CN103172282A - 一种石灰粉复合焙烧系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石灰粉复合焙烧系统及方法，该系统主要包括通过管道依次配合连接的原料输送及燃烧加热单元、多级旋风分离单元、余热回收及除尘单元和发电单元。本发明所述石灰粉复合焙烧系统及方法，可以克服现有技术中温控精度低、设备造价高、能耗大、原料利用率低和产品质量差等缺陷，以实现温控精度高、设备造价低、能耗小、原料利用率高和产品质量好的优点。

Description

一种石灰粉复合焙烧系统及方法

技术领域

本发明涉及石灰石烧制工艺技术领域，具体地，涉及一种石灰粉复合焙烧系统及方法。

背景技术

目前，国内外石灰烧制工艺，普遍都是采用竖窑或回转窑，原料的粒度也都是大于几厘米的块状石灰石。但是，现有的石灰石烧制工艺，具有以下特点：

⑴由于较大的石块不易烧透，为避免石块内部的“欠烧”，窑内煅烧带（烧成区）的温度都会达到1200～1300℃，这样就造成了石块外部的“过烧”；

⑵回转窑烧成区的温度多数靠工人的经验来控制，而竖窑煅烧区的高温场又很难做到一致，因此现用的生产工艺很难解决欠烧与过烧这对矛盾，产品欠烧与过烧的占比普遍高于10%，有些窑炉甚至超过了20%，严重影响了石灰的品质；

⑶为了烧透大颗粒石块就必须延长石块在高温区的停留时间，因此窑体十分庞大繁复，设备造价也很昂贵，热损失较大、能耗较高；

⑷由于粒径小于20mm不适合入窑的石料被扔掉，原矿的利用率＜75%；

⑸也有应用气体悬浮窑煅烧石灰粉的，原矿粉经多级旋风筒逐渐加热后再经几级旋风筒降温。因矿粉在高温区（烧成区）停留的时间太短，欠烧问题十分突出。又因设备繁复高大、尾气和成品的温度也较高导致能耗较大，因此产品质量和经济效益不高；

⑹也有改进后可以煅烧毫米级小颗粒的回转窑，但对于那些较细的矿粉来说，往往还未经高温煅烧就被气流吹走，品质也难以掌控。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在温控精度低、设备造价高、能耗大、原料利用率低和产品质量差等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种石灰粉复合焙烧系统，以实现温控精度高、设备造价低、能耗小、原料利用率高和产品质量好的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种石灰粉复合焙烧系统，主要包括通过管道依次配合连接的原料输送及燃烧加热单元、多级旋风分离单元、余热回收及除尘单元和发电单元。

进一步地，所述原料预输送及燃烧加热单元，包括依次通过管道连接至所述多级旋风分离单元的送粉风机、煤粉罐、石粉罐和预燃炉，通过管道与所述煤粉罐连接的煤粉提升机，通过管道与所述石粉罐连接的石粉提升机，以及通过管道与所述预燃炉连接的鼓风机。

进一步地，所述多级旋风分离单元，包括通过管道依次连接在所述预燃炉与余热回收及除尘单元之间的多级旋风窑，设置在每级旋风窑底部的灰仓，以及位于每级旋风窑底部、且通过管道与余热回收及除尘单元连接的热交换器。

进一步地，所述余热回收及除尘单元，包括通过管道依次与所述多级旋风窑中最后一级旋风窑连接的蒸汽锅炉、布袋除尘器、引风机和烟囱；设在每级旋风窑底部的热交换器分别与蒸汽锅炉连接，用于将相应旋风窑中的料温余热传递给即将进入蒸汽锅炉的软化水。

进一步地，所述发电单元，包括与所述蒸汽锅炉连接的蒸汽轮机和发电机。

进一步地，所述多级旋风窑，具体包括通过管道依次连接的一级旋风窑和二级旋风窑以及根据需要进行增减的多级旋风窑。

进一步地，每级旋风窑，包括并行设置且能够根据产量进行增减的多个窑体。

同时，基于以上所述的石灰粉复合焙烧系统，本发明采用的另一技术方案是：一种石灰粉复合焙烧方法，主要包括：

⑴利用送粉风机提供的气流，将包括煤粉和矿粉的原料共同喷入温度条件为950～1000℃的预燃炉中；

⑵经预燃炉加热后的石粉和未燃尽的大颗粒煤粉，随着燃烧后的高温气体一同喷入一级旋风窑，在离心力的作用下将颗粒较大的粉粒留在温度条件为930～970℃的一级旋风窑中继续焙烧；

⑶经预燃炉加热后的石粉和未燃尽的颗粒较小、比重较轻的细粉，随着燃烧后的高温气体，经一级旋风窑顶部中心的管道一同喷入温度条件为温度条件为900～930℃的二级旋风窑，在离心力的作用下将多数石灰粉沉入二级旋风窑的底部；

⑷粒径微小的细粉随着高温气体，经二级旋风窑顶部中心的管道，一同输入蒸汽锅炉并被收集在蒸汽锅炉的灰仓里；其余少量细粉则随着降温后的尾气，进入布袋除尘器并被布袋除尘器收集。

进一步地，所述一级旋风窑，包括并行设置、且能够根据产量进行增减的多个窑体；和/或，所述二级旋风窑，包括并行设置、且能够根据产量进行增减的多个窑体。

进一步地，以上所述的石灰粉复合焙烧方法，还包括：

重量稍大的石灰粉粒，留在两级旋风窑里，需要在≥900℃的高温环境里停留数十分钟继续焙烧，排净二氧化碳气体后的石灰粉经两级旋风窑的窑底的换热器冷却后再输送出去；少量细小的粉粒经气体悬浮烧成后被蒸汽锅炉和布袋除尘器收集。

本发明各实施例的石灰粉复合焙烧系统及方法，由于该系统主要包括通过管道依次配合连接的原料输送及燃烧加热单元、多级旋风分离单元、余热回收及除尘单元和发电单元；可以将矿粉加热，使二氧化碳排出后将碳酸钙转化成氧化钙（即生石灰）；从而可以克服现有技术中温控精度低、设备造价高、能耗大、原料利用率低和产品质量差的缺陷，以实现温控精度高、设备造价低、能耗小、原料利用率高和产品质量好的优点。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明石灰粉复合焙烧系统的工作原理示意图。

结合附图，本发明实施例中附图标记如下：

1-煤粉罐；2-石粉罐；3-预燃炉；4-一级旋风窑；5-二级旋风窑；6-蒸汽锅炉；7-蒸汽轮机；8-发电机；9-布袋除尘器；10-引风机；11-烟囱；12-送粉风机；13-煤粉提升机；14-石粉提升机；15-鼓风机。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

系统实施例

根据本发明实施例，提供了一种石灰粉复合焙烧系统。如图1所示，本实施例的石灰粉复合焙烧系统，主要包括通过管道依次配合连接的原料输送及燃烧加热单元、多级旋风分离单元、余热回收及除尘单元和发电单元。

其中，上述原料预输送及燃烧加热单元，包括依次通过管道连接至多级旋风分离单元的送粉风机12、煤粉罐1、石粉罐2和预燃炉3，通过管道与煤粉罐1连接的煤粉提升机13，通过管道与石粉罐2连接的石粉提升机14，以及通过管道与预燃炉3连接的鼓风机15。

多级旋风分离单元，包括通过管道依次连接在预燃炉与余热回收及除尘单元之间的多级旋风窑，设置在每级旋风窑底部的灰仓，以及位于每级旋风窑底部、且通过管道与余热回收及除尘单元连接的热交换器。多级旋风窑，具体包括通过管道依次连接的一级旋风窑4和二级旋风窑5，还可以包括能够根据需要进行增减的多级旋风窑。每级旋风窑，包括并行设置、且能够根据产量进行增减的多个窑体。

余热回收及除尘单元，包括通过管道依次与多级旋风窑中最后一级旋风窑连接的蒸汽锅炉6、布袋除尘器9、引风机10和烟囱11；设在每级旋风窑底部的热交换器分别与蒸汽锅炉6连接，用于将相应旋风窑中的料温余热传递给即将进入蒸汽锅炉6的软化水。发电单元，包括通过管道与蒸汽锅炉连接的蒸汽轮机7和发电机8。

方法实施例

根据本发明实施例，提供了一种石灰粉复合焙烧方法，主要包括：

⑴利用送粉风机提供的气流，将包括煤粉和矿粉的原料共同喷入温度条件为950～1000℃的预燃炉中；

⑵经预燃炉加热后的石粉和未燃尽的煤粉，随着燃烧后的高温气体一同喷入一级旋风窑，在离心力的作用下将颗粒较大的粉粒留在温度条件为930～970℃的一级旋风窑中继续焙烧；

⑶经预燃炉加热后的颗粒较小、重量较轻的细粉，随着燃烧后的高温气体，经一级旋风窑顶部中心的管道一同喷入温度条件为900～930℃的二级旋风窑，在离心力的作用下将多数石灰粉沉入二级旋风窑的底部；

⑷粒径微小的细粉随着高温气体，经二级旋风窑顶部中心的管道，一同输入蒸汽锅炉并被收集在蒸汽锅炉的灰仓里；其余少量细粉则随着降温后的尾气，进入布袋除尘器并被布袋除尘器收集；

⑸重量稍大的石灰粉粒，留在两级旋风窑里，需要在≥900℃的高温环境里停留数十分钟继续焙烧，排净二氧化碳气体后的石灰粉经两级旋风窑的窑底的换热器冷却后再输送出去；少量细小的粉粒经气体悬浮烧成后被蒸汽锅炉和布袋除尘器收集。

在上述实施例中，一级旋风窑，包括并行设置、且能够根据产量进行增减的多个窑体；和/或，二级旋风窑，包括并行设置、且能够根据产量进行增减的多个窑体。上述实施例中使用的石灰粉复合焙烧系统，可参见图1和上述系统实施例的相关说明，在此不再赘述。

上述实施例的石灰粉复合焙烧系统及方法，能够将0～5mm级的大颗粒和细小的矿粉区分开来分别处理，使它们均能恰到火候，可以有效地解决欠烧与过烧的问题。参见图1，该石灰粉复合焙烧系统及方法，主要包括以下几个方面：

⑴矿粉与煤粉被送粉风机12提供的气流，共同喷入温度条件为950～1000℃的预燃炉3中；经预燃炉3加热后的石粉和未燃尽的大颗粒煤粉，将随着燃烧后的高温气体一同喷入一级旋风窑4（根据产量可由多个窑体并列组成），离心力的分离作用将颗粒较大的粉粒留在950℃左右的一级旋风窑4中继续焙烧。

⑵颗粒较小重量较轻的细粉将随着高温气体，经一级旋风窑4顶部中心的管道一同喷入温度条件为900～930℃的二级旋风窑5（可由多个窑体并列组成），离心力的分离作用又将多数石灰粉沉入二级旋风窑5的底部；

⑶粒径微小的细粉随着高温气体，经二级旋风窑5顶部中心的管道，一同输入余热锅炉（即蒸汽锅炉6）并被收集在蒸汽锅炉6的灰仓里；其余少量细粉则随着降温后的尾气，进入布袋除尘器9并被除尘布袋收集。

由上述几个方面可知，重量稍大的石灰粉粒，留在两级旋风窑里，可在≥900℃的高温环境里停留数十分钟继续焙烧，排净二氧化碳气体后的石灰粉经窑底（即两级旋风窑的窑底）的换热器冷却后方可输送出去；少量细小的粉粒经气体悬浮烧成后被锅炉（即蒸汽锅炉6）和布袋（即布袋除尘器9中的除尘布袋）收集，因此石灰粉的焙烧是由大颗粒的窑内焙烧和细小粉粒的悬浮焙烧共同完成的。

上述实施例的石灰粉复合焙烧系统及方法，主要是将石灰石粉加热，使碳酸钙分解产生转化成氧化钙（即生石灰）。理论与实践都能够证明：石灰焙烧的最佳温度是900℃，温度太低或过高造成的“欠烧”与“过烧”，均会降低石灰的活性和品质。该石灰粉复合焙烧系统及方法的主要特点是：

⑴可以精确控制石灰粉的焙烧温度，并分别控制不同粒度矿粉在高温烧成区的停留时间，有效地消除了产品的“欠烧”与“过烧”；

⑵简化了石灰焙烧的工艺和设备，大幅度减小了石灰窑的体积与造价；

⑶利用尾矿粉大幅降低原材料成本，石灰石原矿的利用率近似100%；

⑷配套余热锅炉和发电机组之后，使得能源利用率和经济效益显著提高。

上述实施例的石灰粉复合焙烧系统及方法，具有以下特点：

⑴产品质量优良

①两级旋风窑（或多级）的底部也是灰仓，因此大颗粒矿粉在窑内高温区可以停留很长时间，确保碳酸钙近乎完全分解。而细小粉粒则因早已被烧透，尽管进入锅炉以后温度下降较快其品质也会很好。

②由于该石灰粉复合焙烧系统及方法在生产的过程中可以精确地控制温度，有效杜绝了欠烧与过烧，所以石灰的活性将大大高于现在的生产工艺，可以生产高品质的石灰产品。

⑵经济效益高

①该石灰粉复合焙烧系统及方法完全不同于现在的各式窑炉，大大简化了石灰焙烧的工艺，减小了设备体积，由于整个工艺过程的温度均低于1000℃，可以相对降低各部分保温材料的厚度，可以减少热损失和能源消耗并延长保温材料的使用寿命。大大减小设备一次性的投入成本，大大减小用户的生产和维护成本，给用户带来巨大的经济利益。

②该石灰粉复合焙烧系统及方法可以利用石灰石、白云石等加工企业的尾矿粉作为原料，原矿的利用率近乎100%，变废为宝大大降低原材料的成本。

③余热发电的投入可为用户节约巨额电费开支，国内很多余热发电项目的投资回收期都在一年以内。

④煤粉炉和两级（或多级）旋风窑以及锅炉炉膛给煤粉提供了超大的燃烧空间，因此本工艺对煤粉的粒度和挥发份要求也很低，可以吃粗粮大大降低煤粉的制造成本。该石灰粉复合焙烧系统及方法的燃料还可为各种燃气、燃油、秸秆粉等。

⑶节能环保

①由于简化了工艺和设备，也缩小了体积和焙烧温度，外包风套的预燃炉几乎没有热损失，两级旋风窑（也是灰仓）的温度均低于1000℃，相对来说能源消耗也较小。

②两级旋风窑底部安装的热交换器，将料温余热传递给即将入锅炉的软化水。将近900℃的高温尾气被输入到蒸汽余热锅炉（即蒸汽锅炉6），由其推动汽轮发电机组产生电能，相当于热电厂少烧了大量的燃煤。

③由于一氧化碳在超大的燃烧空间内基本燃尽；二氧化硫也与过量的石灰粉反应殆尽；整个系统的温度均低于1000℃极少生成氮氧化物；因此除了二氧化碳以外，尾气的主要污染物排放近乎于零。

④该石灰粉复合焙烧系统及方法使用的专利煤粉炉可添加粉碎后的秸秆等废弃物，既可减少煤耗又可以减少焚烧秸秆带来的空气污染。

综上所述，本发明各实施例的石灰粉复合焙烧系统及方法，在给用户带来巨大经济利益的同时，还将在节能环保领域体现出巨大的社会效益。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种石灰粉复合焙烧系统，其特征在于，主要包括通过管道依次配合连接的原料输送及燃烧加热单元、多级旋风分离单元、余热回收及除尘单元和发电单元。

2.根据权利要求1所述的石灰粉复合焙烧系统，其特征在于，所述原料输送及燃烧加热单元，包括依次通过管道连接至所述多级旋风分离单元的送粉风机、煤粉罐、石粉罐和预燃炉，通过管道与所述煤粉罐连接的煤粉提升机，通过管道与所述石粉罐连接的石粉提升机，以及通过管道与所述预燃炉连接的鼓风机。

3.根据权利要求2所述的石灰粉复合焙烧系统，其特征在于，所述多级旋风分离单元，包括通过管道依次连接在所述预燃炉与余热回收及除尘单元之间的多级旋风窑，设置在每级旋风窑底部的灰仓，以及位于每级旋风窑底部、且通过管道与余热回收及除尘单元连接的热交换器。

4.根据权利要求3所述的石灰粉复合焙烧系统，其特征在于，所述余热回收及除尘单元，包括通过管道依次与所述多级旋风窑中最后一级旋风窑连接的蒸汽锅炉、布袋除尘器、引风机和烟囱；设在每级旋风窑底部的热交换器分别与蒸汽锅炉连接，用于将相应旋风窑中的料温余热传递给即将进入蒸汽锅炉的软化水。

5.根据权利要求4所述的石灰粉复合焙烧系统，其特征在于，所述发电单元，包括与所述蒸汽锅炉连接的蒸汽轮机和发电机。

6.根据权利要求3-5中任一项所述的石灰粉复合焙烧系统，其特征在于，所述多级旋风窑，具体包括通过管道依次连接的一级旋风窑和二级旋风窑以及根据需要进行增减的多级旋风窑。

7.根据权利要求6所述的石灰粉复合焙烧系统，其特征在于，每级旋风窑，包括并行设置、且能够根据产量进行增减的多个窑体。

8.一种石灰粉复合焙烧方法，其特征在于，主要包括：

⑴利用送粉风机提供的气流，将包括煤粉和矿粉的原料共同喷入温度条件为950～1000℃的预燃炉中；

⑵经预燃炉加热后的石粉和未燃尽的大颗粒煤粉，随着燃烧后的高温气体一同喷入一级旋风窑，在离心力的作用下将颗粒较大的粉粒留在温度条件为930～970℃的一级旋风窑中继续焙烧；

⑶经预燃炉加热后的石粉和未燃尽的颗粒较小、比重较轻的细粉，随着燃烧后的高温气体，经一级旋风窑顶部中心的管道一同喷入温度条件为温度条件为900～930℃的二级旋风窑，在离心力的作用下将多数石灰粉沉入二级旋风窑的底部；

⑷粒径微小的细粉随着高温气体，经二级旋风窑顶部中心的管道，一同输入蒸汽锅炉并被收集在蒸汽锅炉的灰仓里；其余少量细粉则随着降温后的尾气，进入布袋除尘器并被其收集。

9.根据权利要求8所述的石灰粉复合焙烧方法，其特征在于，所述一级旋风窑，包括并行设置、且能够根据产量进行增减的多个窑体；和/或，所述二级旋风窑，包括并行设置、且能够根据产量进行增减的多个窑体。

10.根据权利要求8或9所述的石灰粉复合焙烧方法，其特征在于，还包括：重量稍大的石灰粉粒，留在两级旋风窑里，需要在≥900℃的高温环境里停留数十分钟继续焙烧，排净二氧化碳气体后的石灰粉经两级旋风窑的窑底的换热器冷却后再输送出去；少量细小的粉粒经气体悬浮烧成后被蒸汽锅炉和布袋除尘器中的布袋收集。

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