预加热/预煅烧水泥窑和其固体燃料输送设备和方法技术

改进了一种预加热／预煅烧窑（１４），使其将固体燃料送入窑的立管（１２）中，以便能够有利于环境且有效地利用固体废物衍生的燃料。该改进的窑包括一个位于立管（１２）中的固体燃料输送口（３６）、一个将固体燃料输送通过输送口（３６）的燃料输送装置、以及一个将固体燃料保持在窑内气流中的固定位置处进行燃烧的燃料悬置装置（４０）。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及固体废物在预加热/预煅烧窑中的应用。更确切地说，本专利技术涉及一种将可燃的固体废物送入预加热或预煅烧窑的立管以使其在该立管中燃烧的设备。
技术介绍
和技术方案工业生产一般要产生固体可燃废物。由于这种废物可燃或有毒的特性，许多废物被目前的环境法规归类为“有害废物”。在处理这种材料的政府法规颁布之前，一般以伴随有显著环境影响的掩埋方法来处理它们。最近，由于对有害废物掩埋处理方式进行严厉限制的环境法规的颁布，唯一可行的、安全处理这些废物的方法是对其进行热处理，一般是在高成本的带有控制排放装置的特定的有害废物焚烧炉中进行的。根据联邦和州政府环境协调署提供的处理可燃废物的理想标准，水泥窑已经得到了另人满意的评价。在水泥窑中生产水泥熟料是一种能量集中的操作。在水泥窑中应用可燃废物衍生的燃料为水泥制造过程提供了廉价的能源，并同时可节省不可再生的燃料源。这样，在窑中燃烧固体废物可从有害废物中回收能量。此外，由于窑的操作温度高、滞留时间长以及它为无机废渣化学结合成为硅酸盐水泥的活性化合物提供了有利条件，制造水泥的过程为在环境中彻底地处理可燃的有害和无害废物提供了理想的条件。通过与粘土材料或其它形式的硅土、铝土以及氧化铁一起加热含石灰质的材料可生产水泥熟料，其中的氧化铁可另外含有少量本地材料，这些材料在约2300°-2900°F(1260°-1593°C)的温度下产生将这些成分转化为水泥熟料这一过程所必需的化学反应。在传统长的湿或干窑中是将细分的生矿物料分流通过一个在低部加热的倾斜旋转容器中来完成水泥生矿物料的煅烧和烧结的。因为这个过程要求高温，在最终的产品成本中燃料的成本成为一个重要的因素。特别是人们认为水泥熟料生产中所有燃料成本中最重要的因素是较高的吸热煅烧步骤，在这个步骤中，碱性金属碳酸盐被转化为相应的氧化物，并伴随产生二氧化碳。水泥制造过程的这个部分占一般干窑工艺理论所需能量的70％以上。因此，减少燃料成本一直是水泥制造工业的一个主要问题。一种目的在于显著节省燃料的研究是建造和使用预煅烧窑，在这种预煅烧窑中，已细致分开的原料与燃烧燃料一起处于具有较高传热效率的悬置状态。预煅烧炉有一个专门的腔室、一个立管，它们用来燃烧与来自传统预热悬置系统的经预热的生矿物料一起处于悬置状态的总过程燃料的60％，以便迅速地(一般1-2秒)煅烧生矿物中大约90％的碳酸钙来生成氧化钙。与传统长的湿或干旋转窑相比，这种悬置矿物颗粒与燃烧燃料之间的紧密接触导致了很好的热接触且显著节省了燃料(主要优点)。参看1985年7月的Garrett，Rock Products，“预煅烧窑今日回顾(PrecalcinerToday-A Review)”第39页等详细描述的预煅烧窑。另一种节约能源的水泥窑是一种预加热窑。预加热窑也有一个立管以及一个典型的多级旋风系统，在这个系统中，生矿物燃料悬置在燃烧器产生的为工艺过程中的熟料部分提供热量的窑内热气流中。与预煅烧窑的构造不同，在预加热窑的立管中，不燃烧附加燃料，并且由于低温，通常不将生矿物料加热到煅烧温度。然而，在生矿物料进入窑的旋转容器部分之前，由于生矿物料在窑内气流中可被有效地加热，窑旋转容器部分的所需长度(以及矿物质在旋转容器中的停留时间)被大大减小。已知将固体废物装入水泥窑的旋转容器是为了在环境安全允许的条件下回收和使用这种废物形成的能量。参看Benoit等的美国专利第4850290号。另外，已知将固体废物例如用集装箱装的废物或整个的轮胎装入预煅烧或预加热水泥窑的搁置过渡部分(shelf-transition portion)中。参看Benoit等的美国专利第4850290号。该搁置过渡部分设置在立管和旋转容器之间。在预煅烧窑中，将固体废物衍生燃料送入搁置过渡部分，这可节约大约10％的工艺燃料。本专利技术的一个目的是提供一种安全的、环境允许的用以处理可燃固体有害废物材料的设备和方法，该材料包含有害的废物颗粒。本专利技术的另一个目的是提供一种用于回收固体可燃有害废物的能量并使用这种材料为预加热或预煅烧窑操作提供20％或更多能量需求的设备和方法。这种设备和方法可用于根据目前的环境排放标准来优化其适应性，并能够最有效地将固体废物作为水泥制造的辅助燃料使用，而不会降低所生产的矿物产品的质量。根据本专利技术，预加热和预煅烧窑被改进为将固体燃料送入立管，以便在不断流过旋转容器、搁置过渡部分和立管的窑气流中燃烧该燃料。一个固体燃料的输送部分在位于搁置过渡部分的窑气流的下游形成在立管中。一个燃料输送管延伸通过燃料输送通道，并具有一个位于立管外部的燃料入口端和一个位于立管内部的燃料出口端。设置一个炉篦来接收从立管中的燃料输送管排出口端排出的固体燃料，并使其处于悬置状态。一个固体燃料送入机构被用于将燃料送入燃料输送管的入口端以及炉篦上。燃料输送管包括位于燃料入口端和燃料出口端之间的一个中间整备部分(intermediate staging portion)。该整备部分和燃料输送管的出口端部分最好是绝热隔开的。在一个实施例中，通过一个环行通道来将它们隔开，以便输送含氧气体，使其与悬置在炉篦上及窑内气流中的固体燃料接触。能够对一种进入中间整备部分的燃烧控制剂进行计量，使之与立管中炉篦上的“分阶段”输送的固体废物接触。最好将一个可在输送管打开和输送管关闭这两个位置之间动作的阀设置在中间整备部分和燃料入口端之间的输送管中。还能够监测立管中固体废物的燃烧，并能够通过调整固体废物与含氧气体和燃烧控制剂之间的接触来控制这种燃烧。通过下面对本专利技术优选实施例的详细描述，本领域的技术人员可更好地理解本专利技术其它的特点和有益效果。附图说明图1是在立管上安装了本专利技术燃料加装设备的改进预煅烧窑的部分截面图；图2是在立管上安装了本专利技术燃料加装设备的改进预加热窑的部分截面图；图3是图1和2中的燃料加装设备的放大截面图；图4是燃料加装设备一部分的放大截面图；图5和6是类似于图3的截面图，它示出了将轮胎送入窑的立管中以便在立管中进行燃烧；以及图7是类似于图3的放大截面图，它示出了一种燃料加装设备的替代实施例。优选实施例详述本专利技术涉及一种环境允许的以预加热和预煅烧水泥窑来处理可燃固体废物的方法。在水泥熟料产品广泛应用的商业过程中，将细分的生矿物料分流通过一个旋转倾斜旋转窑容器或窑筒来煅烧和“烧结”水泥生料。通过在窑的下部燃烧如煤气、燃料油、煤粉等这样的燃料来达到处理矿物料所需的温度，所述的窑下部具有以与运动通过旋转窑筒的矿物料相逆的方向运动的窑内气流。除了在其下部燃烧的倾斜旋转窑容器和位于其上部的固定传热部分外，预加热或预煅烧窑一般还包括多级旋风器，这些旋风器用于在将生料引入旋转窑筒的上部之前对这些生料进行预加热或预煅烧。由于在矿物料进入旋转窑容器之前被预加热或预煅烧，旋转窑容器的长度可以大大小于不进行预加热或预煅烧的传统长窑中容器的长度。本专利技术提供了一种在预加热或预煅烧窑的固定传热部分中对作为辅助燃料的固体可燃废物的燃烧进行控制使其高效且不影响环境的方法和设备。在本专利技术中，设置一个将可燃固体废物装入如图1和2所示的预煅烧或预加热窑14、16的立管12中的燃料加装设备10。预煅烧和预加热窑14、16包括一个旋转容器18、立管12以及位于旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预加热或预煅烧水泥窑，它包括一个旋转的容器，一个逆流式预加热水泥生料的立管，以及一个位于立管和旋转容器之间用于接收来自立管的经预热的矿物料并将其输送入旋转容器的搁置过渡部分，所述窑进行了改进，用来将固体燃料送入立管以便在顺次通过旋转容器、搁置过渡部分以及立管的窑内气流中燃烧该固体燃料，这种改进了的窑包括： 一个位于立管中的固体燃料输送口，其位置位于来自搁置过渡部分的窑内气流的下游， 将固体燃料经过固体燃料输送口送入立管的装置，以及 使得经固体燃料输送口送入的固体燃料悬置在窑内气流中的一个固定位置处的装置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：ER汉森，TJ雷瑟，JR图特，
申请(专利权)人：凯登丝环境能源有限公司，阿什格罗夫水泥公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]