預煅燒的裝置和方法
【技術領域】
[0001]本申請涉及用于預煅燒旨在供應水泥窯的礦物材料的裝置以及替代燃料(尤其是廢料)的使用。本專利申請還涉及該礦物材料的預煅燒的方法。
【背景技術】
[0002]水泥是通過對石灰石和某些材料的混合物進行研磨和燃燒而獲得的水硬性粘結料，所述材料(例如粘土)向燃燒過程提供硅、鋁和鐵從而制備熟料，然后將所述熟料與以石膏(二水合硫酸鈣，CaS04.2H20)、半水化合物(CaS04.1/2H20)、硬石膏(無水硫酸鈣，CaS04)或其混合物的形式添加的硫酸鈣一起進行研磨。
[0003]施加至礦物材料的混合物(稱作水泥生料)的熱處理覆蓋了形成熟料的化學變化的所有階段。主要有關于加熱、石灰石的脫二氧化碳(其發生在約850°C)以及燒成步驟(其發生在約1450°C)。脫二氧化碳對應于石灰石至石灰的轉化反應。燒成對應于導致形成熟料的礦物的反應。
[0004]預加熱步驟和大部分的脫二氧化碳通常在脫二氧化碳塔中進行，同時剩余的脫二氧化碳和燒成步驟在水泥窯中進行。
[0005]脫二氧化碳塔通常來說包括一系列豎直地布置在數個層次(level)上的旋風分離器。以粉狀礦物材料的形式存在的水泥生料被引入至塔的頂部，并且通過來自水泥窯的熱氣體而使生料在每個旋風分離器中進入懸浮狀態。生料在每個旋風分離器中通過與氣體接觸而受到加熱，然后由于重力而受到分離并落入下一層次的旋風分離器，在下一層次的旋風分離器中，生料再次進入懸浮狀態。在這樣通過不同的旋風分離器后，礦物材料被弓I入水泥窖。
[0006]水泥窯通常對應于具有內部耐火內襯的鋼筒。鋼筒相對于水平方向傾斜一些角度，并圍繞其軸線轉動。窯的下端裝配有燃燒器，燃燒器可以產生能夠達到約10米長度的火焰。生料在與燃燒器相對的筒的較高端被供應至窯中。窯的旋轉和傾斜使得礦物材料通過所述窯。
[0007]可取的是在礦物材料進入水泥窯時使礦物材料的脫二氧化碳速率盡可能地高，從而減少在水泥窯中的脫二氧化碳階段。脫二氧化碳反應實際上是極其吸熱的反應，因此需要熱氣體和粉狀礦物材料之間的有效的熱交換。因為水泥窯并沒有為優化這些交換而進行設計，因此如果在水泥窯中脫二氧化碳階段太高，則可能有必要減少材料通過窯的流速。
[0008]盡管如此，通過將礦物材料通過旋風分離器，僅獲得了相對低的脫二氧化碳速率，通常為30%至40%。這就是為什么脫二氧化碳塔通常進一步包括預煅燒爐，預煅燒爐沿著礦物材料的路徑設置，所述預煅燒爐對應于外殼，燃料在外殼中燃燒。這能夠使礦物材料在水泥窯進料處的脫二氧化碳程度增加到約90%。預煅燒爐的示例描述于法國專利申請FR2691790 中。
[0009]預煅燒爐會消耗提供給水泥廠的燃料中的大部分，例如達到70%。使用的燃料的一般形式包括石油焦、煤、石油或天然氣。
[0010]將替代燃料作為用于預煅燒爐的燃料是可取的，例如來自廢料的燃料。這些廢料例如為輪胎、家庭垃圾、污泥、可燃固體或工業廢料。然而，一個缺點是，在當前的預煅燒爐中，需要將燃料粉碎和/或研磨以便能夠進行大量使用，例如多于預煅燒爐所需的燃料的15%。因此制備這些燃料的成本與它們在水泥廠中的使用無法相容。
【發明內容】
[0011]因而，本發明的實施方案的特征在于至少部分地解決前述預煅燒爐的缺點。
[0012]本發明的實施方案的另一特征在于，通過限制對廢料的前處理，尤其是前研磨，使得能夠在預煅燒爐中將廢料用作燃料。
[0013]本發明的實施方案的另一特征在于，預煅燒爐能夠用于水泥廠裝置中。
[0014]因此，本發明的實施方案提供了一種用于粉狀礦物材料的預煅燒的裝置，所述粉狀礦物材料旨在用于水泥的制備，所述裝置包括預煅燒爐，所述預煅燒爐包括:
[0015]-外殼，
[0016]-將礦物材料供應至所述外殼的供應導管，
[0017]-將熱氣體供應至所述外殼的供應導管，
[0018]-至少一個將熱氣體從所述外殼排出的排出導管，
[0019]-與外殼連通的第一室，
[0020]-將廢料供應至第一室的供應導管，
[0021 ]-至少一個第二室，其與所述外殼相連通，
[0022]-至少一個第一移動推動部件，其設置為將廢料推出第一室，第二室旨在接收從第一室中推出的廢料，以及
[0023]-至少一個第二移動推動部件，其設置為將廢料推出第二室。
[0024]根據本發明的實施方案，每個推動部件能夠相對于外殼以平移運動的方式移動。
[0025]根據本發明的實施方案，至少部分的廢料不進行研磨。
[0026]根據本發明的實施方案，廢料選自:輪胎、家庭垃圾、污泥、可燃燃料或工業廢料。
[0027]根據本發明的實施方案，所述裝置包括至少一個第一致動器，所述至少一個第一致動器連接至第一推動部件，并且設置為使第一推動部件在第一室中在兩個端部位置之間移動，并且所述裝置包括至少一個第二致動器，所述至少一個第二致動器連接至第二推動部件，并且適于使第二推動部件在第二室中在兩個端部位置之間移動。
[0028]根據本發明的實施方案，所述裝置進一步包括混合室和使材料分離的旋風分離器，所述混合室與外殼連通，并且旨在供應有來自燃燒窯的煙氣，所述旋風分離器通過導管連接至反應室。
[0029]根據本發明的實施方案，所述裝置包括將熱氣體排放至外殼的第一供給導管和將熱氣體排放至連接導管的第二供給導管，所述連接導管將混合室連接至旋風分離器。
[0030]根據本發明的實施方案，第二室的底部與第一室的底部之間的距離在200mm至1200mm之間變化。
[0031]本發明的實施方案提供了一種用于操作上文所限定的預煅燒裝置的方法，所述方法包括下述步驟:
[0032]-將廢料供應至第一室；
[0033]-將廢料保持在第一室中持續第一持續時間；
[0034]-經由所述第一移動推動部件將廢料從第一室排出并進入第二室，所述第一移動推動部件適于將廢料推出第一室；
[0035]-將廢料保持在第二室中持續第二持續時間；以及
[0036]-經由所述第二移動推動部件使廢料從第二室排出，所述第二移動推動部件適于將廢料推出第二室。
[0037]根據本發明的實施方案，在第一室和第二室中進行用于廢料的氣化過程。
[0038]根據本發明的實施方案，廢料在預煅燒爐中的停留時間在5分鐘至90分鐘之間變化。
【附圖說明】
[0039]在隨后的參考附圖對本發明的具體非限制性實施方案的描述中，將對這些特征和優點以及其它方面進行描述，附圖中:
[0040]圖1以圖示形式部分地表示了包括串聯的預煅燒爐的水泥廠的示例；
[0041]圖2以圖示形式部分地表示了包括并聯的預煅燒爐的水泥廠的示例；
[0042]圖3更具體地表示了圖1中的預煅燒爐的實施方案；
[0043]圖4更具體地表示了圖2中的預煅燒爐的實施方案；
[0044]圖5和圖6分別是圖3和圖4的預煅燒爐的圖示形式的截面。
[0045]圖7和圖8分別是圖3和圖4的預煅燒爐的截面，其可與圖6的截面相對比，并具有預煅燒爐的兩個操作步驟;以及
[0046]圖9和圖10表示圖1或圖2的預煅燒爐的兩個其它實施方案。
【具體實施方式】
[0047]為了清楚的目的，在不同附圖中，相同的元件由相同的附圖標記指示，此外，各個附圖并不是按照比例繪制的。另外，在說明書隨后的部分中，除非另外說明，術語“大致上”、“約”以及“約為”意為“多10%或少10%”。另外，在隨后的部分中，形容詞“下方的”和“上方的”相對于參考方向而使用，例如豎直方向。此外，僅對本說明書的理解有用的元件進行了表示和描述。特別地，水泥廠的元件的具體結構對于本領域的技術人員是公知的，因此在隨后的說明書中并未進行具體描述。
[0048]圖1表示了水泥廠裝置10的示例。以粉狀狀態提供的礦物材料相繼地穿過預加熱器12、預煅燒爐14、水泥窯16和冷卻器18。預加熱器12和預煅燒爐14形成預煅燒塔20。預煅燒爐14可以整合于預加熱器12中。
[0049]粉狀礦物材料22(對應于水泥生料)供應至預加熱器12。預加熱器12可以包括一系列豎直地布置在數個層次上的旋風分離器。礦物材料為粉末形態，通常而言按照質量計的90%由具有小于ΙΟΟμπι的尺寸的顆粒構成。它們具體地包括石灰石和含有硅、鋁或鐵的材料(例如粘土)。來自燃燒窯16的熱煙氣24通過連接箱26而上升穿過預加熱器12并且預加熱這些礦物材料。煙氣27在受到過濾后被釋放至裝置10的外部。
[0050]離開預加熱器12的經加熱的礦物材料28通過燃料的消耗利用通過導管30而來自冷卻器18