专利名称：用于同时产生电和水泥熟料的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于同时产生电和水泥熟料(cement clinker)的方法，通过所述方法，水泥生料(raw meal)在同时被供应燃料和燃烧空气的煅烧炉内被煅烧并且随后在窑(kiln)内被烧成水泥熟料，并且其中包含在来自所述煅烧炉的排出气体内的一些热被用来通过锅炉部分而产生电。本发明也涉及一种用于执行所述方法的设备。
背景技术：
例如，GB2098305A和EP896958A1已经披露了利用来自水泥制造设备的窑系统的排出气体来产生电的设备。典型地在蒸汽轮机中在水或其它工作介质同时在一个或几个锅炉部分内蒸发的情况下产生所述电。在GB2098305A中，提出了 锅炉部分被安装在旋风预热器塔的第一和第二级之间的气体的温度是至少50(TC的地方，而在EP896958A1中，则提出了 来自底部级旋风器的具有在700和90(TC范围内的温度的一些热排出气体被相对于预热塔传递并且被用来产生电。众所周知的事实是，热能能被转化成电能的效率大体上与被输送到锅炉部分中的生产气体的进入温度相应地增加。与试图提高过热蒸汽的温度相关的两个显著问题包括当排出气体的温度增加时锅炉管的污染和腐蚀。通常，蒸汽被包含在一组锅炉管内，同时所述热排出气体在穿过这些锅炉管的外侧时被冷却。因此，已经发现，随着时间的过去，由于形成在所述锅炉管的外侧上的覆盖层，传递给这些已知设备的热显著地减少了。 对这些覆盖层的更详细的研究已经显示，在这些覆盖层中最常见的成分是碱、氯化物和硫磺。这些成分在温度高度90(TC时在所述窑系统的燃烧层内蒸发并且在排出气体由于穿过所述煅烧炉和所述预热器旋风器而冷却时这些成分逐渐地凝聚，而且，不幸地，也在被安装在排出气体温度高于50(TC的位置处的锅炉部分上凝聚，如果包括所述锅炉部分。如果包含这些成分的排出气体被冷却，可以形成许多不同的化合物例如KC1， CaCl2， NaCl，Na2C03，K2S04禾口 Na2S04。 通过将所述锅炉部分安装在所述排出气体的温度低于50(TC的位置处能避免前面所提及的在所述锅炉管上形成覆盖层的问题，在排出气体的温度低于50(TC的位置处大部分碱和氯化物已经凝聚。然而，这种方法的缺点是，效率将低到实质上消除了任何经济利
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发明内容
本发明的目的是提供用于同时产生电和水泥熟料的方法和设备，通过该方法和设备可以消除或显著地减少前面所提及的缺点。 根据本发明，这通过在介绍中提及类型的方法实现，所述方法特征在于，被供应到煅烧炉的燃烧空气和水泥生料不包含碱或氯化物，并且在于用来产生电的排出气体的温度是至少500°C。 因此，能避免由于碱和氯化物蒸汽的凝聚而在锅炉管上形成的覆盖层结构，而且，同时，能提高热能被转化成电能的效率。这是由于这个事实，即通过根据本发明的方法而不 是先前已知的其它已知设备，来自水泥制造设备的转动窑的包含碱和氯化物的排出气体不 被用来产生电，而是由不具有任何量的这些成分的排出气体替代。 用于执行根据本发明的方法的设备包括用于煅烧水泥生料的煅烧炉和锅炉部分，
所述煅烧炉同时被供应燃料和燃烧空气，所述锅炉部分被用来通过包含在来自所述煅烧炉
的排出气体内的一些热而产生蒸汽用于发电，并且其特征在于，被供应到所述煅烧炉的燃
烧空气和水泥生料不包含碱和氯化物并且在于用来发电的排出气体的温度是至少50(TC。 被供应到所述煅烧炉的燃烧空气可以是可以在热产生器内被加热的环境空气。然
而，作为所述煅烧炉内的燃烧空气，它优选为使用来自水泥制造设备本身、优选为来自熟料
冷却器的生产气体。 在水泥生料包含硫化物和有机碳形式的污染物的情况下，如果它们被在传统的多 级旋风预热器内被加热，将有以二氧化硫(SO》、一氧化碳(CO)和挥发性有机化合物(VOC) 气体排出这些成分的趋向。为了避免这些排放，包含这些污染物并且已经被预热到最大为 50(TC程度的生料可以有益地被直接输送到具有至少80(TC的温度并且包含氧化f丐(CaO) 粉末和剩余氧的生产气体中。因此，S02气体将吸收在氧化钙粉末上并且有机碳将完全烧成 二氧化碳(C02)，因此显著地减少或完全消除了 S02、CO和VOC的排放。根据本发明，因此优 选地，包含硫化物和有机碳形式的污染物的水泥生料被直接输送到具有前面所提及的条件 的煅烧炉内。 在期望在水泥制造处理中使用低级燃料的情况下，这种燃料也可以有利地被直接 添加到煅烧炉内，在所述煅烧炉内满足丰富的剩余氧形式的合适条件以确保这种燃料完全 烧尽。 从所述煅烧炉排出的排出气体将典型地具有至少85(TC的温度。在期望在将所述 排出气体输送到所述锅炉部分之前降低这个温度的情况下，所述设备可以被形成有一个或 几个旋风器级，用于在被输送到所述煅烧炉内之前预热水泥生料，优选为不包含任何合适 的量的硫化物和有机碳形式的污染物的水泥生料。这样，可以以最佳方式调节所述排出气 体的温度，以用于随后的在所述锅炉部分内的热交换处理。 所述水泥制造设备可以进一步包括传统的旋风预热器，来自所述设备的所述窑的 带有碱和氯化物的排出气体提供给所述传统的旋风预热器。在这种情形中，通过在进入温 度不超过50(TC的位置处与所述旋风预热器内的排出气体进行热交换，可以有益地预热所 述锅炉部分的工作介质。也可以通过与来自熟料冷却器的剩余空气的热交换来预热所述锅 炉部分的工作介质。
现在将参考附图进一步详细地描述本发明，唯一的附图是示意性的并且示出了根 据本发明的水泥制造设备。
具体实施例方式
在附图中能看到水泥制造设备，其包括两个预热器串(preheater string) 1和2、 转动窑5和熟料冷却器6，每个所述预热器串1和2分别包括煅烧炉3和4，每个所述煅烧
4炉分别被配备有分离旋风器3a和4a。所述预热器串1被设计成传统的多级旋风预热器，并 且在所示的实施方式中它包括三个旋风器级，但是也可以包括更少的和额外的旋风器级。 所述预热器串1以传统的方式起作用，其中，水泥生料通过进口 7而被输送到用于所述旋风 预热器的最上部旋风级的进口管内，当作为第一步与热排出气体和燃烧空气成逆流关系地 通过所述预热器1、所述煅烧炉3并且然后通过所述转动窑5时被加热、煅烧并且被烧成熟 料，其中热排出气体分别在所述转动窑5内的燃烧器8和在所述煅烧炉3内的燃烧器9处 形成，并且燃烧空气通过管10而被输送到所述煅烧炉3内，并且水泥生料通过风扇(未示 出)而被吸为通过所述预热串1。被烧好的熟料随后通过由箭头11指示的那样的冷却空气 而在所述熟料冷却器6内被冷却。 在所示的实施方式中，所述预热器串2由带有分离旋风器4a的煅烧炉4和单旋风 器级构成，但是它可以被构造成为没有任何旋风器级或者带有更多的旋风器级。在所述预 热器串2内，可能包含高浓度的硫化物和有机碳形式的挥发组分的水泥生料通过进口 12而 被直接输送到所述煅烧炉4内，在其内它被加热到大约89(TC的煅烧温度，其通过一个或多 个燃烧器13被供给燃料并且同时通过管14被供给燃烧空气。煅烧后的生料在分离旋风器 4a内与排出气体相分离并且被引导到所述转动窑5，在所述转动窑5内它与来自所述预热 串1的生料一起被烧成熟料，然而，排出气体通过排出气体管15而被转移。通过所述管15 离开所述煅烧炉4的排出气体具有至少85(TC的温度并且可以能被用于预热通过进口 16而 被输送到所述管15内的生料，因此降低排出气体的温度，并且在随后的旋风器17内与所述 排出气体再次分离。来自所述煅烧炉4的排出气体被直接移动到锅炉部分18或者通过一 个或几个旋风器级17而被移动到锅炉部分18，在所述锅炉部分18内，通过热交换，所述气 体被用于过热工作介质，所述工作介质随后被用来以已知的方式产生电或其它机械功。
根据本发明，为了避免由于碱和氯化物蒸汽的凝聚而在随后的锅炉部分内的锅炉 管上形成覆盖层，被供应到所述煅烧炉4的燃烧空气必须不包含任何碱或氯化物，并且，同 时，用来产生电的排出气体的温度必须是至少50(TC，由此增加在锅炉部分内排出气体的热 能转化成电能的效率。 如同在附图中所示的那样，来自所述熟料冷却器6的热冷却空气可以被合适地使 用，因为它不包含碱或氯化物。可选地，所述燃烧空气可以是可以在热产生器内被加热的环
境空气。 来自所述熟料冷却器的冷却空气具有高氧含量和高温，使得它特别适于用作燃烧 空气，以确保实现低级燃料(low grade fuel)的燃尽和被输送到所述煅烧炉4内的原材料 内的有机碳的任何污染物的燃尽，因此避免S02、 CO和VOC的排放。 在所示的水泥制造设备中，所述锅炉部分的工作介质在它在所述锅炉部分18内 被过热之前，可以有益地在热交换器19内通过与来自所述旋风预热器1的排出气体的热交 换而被加热。如果是这种情形，为了确保全部含量的氯化物和碱在到达所述热交换器19之 前被有效地凝聚，从所述旋风预热器1到所述热交换器19的排出气体的温度不超过500°C 。 所述锅炉部分的工作介质也可以通过与来自所述熟料冷却器6的剩余空气的热交换而被 预热。
权利要求
一种用于同时产生电和水泥熟料的方法，通过所述方法，水泥生料在同时被供应燃料和燃烧空气的煅烧炉(4)中被煅烧并且随后在窑(5)中被烧成水泥熟料，并且其中在来自所述煅烧炉(4)的排出气体中包含的一些热被用来通过锅炉部分(18)而产生电，其特征在于，被供应到所述煅烧炉(4)的所述燃烧空气和所述水泥生料不包含碱或氯化物，并且在于用来产生电的所述排出气体的温度是至少500℃。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，来自水泥制造设备本身、优选为来自熟料冷却器(6)的生产气体被用作所述煅烧炉(4)中的燃烧空气。
3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，包含硫化物和有机碳形式的污染物的水泥生料被直接输送到所述煅烧炉(4)中。
4. 如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，低级燃料被添加到所述煅烧炉(4)中。
5. 如权利要求1到4中任一项所述的方法，其特征在于，从所述煅烧炉(4)排出的所述排出气体在被用来产生电之前被用于预热水泥生料。
6. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述锅炉部分(18)的工作介质在锅炉部分(19)中通过与来自额外的预热器串的排出气体的热交换而被预热，该额外的预热器串在排出气体进入所述锅炉部分(19)的进入温度不超过50(TC的位置处被提供来自所述设备的所述窑(5)的排出气体。
7. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述锅炉部分(18)的工作介质通过与来自所述熟料冷却器(6)的剩余空气的热交换而被预热。
8. —种用于执行如权利要求1到7中任一项所述的方法的设备，所述设备包括用于煅烧水泥生料的煅烧炉(4)和锅炉部分(18)，所述煅烧炉(4)同时被供应燃料和燃烧空气，所述锅炉部分(18)被用来通过包含在来自所述煅烧炉(4)的排出气体中的一些热而产生蒸汽用于产生电，其特征在于，被供应到所述煅烧炉(4)的所述燃烧空气和所述水泥生料不包含碱和氯化物，并且在于用产生发电的所述排出气体的温度是至少50(TC。
9. 如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述煅烧炉(4)通过管道(14)连接到所述熟料冷却器(6)，用于将冷却空气从熟料冷却器(6)供应到所述煅烧炉(4)。
10. 如权利要求8或9所述的设备，其特征在于，它设置有一个或多个旋风器级(17)，用于在水泥生料被输送到所述煅烧炉(4)内之前预热所述水泥生料。
全文摘要
描述了用于同时产生电和水泥熟料的方法和设备，通过该方法，水泥生料在同时被供应燃料和燃烧空气的煅烧炉(4)内被煅烧，并且随后在窑(5)内被烧成水泥熟料，并且其中包含在来自所述煅烧炉(4)的排出气体内的一些热被用来通过锅炉部分(18)而产生电。所述方法和设备的特征在于，被供应到所述煅烧炉(4)的所述燃烧空气不包含碱或氯化物，并且在于用来产生电的所述排出气体的温度是至少500℃。因此，能避免由于碱和氯化物蒸汽的凝聚而在锅炉管上形成的覆盖层结构，而且，同时，能提高热能被转化成电能的效率。
文档编号F27B7/20GK101765752SQ200880019848
公开日2010年6月30日 申请日期2008年4月28日 优先权日2007年6月12日
发明者詹斯·P·汉森 申请人:Fl史密斯公司