CN101817648B - 一种煅烧物料的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种煅烧物料的方法和设备，所述设备的预热室、煅烧室和冷却室为分体式结构，预热室分为低温预热室和高温预热室，冷却室分为高温冷却室和低温冷却室。被煅烧物料在进料设备、低温预热室、高温预热室、煅烧室、高温冷却室、低温冷却室之间通过管链输送机输送。被煅烧物料在分体式的预热室、煅烧室和冷却室中进行预热、煅烧和冷却过程，制成煅烧产品。冷却室冷却产品后的高温气体通过气体管路输送至预热室预热被煅烧物料。本发明充分利用热能，节省换热设备，减少温室气体排放，有利于环境保护。所述设备各单元为独立组件，各组成设备可分开制做，现场组装，方便运输、安装、检修与更换，有利于系列化生产煅烧设备。
Description
技术领域
本发明涉及一种煅烧物料的方法和设备，具体涉及一种充分利用冷却石灰后高温气体预热被加工物料的分体式煅烧物料的方法和设备。
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空气烧嘴，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。石灰窑需要整体安装，不利于移动或更换，也不利于系列化生产设备构件。
本申请人在专利申请号为201010131969.6的发明专利申请公开一种煅烧物料的方法和机械，主要包括：进料设备、预热室、煅烧室、冷却室、出料仓、废气排放系统、蓄热器和含碳包衣球团料仓，蓄热器位于煅烧室的两侧，一端与煅烧室连接。预热室、煅烧室、冷却室、蓄热器含碳包衣球团料仓和出料仓为可拆卸组件，通过连接件组装在一起。该专利申请的设备分开制做，现场组装，方便运输、安装、设备检修与更换，有利于规范化生产。但该专利采用的是推进器进行物料的输送，此方法易出现卡料现象，不利于实际生产，预热室、煅烧室和冷却室不能分体操作。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种煅烧物料的方法，将冷却产品的高温气体直接用于预热石灰石物料，节省能源，减少温室气体排放。本发明的另一目的是提供一种被煅烧物料易于输送的分体式煅烧物料的设备，方便安装与使用。
本发明提供的一种煅烧物料的方法为，被煅烧物料在煅烧设备中经过预热、煅烧和冷却过程，制成煅烧产品，煅烧温度为800～1600℃。所述物料的预热、煅烧和冷却过程在分体式预热室、煅烧室和冷却室中分别进行。预热室预热后的物料通过输送设备送到煅烧室顶部与燃料混合后进入煅烧室煅烧，煅烧后的产品通过输送设备送到冷却室冷却后出装置。冷却室冷却产品后的高温气体通过气体管路输送至预热室预热被煅烧物料。
所述煅烧物料为石灰石、白云石、硅酸盐或其混合物等有机或无机物质。所述燃料为气体燃料、液体燃料、小颗粒块煤、呼吸壳、含碳包衣球团、固体燃料或其混合物。所述呼吸壳或含碳包衣球团的包衣为石灰石粉末、白云石粉末、硅酸盐粉末或其混合物加入粘合剂制成，呼吸壳包壳内为含碳物质，含碳物质量从0～100％调节；所述粘合剂为水玻璃、硅溶胶等。
本发明提供的煅烧物料的设备包括：进料设备、预热室、煅烧室、冷却室、出料设备和废气排放系统。所述煅烧室设有1～10排烧嘴，每排烧嘴的数量根据煅烧室的大小确定，烧嘴分别与助燃风机和排放系统连接。煅烧室的上部设有煅烧室料斗和燃料料斗，各料斗装有密封装置。预热室、煅烧室和冷却室为分体式结构，每个室的出料口设有出料锁，入料口设有入料锁。预热室分为低温预热室和高温预热室，冷却室分为高温冷却室和低温冷却室。进料设备通过管链输送机依次与低温预热室、高温预热室连接，高温预热室通过管链输送机连接到煅烧室入料口。煅烧室出料口通过管链输送机依次与高温冷却室、低温冷却室连接，低温冷却室设有出料口。冷却空气管道与低温冷却室进气口连接，低温冷却室出气口通过气体管路连接到高温冷却室进气口，高温冷却室出气口通过气体管路依次与高温预热室、低温预热室连接，低温预热室出气口与排放系统连接。
所述煅烧物料的设备设有两台蓄热器，所述蓄热器中蓄热体的材质为金属或耐热材料，所述蓄热体的形状为球形体、柱状体、矩形块状体、蜂窝状体或它们的混合体。蓄热器位于煅烧室的两侧，蓄热器的一端与煅烧室连接，另一端通过三通阀分别与助燃风机和排放系统连接。
作为选择，所述高温冷却室出气口通过三通阀与煅烧室两侧烧嘴连接，三通阀的另一端与高温预热室的进气口连接。
另一种选择方案为，所述设备还包括引射器、减压器，所述高温冷却室出气口分为两路，一路连接到引射器的高压气体入口，另一路通过减压器、三通阀与煅烧室两侧的烧嘴连接，所述三通阀另一端连接到引射器的低压气体入口，引射器的出口连接到高温预热室进气口。
第四种选择为，所述设备还包括两台压力调节式蓄热器和引射器，所述高温冷却室出气口分为两路，一路连接到引射器的高压气体入口，另一路通过压力调节式蓄热器、三通阀与煅烧室一侧的烧嘴连接，煅烧室另一侧的烧嘴通过三通阀、压力调节式蓄热器和阀门连接到引射器的低压气体入口，引射器出口连接到高温预热室进气口。
第五种选择为，所述高温冷却室出气口分为两路，一路连接到煅烧室一侧的烧嘴，煅烧室另一侧的烧嘴连接到高温预热室进气口，另一路直接连接到高温预热室进气口，直接连接到高温预热室进气口的一路设有蝶阀。
以上所述引射器，允许在引射器上的引射源中，采用至少一部分非高温冷却室进入的气体，以利于引射过程，如采用煅烧排出气体经换热器预热的空气等。
所述排放系统包括除尘器、干燥室、引风机和烟囱。煅烧室、预热室和冷却室的截面为圆形、矩形或准矩形结构，各室壳体外部设有保温层。所述气体管路为绝热输送管路，气体管路内衬有耐火保温材料。所述烧嘴为气体燃料烧嘴、液体燃料烧嘴、固体燃料烧嘴或上述烧嘴的组合。所述管链输送机可以为螺旋输送机或其它输送设备，管链输送机设有冷却设施，所述冷却设施为内冷式或外冷式，内冷式设有流通介质流通空腔。所述流通介质为气体如空气等，或液体如水等，气体介质可以通入预热室预热物料。
本发明煅烧物料的设备用于煅烧块状石灰石、白云石物料，小颗粒石灰石、白云石物料或粉状石灰石、白云石物料、水泥熟料煅烧和镁质物料煅烧等有机或无机物质。所述设备排放废气含CO2的浓度较高，除尘净化和脱硫之后的烟气提纯二氧化碳，用于制碱等工业或用于集约农业，成为提供集约农业CO2的来源。
与现有技术相比，本发明的优点是：①冷却产品后的高温气体直接用作预热被煅烧物料，充分利用热能，节省换热设备，降低设备投资和操作费用。②由于冷却产品气体也可以直接用作助燃空气，降低新鲜空气使用量，减少温室气体排放，有利于环境保护，冷却物料后的空气通过管路输送至预热室，不影响煅烧室的燃烧。③煅烧物料的设备的预热室、煅烧室和冷却室分体式结构，各组成设备分开制做，方便运输、安装、设备检修与更换，有利于系列化生产煅烧设备。④被加工物料在进料设备、低温预热室、高温预热室、煅烧室、高温冷却室、低温冷却室之间通过管链输送机输送，实现了预热室、煅烧室和冷却室的分体式操作，有利于设备组装和被加工物料的输送。⑤煅烧温度高，煅烧速度快，有利于提高设备的加工能力，设备利用系数高，煅烧效果好，石灰产品质量高。⑥可使用小块料或粉料，节约优质原料。
附图说明
图1为本发明煅烧物料设备的流程示意图；
图2为图1的气体流程示意图；
图3为本发明煅烧物料设备另一方案流程示意图；
图4本发明第三方案的流程示意图；
图5为本发明第四方案的流程示意图；
图6为本发明第五方案的流程示意图；
图7为排放系统流程示意图；
图8为本发明第四方案另一种形式的流程示意图。
其中：
1-料斗、2-入料锁、3-管链输送机、4-低温预热室、5-高温预热室、6-煅烧室料斗、7-煅烧室、8-煅烧室炉体、9-烧嘴、10-燃料加料口、11-煅烧室出料口、12-高温冷却室、13-低温冷却室、14-出料口、15-低温冷却室进气口、16-低温冷却室出气口、17-高温冷却室进气口、18-高温冷却室出气口、19-高温预热室进气口、20-高温预热室出气口、21-低温预热室进气口、22-低温预热室出气口、23-引射器、24-减压器、25(a、b)-蓄热器、26-蝶阀、27(a、b)-阀门、28-助燃风机、29-除尘器、30-干燥室、31-引风机、32-烟囱、33-出料锁、34-煅烧室出料锁、35-燃料料斗、36-均质带、37(a、b)-压力调节式蓄热器、38(a、b、c、d、f、g、h、i)-三通阀。
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
本发明煅烧物料的设备如图1所示，包括：进料设备、预热室、煅烧室、冷却室、出料设备和废气排放系统。所述煅烧室设有10排烧嘴9，每排10个烧嘴，烧嘴分别与助燃风机和排放系统连接。煅烧室的上部设有煅烧室料斗6和燃料料斗35，各料斗装有密封装置。煅烧室的下部设有均质带36，煅烧室出口11处设有煅烧室出料锁34。所述预热室、煅烧室和冷却室分体式结构，通过管链输送机3组装连接在一起，每个室的出料口设有出料锁33，入料口设有入料锁2。煅烧室、预热室和冷却室的截面为矩形结构，各室的壳体外部设有保温层。预热室分为低温预热室4和高温预热室5，冷却室分为高温冷却室12和低温冷却室13。料斗下部的料仓通过管链输送机3与低温预热室连接，低温预热室通过管链输送机与高温预热室连接，高温预热室通过管链输送机连接到煅烧室入料口6。煅烧室出料口11通过管链输送机依次与高温冷却室、低温冷却室连接，低温冷却室设有出料口14，出料口通过出料设备连接到成品仓。冷却空气管道与低温冷却室进气口15连接，低温冷却室出气口16通过气体管路连接到高温冷却室进气口17，高温冷却室出气口18通过气体管路依次与高温预热室和低温预热室连接，低温预热室出气口22与排放系统连接。如图7所示，所述排放系统包括除尘器29、干燥室30、引风机31和烟囱32。所述气体管路为绝热输送管路，内衬有耐火保温材料。如图2所示，煅烧室的两侧设有两台蓄热器25a、25b，蓄热器内装有蓄热体，蓄热体为钢球，不排除其它材质和形状的蓄热体。蓄热器一端与煅烧室连接，另一端通过三通阀门38d、38f分别与助燃风机和排放系统连接。所述设备为自动控制，自动化操作。
本实施例以石灰石为被煅烧物料，以块煤为燃料，煅烧过程为：通过输送设备将石灰石物料运至料斗1，物料经过入料锁2，通过管链输送机3送入低温预热室4。在低温预热室，从高温预热室来的气体对物料进行预热，低温预热后的物料由管链输送机送至高温预热室5内再次进行预热。高温预热后的物料经管链输送机输送至煅烧室顶部的料斗6。物料经入料锁进入煅烧室，固体燃料经燃料料斗35、入料锁和燃料加料口10进入煅烧室7，物料和固体燃料在煅烧室的上部入口处均匀混合。助燃空气经一侧烧嘴9进入煅烧室进行助燃燃烧，煅烧物料，产生的烟气从另一侧烧嘴出去，两侧烧嘴交替进入助燃空气和排出烟气，自动进行。完成煅烧后的石灰产品垂直向下运动，经过煅烧室下部的均质带36进行均质，然后经煅烧室出料口11、煅烧室出料锁34出煅烧室。离开煅烧室的石灰产品由管链输送机输送到高温冷却室。由低温冷却室来的冷却气体对高温石灰产品进行冷却。在高温冷却室冷却后的石灰产品，经管链输送机送至低温冷却室13继续冷却，冷却后石灰产品经过出料锁33和出料口14出装置到产品仓，离开低温冷却室的石灰温度低于100℃。
由罗茨风机提供的高压冷却空气，通过气体管路、低温冷却室进气口15进入低温冷却室13，在低温冷却室冷却石灰产品后升温的气体，经过低温冷却室出气口16、气体管路和高温冷却室进气口17进入高温冷却室，对高温冷却室的石灰进行冷却。在高温冷却室冷却石灰而升温的气体经高温冷却室出气口18、气体管路和高温预热室进气口19进入高温预热室5预热石灰石物料，气体再经过高温预热室出气口20、气体管路和低温预热室进气口21进入低温预热室内对新进入的物料进行预热，预热物料后的气体经低温预热室出气口22到排放系统排放。
由助燃风机28提供的助燃空气经三通阀38f进入蓄热器25a，经蓄热器25a、左侧烧嘴9进入煅烧室助燃燃烧，煅烧石灰石。烟气经蓄热器25b、三通阀38d到排放系统，预热蓄热器25b中的蓄热体。然后三通阀换向，助燃空气经三通阀38d进入蓄热器25b，蓄热器中蓄热体放出热量预热助燃空气，预热后的助燃空气经右侧烧嘴9进入煅烧室助燃燃烧，烟气经蓄热器25a、三通阀38f到排放系统，预热蓄热器25a中的蓄热体。通过三通阀38d、38f的动作实现两侧蓄热器交替运行，两侧烧嘴交替在煅烧室喷入助燃空气和排出烟气，过程自动化控制，排出的烟气温度低于100℃。
实施例2
本发明另一实施方案如图3所示，高温冷却室出气口18通过三通阀38g、38h、38i与煅烧室两侧的烧嘴连接，三通阀38g、38h的另一端与高温预热室进气口19连接。在高温冷却室冷却石灰而升温的气体经高温冷却室出气口18、三通阀38i、38h和右侧烧嘴9进入煅烧室助燃燃烧，烟气经左侧的烧嘴、三通阀38g和高温预热室进气口19到高温预热室预热石灰石物料。一定间隔时间后三通阀换向，高温气体经三通阀38i、38g和左侧的烧嘴进入煅烧室助燃燃烧，烟气经右侧的烧嘴、三通阀38h和高温预热室进气口19到高温预热室预热石灰石物料。通过三通阀38g、38h、38i的动作，冷却室冷却石灰后的气体交替从两侧烧嘴进入煅烧室助燃，然后从另一侧烧嘴出去到高、低温预热室预热石灰石物料。本实施例的物料预热过程、石灰产品冷却过程的结构和操作与实施例1相同，不再赘述。
实施例3
本发明第三实施方案是在实施例2基础上的改进，如图4所示，所述设备还包括引射器23减压器24。所述高温冷却室出气口18分为两路，一路连接到引射器的高压气体入口，另一路通过减压器、三通阀38i、38g、38h与煅烧室两侧的烧嘴连接，三通阀38g、38h另一端连接到引射器的低压气体入口，引射器的出口连接到高温预热室进气口19。离开高温冷却室的高温气体一路到引射器23的高压气体入口作引射动力源，另一路经减压器24减压后再经三通阀38i、38h到煅烧室烧嘴，经烧嘴进入煅烧室助燃燃烧，烟气经煅烧室另一侧的烧嘴、三通阀38g到引射器的低压气体入口。汇合后气体经高温预热室进气口到高、低预热室预热物料，通过三通阀38i、38g、38h的动作，两侧烧嘴9交替喷入助燃空气和排出烟气。
实施例4
本发明第四实施方案如图5所示，煅烧物料的设备设有两台压力调节式蓄热器37a、37b和引射器23，所述压力调节式蓄热器设有四个口，预热空气进、出口相对设置，烟气进出口相对安装。所述高温冷却室出气口18分为两路，一路连接到引射器23的高压气体入口，另一路通过三通阀38a、压力调节式蓄热器37a、37b、三通阀38c与煅烧室一侧的烧嘴连接，煅烧室另一侧的烧嘴通过三通阀38b、压力调节式蓄热器37a、37b和阀门27连接到引射器的低压气体入口，引射器出口连接到高温预热室进气口。
本实施例煅烧室燃烧为单向操作，也可以按图8所示流程双向操作。具体操作为，冷却空气在高温冷却室13、低温冷却室12冷却石灰产品后温度升高。离开高温冷却室的高温气体分为两路，一路到引射器高压气体入口作为引射动力源，另一路经三通阀38a进入压力调节式蓄热器37a，再一次进行升温后经三通阀38c、烧嘴9进入煅烧室7助燃燃烧，煅烧物料。生成的高温烟气经另一侧烧嘴、三通阀38b、压力调节式蓄热器37b烟气入口进入压力调节式蓄热器37b，预热压力调节式蓄热器37b中的蓄热体，在压力调节式蓄热器放出热量的烟气通过烟气出口、阀门27b到引射器23的低压气体入口。汇合后气体通过引射器出口和气体管路到高温预热室预热石灰石物料。通过三通阀37a、37b、38c的换向操作和阀门27a、27b的开闭动作实现压力调节式蓄热器37a、37b的蓄热和放热交替运行，充分利用热能。本实施例的物料预热过程、石灰产品冷却过程的结构和操作与实施例1相同。
实施例5
本发明第五实施方式如图6所示，离开高温冷却室出气口的气体管路分为两路，一路连接到煅烧室一侧的烧嘴9，煅烧室另一侧的烧嘴连接到高温预热室进气口，另一路直接连接到高温预热室进气口，直接连接到高温预热室进气口的一路设有蝶阀26。本实施例与实施例3一样，为煅烧室单向进气操作，通过调节蝶阀26的开度，控制进入煅烧室助燃空气的量，维持稳定操作。
Claims (11)
1.一种煅烧物料的方法，被煅烧物料在煅烧设备中经过预热、煅烧和冷却过程，制成煅烧产品，煅烧温度为800～1600℃，其特征是：所述物料的预热、煅烧和冷却过程在分体式预热室、煅烧室和冷却室中分别进行；预热室预热后的物料通过输送设备送到煅烧室顶部与燃料混合后进入煅烧室煅烧，煅烧后的产品通过输送设备送到冷却室冷却后出装置；冷却室冷却产品后的高温气体通过气体管路输送至预热室预热被煅烧物料。
2.根据权利要求1所述煅烧物料的方法，其特征是：所述被煅烧物料为石灰石、白云石、硅酸盐；所述燃料为气体燃料、液体燃料、小颗粒块煤、呼吸壳、含碳包衣球团、固体燃料或其混合物；所述呼吸壳或含碳包衣球团的包衣为石灰石粉末、白云石粉末、硅酸盐粉末或其混合物加入粘合剂制成，呼吸壳包壳内有含碳物质，含碳物质的量为0～100％；所述粘合剂为水玻璃、硅溶胶。
3.一种煅烧物料的设备，包括：进料设备、预热室、煅烧室(7)、冷却室、出料设备和废气排放系统；所述煅烧室设有1～10排烧嘴(9)，烧嘴分别与助燃风机和排放系统连接，煅烧室的上部设有煅烧室料斗(6)和燃料料斗(35)，各料斗装有密封装置，其特征是：所述预热室、煅烧室和冷却室为分体式结构，每个室的出料口设有出料锁(33)，入料口设有入料锁(2)；预热室分为低温预热室(4)和高温预热室(5)，冷却室分为高温冷却室(12)和低温冷却室(13)；进料设备通过管链输送机(3)依次与低温预热室、高温预热室连接，高温预热室通过管链输送机连接到煅烧室入料口(6)；煅烧室出料口(11)通过管链输送机依次与高温冷却室、低温冷却室连接，低温冷却室设有出料口(14)；冷却空气管道与低温冷却室进气口(15)连接，低温冷却室出气口(16)通过气体管路连接到高温冷却室进气口(17)，高温冷却室出气口(18)通过气体管路依次与高温预热室、低温预热室连接，低温预热室出气口(22)与排放系统连接。
4.根据权利要求3所述煅烧物料的设备，其特征是：所述设备设有两台蓄热器(25a、25b)，所述蓄热器中蓄热体的材质为金属或耐热材料，所述蓄热体的形状为球形体、柱状体、矩形块状体、蜂窝状体或它们的混合体；蓄热器位于煅烧室的两侧，蓄热器的一端与煅烧室连接，另一端通过三通阀(38d、38f)分别与助燃风机(28)和排放系统连接。
5.根据权利要求3所述煅烧物料的设备，其特征是：所述高温冷却室出气口通过三通阀(38g、38h、38i)与煅烧室两侧的烧嘴连接，三通阀(38g、38h)的另一端与高温预热室进气口连接。
6.根据权利要求5所述煅烧物料的设备，其特征是：所述设备还包括引射器(23)、减压器(24)，所述高温冷却室出气口(18)分为两路，一路连接到引射器的高压气体入口，另一路通过减压器(24)、三通阀(38g、38h、38i)与煅烧室两侧的烧嘴连接，所述三通阀(38g、38h)另一端连接到引射器的低压气体入口，引射器的出口连接到高温预热室进气口(19)。
7.根据权利要求3所述煅烧物料的设备，其特征是：所述设备还包括两台压力调节式蓄热器(37a、37b)和引射器(23)，所述高温冷却室出气口(18)分为两路，一路连接到引射器的高压气体入口，另一路通过压力调节式蓄热器、三通阀(38a、38c)与煅烧室一侧的烧嘴连接，煅烧室另一侧的烧嘴通过三通阀(38b)、压力调节式蓄热器(37a、37b)和阀门(27a、27b)连接到引射器的低压气体入口，引射器出口连接到高温预热室进气口。
8.根据权利要求3所述煅烧物料的设备，其特征是：所述高温冷却室出气口(18)分为两路，一路连接到煅烧室一侧的烧嘴(9)，煅烧室另一侧的烧嘴连接到高温预热室进气口，另一路直接连接到高温预热室进气口，直接连接到高温预热室进气口的一路设有蝶阀(26)。
9.根据权利要求3～8所述煅烧物料的设备，其特征是：所述煅烧室、预热室和冷却室的截面为圆形、矩形或准矩形结构，各室壳体外部设有保温层；所述气体管路为绝热输送管路，气体管路内衬有耐火保温材料。
10.根据权利要求3～8所述煅烧物料的设备，其特征是：所述烧嘴(9)为气体燃料烧嘴、液体燃料烧嘴、固体燃料烧嘴或上述烧嘴的组合；所述排放系统包括除尘器(29)、干燥室(30)、引风机(31)和烟囱(32)。
11.根据权利要求3所述煅烧物料的设备，其特征是：所述管链输送机用螺旋输送机或其它输送设备代替；所述管链输送机设有冷却设施，所述冷却设施为内冷式或外冷式，内冷式设有流通介质流通空腔；所述流通介质为气体或液体；所述气体介质通入预热室预热物料。
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