CN101817649A - 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，被煅烧物料在进料设备、预热室、煅烧室、冷却室之间通过斗式提升机输送。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，然后经蓄热器预热后进入煅烧室作助燃空气。本发明充分利用热能，减少新鲜空气用量和温室气体排放，有利于环境保护。所述设备各单元为独立组件，可分开制做，现场组装，有利于系列化生产煅烧设备。物料通过斗式提升机在各室之间输送，实现了分体式操作，增加了操作的灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及一种煅烧物料的方法和设备，具体涉及一种利用冷却石灰后的高温气体预热被加工物料、并用作助燃空气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201010156632.9的发明专利申请公开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。该专利申请充分利用热能，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。但是该专利技术的能源利用率偏低，并且使用管链输送机输送物料，成本高。
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，并进一步用作助燃空气，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易于输送被煅烧物料的分体式煅烧物料的设备，方便安装与使用。本发明的再一用途是提供煅烧物料设备的用途。
本发明提供的煅烧物料的方法，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℃。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，预热物料后的气体经蓄热器预热后进入煅烧室用作助燃空气。
被煅烧物料为石灰石、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、硅溶胶等。
本发明提供的一种煅烧物料的设备，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。煅烧室设有1～10排烧嘴，煅烧室的上部设有煅烧室料钟和燃料料钟。预热室、煅烧室和冷却室为分体式结构，预热室和冷却室分别为1～5台，可以自由组合，每个室的出料口设有出料锁，入料口设有入料锁。各预热室之间、预热室与煅烧室之间、煅烧室与冷却室之间和各冷却室之间物料系统通过斗式提升机连接。鼓风机出口通过气体管路和冷却室、预热室连接，各室间依次从上部出气口连接到下部进气口，鼓风机出口另一路通过换热器连接到冷却室的上部。煅烧室两侧设有两台蓄热器，蓄热器中有蓄热体，蓄热器的一端与烧嘴连通，另一端分别经三通阀与预热器的气体出口连接和经换热器与排放系统连接。
作为优选，所述煅烧物料的设备设有两台预热室即低温预热室和高温预热室，两台冷却室即高温冷却室和低温冷却室。所述低温预热室出料口通过斗式提升机依次与高温预热室和煅烧室进料口连接，煅烧室出料口通过斗式提升机依次与高温冷却室和低温冷却室连接。鼓风机出口通过气体管路依次与低温冷却室、高温冷却室、高温预热室、低温预热室、蓄热器及煅烧室连接。
蓄热器中蓄热体的材质为钢制材料或耐热材料，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。煅烧室、预热室和冷却室的截面为圆形、矩形或准矩形结构，各室壳体内部设有砌筑层，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。斗式提升机可用螺旋输送机或其它输送设备代替，斗式提升机为全密封装置，并设有保温层。
煅烧室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。排放系统包括除尘器、干燥室、引风机和烟囱。
所述煅烧物料设备的用途为煅烧石灰、白云石或水泥，也可用于煅烧其它有机或无机物质。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。
所述设备可以和传统高炉、还原炼铁装置或其它生铁生产过程中产生的高温炉渣以一定的方式或一定比例进入冷却段或煅烧段，生产水泥、硅酸盐等类似于水泥的烧制过程中，使其成为一个联产模式。所述在传统高炉、还原炼铁装置或其它生铁生产过程中，所选矿石品位可以是低品位矿也可以是高品位的矿，其尽量接近于水泥的配比。此联产模式可以降低生产过程中燃料的消耗。
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于预热被煅烧物料，然后再用作煅烧室助燃空气，充分利用热能，降低设备投资和操作费用。②由于冷却产品及预热被加工物料后的气体直接用作助燃空气，降低新鲜空气使用量，减少温室气体排放，有利于环境保护。③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、预热室、煅烧室、冷却室之间通过斗式提升机输送，实现了预热室、煅烧室和冷却室的分体式操作，有利于工物料的输送，增加了操作的灵活性。⑤利用蓄热器预热助燃空气和换热器回收热量，可以提高热能利用率，节省能源。⑥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。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为废气排放系统流程示意图。
其中：
1—料斗、2—料钟、3—入料锁、4—低温预热室、5—出料锁、6—斗式提升机、7—高温预热室、8—煅烧室料钟、9—燃料料钟、10—燃料料斗、11、13—蓄热器、12—煅烧室、14、21—三通阀、15—高温冷却室、16—低温冷却室、17—换热器、18—阀门、19—鼓风机、20—产品料斗、22—除尘器、23—干燥室、24—引风机、25—烟囱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
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12、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10个烧嘴，烧嘴为固体燃料烧嘴。煅烧室的上部设有煅烧室料钟8、燃料料斗10和燃料料钟9，煅烧室的下部设有均质带。预热室、煅烧室和冷却室为分体式结构，各室的横截面为矩形。所述预热室和冷却室分别为两台，分为低温预热室4和高温预热室7，高温冷却室15和低温冷却室16，每个室的出料口设有出料锁5，入料口设有入料锁3。料斗1通过料钟2连接到低温预热室4的入料口，低温预热室的出料口通过斗式提升机6连接到高温预热室的入料口，高温预热室的出料口通过斗式提升机连接到煅烧室料钟8，煅烧室出料口通过斗式提升机连接到高温冷却室15的入料口，高温预热室的出料口通过斗式提升机连接到低温冷却室的入料口，低温冷却室的出料口连接到成品料斗20，成品料斗通过输送机械连接到料仓。气体管路为鼓风机19出口连接到低温冷却室下部的气体入口，低温冷却室上部的气体出口通过气体管路连接到高温冷却室下部的气体入口，高温冷却室上部的气体出口通过管路连接到高温预热室下部的气体入口，高温预热室上部气体出口连接到低温预热室的气体入口，低温预热室气体出口与三通阀21连接。鼓风机出口的另一路通过换热器17连接低温到冷却室16上部的气体入口。煅烧室两侧设有两台蓄热器11、13，蓄热器中有蓄热体，蓄热体为钢球。蓄热器的一端与烧嘴连通，另一端分别与三通阀14、21连接，三通阀14的另一端经换热器17与排放系统连接。如图2所示，废气排放系统包括除尘器22、干燥室23、引风机24和烟囱25。煅烧室、各预热室和冷却室为钢制结构，各室壳体内部有砌筑层，外部设有保温层，气体管路内衬有耐火保温材料。
本发明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，物料经过料钟2、入料锁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，低温预热后的物料经出料锁5由斗式提升机6送至高温预热室7内再次进行预热。高温预热后的物料经斗式提升机输送至煅烧室顶部的煅烧室料钟8。物料经入料锁进入煅烧室，固体燃料经燃料料斗10、燃料料钟9和入料锁进入煅烧室12，物料和固体燃料在煅烧室的上部入口处均匀混合后进入煅烧室煅烧。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进行均质，然后经煅烧室出料锁出煅烧室。离开煅烧室的石灰产品由斗式提升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，经斗式提升机送至低温冷却室继续冷却，冷却后石灰产品经过出料锁进入出料斗20，再由输送机械送到产品仓，离开低温冷却室的石灰温度低于100℃。
由鼓风机19提供的高压冷却空气，通过气体管路、低温冷却室下部的进气口进入低温冷却室16，对在高温冷却室冷却后的产品继续进行冷却。鼓风机出口的另一路经换热器17与排放的烟气换热后经上部入口进入低温冷却室。鼓风机出口至低温冷却室16和换热器17的管路分别设有阀门18，根据需要调节进入低温冷却室或换热器17的风量。在低温冷却室冷却石灰产品后升温的气体，经过气体管路和高温冷却室进气口进入高温冷却室15，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从上部离开高温冷却室经气体管路进入高温预热室7预热石灰石物料，气体离开高温预热室经气体管路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三通阀21、蓄热器11，由煅烧室烧嘴进入到煅烧室12进行助燃燃烧，煅烧石灰石物料，产生的烟气经右侧的烧嘴出去，进入右侧的蓄热器13，蓄热器中的蓄热体蓄热，烟气再径三通阀14到换热器17，与新鲜的空气换热，把剩余的热量传给空气，然后烟气到排放系统排放，排放的烟气温度低于100℃。然后换向，从低温预热室出来的气体经三通阀21，进入右侧的蓄热器13，蓄热器中的蓄热体放热，使助燃气体温度升高后，经煅烧室右侧的烧嘴进入煅烧室助燃燃烧，烟气经左侧的烧嘴、蓄热器11、三通阀14和换热器17到排放系统，此时蓄热器11为蓄热过程。蓄热器的换向操作根据蓄热器出口烟气温度的设定，通过调节三通阀14、21的流向，控制两侧蓄热器的蓄热和放热过程交替运行，过程自动化控制。
Claims (10)
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，预热物料后的气体经蓄热器预热后进入煅烧室用作助燃空气。
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(12)、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，煅烧室的上部设有煅烧室料钟(8)和燃料料钟(9)，所述预热室、煅烧室和冷却室为分体式结构，预热室和冷却室分别为1～5台，每个室的出料口设有出料锁(5)，入料口设有入料锁(3)，其特征是：所述各预热室之间、预热室与煅烧室之间、煅烧室与冷却室之间和各冷却室之间物料系统通过斗式提升机(6)连接；鼓风机(19)出口通过气体管路和冷却室、预热室连接，各室间依次从上部出气口连接到下部进气口，鼓风机出口另一路通过换热器(17)连接到冷却室的上部；煅烧室两侧设有蓄热器(11、13)，蓄热器中有蓄热体，蓄热器的一端与烧嘴连通，另一端分别经三通阀(14、21)与预热室的气体出口连接和经换热器与排放系统连接。
4.根据权利要求3所述煅烧物料的设备，其特征是：所述设备设有两台预热室即低温预热室(4)和高温预热室(7)，两台冷却室即高温冷却室(15)和低温冷却室(16)；所述低温预热室出料口通过斗式提升机(6)依次与高温预热室和煅烧室进料口连接，煅烧室出料口通过斗式提升机依次与高温冷却室和低温冷却室连接；鼓风机(19)出口通过气体管路依次与低温冷却室、高温冷却室、高温预热室、低温预热室、蓄热器及煅烧室连接。
5.根据权利要求3或4所述煅烧物料的设备，其特征是：所述蓄热器中蓄热体的材质为钢制材料或耐热材料，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。
6.根据权利要求3或4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，各室壳体内部设有砌筑层，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；所述斗式提升机可用螺旋输送机或其它输送设备代替，斗式提升机为全密封装置，并设有保温层。
7.根据权利要求3或4所述煅烧物料的设备，其特征是：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。
8.根据权利要求23或4所述煅烧物料的设备，其特征是：所述排放系统包括除尘器(22)、干燥室(23)、引风机(24)和烟囱(25)。
9.根据权利要求3或4所述煅烧物料设备的用途，其特征是：所述设备用于煅烧石灰石、白云石或水泥，或用于煅烧其它有机或无机物质；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。
10.根据权利要求3或4所述煅烧物料的设备，其特征是：所述设备可以和传统高炉、还原炼铁装置或其它生铁生产过程中产生的高温炉渣以一定的方式或一定比例进入冷却段或煅烧段，生产水泥、硅酸盐等类似于水泥的烧制过程中，使其成为一个联产模式；所述在传统高炉、还原炼铁装置或其他生铁生产过程中，所选矿石品位可以是低品位矿也可以是高品位的矿，其尽量接近于水泥的配比；此联产模式可以降低生产过程中燃料的消耗。
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