TWI442976B - 用於粉碎碾磨機給料的方法 - Google Patents

Description

用於粉碎碾磨機給料的方法

本發明是有關一種用於粉碎碾磨機給料的方法，特別是用於水泥工業以及鋼鐵工業、礦石工業、用於發電廠工業和化學工業之煤炭氣化工廠。

本發明特別是提供用於熟料/熔渣研磨工廠，其中所供應之研磨材料必須要承受研磨乾燥加工程序。本發明亦適合用於水泥工業之原料粉末研磨工廠。

在水泥工業之水泥/鼓風爐顆粒熔渣研磨工廠中，其操作方式係結合熟料燒製加工程序之窯爐線系統，於水泥旋轉窯爐內所產生之排放氣體通常是被用來作為熱量來源，用以將研磨材料乾燥。

專利DE 19836323 C2描述具有用於研磨-乾燥加工程序之氣掃式滾子碾粉機的複合式研磨工廠。

未具有外部來源(例如是旋轉窯爐排放氣體或熟料冷卻器氣體)之研磨-乾燥工廠是需要適宜裝置，例如是燃燒器(特別是熱氣產生器)，用以生成高熱加工氣體，例如是熱空氣，此高熱加工氣體將被進給至碾磨機，用以將研磨材料的水氣乾燥和從研磨管路中將水份清除掉。以下之”熱氣”或”加工氣體”用語係意欲亦是包括空氣或熱空氣，以及”新鮮空氣”用語通常是亦包括來自其他加工程序(例如是在大氣環境溫度下)之新鮮氣體。

對於在礦石工業、冶金工業(鼓風爐加工程序)和煤炭氣化(發電廠和化學工業)之煤炭研磨工廠而言，在大部份的應用實例中，其中並無任何外部能量來源可被應用至碾磨機內之乾燥加工程序。在垂直氣掃式碾磨機(例如是氣掃式滾子碾磨機)之研磨過程中，為了要確保乾燥作用的效果，以及避免溫度下降至低於在碾磨機管路內之加工氣體的露點溫度，溫度大約是攝氏80度到100度之分級機下游的加工氣體通常是被供應至水泥/鼓風爐顆粒熔渣研磨工廠。供應至碾磨機之熱氣必須是足夠乾燥，用以吸收在研磨材料內所含有之水氣。為了此項理由，在封密管路內之加工氣體是無法被輸送，但是反而以大氣環境空氣和/或乾燥熱氣來取代，大氣環境空氣和/或乾燥熱氣則必須被固定地從外部進給至研磨管路。所供應之大氣環境空氣和/或所供應之熱氣必須再一次連同所吸收之材料水氣一起於煙道處被排放出去。由於此種類的加工程序，其中存在著大量的熱量損失流，隨著於煙道處所排出之氣體是具有大約攝氏80度到100度的溫度，以及其熱含量目前仍是無法進一步在研磨系統中被使用。

進給至研磨系統之大氣環境空氣一方面是包含以受到控制方式被進給至系統的部份，例如是燃燒空氣或新鮮空氣，以及包含由於系統中之洩漏狀況而以未受到控制方式貫穿至系統的部份(洩漏空氣)。

特別是在鼓風爐顆粒熔渣研磨工廠內，相當大量的容積流必須於煙道處被排出，用以從系統中清除掉包含於進給材料中之水氣。鼓風爐顆粒熔渣於成粒之後，其所具有的水氣含量是在30%左右。在大部份的水氣被清除掉之後，被進給至垂直氣掃式碾磨機之鼓風爐顆粒熔渣的水氣含量可以是依然高達15%。

熱量是使用燃燒器來進給至加工氣體或熱空氣，例如是熱氣產生器之燃燒器則是用以將存在於所供應研磨材料內之大部份水氣蒸發掉。除此之外，由於貫穿漏氣必須是在碾磨機出口溫度下而經由煙道被清除掉，熱量是需要用以將非必要流入至研磨系統之洩漏空氣從環境溫度加熱到碾磨機出口溫度。所供應的一部份熱量亦是需要用以將燃燒器所需之燃燒空氣和進給至系統之其他新鮮空氣(大氣環境空氣)加熱到碾磨機出口溫度，用以能夠再一次經由煙道來將以上空氣排放至大氣中。

本發明之一項目的是提供一種用於粉碎待研磨材料(特別是鼓風爐顆粒熔渣、鼓風爐顆粒熔渣/水泥混合物或水泥/添加混合物)的方法，此方法具有已經改善之熱量平衡，於是，操作成本較低。

依照本發明，以上目的之得到係經由申請專利範圍第1項的特色。有用和有利的實施例是被包含於次要申請專利範圍與圖形之描述內容中。

本發明是依據以下基本想法，藉由致使新鮮空氣的進入溫度是儘可能地提高和所具有之水氣含量是儘可能降低，來達到節約所使用能量之目的。

依照本發明，進給至循環氣體或循環空氣內之新鮮空氣(大氣環境空氣)在與循環氣體相混合之前，是會被預熱來作為加工氣體，排放氣體的熱量則將被排放至大氣中。排放氣體經由煙道來排放至大氣中之熱量則是被用來加熱新鮮空氣(大氣環境空氣)，新鮮空氣(大氣環境空氣)是以受到控制之方式被供應。

有利之處是在用於從精細材料氣體混合物和碾磨機風扇中分離出精細材料的過濾器之後，來自大氣之新鮮空氣與研磨系統之排放熱氣被進給至用於將排放氣體之熱量傳送至新鮮空氣的裝置。

此種裝置以是一種氣體/氣體熱交換器為較有利，其中新鮮空氣(大氣環境空氣)和排放熱氣例如是以平行流、交叉流或反向流之方式被輸送。由於熱量被傳送至被加熱之新鮮空氣，排放熱氣則被冷卻，接著，排放氣體將往後流入至排放氣體管線和能夠以具有較低熱量之方式，經由煙道而被排放至大氣中，於是，進給至研磨系統的全部熱量則明顯減少。

在熱交換器內被預熱之新鮮空氣可以被進給至燃燒器內，作為燃燒空氣和/或被混合至循環氣體，在碾磨機之前或是在碾磨機內來完成以上作用。

所發明之具有效率方法是特別有利地應用至水泥/鼓風爐顆粒熔渣研磨工廠。在碾磨機風扇之後，一部份排放熱空氣流是藉由使用至少一調節用氣閘而被分叉流出，且被進給至用於將來自大氣之新鮮空氣預熱的熱交換器。因此，大氣環境空氣所具有的溫度和溼度是由環境狀況來決定。經由新鮮空氣在熱交換器內之預熱作用，研磨系統雖然具有大氣環境水氣，但是具有明顯增加的溫度。

所發明之能源效率佳的研磨方法之重要優點係為在熱交換器中，僅有介於排放熱氣與新鮮空氣之二氣流中間產生熱量交換作用，但是並非是排放空氣流中之水氣。

已預熱新鮮空氣是以受到控制之方式，經由燃燒器所特有之新鮮空氣風扇而被進給至燃燒器(例如是熱氣產生器)，作為燃燒空氣。新鮮空氣氣閘被提供於在循環管線中的碾磨機之前，使得加工程序所需的額外新鮮空氣能夠以受到控制之方式來供應。

有利之處是熱交換器可以採用最小的空間需求來整合至研磨工廠內，並且僅有少許的額外管線是需要存在於熱氣產生器的燃燒器、煙道與用於在研磨工廠內致使熱回收裝置產生作用的循環管線之間。

熱交換器以是包含用於收集來自加工氣體之冷凝水的冷凝水盤為較有利，冷凝水盤被配置於熱交換器之下方。所收集得到之冷凝水可以被排放至廢水系統，或是重新使用來作為碾磨機噴射用水。冷凝水被回收使用來作為碾磨機噴射用水之結果導致工廠的用水需求被有效地減少。

因此，所發明之方法不僅是有關於被進給至系統之大氣環境空氣數量的預熱作用，此預熱作用已導致得到以上所提及之優點。

在所發明之方法的延伸變化型式中，排放熱空氣的熱量可以另外被用來取代一部份循環氣體，循環氣體本身則是藉由在此含有較低水氣之已預熱新鮮空氣來提供。因此，在加工氣體管路中可以得到大致上是較低的露點溫度，使得在碾磨機或分級機之後的溫度能夠被降低，進而導致研磨系統之能源使用被進一步節省。

藉由使用已預熱新鮮空氣來取代循環氣體之進一步優點係為進給至研磨機之熱氣中的水氣減少。結果導致更加乾燥之氣體進入至研磨機內，改善了包含於進給研磨材料內之水份變成氣相的物質轉變狀況。以上結果造成氣體之研磨機入口溫度可以被降低，再一次導致能源的需求降低。由於習知水氣密度是小於乾燥氣體密度，用於輸送研磨材料之氣體的承載能力則會增加。於是，被輸送經過碾磨機之氣流是以數量的方式被減少。隨後之優點亦是作為碾磨機安靜(平順)運轉的改善結果。在一項極端的應用實例中，已預熱新鮮空氣(大氣環境空氣)可以完全將循環氣體取代，使得循環管線能夠全部被刪除。

此系統之進一步優點是當洩漏氣體是以未受到控制之方式而貫穿進入至系統中的狀況已有效地減少，接著，亦可以受到控制之方式來將大氣環境空氣供應至系統中，且是經由熱交換器來預熱。

碾磨機3是一種具有整合式分級機5之垂直氣掃式碾磨機13。熱氣4或熱空氣被進給至碾磨機3之碾磨室內來作為加工氣體，用以將碾磨機給料2乾燥，碾磨機給料2則例如是在粉碎加工之過程中的鼓風爐顆粒熔渣或鼓風爐顆粒熔渣/水泥混合物或水泥/添加混合物。粉塵氣體混合物6是在連接管線內被輸送，由於碾磨機風扇8所生成之負壓力，在具有分級機5的碾磨機3之後，粉塵氣體混合物6被輸送至過濾器7內，精細材料是於過濾器7內被分離出來，隨後，排放熱氣9是經由碾磨機風扇8而被進給至煙道21，用以排放至大氣中。因此，水泥可以亦是水泥熟料。

一部份的排放熱氣或排放熱空氣9是從排放氣體管線分叉流出和被進給至用於加熱之裝置18(例如是熱氣產生器)來作為循環氣體11。

依照所發明之降低能源需求的想法，可預先界定部份的排放熱氣流9於煙道之前，被進給至熱交換器10。來自大氣中之新鮮空氣12被進給至熱交換器10，使得熱量能夠從排放熱空氣9傳送至新鮮空氣12，接著，將已預熱新鮮空氣16進給至燃燒器之新鮮空氣風扇19，作為燃燒空氣17，以及在熱氣產生器18之後，但是在碾磨機3之前，亦是經由調節用或新鮮空氣氣閘20而被混合至已加熱循環氣體11。必須指出之處是所發明想法的重點係為熱氣產生器是如何與以何種方式被連接至研磨管路。重要之處是僅有被進給至熱氣產生器的空氣是在熱交換器內被預熱。經由調節用氣閘20而流入至循環管線11內之已預熱新鮮空氣16亦是可以在熱氣產生器18之前被供應。

由於在所有的操作狀態(特別是具有不同數量)下，排放熱空氣9無法被輸送經過熱交換器10，除了在流到煙道21之排放空氣管線中的調節用氣閘14以外，另一調節用氣閘15被配置在用於分叉流出之排放空氣流9的進給管線中。以上二氣閘14、15是以平行之方式來連接，使得壓力損失不致於增加。

已預熱新鮮空氣16是經由燃燒器自有新鮮空氣風扇19而被進給至熱氣產生器18之燃燒器22。

必須再一次指出之處是所說明之流程圖僅表示出工廠的一種可能管路。所發明想法的重點為在水泥/鼓風爐顆粒熔渣研磨工廠之應用實例中，一部份或全部被進給至研磨管路中的大氣環境空氣是在熱交換器10內被先行預熱。

在應用實例中，作為碾磨機給料或待研磨材料2之鼓風爐顆粒熔渣是具有12%含量水和攝氏10度之溫度，鼓風爐顆粒熔渣被進給至氣掃式滾子碾磨機13。存在於循環管線中之熱氣產生器18係提供作為裝置18，用以加熱即將被進給至氣掃式滾子碾磨機13之熱空氣4。依照熱量的平衡，每小時有46,879立方米的新鮮空氣被供應。待供應的全部熱流則為每小時43.03×10⁹ 焦耳。在並未採用依照所描述之全新方法的熱量回收方式之狀況下，於煙道處所排放出去之排放空氣流合計為每小時142,946立方米，其中溫度為攝氏98.2度和露點溫度為攝氏58.1度。

熱交換器10被設計成為一種交叉流板式熱交換器，用以將來自待排放至大氣中之排放熱氣9的熱量降低，新鮮空氣12則是從在熱交換器10之前的入口溫度攝氏10度，被預熱至在熱交換器10之後的溫度攝氏82.1度。僅有100,440立方米的排放氣體9被需要從攝氏98.2度冷卻至攝氏88.9度。剩餘的排放空氣流9是於煙道21內被旁通流出。由於新鮮空氣16被預熱至攝氏82.1度，在熱氣產生器18內被生成的熱流則被降低至每小時38.62×10⁹ 焦耳。在使用重油來作為熱氣產生器18的燃燒器22所需燃料之應用實例中，以上結果導致燃料的使用量減少大約每小時110公斤，因此，每月節省大約20,000歐元。

藉由使用熱交換器之所發明的具有效率研磨方法，以相當低的成本投資來得到相當高的能量節省結果，因此，在具有水氣研磨材料之粉碎作用中的操作成本得以被降低。

本發明並不限於是在垂直氣掃式碾磨機中之研磨乾燥作用，但是亦可適用於具有其他碾磨機型式之研磨加工程序，其他的碾磨機型式例如是滾子盤碾磨機、筒磨機和/或具有在管路內被輸送之高熱加工氣體的二階段式研磨加工程序。除了具有鼓風爐顆粒熔渣/水泥和原料粉末研磨作用之水泥工業以外，本發明之有利應用面亦可以是在礦石和冶煉工業與煤炭氣化加工中之煤炭研磨工廠。

2．．．碾磨機給料

3．．．碾磨機

4．．．熱氣

5．．．分級機

6．．．粉塵氣體混合物

7．．．過濾器

8．．．碾磨機風扇

9．．．排放熱空氣

10．．．熱交換器

11．．．循環氣體

12．．．新鮮空氣

13．．．氣掃式碾磨機

14．．．調節用氣閘

15．．．調節用氣閘

16．．．已預熱新鮮空氣

17．．．燃燒空氣

18．．．裝置

19．．．燃燒器自有新鮮空氣風扇

20．．．新鮮空氣氣閘

21．．．煙道

22．．．燃燒器

參考應用實施例，本發明係於上文中被進一步解釋。

圖1表示出研磨工廠之流程圖，此研磨工廠具有碾磨機3、分級機5、過濾器7和隨後之碾磨機風扇8，以及亦是具有用於產生熱氣4或熱空氣之熱氣產生器18。

2．．．碾磨機給料

3．．．碾磨機

4．．．熱氣

5．．．分級機

6．．．粉塵氣體混合物

7．．．過濾器

8．．．碾磨機風扇

9．．．排放熱空氣

10．．．熱交換器

11．．．循環氣體

12．．．新鮮空氣

13．．．氣掃式碾磨機

14．．．調節用氣閘

15．．．調節用氣閘

16．．．已預熱新鮮空氣

17．．．燃燒空氣

18．．．裝置

19．．．燃燒器自有新鮮空氣風扇

20．．．新鮮空氣氣閘

21．．．煙道

22．．．燃燒器

Claims (13)

1. 用於粉碎碾磨機給料的方法，特別是用於水泥工業，其中該碾磨機給料(2)是在具有熱氣(4)之供應的碾磨機(3)內，承受到研磨乾燥作用，該碾磨機給料被分級和作為粉塵氣體混合物(6)而被進給至用於分離出粉塵之過濾器(7)，以及其中在該過濾器(7)和碾磨機風扇(8)之後，該熱氣(4)被分叉流出來作為排放熱氣(9)，且是經由煙道(21)而被排放至大氣中，同時，在新鮮空氣或是其他加工氣體(12)被混入之後，一部份的排放熱氣(9)則被往後進給至該碾磨機(3)來作為循環氣體(11)，其特徵為在被進給至研磨管路之前，特別是在混入至該循環氣體(11)之前，一部份或是全部的將進給至加工程序之新鮮空氣或其他加工氣體(12)被預熱，針對新鮮空氣或其他加工氣體(12)之預熱作用，至少一部份或是全部的待被進給至煙道(21)之排放熱氣(9)被使用，以及用於將新鮮空氣或其他加工氣體(12)預熱之排放熱氣(9)則是在較低溫度下，經由煙道(21)而被排放至大氣中。
2. 如申請專利範圍第1項之方法，其特徵為新鮮空氣或其他加工氣體(12)和排放熱氣(9)被進給至裝置(10)內，用以將排放熱氣(9)之熱量傳送至新鮮空氣或其他加工氣體(12)。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其特徵為新鮮空氣或其他加工氣體(12)和排放熱氣(9)被進給至熱交換器(10)，且是以平行流、交叉流或是反向流之方式被輸送和被加熱或冷卻。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其特徵為作為碾磨機給料(2)之水泥熟料和/或添加物和/或鼓風爐顆粒熔渣是在氣掃式滾子碾磨機(13)內，承受到研磨乾燥作用，熱空氣(4)被供應來作為熱氣，以及在使用至少一調節用氣閘(14、15)的碾磨機風扇(8)之後，一部份的排放熱空氣流(9)被分叉流出，且被進給至用於預熱新鮮空氣(12)之熱交換器(10)，該新鮮空氣(12)則是如同大氣環境空氣而具有由環境狀況所決定之溫度和水氣。
5. 如申請專利範圍第4項之方法，其特徵為可控制的新鮮空氣容積流(12)被進給至熱交換器(10)和在此被預熱，以及已預熱新鮮空氣(16)被進給至用於加熱循環空氣(11)之裝置(18)，作為燃燒空氣(17)，和/或在該裝置(18)之後或是之前，混合至循環空氣(11)。
6. 如申請專利範圍第4項之方法，其特徵為至少一部份的排放熱空氣流(9)是使用二個以平行之方式相連接的調節用氣閘(14、15)而被分叉流出，且被進給至熱交換器(10)。
7. 如申請專利範圍第4項之方法，其特徵為具有燃燒器(22)之熱氣產生器(18)被用來作為用於加熱循環空氣(11)的裝置，已預熱新鮮空氣(16)是經由燃燒器自有新鮮空氣風扇(19)而被進給至熱氣產生器(18)來作為燃燒空氣(17)。
8. 如申請專利範圍第4項之方法，其特徵為具有儲存介質之轉子式熱交換器或是板式熱交換器被用來作為熱交換器(10)，且從排放空氣(9)中所排放的冷凝水是於熱交換器(10)之下方被收集。
9. 如申請專利範圍第8項之方法，其特徵為所收集得到之冷凝水被排放至廢水系統，或是重新使用來作為碾磨機噴射用水。
10. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其特徵為為了要降低熱氣(6)在分級機(5)之後的露點溫度和溫度，和/或為了要降低氣體(4)在碾磨機(3)之前的水氣含量，一部份的循環氣體(11)是由在熱交換器(10)內被預熱之新鮮空氣(16)所取代。
11. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其特徵為熱氣或熱空氣(4)是以大於攝氏150度之溫度而被進給至碾磨機(3、13)。
12. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其特徵為被進給至熱交換器(10)之具有大約攝氏10度大氣環境溫度和大約70%相對水氣含量的新鮮空氣(12)被預熱至大約攝氏80度之溫度和1%之相對水氣含量，同時，排放空氣(9)是在熱交換器(10)內，從大約攝氏109度冷卻至大約攝氏90度。
13. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其特徵為在碾磨機(3)、分級機(5)、過濾器(7)和連接管線內廣泛出現負壓力所導致產生貫穿作用之洩漏氣體的至少一部份是由已預熱新鮮空氣(16)所取代。