一种基于水泥熟料烧成系统改造的高岭土悬浮煅烧系统的制作方法

1.本发明属于高岭土悬浮煅烧技术领域，尤其涉及一种基于水泥熟料烧成系统改造的高岭土悬浮煅烧系统。


背景技术：

2.现有技术：
3.我国是高岭土资源第一大国，高岭土以高岭石为主要矿物，伴生石英、伊利石、针铁矿、水铝石、方解石等其他少量矿物。高岭土属于层状硅酸盐结构，层与层之间由范德华键结合，oh-离子在其中结合得较牢固。高岭土在空气中受热时，会发生几次结构变化，加热到大约600℃时，高岭土的层状结构因脱水而破坏，形成结晶度很差的过渡相—偏高岭土。由于偏高岭土的分子排列是不规则的，呈现热力学介稳状态，在适当激发下具有胶凝性。偏高岭土是一种高活性的人工火山灰材料，可与ca(oh)2(ch)和水发生火山灰反应，生成与水泥类似的水化产物。利用这一特点，在用作水泥的掺合料时，与水泥水化过程中产生的ch反应，可改善水泥的某些性能。由于偏高岭土的制备成本低于熟料的制备成本，偏高岭土制备过程中的co2排放量也低于熟料制备过程中的co2排放量，加上原材料高岭土来源非常广泛，在建筑混凝土和水泥工业积极推进碳减排的背景下，在建筑混凝土和水泥工业中使用偏高岭土代替熟料显得格外有吸引力。此外，偏高岭土还具有密度小、比表面积大、吸油率大等物理性能，除应用于建筑混凝土和水泥添加剂，还可替代颜料、塑料与橡胶充填剂、吸附剂和4a分子筛等，可以用于陶瓷、造纸、橡胶、涂料、石化等行业作为原料或填料，广泛的用途使其具有更高的经济附加值。
4.煅烧温度、停留时间和冷却温度是偏高岭土制备过程中必须严格控制的工艺参数，上述参数将决定偏高岭土成品的质量。
5.目前，现有的偏高岭土制备方式主要包括固定床式、半固定床式和流化床式等。其中，采用回转窑煅烧高岭土制备偏高岭土是普遍采用的方法，但是采用回转窑煅烧高岭土时，往往存在系统热耗高，产品质量难以保证，不同程度存在外表过烧而内部欠烧的情况。
6.高岭土(al2o3·
2sio2·
2h2o，as2h2)在适当的温度下经脱水可生成偏高岭土(as2)，该分解反应为吸热反应，当温度升至600℃时，高岭土开始吸热分解成偏高岭土并生成水蒸气，随着温度的升高，分解速度加快，在800℃以上开始大量分解。高岭土的分解反应速度主要受煅烧温度及高岭土颗粒粒径等因素影响。研究发现，高岭土颗粒粒径越大，分解反应传热及分解产生的h2o释放越慢，使得高岭土的分解反应速度越慢。因而将高岭土磨成粉状进行悬浮煅烧可以有效提升高岭土分解反应的速度，即利用悬浮预热分解技术，实现在悬浮状态下完成高岭土粉预热和分解过程。有实验研究表明，将高岭土磨成粉状进行悬浮煅烧，可有效避免煅烧成品出现外表过烧而内部欠烧的现象。
7.目前，悬浮预热预分解技术在我国水泥行业得到广泛应用。资料显示，以悬浮预热和预分解为核心的新型干法水泥熟料生产设备率占比超过95％。新型干法水泥熟料烧成系统如图1所示，主要包括余热利用系统、废气处理系统、旋风预热器、分解炉、窑尾烟室、回转
窑、窑头燃烧器、熟料冷却机等，具体生产工艺流程如下：以石灰石粉为主要原料的生料粉经旋风预热器顶部喂入预热器系统，经多级旋风预热器气固换热后进分解炉中煅烧分解，随后经旋风预热器气固分离后进窑尾烟室，随后进回转窑中进行固相反应烧结生成熟料，随后通过熟料冷却机将高温熟料冷却得到水泥熟料。冷却高温熟料后的高温空气分别作为二次风进回转窑助燃和作为三次风经三次风管进分解炉助燃。第一级旋风预热器出口排出的高温废气经余热回收利用系统回收部分热量后进烟气处理系统，经烟气处理后进烟囱排放到大气中。需要说明的是，以石灰石为主要配料的生料粉在600℃开始分解，随着温度的升高，分解反应速度加快，在850～900℃开始快速分解。基于上述说明，生料粉的分解温度区间与高岭土粉的分解温度区间高度重合。
8.但本技术发明人发现上述现有技术至少存在如下技术问题：
9.由于新型干法水泥行业发展迅速加上大规模基建工程需求日趋饱和，近年来，国内外水泥市场产能过剩现象逐步显现，相当一部分规模小、耗能较高的新型干法水泥生产线被关停或闲置。
10.考虑到生产工艺的相似性，有可能也有必要对现有新型干法水泥熟料烧成系统进行改造以满足高岭土悬浮煅烧制备偏高岭土的实际需求，从而为水泥生产企业开辟新的产品领域，为企业创造显著的经济效益，同时助力碳达峰、碳中和目标的实现。
11.解决上述技术问题的难度和意义：
12.因此，基于这些问题，提供一种可充分利用新型干法水泥熟料烧成系统现有装置，只需要进行小幅改造即可制备出高活性的偏高岭土产品，同时解决偏高岭土制备系统能耗高、产品质量较难控制等问题的基于水泥熟料烧成系统改造的高岭土悬浮煅烧系统具有重要的现实意义。


技术实现要素：

13.本技术目的在于为解决现有技术中技术问题而提供一种可充分利用新型干法水泥熟料烧成系统现有装置，只需要进行小幅改造即可制备出高活性的偏高岭土产品，同时解决偏高岭土制备系统能耗高、产品质量较难控制等问题的基于水泥熟料烧成系统改造的高岭土悬浮煅烧系统。
14.本技术实施例为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
15.一种基于水泥熟料烧成系统的改造方法，所述基于水泥熟料烧成系统的改造方法包括以下步骤：将窑尾烟室与回转窑的连接处进行隔断处理或窑尾烟室与分解炉的连接处进行隔断处理，当窑尾烟室与回转窑的连接处进行隔断处理后，窑尾烟室的原有进气口由回转窑改造为窑尾烟室底部或侧部；当窑尾烟室与分解炉的连接处进行隔断处理后，分解炉锥部的原有进气口由窑尾烟室改造为分解炉锥部的侧部区域；通过设置隔断，使得窑尾烟室与回转窑不再连通或窑尾烟室与分解炉锥部不再连通，新增第一旋风冷却系统且最下一级旋风预热器的下料点由窑尾烟室调整至第一旋风冷却系统内。
16.本技术实施例还可以采用以下技术方案：
17.在上述基于水泥熟料烧成系统的改造方法中，进一步的，所述基于水泥熟料烧成系统的改造方法还包括新增第二旋风冷却系统，所述第二旋风冷却系统位于所述第一旋风冷却系统下游。
18.一种基于水泥熟料烧成系统改造的高岭土悬浮煅烧系统，所述高岭土悬浮煅烧系统包括：
19.悬浮预热系统：所述悬浮预热系统包括多级旋风预热器；
20.分解炉系统：所述分解炉系统与悬浮预热系统连接，所述分解炉系统包括分解炉、窑尾烟室和回转窑，窑尾烟室与回转窑的连接处进行隔断处理或窑尾烟室与分解炉的连接处进行隔断处理；
21.冷却系统：所述分解炉系统与冷却系统连接，所述冷却系统包括第一旋风冷却系统和第二旋风冷却系统。
22.在上述基于水泥熟料烧成系统改造的高岭土悬浮煅烧系统中，进一步的，所述旋风预热器内设高效撒料装置，所述旋风预热器之间通过管道连接；
23.所述第一冷却系统包括一级或多级旋风冷却器，所述第二冷却系统包括一级或多级旋风冷却器，所述旋风冷却器内设高效撒料装置，所述旋风冷却器之间通过管道连接。
24.在上述基于水泥熟料烧成系统改造的高岭土悬浮煅烧系统中，进一步的，在所述分解炉的高度方向上分层设置多个温度测点实时监测炉内温度分布。
25.在上述基于水泥熟料烧成系统改造的高岭土悬浮煅烧系统中，进一步的，在第二冷却系统冷却空气进口底部设置了应急缓冲仓。
26.一种基于水泥熟料烧成系统改造的高岭土悬浮煅烧工艺，所述基于水泥熟料烧成系统改造的高岭土悬浮煅烧工艺使用了上述任一项所述的基于水泥熟料烧成系统改造的高岭土悬浮煅烧系统，所述高岭土悬浮煅烧工艺包括以下步骤：
27.当窑尾烟室与回转窑的连接处进行隔断处理时，进行高岭土悬浮煅烧工艺：
28.步骤一：高岭土粉在旋风预热器内实现预热和气固分离，经过多次换热和气固分离后的高岭土粉从悬浮预热系统倒数第二级旋风预热器进入分解炉；
29.步骤二：分解炉内燃料燃烧释放大量热量供高岭土分解，分解完成的热物料离开分解炉，随后与热烟气在悬浮预热系统最下一级旋风预热器内气固分离后进入第一冷却系统；
30.步骤三：热物料在第一冷却系统的旋风冷却器内实现快速冷却和气固分离，第一冷却系统快速冷却后的物料经气固分离后从第一冷却系统的旋风冷却器进入第二冷却系统，第一冷却系统与高温物料换热完成的高温空气通过窑尾烟室底部或侧部进入分解炉助燃；
31.步骤四：物料在第二冷却系统的旋风冷却器内进一步实现冷却和气固分离，最终从第二冷却系统最下一级旋风冷却器的下料管离开，与物料换热完成的空气经收尘器收尘处理后分为两路，其中一路通过烟囱外排，另外一路通过循环风机循环进第一冷却系统对高温物料进行冷却；
32.当窑尾烟室与回转窑的连接处不进行隔断处理且窑尾烟室与分解炉的连接处也不进行隔断处理时，进行水泥熟料烧成工艺：
33.步骤一：以石灰石为主要原料的生料粉在旋风预热器内实现预热和气固分离，经过多次换热和气固分离后的生料粉从悬浮预热系统倒数第二级旋风预热器进入分解炉；
34.步骤二：分解炉内燃料燃烧释放大量热量供生料粉分解，分解完成的热物料离开分解炉，随后与热烟气在悬浮预热系统最下一级旋风预热器内气固分离后进入窑尾烟室，
换热完成的热烟气通过悬浮预热系统与生料粉进行多次换热和气固分离后从悬浮预热系统顶部离开，随后经余热回收利用系统回收部分热量后进烟气处理系统，经烟气处理后进烟囱排放到大气中；
35.步骤三：热物料经窑尾烟室进回转窑中进行固相反应烧结生成熟料，随后通过熟料冷却机将高温熟料冷却得到水泥熟料。
36.一种基于水泥熟料烧成系统改造的高岭土悬浮煅烧工艺，所述基于水泥熟料烧成系统改造的高岭土悬浮煅烧工艺使用了上述任一项所述的基于水泥熟料烧成系统改造的高岭土悬浮煅烧系统，所述高岭土悬浮煅烧工艺包括以下步骤：
37.当窑尾烟室与分解炉的连接处进行隔断处理时，进行高岭土悬浮煅烧工艺：
38.步骤一：高岭土粉在旋风预热器内实现预热和气固分离，经过多次换热和气固分离后的高岭土粉从悬浮预热系统倒数第二级旋风预热器进入分解炉；
39.步骤二：分解炉内燃料燃烧释放大量热量供高岭土分解，分解完成的热物料离开分解炉，随后与热烟气在悬浮预热系统最下一级旋风预热器内气固分离后进入第一冷却系统，换热完成的热烟气通过悬浮预热系统与高岭土粉状物料进行多次换热和气固分离后从悬浮预热系统顶部离开，随后经余热回收利用系统回收部分热量后进烟气处理系统，经烟气处理后进烟囱排放到大气中；
40.步骤三：热物料在第一冷却系统的旋风冷却器内实现快速冷却和气固分离，第一冷却系统快速冷却后的物料经气固分离后从第一冷却系统的旋风冷却器进入第二冷却系统，第一冷却系统与高温物料换热完成的高温空气通过分解炉锥部的侧部区域进入分解炉助燃；
41.步骤四：物料在第二冷却系统的旋风冷却器内进一步实现冷却和气固分离，最终从第二冷却系统最下一级旋风冷却器的下料管离开，与物料换热完成的空气经收尘器收尘处理后分为两路，其中一路通过烟囱外排，另外一路通过循环风机循环进第一冷却系统对高温物料进行冷却；
42.当窑尾烟室与回转窑的连接处不进行隔断处理且窑尾烟室与分解炉的连接处也不进行隔断处理时，进行水泥熟料烧成工艺：
43.步骤一：以石灰石为主要原料的生料粉在旋风预热器内实现预热和气固分离，经过多次换热和气固分离后的生料粉从悬浮预热系统倒数第二级旋风预热器进入分解炉；
44.步骤二：分解炉内燃料燃烧释放大量热量供生料粉分解，分解完成的热物料离开分解炉，随后与热烟气在悬浮预热系统最下一级旋风预热器内气固分离后进入窑尾烟室，换热完成的热烟气通过悬浮预热系统与生料粉进行多次换热和气固分离后从悬浮预热系统顶部离开，随后经余热回收利用系统回收部分热量后进烟气处理系统，经烟气处理后进烟囱排放到大气中；
45.步骤三：热物料经窑尾烟室进回转窑中进行固相反应烧结生成熟料，随后通过熟料冷却机将高温熟料冷却得到水泥熟料。
46.在上述基于水泥熟料烧成系统改造的高岭土悬浮煅烧工艺中，进一步的，所述步骤一前设有原料预处理工序、粉磨系统和喂料装置，高岭土原料经过原料预处理工序后进入粉磨系统，得到高岭土粉，高岭土粉经提升机由喂料装置喂入悬浮预热系统。
47.在上述基于水泥熟料烧成系统改造的高岭土悬浮煅烧工艺中，进一步的，进行高
岭土悬浮煅烧工艺时，常温空气进第二冷却系统，随后对进第二冷却系统的物料进行冷却，换热完成的空气从第二冷却系统最上一级旋风冷却器出风口离开，然后进收尘器除尘，收尘完成的空气分为两路：其中一路烟气经烟囱排入大气；另外一路进第一冷却系统的旋风冷却器，随后对进第一冷却系统的热物料进行冷却，换热完成的空气经窑尾烟室底部或侧部或分解炉锥部的侧部区域进入分解炉，分解炉内燃料燃烧和高岭土分解形成的烟气离开分解炉进入悬浮预热系统，随后对喂入悬浮预热系统的高岭土粉进行多次预热和气固分离，最终从悬浮预热系统最上一级旋风预热器出风口离开，随后经余热回收利用系统回收部分热量后进烟气处理系统，经烟气处理后进烟囱排放到大气中。
48.本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下有益效果：
49.1、本发明提供的高岭土悬浮煅烧系统充分利用现有水泥熟料烧成系统的余热利用系统、废气处理系统、旋风预热器、分解炉。对现有烧成系统所做的主要改动包括：将现有悬浮预热系统最下一级旋风预热器的下料点由窑尾烟室调整至新增的第一旋风冷却系统内；对现有窑尾烟室与回转窑的连接处或现有窑尾烟室与分解炉的连接处进行隔断处理；新增第一、第二旋风冷却系统。即通过对现有水泥熟料烧成系统进行小且容易实施的改造为企业开辟新的生产领域，有效提升了资产利用率，同时为企业带来显著的经济效益。
50.2、本发明提供的高岭土悬浮煅烧系统在充分利用现有水泥熟料烧成系统部分关键核心装备的同时，将现有水泥熟料烧成系统剩余关键核心装备诸如回转窑、熟料冷却机及窑头燃烧器设计为备用状态，可根据市场情况灵活调整，比如水泥熟料需求不足时，根据市场需求生产偏高岭土；当水泥熟料需求恢复时，可通过对高岭土悬浮煅烧系统实施小幅度改造即可恢复水泥熟料生产功能。综上所述，本发明提供的高岭土悬浮煅烧系统可灵活切换为制备偏高岭土及制备水泥熟料，系统适用性强。
51.3、本发明提供的高岭土悬浮煅烧系统将高岭土粉预热、分解、一次冷却及二次冷却等过程有机融合，偏高岭土完整的制备过程均在悬浮态下完成，大幅度提升了系统热效率，有效降低了系统热耗。悬浮预热、煅烧及冷却状态保证了物料及烟气的充分接触，充分保证物料预热及冷却反应快速进行，物料煅烧过程可实现温度均匀可控，避免出现局部高温导致系统结皮和产品因过烧而失去活性的可能性。通过对系统进行合理设计，可确保制备出高活性的偏高岭土产品，同时解决偏高岭土制备系统能耗高、产品质量较难控制等问题。
附图说明
52.以下将结合附图来对本技术实施例的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本技术范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。
53.图1是背景技术的结构示意图；
54.图2是本发明实施例1的工艺流程图。
55.图3是本发明实施例2的工艺流程图。
56.图中：
57.1、三次风管，2、窑头燃烧器，3、回转窑，4、冷却机，5、收尘器a，6、烟气处理系统，7、收尘器b，8、窑尾烟室，9、分解炉，10、应急缓冲仓，11、隔断。
具体实施方式
58.一种基于新型干法水泥熟料烧成系统改造的高岭土悬浮煅烧系统，该系统充分利用现有烧成系统的余热利用系统、废气处理系统、旋风预热器、分解炉，新增第一、第二旋风冷却系统，现有烧成系统的回转窑、窑头燃烧器及熟料冷却机处于备用状态。同时，将现有悬浮预热系统最下一级旋风预热器的下料点由窑尾烟室调整至新增的第一旋风冷却系统内。
59.按物料流向而言，高岭土原料经过原料预处理工序后进入粉磨系统，得到满足生产需要的高岭土粉。高岭土粉经提升机由喂料装置喂入悬浮预热系统。所述悬浮预热系统包括多级旋风预热器、高效撒料装置及连接管道等。高岭土粉在旋风预热器内实现预热和气固分离，经过多次换热和气固分离后的高岭土粉从悬浮预热系统倒数第二级旋风预热器进入分解炉。在分解炉高度方向上分层设置多个温度测点实时监测炉内温度分布，通过调节喂入分解炉内的燃料量和物料量控制分解炉内温度分布在合理的范围内，分解炉内合理的温度分布可保证燃料的充分燃烧和高岭土粉的充分分解，同时保证高岭土不过烧，成品偏高岭土的活性满足后续生产要求。分解炉内燃料燃烧释放大量热量供高岭土分解，分解完成的热物料离开分解炉，随后与热烟气在悬浮预热系统最下一级旋风预热器内气固分离后进入第一冷却系统。所述第一冷却系统包括一级或多级旋风冷却器、高效撒料装置及连接管道等。热物料在第一冷却系统的旋风冷却器内实现快速冷却和气固分离，第一冷却系统快速冷却后的物料经气固分离后从第一冷却系统的旋风冷却器进入第二冷却系统。所述第二冷却系统包括一级或多级旋风冷却器、高效撒料装置及连接管道等。物料在第二冷却系统的旋风冷却器内进一步实现冷却和气固分离，最终从第二冷却系统最下一级旋风冷却器的下料管离开，落入成品拉链机，最终得到满足需要的成品。
60.为避免生产过程中系统突然断电或出现其他故障导致的塌料风险，在第二冷却系统冷却空气进口底部设置了应急缓冲仓，当系统突然断电或出现其他故障时，应急缓冲仓上阀门开启，成品偏高岭土经应急缓冲仓卸入成品拉链机，保障系统安全。
61.按气体流向而言，常温空气进第二冷却系统，随后对进第二冷却系统的物料进行冷却，换热完成的空气从第二冷却系统最上一级旋风冷却器出风口离开，然后进收尘器b除尘，收尘完成的空气分为两路：其中一路首先进行余热利用，余热利用后的烟气经烟囱排入大气。另外一路进第一冷却系统的旋风冷却器，随后对进第一冷却系统的热物料进行冷却。换热完成的空气经窑尾烟室底部或侧部或分解炉锥部的侧部区域进入分解炉。分解炉内燃料燃烧和高岭土分解形成的烟气离开分解炉进入悬浮预热系统，随后对喂入悬浮预热系统的高岭土粉进行多次预热和气固分离，最终从悬浮预热系统最上一级旋风预热器出风口离开，随后对烟气进行余热利用，余热利用后的烟气经烟气处理系统处理后排入大气。
62.本发明的原理为：
63.在所述的分解炉系统优选煅烧温度区间内，可实现高岭土充分分解形成偏高岭土，同时可避免偏高岭土结晶析出失去活性。考虑到生产工艺的相似性，本系统充分利用现有烧成系统的余热利用系统、废气处理系统、旋风预热器、分解炉，新增第一、第二旋风冷却系统，现有烧成系统的回转窑、窑头燃烧器及熟料冷却机处于备用状态。同时，考虑到出第二冷却系统最上一级旋风分离器的空气温度较高，风量较大，为降低系统整体热耗，本发明将出第二冷却系统最上一级旋风分离器的部分空气(空气量满足分解炉系统内燃料正常燃
烧即可)循环进第一冷却系统的旋风冷却器，从而实现对这部分空气的余热利用。
64.在工艺过程中，经过预处理后的高岭土粉经提升机由喂料装置进悬浮预热系统，在悬浮预热系统的多级旋风预热器内实现预热和气固分离，充分预热后的高岭土粉从悬浮预热系统倒数第二级旋风预热器进入分解炉系统。分解炉系统内燃料燃烧释放大量热量供高岭土分解，分解完成的热物料离开分解炉系统，随后与热烟气在悬浮预热系统最下一级旋风预热器内气固分离后进入第一冷却系统，热物料在第一冷却系统的旋风冷却器内实现冷却和气固分离，经第一冷却系统冷却后的物料经气固分离后从第一冷却系统最下一级旋风冷却器的下料管进入第二冷却系统，物料在第二冷却系统的旋风冷却器内进一步实现冷却和气固分离，最终从第二冷却系统最下一级旋风冷却器的下料管离开，落入成品拉链机，最终得到满足需要的成品。常温空气进第二冷却系统，随后对进第二冷却系统的物料进行冷却，换热完成的空气从第二冷却系统最上一级旋风冷却器出风口离开，然后进收尘器除尘，收尘完成的空气分为两路：其中一路首先进行余热利用，余热利用后的烟气经烟囱排入大气，另外一路进第一冷却系统的旋风冷却器，随后对进第一冷却系统的热物料进行冷却。换热完成的空气经窑尾烟室底部或侧部或分解炉锥部的侧部区域进入分解炉系统。分解炉系统内燃料燃烧和高岭土分解形成的烟气离开分解炉系统进入悬浮预热系统，随后对喂入悬浮预热系统的高岭土粉进行多次预热和气固分离，最终从悬浮预热系统最上一级旋风预热器出风口离开，随后对烟气进行余热利用，余热利用后的烟气经烟气处理系统处理后排入大气。
65.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
66.实施例1
67.基于水泥熟料烧成系统改造方法充分利用现有烧成系统的余热利用系统、废气处理系统、旋风预热器、分解炉、窑尾烟室，新增第一旋风冷却系统、第二旋风冷却系统，现有烧成系统的回转窑3、窑头燃烧器2及熟料冷却机4处于备用状态。同时，将现有悬浮预热系统最下一级旋风预热器的下料点由窑尾烟室调整至新增的第一旋风冷却系统内。现有窑尾烟室与回转窑的连接处进行隔断处理。
68.本实施例中，悬浮预热系统包括第一旋风预热器、第二旋风预热器、第三旋风预热器、第四旋风预热器和第五旋风预热器、高效撒料装置及连接管道等；分解炉系统包含高效撒料装置、热风进口管道、布置在分解炉锥部和柱段的燃烧器及烟气出口管道等；第一冷却系统包括第六旋风冷却器、第七旋风冷却器、高效撒料装置及连接管道等；第二冷却系统包括第八旋风冷却器、第九旋风冷却器、高效撒料装置及连接管道等。
69.如图2所示，高岭土原矿经过预处理工序后进入粉磨系统，得到满足生产需要的高岭土粉。高岭土粉经提升机由喂料装置喂入悬浮预热系统，在旋风预热器内实现预热和气固分离，高岭土粉经过多次换热和气固分离后从第四旋风预热器进入分解炉系统。通过调节喂入分解炉系统的燃料比例和物料比例控制分解炉内的温度分布在合理的范围内，分解炉内合理的温度分布可保证燃料的充分燃烧和高岭土的充分分解，同时保证高岭土不过烧，成品活性满足后续生产要求。分解炉系统内燃料燃烧释放大量热量供高岭土分解，分解完成的热物料离开分解炉系统，随后与热烟气在第五旋风预热器内气固分离后进入第一冷却系统，热物料在第一冷却系统的旋风冷却器内实现冷却和气固分离，经第一冷却系统冷
却后的物料经气固分离后从第七旋风冷却器的下料管进入第二冷却系统，物料在第二冷却系统的旋风冷却器内进一步实现冷却和气固分离，最终从第八旋风冷却器的下料管离开，落入成品拉链机，得到满足需要的成品。为避免生产过程中系统突然断电或出现其他故障导致的塌料风险，在第二冷却系统冷却空气进口底部设置了应急缓冲仓，当系统突然断电或出现其他故障时，应急缓冲仓上阀门开启，偏高岭土成品经应急缓冲仓卸入成品拉链机，保障系统安全。
70.按气体流向而言，常温空气进第二冷却系统，随后对进第二冷却系统的物料进行冷却，换热完成的空气从第九旋风冷却器出风口离开，然后进收尘器除尘，收尘完成的空气分为两路：第一路首先进行余热利用，余热利用后的烟气经烟囱排入大气。第二路空气作为循环气进第七旋风冷却器，随后对进第一冷却系统的热物料进行冷却，换热完成的空气进第六旋风冷却器，随后经窑尾烟室底部进分解炉，供分解炉内燃料燃烧。分解炉内燃料燃烧和高岭土分解形成的烟气离开分解炉系统进入悬浮预热系统，随后对喂入悬浮预热系统的高岭土粉进行多次预热和气固分离，最终从第一旋风预热器出风口离开，随后对烟气进行余热利用，余热利用后的烟气经烟气处理系统处理后排入大气。
71.实施例2
72.基于水泥熟料烧成系统改造方法充分利用现有烧成系统的余热利用系统、废气处理系统、旋风预热器、分解炉，新增第一旋风冷却系统、第二旋风冷却系统，现有烧成系统的窑尾烟室、回转窑3、窑头燃烧器2及熟料冷却机4处于备用状态。同时，将现有悬浮预热系统最下一级旋风预热器的下料点由窑尾烟室调整至新增的第一旋风冷却系统内。现有窑尾烟室与分解炉的连接处进行隔断处理。
73.本实施例中，悬浮预热系统包括第一旋风预热器、第二旋风预热器、第三旋风预热器、第四旋风预热器和第五旋风预热器、高效撒料装置及连接管道等；分解炉系统包含高效撒料装置、热风进口管道、布置在分解炉锥部和柱段的燃烧器及烟气出口管道等；第一冷却系统包括第六旋风冷却器、第七旋风冷却器、高效撒料装置及连接管道等；第二冷却系统包括第八旋风冷却器、第九旋风冷却器、高效撒料装置及连接管道等。
74.如图3所示，高岭土原矿经过预处理工序后进入粉磨系统，得到满足生产需要的高岭土粉。高岭土粉经提升机由喂料装置喂入悬浮预热系统，在旋风预热器内实现预热和气固分离，高岭土粉经过多次换热和气固分离后从第四旋风预热器进入分解炉系统。通过调节喂入分解炉系统的燃料比例和物料比例控制分解炉内的温度分布在合理的范围内，分解炉内合理的温度分布可保证燃料的充分燃烧和高岭土的充分分解，同时保证高岭土不过烧，成品活性满足后续生产要求。分解炉系统内燃料燃烧释放大量热量供高岭土分解，分解完成的热物料离开分解炉系统，随后与热烟气在第五旋风预热器内气固分离后进入第一冷却系统，热物料在第一冷却系统的旋风冷却器内实现冷却和气固分离，经第一冷却系统冷却后的物料经气固分离后从第七旋风冷却器的下料管进入第二冷却系统，物料在第二冷却系统的旋风冷却器内进一步实现冷却和气固分离，最终从第八旋风冷却器的下料管离开，落入成品拉链机，得到满足需要的成品。为避免生产过程中系统突然断电或出现其他故障导致的塌料风险，在第二冷却系统冷却空气进口底部设置了应急缓冲仓，当系统突然断电或出现其他故障时，应急缓冲仓上阀门开启，偏高岭土成品经应急缓冲仓卸入成品拉链机，保障系统安全。
75.按气体流向而言，常温空气进第二冷却系统，随后对进第二冷却系统的物料进行冷却，换热完成的空气从第九旋风冷却器出风口离开，然后进收尘器除尘，收尘完成的空气分为两路：第一路首先进行余热利用，余热利用后的烟气经烟囱排入大气。第二路空气作为循环气进第七旋风冷却器，随后对进第一冷却系统的热物料进行冷却，换热完成的空气进第六旋风冷却器，随后经分解炉锥部的侧部区域进分解炉，供分解炉内燃料燃烧。分解炉内燃料燃烧和高岭土分解形成的烟气离开分解炉系统进入悬浮预热系统，随后对喂入悬浮预热系统的高岭土粉进行多次预热和气固分离，最终从第一旋风预热器出风口离开，随后对烟气进行余热利用，余热利用后的烟气经烟气处理系统处理后排入大气。
76.实施例3
77.在实施例1或实施例2的基础上，所述的悬浮预热系统的旋风预热器的优选级数为三～七级；
78.所述的第一冷却系统的旋风冷却器的优选级数为一～四级；
79.所述的第二冷却系统的旋风冷却器的优选级数为一～四级；
80.所述的分解炉系统内的煅烧温度优选为650～1000℃；
81.所述的分解炉系统内物料的停留时间优选为2～10秒钟。
82.由于悬浮煅烧制备的偏高岭土无需进回转窑内烧结，现有窑尾烟室与回转窑的连接处或窑尾烟室与分解炉的连接处需要进行隔断处理，所述的隔断处理方案包括但不限于隔墙隔断、闸板阀隔断或蝶阀隔断等方式。
83.以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

技术特征：
1.一种基于水泥熟料烧成系统的改造方法，其特征在于：所述基于水泥熟料烧成系统的改造方法包括以下步骤：将窑尾烟室与回转窑的连接处进行隔断处理或窑尾烟室与分解炉的连接处进行隔断处理，当窑尾烟室与回转窑的连接处进行隔断处理后，窑尾烟室的原有进气口由回转窑改造为窑尾烟室底部或侧部；当窑尾烟室与分解炉的连接处进行隔断处理后，分解炉锥部的原有进气口由窑尾烟室改造为分解炉锥部的侧部区域；通过设置隔断，使得窑尾烟室与回转窑不再连通或窑尾烟室与分解炉锥部不再连通，新增第一旋风冷却系统且最下一级旋风预热器的下料点由窑尾烟室调整至第一旋风冷却系统内。2.根据权利要求1所述的基于水泥熟料烧成系统的改造方法，其特征在于：所述基于水泥熟料烧成系统的改造方法还包括新增第二旋风冷却系统，所述第二旋风冷却系统位于所述第一旋风冷却系统下游。3.一种基于水泥熟料烧成系统改造的高岭土悬浮煅烧系统，其特征在于：所述高岭土悬浮煅烧系统包括：悬浮预热系统：所述悬浮预热系统包括多级旋风预热器；分解炉系统：所述分解炉系统与悬浮预热系统连接，所述分解炉系统包括分解炉、窑尾烟室和回转窑，窑尾烟室与回转窑的连接处进行隔断处理或窑尾烟室与分解炉的连接处进行隔断处理；冷却系统：所述分解炉系统与冷却系统连接，所述冷却系统包括第一旋风冷却系统和第二旋风冷却系统。4.根据权利要求3所述的基于水泥熟料烧成系统改造的高岭土悬浮煅烧系统，其特征在于：所述旋风预热器内设高效撒料装置，所述旋风预热器之间通过管道连接；所述第一冷却系统包括一级或多级旋风冷却器，所述第二冷却系统包括一级或多级旋风冷却器，所述旋风冷却器内设高效撒料装置，所述旋风冷却器之间通过管道连接。5.根据权利要求3所述的基于水泥熟料烧成系统改造的高岭土悬浮煅烧系统，其特征在于：在所述分解炉的高度方向上分层设置多个温度测点实时监测炉内温度分布。6.根据权利要求3所述的基于水泥熟料烧成系统改造的高岭土悬浮煅烧系统，其特征在于：在第二冷却系统冷却空气进口底部设置了应急缓冲仓。7.一种基于水泥熟料烧成系统改造的高岭土悬浮煅烧工艺，其特征在于：所述基于水泥熟料烧成系统改造的高岭土悬浮煅烧工艺使用了权利要求3-6任一项所述的基于水泥熟料烧成系统改造的高岭土悬浮煅烧系统，所述高岭土悬浮煅烧工艺包括以下步骤：当窑尾烟室与回转窑的连接处进行隔断处理时，进行高岭土悬浮煅烧工艺：步骤一：高岭土粉在旋风预热器内实现预热和气固分离，经过多次换热和气固分离后的高岭土粉从悬浮预热系统倒数第二级旋风预热器进入分解炉；步骤二：分解炉内燃料燃烧释放大量热量供高岭土分解，分解完成的热物料离开分解炉，随后与热烟气在悬浮预热系统最下一级旋风预热器内气固分离后进入第一冷却系统；步骤三：热物料在第一冷却系统的旋风冷却器内实现快速冷却和气固分离，第一冷却系统快速冷却后的物料经气固分离后从第一冷却系统的旋风冷却器进入第二冷却系统，第一冷却系统与高温物料换热完成的高温空气通过窑尾烟室底部或侧部进入分解炉助燃；步骤四：物料在第二冷却系统的旋风冷却器内进一步实现冷却和气固分离，最终从第二冷却系统最下一级旋风冷却器的下料管离开，与物料换热完成的空气经收尘器收尘处理
后分为两路，其中一路通过烟囱外排，另外一路通过循环风机循环进第一冷却系统对高温物料进行冷却；当窑尾烟室与回转窑的连接处不进行隔断处理且窑尾烟室与分解炉的连接处也不进行隔断处理时，进行水泥熟料烧成工艺：步骤一：以石灰石为主要原料的生料粉在旋风预热器内实现预热和气固分离，经过多次换热和气固分离后的生料粉从悬浮预热系统倒数第二级旋风预热器进入分解炉；步骤二：分解炉内燃料燃烧释放大量热量供生料粉分解，分解完成的热物料离开分解炉，随后与热烟气在悬浮预热系统最下一级旋风预热器内气固分离后进入窑尾烟室，换热完成的热烟气通过悬浮预热系统与生料粉进行多次换热和气固分离后从悬浮预热系统顶部离开，随后经余热回收利用系统回收部分热量后进烟气处理系统，经烟气处理后进烟囱排放到大气中；步骤三：热物料经窑尾烟室进回转窑中进行固相反应烧结生成熟料，随后通过熟料冷却机将高温熟料冷却得到水泥熟料。8.一种基于水泥熟料烧成系统改造的高岭土悬浮煅烧工艺，其特征在于：所述基于水泥熟料烧成系统改造的高岭土悬浮煅烧工艺使用了权利要求3-6任一项所述的基于水泥熟料烧成系统改造的高岭土悬浮煅烧系统，所述高岭土悬浮煅烧工艺包括以下步骤：当窑尾烟室与分解炉的连接处进行隔断处理时，进行高岭土悬浮煅烧工艺：步骤一：高岭土粉在旋风预热器内实现预热和气固分离，经过多次换热和气固分离后的高岭土粉从悬浮预热系统倒数第二级旋风预热器进入分解炉；步骤二：分解炉内燃料燃烧释放大量热量供高岭土分解，分解完成的热物料离开分解炉，随后与热烟气在悬浮预热系统最下一级旋风预热器内气固分离后进入第一冷却系统，换热完成的热烟气通过悬浮预热系统与高岭土粉状物料进行多次换热和气固分离后从悬浮预热系统顶部离开，随后经余热回收利用系统回收部分热量后进烟气处理系统，经烟气处理后进烟囱排放到大气中；步骤三：热物料在第一冷却系统的旋风冷却器内实现快速冷却和气固分离，第一冷却系统快速冷却后的物料经气固分离后从第一冷却系统的旋风冷却器进入第二冷却系统，第一冷却系统与高温物料换热完成的高温空气通过分解炉锥部的侧部区域进入分解炉助燃；步骤四：物料在第二冷却系统的旋风冷却器内进一步实现冷却和气固分离，最终从第二冷却系统最下一级旋风冷却器的下料管离开，与物料换热完成的空气经收尘器收尘处理后分为两路，其中一路通过烟囱外排，另外一路通过循环风机循环进第一冷却系统对高温物料进行冷却；当窑尾烟室与回转窑的连接处不进行隔断处理且窑尾烟室与分解炉的连接处也不进行隔断处理时，进行水泥熟料烧成工艺：步骤一：以石灰石为主要原料的生料粉在旋风预热器内实现预热和气固分离，经过多次换热和气固分离后的生料粉从悬浮预热系统倒数第二级旋风预热器进入分解炉；步骤二：分解炉内燃料燃烧释放大量热量供生料粉分解，分解完成的热物料离开分解炉，随后与热烟气在悬浮预热系统最下一级旋风预热器内气固分离后进入窑尾烟室，换热完成的热烟气通过悬浮预热系统与生料粉进行多次换热和气固分离后从悬浮预热系统顶部离开，随后经余热回收利用系统回收部分热量后进烟气处理系统，经烟气处理后进烟囱
排放到大气中；步骤三：热物料经窑尾烟室进回转窑中进行固相反应烧结生成熟料，随后通过熟料冷却机将高温熟料冷却得到水泥熟料。9.根据权利要求7所述的基于水泥熟料烧成系统改造的高岭土悬浮煅烧工艺，其特征在于：所述步骤一前设有原料预处理工序、粉磨系统和喂料装置，高岭土原料经过原料预处理工序后进入粉磨系统，得到高岭土粉，高岭土粉经提升机由喂料装置喂入悬浮预热系统。10.根据权利要求7所述的基于水泥熟料烧成系统改造的高岭土悬浮煅烧工艺，其特征在于：进行高岭土悬浮煅烧工艺时，常温空气进第二冷却系统，随后对进第二冷却系统的物料进行冷却，换热完成的空气从第二冷却系统最上一级旋风冷却器出风口离开，然后进收尘器除尘，收尘完成的空气分为两路：其中一路烟气经烟囱排入大气；另外一路进第一冷却系统的旋风冷却器，随后对进第一冷却系统的热物料进行冷却，换热完成的空气经窑尾烟室底部或侧部或分解炉锥部的侧部区域进入分解炉，分解炉内燃料燃烧和高岭土分解形成的烟气离开分解炉进入悬浮预热系统，随后对喂入悬浮预热系统的高岭土粉进行多次预热和气固分离，最终从悬浮预热系统最上一级旋风预热器出风口离开，随后经余热回收利用系统回收部分热量后进烟气处理系统，经烟气处理后进烟囱排放到大气中。

技术总结
本发明属于高岭土悬浮煅烧技术领域，尤其涉及一种基于水泥熟料烧成系统改造的高岭土悬浮煅烧系统，所述基于水泥熟料烧成系统的改造方法包括以下步骤：将窑尾烟室与回转窑的连接处进行隔断处理或窑尾烟室与分解炉的连接处进行隔断处理，新增第一旋风冷却系统且最下一级旋风预热器的下料点由窑尾烟室调整至第一旋风冷却系统内。本发明提供一种可充分利用新型干法水泥熟料烧成系统现有装置，只需要进行小幅改造即可制备出高活性的偏高岭土产品，同时解决偏高岭土制备系统能耗高、产品质量较难控制等问题的基于水泥熟料烧成系统改造的高岭土悬浮煅烧系统。高岭土悬浮煅烧系统。高岭土悬浮煅烧系统。


技术研发人员：代中元 彭学平 陈昌华 陈廷伟 武晓萍 林敏燕 韩辉
受保护的技术使用者：天津水泥工业设计研究院有限公司
技术研发日：2022.03.31
技术公布日：2022/5/25