本發(fā)明涉及水泥，尤其涉及一種實現(xiàn)分區(qū)控制的流態(tài)化水泥熟料燒成方法及裝置。

背景技術：

1、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℃)。新型干法水泥生產(chǎn)工藝以懸浮預熱和窯外預分解技術為核心，具有熱耗低、單窯生產(chǎn)能力大、自動化過程易于操作等優(yōu)點，是當前一項比較成熟的技術。

2、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(zhuǎn)窯設備中完成(1000～1800℃)。回轉(zhuǎn)窯設備龐大，窯中的物料成堆積態(tài)，氣、液、固換熱效率低，窯內(nèi)傳熱速度慢、溫度不均勻。目前回轉(zhuǎn)窯的熱耗、成本等指標已經(jīng)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。

3、此外，水泥窯爐回轉(zhuǎn)窯窯頭高達1800℃的溫度使得回轉(zhuǎn)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(huán)境污染的重要源頭的原因之一。

4、流態(tài)化水泥煅燒技術有望克服上述回轉(zhuǎn)窯技術缺陷，成為新一代水泥熟料煅燒技術。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(jīng)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(huán)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(lián)的循環(huán)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cn114644469a公開了一種水泥熟料流態(tài)化處理方法和裝置，裝置由預分解部、預煅燒部、燒成部和冷卻部組成，將硅酸二鈣的煅燒過程從硅酸三鈣的燒成過程分離出來，放在流態(tài)化條件下進行，而具有液相的硅酸三鈣的燒成過程放在煙氣、物料順流的下行床中進行，從而避免了液相存在條件下的物料流態(tài)化煅燒引發(fā)的結(jié)團失流現(xiàn)象，可實現(xiàn)長時間穩(wěn)定運行。

5、現(xiàn)有的以日本為代表的水泥熟料流態(tài)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(zhuǎn)窯替代為流化床，將液相存在的燒成過程放在流態(tài)化條件下進行，雖然相比于回轉(zhuǎn)窯其熱效率大幅度降低，但卻無法穩(wěn)定控制生料在高溫流態(tài)化狀態(tài)下完成液相燒結(jié)的反應過程，物料大面積結(jié)渣、失流難以避免，難以實現(xiàn)長時間穩(wěn)定運行。此外，硅酸二鈣的煅燒和硅酸三鈣的燒成仍放在同一裝置下進行，熱效率有進一步提高的空間。

6、現(xiàn)有的水泥熟料分區(qū)域流態(tài)化燒成方法及裝置雖然將硅酸二鈣的煅燒過程從硅酸三鈣的燒成過程分離出來，放在流態(tài)化條件下進行，而具有液相的硅酸三鈣的燒成過程放在煙氣、物料順流的下行床中進行，避免液相存在條件下的物料流態(tài)化煅燒引發(fā)的結(jié)團失流現(xiàn)象，可實現(xiàn)長時間穩(wěn)定運行。但其燒成單元為煙氣、物料順流換熱結(jié)構，傳熱效率有待進一步提高。此外，其部分分解過程未在流態(tài)化條件下進行，與硅酸二鈣煅燒過程緊密結(jié)合，沒有明確的區(qū)分，熱效率也可進一步提升。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術中的技術問題的至少一個方面，提出本發(fā)明。

2、根據(jù)本發(fā)明的實施例的一個方面，提出了一種水泥熟料的生成裝置，包括：

3、預分解單元，包括設置有水泥生料入口、第一燃料入口和第一配風口的預分解爐，預分解爐適于對進入的水泥生料執(zhí)行預分解處理；

4、預煅燒單元，包括設置有第二燃料入口和第二配風口的預煅燒爐，預煅燒爐適于對執(zhí)行了預熱分解的水泥物料進行煅燒處理；

5、造粒/燒成單元，包括設置有第三燃料入口和第三配風口的造粒/燒成爐，造粒/燒成爐適于對來自預煅燒單元的水泥物料進行造粒及燒成處理以形成水泥熟料；和

6、熟料冷卻單元，適于冷卻來自造粒/燒成爐的水泥熟料，

7、其中：

8、預分解爐內(nèi)的預分解區(qū)、預煅燒爐內(nèi)的煅燒區(qū)以及造粒/燒成爐內(nèi)的造粒/燒成區(qū)彼此獨立，以用于實現(xiàn)預分解、煅燒和造粒/燒成的分區(qū)控制。

9、根據(jù)本發(fā)明的實施例的另一方面，提出了一種水泥熟料的生成裝置的控制方法，所述生成裝置包括：預分解單元，包括設置有水泥生料入口、第一燃料入口和第一配風口的預分解爐；預煅燒單元，包括設置有第二燃料入口和第二配風口的預煅燒爐；造粒/燒成單元，包括設置有第三燃料入口和第三配風口的造粒/燒成爐；以及熟料冷卻單元，所述方法包括步驟：

10、在預分解單元中對進入的水泥生料執(zhí)行預熱分解；

11、在預煅燒單元對執(zhí)行了預熱分解的水泥物料進行煅燒處理；

12、在造粒/燒成單元中對來自預煅燒單元的水泥物料進行造粒及燒成以形成水泥熟料；和

13、利用熟料冷卻單元冷卻來自造粒/燒成爐的水泥熟料，

14、其中：

15、預分解爐內(nèi)的預分解區(qū)、預煅燒爐內(nèi)的煅燒區(qū)以及造粒/燒成爐內(nèi)的造粒/燒成區(qū)彼此獨立，以實現(xiàn)預分解、煅燒和造粒/燒成的分區(qū)控制。

技術特征：

1.一種水泥熟料的生成裝置，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的生成裝置，其中：造粒/燒成爐的頂部設置有與預煅燒爐的密相區(qū)相通的煙氣循環(huán)出口，造粒/燒成爐的頂部還設置有水泥物料入口，水泥熟料適于從造粒/燒成爐的底部離開造粒/燒成爐，造粒/燒成爐的煙氣適于從煙氣循環(huán)出口離開造粒/燒成爐進入預煅燒爐。

3.根據(jù)權利要求2所述的生成裝置，其中：

4.根據(jù)權利要求2所述的生成裝置，其中：

5.根據(jù)權利要求3或4所述的生成裝置，其中：

6.根據(jù)權利要求5所述的生成裝置，其中：

7.根據(jù)權利要求6所述的生成裝置，其中：

8.根據(jù)權利要求1所述的生成裝置，還包括：

9.一種水泥熟料的生成裝置的控制方法，所述生成裝置包括：預分解單元，包括設置有水泥生料入口、第一燃料入口和第一配風口的預分解爐；預煅燒單元，包括設置有第二燃料入口和第二配風口的預煅燒爐；造粒/燒成單元，包括設置有第三燃料入口和第三配風口的造粒/燒成爐；以及熟料冷卻單元，所述方法包括步驟：

10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其中：

11.根據(jù)權利要求9所述的方法，包括步驟：

12.根據(jù)權利要求9所述的方法，其中：

技術總結(jié)
本發(fā)明涉及一種實現(xiàn)分區(qū)控制的流態(tài)化水泥熟料的生成裝置及其控制方法，生成裝置包括：預分解單元，包括設置有水泥生料入口、第一燃料入口和第一配風口的預分解爐；預煅燒單元，包括設置有第二燃料入口和第二配風口的預煅燒爐，預煅燒爐適于對執(zhí)行了預熱分解的水泥物料進行煅燒處理；造粒/燒成單元，包括設置有第三燃料入口和第三配風口的造粒/燒成爐，造粒/燒成爐適于對來自預煅燒單元的水泥物料進行造粒及燒成處理以形成水泥熟料；和熟料冷卻單元，適于冷卻來自造粒/燒成爐的水泥熟料，其中：預分解爐內(nèi)的預分解區(qū)、預煅燒爐內(nèi)的煅燒區(qū)以及造粒/燒成爐內(nèi)的造粒/燒成區(qū)彼此獨立，以用于實現(xiàn)預分解、煅燒和造粒/燒成的分區(qū)控制。

技術研發(fā)人員：楊少波,任強強,楊華偉,蔡軍,李百航,呂清剛,朱治平
受保護的技術使用者：中國科學院工程熱物理研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/4/24