CN101585669B - 一种汇流式石灰窑 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汇流式石灰窑，包括矩形窑体，进料系统、出料系统、燃烧系统、供风系统和废气排放系统，窑体内从上向下为预热带、煅烧带、汇流带和冷却带。窑体内上段由两道隔墙将窑的腔体分为三部分，外侧的两个腔体为粗料仓，中间的腔体为细料仓，煅烧带两侧粗料仓的窑壁设有烧嘴，粗料仓和细料仓之间的隔墙设有气孔。窑体下段的腔体由分流体分为两个冷却料仓，分流体上部的截面为锥形。在煅烧带气体有顺流、逆流和横流，高温气体与石灰石物料接触充分、均匀，煅烧的石灰质量好，可以同时煅烧大、小颗粒的石灰石物料。冷却石灰产品后气体直接用作煅烧带助燃空气，设备成本低，余热利用率高，节省燃料，降低能源消耗。

Description

一种汇流式石灰窑

技术领域

本发明涉及一种煅烧物料的装置，具体来说涉及一种多腔式窑体结构的石灰窑装置。

背景技术

石灰是重要的建筑材料，也是冶金、化工领域的重要原料，现有技术是以白云石、石灰石为原料，采用带燃烧梁的竖窑煅烧石灰。这样过程的不足是：竖窑内炉气流动的方向与石料流动的方向相反，即石料从上向下运行，炉气自下而上流动，石料的气体阻力大，炉内压力高，容易出现气体偏析现象，造成石灰石受热不均匀，影响产品质量。本申请人在专利号为ZL200320111077.3的实用新型专利公开了一种内外加热式石灰炉，该石灰炉的燃烧系统设有炉筋燃烧管和周边烧嘴，炉筋燃烧管上设有燃烧器(烧嘴)，有效地解决了煅烧带火焰和热量的分布，提高了燃烧效率，但是炉筋燃烧管在工作过程中需要用冷却介质冷却梁体，不仅浪费掉一些热量，而且增加了设备成本和操作费用。

在石料生产和采集过程中会产生一些小颗粒的石灰石，小颗粒石灰石体积小，颗粒之间缝隙小，气体阻力大。大、小颗粒一起混合煅烧，小颗粒会填满大颗粒之间的空隙，窑体内会产生很高的气体阻力，影响煅烧效果，造成生烧或过烧。因此，一般煅烧石灰石选择粒度30～100mm的石料，粒度小于30mm石料只能丢弃或改作它用，这是一种资源的浪费。

本申请人申请号为200910073908.4的发明专利申请披露了一种烧制石灰的方法和星形窑炉装置，所述装置的煅烧带装有高温蓄热式烧嘴，在煅烧带燃料气和助燃空气从窑一侧的烧嘴进入窑体燃烧，煅烧石灰石后从另一侧离开窑体，两侧烧嘴交替运行。冷却带冷却石灰后的热空气通往预热带预热石灰石物料。该技术方案适于加工粒度较小的石灰石物料。但是，该技术不能解决同时煅烧大粒度和小粒度石灰石物料的问题。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种汇流式石灰窑装置，采用多腔式窑体结构，同时煅烧大颗粒和小颗粒的石灰石。

本发明提供的汇流式石灰窑，包括矩形窑体，进料系统、出料系统、燃烧系统、供风系统和废气排放系统，窑体内从上向下为预热带、煅烧带、汇流带和冷却带。所述窑体内上段由两道隔墙将窑的腔体分为三部分，外侧的两个腔体为粗料仓，中间的腔体为细料仓，粗料仓宽度是细料仓宽度的0.2～10倍。煅烧带两侧粗料仓的窑壁设有烧嘴，粗料仓和细料仓之间的隔墙设有气孔，粗料仓的上部设有废气出口。窑体下段的腔体由分流体分为两个冷却料仓或所述隔墙向下延伸至窑体底部，将整个窑的腔体分为三个料仓，所述分流体上部的截面为锥形。

所述煅烧带两侧粗料仓的窑壁设有1～10排烧嘴，每排1～50个烧嘴，烧嘴布置在窑体的煅烧带至汇流带。所述烧嘴为气体燃料烧嘴、液体燃料烧嘴或固体燃料烧嘴，或上述两种或三种烧嘴的组合。允许石料与含碳燃料混合后从进料系统一起加入窑内，其中含碳燃料可作为窑全部或部分燃料来源。鼓风机出口连接到两个冷却料仓下部和两个粗粒仓的烟气出口。

作为选择，冷却带两个冷却料仓的窑壁和分流体设有气孔，窑壁上的气孔与集气装置连通，集气装置连接鼓风机的出口，冷却料仓中部设有料锁。

进一步的选择为，煅烧带两侧粗粒仓设有助燃空气入口，冷却带两侧冷却料仓的集气装置通过三通阀连接到助燃空气入口。

所述隔墙和分流体的材质为：钢材、耐火材料、钢材与耐火材料的复合结构或中心为钢材外加耐火材料的夹层结构，所述隔墙和/或分流体吊挂安装在窑体上。钢材结构或中心为钢材外加耐火材料夹层结构的隔墙和/或分流体设有冷却介质流通的空腔。所用冷却介质为水、导热油或空气，不排除其它冷却介质。当使用空气为冷却介质时，冷却隔墙或分流体后的热空气用作助燃空气。

本发明所述的石灰窑用于煅烧块状或粒状的石灰石、白云石物料；也用于煅烧复合块粒状物质，所述复合块粒状物质为呼吸壳，含碳球团或水泥煅烧料；还用于煅烧混合块粒状物质，所述混合块粒状物质为含碳块的石灰石。

与现有技术相比，本发明的优点是：①在煅烧带气体有顺流、逆流和横流，高温气体与石灰石物料接触充分、均匀，生产的石灰质量好，避免过烧和生烧。②在预热带和煅烧带设有三个腔体，两个粗料仓和一个细料仓，可以同时煅烧大、小颗粒物料。③冷却带冷却石灰产品后的高温气体用作煅烧带助燃空气，充分利用余热，节省燃料，降低能源消耗。④两个粗料仓交替排放废气，使燃烧后的烟气在预热带充分加热刚进入窑体的石灰石物料，热利用完全。⑤冷却石灰产品的热空气直接用作助燃空气，煅烧后的烟气直接预热石灰石，不用换热设备，可以节省设备投资，余热利用率高。⑥可以交替向冷却带两侧供风，也可同时向两侧供风，供入的风量大小可以相同，也可以不同，提高物料的冷却效果。

附图说明

图1为本发明汇流式石灰窑流程示意图；

图2为本发明另一方案流程示意图；

图3为本发明第三方案流程示意图；

图4为本发明第四方案流程示意图。

其中：

1-料斗、2-进料锁、3-烟囱、4-引风机、5-除尘器、6-粗料仓、7-细料仓、8-气孔、9-烧嘴、10-分流体、11-鼓风机、12-四通阀、13-出料锁、14-冷却料仓、15-窑体、16-汇流带、17-隔墙、18-废气出口、19(19a、19b、19c、19d、19f)-三通阀、20-料锁、21-助燃空气入口、22-集气装置、23-分流体气孔

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

实施例1

本发明所述的汇流式石灰窑如图1所示，主要由矩形的窑体15，进料系统、出料系统、燃烧系统、供风系统和废气排放系统组成，窑体内从上向下为预热带、煅烧带、汇流带16和冷却带。进料系统包括进料输送机、料斗1和进料锁2，出料系统包括出料锁13和出料输送机等，燃烧系统包括燃料管路和烧嘴9，供风系统包括鼓风机11和各控制阀门，废气排放系统包括除尘器5、引风机4和烟囱3。所述窑体内上段由两道隔墙17将窑的腔体分为三部分，外侧的两个腔体为粗料仓6，中间的腔体为细料仓7，粗料仓宽度是细料仓宽度的1.5倍。煅烧带两侧粗料仓的窑壁分别设有6排烧嘴9，每排20个烧嘴，所述烧嘴为气体燃料烧嘴。粗料仓和细料仓之间的隔墙设有气孔8，左右两个粗料仓的上部都设有废气出口18，两个废气出口通过三通阀19a与排放系统连接。窑体15下段的腔体由分流体10分为两个冷却料仓14，分流体上部的截面为锥形，用于分流细料仓落下的细颗粒物料。鼓风机11出口通过四通阀12分别连接到两个冷却料仓底部，四通阀的另一路通过三通阀19b连接到两个粗粒仓的烟气出口18。所述隔墙17为钢材外加耐火材料夹层结构，吊挂安装在窑体内的上部；所述分流体10为钢材与耐火材料的复合结构，即钢材骨架外砌耐火砖结构。

本发明的煅烧石灰石的过程为，粒度为30mm～120mm的大粒石灰石经两侧的料斗1、进料锁2进入粗料仓6；粒度为10mm～30mm的小粒度石灰石经中间的料斗1、进料锁2进入细料仓7。大、小粒度的石灰石物料分别在粗、细料仓经预热带预热后进入煅烧带煅烧，煅烧后石料向下运行进入汇流带16。两个粗粒仓的大颗粒物料相应进入窑体下段的两个冷却料仓14，中间细粒仓的小颗粒物料在汇流带经分流体10分开，分别进入冷却带两侧的冷却料仓14。煅烧后的石灰产品在冷却料仓冷却后经出料锁13、出料输送机出装置。冷却空气由鼓风机11鼓入，经四通阀12分三路，两路分别进入两侧冷却带冷却料仓14底部，另外一路经三通阀19b进入两侧粗粒仓上部的废气出口18。当左侧的煅烧带烧嘴工作时，冷却空气进入左侧冷却料仓底部，四通阀其它两路出口关闭，空气冷却左侧冷却料仓内的石灰。冷却石灰后的空气上升，进入煅烧区参与燃烧，燃烧后的烟气一部分沿左侧的粗粒仓向上流动，通过隔墙17上的气孔，进入细料仓横向流动，煅烧细料后到达右侧的粗料仓，另外一部分烟气通过汇流区加热物料后，进入右侧粗料仓向上流动，与横向流过细料仓的烟气汇合后到达右侧窑顶，此时三通阀19a通右侧的废气出口18的一路开启，另一路关闭。烟气经除尘器，引风机，烟囱排入大气，在这个过程中，如果预热带温度过高，可以通过三通阀19b向左侧的预热段供入空气冷却物料，冷却后的空气进入煅烧带参与燃烧。整个窑按这种方式工作一段时间后换向，冷却空气从右侧冷却料仓的底部进入，经冷却带冷却石灰后，气体上升，进入煅烧带后与右侧的烧嘴9喷入的燃料燃烧，烟气一部分经过汇流区煅烧物料后，进入左侧粗料仓，另一部分从右侧的粗粒仓经过气孔煅烧细物料后进入左侧粗料仓，此时，三通阀19a通左侧的废气出口18一路打开。两路烟气汇合后由左侧窑顶的烟气出口排出。在汇流窑工作的过程中，通过这种方式，烟气的余热被回收到预热带，当预热带温度过高时，与鼓风机连接的四通阀通向预热带的一路打开。如果煅烧带左侧烧嘴工作，则空气经三通阀19b、左侧的的废气出口18、左侧的粗料仓、进入到煅烧区参与燃烧，燃烧产生的烟气再经右侧的粗料仓、右侧的废气出口18和三通阀19a到排放系统排放；如果煅烧带右侧烧嘴工作时，三通阀19b换向，空气经三通阀19b、右侧的的废气出口18、右侧的粗料仓、细料仓、左侧的粗料仓、左侧的废气出口18和三通阀19a到排放系统排放。按照这种方式，鼓风机11通过四通阀，分时将冷空气送入冷却料仓14冷却石灰，或将冷空气送入预热带冷却物料，工作的方式是冷却2分钟冷却带后冷却1分钟预热带，或是冷却3分钟冷却带后冷却1分钟预热带，或者是冷却4分钟冷却带后冷却1分钟预热带，具体冷却时间按照工艺要求确定，鼓风机出口的三路可同时给风，风量依照物料和窑体的具体情况确定，允许助燃风同时从一侧粗料仓的烟气出口18和同侧的冷却仓底部通入，冷却风冷却物料后进入煅烧区助燃，燃烧后的烟气一部分经过汇流区，一部分经细料仓进入另一侧粗料仓，预热物料后由此侧窑顶的烟气出口18，经除尘器，引风机，烟囱排入大气。在工作过程中，允许窑左右两侧的燃烧系统同时打开，燃烧情况可依需要调节。整个过程自动控制，通过调节四通阀12、三通阀a、b和燃料管路的阀门来执行上述操作。

实施例2

本发明另一实施方案如图2所示，该方案是在实施例1的基础上的改进，所述两个冷却料仓14的窑壁和分流体10设有气孔，窑壁上的气孔与集气装置22连通，集气装置通过四通阀12接鼓风机11的出口。两侧冷却料仓14的中部设有料锁20。其他结构与实施例1相同。

冷却带的运行方式为，通过控制料锁20和四通阀12的动作，冷却空气交替从两侧进入窑体。冷却空气通过四通阀12进入左侧冷却料仓时，另一路关闭，左侧冷却料仓的料锁20关闭，右侧冷却料仓的料锁开启。空气经左侧冷却料仓壁上的气孔进入左侧冷却料仓14，冷却左侧冷却料仓的石灰产品，经分流器10上分流体气孔23进入右侧冷却料仓，冷却右侧冷却料仓的石灰产品，然后经右侧冷却料仓的料锁20、汇流带16进入右侧粗粒仓煅烧带助燃。同样，换向后空气经右侧冷却料仓壁上的气孔进入右侧冷却料仓14，冷却右侧冷却料仓的石灰产品后，气体再经分流器10上分流体气孔23进入左侧冷却料仓，冷却左侧冷却料仓的石灰产品，然后经左侧冷却料仓的料锁20向上流动、经汇流带16进入左侧粗粒仓煅烧带助燃，当左侧的冷却带通入冷却空气的同时，也可从左侧窑顶的废气出口18通入空气，冷却预热带物料。

实施例3

本发明第三实施方案如图3所示，所述两侧粗粒仓的煅烧带分别设有两排烧嘴9，每排15个烧嘴，烧嘴为固体燃料烧嘴，所用燃料为煤。冷却带两个冷却料仓14的窑壁和分流体10设有气孔，窑壁上的气孔与集气装置22连通，集气装置通过三通阀19f连接鼓风机11的出口。煅烧带两侧的粗粒仓设有助燃空气入口21，冷却带两侧冷却料仓的集气装置22通过三通阀19d、19c连接到煅烧带的助燃空气入口。

本实施方案的操作过程为，冷却空气由鼓风机11经三通阀19f、左侧冷却料仓的集气装置22、冷却料仓气孔进入左侧的冷却料仓冷却石灰产品，然后经分流体10的分流体气孔23进入右侧的冷却料仓进行冷却，再经右侧冷却料仓14的气孔、集气装置离开窑体。离开窑体的高温气体经三通阀19d、19c分时进入一侧的煅烧带和汇流带，或选择不同的风量同时进入两侧的助燃空气入口21，为两侧粗粒仓的烧嘴喷出的燃料燃烧助燃，燃烧后的废气通过汇流带和细料仓进入煅烧强度较低一侧对应的粗料仓后，向上流动由窑顶废气出口排出。通过控制三通阀19f、19d和19c的动作，空气交替从一侧进入窑体冷却物料后，从另一侧出去，并且交替进入两侧粗料仓助燃空气入口21，为两侧粗粒仓烧嘴喷出燃料助燃，在这个过程中允许冷却后的热空气同时从窑体两侧的助燃空气入口通入窑内，鼓风机可以通过三通阀19b分时向两个预热带鼓风，冷却预热带，其它操作与实施例1相同，不再赘述。

实施例4

本发明第四实施方案如图4所示，所述窑体15内的腔体由隔墙17分为三个仓，中间为细粒仓7，两侧为粗粒仓6，各个仓上下为通体。煅烧带两侧粗粒仓6的窑壁分别装有6排烧嘴9，每排16个烧嘴。冷却带两侧粗粒仓6装有料锁20。在煅烧带两个隔墙17设有气孔8，在冷却带两个隔墙17和两侧的窑壁上设有气孔，用于气体流通。

在煅烧带两侧粗粒仓的烧嘴交替燃烧，烟气穿过隔墙17的气孔到细粒仓，再到另一侧的粗粒仓煅烧大、小颗粒石灰石物料后，烟气从另一侧预热带上部的废气出口排放。在冷却带，冷却空气交替从一侧集气装置22、窑壁气孔进入粗料仓，经过隔墙17的冷却带气孔进入细料仓，再进入另一侧粗料仓，冷却三个料仓中大、小颗粒的石灰产品，这个过程中进气侧冷却带的料锁20关闭，另外一侧料锁20打开，冷却石灰产品的热空气横向流动后经另一侧的料锁20上升到煅烧带助燃。

在冷却带，选择对两个料仓通入不同量或相同量的冷却空气对石灰产品进行冷却，同时有选择的开启三通阀19b连接两个粗料仓烟气出口中的一个，使冷却风对相应的预热带进行冷却，冷却后的空气进入煅烧带参与助燃。

Claims (9)

1.一种汇流式石灰窑，包括矩形窑体(15)，进料系统、出料系统、燃烧系统、供风系统和废气排放系统，窑体内从上向下为预热带、煅烧带、汇流带和冷却带，其特征是：所述窑体内上段由两道隔墙(17)将窑的腔体分为三部分，外侧的两个腔体为粗料仓(6)，中间的腔体为细料仓(7)，粗料仓宽度是细料仓宽度的0.2～10倍；煅烧带两侧粗料仓的窑壁设有烧嘴(9)，粗料仓和细料仓之间的隔墙设有气孔(8)，粗料仓的上部设有废气出口(18)；窑体下段的腔体由分流体(10)分为两个冷却料仓(14)或所述隔墙向下延伸至窑底部，将整个窑的腔体分为三个料仓，所述分流体上部的截面为锥形。

2.根据权利要求1所述的汇流式石灰窑，其特征是：所述煅烧带两侧粗料仓的窑壁设有1～10排烧嘴(9)，每排1～50个烧嘴，所述烧嘴布置在窑体的煅烧带至汇流带。

3.根据权利要求1或2所述的汇流式石灰窑，其特征是：所述烧嘴为气体燃料烧嘴、液体燃料烧嘴或固体燃料烧嘴，或上述两种或三种烧嘴的组合。

4.根据权利要求3所述的汇流式石灰窑，其特征是：冷却带两个冷却料仓(14)的窑壁和分流体(10)设有气孔，窑壁上的气孔与集气装置(22)连通，集气装置连接到鼓风机(11)的出口。

5.根据权利要求4所述的汇流式石灰窑，其特征是：所述冷却料仓(14)中间设有料锁(20)。

6.根据权利要求4所述的汇流式石灰窑，其特征是：所述煅烧带两侧粗粒仓设有助燃空气入口(21)；所述冷却带两侧冷却料仓的集气装置(22)通过三通阀(19c)连接到助燃空气入口。

7.根据权利要求1所述的汇流式石灰窑，其特征是：所述隔墙(17)和分流体 (10)的材质为：钢材、耐火材料、钢材与耐火材料的复合结构或中心为钢材外加耐火材料的夹层结构。

8.根据权利要求7所述的汇流式石灰窑，其特征是：所述隔墙(17)和/或分流体(10)吊挂安装在窑体上。

9.根据权利要求7或8所述的汇流式石灰窑，其特征是：使用钢材结构或中心为钢材外加耐火材料夹层结构时，所述隔墙(17)和/或分流体(10)设有冷却介质流通的空腔。 

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