專利名稱：粉碎待碾磨材料的方法
技術領域：
本發明涉及的是粉碎待碾磨材料的方法，尤其是用于水泥工業以及鋼鐵工業、礦石工業、用于發電工業和化學工業的煤氣化設備。
本發明尤其提供用于爐渣/礦渣碾磨設備，被供給的碾磨材料在該設備中必須經歷碾磨干燥工藝。本發明還涉及了用于水泥工業的未加工粉末的碾磨設備。
背景技術：
對于水泥工業中與爐渣燃燒工藝的熔爐生產線系統共同工作的水泥/粒狀高爐礦渣碾磨設備而言，通常將水泥回轉爐中所產生的排氣作為熱源來干燥研磨材料。
DE 198 36 323 C2描述的是用于碾磨干燥工藝的帶有風掃式輥磨機的復合碾磨設備。
不帶有外部來源(諸如，例如，回轉爐排氣或爐渣冷卻設備氣體)的碾磨干燥設備需要適當的設備(例如，燃燒器，尤其是熱氣體產生裝置)來產生熱工藝氣體(例如，熱空氣)，該熱工藝氣體被輸送給碾磨機來干燥潮濕的碾磨材料并且將水分從碾磨循環中排出。 在下文中，術語“熱氣體”或“工藝氣體”還包括空氣或熱空氣，而術語“新鮮空氣”始終也包括源于其他工藝的新鮮氣體，例如，該新鮮氣體處于環境溫度下。
對礦石工業、冶金工業(高爐工藝)以及煤氣化(發電工業和化學工業)中的煤炭碾磨設備而言，大多數時候在碾磨機中都不存在用于干燥工藝的外部能量來源。
為了在垂直的風掃式研磨機(例如，風掃式輥磨機)的碾磨過程中實現干燥并且為了避免在碾磨循環中降到工藝氣體露點，通常在水泥/粒狀高爐礦渣碾磨設備中將篩分器(或分類器)之后的工藝氣體溫度設定為大概80至100°C。研磨機中所供應的熱氣體必須足夠干燥，以便能夠吸收碾磨材料中所含的水分。出于這個原因，無法將工藝氣體引入到封閉的循環中，而必須不斷從外面向碾磨循環中輸入環境空氣和/或干燥的熱氣體。所供應的環境空氣和/或供應的熱氣體必須與被吸收的材料濕氣一起再次從通氣管排出。由于在通氣管處排出的氣體的溫度大約在80至110°C并且無法同時在碾磨系統中進一步使用其中所含有的熱量，所以根據這種方法會產生大量熱損失流。
供給到碾磨系統中的環境空氣由以可控的方式供入到該系統中的部分(例如，燃燒空氣或新鮮空氣)以及由于系統泄漏而以非可控的方式滲入到系統中的部分(漏氣)構成。
尤其是在粒狀高爐礦渣碾磨設備中，為了將所供給材料中所含的水分從系統中排出，必須在通氣管處排出相對較大的容積流量。在與水顆粒化之后，粒狀高爐礦渣具有大約 30 %的水分。在預脫水之后，被供入到立式風掃式研磨機中的粒狀高爐礦渣仍含有達15% 之多的水分。
通過燃燒器(例如，熱氣體產生裝置)所產生的工藝氣體或熱空氣中的輸入熱能大部分被用來蒸發存在于所供給的碾磨材料中的水。除此之外，該熱能還被用于將非預期地進入到碾磨系統中的漏氣從外界溫度加熱到研磨機出口的溫度，因為該滲入的漏氣必須在此溫度下通過通氣管排出。另外，還需要一部分的輸入熱能來將燃燒器所需的燃燒氣體以及其他的輸入到系統中的新鮮空氣(環境空氣)加熱到碾磨機出口的溫度，以便通過通氣管將這些氣體再次排到環境中。發明內容
本發明的目的在于提供一種粉碎待被碾磨材料(尤其是粒狀高爐礦渣、粒狀高爐礦渣/水泥混合物或水泥/添加劑混合物)的方法，該方法的能量平衡更為良好并且由此降低了運轉支出。
按照本發明通過權利要求I的特征實現該目的。在從屬權利要求和
中包括了按照本發明目的實施例和具有優點的實施例。
本發明的基本想法在于，在含水量盡可能低的情況下，利用輸入溫度盡可能高的新鮮空氣來節約能量。
按照本發明，在將作為工藝氣體被輸送給再循環氣體或再循環空氣的新鮮空氣 (環境空氣)混合到再循環氣體中之前，利用被排放到環境中的排氣的熱能傳遞來加熱該新鮮空氣。由此，將迄今為止通過通氣管排放到環境中的排氣的熱量用于加熱以可控的方式輸入的新鮮空氣(環境空氣)。
本發明具有優點的是，源于環境的新鮮空氣以及碾磨系統的熱排氣在經過用于將精細材料從精細材料-氣體-混合物中分離出來的過濾器以及研磨機通風裝置之后被輸送給了用于將排氣的熱量傳遞給新鮮空氣的裝置。
根據按照本發明目的的方式，上述這種裝置是氣體/氣體_熱交換器，在其中，例如，以層流、交叉流或逆流的方式傳送新鮮空氣(環境空氣)和熱排氣。通過將熱能傳遞給被加熱的新鮮空氣來冷卻熱排氣，并且隨后該排氣重新進入排氣管道并通過通氣管以較少的熱量排放到環境中，由此明顯減少了整體輸送給碾磨系統的熱能。
在熱交換器中預熱的新鮮空氣可以被供應到燃燒器中作為燃燒空氣和/或到在研磨機之前或在研磨機中混合到再循環氣體中。
將按照本發明的有效方法使用在水泥/粒狀高爐礦渣碾磨設備中尤其具有優勢。 部分熱排氣流在經過研磨機通風裝置之后至少借助調節風門進行分流并且被輸送給熱交換器，該熱交換器用于對源于環境的新鮮空氣進行預熱。環境空氣在此具有由環境條件所確定的溫度和濕度。通過在熱交換器中對新鮮空氣進行預熱，在碾磨系統中使用帶有環境濕度以及明顯升高溫度的新鮮空氣。
按照本發明的能量效率高的碾磨方法的主要優點在于，在熱交換器中交換的僅僅是熱排氣和新鮮空氣這兩種氣流之間的熱能，而不是排氣流的濕度。
被預熱的新鮮空氣被作為燃燒空氣通過燃燒器自身的新鮮空氣通風裝置以可控的方式輸送給，例如，熱氣體產生裝置的燃燒器。在研磨機之前的再循環管道中設置有新鮮空氣風門，由此可以以可控的方式輸送對工藝而言所必須的額外的新鮮空氣。
本發明優點在于，可以以最小的空間將熱交換器集成到碾磨設備中并且在熱氣體產生裝置的燃燒器、通氣管以及再循環管道之間僅需要較少的額外管道就可以在碾磨設備中實現熱回收再利用裝置。
按照本發明的目的，熱交換器具有用于來自工藝氣體的冷凝物的冷凝盆，該冷凝盆可以被布置在熱交換器下方。可以將收集的冷凝物排出到廢水系統或作為研磨機噴射水來再利用。將冷凝物作為研磨機噴射水的再利用可以降低設備的用水需求。
以上描述的按照本發明的方法所涉及的僅僅是對輸送給系統的環境空氣進行預熱。該預熱方法已經可以實現上述優點。
在按照本發明的方法的發展變型中，為了利用其中含有少量水分的預熱的新鮮空氣來替代部分再循環氣體，可以對熱排氣的熱能進行額外的利用。由此可以在工藝氣體循環中實現明顯更低的露點，可以降低研磨機或分篩器之后的溫度，從而可以再次進一步節省碾磨系統的能量。
利用預熱的新鮮空氣替代再循環氣體的另一個優點在于，減小了輸送給研磨機的熱氣體的濕度。通過使干燥氣體進入到研磨機中，改善了待加工的碾磨材料中所含有的水到氣相的物質轉化。由此必然可以降低氣體在研磨機入口的溫度，這就再次降低了能量需求。按照公知，由于潮濕氣體密度小于干燥氣體密度，所以由此提高了氣體對碾磨材料的運送負載能力。由此可以按量減少通過研磨機輸送的氣流。本發明優點還在于改善了碾磨機的運轉平穩性。在極端情況下也可以利用預熱的新鮮空氣(環境空氣)完全替代再循環氣體，從而可以完全摒棄再循環管道。
本系統的另一個優點在于，由于能夠通過熱交換器將環境空氣以可控的方式以及預熱地輸送給系統，由此減少了迄今為止不受控地滲入到系統中的漏氣(或滲入空氣)。
下面借助實施例進一步闡述本發明。附圖示出的是碾磨設備的流程圖，該碾磨設備帶有研磨機3、分篩器5、過濾器7、下游的研磨機通風裝置8以及用于產生熱氣體4或熱空氣的熱氣體產生裝置18。
具體實施方式
研磨機3涉及的是帶有集成的分篩器5的立式風掃式研磨機13。將熱氣體4或熱空氣作為工藝氣體輸入到研磨機3的研磨腔中，從而在碾磨過程中干燥潮濕的研磨材料2， 例如，粒狀高爐礦渣/水泥混合物或水泥/添加劑混合物。連接管道中的粉塵_氣體混合物6由于研磨機通風裝置8所產生的低壓在經過帶有篩分器5的研磨機3之后到達了過濾器7，在過濾器中精細材料被分離出來并且隨后熱排氣9通過研磨機通風裝置8供應到通氣管21，從而排放到環境中。此處的水泥也可以是水泥爐渣。
排氣管道中的部分熱氣體或熱排氣9被分流出來作為再循環氣體11供應到加熱裝置18，例如熱氣體產生裝置。
按照本發明的減小能量需求的想法，可以將預先給定的部分熱排氣流9輸入到位于通氣管前的熱交換器10中。將環境中的新鮮空氣12供應到熱交換器10中，從而實現熱排氣9到新鮮空氣12的熱能傳遞，隨后將該新鮮空氣作為預熱的新鮮空氣16輸送給燃燒器新鮮空氣通風裝置19作為燃燒空氣17，并且在熱氣體產生裝置18之后，但是在研磨機3 之前，通過調節風門或新鮮空氣調節風門20將該新鮮空氣混入到被加熱的再循環氣體11 中。由此可以看出，對于該發明想法而言，熱氣體產生裝置如何以及以何種方式與碾磨循環連接都不重要。重要的是在熱交換器中對輸送給熱氣體產生裝置的空氣進行預熱。同樣可以在熱氣體產生裝置18之前通過調節風門20將預熱過的新鮮空氣16輸送到再循環管道 11中。
由于并不是在所有工作狀態下(尤其是在熱排氣量不同的情況下)熱排氣9都能引導通過熱交換器10，所以除了位于通向通氣管21的排氣管道中的調節風門14以外，在被分流出來的排氣流9的輸送管道中布置有另一個調節風門15。為了不增加壓力損失，平行地連接這兩個風門14、15。
被預熱的新鮮空氣16通過燃燒器自身的新鮮空氣通風裝置19被輸送給熱氣體產生裝置18的燃燒器22。
在此可以看出，所示出的流程圖涉及的僅僅是可能的設備連接方式。根據發明想法，在水泥/粒狀高爐礦渣碾磨裝置中，可以在熱交換器10中事先對被輸送給碾磨循環的部分或全部環境空氣進行預熱。
在實施例中，將粒狀高爐礦渣輸送給風掃式輥磨機13，該粒狀高爐礦渣被作為含水量為12%，溫度為10°C的研磨材料或待被碾磨的材料2。在再循環管道中可以觀看到熱氣體產生裝置18，該裝置被作為對輸送給風掃式輥磨機13的熱空氣4進行加熱的裝置18。 根據熱平衡，新鮮空氣輸送量為46，879m3/h。熱流體的整體輸送量為43. 03GJ/h。沒有根據所述的新方法的熱回收的情況下，在98. 2°C的溫度以及58. 1°C的露點下，通氣管所排出的排氣流為142，946m3/h。
熱交換器10被構造成交叉流板式熱交換器，被用于降低排放到環境中的排氣9的能量，利用熱交換器10可以將新鮮空氣12的溫度從熱交換器10之前的入口溫度10°C預熱到熱交換器10之后的出口溫度82. 1°C。為了從98. 2°C冷卻到88. 9°C只需要100，440m3 的排氣9。剩余的排氣流9在通氣管21處進行分流。利用被預熱到82. 1°C的新鮮空氣16 可以將在熱氣體產生裝置18中待產生的熱流減小到38. 62Gj/h。在熱氣體產生裝置18使用重油作為燃燒器22的燃料的情況下，上述熱流減小節省了大約110kg/h的燃料，并且由此每個月節省了大約20，000歐元。
利用按照本發明的使用熱交換器的有效的碾磨方法，可以以相對較低的投資能夠相當大地節省能源，并且由此降低碾磨潮濕的碾磨材料時的生產費用。
本發明并不局限于立式風掃式研磨機的碾磨干燥，也適用于利用其他類型研磨機 (例如，輥盤式研磨機、管磨機)的碾磨工藝和/或帶有以循環的方式輸送的熱工藝氣體的兩階段碾磨工藝。除了具有粒狀高爐礦渣/水泥碾磨和粉末碾磨的水泥工業以外，本方法還可以有利地應用在礦石工業、冶煉工業以及煤氣化中的煤磨碎設備。
權利要求
1.一種用于粉碎待碾磨材料的方法，尤其用于水泥工業，在所述方法中，所述研磨材料(2)在供給了熱氣體(4)的研磨機(3)中經歷了碾磨-干燥，并被篩分并且被作為粉塵氣體混合物(6)輸送給用于分離粉塵的過濾器(7)，并且在所述方法中，所述熱氣體(4)在經過所述過濾器(7)和研磨機通風裝置(8)之后被分流成熱排氣(9)并且通過通氣管(21)排放到環境中，同時，部分熱排氣(9)在混合了新鮮空氣或其他工藝氣體(12)之后被重新輸送給研磨機(3)作為循環氣體，其特征在于，所述被輸送給工藝的部分或全部新鮮空氣或其他工藝氣體(12)在供給到碾磨循環中之前，尤其是在混合到所述再循環氣體(11)之前，被預熱；為了預熱所述新鮮空氣或其他工藝氣體(12)，利用被輸送給所述通氣管(21)的所述熱排氣(9)的至少一部分或全部；以及預熱所述新鮮空氣或所述其他工藝氣體(12)所使用的所述熱排氣(9)通過所述通氣管(21)以較低的溫度排放到環境中。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，將所述新鮮空氣或所述其他工藝氣體(12)以及所述熱排氣(9)輸送給裝置(10)，所述裝置被用于將所述熱排氣(9)的熱能傳遞給所述新鮮空氣或所述其他工藝氣體(12)。
3.根據權利要求I或2所述的方法，其特征在于，將所述新鮮空氣或所述其他工藝氣體(12)以及所述熱排氣(9)輸送給熱交換器(10) 并且以層流、交叉流或逆流輸送所述新鮮空氣或所述其他工藝氣體以及所述熱排氣，并對所述新鮮空氣或所述其他工藝氣體以及所述熱排氣進行加熱或冷卻。
4.根據上述權利要求中任意一項所述的方法，其特征在于，作為研磨材料⑵的水泥爐渣和/或添加劑和/或粒狀高爐礦渣在風掃式輥磨機(13) 中經歷碾磨-干燥；輸送熱空氣(4)作為熱氣體，以及部分所述熱排氣流(9)在經過所述研磨機通風裝置(8)之后借助至少一個調節風門 (14,15)進行分流并且被輸送給用于預熱所述新鮮空氣(12)的所述熱交換器(10)，作為環境空氣的所述新鮮空氣具有由環境條件所確定的溫度和濕度。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，將可調節的新鮮空氣_體積流(12)輸送給所述熱交換器(10)并且在其中進行預熱，以及被預熱的新鮮空氣(12)被輸送給用于加熱被作為燃燒空氣(17)的再循環空氣(11) 的裝置(18)和/或經過所述裝置(18)之前或之后將被預熱的新鮮空氣混合到所述再循環空氣(11)中。
6.根據權利要求4或5所述的方法，其特征在于，借助兩個平行連接的調節風門(14，15)分流至少一部分的熱排氣流(9)并且將所述至少一部分的熱排氣流輸送給所述熱交換器(10)。
7.根據權利要求4至6中任意一項所述的方法，其特征在于，將帶有燃燒器(22)的熱氣體產生裝置(18)用作加熱所述循環空氣(11)的裝置，所述被預熱的新鮮空氣(16)被作為燃燒空氣(17)通過燃燒器自身的新鮮空氣通風裝置(19) 輸送給所述燃燒器。
8.根據權利要求4至7中任意一項所述的方法，其特征在于，將帶有存儲介質的回轉式熱交換器或板式熱交換器用作為熱交換器(10)并且在所述熱交換器(10)下方收集來自所述排氣(9)的冷凝物。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所收集的冷凝物被提供給廢水系統或作為研磨機噴射水進行再利用。
10.根據上述權利要求中任意一項所述的方法，其特征在于，為了降低所述篩分器(5) 之后的熱氣體(6)的露點和溫度和/或為了降低經過研磨機(3)之前的氣體⑷的含水量， 利用在所述熱交換器(10)中被預熱的新鮮空氣(16)部分地或全部地替代所述再循環氣體(11)。
11.根據上述權利要求中任意一項所述的方法，其特征在于，將所述熱氣體或所述熱空氣⑷以大于150°C的溫度輸送給所述研磨機(3、13)。
12.根據上述權利要求中任意一項所述的方法，其特征在于，將環境溫度大約為10°C以及相對含水量為大約70%的新鮮空氣(12)輸送給所述熱交換器(10)，將所述新鮮空氣預熱到大約80°C的溫度并且使其具有I %的相對含水量，并且同時在所述熱交換器(10)中將所述排氣(9)從大約109°C冷卻到大約90°C。
13.根據上述權利要求中任意一項所述的方法，其特征在于，利用被預熱的新鮮空氣(16)至少部分地替代由于研磨機(3)、篩分器(5)、過濾器(7)以及連接管道中所產生的低壓而滲入的滲入空氣。
全文摘要
本發明涉及粉碎待碾磨材料的方法(尤其用于水泥工業)，其中，研磨材料(2)在供給了熱氣體(4)的研磨機(3)(尤其是風掃式輥磨機)中經歷了碾磨-干燥、篩分并且被作為粉塵氣體混合物(6)輸送給用于分離粉塵的過濾器(7)。為了改善能量平衡及為了節省借助熱氣體產生裝置所產生的熱能，將可預先給定的部分新鮮氣體(12)或新鮮空氣混入到再循環的熱氣體或工藝氣體(11)中來排出待碾磨材料中的水分，在將新鮮氣體(12)或新鮮空氣混入之前要對其進行預熱。可以通過在熱交換器(10)中傳遞被排出的工藝氣體的熱能來實現新鮮氣體的預熱，被排出到環境中的工藝氣體因此具有較低的溫度。該被預熱的新鮮氣體(16)被輸送給碾磨循環并且在需要的位置上在研磨機(3)之前或之中或通過新鮮空氣風門混合到再循環氣體中(例如，作為燃燒空氣)。
文檔編號B02C15/04GK102939163SQ201180002977
公開日2013年2月20日 申請日期2011年3月21日 優先權日2010年4月23日
發明者邁克爾·布坎恩科 申請人:勒舍有限公司