CN101984319A

CN101984319A - 节能增效型双温度场回转窑系统

Info

Publication number: CN101984319A
Application number: CN 201010578722
Authority: CN
Inventors: 刘显龙; 蔺江宁; 郭任哲
Original assignee: ANSHAN HUAJIE BUILDING MATERIAL TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: ANSHAN HUAJIE BUILDING MATERIAL TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2010-12-08
Filing date: 2010-12-08
Publication date: 2011-03-09

Abstract

一种节能增效型双温度场回转窑系统，它解决了现有技术存在的窑规模过大、热效率低，耗能高、预热差等问题，由回转窑、冷却器、预热器、窑头燃烧器和内置燃烧器等组成，其技术要点是：将燃料按比例分配给两个温度场，助燃风、第一温度场燃料通过窑头燃烧器与经冷却器换热升温的二次空气混合燃烧，作供给物料在窑内二次焙烧的第一温度场；部分经冷却器换热升温(或辅助助燃供风系统提供)的二次空气经第二温度场助燃风管和经第二温度场燃料管的第二温度场燃料通过内置燃烧器喷入预热器内燃烧，作供给物料在预热器内一次焙烧的第二温度场。与现有设备和工艺相比，热源分布科学、合理，占用空间少，热效率高，耗能低、预热好，可提高窑产量和产品质量。

Description

节能增效型双温度场回转窑系统

技术领域

本发明涉及一种由预热器、回转窑、冷却器、窑头燃烧器、内置燃烧器组成的状物料焙烧设备，特别是一种主要用于焙烧活性石灰、轻烧白云石、菱镁矿、铝矾土等块状物料的节能增效型双温度场回转窑系统。该设备尤其适合于产能大于1000t/d的生产线，是单机大型化生产线的最佳选择。

背景技术

目前，活性石灰、轻烧白云石、菱镁矿、铝矾土等块状物料焙烧过程中普遍应用的由竖式预热器、回转窑、竖式冷却器组成的回转窑焙烧设备，已成为节能型的高活性石灰生产作业的推广技术，并且在一些文献上也作了报导。如专利公开号为CN1753843A的“煤粉注入回转窑的方法和燃烧装置及生产CaO的方法和设备”以及专利公开号为CN101659522A的“一种煅白生产机”等，其中，前者提供了通过使用煤粉来生产石灰的方法和设备，后者提供采用了高效预热器，可以利用窑尾高温烟气对物料进行预热，然后再进入回转窑煅烧，使高温烟气的余热得到充分利用。还有的文献对现有回转窑焙烧设备中的竖式预热器、回转窑、竖式冷却器等装置存在的缺陷，分别提出了相应的改进，使该顶技术更加成熟。本申请人就曾针对现有竖式预热器存在的物料受热不均匀，通风阻力大和不均匀，局部死区结壳，热交换状态不能调整等问题，设计出一种专利公开号为CN101382392A 的“列管式预热器”，它具有运行可靠，热气体分布均匀、物料受热均匀、物料整体下移无死区、物料运行通畅、烟气流通过程中阻力均匀不偏风，运行中排烟温度可调等优点。但是，现有的所有的活性石灰、轻烧白云石、菱镁矿、铝矾土等块状物料回转窑焙烧设备中，热源只是由设置在回转窑窑头的多通道燃烧器一处供给。该多通道燃烧器既是回转窑内物料焙烧的热源，又是窑尾竖式预热器物料预热的热源，略显热能供应不足和热源分布不合理、热效率低，主要原因是窑尾预热器的热源由设置在窑头的多通道燃烧器提供，多通道燃烧器产生的热烟气，通过回转窑输送至竖式预热器，存在的问题主要包括以下几个方面：

1. 由于受窑尾排气口高温烟气通过速度的限制，回转窑产量越大，其直径越大、同时窑体越长，因而占用的空间就越多，从而增加了设备成本；

2. 回转窑的窑体直径和窑体长度增大，使窑体散热增加、热效率降低；

3. 回转窑的窑体直径和窑体增大，使回转窑所需传动功率增大，电力消耗增多；

4. 热烟气从窑头输送至窑尾的过程中，温度下降300~500℃，使入预热器预热物料的热能明显不足，严重影响预热器内物料的预热效果以及回转窑的产量和产品质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种节能增效型双温度场回转窑系统，解决现有技术中存在的窑规模过大、热源结构不合理、热效率低，能耗高、预热低等问题，与同类设备相比，其热源结构分布科学、合理，占用空间少，热效率高，预热效果好，显著地提高了回转窑产量和产品质量。

本发明所采用的技术方案是：采用的节能增效型双温度场回转窑系统，包括回转窑、设置在回转窑窑头的多通道燃烧器和冷却器、设置在回转窑窑尾的预热器，其技术要点是：在所述预热器内设置内置燃烧器，在所述回转窑尾部设有第二温度场燃料管路和第二温度场助燃空气管路，所述第二温度场燃料管路一端与所述内置燃烧器相连，另一端与所述第二温度场燃料供应系统相连；所述第二温度场助燃空气管路一端与所述内置燃烧器相连，另一端与设置在回转窑窑头的冷却器或辅助助燃空气供风系统相连。

与一次风供风系统和第一温度场燃料供应系统连接的所述多通道燃烧器，将一次助燃风和燃料充分混合后，再与所述冷却器经换热升温的二次助燃风相混进行燃烧，作为供给物料二次焙烧的第一温度场，所用燃料占燃料总量的30~70%；所述预热器采用带有内置燃烧器的列管预热器，所述内置燃烧器与所述第二温度场助燃空气管路和第二温度场燃料管路连接，将经所述冷却器换热升温输出的二次助燃风和燃料充分混合后，喷入所述列管预热器内燃烧，作为供给物料在所述列管预热器内一次焙烧的第二温度场，所用燃料占燃料总量的70~30%。

所述带有内置燃烧器的列管式预热器顶部为料仓，多个独立的喂料管分别沿所述料仓底部圆周均匀分布，所述喂料管底部与带有有独立排气管的列管式预热室相连，在所述列管式预热室下部，设有中心出料仓，在所述中心出料仓正对所述列管式预热室的出料口处设置推料装置，所述中心出料仓的底部通过转运溜槽和密封装置与回转窑连通。

所述内置燃烧器设置在所述预热室的外壁上。

所述内置燃烧器设置在所述转运溜槽的侧壁上。

所述内置燃烧器设置在所述中心出料仓的顶部的中心。

本发明具有的优点及积极效果是：由于本发明是在现有由竖式预热器、回转窑、竖式冷却器组成的节能型高活性石灰生产成熟技术的基础上改进的，所以很容易实现。它根据物料在整个系统中的热化学过程，将物料的焙烧热源结构进行科学的分配，即将燃料采用一分为二的合理设计方案，来实现本发明任务的目的。

首先通过采用在回转窑窑尾增设内置式燃烧器的工艺改善物料焙烧的热源结构的分配。采用将燃料一分为二的设计方案，即将燃料分配为第一温度场燃料和第二温度场燃料。一次助燃空气和第一温度场燃料在所述回转窑窑头的窑头燃烧器混合后，与经所述冷却器换热升温后的二次助燃空气混合燃烧，作为供给物料在所述回转窑内二次焙烧的第一温度场。使物料在回转窑内完成第二次焙烧过程。这样就降低了回转窑内的燃料燃烧等产生的热烟气量，减少其在回转窑内所占的空间。有利于降低回转窑窑体直径，从而达到降低回转窑窑体散热损失和提高回转窑系统热效率的目的。部分经所述冷却器换热升温后的二次助燃空气（或由辅助助燃空气供风系统提供的助燃风）通过第二温度场助燃空气管与通过第二温度场燃料管的第二温度场燃料经所述设置在回转窑窑尾的内置燃烧器喷入所述预热器内燃烧，作为供给物料在所述预热器内一次焙烧的第二温度场，，这样一来，预热器内除接受回转窑供给的第一温度场通过回转窑输送的热烟气外，利用新设置的作为第二温度场热源的内置燃烧器，为物料在预热器内进行热交换的同时完成第一次焙烧过程创造了良好条件，从而提高了物料在预热器内的分解率，降低了回转窑窑体长度，达到了降低了窑体散热损失，提高了回转窑系统热效率、产量和产品质量的目的。

其次采用本申请人已经成功应用的“列管式预热器”的专利技术（专利公开号为CN101382392A），并在列管式预热器内设置内置燃烧器。提高列管式预热器利用高温热烟气的余热的能力，明显的增加预热器的预分解能力，从而显著提高回转窑的产量和产品质量。

因此，本发明从根本上解决了现有技术存在的窑体规格大、热效率低，耗能多、预热效果差等问题。实际检验证明，以生产石灰为例，其与同规格的石灰回转窑焙烧装置相比，产量可以提高50~80%；节能35~50%；成品活性度提高30~50ml。

附图说明

以下结合附图对本发明作进一步描述。

图1是本发明的一种具体结构示意图。

图2是图1中的一种预热器的Ⅰ型结构示意图。

图3是图1中的一种预热器的Ⅱ型结构示意图。

图4是图1中的一种预热器的Ⅲ型结构示意图。

图中序号说明：

1料仓、2喂料管、3预热室、4转运溜槽、5密封装置、6排气管、7中心出料仓、8推料装置、9内置燃烧器、10预热器、11耐火材料、12回转窑、13冷却器，14二次风供风系统、15一次风供风系统、16多通道燃烧器、17第二温度场助燃空气管路、18第二温度场燃料管路、19第一温度场燃料供应系统、20第二温度场燃料供应系统、21原料供应系统、22成品输送系统、23烟气处理系统、24辅助助燃空气供风系统、25调节阀。

具体实施方式

根据图1～4详细说明本发明的具体结构。该节能增效型双温度场回转窑系统是在现有由竖式预热器、回转窑、竖式冷却器组成的节能型活性石灰回转窑的成熟技术的基础上改进的，预热器可采用本申请人已经成功应用的专利公开号为CN101382392A的“列管式预热器”专利技术。节能增效型双温度场回转窑系统包括回转窑（包括其附属设备）12、设置在回转窑12窑头的多通道燃烧器16和冷却器13、设置在回转窑12窑尾的带有内置燃烧器9的预热器10、一次风供风系统15、二次风供风系统14、第一温度场燃料供应系统19、第二温度场燃料供应系统20、第二温度场燃料管18、第二温度场助燃空气管17、原料供应系统21、成品输送系统22、烟气处理系统23、辅助助燃空气供风系统24等组成。其中回转窑12、冷却器13和多通道燃烧器16、预热器10和经冷却器13换热升温的二次助燃风的调节阀25均为采用现有技术制造的通用设备，其规格、型号应根据实际使用要求选择。在回转窑尾部设置第二温度场燃料管路18和第二温度场助燃空气管路17，第二温度场燃料管路18一端与内置燃烧器9相连，另一端与第二温度场燃料供应系统相连。第二温度场助燃空气管路17一端与内置燃烧器9相连，另一端通过调节阀25与设置在回转窑12窑头的冷却器13的换热升温的二次助燃风的出口以及辅助助燃空气供风系统24相连。冷却器13 与二次空气供风系统14连接，回转窑12生成的高温物料在冷却器13内被二次供风系统吹入的二次助燃空气冷却后卸入成品输送系统22，经二次供风系统14吹入的二次助燃空气经冷却器13内高温物料换热升温至600~700℃左右，通过调节阀25连接第二温度场助燃空气管17。

设置在回转窑12窑头的多通道燃烧器16与一次供风系统15和第一温度场燃料供应系统19连接，通过多通道燃烧器16将一次供风系统15吹入的一次助燃风和经第一温度场燃料供应系统19提供的燃料充分混合后，再与经冷却器13换热升温后的二次助燃风混进行燃烧，作为供给物料在回转窑12内二次焙烧的第一温度场。第一温度场所用燃料占燃料总量的30~70%。本实施例中的预热器10采用带有内置燃烧器9的列管预热器。设置在回转窑12窑尾的内置燃烧器9与第二温度场燃料管18、第二温度场助燃空气管路17的一端连接。第二温度场燃料管路18的另一端与第二温度场燃料供应系统20连接，第二温度场助燃空气管路17的另一端与辅助助燃空气供风系统24或冷却器13连接。将经冷却器13换热升温输出的二次助燃风和燃料充分混合后，由内置燃烧器9喷入列管预热器内燃烧，作为供给物料在列管预热器内一次焙烧的第二温度场，所用燃料占燃料总量的70~30%。

本实施例中的预热器10的结构与 “列管式预热器（专利公开号为CN101382392A）”的结构基本相同。其规格、型号应根据回转窑12的实际生产能力的要求选择。它主要由料仓1、喂料管2、预热室3、转运溜槽4、密封装置5、排气管6、中心出料仓7、推料装置8和内置燃烧器9等件组成。本实施例中的预热器10按内置燃烧器9设置位置的不同，可制成不同的的结构形式。如内置燃烧器9设置预热室3的壳体上，则为Ⅰ型结构，如图2所示。内置燃烧器9设置在转运溜槽4的侧壁上，则为Ⅱ型结构，如图3所示。如图4所示，内置燃烧器9设置在中心出料仓顶部中心，则为Ⅲ型结构等。其中料仓1在缓冲原料供应系统21供应物料的同时，保证了喂料管2内充满物料，即保证喂料管2的料封效果。多个独立的喂料管2分别沿料仓1底部圆周均匀分布，在将料仓1内的物料均匀加入预热室3内的同时，对预热室3内的烟气起到料封作用。与喂料管2连通的带有独立排气管6的预热室3的下方，设置中心出料仓7。从回转窑12窑尾传入的热烟气经中心出料仓7在预热室3内完成热交换和分解过程后，自身温度显著降低，降温后的烟气通过排气管6进入烟气处理系统。在中心出料仓7正对预热室3的出料口处设置推料装置8，中心出料仓7的底部通过转运溜槽4和密封装置5与回转窑12连通。预热并部分分解的物料在推料装置8和重力的作用下，经转运溜槽4进入回转窑12内。密封装置5是转运溜槽4和回转窑12的连接部件，在实现转运溜槽4和回转窑12连接的同时，以保证转运溜槽4和回转窑12间的密封效果。在中心出料仓7、预热室3和转运溜槽4内分别铺设耐火材料11隔热层，通过耐火材料11的隔热作用，使预热器10壳体免受高温烟气的侵蚀。在提高预热器10使用寿命的同时，降低预热器10的散热损失，提高预热器10的热效率。

Claims

1.一种节能增效型双温度场回转窑系统，包括回转窑、设置在回转窑窑头的多通道燃烧器和冷却器、设置在回转窑窑尾的预热器，其特征在于：在所述预热器内设置内置燃烧器，在所述回转窑尾部设有第二温度场燃料管路和第二温度场助燃空气管路，所述第二温度场燃料管路一端与所述内置燃烧器相连，另一端与所述第二温度场燃料供应系统相连；所述第二温度场助燃空气管路一端与所述内置燃烧器相连，另一端与设置在回转窑窑头的冷却器或辅助助燃空气供风系统相连。

2.根据权利要求1所述的节能增效型双温度场回转窑系统，其特征在于：与一次风供风系统和第一温度场燃料供应系统连接的所述多通道燃烧器，将一次助燃风和燃料充分混合后，再与所述冷却器经换热升温的二次助燃风相混进行燃烧，作为供给物料二次焙烧的第一温度场，所用燃料占燃料总量的30~70%；所述预热器采用带有内置燃烧器的列管预热器，所述内置燃烧器与所述第二温度场助燃空气管路和第二温度场燃料管路连接，将经所述冷却器换热升温输出的二次助燃风和燃料充分混合后，喷入所述列管预热器内燃烧，作为供给物料在所述列管预热器内一次焙烧的第二温度场，所用燃料占燃料总量的70~30%。

3.根据权利要求2所述的节能增效型双温度场回转窑系统，其特征在于：所述带有内置燃烧器的列管预热器的顶部为料仓，沿所述料仓底部的圆周分布有独立喂料管，与所述喂料管连通的带有独立排气管的预热室的下方设置中心出料仓，在所述中心出料仓正对所述预热室出料口处设置推料装置，所述中心出料仓的底部通过转运溜槽和密封装置与所述回转窑连通。

4.根据权利要求1 所述的节能增效型双温度场回转窑系统，其特征在于：所述内置燃烧器设置在所述预热室的外壁上。

5.根据权利要求1所述的节能增效型双温度场回转窑系统，其特征在于：所述内置燃烧器设置在所述转运溜槽的侧壁上。

6.根据权利要求1所述的节能增效型双温度场回转窑系统，其特征在于：所述内置燃烧器设置在所述中心出料仓的顶部的中心。