СПОСОБ ОБРАБОТКИ ШЛАМА И СИСТЕМА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЦЕМЕНТА
SLUDGE TREATMENT METHOD AND CEMENT PRODUCTION SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к способу обработки шлама и системе для производства цемента, в которой используют шлам.
Уровень техники
[0002] Способ изготовления цемента в основном включает: проводимую для сырьевой муки стадию в виде высушивания, мелкого дробления и компаундирования цементной сырьевой муки; стадию обжига в виде обжига сырьевой муки для производства клинкера в качестве промежуточного продукта; и стадию окончательной обработки в виде добавления к клинкеру гипса и мелкого дробления клинкера для производства цемента. На стадии обжига в общем случае цементная сырьевая мука проходит через предварительный нагреватель, предварительный кальцинатор (печь разложения) и обжигательную печь в данном порядке следования. Как это было предложено: в качестве тепловой энергии на стадии обжига используют теплоту сгорания шлама, такого как канализационный шлам и шлам промышленных сточных вод; а в качестве цементной сырьевой муки используют золу от сжигания шлама. В источниках Патентной литературы 1 и 2 раскрываются методики использования шлама на стадии обжига цемента.
[0003] В источнике Патентной литературы 1 описывается изготовление цементного клинкера в результате: добавления растворителя к отходам, содержащим органические вещества, для придания отходам текучести; мелкого дробления отходов при использовании мельницы мокрого помола; и перевода смешанных мелко раздробленных материалов взвеси на стадию обжига. В качестве растворителя описывается шлам. Помимо этого, в качестве участка, на который переводят смешанные мелко раздробленные материалы взвеси, описывается высокотемпературный участок, имеющий температуру в диапазоне между 800°С и 1000°С, в предварительном нагревателе.
[0004] Как это описывается в источнике Патентной литературы 2: при использовании оборудования для технологического пиропроцесса при производстве цемента, в котором предварительный кальцинатор и циклон самой нижней ступени непосредственно соединяются друг с другом, водосодержащий шлам переводят в область между выпускным отверстием предварительного кальцинатора и участком выпускного отверстия циклона самой нижней ступени; а при отсутствии непосредственного соединения друг с другом между предварительным кальцинатором и циклоном самой нижней ступени водосодержащий шлам переводят в область между участком впускного отверстия циклона самой нижней ступени и участком выпускного отверстия циклона самой нижней ступени. Окружающая температура на участке, на который переводят водосодержащий шлам, находится в диапазоне между 800°С и более и 900°С и менее.
Перечень цитирования
Источники патентной литературы
[0005]
Патентная литература 1: Публикация японской выложенной патентной заявки № 2004-123513
Патентная литература 2: Публикация японской выложенной патентной заявки № 2009-95804
Сущность изобретения
Техническая проблема
[0006] В источнике Патентной литературы 1 образование диоксина предотвращают в результате перевода смешанных мелко раздробленных материалов взвеси, то есть, шлама, содержащего относительно большое количество влаги, на участок, имеющий температуру, составляющую 800°С и более, в предварительном нагревателе. В источнике Патентной литературы 2 в результате перевода водосодержащего шлама на участок, имеющий температуру, составляющую 800°С и более, в предварительном нагревателе водосодержащий шлам эффективно высушивают. В дополнение к этому, уменьшается количество тепла, необходимое для увеличения температуры шлама, и подавляются тепловые потери в оборудовании для технологического пиропроцесса при производстве цемента.
[0007] Как это предложили заявители настоящей заявки в японской патентной заявке №2018-006471: обезвоженный шлам и цементную сырьевую муку смешивают для преобразования их в частицы; частицы вводят в контакт с сушильным газом для высушивания; а полученную дисперсную смесь переводят в предварительный кальцинатор на стадии обжига цемента. Вследствие использования для высушивания смеси сухого газа, имеющего меньшую температуру, чем внутренняя температура печи предварительного кальцинатора, высушенная смесь может содержать большее количество влаги, чем обычная цементная сырьевая мука, и температура смеси, переводимой в предварительный кальцинатор, является меньшей, чем внутренняя температура печи предварительного кальцинатора.
[0008] При переводе смеси, имеющей меньшую температуру, чем внутренняя температура печи, в предварительный кальцинатор, возникают опасения о том, что состояние горения станет неустойчивым, и увеличится потребление топлива. В дополнение к этому, возникают опасения о том, что в окрестности канала подачи для смеси произойдет уменьшение локальной температуры, и произойдут уменьшение срока службы футеровки и образование покрытия.
[0009] В настоящем изобретении предлагается методика операции по дополнительному стабилизированию в способе обработки шлама, в котором используют шлам в качестве части цементной сырьевой муки и топлива, и в системе для производства цемента, в которой используют шлам.
Разрешение проблемы
[0010] Способ обработки шлама, соответствующий одному аспекту настоящего изобретения, является способом обработки шлама при использовании системы для производства цемента, при этом система для производства цемента включает: предварительный нагреватель суспензии, выполненный с возможностью предварительного нагрева цементной сырьевой муки; предварительный кальцинатор, выполненный с возможностью прокаливания предварительно нагретой цементной сырьевой муки; и обжигательную печь, выполненную с возможностью обжига прокаленной цементной сырьевой муки, причем способ обработки шлама включает: перевод дисперсных материалов, содержащих сухой шлам, в область предварительного нагревателя суспензии, при этом область имеет температуру в диапазоне между 600°С и более и менее, чем 800°С; и использование сухого шлама в качестве цементной сырьевой муки и топлива.
[0011] Помимо этого, система для производства цемента, соответствующая еще одному аспекту настоящего изобретения, включает: предварительный нагреватель суспензии, выполненный с возможностью предварительного нагрева цементной сырьевой муки; предварительный кальцинатор, выполненный с возможностью прокаливания предварительно нагретой цементной сырьевой муки; и обжигательную печь, выполненную с возможностью обжига прокаленной цементной сырьевой муки, где предварительный нагреватель суспензии включает, по меньшей мере, один канал подачи, через который дисперсные материалы, содержащие сухой шлам, переводят в область, имеющую температуру в диапазоне между 600°С и более и менее, чем 800°С.
[0012] В способе обработки шлама и системе для производства цемента дисперсные материалы, содержащие сухой шлам, переводят в область, имеющую температуру в диапазоне между 600°С и более и менее, чем 800°С, в предварительном нагревателе суспензии. При перемещении дисперсных материалов из канала подачи (позиции перевода), через который дисперсные материалы переводят в предварительный нагреватель суспензии, в предварительный кальцинатор температура дисперсных материалов увеличивается до температуры перевода (в диапазоне приблизительно между 850°С и 900°С), при которой дисперсные материалы переводят в предварительный кальцинатор совместно с цементной сырьевой мукой.
[0013] В настоящем изобретении время пребывания дисперсных материалов в предварительном нагревателе суспензии является более продолжительным, чем в обыкновенном случае, когда материалы переводят в область, имеющую температуру, составляющую 800°С и более, как в источниках Патентной литературы 1 и 2. Таким образом, дисперсные материалы переводят в предварительный кальцинатор после надлежащего предварительного нагревания совместно с цементной сырьевой мукой. Поэтому могут быть подавлены неустойчивость состояния горения и увеличение потребления топлива, что стимулируется при переводе в предварительный кальцинатор низкотемпературных материалов. Это может вносить свой вклад в стабилизирование функционирования системы для производства цемента, в которой используют шлам в качестве части цементной сырьевой муки и топлива.
[0014] Помимо этого, в настоящем изобретении разница температур между окружающей температурой канала подачи (позиции перевода), через который дисперсные материалы переводят в предварительный нагреватель суспензии, и температурой дисперсных материалов является меньшей, чем соответствующая разница в вышеупомянутом обыкновенном случае. Поэтому может быть подавлено уменьшение локальной температуры дисперсных материалов в окрестности канала подачи, и могут быть подавлены уменьшение срока службы футеровки и образование покрытия.
Выгодные эффекты от изобретения
[0015] В настоящем изобретении может быть предложена методика операции по стабилизированию в способе обработки шлама, в котором используют шлам в качестве части цементной сырьевой муки и топлива, и в системе для производства цемента, в которой используют шлам.
Краткое описание чертежей
[0016] ФИГ. 1 представляет собой диаграмму систематической принципиальной схемы, демонстрирующую систему для производства цемента, соответствующую одному варианту осуществления настоящего изобретения.
ФИГ. 2 представляет собой блок-схему, демонстрирующую принципиальную схему предварительного нагревателя суспензии.
Описание вариантов осуществления
[0017] Далее при обращении к чертежам будет описываться один вариант осуществления настоящего изобретения. ФИГ. 1 представляет собой диаграмму систематической принципиальной схемы, демонстрирующую систему для производства цемента 100, соответствующую данному варианту осуществления настоящего изобретения.
[0018] Один технологический процесс изготовления цемента в основном включает: проводимую для сырьевой муки стадию в виде высушивания, мелкого дробления и компаундирования цементной сырьевой муки; стадию обжига в виде обжига сырьевой муки для производства клинкера в качестве промежуточного продукта; и стадию окончательной обработки в виде добавления к клинкеру гипса и мелкого дробления клинкера для производства цемента. У системы для производства цемента 100, продемонстрированной на ФИГ. 1, подробно демонстрируются оборудование для технологического пиропроцесса при производстве цемента 2, колосниковый холодильник 3 и их периферийные устройства, которые производят стадию обжига.
[0019] Система для производства цемента 100 включает: оборудование для технологического пиропроцесса при производстве цемента 2, которое обжигает цементную сырьевую муку; и колосниковый холодильник 3, который охлаждает обожженные материалы, выгруженные из оборудования для технологического пиропроцесса при производстве цемента 2.
[0020] Оборудование для технологического пиропроцесса при производстве цемента 2 включает: предварительный нагреватель суспензии (ниже в настоящем документе просто обозначаемый термином «предварительный нагреватель 21»), который предварительно нагревает цементную сырьевую муку; предварительный кальцинатор 22, который прокаливает (разлагает) предварительно нагретую цементную сырьевую муку; и обжигательную печь 23, которая обжигает предварительно нагретую и прокаленную цементную сырьевую муку.
[0021] В оборудовании для технологического пиропроцесса при производстве цемента 2 предварительный нагреватель 21, предварительный кальцинатор 22 и обжигательная печь 23 сообщаются друг с другом таким образом, что цементная сырьевая мука перемещается через предварительный нагреватель 21, предварительный кальцинатор 22 и обжигательную печь 23 в данном порядке следования. Помимо этого, в оборудовании для технологического пиропроцесса при производстве цемента 2 высокотемпературный отходящий газ из обжигательной печи 23 перетекает через предварительный кальцинатор 22 и предварительный нагреватель 21 в данном порядке следования. Технологическая линия отходящего газа пиропроцессора 9, в которую истекает отходящий газ из оборудования для технологического пиропроцесса при производстве цемента 2, соединяется с предварительным нагревателем 21. На технологической линии отходящего газа пиропроцессора 9 располагают котел 91, вытяжной вентилятор 92, мельницу для сырьевой муки 93, пылеуловитель 94, вытяжной вентилятор 95 и дымовую трубу 96 в данном порядке следования от позиции выше по ходу технологического потока до позиции ниже по ходу технологического потока вдоль потока отходящего газа.
[0022] ФИГ. 2 представляет собой блок-схему, демонстрирующую принципиальную схему предварительного нагревателя 21. Предварительный нагреватель 21, продемонстрированный на ФИГ. 2, включает циклонные пылеуловители, соединенные последовательно. Предварительный нагреватель 21, соответствующий настоящему варианту осуществления, включает пять циклонных установок U1 - U5, соединенных последовательно в направлении верхней стороны от предварительного кальцинатора 22. Количество циклонных установок U, включенных в предварительный нагреватель 21, может составлять три и более.
[0023] Каждая из циклонных установок U включает: циклон С; тракт D, через который ток воздуха вводят в циклон С; и трубу В, через которую твердое вещество, отделенное от тока воздуха в циклоне С, передают в, по меньшей мере, одно устройство, выбираемое из тракта D циклонной установки U, размещенной на нижней ступени данной циклонной установки U, предварительного кальцинатора 22 или обжигательной печи 23. На ФИГ. 2 цифры, сопровождающие B, C, D и U, представляют собой номера ступеней.
[0024] Первая циклонная установка U1 на самой нижней ступени включает первый циклон С1, первый тракт D1 и первую трубу В1. Впускное отверстие для тока воздуха первого циклона С1 соединяется с выпускным отверстием предварительного кальцинатора 22 через первый тракт D1. Выпускное отверстие для твердого вещества первого циклона С1 соединяется через трубу В1 с участком, где обжигательная печь 23 и предварительный кальцинатор 22 соединяются друг с другом.
[0025] Вторая циклонная установка U2 на второй самой нижней ступени включает второй циклон С2, второй тракт D2 и вторую трубу В2. Выпускное отверстие для газа первого циклона С1 соединяется с впускным отверстием для тока воздуха второго циклона С2 через второй тракт D2. Выпускное отверстие для твердого вещества второго циклона С2 соединяется с предварительным кальцинатором 22 через трубу В2.
[0026] Третья циклонная установка U3 на третьей самой нижней ступени включает третий циклон С3, третий тракт D3 и третью трубу В3. Выпускное отверстие для газа второго циклона С2 соединяется с впускным отверстием для тока воздуха третьего циклона С3 через третий тракт D3. Выпускное отверстие для твердого вещества третьего циклона С3 соединяется со вторым трактом D2 через трубу В3.
[0027] Четвертая циклонная установка U4 на четвертой самой нижней ступени включает четвертый циклон С4, четвертый тракт D4 и четвертую трубу В4. Выпускное отверстие для газа третьего циклона С3 соединяется с впускным отверстием для тока воздуха четвертого циклона С4 через четвертый тракт D4. Выпускное отверстие для твердого вещества четвертого циклона С4 соединяется с третьим трактом D3 через трубу В4.
[0028] Пятая циклонная установка U5 на самой верхней ступени включает пятый циклон С5, пятый тракт D5 и пятую трубу В5. Выпускное отверстие для газа четвертого циклона С4 соединяется с впускным отверстием для тока воздуха пятого циклона С5 через пятый тракт D5. Выпускное отверстие для твердого вещества пятого циклона С5 соединяется с четвертым трактом D4 через трубу В5. Выпускное отверстие для газа пятого циклона С5 соединяется с расположенным выше по ходу технологического потока концом технологической линии отходящего газа пиропроцессора 9.
[0029] В предварительном нагревателе 21, сконфигурированном в соответствии с вышеизложенным, высокотемпературный отходящий газ из обжигательной печи 23 перетекает через предварительный кальцинатор 22 и первый тракт D1 в первый циклон С1. Отходящий газ перемещается из циклона С1 на самой нижней ступени в направлении циклона С5 на самой верхней ступени. Говоря конкретно, отходящий газ перетекает через первый циклон С1, второй тракт D2, второй циклон С2, третий тракт D3, третий циклон С3, четвертый тракт D4, четвертый циклон С4, пятый тракт D5 и пятый циклон С5 в данном порядке следования.
[0030] На пятом тракте D5 располагают канал подачи цементной сырьевой муки 28. Цементную сырьевую муку подают в пятый тракт D5 через канал подачи цементной сырьевой муки 28. Цементная сырьевая мука, поданная в пятый тракт D5, перетекает в пятый циклон С5 совместно с потоком отходящего газа. В пятом циклоне С5 цементную сырьевую муку отделяют от потока отходящего газа и передают в четвертый тракт D4 через трубу В5. Цементная сырьевая мука, переданная в четвертый тракт D4, перетекает в четвертый циклон С4 совместно с потоком отходящего газа. В четвертом циклоне С4 цементную сырьевую муку отделяют от потока отходящего газа и передают в третий тракт D3 через трубу В4.
[0031] На третьем тракте D3 располагают канал подачи 29, в который переводят описанную ниже смесь. Канал подачи 29 соединяется с описанной ниже технологической линией подачи смеси 8 (технологической линией транспортирования 84). Цементная сырьевая мука, переданная от четвертого циклона С4 в третий тракт D3, и цементная сырьевая мука и смесь (дисперсные материалы), поданные в третий тракт D3 через канал подачи 29, перетекают в третий циклон С3 совместно с потоком отходящего газа. В третьем циклоне С3 цементную сырьевую муку (включающую смесь) отделяют от потока отходящего газа и передают во второй тракт D2 через трубу В3. Цементная сырьевая мука, переданная во второй тракт D2, перетекает во второй циклон С2 совместно с потоком отходящего газа. Во втором циклоне С2 цементную сырьевую муку отделяют от потока отходящего газа и передают в предварительный кальцинатор 22 через трубу В2. Отходящий газ предварительного кальцинатора 22 перетекает в первый циклон С1 через первый тракт D1. В первом циклоне С1 цементную сырьевую муку отделяют от потока отходящего газа и передают через трубу В1 на участок, где обжигательная печь 23 и предварительный кальцинатор 22 соединяются друг с другом. В соответствии с вышеизложенным в предварительном нагревателе 21 цементная сырьевая мука (включающая смесь) перемещается в порядке следования из циклона С5 на самой верхней ступени в направлении циклона С1 на самой нижней ступени. По мере прохождения цементной сырьевой муки в предварительном нагревателе 21 через циклоны С цементная сырьевая мука нагревается в результате теплообмена с отходящим газом предварительного кальцинатора 22.
[0032] Предварительный кальцинатор 22 включает горелку предварительного кальцинатора 25. C предварительным кальцинатором 22 соединяется тракт для третичного воздуха 41, через который передают отходящее тепло из колосникового холодильника 3 в предварительный кальцинатор 22. В предварительном кальцинаторе 22 цементную сырьевую муку и смесь, выгруженную из предварительного нагревателя 21, прокаливают в атмосфере при приблизительно 900°С. В настоящем варианте осуществления температура отходящего газа, перетекающего в первый тракт D1, составляет приблизительно 900°С, а температура отходящего газа, перетекающего во второй тракт D2, составляет приблизительно 850°С. Температура отходящего газа, перетекающего в третий тракт D3, составляет приблизительно 750°С, а температура отходящего газа, перетекающего в четвертый тракт D4, составляет приблизительно 600°С. Температура отходящего газа, перетекающего в пятый тракт D5, составляет приблизительно 450°С, а температура отходящего газа, перетекающего из циклона С5 в технологическую линию отходящего газа пиропроцессора 9, составляет приблизительно 310°С. Температуры отходящего газа, перетекающего в тракты D, представляют собой просто примеры.
[0033] Если возвратиться к ФИГ. 1, то обжигательная печь 23 в настоящем варианте осуществления является вращающейся обжигательной печью, которая является удлиненной в боковом направлении и цилиндрической. Обжигательную печь 23 располагают таким образом, что она является слегка наклоненной сверху вниз от ее впускного отверстия для сырьевой муки в направлении ее выпускного отверстия для сырьевой муки. Обжигательная печь 23 включает горелку обжигательной печи 26, размещенную поблизости от выпускного отверстия для сырьевой муки. В обжигательной печи 23 цементную сырьевую муку, предварительно нагретую при использовании предварительного нагревателя 21 и прокаленную при использовании предварительного кальцинатора 22, обжигают под воздействием отходящего тепла колосникового холодильника 3 и газа сгорания горелки обжигательной печи 26.
[0034] Выпускное отверстие обжигательной печи 23 соединяется с впускным отверстием колосникового холодильника 3. В колосниковом холодильнике 3 высокотемпературные обожженные материалы, выгруженные из обжигательной печи 23, вводят в контакт с охлаждающим воздухом. Таким образом, обожженные материалы быстро охлаждаются, становясь клинкером. Клинкер, выгруженный из колосникового холодильника, передают в бункер для хранения клинкера при использовании транспортера для клинкера 32.
[0035] С колосниковым холодильником 3 соединяется технологическая линия отходящего тепла холодильника 4, в которую истекает отходящее тепло колосникового холодильника 3. Технологическая линия отходящего тепла холодильника 4 включает: описанный выше тракт для третичного воздуха 41; технологическую линию высокотемпературного отходящего тепла 42, через которую отходящее тепло отбирают из колосникового холодильника 3; и технологическую линию низкотемпературного отходящего тепла 43, через которую из колосникового холодильника 3 отбирают отходящее тепло при менее, чем приблизительно 200°С.
[0036] Технологическая линия высокотемпературного отходящего тепла 42 соединяется с котлом 45. Отходящий газ из колосникового холодильника 3 передают в котел 45 через технологическую линию высокотемпературного отходящего тепла 42.
[0037] На технологической линии низкотемпературного отходящего тепла 43 располагают пылеуловитель 46, вытяжной вентилятор 47 и дымовую трубу 48 в данном порядке следования от позиции выше по ходу технологического потока до позиции ниже по ходу технологического потока вдоль потока отходящего газа. В настоящем варианте осуществления технологическая линия отходящего газа 45а котла 45 соединяется с частью технологической линии низкотемпературного отходящего тепла 43, где данную часть размещают по ходу технологического потока выше пылеуловителя 46.
[0038] Система для производства цемента 100, кроме того, включает: смеситель 5, который смешивает обезвоженный шлам и цементную сырьевую муку для производства дисперсной смеси; сушилку 6, которая высушивает смесь в результате введения смеси в контакт с сушильным газом; технологическую линию отходящего газа сушилки 7, через которую отходящий газ из сушилки 6 передают в колосниковый холодильник 3; технологическую линию подачи смеси 8, через которую высушенную смесь передают из сушилки 6 в предварительный нагреватель 21 оборудования для технологического пиропроцесса при производстве цемента 2; и технологическую линию подачи сушильного газа 61, через которую сушильный газ подают в сушилку 6.
[0039] Смеситель 5 включает: бункер для цементной сырьевой муки 51; бункер для обезвоженного шлама 52; и смеситель 53, который выдает цементную сырьевую муку и обезвоженный шлам при одновременном их смешивании.
2
2
3
2
3
[0040] Цементную сырьевую муку, которая была высушена, мелко раздроблена и компаундирована на стадии, проводимой для сырьевой муки, переводят в бункер для цементной сырьевой муки 51. Цементная сырьевая мука может быть той же самой, что и цементная сырьевая мука, поданная в канал подачи цементной сырьевой муки 28 предварительного нагревателя 21. В качестве цементной сырьевой муки без какого-либо конкретного ограничения используют известную сырьевую муку, содержащую известняк в качестве основного компонента. Говоря конкретно, цементная сырьевая мука в основном содержит известняк и глину, к известняку в общем случае добавляют кварцит, оксид железа и тому подобное. В рамках одного примера химический состав цементной сырьевой муки включает: от 12 до 15% (мас.) SiO; от 3 до 4% (мас.) AlO; от 1,5 до 2,5% (мас.) FeO; от 43 до 44% (мас.) СаО; от 0,6 до 0,9% (мас.) MgO; от 35 до 37% (мас.) летучих компонентов; и от 0 до 1% (мас.) (остаточно) других материалов.
[0041] Обезвоженный шлам переводят в бункер для обезвоженного шлама 52. Обезвоженный шлам представляет собой твердые материалы (обезвоженный кек), который остается после обезвоживания шлама, такого как канализационный шлам, шлам промышленных сточных вод или активированный шлам, при использовании обезвоживателя (не показано). Обезвоженный шлам, с которым в общем случае обращаются как с обезвоженным кеком, содержит от 60 до 90% (мас.) влаги.
[0042] Выпускное отверстие бункера для цементной сырьевой муки 51 соединяется с впускным отверстием смесителя 53 через питатель для подстраивания цементной сырьевой муки 55. Питатель для подстраивания цементной сырьевой муки 55 подстраивает количество цементной сырьевой муки, переданной из бункера для цементной сырьевой муки 51 в смеситель 53. Помимо этого, выпускное отверстие бункера для обезвоженного шлама 52 соединяется с впускным отверстием смесителя 53 через питатель для подстраивания шлама 56. Питатель для подстраивания шлама 56 подстраивает количество обезвоженного шлама, переданного из бункера для обезвоженного шлама 52 в смеситель 53. Соотношение в смеси между обезвоженным шламом и цементной сырьевой мукой в смесителе 53 является таким массовым соотношением или объемным соотношением между обезвоженным шламом и цементной сырьевой мукой, что смесь, полученная в результате смешивания обезвоженного шлама и цементной сырьевой муки, становится дисперсной.
[0043] При попадании соотношения в смеси между обезвоженным шламом и цементной сырьевой мукой в пределы конкретного диапазона смесь обезвоженного шлама и цементной сырьевой муки становится дисперсной без проведения гранулирования. Соотношение в смеси между обезвоженным шламом и цементной сырьевой мукой не является однородным, но меняется в зависимости от свойств (в особенности уровня содержания свободной влаги и процентного уровня содержания органических веществ) обезвоженного шлама и свойств (в особенности уровня содержания влаги и состава) цементной сырьевой муки. Поэтому желательным является задание соотношения в смеси между обезвоженным шламом и цементной сырьевой мукой каждый раз при изменении свойств обезвоженного шлама и цементной сырьевой муки. Диапазон соотношения в смеси между обезвоженным шламом и цементной сырьевой мукой может быть получен, например, при использовании эксперимента.
[0044] В настоящем варианте осуществления в качестве сушилки 6 используют сушилку с псевдоожиженным слоем. Поэтому желательным является задание соотношения в смеси между обезвоженным шламом и цементной сырьевой мукой на уровне такого значения, что смесь становится надлежащим образом дисперсной в качестве псевдоожижающей среды. Говоря конкретно, соотношение в смеси между обезвоженным шламом и цементной сырьевой мукой экспериментально рассчитывают таким образом, что совокупное количество влаги в смеси станет попадать в диапазон между 10% (мас.) и более и 25% (мас.) и менее, в желательном случае между 13% (мас.) и более и 22% (мас.) и менее. Таким образом, соотношение между компонентами в смеси предварительно задают в контроллере 57. Контроллер 57 регулирует питатель для подстраивания цементной сырьевой муки 55 и питатель для подстраивания шлама 56 таким образом, что получают вышеупомянутое соотношение в смеси между обезвоженным шламом и цементной сырьевой мукой. Совокупная влага в смеси представляет собой сумму свободной влаги, которая является влагой, приставшей к поверхности, в смеси, и влаги, которая является внутренней влагой в смеси. Совокупную влагу в смеси измеряли на основании метода определения влаги в угле, определенного в документе «JIS M 8812 Coal and coke - Methods for proximate analysis».
[0045] Как это было подтверждено в эксперименте, проведенном изобретателями настоящего изобретения, при наличии совокупной влаги в смеси в диапазоне между 10% (мас.) и более и 25% (мас.) и менее получают дисперсную смесь, у которой распределение частиц по размерам является маленьким (то есть у которой вариация диаметров частиц является маленькой), и у которой средний диаметр частиц является надлежащим в качестве псевдоожижающей среды.
[0046] В предшествующем изложении диаметр, который «является надлежащим в качестве псевдоожижающей среды», является диаметром каждой из частиц, которые могут равномерно перетекать в слое, и, как это считается, такой диаметр находится в диапазоне между несколькими микрометрами и приблизительно пятью миллиметрами. В соответствии с результатом эксперимента, проведенного изобретателями настоящего изобретения, средний диаметр частиц (медианный диаметр d50) смеси, у которой совокупная влага попадает в пределы диапазона между 10% (мас.) и более и 25% (мас.) и менее, находился в диапазоне между 0,5 мм и более и 5 мм и менее и был надлежащим в качестве псевдоожижающей среды.
[0047] Смесь, полученную в результате смешивания обезвоженного шлама и цементной сырьевой муки в смесителе 53, подают в сушилку 6. В сушилке 6 получают псевдоожиженный слой, в котором смесь исполняет функцию псевдоожижающей среды, а сушильный газ исполняет функцию псевдоожижающего газа. В сушилке 6 сушильный газ подают в слой смеси, полученный на нижнем участке сушильной камеры. После этого сушильный газ перемещается снизу вверх в слое смеси, и поэтому смесь и сушильный газ вступают в контакт друг с другом. Таким образом, смесь высушивают. В соответствии с вышеизложенным в качестве сушилки 6 используют сушилку с псевдоожиженным слоем, характеризующуюся более высокой эффективностью высушивания, чем другие сушилки, (то есть, характеризующуюся более высокой объемной скоростью теплообмена). Однако, сушилка 6 не ограничивается сушилкой с псевдоожиженным слоем.
[0048] Сушильный газ подают в сушилку 6 через технологическую линию подачи сушильного газа 61. Расход (скорость течения) сушильного газа, поданного в сушилку 6, может быть подстроен при использовании шибера, вентилятора и тому подобного в соответствии со свойствами (то есть диаметром частиц, влагой, плотностью и тому подобным) смеси таким образом, что реализуется надлежащее состояние псевдоожижения псевдоожиженного слоя сушилки 6. В настоящем варианте осуществления в качестве сушильного газа используют отходящий газ технологического процесса изготовления цемента или отходящий газ технологического процесса, использующего тепло отходящего газа технологического процесса изготовления цемента, при этом отходящий газ имеет температуру в диапазоне между 50°С и более и менее чем 200°С. Примеры такого отходящего газа включают: отходящий газ, имеющий температуру, составляющую менее чем 200°С, колосникового холодильника 3; отходящий газ, имеющий температуру, составляющую менее чем 200°С, котла 45, для которого используют отходящий газ колосникового холодильника 3; и отходящий газ, имеющий температуру, составляющую менее, чем 200°С, мельницы для сырьевой муки 93, для которой используют отходящий газ оборудования для технологического пиропроцесса при производстве цемента 2.
[0049] Смесь, высушенную в сушилке 6, выгружают из нижней части сушильной камеры и подают в предварительный кальцинатор 22 через технологическую линию подачи смеси 8. На смесь, поданную в предварительный кальцинатор 22, особенных ограничений не накладывают, но она может характеризоваться уровнем содержания воды в диапазоне между приблизительно 2 и 5% (мас.) и температурой в диапазоне между приблизительно 60°С и 100°С. Технологическая линия подачи смеси 8 включает: оборудование для транспортирования 81 и 82, которое переносит высушенную смесь из сушилки 6; бункер для смеси 83, который временно хранит смесь; и технологическую линию транспортирования 84, через которую переносят смесь, количественно выгруженную из бункера для смеси 83. Смесь, поданную в предварительный кальцинатор 22 через технологическую линию подачи смеси 8, используют в качестве части топлива, а золу от сгорания смеси используют в качестве части цементной сырьевой муки.
[0050] Отходящий газ из сушилки 6 подают в колосниковый холодильник 3 через технологическую линию отходящего газа сушилки 7. На технологической линии отходящего газа сушилки 7 располагают пылеуловитель 71, вытяжной вентилятор 72 и приточный вентилятор 74 в данном порядке следования от позиции выше по ходу технологического потока до позиции ниже по ходу технологического потока вдоль потока отходящего газа сушилки. Пыль из отходящего газа сушилки, выгруженного из сушилки 6 при использовании вытяжного вентилятора 72, удаляют при использовании пылеуловителя 71. Удаленную пыль подают из пылеуловителя 71 в бункер для смеси 83, а после этого подают в предварительный кальцинатор 22 совместно со смесью, сохраненной в бункере для смеси 83. Отходящий газ сушилки, прошедший через пылеуловитель 71, подают в колосниковый холодильник 3 при использовании приточного вентилятора 74.
[0051] В соответствии с представленным выше описанием изобретения система для производства цемента 100, соответствующая настоящему варианту осуществления, включает: предварительный нагреватель 21, который предварительно нагревает цементную сырьевую муку; предварительный кальцинатор 22, который прокаливает предварительно нагретую цементную сырьевую муку; и обжигательную печь 23, которая обжигает прокаленную цементную сырьевую муку. Предварительный нагреватель 21 включает, по меньшей мере, один канал подачи 29, через который дисперсные материалы, содержащие сухой шлам, переводят в область, имеющую температуру в диапазоне между 600°С и более и менее чем 800°С.
[0052] Помимо этого, способ обработки шлама, соответствующий настоящему варианту осуществления, является способом обработки шлама при использовании системы для производства цемента 100, включающей: предварительный нагреватель 21, который предварительно нагревает цементную сырьевую муку; предварительный кальцинатор 22, который прокаливает предварительно нагретую цементную сырьевую муку; и обжигательную печь 23, которая обжигает прокаленную цементную сырьевую муку. Дисперсные материалы, содержащие сухой шлам, переводят в область, имеющую температуру в диапазоне между 600°С и более и менее чем 800°С, в предварительном нагревателе 21, а сухой шлам используют в качестве цементной сырьевой муки и топлива.
[0053] В настоящем варианте осуществления «дисперсные материалы, содержащие сухой шлам» представляют собой смесь сухого шлама и цементной сырьевой муки. Поэтому система для производства цемента 100, соответствующая настоящему варианту осуществления, кроме того, включает: смеситель 5, который смешивает обезвоженный шлам и цементную сырьевую муку для производства дисперсной смеси; сушилку 6, которая высушивает смесь; и технологическую линию транспортирования 84, через которую смесь, высушенную при использовании сушилки 6, переносят в виде дисперсных материалов в канал подачи 29.
[0054] Дисперсные материалы, содержащие сухой шлам, не ограничиваются смесью сухого шлама и цементной сырьевой муки. Примеры дисперсных материалов, содержащих сухой шлам, включают: мелко раздробленные материалы сухого шлама; и смесь сырьевого шлама и сухого шлама. Помимо этого, размеры дисперсных материалов могут быть такими размерами, что дисперсные материалы переносятся током воздуха отходящего газа из предварительного кальцинатора 22. Дисперсные материалы могут иметь форму порошка, форму хлопьев или форму гранул.
[0055] В способе обработки шлама и системе для производства цемента 100 дисперсные материалы, содержащие сухой шлам, переводят в область, имеющую температуру в диапазоне между 600°С и более и менее, чем 800°С, в предварительном нагревателе 21. При одновременном перемещении дисперсных материалов из канала подачи 29 (позиции перевода), через который дисперсные материалы переводят в предварительный нагреватель 21, в предварительный кальцинатор 22 температура дисперсных материалов увеличивается до температуры перевода (приблизительно между 850°С и 900°С), при которой дисперсные материалы переводят в предварительный кальцинатор 22 совместно с цементной сырьевой мукой.
[0056] В настоящем изобретении время пребывания дисперсных материалов в предварительном нагревателе 21 является более продолжительным, чем в обыкновенном случае, когда материалы переводят в область, имеющую температуру, составляющую 800°С и более, как и в источниках ИПЛ 1 и 2. Таким образом, дисперсные материалы переводят в предварительный кальцинатор 22 после надлежащего предварительного нагревания. Поэтому могут быть подавлены неустойчивость состояния горения и увеличение потребления топлива, что стимулируется при переводе в предварительный кальцинатор 22 низкотемпературных материалов. Помимо этого, разница температур между окружающей температурой канала подачи 29 (позиции перевода), через который дисперсные материалы переводят в предварительный нагреватель 21, и температурой дисперсных материалов является меньшей, чем соответствующая разница в вышеупомянутом обыкновенном случае. Поэтому может быть подавлено уменьшение локальной температуры дисперсных материалов в окрестности канала подачи 29, и могут быть подавлены уменьшение срока службы футеровки и образование покрытия. В качестве результата это может вносить свой вклад в стабилизирование функционирования системы для производства цемента 100, в которой используют шлам в качестве части цементной сырьевой муки и топлива.
[0057] В системе для производства цемента 100, соответствующей настоящему варианту осуществления, предварительный нагреватель 21 включает три и более циклонные установки U1 - U5, соединенные последовательно в направлении верхней стороны от предварительного кальцинатора 22. Каждая из циклонных установок U1 - U5 включает: циклон (С1 - С5); тракт (D1 - D5), через который ток воздуха вводят в циклон (С1 - С5); и трубу (В1 - В5), через которую твердое вещество, отделенное от тока воздуха в циклоне (С1 - С5), передают в, по меньшей мере, одно устройство, выбираемое из: тракта (D1 - D4) циклонной установки (U1 - U4), размещенной на нижней ступени данной циклонной установки (U1 - U5); предварительного кальцинатора 22; или обжигательной печи 23.
[0058] Для увеличения времени пребывания в предварительном нагревателе 21 желательным является расположение канала подачи 29 на тракте D циклонной установки U, размещенной на верхней ступени области, имеющей температуру, составляющую 600°С и более, в предварительном нагревателе 21. Поэтому в настоящем варианте осуществления канал подачи 29 располагают в окрестности канала притока тракта D3 третьей самой нижней циклонной установки U3. Однако, поскольку температура отходящего газа, перетекающего в тракт D2 второй самой нижней циклонной установки U2, составляет приблизительно 850°С, но уменьшается до менее, чем 800°С непосредственно после перетекания отходящего газа в тракт D2, канал подачи 29 может быть расположен на тракте D2. В соответствии с вышеизложенным в системе для производства цемента 100, соответствующей настоящему варианту осуществления, канал подачи 29 может быть расположен на, по меньшей мере, одном устройстве, выбираемом из тракта D2 второй самой нижней циклонной установки U2 или тракта D3 третьей самой нижней циклонной установки U3. Говоря другими словами, дисперсные материалы могут быть переведены в, по меньшей мере, одно устройство, выбираемое из тракта D2 второй самой нижней циклонной установки U2 или тракта D3 третьей самой нижней циклонной установки U3. Позиция канала подачи 29 в подходящем для использования случае может быть подстроена для каждого предварительного нагревателя 21 системы для производства цемента 100.
[0059] При переводе дисперсных материалов, содержащих сухой шлам, в область, имеющую температуру, составляющую менее, чем 600°С, в предварительном нагревателе 21 пахучие вещества, образованные из шлака, содержащегося в дисперсных материалах, не разлагаются под воздействием тепла и выгружаются в технологическую линию отходящего газа пиропроцессора 9. Поэтому на технологической линии отходящего газа пиропроцессора 9 требуется устройство, которое разлагает данные пахучие вещества. Помимо этого, область, имеющая температуру, составляющую 800°С и более, в предварительном нагревателе 21 по существу не ограничивается первым трактом D1, который соединяет предварительный кальцинатор 22 и циклон самой нижней ступени С1. При переводе дисперсных материалов, содержащих сухой шлам, в первый тракт D1 предварительного нагревателя 21 дисперсные материалы проходят через только первую циклонную установку U1 в предварительном нагревателе 21. Поэтому температура дисперсных материалов не может быть надлежащим образом увеличена. Таким образом, затруднительным является подавление уменьшения локальной температуры дисперсных материалов в окрестности канала подачи 29.
[0060] В вышеизложенном материале описывается предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения. В настоящее изобретение могут быть включены модификации конкретных структур и/или функциональных деталей вышеупомянутого варианта осуществления до тех пор, пока они будут попадать в объем настоящего изобретения.
Перечень ссылочных позиций
[0061]
2 оборудование для технологического пиропроцесса при производстве цемента
3 колосниковый холодильник
4 технологическая линия отходящего тепла холодильника
5 смеситель
6 сушилка
7 технологическая линия отходящего газа сушилки
8 технологическая линия подачи смеси
9 технологическая линия отходящего газа пиропроцессора
21 предварительный нагреватель суспензии
22 предварительный кальцинатор
23 обжигательная печь
25 горелка предварительного кальцинатора
26 горелка обжигательной печи
28 канал подачи цементной сырьевой муки
29 канал подачи
32 транспортер для клинкера
41 тракт для третичного воздуха
42 технологическая линия высокотемпературного отходящего тепла
43 технологическая линия низкотемпературного отходящего тепла
45 котел
45а технологическая линия отходящего газа
46 пылеуловитель
47 вытяжной вентилятор
48 дымовая труба
51 бункер для цементной сырьевой муки
52 бункер для обезвоженного шлама
53 смеситель
55 питатель для подстраивания цементной сырьевой муки
56 питатель для подстраивания шлама
57 контроллер
61 технологическая линия подачи сушильного газа
71 пылеуловитель
72 вытяжной вентилятор
74 приточный вентилятор
81 оборудование для транспортирования
82 оборудование для транспортирования
83 бункер для смеси
84 технологическая линия транспортирования
91 котел
92 вытяжной вентилятор
93 мельница для сырьевой муки
94 пылеуловитель
95 вытяжной вентилятор
96 дымовая труба
100 система для производства цемента
В, В1 - В5 труба
С, С1 - С5 циклон
D, D1 - D5 тракт
U, U1 - U5 циклонная установка.