CN103359958A

CN103359958A - 单膛负压、全程无尘生产式双膛石灰窑

Info

Publication number: CN103359958A
Application number: CN2013101513537A
Authority: CN
Inventors: 谢永红; 张敏; 李延明; 闫艳芬
Original assignee: 谢永红
Priority date: 2013-04-26
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2013-10-23

Abstract

石灰窑的类型较多，按操作分，有正压操作和负压操作，正压操作的窑型有：麦尔兹窑、双D窑等，负压操作的有回转窑、套筒窑等。按窑型分，有双膛窑、竖窑、回转窑等。双膛窑的优点是节能，缺点是正压操作。正压操作导致双膛窑各系统压力较高，不利于提高产量；对窑体、设备造成较大负荷，造成设备检修维护量加大,运行成本增加；同时存在环保问题。单膛负压、全程无尘式生产双膛石灰窑，正是在充分发挥双膛窑节能特点的前提下，对双膛窑的硬件、工艺进行了创新，实现了预热膛单膛负压操作、全程无尘式生产。在该设计中，除尘器是实现该功能的核心部分，而预热膛单膛冷却、较短的冷却带、密闭式装料方式、以及助燃风的优化处理是其实现的必要条件。

Description

单膛负压、全程无尘生产式双膛石灰窑

技术领域：

石灰是钢铁生产、电石生产、耐火材料生产、氧化铝生产的主要和主要辅助材料。九十年代前大部分都是靠社会土窑供应，九十年代以后，随着环保政策的强化，和对石灰产品质量、产量要求的提高，各种新型窑炉应运而生。实践证明现代石灰窑技术确实是钢铁企业、电石企业、焦化等企业非常现实和捷径的效益亮点。就目前而言每吨石灰的利润已远远超过吨钢、吨铁、吨电石、吨焦碳的利润。已应用现代石灰窑技术的企业已大受其益，而且又取得了更大的社会效益。近几年，以回转窑、套筒窑、麦尔兹窑、双D窑等为代表的石灰窑炉得到大力发展。

石灰窑的类型较多，按燃料分有混烧窑和气烧窑，混烧窑即燃烧固体燃料，如焦炭、焦粉、煤等，气烧窑燃料包括烧高炉煤气、焦炉煤气、电石尾气、发生炉煤气、天然气等。按窑形分，有竖窑、回转窑、套筒窑、双梁窑、麦尔兹窑（瑞士）、双D窑等。同时又有正压操作窑和负压操作窑之分，正压操作的窑型有：竖窑、麦尔兹窑、双D窑等，负压操作的有回转窑、套筒窑等。

背景技术：

相同的产品品质，不同的能耗，在各种窑型中，双膛窑无可争辩的成为最节能的窑型，特别是近几年，随着国家在节能环保方面的严格控制，麦尔兹窑、双D窑等双膛窑得到大力推广。但双膛窑的缺点是正压操作，正压操作使其面临着较多的技术难题，存在以下缺点：

1、粉灰在通道内滞留并结瘤，导致通道堵塞，每隔一到两周即须清理一次，每次清理在2小时左右，导致停窑减产，同时加大人工工作量并存在人员灼伤的安全隐患；

2、在每次换向期间，窑内正压向外释放，石灰冷却风、助燃风释放阀打开，向空气中喷出大量粉尘，造成环境污染，同时造成安全隐患；

3、在高温季节或原料石灰石粒度偏小的情况下较难达产，特别是600t/d的窑型；

4、系统的整体正压，导致相关设备负荷加大，使用寿命缩短，加大备件消耗和检修维护成本；

5、换向时，窑膛内外压差较大，在25-32千帕之间，导致窑体震动较大，对窑内衬、特别是窑通道损坏较大，影响其使用寿命。

发明内容：

1、发明目的表述

以回转窑、套筒窑为代表的负压操作窑型成功地解决了上述问题。如果能将负压操作和双膛竖窑的并流蓄热结合起来，便能达到既能节能又有负压操作的优势。单膛负压、全程无尘式生产双膛石灰窑，正是在充分发挥双膛窑节能特点的前提下，对双膛窑的硬件、工艺进行了创新，实现了预热膛单膛负压操作、全程无尘式生产。

2、本发明的详细描述

（1）设计内容：

硬件方面：

1、缩短窑体冷却带，冷却带高度缩减至当前现有窑型冷却带的50%-60%（图1）；

2、窑底灰冷风管路直接与大气相同，上面安装角度可调的阀门（图2）；

3、新的装料方式，旋转密闭式装料（图3）；

4、助燃风管道经由蝶阀与除尘系统直接相连（图2）；

5、加大除尘系统的承载量，确保除尘系统稳定可靠运行（图1）。

工艺控制：

1、石灰冷却风为预热膛单膛冷却，具体供风量可调，自然空气经由窑内负压自动吸入窑膛内；

2、预热膛整个窑膛均为负压，卸料平台处负压值约为-2至-3千帕，煅烧膛为正压，根据产量不同，其正压值约为几千帕至十几千帕（当前窑型对应压力为25千帕左右和近40千帕）；

3、窑顶装料，根据装料时间和装料方式不同，有两种运行模式：一种为开放装料，即在换向期间对两个窑膛同时装料，装料时，称量斗密封盖不动作；一种为密闭式装料，即在石灰煅烧期间装料，装料时称量斗密封盖下移，将称量斗密封，防止空气进入窑膛内；

注：“称量斗”一词为行业习惯叫法，在本设计中就是装料斗，并不具有称量作用。重量是由窑顶仓称重、程序计算得出的，本设计并未显示。

4、助燃风，在换向期间，蝶阀打开，助燃风进入除尘系统；

（2）工艺流程介绍：

生产工艺流程（如图1）：

1号膛燃烧，2号膛预热：

A、燃料和助燃空气由1号膛顶部进入窑膛内，混合燃烧，此时1号膛为正压，约为几千帕至十几千帕。燃烧产生的废气经由连接通道进入2号膛；

B、燃烧开始时2号膛底部灰冷风阀门打开，打开角度取决于灰冷风系数，即卸料平台的温度，自然空气在负压吸力作用下进入窑膛内，将卸料平台和石灰冷却至60-100度之间；

C、2号膛内，底部上来的石灰冷却风与由通道过来的废气混合，一同上行，到达该窑膛预热带时，对装入的石灰石进行预热。对石灰石进行预热后，继续上行，在2号膛顶部经由窑顶废气出口排出窑膛，顺着废气管道，进入除尘器内；

D、除尘器运行：除尘风机将2号膛抽成负压，窑顶废气出口处约为-10千帕，其中2号膛底部负压点为微负压，负压值在 -2至-3千帕，此时通道处也为微负压，1号膛内为正压；

E、装料（如图3），若为煅烧期间装料，整个煅烧期内，向窑膛内装料2-3次。装料时，称量斗密封盖受液压缸驱动下移，将称量斗密封；窑顶密封盖受液压缸驱动下移，称量斗内料进入窑膛内；装料完毕后，窑顶密封盖上移，将窑体密封，称量斗密封盖上移，将称量斗打开，可逆皮带运转，向2号膛称量斗装料。

窑体换向（整个换向过程在25-30秒之间）：

A、换向前“燃尽”步骤：燃料停止供应；向1号膛燃料管道供入氮气或蒸汽，对燃料管道进行吹扫；两膛同时供入喷枪冷却空气，对喷枪进行冷却；同时助燃风继续鼓入20秒，将窑膛内燃料燃尽；

B、换向开始（如图2、图1）：助燃风管顶部蝶阀打开，1号膛换向闸板在下位，助燃风进入除尘系统；1号膛底部灰冷阀门打开至预定位置；2号膛底部灰冷阀门关闭；

C、窑底密封闸板打开，卸料，卸完料后关闭；

若为换向期间装料，则窑顶密封盖打开，对两个窑膛同时进行装料，装完料后，窑顶密封盖恢复，密封窑膛；

D、2号膛换向闸板打开，蝶阀关闭，助燃风进入2号膛，换向结束，进入下一个周期；

E、对2号膛燃料管道通入氮气或蒸汽，对管道进行吹扫，才、吹扫完毕后，通入燃料。

停窑：

两助燃风换向闸板在图2窑换向期间位置，蝶阀打开，助燃风机停机；

两膛灰冷风蝶阀可打开适当角度，保持适量自吸风；

除尘系统停机，放空/除尘换向闸板在下位，窑内出来的废气经由自然放空管道排空。

3、有益的效果

1、由于通道内为负压，灰粉将很难滞留，通道将不再或很难堵塞，清理通道的周期可延长至半年到一年，对应每年可提高产量1000多吨，节省清理通道用人工工时300多小时。

2、以500吨窑为例，每天可减少助燃风、灰冷风外排75223 立方米，实现污染风零排放。

3、产量更高，双膛窑将轻松达产至500吨/天、600吨/天、800吨/天，且不受季节的影响。

4、运行成本更低：日常检修维护费用可降低20%以上，吨成品灰电耗可降低10度，吨热耗更低，窑型更节能。

5、换向期间，窑膛内外压差很小，窑体基本不震动，可延长耐材使用寿命2-3年。

6、煅烧期间装料，可避免除尘风机转速波动，确保除尘器稳定运行。

附图说明：

图1：工艺流程总图

注释：1:1号窑膛；2:2号窑膛；3：预热带；4：煅烧带；5：连接通道；6：冷却带；7：1号膛灰冷风阀门；8:2号膛灰冷风阀门；9:1号膛窑底密封闸板；10:2号膛窑底密封闸板；11：负压点；12：助燃风机；13：窑体助燃风入口；14：窑顶废气出口；15：除尘风机；16：除尘器。

图1是双膛窑的工艺流程总图。横向看，他有两个膛，由连接通道相连，一个为煅烧膛，一个为预热膛；在该图中，1号膛是煅烧膛，2号膛是预热膛；竖向看，每个膛都分4部分，即预热带、煅烧带、通道和冷却带。该窑的最大特点是并流蓄热，也是其节能的原因，并流指煅烧膛的火焰流向与石灰石的运动方向一致，都是向下；蓄热在预热膛发生，燃烧产生的废气下行至通道时，经由通道进入预热膛，之后与灰冷风混合上行，对刚装进的石灰石进行预热（蓄热）。完成石灰石预热后，废气继续上行，流出窑膛进入废气管道进而进入除尘器。在本设计中，继续发挥了双膛窑并流蓄热的特点，同时对双膛窑的硬件、工艺进行了创新，实现了预热膛单膛负压操作、全程无尘式生产。具体内容有：预热膛单膛冷却、较短的冷却带、密闭式装料方式、助燃风的优化处理以及更高承载量的除尘系统。

在该图中，并未显示燃料的管路，其进入位置就在煅烧膛顶部，与助燃风管道位置相近。

图2：助燃风、废气流向工艺图

注释：左图：1号膛煅烧气体流向图；右图：窑换向气体流向图；1：1号膛；2：2号膛；3：助燃风管道；4：1号膛换向闸板；5：2号膛换向闸板；6：蝶阀；7：放空/除尘换向闸板；8：除尘管道；9：自然放空管道。

在该图中，助燃风实现了全程无尘操作，在开窑准备和换向期间，助燃风进入除尘器内。

废气有两个流向，一个进入除尘器，这是正常操作；一个直接向上排空，这是停窑或紧急情况下的备用管路。

图3：窑顶装料工艺图

注释：左图：局部详图；中间图：称量斗装料图；右图：向窑膛装料图。

1：窑体平台；2：窑壳；3：称量斗；3.1：齿轮；3.2：十字梁；3.3：套筒；4：支架；4.1：驱动电机；4.2：滑动支座；5：密封支座；6：液压缸底座；7：液压缸；7.1：称量斗密封盖；8：液压缸；8.1：拉杆；8.2：窑顶密封盖；8.2.1：密封环；9：插销；10可逆皮带。

旋转密闭式装料是本装料方式的最大特点，旋转是指可逆皮带在向称量斗内装料时，称量斗是旋转的，从而使称量斗内布料均匀，石料进入窑膛内后仍然是均匀分布的。密闭装料，是指称量斗向窑膛内装料时，称量斗是密闭的的，这样可避免外界自然空气被吸入窑膛内。

称量斗由安在平台上得三个柱子支起，料斗与支座之间是自由滑动连接，料斗中部齿轮与驱动电机相连，在电机带动下，称量斗旋转；

窑顶密封图中，密封支座为一整圆，称量斗坐在这一圆型支座上，不仅可以自由转动，还具有密封作用。窑顶密封盖上面，安装有密封环，窑顶密封盖提起时，滑动环将窑膛密封，不会漏气，而窑顶密封盖则可以和称量斗一同旋转。

称量斗、十字梁、套管为一体，且套筒与窑顶密封盖的拉杆可通过插销连在一起，以便在检修时，可以通过液压缸将整个称量斗提起。同时，液压缸与拉杆之间也是无极连接，即二者之间可以转动。

Claims

1.双膛石灰窑横向看有两个窑膛，两个窑膛由连接通道相连，一个为煅烧膛，一个为预热膛；每个膛都分4部分，即预热带、煅烧带、通道和冷却带。该窑的最大特点是并流蓄热，也是其节能的原因，并流指煅烧膛的火焰流向与石灰石的运动方向一致，在煅烧的同时，煅烧膛不断卸料；蓄热在预热膛发生，燃烧产生的废气下行至通道时，经由通道进入预热膛，之后与灰冷风混合上行，对刚装进的石灰石进行预热（蓄热）。完成石灰石预热后，废气继续上行，流出窑膛进入废气管道进而进入除尘器。本设计在双膛窑的硬件、工艺方面进行了创新，实现了预热膛单膛负压操作、全程无尘式生产。除尘器是实现该功能的核心部分，而预热膛单膛冷却、较短的窑膛冷却带、密闭式装料方式、以及助燃风的优化处理是其实现的必要条件。

2.根据权利要求1所述单膛负压、全程无尘生产式双膛石灰窑，其特征在于：

（1）、双膛石灰窑中预热膛负压操作，即预热膛内为负压。

（2）、单膛冷却，即成品石灰的冷却方式为预热膛单膛冷却，煅烧膛内不再对成品石灰进行冷却。

（3）、较短的冷却带，冷却带缩短，只有现行双膛窑的50%-60%。

（4）、密闭式装料方式，窑膛顶部装料斗（称量斗）可实现在煅烧期间对窑膛进行密闭式装料。

（5）全程无尘生产，窑膛底部成品灰靠窑膛负压吸入自然空气进行冷却，风量可调，按需供风。助燃风在换向期间进入除尘器。实现全程无尘生产。