器的物料入口與第一循環出口相通；第一分離器，第一分離器的物料入口與第二分離器的煙氣出口相通，第一分離器的物料出口與燒成部的物料入口相通。所述裝置包括第一循環回路，所述第一循環回路包括順次布置的預分解部、預燒成部和第二分離器，所述裝置包括第二循環回路，所述第二循環回路包括順次布置的預燒成部、第二分離器、第一分離器、燒成部。

技術領域

本發明的實施例涉及水泥生產領域，尤其涉及一種水泥物料處理裝置和一種水泥物料處理方法。

背景技術

水泥熟料煅燒主要包括以下過程：1)生料預熱及CaCO₃分解(800～900℃)；2)2CaO·SiO₂(C₂S)生成(900～1200℃)；3)3CaO·SiO₂(C₃S)生成(1300℃)。

目前，傳統的水泥熟料煅燒中效率較高的生產系統主要是新型干法預分解窯，該系統具有熱耗低、單窯生產能力大、自動化過程易于操作等優點，是當前一項比較成熟的技術。在新型干法預分解窯中，生料預熱及分解過程(900℃)主要在各級旋風及分解爐設備中完成，而C₂S(硅酸二鈣)和C₃S(硅酸三鈣)燒成主要在回轉窯設備中完成(1000～1800℃)。

但是，回轉窯設備龐大，窯中的物料成堆積態，氣、液、固換熱效率低，窯內傳熱速度慢、溫度不均勻。目前回轉窯的熱耗、成本等指標已經無法進一步下降，最高熱效率只能達到60％左右，一直無法突破工藝瓶頸。

此外，水泥窯爐回轉窯窯頭高達1800℃的溫度使得回轉窯貢獻了80％的熱力型和40％的燃料型NOx，這也是造成水泥窯爐是化石能源消耗和環境污染的重要源頭的原因之一。

流態化水泥煅燒技術有望克服上述回轉窯技術缺陷，成為新一代水泥熟料煅燒技術。中國專利CN1073054C和日本專利JP01148737A公開了一種水泥熟料的燒成方法和燒成裝置，將經四級旋風預熱和分解爐分解后(900～1100℃)的水泥原料粉在流化床中造粒并燒成(1450℃)，然后將燒成的熟料送入冷卻器中，該方法以較低的熱損失高效率地燒成水泥熟料。

美國專利US4402754A公開了一種利用循環流化床進行水泥熟料燒成的裝置，將旋風預熱后的水泥原料粉在兩級串聯的循環流化床裝置中進行(950～1150℃)及熟料燒成(1400℃)，然后進行冷卻后排出，該方法進行熟料燒成的熱效率較高。

中國專利CN1171066C公開了一種大顆粒流態化水泥熟料煅燒裝置，裝置由預熱室、流態化預煅燒室、流態化煅燒室和冷卻室組成，將移動床技術和流態化技術結合在一起，改善了移動床立窯水泥熟料質量差的問題。

新型干法水泥生產工藝采用回轉窯燒成，設備體積龐大、熱耗大，C₂S和C₃S均在回轉窯中燒成，回轉窯窯頭溫度過高(1800℃)、燃燒溫度不均勻，導致NOx排放高、環境污染嚴重，能量利用率低。

現有的水泥熟料流態化燒成方法保留了干法預分解窯的預分解設備，而簡單地將回轉窯替代為鼓泡流化床，整個燒成設備仍然龐大與復雜，熱耗降低有限；整體反應仍分為生料分解及熟料煅燒，未將C₂S燒成這一過程從熟料煅燒過程中分離出來。

此外，燒成/造粒爐內溫度分布不均勻，溫度較高，物料與高溫煙氣逆向流動，熟料燒成區煙氣量大，NOx排放水平高且不穩定，設備大型化困難。

而且，水泥流態化燒成各系統內物料逐級發生反應，各系統間不存在物料循環過程，無法保證細物料顆粒的燒成質量。

發明內容