水泥制造设备的运转方法技术

本发明专利技术提供可将煅烧炉中的燃烧和热耗率这两者同时最优化的水泥制造设备的运转方法。本发明专利技术涉及水泥制造设备的运转方法，所述方法在煅烧炉中供给第1燃料，在水泥窑中同时供给将内部保持为烧成温度的第2燃料和燃烧用的1次空气，并且在冷却器中导入冷却水泥熟料的空气，将该空气的一部分作为2次空气供给至上述水泥窑中，作为3次空气供给至上述煅烧炉中，与此同时将余量从该冷却器排出，其中，预先求得煅烧炉的废气出口的第1氧浓度与通过上述第1燃料和上述第2燃料确定的热耗率的关系、以及预热器的废气出口的第2氧浓度与上述热耗率的关系，调整上述2次空气和上述3次空气的量，使得上述第1氧浓度和第2氧浓度均在包含上述热耗率为最小的上述氧浓度值的范围内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水泥制造设备的运转方法
本专利技术涉及具备煅烧炉的水泥制造设备的运转方法。
技术介绍
一直以来，已知在烧成水泥原料的水泥窑的前段设置有通过将用预热器预热了的水泥原料的一部分加热以促进脱碳酸(煅烧)，从而降低上述水泥窑的负荷的助燃炉(以下在本说明书中称为煅烧炉。)的水泥制造设备。而且，例如在下述专利文献1中提出了在设置有这种煅烧炉的水泥制造设备中使在煅烧炉中投入的燃料(煤粉等)有效地燃烧的运转方法。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特公平2-22016号公报。
技术实现思路
专利技术所要解决的课题但是，在上述目前的水泥制造设备的运转方法方面，在为了实现煅烧炉中的燃烧的最优化，而在煅烧炉中投入的煤粉或燃烧用空气的量过剩的情况下，虽然煅烧炉内的水泥原料的反应率增加，但作为整个烧成工序热耗量的热耗率(制造1kg的熟料所需要的热量)反而因从煅烧炉排出的废气的显热增加而升高，有导致制造成本高涨的问题。本专利技术鉴于上述情况而开发，其课题在于：提供可将煅烧炉中的燃烧和热耗率这两者同时最优化的水泥制造设备的运转方法。解决课题的手段通常，在水泥制造设备中，从水泥窑的主喷嘴同时供给将内部保持为水泥原料的烧成温度所需要的燃料和燃烧用空气(1次空气)，与此同时在冷却烧成了的熟料的冷却器中以固定的流量供给冷却用的空气。然后，将在冷却器中与熟料进行热交换而变为高温的上述空气的一部分作为2次空气供给至水泥窑内以作为燃烧用空气的辅助，与此同时将另外的一部分供给至煅烧炉中作为燃烧用空气(3次空气)，将余量从冷却器直接排出。因此，例如若增加在煅烧炉中供给的燃烧用空气的风量，则来自冷却器的排气风量减少。另一方面，煅烧炉的燃烧用空气的风量增加使得从预热器排出的预热器废气的风量增加，结果热耗率值升高。与之相反的是，若减少在煅烧炉中供给的燃烧用空气的风量，则从冷却器直接排出的风量增加，因此通过与熟料的热交换而变为高温的废气的潜热无法利用而被废弃，由此同样地导致热耗率的恶化。因此，本专利技术人等得到如下见解：在以固定的风量对冷却器供给冷却用空气的情况下，在整个烧成工序中，来自预热器的废气和来自冷却器的废气的增减互为制约的关系，因此若调整3次空气的风量使得这些废气的显热之和为最小值，则可使热耗率最小。但是，在实际的水泥制造设备的运转中，难以直接地把握来自预热器的废气和来自冷却器的废气的风量。另一方面，通常在煅烧炉的废气出口，为了确认该煅烧炉内的燃烧状态而设置氧(O2)浓度计。因此，本专利技术人等得到如下见解：将水泥制造设备中的预热器、煅烧炉、水泥窑、冷却器等各种设备分解为称为单元操作的单元，通过描述各种设备的宏观反应或热交换的工序模拟，计算整个烧成工序的物料平衡或热耗率，由此求得来自预热器的废气的O2浓度与热耗率的关系和来自煅烧炉的废气的O2浓度与热耗率的关系。本专利技术基于上述见解而开发，权利要求1所记载的专利技术为水泥制造设备的运转方法，所述设备具备预热水泥原料的预热器、煅烧从该预热器排出的上述水泥原料的至少一部分的煅烧炉、烧成经过上述预热器和煅烧炉的上述水泥原料以制成水泥熟料的水泥窑、和冷却从该水泥窑排出的上述水泥熟料的冷却器，其中，在上述煅烧炉中供给煅烧导入的上述水泥原料所需要的量的第1燃料，在上述水泥窑中同时供给将内部保持为烧成温度所需要的量的第2燃料和燃烧用的1次空气，并且在上述冷却器中导入用于冷却上述水泥熟料的固定量的空气，将该空气中的一部分作为辅助上述第2燃料的燃烧的2次空气供给至上述水泥窑中，将另外的一部分作为使上述第1燃料燃烧的3次空气供给至上述煅烧炉中，与此同时将余量从该冷却器排出，所述运转方法的特征在于：预先求得上述煅烧炉的废气出口的第1氧浓度与通过上述第1燃料和第2燃料确定的热耗率的关系、以及上述预热器的废气出口的第2氧浓度与上述热耗率的关系，调整上述3次空气和来自上述冷却器的排气的风量，使得上述第1氧浓度和第2氧浓度均在包含上述热耗率为最小的上述氧浓度值的范围内。另外，权利要求2所记载的专利技术为权利要求1所记载的专利技术，其特征在于：在上述煅烧炉中以固定的供给量供给上述第1燃料，与此同时在上述水泥窑中边调整为保持为上述烧成温度所需要的供给量边供给上述第2燃料。需说明的是，在本专利技术中，热耗率为制造1kg的熟料所需要的在水泥窑和煅烧炉中投入的煤粉或石油焦等的热量的总和，更具体而言，可根据在水泥窑中投入的煤粉等燃料的每单位重量发热量与投入量的乘积、和在煅烧炉中投入的煤粉等燃料的每单位重量发热量与投入量的乘积的总和求得。专利技术效果根据权利要求1或2所记载的专利技术，预先求得煅烧炉的废气出口的第1氧浓度与通过第1燃料和第2燃料确定的热耗率的关系、以及预热器的废气出口的第2氧浓度与上述热耗率的关系，在运转时测定第1氧浓度和第2氧浓度，调整从冷却器供给至煅烧炉中的3次空气的风量和来自冷却器的排气风量，使得上述氧浓度均在包含上述热耗率为最小的氧浓度值的范围内，由此可将煅烧炉中的燃烧和热耗率这两者同时最优化。附图说明[图1]图1为应用本专利技术的一个实施方式的水泥制造设备的示意构成图。[图2]图2为在上述实施方式的模拟中使用的未反应核模型的示意图。[图3]图3为显示煅烧炉出口废气的O2浓度与冷却器排气的显热的关系的图。[图4]图4为显示煅烧炉出口废气的O2浓度与预热器废气的显热的关系的图。[图5]图5为显示煅烧炉出口废气的O2浓度与热耗率的关系的图。[图6]图6为显示预热器出口废气的O2浓度与热耗率的关系的图。实施专利技术的方式首先，若基于图1对应用本专利技术的一个实施方式的水泥制造设备的构成进行说明，则该水泥制造设备大致由以下构成：预热水泥原料的预热器1，煅烧从该预热器1排出的水泥原料的至少一部分的煅烧炉2，烧成经过预热器1和煅烧炉2的水泥原料以制成水泥熟料的水泥窑3，和冷却从水泥窑3排出的水泥熟料的冷却器4。在这里，预热器1在垂直方向连结多个(在图中为4级)旋风分离器1a~1d，是将在原料工序中调整了粒度或成分并从供给管线5供给至最上级的旋风分离器1a的水泥原料在依次输送至下方的旋风分离器1b~1d的过程中通过从水泥窑3高温排出的气体预热的设备。顺便提一下，以80℃左右的温度投入至最上级的旋风分离器1a的原料在最下级的旋风分离器1d中达到800℃以上的温度，除了预热以外还发生石灰石的脱碳酸。另一方面，在从最上级的旋风分离器1a排出的预热器废气的排气管线6设置未图示的风扇，通过该风扇的抽吸使得将预热器废气排出至体系外。该预热器废气是将从水泥窑3和煅烧炉2排出的燃烧废气或通过原料的脱碳酸而产生的CO2在从最下级的旋风分离器1d至最上级的旋风分离器1a之间与水泥原料热交换后排出至体系外，在排气管线6设置测定预热器废气的O2浓度(第2O2浓度)的O2浓度计6a。该预热器废气显热作为热损耗对作为整个体系的热耗量的热耗率造成影响。另外，煅烧炉2是为了降低水泥窑3的热负荷，而从管线7分取直至旋风分离器1c为止加热了的水泥原料进行脱碳酸的设备。该煅烧炉2通过从冷却器4通过排气管线9回收的高温3次空气10将在炉内投入的煤粉(第1燃料)8燃烧，从而对水泥原料提供热。然后，使得从煅烧炉2排出的水泥原料、未燃烧的煤粉和废气通过管线17导入至预热器1的最下级的旋风分离器1d中，在该管线17设置测定来本文档来自技高网...

【技术保护点】
水泥制造设备的运转方法，所述设备具备预热水泥原料的预热器、煅烧从所述预热器排出的上述水泥原料的至少一部分的煅烧炉、烧成经过上述预热器和煅烧炉的上述水泥原料以制成水泥熟料的水泥窑、和冷却从该水泥窑排出的上述水泥熟料的冷却器，其中，在上述煅烧炉中供给煅烧导入的上述水泥原料所需要的量的第1燃料，在上述水泥窑中同时供给将内部保持为烧成温度所需要的量的第2燃料和燃烧用的1次空气，并且在上述冷却器中导入用于冷却上述水泥熟料的固定量的空气，将所述空气中的一部分作为辅助上述第2燃料的燃烧的2次空气供给至上述水泥窑中，将另外的一部分作为使上述第1燃料燃烧的3次空气供给至上述煅烧炉中，与此同时将余量从所述冷却器排出，所述运转方法的特征在于：预先求得上述煅烧炉的废气出口的第1氧浓度与通过上述第1燃料和第2燃料确定的热耗率的关系、以及上述预热器的废气出口的第2氧浓度与上述热耗率的关系，调整上述3次空气和来自上述冷却器的排气的风量，使得上述第1氧浓度和第2氧浓度均在包含上述热耗率为最小的上述氧浓度值的范围内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.30 JP 2013-2040051.水泥制造设备的运转方法，所述设备具备预热水泥原料的预热器、煅烧从所述预热器排出的上述水泥原料的至少一部分的煅烧炉、烧成经过上述预热器和煅烧炉的上述水泥原料以制成水泥熟料的水泥窑、和冷却从该水泥窑排出的上述水泥熟料的冷却器，其中，在上述煅烧炉中供给煅烧导入的上述水泥原料所需要的量的第1燃料，在上述水泥窑中同时供给将内部保持为烧成温度所需要的量的第2燃料和燃烧用的1次空气，并且在上述冷却器中导入用于冷却上述水泥熟料的固定量的空气，将所述空气中的一部分作为辅助上述第2燃料的燃烧的2次空气供给至...

【专利技术属性】
技术研发人员：小松卓哉，高山佳典，
申请(专利权)人：三菱综合材料株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP