本發(fā)明涉及用于熱處理可分散原材料的方法和系統(tǒng)，其中將原材料引入灌注一種或多種熱氣體的立管，并且在立管中分別通過一種或多種熱氣體進行熱處理。

背景技術(shù)：

例如，在水泥熟料的生產(chǎn)中在水泥原材料的煅燒中進行這種熱處理。通過在分離燃燒室中燃燒的燃料提供所需的熱能，所述分離燃燒室例如連接至立管(DE 10 2004 045 510 A1)。通過DE 195 35 312 A1已知相似的概念，其公開了聯(lián)接至排出線路的反應(yīng)器，所述反應(yīng)器由廢材料(特別是舊輪胎)產(chǎn)生可燃氣體。該文獻中的反應(yīng)器以氣化反應(yīng)器的形式構(gòu)造并且通過三級空氣線路連接至水泥熟料系統(tǒng)的冷卻器，使得冷卻器的至少一部分廢氣可用作反應(yīng)器中的氣化劑。根據(jù)DE10 2005 052 753 A1，以不充分燃燒的形式構(gòu)造額外的燃燒區(qū)域。

在所有這些具有各種構(gòu)造的燃燒室的情況下，冷卻器的熱廢氣用于使燃料反應(yīng)，其中產(chǎn)生的熱氣體被供應(yīng)至煅燒器。其中使用生料從而調(diào)節(jié)溫度。這些概念的缺點是與通過分離線路供應(yīng)冷卻器的熱廢氣和生料相關(guān)的裝置的高復(fù)雜性。在許多現(xiàn)有的系統(tǒng)中，生料的供應(yīng)特別阻止技術(shù)的革新，因為沒有合適的高度差允許通過重力供應(yīng)生料。

相反，WO 2012/048159 A2追求另一種概念，其中通過樞轉(zhuǎn)安裝設(shè)施使得固體燃料(例如舊輪胎)在立管中直接燃燒。雖然這種方法的優(yōu)點在于可以相應(yīng)地減少與三級空氣線路相關(guān)的裝置的復(fù)雜性，但是必須考慮由于極高溫度造成的安裝設(shè)備的相應(yīng)的高復(fù)雜性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此本發(fā)明所基于的目的是，對于灌注熱氣體的立管中的用于熱處理可分散原材料的燃料反應(yīng)，減少裝置的復(fù)雜性。

根據(jù)本發(fā)明，通過權(quán)利要求1和8的特征實現(xiàn)所述目的。本發(fā)明的具體設(shè)計實施方案是其他權(quán)利要求的主題。

在根據(jù)本發(fā)明的用于熱處理可分散原材料的方法的情況下，將原材料引入灌注熱氣體的立管，并且在立管中通過熱氣體進行熱處理。此外，將至少一種燃料供應(yīng)至立管，其中燃料最初停留在至少一個支承面上的燃料調(diào)節(jié)區(qū)域中，所述燃料在燃料調(diào)節(jié)區(qū)域和一部分混有原材料的熱氣體接觸，因此干燥和/或至少部分地脫氣和/或至少部分地反應(yīng)，從而其后轉(zhuǎn)移至立管。

術(shù)語“熱氣體”被理解為特別表示煙道氣，最優(yōu)選來自爐或來自熱處理系統(tǒng)的煙道氣，其可以與其它處理氣體混合。

因此，本發(fā)明使用熱氣體使燃料反應(yīng)，從而可以消除由于相應(yīng)大型尺寸的三級空氣線路或通往燃料調(diào)節(jié)區(qū)域的附加三級空氣線路造成的裝置的高復(fù)雜性。另一個優(yōu)點在于，通過所使用的熱氣體的更低氧氣含量明顯促進了燃料反應(yīng)情況下的溫度調(diào)節(jié)。熱氣體中夾帶的生料也避免過高的溫度峰值。

本發(fā)明所基于的概念在于，整個燃料調(diào)節(jié)區(qū)域中的燃料大部分(即至少50％)干燥和/或至少部分脫氣和/或至少部分通過混有原材料的熱氣體反應(yīng)。

燃料調(diào)節(jié)區(qū)域中的燃料在此優(yōu)選與熱氣體接觸，所述熱氣體的至少50％，優(yōu)選至少60％，或至少70％，或至少80％，或最優(yōu)選至少90％由一部分混有原材料的熱氣體形成。剩余部分例如由沿著支承面輸送燃料的氣體形成，和/或由通過推進噴嘴供應(yīng)的空氣形成，其中通過推進噴嘴供應(yīng)的空氣可以使煙道氣轉(zhuǎn)向進入燃料調(diào)節(jié)區(qū)域和/或設(shè)定燃料調(diào)節(jié)區(qū)域的區(qū)域中的熱氣體的含氧量。

根據(jù)一個優(yōu)選的實施方案，燃料調(diào)節(jié)區(qū)域的至少一個支承面設(shè)置在通往立管的調(diào)節(jié)室中，其中一部分混有原材料的熱氣體從立管轉(zhuǎn)向進入調(diào)節(jié)室并且與燃料接觸。通過這種方式，特別也可以分別使用二次燃料或潮濕燃料，因為二次燃料或潮濕燃料在調(diào)節(jié)室中首先干燥并且至少部分地脫氣和反應(yīng)。在此優(yōu)選以機械方式或通過重力將燃料供應(yīng)至支承面。然后以機械或氣動的方式沿著支承面輸送干燥和/或至少部分脫氣的燃料并且分別使其落入立管或者將其轉(zhuǎn)移至立管，然后所述燃料在立管中分別完全反應(yīng)或燃燒。

取決于灌注立管的熱氣體的氧氣含量，可能希望通過加入含氧氣體以針對性方式設(shè)定與燃料接觸的熱氣體的氧氣含量，從而分別優(yōu)化燃料的調(diào)節(jié)或反應(yīng)。在此，加入含氧氣體還可以使熱氣體轉(zhuǎn)向進入調(diào)節(jié)室，從而由此以針對性方式設(shè)定在燃料調(diào)節(jié)區(qū)域中與燃料接觸的熱氣體的量。

此外，不希望燃料在燃料調(diào)節(jié)區(qū)域中已經(jīng)完全反應(yīng)，從而通過橫穿立管長度的燃料分配能量輸入。因此，在落入立管之時，燃料的反應(yīng)程度應(yīng)當(dāng)小于90％，優(yōu)選小于70％，最優(yōu)選小于50％。還有利地，在落入立管之時，燃料的脫氣程度為至少70％。由此保證之后被立管中的熱氣體夾帶的燃料仍然可以在立管內(nèi)完全反應(yīng)。

根據(jù)本發(fā)明的另一個設(shè)計實施方案，可以提供的是，根據(jù)需要通過惰性材料(例如砂或石灰石生料)熄滅位于支承面上的燃料。

根據(jù)本發(fā)明的用于熱處理可分散原材料的系統(tǒng)設(shè)置有灌注熱氣體的立管，用于加入原材料的裝置，和燃料調(diào)節(jié)區(qū)域，其中燃料調(diào)節(jié)區(qū)域包括用于加入燃料的裝置，用于燃料的至少一個支承面，和沿著支承面輸送燃料并且將燃料轉(zhuǎn)移至立管的裝置。燃料調(diào)節(jié)區(qū)域在此連接至立管使得一部分混有原材料的熱氣體到達燃料調(diào)節(jié)區(qū)域并且在燃料調(diào)節(jié)區(qū)域中與燃料接觸，由此使燃料干燥和/或至少部分脫氣和/或至少部分反應(yīng)。

用于加入燃料的裝置可以例如包括螺旋式輸送機和/或門和/或泵和/或挺桿和/或斜槽和/或分格輪閘門和/或門片系統(tǒng)。將燃料輸送和轉(zhuǎn)移至立管的裝置可以以用于機械輸送的門或挺桿和/或用于氣動輸送的送風(fēng)裝置或鼓風(fēng)機的形狀形成。推進噴嘴可以設(shè)置成使得一部分混有原材料的熱氣體轉(zhuǎn)向進入燃料調(diào)節(jié)區(qū)域。這些噴嘴可以加載含氧氣體從而以針對性方式設(shè)定燃料調(diào)節(jié)區(qū)域中的熱氣體的氧氣含量。

為了給燃料提供充足空間使其反應(yīng)，立管的直徑D與燃料調(diào)節(jié)區(qū)域中的燃料的支承面的深度T的比例應(yīng)當(dāng)為5>D/T>1.5，優(yōu)選3>D/T1.5。燃料的支承面相對于水平方向的傾斜度應(yīng)當(dāng)為+45°至-50°，優(yōu)選0至-30°，最優(yōu)選0至-10°。

還被證明有利的是，支承面由至少兩個接連臺階形成，因為隨著燃料從一個臺階移動至另一個臺階，分別出現(xiàn)燃料的混合或旋流，由此保證更迅速的反應(yīng)。燃料調(diào)節(jié)區(qū)域的高度與支承面或臺階的深度的比例優(yōu)選在0.5和2之間，優(yōu)選在0.75和1.5之間。當(dāng)然，還可以設(shè)想支承面由一個平臺和至少一個鄰接平臺的臺階形成，其中單個臺階的長度為平臺的長度的0.2至1倍，優(yōu)選0.2至0.6倍。支承面的寬度與深度的比例有利地在0.5和2.5之間，優(yōu)選在1和2之間。

根據(jù)另一個示例性實施方案，燃料調(diào)節(jié)區(qū)域由設(shè)置在一部分立管中的調(diào)節(jié)室形成，所述立管被設(shè)置成相對于豎直方向傾斜，其中燃料的至少一個支承面由立管的相應(yīng)構(gòu)造的壁區(qū)域形成。取決于燃料調(diào)節(jié)區(qū)域的構(gòu)造，可以設(shè)置轉(zhuǎn)向裝置，所述轉(zhuǎn)向裝置使一部分混有原材料的熱氣體轉(zhuǎn)向進入燃料調(diào)節(jié)區(qū)域。這些轉(zhuǎn)向裝置可以例如由推進噴嘴形成。

通過如下若干示例性實施方案的描述和附圖更詳細地解釋本發(fā)明的其它優(yōu)點和設(shè)計實施方案。

附圖說明

在附圖中：

圖1顯示了用于生產(chǎn)水泥熟料的系統(tǒng)的示意圖；

圖2顯示了根據(jù)第一個示例性實施方案的用于熱處理可分散原材料的系統(tǒng)的示意圖；

圖3顯示了根據(jù)第二個示例性實施方案的用于熱處理可分散原材料的系統(tǒng)的示意圖；并且

圖4顯示了根據(jù)第三個示例性實施方案的用于熱處理可分散原材料的系統(tǒng)的示意圖。

具體實施方式

圖1顯示了用于生產(chǎn)水泥熟料的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)具有用于預(yù)熱水泥生料101的多級預(yù)熱器100，用于預(yù)煅燒經(jīng)預(yù)熱水泥生料103的煅燒器102，用于灼燒經(jīng)預(yù)煅燒水泥生料105從而形成水泥熟料的爐104，和用于冷卻水泥熟料的冷卻器106。爐104中產(chǎn)生的熱氣體107首先灌注煅燒器102然后灌注預(yù)熱器100。此外，冷卻器106中產(chǎn)生的冷卻器廢氣108用作煅燒器102中的燃燒空氣。

通過圖2至4顯示了煅燒器的構(gòu)造的各個示例性實施方案。然而，這些示例性實施方案還可以涉及其它用于可分散原材料的熱處理或化學(xué)反應(yīng)(例如礦石還原)的系統(tǒng)，因此不限于煅燒器。

圖2中顯示的用于熱處理可分散原材料的系統(tǒng)具有灌注熱氣體1的立管2，用于加入生料4(特別是圖1的經(jīng)預(yù)熱水泥生料103)的裝置3，和燃料調(diào)節(jié)區(qū)域5，所述燃料調(diào)節(jié)區(qū)域5作為調(diào)節(jié)室附接至立管2并且通往立管2。調(diào)節(jié)室具有用于燃料11的支承面7，所述支承面7通過一個平臺7a和兩個在立管方向上鄰接的臺階7b、7c形成。此外，設(shè)置用于加入燃料11的裝置10，在所顯示的示例性實施方案中所述裝置10包括擺式門片12和螺桿13。

通過裝置10將燃料11推至支承面7。通過裝置3將待熱處理的原材料4供應(yīng)至立管1的下部區(qū)域。此外，可以通過裝置14將含氧燃燒空氣8(例如根據(jù)圖1的冷卻器廢氣107)供應(yīng)至立管2。調(diào)節(jié)室6連接至立管2使得一部分1a混有原材料4的熱氣體1以逆流方式到達調(diào)節(jié)室6，并且在調(diào)節(jié)室6中與停留在支承面7上的燃料11接觸，因此所述燃料11干燥和/或部分脫氣和/或至少部分反應(yīng)。在平臺7a上停留足夠的時間之后，將燃料推至臺階7b從而通過螺旋式輸送機13重新供應(yīng)新燃料。在臺階區(qū)域中設(shè)置送風(fēng)裝置15、16，所述送風(fēng)裝置15、16分別將燃料從臺階7b輸送至臺階7c或者使燃料從臺階7c落入立管2。然而，也可以使用鼓風(fēng)機、門或挺桿。通過控制器(未詳細顯示)以相互調(diào)節(jié)的方式開啟螺桿13和送風(fēng)裝置15、16使得燃料在燃料調(diào)節(jié)區(qū)域5中停留預(yù)定時間并且在燃料調(diào)節(jié)區(qū)域5中以希望的方式反應(yīng)。

可以進一步設(shè)置用于惰性材料9a的筒倉9，例如在系統(tǒng)突然停止的情況下，通過用惰性材料(例如砂或石灰石生料)覆蓋燃料床從而使仍然連續(xù)的燃料反應(yīng)減速或基本上停止。

落入立管2的燃料夾帶熱氣體并且分別進一步反應(yīng)或燃燒。在該情況下，當(dāng)立管2的直徑D與燃料調(diào)節(jié)區(qū)域5中的燃料的支承面7的深度T的比例為5>D/T>1.5，優(yōu)選3>D/T>1.5時，以特別有效的方式實現(xiàn)“逆流”效果，其中在立管2中向上流動的熱氣體1的一部分1a到達調(diào)節(jié)室6。

圖3顯示了調(diào)節(jié)室6’再次通往立管2’的示例性實施方案。通過擺式門片12’、13’和斜槽18’再次形成用于加入燃料的裝置10’，使得可以通過重力加入燃料。雖然第一個示例性實施方案的支承面7的平臺7a水平設(shè)置，根據(jù)圖2的示例性實施方案的支承面7’的平臺7’a傾斜，其中鄰接平臺7’a再次設(shè)置兩個水平構(gòu)造的臺階7’b、7’c，然而其中也可以設(shè)想具有傾斜支承面的臺階。此處的傾斜角度可以為-45°至+50°，優(yōu)選0至-30°，最優(yōu)選0至-10°。方便地，傾斜的程度不能使得燃料以自動方式向下滑動。

此外，在所顯示的示例性實施方案中設(shè)置沿著支承面7’輸送燃料11’的裝置19’，所述裝置19’在此通過門形成。在臺階區(qū)域中再次設(shè)置送風(fēng)裝置15’、16’。平臺7’a的傾斜設(shè)置的優(yōu)點是便于燃料11’的輸送。此外，可以通過調(diào)節(jié)室6’的該幾何形狀促進混有原材料4’的一部分1’a熱氣體1’的轉(zhuǎn)向。為了進一步促進該轉(zhuǎn)向，在調(diào)節(jié)室6的區(qū)域中設(shè)置推進噴嘴20’，所述推進噴嘴20’的設(shè)置方式引起一部分混有原材料4’的熱氣體1’進入調(diào)節(jié)室6’。

當(dāng)燃料調(diào)節(jié)區(qū)域5、5’的高度H與支承面的深度T之間的比例在0.5和2之間，優(yōu)選0.75和1.5之間時，燃料調(diào)節(jié)區(qū)域的區(qū)域中產(chǎn)生特別有效的燃料反應(yīng)。正如兩個示例性實施方案的情況，如果支承面7、7’由一個平臺7a、7’a和至少一個鄰接平臺7a、7’a的臺階7b、7c、7’b、7’c形成，臺階的深度t優(yōu)選為平臺的深度t_T的0.2至1倍，優(yōu)選0.2至0.6倍。對于支承面7、7’的寬度與深度T的比例，0.5和2.5之間，優(yōu)選1和2之間的值被證明是有利的。

在根據(jù)圖4的示例性實施方案的情況下，燃料調(diào)節(jié)區(qū)域5”由設(shè)置在立管2”的一部分中的調(diào)節(jié)室6”形成，所述立管2”被設(shè)置成相對于豎直方向傾斜，其中燃料的支承面7”至少部分地由立管2”的向外偏移的壁區(qū)域形成，在所顯示的示例性實施方案中，所述壁區(qū)域僅由傾斜構(gòu)造的臺階7”b、7”c、7”d、7”e形成。由于臺階的傾斜，簡單鼓風(fēng)機足以輸送燃料。用于加入燃料11”的裝置10’在此由分格輪閘門形成。

在本發(fā)明的上下文中，三個示例性實施方案中顯示的設(shè)計實施方案(例如支承面的設(shè)計實施方案或供應(yīng)和輸送燃料的類型)可以彼此任意組合。