CN102557492A - 一种蓄热式双膛石灰窑 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蓄热式双膛石灰窑，包括进料系统、出料系统、燃烧系统、供风系统、废气排放系统和两个并排设置的窑体，两个窑体内分别设有进料口、预热带、煅烧带、冷却带和出料口。两个窑体通过冷却带上部的环形通道连通。预热带上部设有集气装置，煅烧带设有插入式烧嘴，冷却带设有冷却空气入口。煅烧带和冷却带之间设有高温煅烧带，高温煅烧带设有燃气蓄热器或1～5排燃气蓄热烧嘴和1～5排助燃气体蓄热烧嘴。燃气蓄热烧嘴和助燃气体蓄热烧嘴相间设置，环形布置安装在窑壁的周围。本发明利用高温煅烧带进行二级燃烧方式煅烧，降低了煅烧产品中的硫含量，提高煅烧产品的质量。高温煅烧带采用蓄热式烧嘴和利用氧气助燃有利提高燃烧强度，降低能量消耗。

Description

一种蓄热式双膛石灰窑

技术领域

本发明属于煅烧设备技术领域，涉及一种蓄热式双膛石灰窑，具体涉及一种设有高温煅烧带的蓄热式双膛石灰窑。

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。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。顺流操作的麦尔兹窑，即双膛窑，由于其煅烧的石灰活性高，是理想的窑型。根据物料的煅烧原理，在1600℃时，被煅烧物料中的硫化物会分解成含硫气体，从而降低煅烧产品中的硫含量，提高石灰产品的质量。但是迈尔兹窑煅烧温度达不到上述高温，无法解决石灰产品含硫问题。

授权公告号为CN201132820Y的中国实用新型专利公开一种“双膛石灰竖窑”，“包括两个立式窑炉膛，两个立式窑炉膛由连接通道连通，窑膛内设置燃烧器喷管，连接通道底部至少设有一个可开闭的集灰通道，集灰通道呈锥体，集灰通道下端连由排灰管道，排灰管道上装有开闭阀，煅烧过程中产生的粉尘定期由集灰通道排出，从而保证连接通道内不积灰、不堵塞，保证双膛石灰竖窑不会因为连接通道堵塞而影响产品质量和产量，使得整设备的运行具有连续性和可靠性。”。但是，该实用新型专利不能实现高温煅烧，解决上述现有技术存在的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种蓄热式双膛石灰窑，通过提高煅烧强度，降低产品中的硫含量，提高产品质量；利用蓄热燃烧方式，降低能量消耗，节省能源。

本发明蓄热式双膛石灰窑，包括进料系统、出料系统、燃烧系统、供风系统、废气排放系统和两个并排设置的窑体，两个窑体内分别设有进料口、预热带、煅烧带、冷却带和出料口。两个窑体通过冷却带上部的环形通道连通。预热带上部设有集气装置，冷却带设有冷却空气入口。煅烧带和冷却带之间设有高温煅烧带，高温煅烧带设有燃气蓄热器或1～5排燃气蓄热烧嘴和1～5排助燃气体蓄热烧嘴。采用燃气蓄热器时，燃气蓄热器通过燃气环管和进气管连接到高温煅烧带。燃气蓄热烧嘴和助燃气体蓄热烧嘴相间设置，环形布置安装在窑壁的周围。燃气蓄热器、燃气蓄热烧嘴和助燃气体蓄热烧嘴中装有蓄热体。

窑体的横截面为圆形或矩形。高温煅烧带燃气蓄热烧嘴为每排1～20支，助燃气体蓄热烧嘴为每排1～20支。高温煅烧带的横截面积为煅烧带横截面积的10~60%，煅烧带与高温煅烧带的过渡段为收口设计，高温煅烧带与冷却带的过渡段为敞口设计。煅烧带上部设有插入式烧嘴或燃烧梁式烧嘴，插入式烧嘴为气体燃料烧嘴、液体燃料烧嘴或固体燃料烧嘴。蓄热体的材质为陶瓷耐火材料或钢铁材料，蓄热体的形状为球状体或蜂窝状多面体。所述助燃气体蓄热烧嘴为氧气蓄热烧嘴或空气蓄热烧嘴。

石灰窑一个窑体工作时，产生的废气直接预热另一个窑体中的物料，两个窑体交替工作，排放烟气中的热量充分回收利用，烟气排放温度低于100℃，石灰热耗可以低于800kcal/kg石灰。窑体高温煅烧带进行收口设计，物料的流速和燃烧产生热烟气在高温煅烧带流速高，有利于高温烟气和被煅烧物料的对流传热，缩短物料停留时间，提高煅烧温度，防止石灰高温下过烧。利用二级燃烧方式进行煅烧，将石灰煅烧温度提高至1600~1700℃，可以对小粒径物料快速高温煅烧，降低产品中的硫含量，生产一级品质的低硫石灰。石灰窑利用高温快速煅烧和降低换向时间的方式，降低整个窑体的高度，减少煅烧带物料的上部压力，防止悬窑。窑体内物料的气流阻力降低，可以煅烧粒径较小的石灰石物料。石灰窑工艺过程合理，废气的流向分成两部分，有利于烟气蓄热的热平衡；利用氧气助燃燃烧时煅烧温度高，总烟气量低，热耗明显低于迈尔兹窑，生产产品的质量高于其他窑型。

本发明蓄热式双膛石灰窑的两个窑体，一个窑体煅烧时，产生的废气直接预热另一个窑体中的物料，两个窑体煅烧和蓄热交替进行，排放烟气的热量得到充分回收利用，降低能量消耗，烟气排放温度低于100℃，石灰热耗可以低于800kcal/kg石灰。窑体的煅烧带和冷却带之间增加高温煅烧带，利用高温煅烧带进行二级燃烧方式煅烧，将煅烧温度提高至1600~1700℃，对小粒径物料快速高温煅烧，降低了煅烧产品中的硫含量，提高煅烧产品的质量。高温煅烧带采用小直径设计，高温煅烧带的截面积小于窑膛截面积，以提高物料的流速和燃烧产生热烟气的流速，有利于高温烟气和被煅烧物料的对流传热，物料高温煅烧带停留时间短，煅烧温度高，能够防止高温下石灰的过烧，石灰产品的活性可达380以上。高温煅烧带采用燃气蓄热烧嘴和助燃气体蓄热烧嘴，利用高温烟气为烧嘴的蓄热体蓄热，再用蓄热体放热预热燃气和助燃气体，充分利用热能，降低燃料气消耗。用氧气作高温煅烧带的助燃气体有利提高燃烧温度，减少废气排放。

附图说明

图1为本发明一种蓄热式双膛石灰窑的结构示意图；

图2为图1的A-A图

图3为本发明另一实施方案的机构示意图；

图4为图3的B-B图。

其中：

1—进料口、2—集气装置、3—插入式烧嘴、4—燃气蓄热烧嘴、5—助燃气体蓄热烧嘴、6—冷却带、7—出料口、（8a、8b）—窑体、9—预热带、10—煅烧带、11—高温煅烧带、12—环形通道、13—冷却空气入口、14—蓄热体、15—燃气蓄热器、16—燃气环管、17—进气管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

本发明一种蓄热式双膛石灰窑如图1所示，包括进料系统、出料系统、燃烧系统、供风系统、废气排放系统和两个并排设置的窑体8a、8b，窑体的横截面为圆形。两个窑体内分别设有进料口1、预热带9、煅烧带10，高温煅烧带11、冷却带6和出料口7，冷却带的上部设有环形通道12连通，两个窑体通过环形通道连通。预热带的上部设有集气装置2，集气装置在煅烧阶段通入助燃空气，蓄热阶段排出废气。窑体（8a、8b）的集气装置入口分别与鼓风机和废气排放系统连接，通过三通阀进行换向。煅烧带设有插入式烧嘴3，燃气管路通过三通阀分别与两窑体的插入式烧嘴入口连接。冷却带设有冷却空气入口13，冷却空气入口的外部通过管路、三通阀与冷却风机连接。高温煅烧带11位于煅烧带和冷却带之间，煅烧带与高温煅烧带的过渡段为收口设计，高温煅烧带与冷却带的过渡段为敞口设计，高温煅烧带11的横截面积为煅烧带横截面积的30%。高温煅烧带设有两排燃气蓄热烧嘴4和两排助燃气体蓄热烧嘴5，每排分别设有10个烧嘴。如图2所示，10个燃气蓄热烧嘴4环形布置安装在窑壁的周围。燃气蓄热烧嘴和助燃气体蓄热烧嘴相间设置，助燃气体蓄热烧嘴位于燃气蓄热烧嘴的下部。燃气蓄热烧嘴和助燃气体蓄热烧嘴中装有蓄热体14，蓄热体的材质为陶瓷耐火材料，蓄热体的形状为球状体。燃气蓄热烧嘴4的入口分别与燃气管路和废气排放系统连接，助燃气体蓄热烧嘴5的入口分别与氧气管路和废气排放系统连接，通过三通阀进行换向操作。

本发明蓄热式双膛石灰窑煅烧石灰石的过程为，石灰石物料从两个窑体8a、8b上部的进料口1不断加入，石灰从窑体底部的出料口7连续卸出。两个窑体交替进行煅烧和蓄热，当窑体8a进行煅烧过程时，窑体8b进行蓄热，用窑体8a煅烧产生的烟气预热窑体8b中物料和燃气蓄热烧嘴4、助燃气体蓄热烧嘴5中的蓄热体。燃气由（窑体8a）煅烧带的插入式烧嘴供入，并在窑体的横截面上均匀分布。助燃空气从预热带上部的集气装置2进入窑体，经预热带石灰石物料预热后与燃气混合并进行燃烧。火焰和产生的烟气与物料流动方向一致，向下流动，将煅烧带加热至1200℃，对石灰石物料进行煅烧。燃气经燃气蓄热烧嘴4，氧气经助燃气体蓄热烧嘴5进入高温煅烧带11进行燃烧，将煅烧温度从1200℃提高至1600℃，对运行至高温煅烧带的物料进一步煅烧。经过两次煅烧后的物料从高温煅烧带11底部落入冷却带6，冷却空气经冷却空气入口13进入冷却带对石灰进行冷却。高温烟气和冷却石灰的高温空气在窑底部汇合后，经连通两个窑体的环形通道12进入窑体8b的底部。在窑体8b中高温废气自下而上流动，一部分经过高温煅烧带11、煅烧带10到预热带9预热石灰石物料后经集气装置2到排放系统排放，另一部分在高温煅烧带经燃气蓄热烧嘴4和助燃气体蓄热烧嘴5到废气排放系统排放。高温气体预热燃气蓄热烧嘴4和助燃气体蓄热烧嘴5中的蓄热体14，为蓄热体蓄热。两个窑体交替运行的间隔或按时间设定，或根据预热带预热石灰石的测定温度设定。按时间设定一般间隔为10～15分钟，按预热带测定温度设定根据具体的工艺要求设定。到达间隔时间或设定温度后进行换向，通过集气装置入口三通阀、冷却风机出口的三通阀、插入式烧嘴入口三通阀和燃气蓄热烧嘴4、助燃气体蓄热烧嘴5入口三通阀的动作进行换向操作，整个过程自动化控制。

实施例2

本发明另一实施方式如图3、图4所示，两个窑体内分别设有进料口1、预热带9、煅烧带10，高温煅烧带11、冷却带6和出料口7，冷却带的上部设有环形通道12连通，两个窑体通过环形通道连通。预热带的上部设有集气装置2，窑体（8a、8b）的集气装置入口分别与鼓风机和废气排放系统连接，通过三通阀进行换向。高温煅烧带11设有燃气蓄热器15，燃气蓄热器通过燃气环管16和进气管17连接到高温预热带。燃气蓄热器另一端分别与燃气管路和排放系统连接，通过三通组进行换向操作。冷却带设有冷却空气入口13，冷却空气入口的外部通过管路、三通阀与冷却风机连接。燃气蓄热器中蓄热体的材质为陶瓷耐火材料，蓄热体的形状为蜂窝状多面体。

本实施例的操作过程为，两个窑体交替进行煅烧和蓄热，当窑体8a进行煅烧过程时，窑体8b中燃气蓄热器15进行蓄热，用窑体8a煅烧产生的烟气预热窑体8b中物料和燃气蓄热器中的蓄热体。处于煅烧过程的窑体中，燃气管路中的燃气在燃气蓄热器15预热后经燃气环管16和进气管17进入高温煅烧带，空气从预热带9部的集气装置2进入窑体，经预热带、煅烧带被石灰石物料预热后到高温煅烧带11与燃气混合并进行燃烧。火焰和产生的烟气向下运行，煅烧向下流动的物料，煅烧温度为1600～1700℃。高温烟气和冷却石灰的高温空气在窑底部汇合后，经连通两个窑体的环形通道12进入窑体8b的底部。在窑体8b中高温废气自下而上流动，一部分经过高温煅烧带11、煅烧带10到预热带9预热石灰石物料后经集气装置2到排放系统排放，另一部分在高温煅烧带经进气管17、燃气环管16和燃气蓄热器15到烟气排放系统排放。高温气体预热燃气蓄热器中的蓄热体14，为蓄热体蓄热。两个窑体交替运行的间隔或按时间设定，通过各系统三通阀组的动作实现换向操作，整个过程自动化控制。其它结构和操作与实施例1相同。

Claims (5)

1.一种蓄热式双膛石灰窑，包括进料系统、出料系统、燃烧系统、供风系统、废气排放系统和两个并排设置的窑体（8a、8b），两个窑体内分别设有进料口（1）、预热带（9）、煅烧带（10）、冷却带（6）和出料口（7），两个窑体通过冷却带上部的环形通道（12）连通；所述预热带上部设有集气装置（2），冷却带设有冷却空气入口（13），其特征是：所述煅烧带和冷却带之间设有高温煅烧带（11），所述高温煅烧带设有燃气蓄热器（15）或1～5排燃气蓄热烧嘴（4）和1～5排助燃气体蓄热烧嘴（5）；所述燃气蓄热器（15）通过燃气环管（16）和进气管（17）连接到高温煅烧带；所述燃气蓄热烧嘴和助燃气体蓄热烧嘴相间设置，环形布置安装在窑壁的周围；燃气蓄热器、燃气蓄热烧嘴和助燃气体蓄热烧嘴中装有蓄热体（14）。

2.根据权利要求1所述的蓄热式双膛石灰窑，其特征是：所述高温煅烧带燃气蓄热烧嘴（4）为每排1～20支，助燃气体蓄热烧嘴（5）为每排1～20支；窑体（8a、8b）的横截面为圆形或矩形。

3.根据权利要求1所述的蓄热式双膛石灰窑，其特征是：所述高温煅烧带（11）的横截面积为煅烧带横截面积的10~60%，煅烧带（10）与高温煅烧带的过渡段为收口设计，高温煅烧带与冷却带（6）过渡段为敞口设计。

4.根据权利要求1所述的蓄热式双膛石灰窑，其特征是：所述煅烧带上部设有插入式烧嘴（3）或燃烧梁式烧嘴；所述插入式烧嘴为气体燃料烧嘴、液体燃料烧嘴或固体燃料烧嘴。

5.根据权利要求1所述的蓄热式双膛石灰窑，其特征是：所述蓄热体（14）的材质为陶瓷耐火材料或钢铁材料；所述蓄热体的形状为球状体或蜂窝状多面体。

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