專利名稱：生產水泥熟料的裝置的制作方法
用于生產水泥熟料的裝置可以是預熱、預鍛燒、鍛燒、燒成和冷卻設備，下文統稱作裝置。
本發明的第一個方面涉及一種能降低水泥熟料燒成溫度的水泥熟料生產裝置。
本發明的第二個方面涉及對水泥熟料生產裝置的改進。
本發明的第三個方面涉及對一種運行水泥熟料生產裝置的燒成爐的裝置的改進。
本發明的第四個方面涉及一種具有改進的多孔板分配器的噴射式流化床粒化爐。
本發明的第五個方面涉及對一種用于將水泥生料噴入噴射式流化床爐的裝置的改進。
本發明的第六個方面涉及一種用于將粒狀生料噴入各種不同的以水泥生料的噴射式流化床粒化爐為代表的流化床爐中的任何一種爐的裝置。
本發明的第七個方面涉及一種用作生產水泥熟料(在制成粉碎狀態的水泥之前是成塊的)設備的噴射式流化床粒化爐，這些噴射式流化床粒化爐能控制顆粒狀材料的顆粒大小。
迄今為止，波特蘭水泥熟料一直在回轉窯(一種回轉燒成爐)內在1400到1600℃的溫度下燒成。這就是說，波特蘭水泥熟料的燒成溫度一直定在1500℃。在這種情況下，燒成溫度的容許誤差大約為50到100℃，為了保持上述燒成溫度必然會大大提高能源的消耗。更糟的是還必須負擔沉重的費用來擺脫污染。
如圖33所示的傳統水泥熟料生產裝置包括一個由多個組合的預熱爐構成的預熱裝置1、一個用于在預熱裝置1內預鍛燒已預熱的生料的預鍛燒爐2、一個燒成預熱的生料以形成熟料的回轉窯3、一個用于冷卻燒成后的熟料的熟料冷卻器4以及一個用于向熟料冷卻器4輸送冷風的鼓風機5。
然后，經過冷卻的水泥熟料被輸送到一個生產工序(圖中被省略)中，在該工序中將水泥熟料粉碎和分級，以制成水泥熟料產品。
在水泥熟料生產裝置中燒成水泥熟料的方式是在預熱裝置1和預鍛燒爐2內將水泥熟料的生料加熱到800℃至900℃，然后再把熱生料裝入回轉窯3內，把其加熱到約1500℃。由于在回轉窯3內對生料的熱傳導率低，所以要花10分鐘或更長時間才能把水泥熟料加熱到1300℃到1400℃。在這種情況下，溫度的上升率約為50℃/分鐘或更低。
上述的采用傳統裝置的燒成技術是在大約1500℃溫度下燒成水泥熟料。為了節省在生產裝置中需耗費的能源以及滿足利用降低氯化物和氧化物來擺脫污染的愿望，這就需要在大約1300到1400℃的低溫下來燒成水泥熟料。然而，在低溫下燒成水泥熟料就需要提高氯氣量或延長燒成時間。因此，防止污染和降低費用的愿望是無法實現的。更糟的是，這將帶來灰漿和混凝土達不到所需強度的首要問題。
傳統的水泥熟料生產裝置已被公開(例如日本未審的專利申請公開號62-230657)。按照這一公開內容，該裝置包括一個懸浮預熱器、一個單噴嘴噴射床粒化爐、一個流化床燒成爐和一個冷卻裝置，其中在噴射床粒化爐的下部內設置了若干對置的燃燒器，以便在噴射床內形成一個局部熱區，并將預熱的生料送到該局部熱區上。
水泥熟料生產裝置由互相結合的單噴嘴噴射床粒化爐和流化床燒成爐構成。水泥熟料生產裝置必須防止由于流速的提高而使生料粉末直接落入并通過噴射床粒化爐的喉部。如果流速提高，生料粉末從噴射床粒化爐中的不會需要的排放量就會增加。因此，這就存在一個由于細粉末的循環而出現運行不穩定的問題，以及另一個由于結皮層快速增長引起燃燒消耗過高的問題。如果擴大該裝置的規模，那么上述的生料粉末的直接掉入和不合需要的排放問題就變得更加危險。更糟的是，噴射床粒化爐的自由板的高度不能縮短。此外，壓力損失也顯著增大。
噴射床粒化爐已被公開(如在日本未審實用新型申請公開號4-110395)，在該爐下部內形成一錐形部分，上述的與流化床燒成爐連接的噴射床粒化爐的喉部被制成多孔結構，對置的燃燒器設置在多孔結構的上方，用于供給預熱的生料粉的斜槽設置在面朝下的錐部上方。
盡管按照上述公開的內容噴射床粒化爐的喉部的多孔結構能克服生料粉直接落下及不合需要的排放問題，但由于局部熱區必須設在中央部分以保持粒化性能，所以使得喉部尺寸不能按照需要加大。更糟的是，為了擴大到合適的規模，壓力損失會明顯增加(第二個問題)。
在另一種傳統技術中公開了一種為了將噴射式流化床粒化爐內的顆粒粒度控制在某一確定范圍內而運行粒化爐的方法(如圖34所示)。按照上述的公開文獻，給每個流化床冷卻器設置一個用作一次冷卻裝置的羅茨鼓風機和一個用作二次冷卻裝置的填料層冷卻器，并且控制各個羅茨鼓風機的送風量，使各鍛燒爐和流化床冷卻器的體積速度UO保持恒定(例如可參見日本未審專利申請公開號63-61883和日本未審專利申請公開號2-229745)。
由于在運行期間會發生吸收不正常，如生料的組分或流動的改變就會使上述運行方法不能將粒度控制到某一確定的范圍，如果粒度降低，燒成爐內的顆粒就會結成塊狀。如果粒度增大，則流化作用就會出現故障。在上述情況下，運行不能穩定地連續進行，因為必須在運行中進行停機清理(第三個問題)。
另一種傳統的關于粒化爐的多孔分配器的技術也被公開了(例如在日本未審實用新型申請公開號60-10198、日本未審專利申請公開號1-254242和日本未審專利申請公開號1-284509中)，其中具有相同直徑的噴嘴被均勻地布置在分配器的整個表面上。
在日本未審實用新型申請公開號60-10198公開了生料粉流化床燒成爐，該爐包括均勻布置在分配器的整個表面上的噴嘴。上述分配器的結構也可用在粒化爐上，以使粒化爐的床溫變得均勻。結果在粒化爐內層的壁面上很容易結皮(如圖35和36所示)。也就是說，通過最外邊的噴嘴射出的射流的直徑小于噴嘴間距的這一事實造成了附圖中所示的結皮。如果在粒化爐內產生大直徑的顆粒，那么這些顆粒不能從粒化爐中排出，而是聚積在分配器上。其結果使流化出現障礙，從而引起運行不能長時間穩定進行這一問題。
在日本未審專利申請公開號1-254242中公開了流化床反應裝置，它不同于粒化爐。該裝置形成顆粒的循環流動，利用在周圍區域內噴嘴開口的開度大小使顆粒在周圍區域內向上流動并在中央部分向下流動。然而，在粒化爐內的粒化需要在爐的周圍區域形成一個錐形結構并需要在移動床內朝下方流動。為了保持一定的向下運動的速度，周圍地區噴嘴的開度必須等于或小于中央部分噴嘴的開度。
在日本未審專利申請公開號1-284509中公開的氣體分配器能使流化床總體內的顆粒形成旋流，其方法是在設置的噴嘴上分別安裝一些帽并沿一個方向向外噴出氣體。由于在上述裝置內射流氣體的長度有幾百毫米，所以不能避免顆粒會附著到分配器的側壁上，盡管由于顆粒的旋流使它們不會附著到分配器的頂表面上(第四個問題)。
在已知的、具有圖37所示結構的燒成水泥熟料的傳統裝置中，水泥的預熱生料粉靠重力從一個構成懸浮預熱器的最下部的旋風分離器中被送到噴射流化床粒化爐的漏斗上方位置(例如可參見日本未審專利申請公開號63-60134和日本未審專利申請公開號62-225888)。
在圖37中所示的傳統應用實例中，鄰近裝料槽(在錐體部的上部壁表面上)的被輸送的顆粒處于裝滿狀態并沿錐體部的壁表面向下運動。裝好的生料沒有散開，而是由于顆粒的運動，使它們達到分配器的上表面。此刻的運動速度太低以致不能避免一部分生料附著到壁表面上，并且附著量越來越大。即使旋風分離器的裝料槽被制成可分流裝料的多個斜槽，上述的問題也不能克服，并導致結皮使問題復雜化。這就帶來另一個問題，即噴嘴形式的密封空氣和空氣幕能防止顆粒回流，但不能防止由于重力的作用使生料在空中沒有散開的狀態下下落而引起的結皮(第五個問題)。
一般說來，流化床爐是一種利用一種流體，如一般氣體來流化顆粒狀生料的容器，這種流體是從爐的底部引出，以便在生料與流體之間進行反應或進行熱交換。由于生料是在流化床爐的整個較寬的表面面積上與氣體等流體進行接觸的，所以可以理解它與回轉窯相比有極高的反應效率。因此可以認識到，流化床爐具有減少安裝設備所需的體積、降低所需的燃燒消耗和防止產生有害廢氣的優點。為了捕集與排放與廢氣混合在一起的顆粒狀生料，以便將它們再次噴入爐內并實現其它目的，通常將旋風分離器連接到一個流化床爐的氣體分配器口上。至少一部分生料通過上述旋風分離器被裝入到流化床爐內。
但是，流化床爐是在生料可被流化的條件下接收氣體的，因此流化床爐內的壓力應高于設置在下游處的旋風分離器內的壓力。因此，生料不容易從旋風分離器進入流化床爐。如果從旋風分離器向下延伸的生料裝料槽直接連接到流化床爐上，那么氣體隨著被送回的生料一起從流化床爐被引入(允許回流)到旋風分離器內。更糟的是，在旋風分離器內是向上送風的，這就很難對生料進行捕集。上述事實不可避免地會產生這樣的問題由于流化床爐設置上的特點，使得顆粒(每種流化床爐都具有小規模、重量輕的裝置)被作為生料送到高壓爐內。
因此，傳統結構是按這樣的方位布置的一個雙開/關閘板564(如圖38所示)被設置在一條從旋風分離器563延伸到流化床爐561的顆粒狀生料的裝料槽567的中間位置。當串聯連接的兩個擋板564a和564b中的至少一個關閉以防止氣體回流(向上方逆風)之后，它們將按順序地一個個地被打開，以使顆粒狀生料下落。具體地說，在下擋板關閉狀態下打開上擋板564a，然后關閉上擋板564a并打開下擋板564b。這會導致這樣一個事實，顆粒在兩個擋板564a和564b之間以每周期最大排放量間歇地落入裝料槽567內。然后顆粒狀生料靠重力被裝入爐561內。
圖38顯示的一個實例是日本未審專利申請公開號62-230657內公開的一種水泥熟料生產裝置的一部分。參見圖38，標號561代表一個粒化爐(雖然它是所謂的具有無孔板的噴射床式爐，但從廣義上說，它包括在;流化床爐這一類型中)。標號573代表一個燒成爐(也是一種流化床爐)，標號563和571代表旋風分離器，標號572代表一個擋板，574和575代表向下游排放顆粒的裝置，排放裝置574和575是已知的密封排放裝置(稱為“L-閥”)，該裝置利用聚集在其內的顆粒實現密封特性。
圖38中所示的雙開/關閘板564不能完全阻斷氣體通過槽567的通路從流化床爐561回流到旋風分離器563。其原因是由于下述事實造成的由于顆粒被截留或保持在擋板564內的密封部分(在一個閥與該閥相接觸的密封表面之間的體積)內，所以導致上述部分的密封特性不能長久保持。更具體地說，當下擋板564b關閉，上擋板564a開啟以使顆粒狀生料聚集在其內，然后當上擋板564a裝滿生料之后將擋板564a關閉時，生料會非常容易地截留在密封部分內。如果顆粒被截留在密封部分內，則在靠近截留顆粒的地方必然會產生間隙，結果使氣體通過該間隙向旋風分離器563回流。因此，當生料進入流化床爐561時通常會遇到困難，或者會使生料的捕集效率大大降低(第六個問題)。
水泥熟料的生產方法由以下幾個步驟組成使由摻混及碾碎的石灰石、石英沙等生料獲得的生料粉成球，鍛燒顆粒和冷卻燒成后的顆粒。圖32是上述類型的水泥熟料生產設備(特別包括一種新的問題)的系統示意圖。參見圖32，標號610代表一個粒化爐，603代表一個燒成爐，604和605代表下文中將描述其設置方式的冷卻裝置(冷卻器)。最近幾年廣泛采用圖中所示的流化床爐作為粒化爐610和燒成爐603。其原因如下與回轉窯相比，流化床爐一般具有較高反應效率，它具有能減小設備占用體積和容易避免出現有害廢氣的優點。
生料粉在通過一個懸浮預熱器601時被預熱，然后被裝入粒化爐610中，使之在流化過程中成為顆粒(顆粒狀材料)，每個顆粒的直徑為幾毫米。利用熱氣體使生料粉流化，并使一部分靠近表面的顆粒在熱狀態下熔化，使它們可以互相粘在一起，這樣就使它們變大，并分別達到預定的粒度。在這種情況下，顆粒的粒徑(即顆粒狀材料的粒徑)必須達到與設備規格和水泥類型相適應的程度。如果顆粒材料的粒徑過大，則常規的空氣量(從冷卻裝置604和605中提供的熱空氣量)不足以流化粒化爐610中以及設置在粒化爐610下游的燒成爐604中的生料粉。其結果使燃燒和/或燒成不能充分進行。如果粒徑過小，則燒成爐內的顆粒粘度過大，因此會發生有害的結塊現象。
由于各種不同的干擾會改變顆粒的粒度，所以必須使用適當的控制裝置。迄今為止都是通過改變流化床610a的溫度、生料粉的裝料量和生料粉(顆粒狀材料)停留在爐內的時間等方式來進行控制的。雖然粒化的機理目前還不清楚，但從經驗中已經發現，流化床溫度的升高和停留時間的延長會增大粒度，而生料粉裝料量的提高則會減小粒度。
傳統的改變流化床溫度、生料的裝料量和在爐內滯留時間的控制方法存在響應緩慢的缺點，即從控制進行(控制的輸入)的時刻到控制完成的時刻之間要花費太長的時間。雖然響應時間的改變取決于粒化爐的種類和容量，但在直徑為2到3m的常規水泥熟料燒成爐內要花費2到4個小時。如果響應的速度過慢，控制參數不能達到通常所需的要求。這樣，控制就不能按要求進行，并且也難以自動操作。因此，問題在于所需的操作相對來說變得過于復雜化。另外對于生產水泥熟料的工藝來說，上述問題通常會造成各種不同的情況，其中生料粉在流化床內不完全熔化，使它們互相粘在一起并形成顆粒，這樣便達到預定的粒度(第七個問題)。
本發明的第一個方面是要克服傳統技術中出現的第一個問題，其目的是提供一種水泥熟料生產裝置，該裝置能防止污染和降低成本，并且，它生產的水泥熟料能使灰漿和混凝土具有較高的強度，即使燒成是在低溫和不添加助熔劑的情況下也是如此。
為了實現上述目的，本發明的第一個方面是提供一種如

圖1所示結構的水泥熟料生產裝置。
水泥熟料生產裝置的布置方式先把生產水泥熟料的生料進行裝料、然后預熱和預鍛燒等生產水泥熟料的步驟，該裝置的特征在于將水泥熟料的生料裝入一個快速加熱爐內，以100℃/分鐘或更高的溫度上升率進行加熱，并設置一個或更多的快速加熱爐。
水泥熟料生產裝置的快速加熱爐能至少將溫度從預熱溫度提高到燒成反應溫度。
水泥熟料生產裝置的快速加熱爐能以100℃/分鐘或更高的溫度上升率將水泥熟料生料加熱到1300到1400℃的溫度范圍，然后使水泥熟料的生料維持在這一溫度范圍。
水泥熟料生產裝置的快速加熱爐是從由流化床爐、噴射床爐、噴注式流化床爐、等離子爐和電弧熔化爐這一組爐中選擇的任何一種爐。
水泥熟料生產裝置的特征在于水泥熟料的生料是通過一個或更多的快速加熱爐裝入一個燒成爐內的。
水泥熟料生產裝置的特征在于燒成爐是一種回轉窯。
水泥熟料生產裝置的特征在于燒成爐是從由流化床爐、等離子爐和電弧熔化爐等一組爐中選擇的任何一種爐。
水泥熟料生產裝置的特征在于快速加熱爐是一種噴射式流化床，燒成爐是一種流化床爐。
在這種結構的水泥生產裝置中，裝入快速加熱爐的水泥熟料的生料在100℃/分鐘或更高的溫度上升率下被加熱，這樣可將生料均勻地加熱到比熔化的液體反應溫度更高的溫度，生料經過燒成反應。
水泥熟料生產裝置的快速加熱爐將裝料后的生產水泥熟料的生料溫度從預鍛燒爐或類似裝置內的預熱溫度加熱到所需的燒成反應溫度范圍(1300℃到1400℃)。
水泥熟料生產裝置的快速加熱爐將裝料后的水泥熟料以100℃/分鐘或更高的溫升率升高到1300℃到1400℃的燒成溫度范圍，然后使生料維持在上述溫度范圍，以使燒成反應能夠進行。
采用從由流化床爐、噴射床爐、噴注式流化床爐、等離子爐和電弧熔化爐等一組爐中選擇的任何一種爐作為水泥生產裝置的快速加熱爐，裝料后的生產水泥熟料的生料以100℃/分鐘或更高的溫升率被加熱。
水泥熟料生產裝置的布置方式應使生產水泥熟料的生料通過至少一個快速加熱爐后裝入燒成爐內，這樣，裝料后的水泥熟料的生料在利用預鍛燒爐或類似裝置預熱之后采用快速加熱爐以100℃/分鐘或更高的溫升率將其加熱到1300℃到1400℃的燒成溫度范圍，然后利用燒成爐維持該燒成溫度，使減少了游離石灰(f-CaO)的水泥熟料燒成。
由于水泥熟料生產裝置包括燒成爐，該燒成爐是任何一種回轉窯、流化床爐、噴射床爐、噴注式流化床爐、等離子爐和電弧熔化爐，所以被快速加熱爐加熱到燒成溫度范圍的生料利用回轉窯作為燒成爐使之保持在1300℃到1400℃的燒成溫度，以使水泥熟料燒成。
由于快速加熱爐是一種噴射式流化床粒化爐，所以裝料后的水泥熟料以100℃/分鐘或更高的溫升率被加熱到熔化的液體反應溫度，以使生料粒化。這樣獲得的粒化材料通過一個出料槽被裝入上述燒成爐內，并使燒成材料保持在1300℃到1400℃的燒成溫度，以使水泥熟料燒成。
第二個方面的目的是提供一種裝置，在該裝置內預熱后的生料粉在低溫區內充分散開，然后被送入一個局部熱區。因此在保持粒化性能的同時可以擴大喉部的直徑，高度也可以保持在預定的高度，即使倒截頭圓錐體的高度加大也是如此。因此設備的成本可以大大降低。
能克服傳統技術中出現的第二個問題的第二個方面的結構特征在于水泥熟料生產裝置以下述方式設置由預熱裝置(如懸浮預熱器)預熱的水泥生料粉被裝入粒化爐以使之粒化，通過出料槽送料，使粒化材料在燒成爐內燒成，在粒化材料回收之前用冷卻裝置將其冷卻，該裝置的特征在于用于形成局部熱區的供料裝置直接設置在一個分配器的上方，該分配器設在粒化爐和燒成爐之間的喉部，并成多孔板結構，以便使粒化爐變成噴射式流化床爐，一個能使粒化材料形成向下移動床的倒截頭圓錐體(一個圓錐部分)設在噴射式流化床粒化爐的下部緊靠分配器上方的地方，用于鼓風和輸送預熱后的水泥生料的裝置連接在倒截頭圓錐體的側壁上，以使水泥生料在移動床內充分散開，然后水泥生料到達局部熱區。
由于燃料被吹到靠近設在喉部內的多孔分配器上方的中央部分，以便形成局部熱區而使預熱的水泥生料粉經圓錐部分的側壁被吹入移動床，所以生料粉在到達局部熱區之前在移動床內充分散開。
第三個方面的目的是按下述方式連續穩定地操作燒成爐測量從粒化爐中排出的粒化材料的粒度，然后按照測出的粒度控制強制送到一次和二次冷卻裝置的空氣量。
能克服傳統技術中出現的第三個問題的第三個方面的結構特征在于以下述方法操作燒成爐將在噴射式流化床粒化爐中粒化的顆粒狀材料排出后送到一個流化床燒成爐，水泥熟料在燒成爐內燒成后使之通過一個一次冷卻裝置(例如流化床冷卻器)和一個二次冷卻裝置(例如填料層冷卻器或多室流化床冷卻器)，然后回收這些水泥熟料，運行方法的特征在于測量從粒化爐中排出的粒化材料的粒度，根據指示出粒度偏離預定程度的測量結果信號來控制由一次和二次冷卻裝置強制送風的空氣量，以獲得在燒成爐內不發生結塊并且不會出現流化故障的流速。
第四個方面的目的是防止在粒化爐層內的壁表面出現結皮，以提高粒化效率，并需要一個簡化裝置合理地排放出大粒徑的顆粒。
能克服傳統技術中出現的第四個問題的第四個方面的結構是這樣布置的設置在粒化爐內的多孔分配器上的最外側噴嘴的直徑要小于設置在中央部分的噴嘴直徑，并且以最外側噴嘴射出的射流直徑要大于噴嘴之間的間距。此外，將大直徑的噴嘴設置在粒化爐多孔分配器的中央部分，許多小直徑的噴嘴設置在多孔分配器的周圍，噴射燃料的噴嘴設置在靠近大直徑的噴嘴處。
由于分配器周圍的噴射直徑互相影響，所以本發明的第四個方面能清除死區，這樣就可防止中間層錐體部分內出現結皮。由于射流長度的延長以及射流更靠近噴射床使得粒化性能得以提高。如果為了提高中央部分的溫度而將燃燒用空氣送入分配器的中央部分，則粒化性能可進一步提高。此外，由于提高了顆粒沿錐體部分的壁表面的下落速度，所以也可防止產生結皮。除此之外，在粒化爐內產生的大粒徑粒化材料通過大直徑噴嘴噴出，這樣就可防止粒化爐內出現不正常流化。
第五個方面的目的是提供一種以下述方式布置的裝置將預熱并裝料后的生料從構成懸浮預熱器的最下部錐體中隨增壓空氣一起被送入粒化爐內，這樣便不會出現生料形成的結皮。
能克服傳統問題的第五個方面的結構是按下述方式布置的從構成懸浮預熱器的最下部的旋風分離器延伸到流化床粒化爐的生料送料槽連接到一個壓縮空氣輸送管的噴射器上，該輸送管用來將空氣送到低于粒化爐內流化床的高度上。
第六個方面的目的是提供一種能克服上述第六個問題的裝置，該裝置用于流化床爐的生料噴射，它能克服氣體向旋風分離器回流并將生料連續地噴入流化床爐內。
流化床爐的噴射生料的裝置將顆粒狀生料從與流化床爐的氣體出口相連的旋風分離器噴入到流化床爐內，該裝置的特征在于(a)一個雙開/關閘板連接在旋風分離器的下部，(b)利用壓縮空氣使生料通過閘板的鼓風裝置連接到流化床爐，(c)用于阻斷上游和下游之間的空氣流通(氣體流動)，保留生料并連續地將生料送到鼓風裝置的卸料裝置設置在閘板和鼓風裝置之間。
生料噴射裝置可以按下述方式布置(d)與旋風分離器相連接的卸料裝置的上部(在卸料裝置和雙開/關閘板之間，包括一個具有大致相同壓力的鄰近部分)和氣體通道互相通過空氣管連接在一起。
卸料裝置(c)可以包括由下述裝置組成的一組裝置中選擇的任何一種裝置。
(c-1)一個具有壓碎粗顆粒功能的旋轉閥(又稱回轉閥);
(c-2)包括一個輸送生料的通道內的上升部分的螺旋輸送機(包括葉片式螺旋輸送機、帶式螺旋輸送機和刮板式螺旋輸送機);
(c-3)包括一根氣體輸入管、一個生料裝料槽和一個出料槽的容器，氣體輸送管穿過用于流化生料的部分及該容器的底部，生料裝料槽從容器的側壁上延伸到下部，出料槽從容器的上部連接到鼓風裝置上。雖然在容器(c-3)、流化床爐或鼓風裝置內最好使用相同的氣體，但也可以使用另一種氣體。
由于按照第六個方面的生料噴射裝置具有(a)雙開/關閘板和(c)卸料裝置，所以可以有效地防止氣體從流化床爐向旋風分離器回流。因為卸料裝置(c)具有在上、下游之間阻斷空氣流通的特性以補償雙開關閘板由于夾持顆粒生料而很容易使密封性能變差的缺陷，所以上述兩個作用可達到較完善的密封性能。由于避免了氣體回流，所以生料向流化床爐的噴射可以順利進行，并且旋風分離器能以較高的效率捕集生料。如果用在鼓風裝置(b)內的壓縮氣體壓力升高，由于不容易產生回流，所以不會發生任何問題。氣體壓力的升高可確保生料毫無問題地被送入爐內。即使爐內的氣體壓力升高，也很難形成回流。爐內壓力的升高會帶來如下優點反應速度提高，氣體量減小，從而可減小爐的規模。
按照第六個方面的裝置可使生料順利地裝入流化床爐內。其原因在于擋板(a)由于其本身的功能，使生料的出料間歇進行并間歇地落入卸料裝置(c)中，并且卸料裝置(c)可短時間地存留間歇接收的生料，以使生料連續地送到鼓風裝置(b)。與間歇提供生料的情況相比，鼓風裝置(b)能很容易地將連續提供的生料吹入爐內。因此，很顯然鼓風裝置(b)甚至在低速和氣體量少的情況下，也能連續平穩地輸送生料。由于消除了只有壓縮空氣而其中不包含生料被吹入爐內的狀況，所以也就消除了壓縮空氣消耗量過大和爐內的氣體組分和溫度狀態變得不適當或不穩定的危險。
由于空氣管(d)使卸料裝置(c)的上部壓力和旋風分離器的內部壓力處于相同的水平上，所以可防止氣體在通過閘板(a)之后被吹向旋風分離器的下部(回流)。因此，即使裝置的密封性能變壞或者爐內的壓力被設定到較高的水平上，旋風分離器捕集生料的性能也不會變壞。由于氣體是從卸料裝置的上部流到空氣管，再通過空氣管進入與旋風分離器相連的氣體通道，即，標準氣體是從流化床爐的氣體出口流到旋風分離器的，所以旋風分離器的捕集性能不會變差，此外，與空氣管內的氣體混合的顆粒狀生料由旋風分離器再一次捕集，使之返回到通入流化床爐的噴射通道，從而可獲得滿意的效果。
在使用轉動閘板(c-1)作為卸料裝置的裝置中，轉動閘板阻斷了上下游之間的空氣流通，并暫時將生料截留，以便連續地將生料卸出。轉動閘板包括一個可繞水平設置的圓柱形外殼內的水平軸轉動的葉片。由于葉片前沿部分與外殼內表面之間的間隙較小，并且生料會聚集在葉片的頂表面上和外殼的內表面上，所以間隙會進一步顯著減小。其結果使空氣流通被阻斷。此外，如此聚集的生料能利用葉片的連續轉動，以清除的方式連續地卸出。正如在對(c-1)所指述的那樣，轉動葉片具有粉碎粗顆粒的功能。即使生料中含有粗顆粒，但在將生料送到鼓風裝置(b)之前，也會將粗顆粒變細。因此，如果鼓風裝置使用了節省氣體量的小直徑管，就可以避免阻塞。
在使用的作為卸料裝置的螺旋輸送器(c-2)中，輸送器進行上述所需的操作過程。也就是說，由于輸送器在輸送生料的通道內具有一個上升部分，所以總是有生料聚集。聚集的生料起到所謂的材料密封的作用，由于該作用使上、下游部分之間的空氣流通被阻斷。由于生料按上述的方式聚集，并且螺旋機構連續轉動，所以生料自然就被卸出。如果螺旋輸送器采用葉片式螺旋輸送器、帶式螺旋輸送器或刮板式螺旋輸送器，或者如果采用普通螺旋輸送器，那么在外殼的內表面和螺旋體之間出現間隙的情況下，粗顆粒不容易被卸出。因此可以防止鼓風裝置的管道阻塞。最好將未卸出的粗顆粒周期性地排出。
在包括容器(c-3)的裝置中，用于卸料裝置的容器起如下作用從閘板(a)輸送的生料先聚集在生料供料槽內，在槽內生料呈現密封特性(材料密封)。結果，生料阻斷了設在上游的閘板(a)與生料供料槽下游部分之間的空氣流通。在流化部分內，從底部經氣體輸入管輸入的氣體將上述生料流化，然后生料流過上出料管連續排出。粗顆粒未被流化，但它們聚集在流化部分的底部，可以將這些粗顆粒周期性地排放出去。因此，鼓風裝置出現阻塞的問題就可以避免發生。
第七個方面的目的是為了克服第七個問題，并提供一種具有良好反應特性的控制粒度的可靠方法，還提供一種很容易實現上述控制方法的噴射式流化床爐。
按照第七個方面的控制粒度的方法是使生料粉末在流化期間熔化，使它們互相粘在一起以達到預定的粒度，從而將粒度控制到適合于流化床爐所用的粒度(廣義上的流化床爐包括噴射床爐和噴注式流化床爐)，該方法包括如下步驟(a)使用壓縮氣體將生料吹入流化床爐;(b)改變鼓風狀態以控制粒度。鼓風狀態是(1)生料被吹送的高度(例如從爐內分配器的頂表面到吹風口的高度)，(2)鼓風位置的數量，(3)鼓風角度(方向)，(4)氣體的鼓風量(生料粉末量與氣體量之比，即固-氣之比)，(5)吹風速度。
按照第七個實施例的流化床粒化床是一種用于在流化生料粉末時將一部分生料粉末熔化，以使它們互相粘在一起，并達到預定的粒度的流化床爐(包括噴射床爐和噴注式流化床爐)，該流化床粒化爐的結構應適合于應用上述控制方法。
按照第七個方面的流化床爐按下述的任何一種方式布置利用壓縮氣體吹送生料粉末的若干裝置以一定間隔垂直地設置在流化床爐的側壁上，這些裝置可以進行鼓風和停止鼓風的轉換;
利用壓縮氣體吹送生料粉末的若干相似的裝置以一定間隔垂直地設置在流化床爐側壁的四周方向，這些裝置可以進行鼓風和停止鼓風的轉換;
以可變吹風角度(垂直和/或水平地)的方式將相似的若干鼓風裝置設置在流化床爐的側壁上;
以可變壓縮氣體量的方式將相似的若干鼓風裝置設置在流化床爐的側壁上。
如果按照第七個方面根據粒徑控制方法將生料粉末吹入熱流化床爐內，當呈現快速反應作用時可以控制流化床爐內的粒徑。結果很容易使顆粒材料呈現合乎需要的均一的粒徑。
雖然現在還不清楚確定粒徑的機制，但由于作為顆粒材料芯的顆粒按下述方式直接增加或減少，吹風狀態的改變會迅速影響粒徑。這樣就可對粒徑進行估計。也就是說，與生料粉末靠重力下落的情況相比如果生料粉末被吹入流化床內，吹風狀態的改變能很容易地迅速控制生料粉末在爐內的散布狀態。由于粒芯是由某些熔化并互相粘在一起的生料顆粒形成的，所以生料粉末的散布狀態直接決定著可形成的粒芯的數量。如果生料粉末以稠密方式出現，則粒芯的數量增加。如果生料粉末是散開的，則粒芯數量減少。如果保持預定的制品數量，則粒芯的數量較大會導致由流化的生料形成的料化的小粒徑顆粒進一步粘到粒芯上。如果粒芯的數量少，則各顆粒材料的粒徑將加大。所以，生料粉末所受到的鼓風狀態能很容易控制粒徑。如果鼓風狀態使流化床內的生料粉末大范圍地散開，則產生的粒芯將減少，并引起粒徑的加大。如果鼓風狀態使生料粉末互相靠近地聚在一起，則粒芯的數量會增大，同時使粒徑減小。
作為本發明人進行的實驗結果，按(1)進行的鼓風狀態的變化將導致圖31A(下文將進行描述)所示的數值。即，當以較低位置(靠近分布器的頂表面，這是由噴嘴提供的流化主體的噴射速度較高的位置)進行鼓風時，會形成較大粒徑。當在離分配器較高位置進行鼓風時，會形成較小粒徑。上述事實使得對在某一位置進行鼓風的估計具體化了，其中如果氣體流速高，則生料粉末被氣體分散開，在相反的情況下則使粒芯的數量增加，同時使粒徑減小。
如果吹風點的數量按(2)中所述的方式改變，則在各位置處鼓風狀態的改變會引起粒徑的改變(因此，生料粉末散布的狀態決定了產生的粒芯數量)，即使是在通過單位時間內噴射預定的生料粉末總量來保持生產量的情況下也是如此。另外，吹風方向(3)、氣體的吹風量(4)或吹風速度(5)的改變可直接改變生料粉末的分散程度。其結果使粒徑快速發生變化。在任何情況下，粒徑都是與流化床爐內的生料粉末的分散程度成正比增大的。
按照第七個方面的流化床粒化爐的構成使得改變吹風位置的高度能很容易地進行。用于吹送生料粉末的若干裝置是以一定間隔地垂直設置在流化床爐的側壁上，這些裝置包括可在鼓風操作與停止鼓風操作之間進行轉換的裝置。因此，可以在改變吹風位置的高度(或改變復合高度)的同時吹送生料粉末。結果使上述類型(如圖31A中所示)的粒徑改變可快速進行。所以，通過用優良的反應進行控制來實現粒化，使粒徑控制達到極高的精確性(即可避免不規則粒徑)。此外，按照第七個方面的流化床爐是按下述方式布置的鼓風位置的數量很容易按(2)中所述的方式改變，以便利用優良的反應控制粒徑。如果爐內的流化狀態不是軸對稱的(生料粉末的流化由于例如爐內燃燒器的外形而在四周方向上不均勻)，那么粒徑的控制有時可在保持鼓風位置的數量的同時靠改變該位置(即鼓風裝置)來進行。
按在(3)中所述的方式改變吹風角度可以控制粒徑。如果在從爐的側壁引出的垂直平面內改變角度，那么生料粉末的吹送目標從這些位置中選擇就足夠了，例如可選擇靠近分配器并且氣流速度較高的部分以及氣流速度較低的上部。因此，散布的狀態可以隨意改變。由于流化床內的流化狀態和溫度狀態通常在爐內的徑向上是不均勻的，所以通常通過在水平平面內改變角度來控制粒徑。此外，按(4)中所述的方式改變氣體的吹風量或按(5)中所述的方式改變吹風速度可以改變生料粉末的散布狀態，從而控制粒徑。
本發明的其它和進一步的目的、特征和優點從下面的描述中將會更加明顯地看出。
圖1是表示按照本發明的第一個方面的水泥熟料生產裝置第一實施例的方框圖;
圖2是表示按照本發明的第一個方面的水泥熟料生產裝置第一實施例的結構視圖;
圖3是表示按照本發明的第一個方面的水泥熟料生產裝置第二實施例的方框圖;
圖4是表示按照本發明的第一個方面的水泥熟料生產裝置第三實施例的方框圖;
圖5是表示按照本發明的第一個方面的水泥熟料生產裝置第四實施例的方框圖;
圖6是適用于按照本發明的第二個方面的裝置的流程圖;
圖7是表示噴射床爐和粒化爐的主要部分的橫剖視圖;
圖8是沿圖7的Ⅷ-Ⅷ線取的橫剖視圖;
圖9是表示流化床水泥燒成設備的示意圖;
圖10是表示用于體現本發明的第三個方面的裝置的主要部分的示意圖;
圖11是表示燒成爐的溫度與粒徑之間關系，以便指示燒成爐內結塊溫度的特性曲線圖;
圖12是表示按照本發明的第四個方面的使用粒化爐的流化床爐水泥燒成設備的示意圖;
圖13是表示粒化爐的垂直正視圖;
圖14是表示一個分配器的平面視圖;
圖15是表示具有靠近分配器中央部分設置的燃燒噴嘴的粒化爐的垂直正視圖;
圖16是表示圖15中所示分配器的第一實施例的平面視圖;
圖17是表示圖15中所示分配器的第二實施例的平面視圖;
圖18是表示圖15中所示分配器的第三實施例的平面視圖;
圖19是表示按照本發明的第五個方面的裝置的示意圖;
圖20是表示在粒化爐內形成流化狀態的主要部分的垂直前視圖;
圖21是表示其中燃料供給裝置連接到壓縮空氣供給管的實施例的示意圖;
圖22A和22B表示本發明第六個方面的第一實施例，其中圖22A是表示流化床爐和生料噴射裝置的總結構示意圖，圖22B是表示生料噴射裝置的只一個轉動閘板(一種卸料裝置)的細部剖視圖;
圖23A和23B表示本發明的第六個方面的第二實施例，其中圖23A表示一種用作生料噴射裝置的卸料裝置的螺旋輸送機的剖視圖，圖23B是表示與圖23A相同裝置的側視圖;
圖24是表示按照本發明的第六個方面第三實施例的用作生料噴射裝置的卸料裝置的傾斜式螺旋輸送機的剖視圖;
圖25A和25B表示本發明的第六個方面的第四實施例，其中圖25A是表示用作生料噴射裝置的卸料裝置的葉片式螺旋輸送機的剖視圖，圖25B是與圖25A相同裝置的側視圖;
圖26是表示按照本發明第六個方面第五實施例的用作生料噴射裝置的卸料裝置的的剖視圖;
圖27是表示按照本發明第七個方面的包括鼓風裝置的噴射式流化床爐(一種粒化爐)的剖視圖;
圖28是表示按照本發明第七個方面的第二實施例的噴射式流化床爐的一部分的側視圖;
圖29是表示按照本發明第七個方面的第三實施例的噴射式流化床爐的平面視圖;
圖30是表示按照本發明第七個方面的第四實施例的噴射式流化床爐的一部分的側視圖;
圖31A和31B是顯示按照本發明(第一實施例)進行的實驗的結果的曲線圖;
圖32是表示在第一到第四實施例中共用的水泥熟料生產設備的總系統圖;
圖33是表示傳統水泥熟料生產裝置的結構圖;
圖34是表示傳統燒成裝置的示意圖;
圖35是表示傳統粒化爐的垂直前視圖;
圖36是表示傳統粒化爐的分配器的平面視圖;
圖37是表示傳統裝置的示意圖;
圖38是表示與流化床爐放在一起的傳統生料噴射裝置的示意圖。
本發明的第一個方面現在將參照附圖描述本發明的第一個方面的一個實施例。
第一實施例的結構水泥熟料生產裝置的第一實施例包括一個用作快速加熱爐的流化床爐和一個用作燒成爐的回轉窯。該裝置的方框圖顯示在圖1中，而該裝置的結構顯示在圖2中。
按照第一實施例的水泥熟料生產裝置包括一個由若干相互結合的預熱爐構成的預熱裝置1、一個用于預鍛燒預熱后的生料并將生料加熱到800℃到900℃的預鍛燒爐2、一個用于在預鍛燒的生料被裝料之后，以100℃/分鐘或更高的加熱率將預熱后的生料加熱到1300℃到1400℃的快速加熱爐12和一個用于保持1300℃到1400℃的生料溫度，并預先確定燒成的時間周期，使快速加熱的生料在裝料之后進行反應的燒成爐13。
燒成的水泥熟料被輸送到一個熟料冷卻器14，并利用由送風機15供給的冷空氣將其冷卻。
從送風機15中供給的空氣在熟料冷卻器14中被加熱，使它的溫度上升，然后空氣被分成兩條支流，一條是從熟料冷卻器14到燒成爐13的氣流，另一條是通到預鍛燒爐2的氣流。從熟料冷卻器14到燒成爐13的氣流在燒成爐13內被進一步加熱，以提高其溫度。然后熱空氣被送到與燒成爐13相連的快速加熱爐12，以使該氣流能用作流化聚積在快速加熱爐12內的流化熱空氣和燃氣。在熟料冷卻器14處朝預鍛燒爐2分出的支氣流用作預鍛燒氣和助燃空氣。
快速加熱爐12構成一個圖2所示的流化床爐。快速加熱爐12以下述方式布置從預鍛燒爐2提供的生料通過側壁部分裝入快速加熱爐12，燒成爐13供給的用于流化粉末的加熱空氣被引入快速加熱爐，將燃料通過快速加熱爐的側下部引入該爐以用于燒成，讓用于流化粉末的燃氣通過粉末并加熱該粉末，靠氣流升高了的粉末經設置在側壁中部的卸料管12a被送到燒成爐13。
快速加熱爐12具有100到200℃/分鐘的升溫性能，以使生料能加熱到1400℃。
燒成爐13包括一個為適應處理時間而將長度縮短的回轉窯，該處理時間與快速加熱爐12所需的時間相一致。燒成爐13只用于進行燒成反應過程，該燒成爐運行時總是保持確定的處理溫度(最高溫度≤1400℃)。
由于可將燒成爐13內的處理溫度降低，所以提供給熟料冷卻器14的冷空氣量可以減少。因此，與傳統結構相比，所需的冷卻狀態參數可以降低。
第一實施例的操作在這樣構成的第一實施例中，利用預熱裝置1預熱加工水泥熟料的生料，再將它們在預鍛燒爐2內預鍛燒，使它們的溫度升到800℃到900℃。然后將水泥熟料的生料裝入快速加熱爐12中。在快速加熱爐中，熱空氣從爐的下部引入燃料從爐的下部引入，以便在燒成之前使生料和空氣互相混合。聚積在爐內的粉末被引入的熱空氣和燃氣流化，并以100到200℃/分鐘的溫度上升率將粉末加熱到1300℃到1400℃的預定處理溫度。升溫后的粉末被送到通過設置在側壁中部的卸料管12a排出的氣流處。這樣，粉末被送到與快速加熱爐12相接的燒成爐13。在已將快速加熱的生料送入的燒成爐13內，使溫度連續保持1300℃到1400℃，這樣，燒成反應可連續進行，直到游離石灰(f-CaO)的含量降低到預定的范圍為此。
第一實施例的效果由于在第一實施例中實現的溫度快速升高使燒成反應快速進行，所以燒成的溫度可降低大約100-200℃。因此，與傳統結構比較起來，最高燒成溫度降低了。結果使熱能的耗費降低了3到5%，并且產生的氮化物和氧化物的量減少了20到30%。
第二實施例的結構水泥熟料生產裝置的第二實施例包括一個用作快速加熱爐的流化床爐和另一個用作燒成爐的流化床爐。按照這個實施例的裝置方框圖顯示在圖3中。
按照第二實施例的水泥熟料生產裝置包括一個構成由互相結合的預熱爐組成的多級結構的預熱裝置1、一個用于將預熱后的生料加熱到800℃到900℃以預鍛燒生料的預鍛燒爐2、一個具有與第一實施例相同性能，即利用它可將預鍛燒的生料以100℃/分鐘或更高的溫度上升率提高到1300℃到1400℃的快速加熱爐12以及一個用于將快速加熱的生料在一個預定周期內保持在1300℃到1400℃，以使燒成反應連續進行。
流化床燒成爐13a是與快速加熱爐12相類似型的裝置，該爐只進行燒成反應，同時該爐的運行使溫度總是保持預定的處理溫度(最高溫度≤1400℃)。
將在流化床燒成爐13a燒成的水泥熟料輸送到一個熟料冷卻器(圖中被省略)，然后利用由空氣輸送機(圖中被省略)提供的冷空氣將水泥熟料冷卻到預定的溫度。
第二實施例的操作在這樣構成的第二實施例中，由預熱裝置1預熱水泥熟料的生料，再在預鍛燒爐2內將溫度升高到800到900℃以對生料進行預鍛燒。然后將水泥生料裝入快速加熱爐12中。在快速加熱爐中，熱空氣從爐的下部引入，燃料從爐的側下部引入，以便在燒成之前使生料和空氣互相混合。聚積在爐內的粉末被引入的熱空氣和燃氣流化，并以100到200℃/分鐘的溫度上升率將粉末加熱到1300℃到1400℃預定處理溫度。上升后的粉末被送到通過設置在側壁中部的卸料槽(圖中被省略)排出的氣流處。這樣，粉末被送到與快速加熱爐12相接的流化床燒成爐13a。在已將水泥生料送入的流化床燒成爐13a內，使溫度連續保持1300℃到1400℃，這樣，燒成反應可繼續進行，直到游離石灰(f-CaO)的含量降低到預定的范圍為止。
第二實施例的效果由于在第二實施例中實現的快速溫升使燒成反應比傳統結構進行得更快，所以可降低最高燒成溫度。結果使產生的氮化物和氧化物的量減少。此外，利用流化床燒成爐13a作為燒成爐使用，與使用回轉窯的情況相比溫度控制更精確。因此，組分的調節是很容易進行的。
第三實施例的結構水泥熟料生產裝置的第三實施例構成一個由一個預熱裝置、一個預鍛燒爐和快速加熱爐(每個快速加熱爐都包括一個流化床爐)組成的多級快速加熱爐。該裝置的方框圖顯示在圖4中。
按照第三實施例的水泥熟料生產裝置包括一個用于預熱水泥生料的預熱流化床爐21、一個用于將預熱的生料加熱到大約800℃到900℃以便進行預鍛燒的流化床爐22、一個用于將預鍛燒過的生料以100℃/分鐘或更高的溫升率加熱到1300℃到1400℃的快速加熱爐12，以及在預定的時間內使快速加熱后的生料的溫度保持在1300℃到1400℃以繼續進行燒成反應的流化床燒成爐13a。
流化床燒成爐13a是一個類似于快速加熱爐12類型的裝置，它只用于燒成反應過程，同時該爐的操作總是使溫度保持在預定的處理溫度(最高溫度≤1400℃)。
在流化床燒成爐內燒成的水泥熟料被送到一個熟料冷卻器(圖中被省略)，然后利用空氣輸送機(圖中被省略)供給的冷空氣將它們冷卻到預定的溫度。
第三實施例的操作在這樣構成的第三實施例中，利用流化床預熱爐21對水泥熟料進行預熱，再將流化床爐22內的溫度升高到預鍛燒所需的800℃到900℃來對生料進行預鍛燒。然后，將水泥生料裝入快速加熱爐12中。在快速加熱爐12中，將熱空氣通過該爐的下部引入，并將燃料通過爐的側下部引入，以便在燒成之前使燃料和空氣互相混合。聚積在爐內的粉末被引入的熱空氣和燃氣流化，并將粉末以100到200℃/分鐘的溫升率加熱到1300℃到1400℃的預定處理溫度。升高后的粉末被送到通過設置在側壁中部的卸料槽(圖中被省略)排出的氣流中。結果粉末被輸送到與快速加熱爐12相連的流化床燒成爐13a中。在引入水泥生料的流化床燒成爐中，溫度連續地保持在1300℃到1400℃，以便繼續進行燒成反應，直到游離石灰(f-CaO)的含量降到預定范圍為止。
第三實施例的效果由于在第三實施例中實現的快速溫升使燒成反應比傳統結構進行得更快，也可將最高燒成溫度降低。因此耗熱量可降低，產生的氮和氧的量也會減少。此外，以這種方式布置的所有流化床爐預熱爐21、用于預鍛燒的流化床爐22、快速加熱爐12和力流化床爐燒成爐13a都由流化床爐構成，以形成由相同類型裝置組成的多級裝置。因此，可很容易地控制各爐并可進行更精確的溫度控制。結果，可大量節約能源，提高了防污染效果，并可容易地調節水泥熟料的組份。
把第四實施例的上述水泥熟料生產裝置布置成加熱爐的作用，用單一的一臺流化床爐作為第三實施例中的快速加熱爐和流化床燒成爐構成多級快速加熱爐。按第四實施例的裝置的方框圖如圖5所示，根據第四實施例，該水泥熟料生產裝置包括一臺預熱用于生產水泥熟料的生料的流化床預熱爐21，一臺流化床預鍛燒爐22以及一臺快速加熱爐12，上述預鍛燒爐將經預熱的生料加熱到800℃至900℃，以便進行預鍛燒，上述快速加熱爐將經預鍛燒的生料以100℃/分至200℃/分的溫度速率加熱到1300℃-1400℃的處理溫度，并在預定時間內保持該處理溫度，以便連續地進行燒成反應。其余裝置與第三實施例中的裝置相同。
在第四實施例的結構中，用于生產水泥熟料的生料由流化床預熱爐21預熱，并在預鍛燒的流化床爐22中預鍛燒。然后將用于生產水泥熟料的生料送入快速加熱爐12中。在快速加熱爐12中，經預鍛燒的生料以100℃/分或更快的溫升率被加熱到1300℃-1400℃，致使在游離氧化鈣(f-CaO)含量低到預定范圍之前燒成反應能繼續進行。
與傳統設備相比，第四實施例中所獲得的快速升溫可使燒成反應快速進行，而且能維持燒成溫度，并使最高燒成溫度降低。此外，與第一至第三實施例相比，其耗熱量減少，且能更有效地降低氮氧化物含量。由于構成該設備的所有爐子都是流化床爐，可用同一類型的裝置組成多級設備，裝置的數量可相應減少，成本也可降低。再者，與第三實施例相比，對各臺爐子的控制更為方便。
上述生產水泥熟料的裝置的特征在于快速加熱爐是一臺將用于生產水泥熟料的生料粒化的粒化爐，被粒化的生料經卸料槽送入燒成爐中。在上述裝置中，粒化爐最好是噴射式流化床爐，燒成爐最好是流化床爐。
上述諸實施例裝置的結構僅只是一些供參考的實例，當然可對其作各種改型。此外，也可采用其它裝置結構，例如，可任意選擇噴射床爐，噴注式流化床爐，等離子體爐和電熔爐以及根據所具有的性能和經濟上的優點能滿足使用要求的各種流化床爐。
如上所述，根據本發明第一部分內容的水泥熟料生產裝置包括一臺或多臺快速加熱爐12，該加熱爐12在溫升速率為100℃/分或更快速率的條件下加熱用于生產水泥熟料的生料，以便使送入快速加熱爐12的用于生產水泥熟料的生料能被快速地加熱到高于進行燒成反應所需的熔融流體反應溫度。這樣，即使燒成時不添加助融劑也能提高水泥熟料的質量。此外，在減少生成污染物(例如氮化物和氧化物)的同時還可降低耗熱量，從而降低了運行費用。
由于上述水泥熟料生產裝置可通過其快速加熱爐12將溫度至少從預加熱水平提高到燒成反應的水平，通過預鍛燒爐或類似裝置可將用于水泥熟料的生料從預熱溫度(800℃至900℃)加熱到燒成反應所需的溫度(1300℃至1400℃)，有效地對送入快速加熱爐12的用于生產水泥熟料的生料進行加熱，因而能提高熱效率。
將上述水泥熟料生產裝置設置成使快速加熱爐12以100℃/分或更快的溫升速率對送入的、用于生產水泥熟料的生料進行加熱，使其達到1300℃到1400℃的燒成反應溫度范圍，并能將用于生產水泥熟料的生料維持在上述溫度范圍，這樣，在預定的燒成反應進行之前，用于生產水泥熟料的生料可以一直保留在快速加熱爐12中，結果，可以在低于傳統設備所需溫度的條件下有效地完成水泥熟料的燒成過程，同時可保證較高的質量。
該水泥熟料生產裝置可包括流化床爐、噴射床爐、噴注式流化床爐、等離子體爐或電熔爐中的任一種爐，以用作快速加熱爐12。因此，可以100℃/分的溫升速率使爐內溫度上升，這是傳統燒成裝置的單一回轉窯所不能達到的，因此可快速地進行燒成。
由于將上述水泥熟料生產裝置配置成通過一臺或多臺快速加熱爐12將用于水泥熟料的生料送入燒成爐13中，預鍛燒爐或類似裝置加熱后被送入的用于生產水泥熟料的生料可以100℃/分或更快的溫升速率加熱到1300℃-1400℃的燒成溫度范圍，然后由燒成爐13保持上述燒成溫度，因此，可以連續有效地進行燒成反應，燒成出的水泥熟料中游離氧化鈣(f-CaO)的含量可減少到令人滿意的程度。
由于可從由回轉窯、流化床爐、噴射床爐、噴注式流化床爐、等離子體爐和電熔爐組成的一組爐中任選一種作為上述水泥熟料生產裝置的燒成爐13，通過回轉窯、流化床爐、噴射床爐、噴注式流化床爐、等離子體爐或電熔爐中的任一種爐將已由快速加熱爐12加熱到燒成溫度的生料保持在1300℃至1400℃的燒成溫度上，以便燒成水泥熟料，因此，可以在低于傳統裝置所需溫度的條件下燒成水泥熟料，同時能保證高質量。此外，還能在節約能源并防止污染的同時完成燒成反應過程。
下面結合附圖描述本發明第二方面內容。
圖6是本發明裝置的流程圖;圖7為噴注式流化床粒化爐基本部分的橫截面圖;圖8為沿圖7中Ⅷ-Ⅷ剖開的橫截面圖。
參見圖6，現在將描述本裝置的整個系統。標號101表示一個懸浮預熱器，該懸浮預熱器101包括旋風分離器100C1，100C2，100C3，100C4和預鍛燒器102。當將粉末水泥生料經生料進料槽103送入系統時，它依次經過旋風分離器 100C4，100C3，100C2預鍛燒爐102和旋風分離器100C1而被加熱，然后，將上述水泥生料粉末送入粒化爐104。在粒化爐104中經粒化的尺寸變得更小的生料從制成溢流結構的卸料槽105經L-閥(一種密閉的排放裝置)106進入流化床燒成爐107。水泥生料粉末在流化床燒成爐107中被燒成，再在流化床冷卻器108中受到預冷卻，然后在填料床冷卻器109中受到進一步冷卻，最后作為水泥熟料被回收。
從流化床冷卻器108流出的熱空氣由連通的流化床燒成爐107上部回收，而從填料床109流出的熱空氣由流化床燒成爐107的風室110回收。標號111和112表示鼓風機，113表示煤粉供應管道，114表示重油燃燒器。將第二部分內容編排為使結構如上所示的水泥熟料生產裝置包括一臺作了下述改型的粒化爐104。
現在參見圖7和圖8描述粒化爐104。在粒化爐104和流化床燒成爐107彼此豎直相連的喉部115的上部裝有一個多孔(每個孔的直徑為20mm到100mm)分配器116。煤粉供應管道113和重油燃燒器114彼此面對面地設置在鄰近分配器116上表面的中部位置，因而在緊靠分配器116上方的空間的中部形成了局部熱區100a。另一方面，粒化爐104由一個形成直通段104的圓柱形部分104b和環形錐體(錐體部分)的倒錐臺104c構成，此錐體部分的溫度低于上述局部熱區100a的溫度，在錐體區域內的經粒化的物料能形成如箭頭所示的朝下的移動床100b，該床的高度與流化床的床高大體相同。也就是說，該粒化爐104安排成既能用作噴射床又能用作流化床的結構。
如上所述構成噴注式流化床粒化爐104中的錐形部分104c的側壁安裝了供應經預熱的水泥生料的管道的一端，該供應管道118的另一端裝有一臺鼓風機117。此外，在供應管118的中部裝有噴射器119，該噴射器119與從旋風分離器100a懸浮的生料供給槽120相連。該結構以用風機117的風力吹送生料粉末提供給形成在錐形部分104c中的移動床100b的形式構成。在這種結構中，借助于送風可充分地將被提供的生料分布在移動床100b中，從而使生料粉末到達局部熱區100a。
如上所述，第二實施例的結構能取得如下效果(a)該設備可將被提供的燃料吹到緊靠多孔分配器上方的體積中心部分附近，以便在緊靠分配器上方的中心區中形成局部熱區，使得該粒化爐既有噴射床的效果又有流化床的效果。此外，將經預熱的水泥生料粉末吹過錐形部分的側壁，致使在局部熱區周圍形成朝下的移動床。由于在生料粉末達到局部熱區之前通過移動床將生料粉末充分地分散開，在保留粒化特征的同時可加大喉部直徑，因此，即使將該裝置尺寸加大，仍能將錐形部分的高度保持在預定水平。
(b)當加大噴射床粒化爐尺寸時，該爐必須具有較高的直通部分。噴注式流化床粒化爐可以包括一個具有預定高度的直通部分，因此可以大大降低成本，從而可獲得高經濟效益。
(c)如上所述，按本發明第二部分內容設置的裝置能滿意地控制生料的粒度，因而可獲得令人滿意的產品質量。此外，還能方便地加大系統的尺寸，因此可降低成本，而且耗熱量和耗電量均能減少。
下面結合附圖描述根據本發明第三方面內容配置的裝置的實施例。
圖9為燒成水泥的流化床設備的示意圖，圖10為實施第三方面內容的裝置的基本部分的示意圖。圖11是一組特性曲線，它示出了燒成爐溫度和生料顆粒尺寸與燒成爐內的燒成溫度的關系。
現在參見圖9對裝置的整個系統進行一般描述。標號201表示一個懸浮預熱器，該預熱器包括旋風分離器200c1，200c2和200c3。通過生料供給槽202送入系統的水泥生料粉末流過旋風分離器200c1，200c2和200c3的同時被預熱，再被送入噴注式流化床粒化爐203。在粒化爐中經粒化、流化、尺寸變得更小的生料經排出口排出，然后經卸料槽204和L-閥(一種密閉排放裝置)205被送入流化床燒成爐206。在燒成爐206中對生料進行燒成，之后使燒成后的物料流經流化床冷卻器207和填料床冷卻器208，最后作為水泥熟料被回收。圖9中標號209代表粉煤供應管道，210表示重油燃燒器。
本發明燒成裝置的第三方面改進可使燒成爐在不結塊和避免了不完善流化的條件下連續穩定地運轉。下面描述該裝置的結構及操作方法。
如圖10所示作為預冷裝置的流化床冷卻器207和填料床冷卻器(多室流化床冷卻器或類似裝置)208分別設有專用的雙轉子鼓風機211和212，因而可將冷卻空氣壓送到各冷卻器207和208。安裝在雙轉子鼓風機211和212的所供管路上的L-閥205和控制閥211和212a通過一個控制回路彼此相連，該控制回路包括一臺測量經粒化物料的粒度的顆粒尺寸測量裝置213，及對代表測量結果的信號、代表生料量的信號和代表燃料量的信號進行比較計算的計算裝置214。圖10中標號200F1和200F2分別代表顯示壓送空氣量的流量計，200T1，200T2和200T3分別代表顯示各流化床溫度的溫度計。
為了測量粒度，可自動地或手動地從粒化爐中排出的被粒化物料進行采樣，然后將代表測量結果的信號送入計算裝置214。
假定所要求的經粒化的生料粒度例如為2.5±0.5mm，而被采樣的已粒化生料的粒度例如為2.0mm，要進行下述過程。
(a)用測得的經粒化的物料的粒度，雙轉子鼓風機212和燒成爐206的床溫200T2計算出燒成爐206的體積速率U。，由上述體積速率計算出燒成爐206的燒成溫度。
(b)如果計算出的燒成溫度比燒成爐溫度+α低α，則加大雙轉子鼓風機212的供氣量。
(c)根據所增加的空氣量增加送入燒成爐206的燃料供給量，以使燒成溫度恒定。
(d)計算出流化床冷卻器207的體積速率U。和最小流化速率Umf。如果U。＞K×Umf，而且流化床冷卻器207的溫度為1100℃或低于此溫度，則減小從雙轉子鼓風機211吹出的空氣量。
(e)調節送入粒化爐203的燃料供給量，以使粒化爐203的溫度恒定。
若已粒化的物料的粒度是3.0mm或更大，(a)計算體積速率U。和燒成爐206的Umf，如果U。＜K×Umf，增大從雙轉子鼓風機212送出的空氣量。
(b)為使燒成爐206的溫度恒定，根據所增加的空氣量提高送入燒成爐206的燃料供給量。
(c)計算流化床冷卻器207的體積速率U。和Umf，如果U。＜K×Umf，而且流化床冷卻器207的溫度為1100℃或高于此溫度，則增加雙轉子鼓風機211壓送的空氣量。若U。＞K×Umf，則減少雙轉子鼓風機211壓送的空氣量。
(d)調節送入粒化爐203的燃料供給量，使粒化爐203的溫度恒定。
如果已粒化的物料的粒度連續出現不正常，則改變粒化爐203的溫度和送入的生料量，以恢復物料的粒度。也就是說，如果物料粒度是2mm或更小，則將粒化爐的溫度提高或減少送入的生料量。如果物料的粒度是3mm或更大，則降低粒化爐的溫度或增加送入的生料量。物料粒度正常后，恢復雙轉子鼓風機211和212壓送的空氣量。
如上所述，按本發明第三方面內容所配置的裝置能獲得下述效果。
如果由于出現故障而使粒化爐中被粒化的物料粒度存在問題，可通過主冷和輔冷裝置控制壓送的空氣量，因而可實現連續運轉，同時可防止燒成爐運轉中斷。于是物料料度能維持正常，并能實現運轉連續、穩定。
下面結合附圖描述本發明第四方面內容。
圖12是根據本發明第四部分內容采用粒化爐鍛燒水泥的流化床裝置的示意圖。圖13為該粒化爐的正視縱截面圖。圖14是分配器的頂視圖。圖15為具有設置在分配器中部附近的燃料送風噴嘴的粒化爐的正視縱截面圖。圖16是圖15中所示的分配器的第一實施例的平面圖，圖17是圖15中所示的分配器的第二實施例的平面圖，圖18是圖15所示的分配器的第三實施例的平面圖。
現在參見圖12對該裝置的整個系統進行描述。標號301表示一個懸浮預熱器，該懸浮預熱器301包括旋風分離器300C1，300C2和300C3。由生料供給槽302進入系統的水泥生料粉末經旋風分離器300C1，300C2和300C3而被預熱，接著被送入噴注式流化床粒化爐303。在粒化爐303中被粒化流化，尺寸變得更小的物料經溢流排出口排出，再經卸料槽304和L-閥(一種密閉排放裝置)305送入流化床燒成爐306。在燒成爐306中物料被燒成，然后，被燒成的物料經流化床冷卻器307和填料床冷卻器308而作為水泥熟料被回收。圖12中標號309代表粉煤供給管道，310表示重油燃料器。
現在結合圖13和14描述流化床粒化爐303。在粒化爐303中所形成的喉部311的上方裝有一個多孔板分配器312，該多孔板分配器312的上表面靠近粒化爐303錐形部分303a下端。此外，在分配器312的中心部分形成若干大直徑的噴嘴312a，而在其四周部分形成很多小直徑噴嘴312b。使最外邊的小直徑噴嘴312b的噴射流直徑300dj大于噴嘴間距。
排放到流化床燒成爐的大直徑已粒化物料的排放量穩定地反比于分配器中所配置的噴嘴數，而正比于上述噴嘴的直徑。因此，可避免異常流化，并能實現長期穩定運轉，同時還能提高分配器的強度。
下面結合圖15至18描述噴注式流化床粒化爐303。圖15和圖16所示的裝置被配置成在分配器312的中部有一個大直徑噴嘴312a，且等距離地設置了一些小直徑噴嘴312b。此外，在鄰近上述大直徑噴嘴312a之處設有一個燃料送風噴嘴(一種燃燒器)313。圖17所示的實施例被配置在分配器312的中部構成若干大直徑噴嘴312a，在其圓周上設有一些節間距適當的噴嘴312b。此外，在分配器312的中部靠近大直徑噴嘴312a之處設有燃料送風噴嘴(燃燒器)313，圖18所示的實施例被安排成在分配器312的中部構成若干大直徑噴嘴312a，且等距離地分布一些小直徑噴嘴312b。此外，在分配器312的中部靠近上述大直徑噴嘴312a之處設有燃料送風噴嘴(燃燒器)313。
上述大直徑噴嘴312a設置在粒化爐312中部、小直徑噴嘴312b設置在分配器四周的結構可導致床中顆粒如下運動。
(a)通過大直徑噴嘴312a的流化氣體量大于流過四周的小直徑噴嘴312b的流化氣體量，結果使粒化爐303中部粒料上升的能量大于爐303四周的粒料上升的能量。因此，形成隔層粒料環流，在這種環流中，用這種流化氣體供給大直徑噴嘴312a使中部的粒料形成上升流，而四周的粒料形成下行流。
(b)如果將燃料送風噴嘴裝置配置在靠近大直徑噴嘴312a之處，床內溫度分布情況表現為床中部的溫度高，而床四周的溫度低。結果，粒化體積被局限于爐子的中部，因此可防止壁表面結皮。
(c)設置在分配器312中部的大直徑噴嘴312a排放粒化爐303中生成的被粒化的大直徑物料，因此，可避免粒化爐303中出現不正常流化。
按本發明第四方面內容配備的裝置可獲得下述效果。
(a)由于設置在分配器四周最外部噴嘴的射流直徑大于噴嘴節距，可以消除分配器四周出現的死區，因此可以合理地避免在床的錐形部分結皮和附著層。
(b)由于將大直徑噴嘴設置在分配器中部，而將小直徑噴嘴設置在分配器的四周，形成了隔層粒料環流，在這種環流中，中部的粒料形成上升流，用這種流化氣體供給大直徑噴嘴，而四周的粒料形成下行流。因此，可以防止隔層的錐形部分生成結皮和附著層。
(c)由于設置了大直徑噴嘴，粒化爐中生成的被粒化的具有大直徑的物料經大直徑噴嘴被排放到燒成爐，因此，合理地避免了在粒化爐中出現不正常流化，裝置能長時間穩定運轉。
(d)由于將燃料吹風噴嘴裝置設置在靠近分配器中部的大直徑噴嘴之處，床種部的溫度高，而床四周的溫度低，結果使用粒化體積局限于爐子中部，因此可避免在隔層的錐形部分結皮。
下面結合附圖描述本發明第五部分內容。
圖19為按本發明第五方面內容所配置的裝置的示意圖。圖20是圖示基本部分的正視縱截面圖，它示出了粒化爐中射流情況。圖21示出了一個實施例，在該實施例中，燃料供應裝置與增壓空氣供應管相連。
現在參見圖19和20描述此部分內容的第一實施例。將用作密閉排放裝置的電子兩級閘板401及具有旋轉閥402的被預熱的生料的供給槽403和類似裝置與構成懸浮預熱器的最低旋風分離器400C1的中間部分相連。將增壓空氣供應管407與設置在移動床406界面層的下方的錐形部分404a相連，上述連接部分位于噴注式流化床粒化爐404的分配器405上方，以便接收已預熱的生料并送去粒化。將噴射器408置于增壓空氣供應管407的預定位置，該噴射器408與上述供應槽403的下端相配并與該端相通。專用的雙轉子鼓風機409被連到增壓空氣供應管407的一端上。此外，將流量閥410設置在裝在增壓空氣供應管407和雙轉子鼓風機409之間的管道部分上。因此，壓力表P顯示出表內壓力，根據代表檢測到的壓力的信號控制上述閥410。
將在粒化爐404中經粒化的物料排出，并經卸料槽412送入流化床燒成爐413內，上述卸料槽412配有一個構成密閉排放裝置的L閥。經燒成爐413中燒成的水泥熟料由流化床冷卻器414冷卻。可將由流化床冷卻器414的直通部分提供的熱排氣送至增壓空氣供應管407來代替由雙轉子鼓風機409提供的增壓空氣。將送入流化床燒成爐413的風室的空氣的一部分分流并送至增壓空氣供應管407。參見上述附圖，標號415表示一個預燒器。供料時由預鍛燒器415加熱的小顆粒被旋風分離器400C1收集，隨后經供應槽403被供入粒化爐404，允許其粘結從而被粒化。
為了使生料加速，如圖20所示，最好使處于噴射器408和增壓空氣供應管407的長L與管徑d之間滿足關系式L/d＞10。使生料的重量與增壓空氣的重量之比即固體-氣體比為5至15kg生料/kg空氣，并使流速為20m/sec或更高。
圖21所示的實施例被安排成將粉碎煤的儲倉與安裝在噴射器408和專用雙轉子鼓風機409之間的增壓空氣供應管407相連，以便將物料吹進粒化爐404時，使水泥生料和粉煤混合。
由旋風分離器400C1收集的已預熱的生料被送入噴射器408時，通過電子兩級閘板401和旋轉閥402可防止其從噴射器408反向流動。從雙轉子鼓風機409吹入粒化爐404的增壓空氣量被控制成使吹入的空氣流速為20m/sec或更高。可適當地將增壓空氣吹入的位置確定在分配器405的上表面和能通過移動床的界面之間的中間位置。吹入增壓空氣的方向可相對于水平線傾斜±30°。
因為能回收增壓空氣并能再次用作熱氣，盡管由旋風分離器400C1收集的生料的溫度是700℃至800℃，采用增壓空氣使生料溫度降低約50℃，仍不會產生熱損失。若從燒成爐413和流化床冷卻器414的上部使熱空氣分流并將從燒成爐413中強迫吹出的熱空氣用作增壓空氣，可避免由旋風分離器400C1收集的生料的溫度降低。因此能提高粒化爐404的粒化爐性能。
如上所述，本發明第五方面內容的結構可取得下述效果。
(a)可將均勻分布在增壓空氣中已預熱的生料吹送到充滿粒化爐的移動床內，因此，生料可有效地被分布在流化床中，以實現均勻粒化。此外，在鄰近生料吹入口之處不會結皮，而用傳統工藝卻存在此缺點。所以，可使裝置連續穩定地運轉。
(b)由于可以使生料適當地分布在流化床中，可以提高粒化性能以致達到實現粒化所需的溫度，還可以減小耗熱量提高產量，因而效果顯著。
(c)因為可以減少粒化爐和旋風分離器400C1之間的循環量，可以減少不希望出現的排放到直通部分的情況，還可降低耗熱量。此外，可以防止在粒化爐上出現結皮，還可提高運行效率。
圖22A和22B示出了本發明第六方面內容的第一實施例。參見圖22A和22B，標號501表示一個流化床爐，該爐被包括在例如一臺水泥燒成設備的爐，此爐在熱氣氛條件下粒化生料粉末。爐501包括一個分配器(一種多孔板)501a，以接收供入的生料粉。此外，從分配器501a下方位置供給的熱氣在分配器501a上形成流化床501b，因此提高了生料的加熱效率和粒化效率。經粒化的顆粒通過連到爐501側面的溢流槽501c被收集，而熱氣通過設置在爐501上部的排放口501d經流體通道502a被送入旋風分離器503。盡管細生料粉末懸浮在氣體中，而且生料粉末通過槽502b被排入流體通道502a，在旋風分離器503中它們與氣體(朝上排出)分離，同時被氣體預熱，致使生料粉末降入設置在501中的供應槽507a中。已到達供應槽507a內的生料粉末通過一個設置在供應槽507a下方的雙開/關閘板504及類似裝置(后面將進行描述)，再通過供應槽507d排入爐501中。由于供應槽507d位于壓力較高的爐501的附近，且該供應槽的壓力高于供應槽507a中的壓力，因此本實施例包括設置在上述供應槽507a和507d之間緊接著的生料噴射裝置。
由依次設置的雙開/關閘板504，旋轉調節器510和噴射器505及與之相連的生料供給槽507b和507c構成生料噴射裝置。此外，如圖所示還連有管道508和類似裝置。上述雙開/關閘板504由兩個豎直相連的電子閘板504a和504b構成。在一道工序中使上部閘板504a呈開啟狀態，使下閘板504b關閉，然后關閉上閘板504a，開啟下閘板504b。上述雙開/關閘板504間歇震下生料粉末，同時可防止將氣體從高壓供應槽507d附近區域朝上吹(回流)。噴射器505是一種噴吹裝置，其構成方式為用通過鼓風機506提供的壓縮空氣回收降落在(靠近)供應槽507d內側水平部分的生料粉末，然后將上述生料粉末吹入流化床爐501。
上述旋轉調節器510是一種公知的顆粒卸放裝置，其葉片513以預定方向隨軸512一道旋轉，該周處于包括一個水平圓柱部分的殼體511中。由于生料粉末聚集在葉片513的上表面和殼體511上部的內表面，旋轉調節器的豎直間隙減小到能夠密封，利用這種結構可隔開聚集在上游(附圖上部)和下游(附圖下部)之間的空氣。本實施例采用一種新穎結構的裝置以便進一步提高密封性能，增加粒化物料的作用。第一種裝置是將其設置成將一塊薄板固定在各葉片513每一端部，并使其位置可調。因此，可使殼體511內表面的間隙最小，而無需考慮每部分的磨損，這樣就可提高密封性能。第二種方式是將其設置成在殼體511的下部裝柵條515，結果可在柵條515和葉片513之間將粗顆粒壓碎，所以旋轉調節器510具有滿意的密封性能。通過葉片513的旋轉，該調節器還起到壓碎粗顆粒的作用以及原有的將處于其上部的生料粉末連續排出的作用。閘板504的一些極好的密封性能和上述密封特點能確實防止將氣體從供應槽507d朝上吹(回流)入旋風分離器503中。此外，壓碎粗顆粒的作用還能使生料粉末堵塞在具有較小的直徑的供料槽507d中，從而可有效地防止速度增大。葉片513還可帶有密度象刷一樣的金屬絲以代替上述薄板514。
上述圖22A所示結構的生料噴射裝置通常能平衡地將生料粉末噴入流化床爐501。此外，旋轉分離器503能極其有效地收集生料粉末。但不能始終保持上述令人滿意的狀態，這與上述裝置的使用條件和裝置使用周期無關。例如，閘板504不能完全解決生料被保留在上述閥與閥接觸的座之間的難題。如果旋轉調節閥各部分出現磨損，在借助于調節薄板514的位置而克服上述缺點之前該旋轉調節閥510的密封性能始終令人不滿意。據此，在本實施例中，使供應槽507b直接連到旋轉調節閥510的殼體511的內側部分，并通過包括閥508a的管道508，使上述供應槽與連到旋風分離器503上的氣體通道502a彼此相連。當閥508a開啟時，管道508使旋轉調節閥510中壓力和旋風分離器503中壓力均等。因此可避免將氣體吹到旋風分離器503的下部，因而可以爭收集生料粉末。
圖23A和23B示出了本發明第六方面內容的第二個實施例。在該實施例中，將生料顆粒噴入流化床爐(未示出)的裝置由一個雙開/關閘板(未示出)、一個卸料裝置和一個吹送裝置(未示出)組成。上述卸料裝置包括一個如圖23所示的螺旋輸送器520以代替圖22中的旋轉調節510。該螺旋輸送器520包括一個設置成通過水平圓柱形殼體521的螺旋桿522。旋轉螺旋桿522，通過噴射口523(連到圖22所示的供應槽507b)提供的生料被輸送到通過噴射口523(連到圖22所示的供應槽507b)提供的生料卸料口525(連到圖22所示的供應草507c)。
盡管螺旋輸送器原本就能連續地排卸顆粒，但根據本實施例的螺旋輸送器520能起到用顆粒至少充填殼體521中某處的作用，通過被充填的顆粒產生所謂材料密封性能。也就是說，在卸料口525的前面設置一根上升管524，使得顆粒總是填充上升管524，直至待卸出的顆粒滿出該上升管524為止。因此，將上升管524制成高于殼體521圓柱形部分的上表面。由于上述螺旋輸送器520能連續地卸出顆粒并具有極好的密封性能，上述螺旋輸送器可類似地用作圖22中的螺旋調節器510。若殼體521的底部和螺旋桿522之間具有合適的間隙以擋住保留粗位組份并能用一操作桿隨意排出，因為可令人滿意地防止后接吹送裝置堵塞，因而具有優越之處。
圖24示出了本發明第六方面內容的第三實施例，其中將螺旋輸送器530傾斜設置，以用作排放顆粒生料的裝置(代替圖22中的旋轉調節器510和圖23中的輸送器520)。雖然與圖23相似，螺旋輸送器530包括殼體531，螺旋桿532，噴射口533和卸料口535，但將其傾斜約30°放置，同時使其帶卸料口535的部分朝上以代替所設置的上升管。由于將輸送器傾斜設置，借助于高于殼體531內徑的高度使待卸出的顆粒從殼體的最低部分上升，至少在鄰近噴射口533的殼體531的下部被殼體充填，結果實現了所謂的材料密封。在本實施例中，殼體531的最低部分構成粗顆粒保存器536，旋轉閥537與粗顆粒保存器536的較低部分相連，以便于選擇粗顆粒并將其排出。
就廣義來說，上述用作卸料裝置的螺旋輸送器可以是一種具有截斷的螺旋體的螺旋輸送器。圖25示出的實施例從廣義上說是一種用作螺旋輸送器的攪拌式螺旋輸送器540。與圖23中的輸送器520相似，雖然該實施例的裝置包括具有顆粒噴射口543的殼體541，升高管544和卸料口545，殼體541包括一塊不連續的可旋轉板狀攪拌棒。如上所述，該攪拌式螺旋輸送器540能連續排出顆粒。由于具有上升管544，可起材料密封作用。因為在攪拌棒542之間存在間隙而能有效排出粗顆粒，所以具有能適當地防止粗顆粒堵塞在隨后的吹送裝置中的優點。代替上述攪拌式螺旋輸送器還可以采用螺旋帶輸送器或葉片式螺旋輸送器(acutflightscrew)或類似裝置作為生料噴射裝置的排出裝置。
圖26示出了一個豎式容器550，該容器是一種卸料裝置，顆粒被收集在該裝置的一部分中，以便具有材料密封功能，借助于這種功能，可使上游和下游之間的空氣不相通。此外，為了連續排放顆粒應將其流化。參見圖26，標號551表示上述排放裝置的流化部分，在該裝置的下部有一個分配器551a。標號552表示將實現流化的氣體輸入的管道，553表示用于收集顆粒以便將其供給流化部分551的生料供應槽，554表示將流化并溢出的顆粒隨氣體一道排出的排放槽。由于與粒化生料混合的粗顆粒被保留在分配器551a中，上述粗顆粒不會被流化也不到達排放槽554，因此可防止送風裝置堵塞。
根據本發明第六部方面容設置的生料噴射裝置具有下述效果(1)由于能有效地防止從流化床爐朝向旋流器朝上吹送(回流)，能平穩地將粒化生料噴入流化層爐中。此外，還能有效地將生料收集在旋風分離器中。
(2)由于可將粒化生料連續地排入流化床爐中，可減少完成吹送所需的壓縮氣體消耗量。此外，可消除爐內氣氛和溫度條件不適應的危險。
(3)即使由于磨損或類似原因而使裝置不能再現原有性能，或者即使將爐內壓力設定為明顯高于預定水平，仍可防止逆著旋風分離器下部朝上吹送。因此，可保持收集生料的性能。
(4)各種旋轉調節器，螺旋輸送器和容器阻止氣體朝上吹送并完成連續排放生料，所以能顯示出上述效果，并能防止吹送裝置堵塞。
圖27至30分別示出了本發明第七方面內容的第一到第四實施例。圖32示出了這些實施例的共同的總系統。
圖32示出了水泥熟料生產裝置，該裝置中標號601表示一個包括旋風分離器601A至601D及閥601L的懸浮預熱器。標號620表示一個預鍛燒器，610表示例一個粒化爐，603表示一個燒成爐，604和605分別表示冷卻裝置。在上述爐中，將粒化爐610，燒成爐603和冷卻裝置604安排成流化床結構。將冷卻裝置605安排成填料床形式。通過噴射槽601K被送入系統的水泥生料粉末通過旋風分離器601A置601D和預鍛燒器602而被預熱。然后，將水泥生料粉末送入粒化爐610。將生料粉末粒化成尺寸為幾毫米的顆粒，然后使其通過槽613和密閉排放閥603A再流入燒成爐603中。再燒成爐603中經粒化的物料被送入冷卻裝置604中進行一次冷卻，然后再經冷卻裝置605二次冷卻，最后作為水泥熟料回收上述經粒化的物料。由冷卻裝置604和605提供的熱空氣經燒成爐603被送入粒化爐610，預鍛燒爐602和懸浮預熱器601。在粒化爐610的下部設有一個允許熱氣通過的多孔分配器611。在分配器611上形成生料粉末和粒化材料的流化床層610a。由于設置了多孔分配器611，可令人滿意地防止生料粉末和顆粒物料滴落下。此外，在分配器611的上表面附近設置了一個重油燃燒器614。
由旋風分離器601D收集的生料粉末流過用以防止將氣體朝上吹的雙開/關閘板601M和供應槽601N。再將生料粉末送入粒化爐610，以便粒化。在下面描述的每一個實施例中，通過吹送裝置620將生料粉末吹入爐610中，上述吹送裝置由粒化爐610側壁上的噴嘴621，噴射器622和與噴嘴621相連的鼓風機628組成。也就是說，生料粉末與由鼓風機628供給的壓縮空氣一道通過噴嘴621被吹入爐610中，同時生料落在噴射器622的適當的水平部分的表面上。上述吹送方法具有下述優點與重力降落法相比能更方便地控制待裝入的生料粉末顆粒;可以設定裝料位置;粒化時借助于下述結構可以改變生料粉末分布之處的顆粒尺寸。
在圖27所示的第一實施例中，生料粉末吹送裝置620包括三個設置在爐610側壁且豎直分布的噴嘴621。各噴嘴621均為水平朝向并大體垂直于形成流化床610a的爐610的側壁部分612，該部分處于環形圓錐的倒錐臺中。此外，每個噴嘴621帶有一個開/關閘板623。再者將鼓風機628的導流部分(帶有流量調節閥628a)和噴射器622平均分成三條通路，如圖所示，它們分別與上述噴嘴621相通。
在該實施例中，從上述噴嘴621中選取一個噴嘴，即預定上述諸開/閉閥623為開啟或關閉狀態，該噴嘴的高度能將生料粉末吹入流化層610a中。因此，能改變粒化爐610中經粒化的物料的顆粒尺寸。根據試驗結果，人們發現上述粒化爐610(此種爐直徑約2m，其中包括一個高度(床高)約500mm1000mm的流化床，爐床的溫度約1300℃)所得到的從分配器611的頂表面到噴嘴621之間的高度與粒化時所得到的顆粒尺寸之間的關系如圖31A所示。如果通過較低的噴嘴621吹送生料粉末，經粒化的物料的尺寸加大。此外，從圖31B所示的試驗結果關系曲線可看出每次的吹送噴嘴(621)個數(使由每個噴嘴621吹送的生料粉末量和壓縮空氣量恒定)與粒化性能之間的關系。如果通過改變噴嘴621的(高度)來控制粒化物料的尺寸，可改善其特性曲線(響應時間可縮短為用流化床610a的溫度進行控制的傳統方法所需時間的幾分之一)。因此，即使進行慣場操作也能有效防止水泥熟料產品顆粒尺寸不均勻(顆粒尺寸的標準偏移可達到傳統結構中顆粒尺寸偏移的一半)。
由燒成爐603所供給的氣體在鄰近分配器611頂表面的下部流速高而在其上部流速較低，而且，上述氣體隨錐形部分612內壁的生料粉末一起朝下移動。由于彼此相對地朝向分配器中心部分設置了若干燃燒器614，右鄰近分配器611的中心部分形成所謂的局部熱區。其理由是由于流化床610a內流速和溫度的分布如上所述，噴嘴621被安裝在生料粉末被吹入的流化床中的位置的變化將改變被吹入的生料粉末的分散狀況，因此可改變顆粒尺寸。
圖28示出了第二實施例，其中將若干噴嘴621豎直地配置在粒化爐610的側壁上。該實施例的特征在于每個噴嘴621有一個噴射器622，每個噴射器622由一條與從上部位置延伸的供應槽601N相連的分支槽供給生料粉末;在分支槽和供應槽之間裝有一個形狀閥(或分配器624)。雖然吹送裝置620的結果比圖27所示的實施例稍微復雜一些，但其優點是能準確控制各噴嘴621吹入的生料粉末量和空氣量。
圖29所示的第三實施例中，在粒化爐610的側壁上沿圓周方向以預定間隔設置了若干噴嘴621。對每個噴嘴621起開/閉閥623作用的噴射器622與從鼓風機628到每個噴嘴621的通道相通。通過任意設定吹送裝置621的個數，可以控制粒化情況。如果保持總量每單位時間從稆噴嘴621吹出的生料粉末總量)恒定，若改變從每個噴嘴621的吹送量及吹送口數，可改變被粒化的顆粒尺寸。為了改變總量只要改變吹送口數，如圖31B所示則可改變粒化量。
在圖30所示的第四實施例中，噴嘴621的方向可以在四個方向(豎直方向和橫向二者兼而有之)上變化。即，通過采用一個球形支承件621a將噴嘴621固定到粒化爐610的側壁上，同時通過一根軟管621b將上述噴嘴與噴射器622相連。改變由噴嘴621所形成的吹送角度，可以改變生料粉末的吹送高度和流化床610中的徑向吹送位置。因此，能迅速而有把握地控制顆粒尺寸。
此外，一種為了只改變吹送的空氣量之類可操作為鼓風機628而設置的流量調節閥628a(參見圖27等等)的裝置可控制粒化爐610中所得到的顆粒尺寸。其理由是可以任意變化生料粉末的分散狀態。
雖然上面主要對控制生產水泥熟料粒化工藝中的顆粒尺寸作為描述，但是本發明的控制方法和流化床爐還能有效地用在其他粒化工藝中，在這些工藝的某道工序中流化的同時生料被部分熔融且彼此相粘。玻璃物料的預熱粒化就是適合上面所述的例子。
根據本發明的第七方面內容，可以對由在流化床爐中完成的粒化過程所獲得的顆粒尺寸進行有把握的控制，同時能保持極好的響應。因此可獲得令人滿意的粒化物料，這種哦料的顆粒尺寸的分散性減小。本發明的流化床粒化爐能用必要的簡單裝置實現上述控制方法。
盡管上面通過本發明的優選形式對本發明作為詳細描述，但應懂得，此處所分開的優選形式在部件的結構組合和安排的細節方面可以改變;而不會超出如隨后所附的權利要求書所要求保護的發明的構思和范圍。
權利要求
1.一種用于生產水泥熟料的裝置，包括一臺預熱生產水泥熟料的生料的裝置，一臺預煅燒裝置，一臺燒成裝置和一臺冷卻和回收燒成的水泥熟料的冷卻裝置，其中設有一臺或多臺快速加熱爐，每臺快速加熱爐能以100℃/分或更高的溫升速率加熱水泥生料，將其從預熱溫度加熱到燒成反應溫度。
2.如權利要求1所述的生產水泥熟料的裝置，其中上述快速加熱爐能以100℃/分或更高的溫升速率將水泥生料加熱到1300℃至1400℃的范圍，然后將水泥生料維持在上述溫度范圍。
3.如權利要求1或2所述的生產水泥熟料的裝置，其中可從由流化床爐、噴射床爐、噴注式液化床爐、等離子體爐和電熔爐組成的一組爐中任選一種作為上述快速加熱爐。
4.如權利要求1至3中任一項所述的生產水泥熟料的裝置，其中上述快速加熱爐是一種粒化水泥生料的粒化爐，通過卸料槽將待粒化的物料送入燒成爐中。
5.如權利要求4所述的生產水泥熟料的裝置，其中上述燒成爐是一種回轉窯。
6.如權利要求4所述的生產水泥熟料的裝置，其中上述燒成爐是從由流化床爐、噴射床爐、噴注式流化床爐、等離子體爐和電熔爐組成的一組爐中任選的一種爐。
7.如權利要求4所述的生產水泥熟料的裝置，其中上述粒化爐是一種噴注式液化床爐，上述燒成爐是一種流化床爐。
8.如權利要求7所述的生產水泥熟料的裝置，其中將用于形成局部熱區的燃料供給裝置直接安裝在一個多孔分配器的上方;該分配器設置在上述粒化爐和燒成爐之間的喉部，它由多孔板裝置構成，以使上述粒化爐成為噴注式流化床裝置，將能使被粒化的物料形成朝下移動的床的圓錐形(圓錐部分)的倒錐臺設置在靠近直接位于一述分配器上方的粒化爐下部的側壁之處，將用于吹送和提供上述經預熱的水泥生料的裝置與上述圓錐的倒錐臺的側壁相連，以便使上述水泥生料能有效地分散在上述朝下運動的移動床中，再到達上述局部熱區。
9.如權利要求8所述的生產水泥熟料的裝置，其中用于冷卻水泥熟料的裝置由諸如流化床冷卻器之類的一次冷卻裝置和諸如填充料床冷卻器之類的二次冷卻裝置或多室流化床冷卻器構成，上述一次和二次冷卻裝置由各自的強制放風機提供冷媒(空氣)。
10.如權利要求9所述的生產水泥熟料的裝置，其中還包括測量從粒化爐排出的經粒化的物料的顆粒尺寸的裝置和熱氣表示所測得的顆粒尺寸與預定顆粒尺寸范圍的偏差的測量結果信號控制由上述一次和二次冷卻裝置強制吹入的空氣量的裝置。
11.如權利要求8至10中任一項所述的生產水泥熟料的裝置，其中在上述粒化爐的多孔分配器的中心部位設置一個大直徑噴嘴，在其圓周上設置一些小直徑噴嘴。
12.如權利要求11所述的生產水泥熟料的裝置，其中將設置在粒化爐多孔分配器上最外面的噴嘴的直徑制成使從上述最外面的噴嘴排出的噴射流的直徑大于噴嘴間距。
13.如權利要求8.9.11和12中任一項所述生產水泥熟料的裝置，其中上述多孔分配器頂表面低于止述喉部頂端面并形成一個流量調節區。
14.如權利要求11到13中任一項所述的生產水泥熟料的裝置，其中在鄰近上述粒化爐的多孔分配器中心部位設置的大直徑噴嘴之處設有一個燃料吹送噴嘴。
15.如權利要求8或9所述的生產水泥熟料的裝置，其中在鄰近上述粒化爐的多孔分配器頂表面的中心部位之處設置了一個圓錐形遮擋件，以形成環形流化床。
16.如權利要求8、9、11至15所述的生產水泥熟料的裝置，其中安裝在從將懸浮預熱器的最低旋風分離器到上述粒化爐之間的生料噴射槽與增壓空氣供應管的噴射器相連，以便將空氣吹送到低于粒化爐流化床的水平面上。
17.如權利要求16所述的生產水泥熟料的裝置，其中用于吹送生料的增壓氣體是熱處理氣體。
18.如權利要求16或17所述的生產水泥熟料的裝置，其中將一個雙開 關閘板與上述最低風分離器的下部相連，并在上述閘板與將生料吹入上述粒化爐的噴射器之間設置排放裝置，上述排放裝置被安裝成保留生料以使上游和下游之間的空氣隔開并能連續將上述生料排入吹送裝置。
19.如權利要求18所述的生產水泥熟料的裝置，其中有一根包括管內流量調節裝置的管道將上述翱翔放裝置的上部和上述旋風分離器入口處的氣體通道彼此相連。
20.如權利要求18或19所述的生產水泥熟料的裝置，其中上述排放裝置是一種具有壓碎粗顆料功能的旋轉調節器。
21.如權利要求18或19所述的生產水泥熟料的裝置，其中上述排入裝置是一種包括部分填充了生料的螺旋輸送器，該螺旋輸送器設置在輸送生料的通道上。
22.如權利要求18或19所述的生產水泥熟料的裝置，其中上述排放裝置是一個包括與生料流化部分的底部相連的氣體輸入通道的容器，以便與上述生料液化部分一起形成流化床，一個生料供應槽安裝在從上部到上述流化床和生料/氣體排放槽之間，以便以溢流的方式將其從流化床輸送到吹送裝置。
23.如權利要求22所述的生產水泥熟料的裝置，其中用于形成上述流化床的氣體是熱處理氣體。
24.如權利要求8.9.11至23所述的生產水泥熟料的裝置，還包括用于改變將上述生料粉末吹入粒化爐的條件的裝置，借助于該改變裝置可控制顆粒的尺寸。
25.如權利要求24所述的生產水泥熟料的裝置，其中在粒化爐錐形部分側壁的高度方向上每隔一段距離設置一個吹送裝置，用作改變吹送條件的裝置，上述吹送裝置包括能在進行吹送和停止吹送之間轉換的裝置。
26.如權利要求24所述的生產水泥熟料的裝置，其中在粒化爐錐形部分側壁的圓周方向每隔一段距離設置一個吹送裝置，用作改變吹送條件的裝置，上述吹送裝置包括能在進行吹送和停止吹送之間轉換的裝置。
27.如權利要求24至26中任一項所述的生產水泥熟料的裝置，其中在粒化爐錐形部分側壁上設有能改變吹送角度的吹送裝置;用作改變吹送條件的裝置。
28.如權利要求25至27中任一項所述的生產水泥熟料的裝置，其中還配有氣體流量調節裝置，以便改變從吹送裝置送入上述粒化爐的氣流速度。
29.如權利要求8.9.11至16，18至28中任一項所述的生產水泥熟料的裝置，其中用于吹送上述生料的增壓氣體是熱處理氣。
全文摘要
本發明公開了一種生產水泥熟料裝置，其中，由如懸浮預熱(或預煅燒爐)之類的預熱裝置預熱和部分預煅燒的水泥生料粉末被送入粒化爐以便粒化，經粒化的物料被送入燒結爐進行燒結，燒成的物料由冷卻裝置冷卻并回收。本發明的帶有粒化爐的裝置可提高粒化爐的粒化性能。將形成局部熱區的燃料供給裝置直接設置位于粒化爐和燒結爐之間的多孔分配器的上方，以使上述粒化爐成為噴注式流化床裝置。
文檔編號F27B15/00GK1090558SQ9311997
公開日1994年8月10日 申請日期1993年12月28日 優先權日1992年12月28日
發明者橫田紀男, 佐藤二千隆, 向井克治, 石缽俊幸, 林季穗, 橋本勛, 村尾三樹雄, 金森省三, 熊谷親德, 渡邊達也 申請人:川崎重工業株式會社, 住友水泥株式會社