CN102923974A - 一种套筒石灰窑的漩涡式冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种套筒石灰窑的漩涡式冷却系统，属于石灰窑设备技术领域。本发明包括窑体冷却段、外风箱和内风箱，外风箱和内风箱通过窑体冷却段侧壁上的过风孔予以连通，过风孔围绕窑体冷却段的侧壁环形分布，且其中心线交汇于窑体冷却段的中心；外风箱与窑体冷却段外侧壁构成环形的外风箱通道，该外风箱上设置有环形分布的上入风孔、侧入风孔和下入风孔；内风箱与窑体冷却段内侧壁构成环形的内风箱通道，该内风箱上设置有环形分布的上出风孔、侧出风孔和下出风孔。本发明使得冷却风在窑体内形成漩涡状，强化了冷却风的冷却效果，且保证了冷却风在窑体内的均匀分布，消除了气流偏流现象，提高了石灰产品的质量，节能降耗效果明显。

Description

一种套筒石灰窑的漩涡式冷却系统

技术领域

本发明涉及石灰窑设备技术领域，更具体地说，涉及一种套筒石灰窑的漩涡式冷却系统。

背景技术

套筒石灰窑是石灰窑的一种，具有热耗低、石灰活性度高、结构简单、燃料适应性强的特点，与传统的石灰窑相比，石灰在环形空间内煅烧，气流分布均匀，窑内无冷却设备，故障率低，易于维护。适用于钢铁行业利用焦炉煤气以及电石、化工行业利用电石炉尾气等技术，生产高质量石灰；自动化控制完成，以达到提高石灰质量和节能的目的，从而煅烧出高质量的活性石灰。实践表明，套筒石灰窑设备简单，操作和维修方便，工作环境较好，是一种很有发展前景的炉窑结构。

现有技术中，环形套筒石灰窑工艺流程如下：将合格的石灰石经称量斗称量后装入料车内，卷扬机将料车提升至套筒石灰窑窑顶，将料车内的石灰石加入窑顶布料系统，通过旋转布料器进入窑内，并在窑顶设一料位探尺显示窑内的料位，布料系统设有密封闸门，它与旋转布料器下部的料钟互锁，可以避免在向窑内加料时外界空气的进入；物料经过窑内的预热带、上部逆流煅烧带、中部逆流煅烧带、下部并流煅烧带和冷却带，通过出灰机和出灰台进入窑底料仓，最后由振动出灰机排出窑外，用胶带输送机送至成品仓贮存。

从上述技术可知：套筒石灰窑窑体内分为预热带、煅烧带和冷却带。预热带利用煅烧后的高温烟气预热石灰石物料；煅烧带利用燃烧放出的热量对石灰石进行煅烧，使石灰石分解成石灰和二氧化碳；冷却带利用冷空气对煅烧后的石灰进行冷却。现有技术的套筒石灰窑为负压操作，冷却空气通过通风管自动进入窑体的冷却带进行冷却。目前，常用的冷却设备是通风管从窑底部进入窑体内，冷却风从通风管出口直接进入冷却带对石灰进行冷却。这种冷却方式存在的不足是冷却风容易偏析、短路，冷却风分布不均匀，影响石灰的冷却效果和石灰产品的质量。

通过专利检索，针对冷却风分布不均匀的问题，已有相关技术方案公开。如：中国专利申请号201210124850.3，申请日为2012年4月26日，发明创造名称为：一种套筒窑石灰冷却设备，该申请案包括通风管，通风管上装有流量计和调节阀，所述套筒窑设有预热带、煅烧带和冷却带，所述冷却设备还设有分布器，所述通风管从窑体的侧壁插入窑体下部的石灰储存仓，通风管与分布器连接；所述分布器为导流管或环形分布管；所述导流管为上、下敞口的直管结构，导流管位于窑体的中心；所述环形分布管与窑体同心布置，环形分布管的上、下两侧设有出风孔。该申请案由一根通风管与环形分布管连通，靠近通风管处的出风孔风压必将大于其它出风孔的风压，导致冷却风偏析，冷却风分布不均匀，影响石灰的冷却效果和石灰产品的质量；且环形分布管的上、下两侧设有出风孔，这种出风孔的结构形式难以使冷却风形成漩涡状，所以冷却效果不佳，结果预热空气温度不高，则炉窑能耗必高。

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中环形套筒石灰窑冷却段的冷却风分布不均匀，且冷却效果差的不足，提供一种套筒石灰窑的漩涡式冷却系统，通过本发明的结构改进，使得冷却风在窑体内均匀分布，并形成强烈漩涡，以达到强化冷却的效果。

技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种套筒石灰窑的漩涡式冷却系统，包括窑体冷却段，还包括外风箱和内风箱，所述的外风箱位于窑体冷却段的外部，所述的内风箱位于窑体冷却段的内部，上述的外风箱和内风箱通过窑体冷却段侧壁上的过风孔予以连通，该过风孔是直径为140~160mm的圆形通孔，且上述的过风孔围绕窑体冷却段的侧壁环形分布，所有过风孔的中心线均水平设置，且中心线交汇于窑体冷却段的中心；

所述的外风箱包括上平板、外侧板和下平板，该上平板、外侧板、下平板与窑体冷却段外侧壁构成环形的外风箱通道，该外风箱的截面形状为矩形，所述的上平板上设置有竖直方向的上入风孔，该上入风孔在外风箱上环形分布，上述的上入风孔是直径为60~80mm的圆形通孔；所述的外侧板上设置有水平方向的侧入风孔，该侧入风孔在外风箱上环形分布两排，上述的侧入风孔是直径为60~80mm的圆形通孔；所述的下平板上设置有竖直方向的下入风孔，该下入风孔在外风箱上环形分布，上述的下入风孔是直径为60~80mm的圆形通孔；

所述的内风箱包括上弧板、内侧板和下弧板，该上弧板、内侧板、下弧板与窑体冷却段内侧壁构成环形的内风箱通道，上述的上弧板和下弧板的截面形状为四分之一的圆弧状，所述的上弧板上设置有向上倾斜的上出风孔，该上出风孔在内风箱上环形分布，上述的上出风孔是直径为20~40mm的圆形通孔，其中心线方向与水平线的夹角为30°~60°；所述的内侧板上设置有水平方向的侧出风孔，该侧出风孔在内风箱上环形分布，上述的侧出风孔是直径为60~80mm的圆形通孔；所述的下弧板上设置有竖直方向的下出风孔，该下出风孔在内风箱上环形分布，上述的下出风孔是直径为100~120mm的圆形通孔。

作为本发明更进一步地改进，所述的内风箱与窑体冷却段的接触跨度比外风箱与窑体冷却段的接触跨度长一个内风箱的宽度，且内风箱与外风箱的上边沿位于同一水平高度。

作为本发明更进一步地改进，所述的上出风孔的直径为30mm，其中心线方向与水平线的夹角为45°。

作为本发明更进一步地改进，所述的外风箱上环形分布的上入风孔、侧入风孔和下入风孔的数量为6~30个，所述的过风孔环形分布有8~20个，所述的内风箱上环形分布的上出风孔、侧出风孔和下出风孔的数量为6~20个。

作为本发明更进一步地改进，所述的外风箱和内风箱的材质均为耐热钢，该外风箱与窑体冷却段外侧壁为焊接连接，该内风箱与窑体冷却段内侧壁为焊接连接。

有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

（1）本发明的一种套筒石灰窑的漩涡式冷却系统，其外风箱和内风箱围绕窑体冷却段侧壁环形分布，且内风箱的上出风孔、侧出风孔和下出风孔的结构设计，使得进入窑体内的冷却风在冷却段形成漩涡状，强化了冷却风的冷却效果，且均匀设置的出风孔排布方式，保证了冷却风在窑体内的均匀分布，消除了气流偏流现象，提高了石灰产品的质量；

（2）本发明的一种套筒石灰窑的漩涡式冷却系统，由于漩涡状的气流强化了冷却效果，使得冷却风经过窑体冷却段后的温度较高，将大大降低整个石灰窑装置的能耗，并减少过烧率，通过实验验证，采用本发明冷却系统的石灰窑，其能耗为850~900 KCal/kg，现有技术中石灰窑能耗一般为1000~1200KCal/kg，节能降耗效果明显，有利于降低生产成本；此外，采用本发明冷却系统的石灰窑，其出灰温度为80~90℃，现有技术中出灰温度一般为130~150℃，采用本发明冷却系统的石灰窑，生产的石灰石粒度在40~70mm达98%以上，现有技术中生产的石灰石粒度在40~70mm一般为90~95%；

（3）本发明的一种套筒石灰窑的漩涡式冷却系统，其内风箱与窑体冷却段的接触跨度比外风箱与窑体冷却段的接触跨度长，使得内风箱的下出风孔靠近下部的石灰料仓，一方面增加了冷却空间，另一方面可促进石灰料仓下料，提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明的一种套筒石灰窑的漩涡式冷却系统的剖面结构示意图；

图2为图1中的A-A剖面图。

示意图中的标号说明：

1、窑体冷却段；2、外风箱；21、上入风孔；22、侧入风孔；23、下入风孔；3、内风箱；31、上出风孔；32、侧出风孔；33、下出风孔；4、过风孔。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

结合图1和图2，本实施例的一种套筒石灰窑的漩涡式冷却系统，包括窑体冷却段1、外风箱2和内风箱3，其中：外风箱2位于窑体冷却段1的外部，内风箱3位于窑体冷却段1的内部，上述的外风箱2和内风箱3通过窑体冷却段1侧壁上的过风孔4予以连通，本发明中的过风孔4是直径为140~160mm的圆形通孔，本实施例中其直径为150mm，且上述的过风孔4围绕窑体冷却段1的侧壁环形分布16个，所有过风孔4的中心线均水平设置，且中心线交汇于窑体冷却段1的中心；本实施例中内风箱3与窑体冷却段1的接触跨度比外风箱2与窑体冷却段1的接触跨度长一个内风箱3的宽度，且内风箱3与外风箱2的上边沿位于同一水平高度，这样的结构设计增加了冷却空间，且能够促进石灰料仓下料，此处所说的内风箱3与窑体冷却段1的接触跨度指内风箱3竖直方向的高度，内风箱3的宽度指内风箱3横截面水平方向上的宽度。为了保证整个冷却系统的刚性要求，本实施例中的外风箱2和内风箱3的材质均为耐热钢，且外风箱2与窑体冷却段1外侧壁为焊接连接，内风箱3与窑体冷却段1内侧壁为焊接连接。

本实施例的外风箱2包括上平板、外侧板和下平板（该上平板、外侧板和下平板在图中未标号），上平板、外侧板、下平板与窑体冷却段1外侧壁构成环形的外风箱2通道，该外风箱2的截面形状为矩形，所述的上平板上设置有竖直方向的上入风孔21，该上入风孔21在外风箱2上环形分布20个，本发明中的上入风孔21是直径为60~80mm的圆形通孔，本实施例中其直径为70mm；所述的外侧板上设置有水平方向的侧入风孔22，该侧入风孔22在外风箱2上环形分布两排，每排环形分布20个，本发明中的侧入风孔22是直径为60~80mm的圆形通孔，本实施例中其直径为70mm；所述的下平板上设置有竖直方向的下入风孔23，该下入风孔23在外风箱2上环形分布20个，本发明中的下入风孔23是直径为60~80mm的圆形通孔，本实施例中其直径为70mm。本实施例的外风箱2与送风系统相连接，送风系统管道上装有流量计和调节阀，给窑体冷却段1送入冷却风，其送风压力和风速可以根据具体的窑体工艺而定。值得说明的是，本发明中的上入风孔21、侧入风孔22和下入风孔23的形状也可以采用非圆形结构。

本实施例的内风箱3包括上弧板、内侧板和下弧板（该上弧板、内侧板和下弧板在图中未标号），该上弧板、内侧板、下弧板与窑体冷却段1内侧壁构成环形的内风箱3通道，上述的上弧板和下弧板的截面形状为四分之一的圆弧状，所述的上弧板上设置有向上倾斜的上出风孔31，该上出风孔31在内风箱3上环形分布16个，本发明中的上出风孔31是直径为20~40mm的圆形通孔，本实施例中其直径为30mm，其中心线方向与水平线的夹角为45°，通过数模分析得知，当上出风孔31中心线方向与水平线的夹角为45°时，冷却风的漩涡效应最明显，且冷却风能够在窑体冷却段1内均匀分布；所述的内侧板上设置有水平方向的侧出风孔32，该侧出风孔32在内风箱3上环形分布16个，本发明中的侧出风孔32是直径为60~80mm的圆形通孔，本实施例中其直径为70mm；所述的下弧板上设置有竖直方向的下出风孔33，该下出风孔33在内风箱3上环形分布16个，本发明中的下出风孔33是直径为100~120mm的圆形通孔，本实施例中其直径为110mm。值得说明的是，本发明将内风箱3的上出风孔31直径设计为20~40mm，侧出风孔32直径设计为60~80mm，下出风孔33直径设计为100~120mm，是因为石灰窑生产的石灰产品粒度大部分在40~70mm，通过本发明的上出风孔31、侧出风孔32和下出风孔33结构设计，使得石灰不会在出风孔堵料，且能够达到良好的漩涡状冷却风气流。此外，本发明中的上出风孔31、侧出风孔32和下出风孔33的形状也可以采用非圆形结构。本实施例中的内风箱3分布有三个方向的出风孔，使得进入窑体内的冷却风在窑体冷却段1内形成漩涡状（漩涡式气流的流动情况如图2所示），强化了冷却风的冷却效果，且保证了冷却风在窑体内的均匀分布，消除了气流偏流现象，提高了石灰产品的质量。

实施例2

本实施例的结构结构同实施例1，不同之处在于：本实施例中外风箱2上环形分布的上入风孔21、侧入风孔22和下入风孔23的数量为6个，其直径均为80mm；本实施例中过风孔4环形分布有8个，其直径为160mm；本实施例中内风箱3上环形分布的上出风孔31、侧出风孔32和下出风孔33的数量为6个，上出风孔31直径为40mm，其中心线方向与水平线的夹角为60°，侧出风孔32直径为80mm，下出风孔33直径为120mm。

实施例3

本实施例的结构结构同实施例1，不同之处在于：本实施例中外风箱2上环形分布的上入风孔21、侧入风孔22和下入风孔23的数量为30个，其直径均为60mm；本实施例中过风孔4环形分布有20个，其直径为140mm；本实施例中内风箱3上环形分布的上出风孔31、侧出风孔32和下出风孔33的数量为20个，上出风孔31直径为20mm，其中心线方向与水平线的夹角为30°，侧出风孔32直径为60mm，下出风孔33直径为100mm。

通过实际生产验证，采用实施例1~3冷却系统的石灰窑，其能耗为850~900 KCal/kg，出灰温度为80~90℃，生产的石灰石粒度在40~70mm达98%以上，节能降耗效果明显，且石灰产品的质量好。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1. 一种套筒石灰窑的漩涡式冷却系统，包括窑体冷却段（1），其特征在于：还包括外风箱（2）和内风箱（3），所述的外风箱（2）位于窑体冷却段（1）的外部，所述的内风箱（3）位于窑体冷却段（1）的内部，上述的外风箱（2）和内风箱（3）通过窑体冷却段（1）侧壁上的过风孔（4）予以连通，该过风孔（4）是直径为140~160mm的圆形通孔，且上述的过风孔（4）围绕窑体冷却段（1）的侧壁环形分布，所有过风孔（4）的中心线均水平设置，且中心线交汇于窑体冷却段（1）的中心；

所述的外风箱（2）包括上平板、外侧板和下平板，该上平板、外侧板、下平板与窑体冷却段（1）外侧壁构成环形的外风箱（2）通道，该外风箱（2）的截面形状为矩形，所述的上平板上设置有竖直方向的上入风孔（21），该上入风孔（21）在外风箱（2）上环形分布，上述的上入风孔（21）是直径为60~80mm的圆形通孔；所述的外侧板上设置有水平方向的侧入风孔（22），该侧入风孔（22）在外风箱（2）上环形分布两排，上述的侧入风孔（22）是直径为60~80mm的圆形通孔；所述的下平板上设置有竖直方向的下入风孔（23），该下入风孔（23）在外风箱（2）上环形分布，上述的下入风孔（23）是直径为60~80mm的圆形通孔；

所述的内风箱（3）包括上弧板、内侧板和下弧板，该上弧板、内侧板、下弧板与窑体冷却段（1）内侧壁构成环形的内风箱（3）通道，上述的上弧板和下弧板的截面形状为四分之一的圆弧状，所述的上弧板上设置有向上倾斜的上出风孔（31），该上出风孔（31）在内风箱（3）上环形分布，上述的上出风孔（31）是直径为20~40mm的圆形通孔，其中心线方向与水平线的夹角为30°~60°；所述的内侧板上设置有水平方向的侧出风孔（32），该侧出风孔（32）在内风箱（3）上环形分布，上述的侧出风孔（32）是直径为60~80mm的圆形通孔；所述的下弧板上设置有竖直方向的下出风孔（33），该下出风孔（33）在内风箱（3）上环形分布，上述的下出风孔（33）是直径为100~120mm的圆形通孔。

2.根据权利要求1所述的一种套筒石灰窑的漩涡式冷却系统，其特征在于：所述的内风箱（3）与窑体冷却段（1）的接触跨度比外风箱（2）与窑体冷却段（1）的接触跨度长一个内风箱（3）的宽度，且内风箱（3）与外风箱（2）的上边沿位于同一水平高度。

3.根据权利要求2所述的一种套筒石灰窑的漩涡式冷却系统，其特征在于：所述的上出风孔（31）的直径为30mm，其中心线方向与水平线的夹角为45°。

4.根据权利要求2或3所述的一种套筒石灰窑的漩涡式冷却系统，其特征在于：所述的外风箱（2）上环形分布的上入风孔（21）、侧入风孔（22）和下入风孔（23）的数量为6~30个，所述的过风孔（4）环形分布有8~20个，所述的内风箱（3）上环形分布的上出风孔（31）、侧出风孔（32）和下出风孔（33）的数量为6~20个。

5.根据权利要求4所述的一种套筒石灰窑的漩涡式冷却系统，其特征在于：所述的外风箱（2）和内风箱（3）的材质均为耐热钢，该外风箱（2）与窑体冷却段（1）外侧壁为焊接连接，该内风箱（3）与窑体冷却段（1）内侧壁为焊接连接。

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