使用來自熟料冷卻器的氣體干燥固體廢棄物材料的方法和設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于干燥固體廢棄物材料的方法和設備，用于生產包括此干燥方法的熟料的方法，并涉及包括此干燥設備的熟料工廠。
【背景技術】
[0002]在常規熟料的生產過程中，生料被傳送至高溫處理區域，其可以包括預加熱器和煅燒爐以在將生料引入生產熟料的回轉窯之前調節該生料。主窯和煅燒爐通過使用煤、油或天然氣作為燃料的燃燒器加熱。在回轉窯的出口處，熱熟料被引入冷卻器，大量的空氣被鼓入該冷卻器穿過熟料的層，從而將其溫度降低至約80°C。
[0003]在熟料的生產中最大的成本項目之一是燃料的成本。隨著煤、油和天然氣價格的日益增加，人們不斷地探索燃料的替代資源用于此生產過程中。
[0004]在此方面，有利的是使用碎的固體廢棄物材料。然而，此類型的廢棄物材料通常具有高的含水量，這減少了其作為燃料的效率。舉例而言，具有原始的25%含水量的固體廢棄物材料具有18.000kj/kg的低熱值。在進行了將殘余含水量減少至5%的干燥操作后，此固體廢棄物材料具有改進的23.500kJ/kg的低熱值。
[0005]因此，需要在將此廢棄物材料引入窯和/或煅燒爐之前將此廢棄物材料進行干燥。第一個已知類型的解決方案使用滾筒和皮帶干燥器，其中放置待干燥的固體與氣體接觸。然而，這些干燥器龐大、昂貴，且不易得到。
[0006]此外，美國7，434，332專利描述了接觸式干燥器的使用，其中廢棄物材料在被引入窯或煅燒爐之前被干燥。將來自熟料冷卻器的氣體供應至此干燥器中，從而對廢棄物材料進行處理。然而，這種解決方案具有缺陷。首先，其隱含了安裝此干燥器及其連接至水泥廠其他部分的高成本。此外，在此過程中廢棄物材料的停留時間非常高。
[0007]鑒于此，本發明嘗試解決的技術問題是提供一種可以以快速簡單的方式干燥廢棄物材料并可以使用便宜設備進行的方法。

【發明內容】

[0008]出乎意料地，申請人顯示了快速類型的干燥方法，其中待干燥的固體廢棄物材料通過高速氣體而被向上驅動，這導致了意料不到的積極效果。
[0009]因此，本發明提供一種用于干燥固體廢棄物材料的方法，其包括:
[0010]-提供包括向上部段的干燥管；
[0011]-在位于所述向上部段的底部的進料點處進行待干燥的固體廢棄物材料的進料；
[0012]-將干燥氣體以大于15m/s的速度供應至所述向上部段中，所述干燥氣體包括來自熟料冷卻器的排放氣體，從而在此向上部段中產生所述廢棄物材料的向上流，并提供最終干燥氣體和經干燥的固體廢棄物材料；以及
[0013]-在所述干燥管的下游將所述最終干燥氣體與經干燥的固體廢棄物材料分離。
[0014]本發明涉及固體廢棄物材料在熟料生產過程中作為燃料或燃料添加劑的用途。固體廢棄物通常為不可溶、丟棄的固體材料，其包括污水污泥、城市廢棄物、工業廢棄物材料、農業廢物、拆迀廢棄物材料和礦物殘渣。
[0015]本發明可以呈現出一個或多個如下優點。
[0016]本發明的干燥方法可以以非常簡單的方式進行。此外，此方法可以僅用少量的機械元件，其結構簡單且成本低廉。
[0017]此外，根據本發明的方法的固體廢棄物材料的停留時間比現有技術的干燥方法的固體廢棄物材料的停留時間低得多。因此，根據本發明，經干燥的固體廢棄物材料可以直接投入燃燒器而不另外配量或貯藏。這與因長得多的廢棄物材料的停留時間而包括至少兩個配量步驟的上述已知解決方案相比更有競爭力。
[0018]干燥氣體的供應速度優選大于20m/s。
[0019]在本發明中所用的廢棄物材料優選具有小于70毫米，特別是小于50毫米的最大尺寸。為了符合此要求，廢棄物材料通常經受處理步驟以減小尺寸。這種處理可以為撕碎步驟。
[0020]在本說明書和所附權利要求書中，“大于”和“小于”分別理解為“大于或等于”和“小于或等于”。此外，“上游”和“下游”是指正常操作條件下的氣體流動。
[0021]干燥管的向上部段優選是基本上豎直的。在此方面，此部段朝向豎直方向的整體角度小于30° ?
[0022]在位于干燥管的底部處的進料點進行固體廢棄物的進料。干燥氣體也供應至此管中。此氣體的主要部分是來自熟料冷卻器的排放氣體。此排放氣體可以用其他氣體稀釋，特別是用新鮮空氣稀釋，從而控制整體干燥氣體在管的入口處的溫度。
[0023]由于干燥氣體的快速流速而使廢棄物材料向上傳送。在廢棄物材料的流通過管的過程中，廢棄物材料與熱氣體混合，使得廢棄物材料在管的出口處被干燥得出人意料地充分。干燥管可以由單個向上部段構成，或者也可以包括位于向上部段的下游的至少一個其他部段。
[0024]在向上部段的入口處的通常的氣體速度為15至35m/s (米每秒)，這取決于廢棄物材料的性質和廢棄物材料被引入管的方式。此速度是指在進料點處的氣體速度。如本領域所公知，氣體的速度隨著氣體穿過管而逐漸減小。固體的速度小于氣體的速度，并且其根據固體粒子的性質(特別是固體粒子的密度和尺寸)而變化。
[0025]在此方面，可以通過任何適合的裝置將廢棄物材料引入干燥管，例如使用機械或氣動裝置。在廢棄物材料的向上運動過程中，重粒子可以下落，并可能需要去除該重粒子。在向上部段中的氣體速度可以調節以優化重粒子的這種潛在的下落。
[0026]在干燥管的出口處，氣體和經干燥的固體廢棄物材料的混合物進入分離裝置。分離操作可以包括一個或多個步驟，其可以以已知的方式進行。在此分離步驟后，經干燥的廢棄物材料被傳送至工廠的燃燒器。燃燒器可以為窯燃燒器和/或煅燒爐燃燒器。
[0027]適合地，氣體在干燥管中的停留時間小于5秒，優選為I至5秒，更優選地為1.5至3秒。固體的停留時間通常比現有技術已知的方法長得多。
[0028]干燥管的向上部段的高度可以大于20米，優選為30至40米。
[0029]干燥管的橫截面，特別是直徑小于1500毫米，優選地為500至1000mm。
[0030]適合地，干燥管的整個長度大于25米，優選地為30至80米。
[0031]適合地，將廢棄物材料以大于20m/s的向上速度在進料點處進料。管中的氣體速度可以更低，只要保持足以避免在向上部段中固體的過多下落。因此，固體在干燥管中的停留時間可以增加，這促進了混合和干燥操作的質量。即使停留時間可以增加，其仍遠低于根據現有技術的方法中的停留時間。
[0032]可以將干燥氣體以125至300 °C，優選為150至220 °C的溫度供應至干燥管中。此溫度特別地取決于待干燥的固體廢棄物材料的含水量。優選地，不應超過溫度上限以避免點燃，并避免設備的潛在塑性部分的高溫附聚。
[0033]排放氣體供應至干燥管中的流速可以為2至15Nm3/千克經處理的廢棄物材料，優選為2至8Nm3/千克經處理的廢棄物材料。
[0034]適合地，排放氣體在總干燥氣體中的體積比可以大于20%，優選大于40%。排放氣體的體積比特別地取決于此氣體離開冷卻器時的溫度以及干燥管的上游的除塵裝置的性質。
[0035]排放氣體可以在進料點前用新鮮空氣稀釋。可以控制新鮮空氣的流速隨著干燥管下游的干燥氣體的溫度而變化。此實施方案可以以簡單且準確的方式控制干燥空氣的參數。
[0036]干燥管可以進一步包括向下部段，其通過彎曲部段與向上部段分開。這改進了氣體和固體的混合，并增加了干燥管的整體長度，并因此增加了總的停留時間，同時盡可能小地增加了此管的整體高度，這減小了干燥管的龐大性。
[0037]本發明進一步提供了一種熟料的生產方法，其包括如下步驟:
[0038]-通過如上限定的干燥方法干燥固體廢棄物材料，
[0039]-將作為燃料的經干燥的固體廢棄物材料進料至煅燒爐的燃燒器中和/或進料至窯的燃燒器中，當需要時使用另一補充的燃料，
[0040]-在所述煅燒爐中煅燒生料，以及
[0041 ]-在所述窯中燒結生料以獲得所述熟料。
[0042]在本發明的方法中，最終干燥氣體可以被傳送至熟料冷卻器。在此情況下，最終干燥氣體可以被傳送至所述熟料冷卻器的至少一個隔間的入口風扇，所述風扇連接至通過設置有可活動蓋的新鮮空氣管線而接收新鮮空氣的上游室。
[0043]本發明進一步提供一種用于干燥固體廢棄物材料的設備，所述設備包括:
[0044]-至少包括向上部段的干燥管；
[0045]-進料裝置，其在位于所述向上部段的底部的進料點處用于待干燥的固體廢棄物材料的進料；
[0046]-供應干燥氣體的裝置，其將干燥氣體以大于15m/s，特別地大于20m/s的速度供應至所述向上部段中，所述干燥氣體包括來自熟料冷卻器的排放氣體，從而在所述向上部段中產生所述廢棄物材料的向上流，并提供最終干燥氣體和經干燥的固體廢棄物材料；
[0047]-分離裝置，其將最終干燥氣體和經干燥的固體廢棄物材料分離。
[0048]此設備的干燥管可以包括參考本發明的干燥方法的上述的任何特征。
[0049]本發明的設備特別地適用于進行本發明的如上文所限定的干燥方法。
[0050]本發明進一步提供一種生產熟料的工廠，其包括煅燒生料的煅