專利名稱：用于減少生料研磨所產生排放物的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于制造水泥熟料特別是在制造水泥的原料研磨階段的方法。本 發(fā)明更特別涉及一種用于減少在原料研磨步驟中所產生雜質的排放物的方法。本發(fā)明還涉 及一種用于實現該方法的裝置。
背景技術：
在標準的水泥制造步驟中，首先將用于生產水泥的原料混合并填入原料研磨機以 產生“生料”。在研磨機中將生料磨碎并干燥，然后將生料送入窯中，在窯中將生料加熱到大 約1，500°C以產生熟料，即產生所有水泥所需的基本材料。接下來將熟料輸送到冷卻機，在 冷卻之后，對材料進行精磨。在熟料冷卻機中，利用穿過熟料的強制通風或自然通風供應系統(tǒng)所提供的空氣， 將熟料從大約1，400°C冷卻到大約90°C。接著，用于冷卻熟料的空氣中的預定部分，通常為 大約40-50%，進入回轉窯中以用作燃燒空氣。由于穿過冷卻機的大量空氣在窯中沒有得到 利用，因此從冷卻機出來的過量空氣通常被排出到大氣中，用來干燥煤或原料，或者用作水 泥廠其它區(qū)域的氣源。研磨機通常根據干燥和研磨原理工作，使用通常從工廠其它區(qū)域例如從預熱器和 熟料冷卻機(有時)送來的干燥階段中所使用的加熱氣體。美國的水泥廠具有減小工廠環(huán)境影響的長期存在的承諾。在1990年代，為了響應 對煙霧和酸雨的關注，工廠設立例如低氮氧化物燃燒器等新技術來減少氮氧化物和微粒的 排放物。目前多數水泥廠在適當的地方都設有排放物監(jiān)控系統(tǒng)。在過去，因為生料研磨機不是水泥廠中的主要排放物源，因此原料研磨操作還沒 有成為工廠對抗不希望出現的排放物的焦點問題。然而，由于政府排放物標準變得越來越 嚴格，因此工廠希望減少至今沒有被審查的區(qū)域中的排放物。鑒于此，人們已經發(fā)現原料研 磨能產生某些不希望產生的排放物，包括揮發(fā)性有機化合物(VOC)、甲烷和一氧化碳，等等。 因此可以預期一種用于減少由原料研磨步驟所產生的排放物的方法。
發(fā)明內容
本發(fā)明是一種用于減少在作為水泥制造步驟一部分的水泥生料的研磨和干燥過 程中所產生的廢氣的排放物的方法。本發(fā)明包括使廢氣在研磨機與熟料冷卻機之間循環(huán)。 在熟料冷卻機中至少一部分排放物被傳遞到水泥窯中，所述排放物在該水泥窯中因被燃燒 和/或吸收而被去除。
下面參考圖1說明本發(fā)明，圖1是本發(fā)明一個實施例的流程圖，主要是方框圖，當 然附圖不必按比例繪制。
具體實施例方式下面參考圖1所示的方框圖說明用來實現根據本發(fā)明所述方法的主要裝置或裝 置部件。應該理解的是，圖1沒有示出完整的水泥廠裝置(例如沒有示出預熱器、標準水泥 廠的其它主要構件)，而是指向作為本發(fā)明核心的原料研磨機/熟料冷卻機回路。根據本發(fā)明，具有原料研磨裝置1，在該裝置中制備在水泥操作中所使用的原料。 同時還示出窯31和熟料冷卻機2，根據水泥廠中材料流的方向布置在生料研磨機1的下游。本發(fā)明的主要特征在于，為了處理生料研磨機的排放物，生料研磨機1廢氣的至 少第一部分被引導到熟料冷卻機2。而后來自熟料冷卻機2的很大一部分廢氣被引導到窯 31，在窯31中利用高溫燃燒和/或在窯中進行熱處理的材料吸收等方式來去除排放物。本 發(fā)明的另一特征在于優(yōu)選地在生料研磨機1與熟料冷卻機2之間具有廢氣流回路。確保該生料排放物燃料所需的最低溫度在大約800-850°C的范圍內。很明顯，在水 泥制造過程中在窯中實現的溫度最好超過該最低溫度，因而適于燃燒掉排放物。關于循環(huán)特征，進入熟料冷卻機2的一部分氣體作為廢氣從管道32中排出。這些 廢氣被加熱到大約250°C-330°C，并首先通過熟料冷卻機排出管道32被引導到例如旋風器 3等煙塵回收系統(tǒng)，以使灰塵可以再循環(huán)到水泥生產步驟的高溫處理部分。在線形冷卻機 中，通風扇11有助于控制窯爐壓力。除塵冷卻機廢氣作為干燥氣體通過管道32和33被引 導到生料研磨機1中。如果冷卻機廢氣不能提供用于原料供給的足夠熱量，則可以利用諸 如生料研磨機預熱器(未示出)等來自工廠其它熱源或從外源帶來的附加熱量。研磨機1中的進給的生料，即冷且濕的石灰石，會產生較大熱交換表面，減少進入 研磨機的氣體的溫度。磨碎的進給生料被夾帶在氣體中并經由生料研磨機排出管道4被導 入囊式集塵器或靜電集塵器等集塵器6中。經冷卻的氣體(大約90°C)與產品分離并經 由集塵器排出管道7被排出到研磨機風扇12，接著經分離的氣體的第一部分(通常為大約 10%至大約90% )從該風扇經由管道7被引導到熟料冷卻機2中，在那里它們與經由一個 或多個管道9進入的新鮮空氣合并形成冷卻氣體，而氣體中的第二部分經由循環(huán)管道10反 向循環(huán)到生料研磨機1以補充來自熟料冷卻機的廢氣。如果需要，這些再循環(huán)氣體在返回 到生料研磨機1之前可以在線性外部熱源13中被任意加熱。盡管示出了兩個研磨機風扇系統(tǒng)(冷卻機排氣扇11和研磨機風扇12)，然而應該 理解的是，可選地，也可以使用三個研磨機風扇系統(tǒng)，這就需要將一個或多個氣旋連續(xù)布置 以便將從氣流中去除生料產品，并且將第三研磨機風扇布置在生料研磨機1的材料出口與 集塵器6的入口之間。三個研磨機風扇系統(tǒng)的優(yōu)點在于，從控制的方面來說，三個風扇的系 統(tǒng)更容易控制并且更重要的是可以考慮使用小得多的集塵器6。如圖所示，在水泥廠的正常操作中，大約40-50%的冷卻氣體(對于較早的冷卻機 該值通常會較小)從冷卻機被導入到位于冷卻機上游的窯中，多余的氣體排出到大氣中。 在本發(fā)明的步驟中，大量的并且更優(yōu)選地是全部的沒有被導入窯中的上述后者氣體返回到 生料研磨機中，以便將生料研磨機的排放物保持在生料研磨機/熟料冷卻機系統(tǒng)的閉合環(huán) 路中，盡管也有少量的這些氣體可能被導入到水泥廠的其它操作中，例如燃燒器(未示出) 中，但是在該燃燒器中排放物被燒掉。很顯然，將含有冷卻機廢氣的排放物的主要部分排出 并不符合本發(fā)明。從冷卻機實際被導入到窯中的含有氣體的排放物與作為廢氣從管道32中排出的
5排放物百分比，在很大程度上是依賴于這些氣體被插入冷卻機的位置。作為一個總的原則， 被插入的氣體與冷卻機材料入口 2a (與冷卻機材料出口 2b相反)越近，則該氣體被導入到 窯中的百分比越大?？梢岳斫獾氖?，一種復雜的方式可以是通過將生料研磨機的廢氣插入 在位于入口加與出口 2b之間的多個位置來形成這種位置。當生料研磨機停機時，非常重要的是將冷卻機的廢氣保留在必要的閉合回路中， 以逐漸清除生料研磨機系統(tǒng)的排放物。在此情況下，通過使管道33閉合并且使廢氣從管 道32轉移到管道35中，將熟料冷卻機作為整體循環(huán)冷卻機來操作。氣體會穿過冷卻裝置 16，該冷卻裝置可以是間接熱交換器將氣體溫度減少到適宜的溫度以便重新插入到熟料冷 卻機中。即使在翻倒(upset)或緊急情況下，少量轉向的氣體也能夠被導入輔助集塵器17 中并隨后排出。盡管已經通過幾個實施方式對本發(fā)明進行說明，然而本領域普通技術人員應該知 道還存在各種修改和變型。本發(fā)明意圖涵蓋落在所附權利要求保護范圍內的這些修改和變型。
權利要求
1.一種用于減少作為水泥制造步驟一部分的水泥生粉研磨和干燥過程中所產生廢氣 的排放物的方法，包括(a)將從中已去除夾帶研磨生粉產品的含有排放物的廢氣的至少第一部分插入到熟料 冷卻機中，在所述熟料冷卻機中，廢氣與新鮮空氣結合用作冷卻氣體，用來冷卻從窯中提供 的水泥熟料；以及(b)之后，將至少一些所述含有排放物的冷卻氣體從所述冷卻機導入到窯中，以去除其 中的排放物。
2.如權利要求1所述的方法，還包括使沒有被導入窯中的含有排放物的冷卻氣體的至 少一部分重新導向返回生料研磨機作為水泥生粉的干燥氣體。
3.如權利要求2所述的方法，還包括使來自生料研磨機的廢氣的第二部分重新導向返 回生料研磨機作為水泥生粉的干燥氣體。
4.如權利要求3所述的方法，其中被重新導向的氣體在被插入到生料研磨機之前被加熱。
5.如權利要求2所述的方法，其中使用囊室來去除廢氣中夾帶的研磨生粉。
6.如權利要求2所述的方法，其中生料研磨機利用兩個風扇裝置。
7.如權利要求2所述的方法，其中生料研磨機利用三個風扇裝置。
8.一種用于減少作為水泥制造步驟一部分的水泥生粉研磨和干燥過程中所產生廢氣 的排放物的方法，包括(a)將從中已去除夾帶研磨生粉產品的所述廢氣的至少第一部分插入到熟料冷卻機 中，在所述熟料冷卻機中，廢氣與新鮮空氣結合用作冷卻氣體，用來冷卻從窯中提供的水泥 熟料；(b)之后，將至少一些所述含有排放物的冷卻氣體從所述冷卻機導入到窯中，以去除所 述冷卻氣體中的排放物；和(c)使沒有被導入窯中的含有排放物的冷卻氣體的至少一部分重新導向返回到生料研 磨機中作為水泥生粉的干燥氣體。
9.一種用于減少作為水泥制造步驟一部分的水泥生粉研磨和干燥過程中所產生廢氣 的排放物的裝置，包括(a)用于生產熱水泥熟料并具有端部的窯，熟料通過該端部從所述窯中排出，燃料空氣 通過該端部被收納進所述窯中，所述窯保持在能夠燃燒生料研磨機排放物的足夠溫度；(b)熟料冷卻機，被布置成從所述窯接收熟料并將燃燒空氣輸送到所述窯中；(c)生料研磨機，在其中對所述水泥生粉進行研磨和干燥，所述生粉排出未處理氣流， 該未處理氣流含有夾帶的經研磨和干燥的水泥生粉以及從研磨水泥生粉而來的不想要的 生料研磨機排放物；(d)生料研磨機排氣管道，與所述生料研磨機流體連通并適于輸送所述生料研磨機的 所述未處理氣流；(e)集塵器，與所述生料研磨機排氣管道流體連通，從而從所述生料研磨機接收所述未 處理氣流，使水泥生粉沉淀，并排出含有不想要的排放物的氣流；(f)集塵器排氣管道，與所述集塵器和所述熟料冷卻機均流體連通以便接收來自所述 集塵器的含有排放物的氣流并將所述含有排放物的氣流的至少第一部分導入所述熟料冷卻機中，所述含有排放物的廢氣流的所述至少第一部分中至少有一些會由所述熟料冷卻機 輸送到所述窯中以便在其中去除排放物。
10.如權利要求9所述的裝置，還包括與所述集塵器排氣管道和所述生料研磨機流體 連通的再循環(huán)管道，以便接收所述含有排放物的廢氣流系統(tǒng)的第二部分并將所述第二部分 導入到所述生料研磨機中。
11.如權利要求10所述的裝置，還包括熱源，用于將所述含有排放物的廢氣流的所述 第二部分加熱到適于在生料研磨機中干燥生粉的溫度。
12.如權利要求9所述的裝置，其中所述集塵器是囊室。
13.如權利要求9所述的裝置，還包括與所述生料研磨機排氣管道順序布置的至少一 個氣旋，其位于所述生料研磨機與所述集塵器之間，并與二者流體連通，用于去除所述氣流 中的至少一些所述生粉。
14.如權利要求9所述的裝置，其中不想要的排放物包括V0C、甲烷和CO。
15.如權利要求9所述的裝置，其中導入所述熟料冷卻機的所述含有排放物的廢氣流 的所述第一部分包括大約10% -90%的所述含有排放物的廢氣流。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于減少作為水泥制造步驟一部分的水泥生料研磨和干燥過程中所產生廢氣的排放物的方法。本發(fā)明包括在生料研磨機和熟料冷卻機之間循環(huán)的廢氣。在熟料冷卻機中，所述排放物的至少一部分被輸送到水泥窯中，在該窯中通過燃料和/或吸收來去除所述排出物。
文檔編號B01D59/26GK102149447SQ200980135857
公開日2011年8月10日 申請日期2009年8月6日 優(yōu)先權日2008年8月7日
發(fā)明者史蒂夫·米勒, 奧韋·L·杰普森, 安東尼·T·謝夫 申請人:Fl史密斯公司