[发明专利]黑生料立式分解炉煅烧方法及设备

说明书

本发明涉及煅烧水泥熟料的方法和设备。

当今世界水泥生产中，为了提高水泥质量，改进传热，降低煅烧水泥熟料的热耗，提高生产能力和自动化程度，在回转窑工艺中，出现了在窑外增设粉状物料的预热器和分解炉。但是这种煅烧技术的改进，仅仅从传热、热工设备方面的改进，并没有使熟料形成过程的物理化学参数接近最佳值，以保证过程的高速进行，同时还存在电耗高，窑尾设备庞大复杂，厂房高，土建投资大的缺点，对原料、燃料碱含量、氯、硫含量有严格的限制。SF、RSP、KSV、MFC分解炉用粉状物料、燃料在悬浮态下高度分散，虽然传热快，然而进回转窑CaCO₃分解率仅85-90%，在现今分解炉内由于物料接触机会少，因此发生固相反应可能性质少。

目前的立窑工艺、热耗电耗低，金属消耗量少，建厂快，这是优点，但是立窑单机产量低，产品质量不均匀，自动化程度低，目前窑径限制在3.2米以下，这是突出的缺点。

本发明的目的在于克服上述两种工艺的弱点，提供一种煅烧水泥熟料的新方法，它具有传热好，能耗低，符合急剧煅烧特点，熟料形成过程的物理化学参数接近最佳值，该系统熟料产量高，质量高等优点。

本发明的目的是采用下述技术措施达到的，即是采用立式固定床分解炉和回转窑串连，气相与固相逆流运动，分解炉下部高温区四周至少设有二个二次风进口，上部设有顶吹风管，可从此通入辅助风，顶吹风管伸到炉中心处作为调整炉风和点火装置。分解炉内固定床层高径比为0.7-1.5，含水量12-14%，粒径3-13毫米的料球均匀撒布在床层上面，湿料层厚度为10-25厘米，床层温度从上到下递升，下部高温区温度控制在950-1100℃。回转窑烧成温度控制在1250-1450℃，分解炉助燃空气是预热的高温空气同回转窑窑尾废气的混合气体，二次风是从冷却机抽来的预热空气，风温为500-750℃。本煅烧法带有专门设计的黑生料输送机同分解炉内的撒料机以及耐高温卸料器。

含有一定燃热比例生料预湿成球后，过筛得一定球径料球，用送料机送入一专门设计的立式分解炉内，快速煅烧到碳酸盐完全分解，并完成部分固相反应，但基本上不烧结，此灼烧的料球经分解炉底部可转动的卸料器卸入回转窑迅速“补火”烧成熟料，此法简称为VPBM法（The    burning    with    Vertical    preclcinator    of    black    meal），助燃空气从回转窑头箅冷却机抽入分解炉，并有回转窑尾出来的1100℃左右的烟气进入立式分解炉底部，分解炉废气从炉上部由排风机排出。

本法分解炉内薄薄的湿料层及预热带，主要是对流换热。由于高温区球间孔隙实际气速达11米/秒左右，气流的端流运动，有利于热交换，生料球迅速被预热后，料球表面煤粉，在温度达650℃左右开始燃烧，料球越往下运动，温度越高。由于煤粉同物料混合均匀，又是接触燃烧，热阻小，热空气迅速助燃，因而热效率高，传热传质几乎同时进行，具有无焰燃烧的特点。由于分解炉湿料层薄，主要是高温带，高温带温度又控制在烧成温度以下，所以没有结大块现象。灼烧料球有一定强度，大小均齐，孔隙高，每米料层阻力小仅有90-110毫米水柱。颗粒间通风道弯曲程度相差不大，道壁效应小。因此炉内通风均匀。由于分解炉温度高达1000℃左右，物料接触面积大，在高温度梯度下，生料得到热力活化，碳酸盐分解期与粘土矿物和碳酸盐分解物相互间急剧反应期相重合，氧化物能很快地彼此形成矿物。因增加了反应速度，缩短了各带的距离，所以热耗降低。

出分解炉的物料，温度约1000℃，进入回转窑后，迅速升温到1250℃，开始出现液相，这一段过渡带可比一般预分解窑部份简短1/3左右。在1250-1450℃烧成带f-CaO此时保留有较高活性，有利于C₂S吸收f-CaO形成C₃S。

本发明的立式分解炉，生产能力高，可达3.7吨-4.2吨/小时·米²，直径Φ3.0米分解炉产量，可达日产650-700吨灼烧料，炉内料运动速度为0.043-0.06米/分。

本法（即VPBM法）热平衡计算系统热耗为780-850大卡/公斤熟料，其热损失与NSP窑热损失的计算值比较结果列于表1。

表1见文后

表2列出了国内外不同NSP窑系统同本VPBM窑压力降的计算值。

表2见文后

由表2中数值可见，由于VOBM法流程简单，没有NSP窑那样复杂的预热器、分解炉、增湿塔等设备，因而系统漏风量小，阻力损失小、主风机电耗低，整个系统电耗亦低。