CN102914143A - 环形套筒竖窑利用低热值煤气煅烧方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种煅烧块状散料的竖窑使用低热值煤气的方法，具体是一种环形套筒竖窑利用低热值煤气煅烧方法。解决了现有煅烧工艺不能使用低热值煤气来煅烧物料的问题，包括如下步骤：将物料送入套筒竖窑的环形炉腔内，燃料由下燃烧室外部的烧嘴送入下燃烧室，喷射器喷射段喷射出的高压气体将排烟口排出的出窑废气引射至喷射器混合段，且与出窑废气在喷射器混合段相混合，共同送入下燃烧室内，冷却空气由进风口进入环形炉腔，穿过物料，且被物料加热；所述的经烧嘴送入下燃烧室的燃料或喷射器喷出的高压气体为低热值煤气。本发明所述的工艺适用于使用低热值煤气（煤气热值低于1500千卡/标立方米），保证了燃烧室温度达到1000℃—1250℃。

Description

环形套筒竖窑利用低热值煤气煅烧方法

技术领域

本发明涉及一种煅烧块状散料的竖窑使用低热值煤气的方法，具体是一种环形套筒竖窑利用低热值煤气煅烧方法。

背景技术

为了块状物料的加热处理，例如将石灰石或白云石焙烧为石灰时，使用环形套筒竖窑是一种较好的技术选择。所述的环形套筒竖窑（如图1所示），包括窑体，所述的窑体是通过套装在一起的内筒体3和外筒体4围成环形炉腔5，内筒体3的筒壁上开有连通环形炉腔5与内筒体3内腔的通气孔6，窑体的底部设有进风口1，窑体上设有与内筒体相通的排烟口2，所述的外筒体4上开有上燃烧室7、下燃烧室8，所述的上燃烧室7、下燃烧室8与环形炉腔5相通，所述的燃烧室（上燃烧室7以及下燃烧室8）外部设有与其相通的烧嘴9；所述下燃烧室8上设有喷射器，所述的喷射器包括喷射器喷射段11和喷射器混合段10，所述的喷射器混合段10的一端与下燃烧室8连通，另一端一侧与排烟口2相连通。所述的环形套筒竖窑的供风系统为：喷射器喷射段11喷射出高压气体将排烟口2排出的出窑废气引射至喷射器混合段10，且与出窑废气在喷射器混合段10相混合，共同送入下燃烧室8内，燃料通过下燃烧室8外部的烧嘴9进入下燃烧室8（经烧嘴9进入下燃烧室8还有部分空气），燃料与助燃空气（高压气体与出窑废气的混合气体）在下燃烧室8内燃烧，并向环形炉腔5回流出一部分回流气流形成下部煅烧带回流气流，由于喷射器喷射段11喷射出的高压气体流速较快且产生负压，由进风口1进入的冷却空气以及由下燃烧室8回流出的下部煅烧带回流气流通过通气孔6进入内筒体4内腔，内筒体4内的混合气体（冷却空气以及下部煅烧带回流气流）穿过内筒体4形成出窑废气，经排烟口2排出。

现有的环形套筒式竖窑的煅烧包括如下步骤：将物料送入环形套筒竖窑的环形炉腔5，燃料由下燃烧室8外部的烧嘴9送入下燃烧室8；供风系统的助燃空气的供入是通过采用高压气体作为引射介质，对环形炉腔的下部煅烧带回流气流及冷却空气进行喷射抽吸的方式实现的；喷射器喷射段11喷射出的高压气体将排烟口2排出的出窑废气引射至喷射器混合段10，且与出窑废气在喷射器混合段10相混合，共同送入下燃烧室8内，燃料与助燃空气在下燃烧室8发生燃烧，在下燃烧室8内形成一定温度（一般要求此温度在1000℃——1250℃）的煅烧环境来对环形炉腔5内的物料进行煅烧，冷却空气由进风口1进入环形炉腔5，穿过物料，且被物料加热。

目前工艺的设置为喷射器喷射段11喷射出的高压气体为高压空气（烟气），经烧嘴9送入下燃烧室8内的燃料为高热值煤气（要求煤气热值不低于1500千卡/标立方米），若燃料采用低热值煤气（煤气热值低于1500千卡/标立方米），则无法满足物料煅烧要求。即使勉强使用低热值煤气，煅烧效果也很差，生产的产品质量很差且能源消耗高。所以对于钢铁工业大量富余的高炉煤气来说（煤气热值低至750-900千卡/标立方米）根本无法使用。

形成上述实际情况的原因是，现有的环形套筒窑的工艺方法不适合使用低热值煤气。这是因为原有的工艺中，喷射器喷射段11喷射的高压气体为高压空气（烟气），这种工艺会导致实际供入下燃烧室8内的可以参与燃烧的空气与经烧嘴9送入下燃烧室8内的煤气所需的合理的助燃空气相比严重过剩，因此大大降低了煤气的燃烧温度。由于煤气的燃烧温度一般与煤气的热值相关，基本上是煤气热值越高，可以得到的燃烧温度越高。原有的生产工艺方法，大大降低了煤气实际燃烧可以达到的温度，不过，对于高热值煤气来说这种工艺虽然降低了一些温度，仍然可满足生产要求（达到煅烧所需的温度1000℃—1250℃）。然而，对于低热值煤气而言，由于燃烧温度的下降（不能达到煅烧所需的温度1000℃—1250℃），不能满足生产要求。

发明内容

    本发明为了解决现有环形套筒竖窑的煅烧工艺不能使用低热值煤气来煅烧物料的问题，提供了一种环形套筒竖窑利用低热值煤气煅烧方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种环形套筒竖窑利用低热值煤气煅烧方法，包括如下步骤：将物料送入套筒竖窑的环形炉腔内，燃料由下燃烧室外部的烧嘴送入下燃烧室，喷射器喷射段喷射出的高压气体将排烟口排出的出窑废气引射至喷射器混合段，且与出窑废气在喷射器混合段相混合，共同送入下燃烧室内，冷却空气由进风口进入环形炉腔，穿过物料，且被物料加热；所述的经烧嘴送入下燃烧室的燃料为高热值煤气，所述的高压气体为经加压后的低热值煤气；或者所述的经烧嘴送入下燃烧室的燃料为低热值煤气，所述的高压气体为经加压后的低热值煤气，所述的经烧嘴送入下燃烧室的低热值煤气流量为：原方法经烧嘴送入下燃烧室内的高热值煤气流量按热值换算成的低热值煤气流量，然后减去经加压后的低热值煤气流量；或者所述的经烧嘴送入下燃烧室的燃料为低热值煤气，所述的高压气体为经加压后的高热值煤气，所述高热值煤气的喷射压力为8～20万帕，喷射器喷嘴截面积为原喷射器喷嘴截面积的0.3～0.8倍，所述的经烧嘴送入下燃烧室的低热值煤气流量为：原方法经烧嘴送入下燃烧室内的高热值煤气流量减去经加压后的高热值煤气流量，然后按热值折合成的低热值煤气的流量；或者所述的经烧嘴送入下燃烧室的燃料为低热值煤气，所述的高压气体为经加压后的空气或者氮气或者水蒸气或者氧气，所述的高压气体的喷射压力为15～150万帕，喷射器喷嘴截面积为原喷射器喷嘴截面积的0.05～0.5倍，所述的经烧嘴送入下燃烧室的低热值煤气流量为：原方法经烧嘴送如下燃烧室内的高热值煤气流量按热值换算成的低热值煤气流量。

所述的原方法为经烧嘴送入下燃烧室的燃料为高热值煤气，所述的高压气体为经加压后的空气（烟气）。所述的原喷射器喷嘴为喷射器喷射高压空气（烟气）时，使用的喷射器喷嘴。

由于环形套筒竖窑通往下燃烧室的喷射介质为煤气（低热值煤气、高热值煤气），煤气的密度、成分等性质均与空气（烟气）不同，且煤气作为引射气体在喷出后会与引射来的出窑废气在喷射器混合段发生混合，由于引射出来的出窑废气温度高达700℃以上，已经达到煤气的自燃温度，因此，煤气会与出窑废气在喷射器混合段发生一定程度的燃烧。若环形套筒竖窑通往下燃烧室的喷射介质为空气或者氮气或者水蒸气或者氧气时，则与出窑废气在喷射器混合段不发生燃烧现象。

在喷射器结构基本确定的情况下，由于被引射的出窑废气的重量流量与喷射器喷射段喷射出的煤气的重量流量有一定的比例关系，这个比例关系称为“重量比”。

所述的经烧嘴送入下燃烧室的燃料为高热值煤气，所述的高压气体为经加压后的低热值煤气。在喷射器结构不变的情况下，使用原方法（即高压气体为经加压后的空气（烟气），送入下燃烧室的燃料为高热值煤气）的参数，低热值煤气与出窑废气在喷射器混合段发生燃烧后，出窑废气的助燃空气还有剩余，送入下燃烧室内的高热值煤气与剩余的助燃空气发生燃烧，仍然有部分助燃空气剩余，虽然助燃空气的剩余会降低下燃烧室内的温度，但实际下燃烧室内的温度仍满足所需的温度条件（达到煅烧所需的温度1000℃—1250℃）。

所述的经烧嘴送入下燃烧室的燃料为低热值煤气，所述的高压气体为经加压后的低热值煤气。在喷射器结构不变的情况下，使用原方法的参数，喷射器喷射段喷射出的低热值煤气与出窑废气在喷射器混合段发生燃烧后，出窑废气的助燃空气还有剩余，送入下燃烧室内的低热值煤气与剩余的助燃空气发生燃烧，仍然有部分助燃空气剩余，且助燃空气的剩余会降低下燃烧室内的温度，下燃烧室内的温度满足不了所需的温度条件，所以送入下燃烧室内低热值煤气的流量就需适量的调整，使得下燃烧室内的温度满足所需的温度条件，即所述的经烧嘴送入下燃烧室的低热值煤气流量为：原方法经烧嘴送入下燃烧内的高热值煤气流量按热值换算成的低热值煤气流量，然后减去经加压后作为喷射介质的低热值煤气流量。这样送入下燃烧室内的低热值煤气可以与来自喷射器的过剩助燃空气完全反应，且可以满足下燃烧室内所需的温度。

所述的经烧嘴送入下燃烧室的燃料为低热值煤气，所述的高压气体为经加压后的高热值煤气。在喷射器结构不变的情况下，使用原方法的参数，喷射器喷射段喷射出的高热值煤气和送入下燃烧室的低热值煤气与出窑废气的助燃空气反应不完全即煤气流量过剩，所以需提高“重量比”即减小喷射出的高热值煤气重量流量。减小煤气重量流量的方法是提高煤气的喷射压力，即所述高热值煤气的喷射压力提高为8～20万帕，同时，减小喷射器喷嘴截面积至原喷射器喷嘴截面积的0.3～0.8倍，相应的经烧嘴送入下燃烧室的低热值煤气流量调整为：原方法经烧嘴送入下燃烧室内的高热值煤气流量减去经加压后的高热值煤气流量，然后按热值折合成的低热值煤气的流量，则下燃烧室内的温度可以满足所需的温度条件，且不会造成煤气流量的过剩。

所述的经烧嘴送入下燃烧室的燃料为低热值煤气，所述的高压气体为经加压后的空气或者氮气或者水蒸气或者氧气。在喷射器结构不变的情况下，使用原方法的参数，喷射器喷射段喷射出的高压气体（经加压后的空气或者氮气或者水蒸气或者氧气）与出窑废气在喷射器混合段相混合且不发生燃烧，送入下燃烧室内的低热值煤气与助燃空气（高压气体和出窑废气的混合气体）发生燃烧，助燃空气剩余，且助燃空气的剩余会降低下燃烧室内的温度，下燃烧室内的温度满足不了所需的温度条件，所以需提高“重量比”即减小喷射出的高压气体重量流量。减小高压气体重量流量的方法是提高高压气体的喷射压力，即所述高压气体的喷射压力提高为15～100万帕，同时，减小喷射器喷嘴截面积至原喷射器喷嘴截面积的0.05～0.5倍，相应的经烧嘴送入下燃烧室的低热值煤气流量调整为：原方法经烧嘴送如下燃烧室内的高热值煤气流量按热值换算成的低热值煤气流量。

具体使用时，将原有的喷射器的空气（烟气）加压机更换为适合加压煤气的加压机，同时将原有加压后的空气（烟气）介质管路更换为适合输送煤气的管路。如使用较高压力的空气、氮气、水蒸气、氧气等，将原介质管路变更为适合输送较高压力气体的管路。

本发明所述的工艺适用于使用低热值煤气（煤气热值低于1500千卡/标立方米），可有效利用钢铁工业大量富余的高炉煤气，使得参与燃烧过剩的空气大大减少，燃料的燃烧温度得以大大提高，保证了燃烧室温度达到1000℃—1250℃，满足了生产要求，保证了出窑产品的质量。

附图说明

图1为本发明所述的环形套筒竖窑的结构示意图。

图中：1-进风口，2-排烟口，3-内筒体，4-外筒体，5-环形炉腔，6-通气孔，7-上燃烧室，8-下燃烧室，9-烧嘴，10-喷射器混合段，11-喷射器喷射段，12-稳燃装置。

具体实施方式

一种环形套筒竖窑利用低热值煤气煅烧方法，包括如下步骤：将物料送入套筒竖窑的环形炉腔5内，燃料由下燃烧室8外部的烧嘴9送入下燃烧室8，喷射器喷射段11喷射出的高压气体将排烟口2排出的出窑废气引射至喷射器混合段10，且与出窑废气在喷射器混合段10相混合，共同送入下燃烧室8内，冷却空气由进风口1进入环形炉腔5，穿过物料，且被物料加热；所述的经烧嘴9送入下燃烧室8的燃料为高热值煤气，所述的高压气体为经加压后的低热值煤气；或者所述的经烧嘴9送入下燃烧室8的燃料为低热值煤气，所述的高压气体为经加压后的低热值煤气，所述的经烧嘴9送入下燃烧室8的低热值煤气流量为：原方法经烧嘴9送入下燃烧室8内的高热值煤气流量按热值换算成的低热值煤气流量，然后减去经加压后的低热值煤气流量；或者所述的经烧嘴9送入下燃烧室8的燃料为低热值煤气，所述的高压气体为经加压后的高热值煤气，所述高热值煤气的喷射压力为8～20万帕，喷射器喷嘴截面积为原喷射器喷嘴截面积的0.3～0.8倍，所述的经烧嘴9送入下燃烧室8的低热值煤气流量为：原方法经烧嘴9送入下燃烧室8内的高热值煤气流量减去经加压后的高热值煤气流量，然后按热值折合成的低热值煤气的流量；或者所述的经烧嘴9送入下燃烧室8的燃料为低热值煤气，所述的高压气体为经加压后的空气或者氮气或者水蒸气或者氧气，所述的高压气体的喷射压力为15～150万帕，喷射器喷嘴截面积为原喷射器喷嘴截面积的0.05～0.5倍，所述的经烧嘴9送入下燃烧室8的低热值煤气流量为：原方法经烧嘴9送如下燃烧室8内的高热值煤气流量按热值换算成的低热值煤气流量。

具体实施时，当所述的经烧嘴9送入下燃烧室8的燃料为低热值煤气，所述的下燃烧室8的腔内设置有若干个稳燃装置12。由于所述的环形套筒窑的下燃烧室8的内腔为较大的空腔，且低热值煤气的煤气热值较低，因此，在满足同样热量的条件下，相比高热值煤气，低热值煤气需要供给更多流量。同时由于低热值煤气相比高热值煤气不易燃烧，容易发生脱火的现象，在下燃烧室8内设置若干个稳燃装置12，火焰会将稳燃装置12加热到700℃以上，完全可以满足提供火焰稳定着火所需的温度，所述的稳燃装置12就作为稳定点火源，保证了低热值煤气的稳定燃烧。所述的稳燃装置12为耐火材料（或耐高温金属）加工而成的且具备透气性和高温状态下稳定的物理、化学性能的装置。所述的稳燃装置12为本领域技术人员公知设备。 

Claims (2)

1.一种环形套筒竖窑利用低热值煤气煅烧方法，包括如下步骤：将物料送入套筒竖窑的环形炉腔（5）内，燃料由下燃烧室（8）外部的烧嘴（9）送入下燃烧室（8），喷射器喷射段（11）喷射出的高压气体将排烟口（2）排出的出窑废气引射至喷射器混合段（10），且与出窑废气在喷射器混合段（10）相混合，共同送入下燃烧室（8）内，冷却空气由进风口（1）进入环形炉腔（5），穿过物料，且被物料加热；其特征在于，所述的经烧嘴（9）送入下燃烧室（8）的燃料为高热值煤气，所述的高压气体为经加压后的低热值煤气；或者所述的经烧嘴（9）送入下燃烧室（8）的燃料为低热值煤气，所述的高压气体为经加压后的低热值煤气，所述的经烧嘴（9）送入下燃烧室（8）的低热值煤气流量为：原方法经烧嘴（9）送入下燃烧室（8）内的高热值煤气流量按热值换算成的低热值煤气流量，然后减去经加压后的低热值煤气流量；或者所述的经烧嘴（9）送入下燃烧室（8）的燃料为低热值煤气，所述的高压气体为经加压后的高热值煤气，所述高热值煤气的喷射压力为8～20万帕，喷射器喷嘴截面积为原喷射器喷嘴截面积的0.3～0.8倍，所述的经烧嘴（9）送入下燃烧室（8）的低热值煤气流量为：原方法经烧嘴（9）送入下燃烧室（8）内的高热值煤气流量减去经加压后的高热值煤气流量，然后按热值折合成的低热值煤气的流量；或者所述的经烧嘴（9）送入下燃烧室（8）的燃料为低热值煤气，所述的高压气体为经加压后的空气或者氮气或者水蒸气或者氧气，所述的高压气体的喷射压力为15～150万帕，喷射器喷嘴截面积为原喷射器喷嘴截面积的0.05～0.5倍，所述的经烧嘴（9）送入下燃烧室（8）的低热值煤气流量为：原方法经烧嘴（9）送如下燃烧室（8）内的高热值煤气流量按热值换算成的低热值煤气流量。

2.根据权利要求1所述的环形套筒竖窑利用低热值煤气煅烧方法，其特征在于，当所述的经烧嘴（9）送入下燃烧室（8）的燃料为低热值煤气，所述的下燃烧室（8）的腔内设置有若干个稳燃装置（12）。

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