CN103486849A - 一种可变气氛水泥熟料煅烧回转窑试验设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变气氛水泥熟料煅烧回转窑试验设备，其包括喷煤管、点火器、回转窑、煤粉仓、生料仓、冷却机、尾气排放器、数控柜和测温装置。本发明的优点在于，可增大煤粉燃烧速率，提高煤粉单位时间发热量以及火焰温度，同时用富氧或全氧气体做燃烧气氛还能够降低系统热耗，传热效率也可大幅提高；在水泥熟料煅烧模拟过程中，燃料燃烧与物料烧成能够同时进行，并且两种反应的生成物均匀混合，能够获得更可靠的实验数据。

Description

一种可变气氛水泥熟料煅烧回转窑试验设备

技术领域

本发明涉及一种物料煅烧装置，特别是涉及一种可变气氛、物料动态煅烧、燃烬物与烧成物均匀混合的可变气氛水泥熟料煅烧回转窑试验设备。

背景技术

目前，在实验室研究物料高温煅烧的试验中，通常采用马弗炉来进行。马弗炉是一种通用的加热设备，按照炉内构造可分为箱式炉、管式炉、坩埚炉。但无论是哪种马弗炉都是在静态加热过程中进行，这与实际水泥熟料生产中的动态加热过程不相符，试验数据也会与实际有较大差异。

相对于马弗炉更为优越的物料高温煅烧设备是实验室回转窑，与普通的马弗炉相比较，它最大优点是炉管可以转动，这使得加工过程中物料受热均匀，氧化反应更加充分，加工质量好，热效率大大提高，并且转动受热更接近于实际生产工艺。实验室回转窑相比马弗炉可加工更多的物料，炉体两端呈封闭状态，可通入工艺所需氧化或还原气氛，它可应用于半工业试验，适用于冶金、化工、地质、矿山、建材等行业的燃烧试验研究。

煤粉燃烧试验炉同样也是高温煅烧设备，煤粉燃烧试验炉试验系统主要由炉体、一次风、二次风、排烟除尘、点火预热和测试单元等部分组成。一次风从顶部水冷锥均匀进入炉膛形成一维平面火焰，二次风可以分级送入。试验过程中可控制入炉煤粉量、一次风率、二次风温和送入方式以及燃烧区域温度，试验可对燃烧产物中的固体颗粒样品以及烟气进行收集分析。

以上三种设备虽然均已在实验室内广泛进行物料高温煅烧模拟试验，但在水泥熟料煅烧模拟过程中，燃料燃烧与物料烧成需同时进行，并要求两种反应的生成物均匀混合。上述三种设备都只是独立地研究某一部分的状态，但均无法达到水泥熟料煅烧试验要求。

发明内容

针对实验室中现有研究物料高温煅烧试验的实验过程均为静态的或相对分离的，本发明的目的在于，为了在实验室中研究不同气氛对煅烧水泥熟料实验的影响，提供一种可变气氛水泥熟料煅烧回转窑试验设备。在本发明设备中，进行煤粉或其他燃料煅烧水泥熟料或其它物料时，可使燃料的燃烧与物料的烧成同时进行，获得数据的可靠性更高。

本发明的目的由如下技术方案实施，一种可变气氛水泥熟料煅烧回转窑试验设备，其包括喷煤管、点火器、回转窑、煤粉仓、生料仓、冷却机、尾气排放器、数控柜和测温装置；所述回转窑包括窑头、窑体和窑尾；所述点火器由所述窑头顶部插入所述窑头内，并且插入深度可上下调节，点火器最高点火温度可达1100℃，可控硅调压，可实现点火温度的精确控制；所述喷煤管的出口端由所述窑头的前方插入所述窑头，并可在所述窑头与所述窑体之间移动，以方便火焰长度及位置调节，在点火阶段，喷煤管的出口端处于窑头内，并与点火器相对，点火之后将喷煤管的出口端手动推入窑体；所述煤粉仓底部的出料口与所述喷煤管的进煤口连接；所述窑头下方设有所述冷却机，所述窑头下方落料口与所述冷却机的进料口密封连接；所述生料仓的下方设有螺旋给料机，所述生料仓的生料出口与所述螺旋给料机的进料口连接，所述螺旋给料机的出料口与所述窑尾的进料口通过进料管道连接，所述进料管道开口向下，以防返料，所述螺旋给料机可实现均匀定量送料，所述螺旋给料机的电机进给速度可无极调速；所述窑尾的尾气排放口通过排烟管道与所述尾气排放器连接，所述排烟管道上设有测温孔，用来实时监测尾气温度；所述窑尾设有外衬石英玻璃的所述观察孔，方便对炉内燃烧情况及火焰形状进行观察；所述窑头与所述窑尾分别设有所述测温装置；所述窑体的下方设有所述数控柜，所述数控柜可操控煤粉仓内的螺旋搅拌器、生料仓下方的螺旋给料机、窑体的旋转系统、点火器以及尾气排放器，并可显示以上所述部件以及测温装置的工作状况。

所述喷煤管选用三风道燃烧器，所述三风道燃烧器由内向外分别是旋流风道、煤粉风道和直流风道，旋流风道负责调整火焰径向方向形状，煤粉风道负责输送煤粉至窑内，直流风道负责调整火焰轴向方向形状，所述旋流风道内设有导流叶片，所述旋流风道、所述煤粉风道与所述直流风道的入口处分别设有气体流量计。三风道燃烧器可通入多种气氛，通过气体流量计灵活调节气体组成，进而优化煤的燃烧性能。

所述窑头还设有精度高，升温过程平滑无波动导电SR3温控仪，用于精确控制窑头点火温度。

所述窑头下方落料口采用翻板式结构，利用杠杆原理实现定量落料，所述窑头侧面设有外衬石英玻璃的观察孔，方便对炉内燃烧情况以及落料情况进行观察，所述窑头底部设有滑动导轨，方便维修及进行炉管内部的改造及维护，所述窑体由内层至外层分别为99刚玉制品的内衬层、多晶莫来石纤维材质的窑衬保温层和不锈钢外壳。99刚玉制品的内衬层耐高温，致密性好；多晶莫来石纤维材质的窑衬保温层具有热容小，升温快，保温好等优点。

所述测温装置为热电偶，所述窑头上方设有一支所述热电偶，监测点火器温度，同时实时反馈窑头温度；一支所述热电偶由所述窑尾的所述观察孔插入所述窑体内，监测窑内温度；还有一支所述热电偶设置在所述排烟管道的所述测温孔处，用于实时监测尾气温度。

所述热电偶为铂铑热电偶。

所述煤粉仓呈圆柱体，所述煤粉仓下方呈倒锥体，所述煤粉仓内设有螺旋搅拌器。

所述生料仓呈圆柱体，所述生料仓下方呈倒锥体，所述生料仓外部装有振动锤。

本发明的优点在于，利用富氧或全氧气氛强化煤粉来煅烧水泥熟料，本发明可增大煤粉燃烧速率，提高煤粉单位时间发热量以及火焰温度，同时用富氧或全氧气体做燃烧气氛还能够降低系统热耗，传热效率也可大幅提高；在水泥熟料煅烧模拟过程中，燃料燃烧与物料烧成能够同时进行，并且两种反应的生成物均匀混合，能够获得更可靠的实验数据。

附图说明

图1为一种可变气氛水泥熟料煅烧回转窑试验设备示意图。

图2为三风道燃烧器截面图。

三风道燃烧器1，窑体2，点火器3，煤粉仓4，生料仓5，冷却机6，气体流量计7，数控柜8，尾气排放器9，热电偶10，窑头11，窑尾12，99刚玉制品的内衬层13，多晶莫来石纤维材质的窑衬保温层14，不锈钢外壳15，旋流风道16，煤粉风道17，直流风道18，导流叶片19，螺旋给料机20，进料管道21，排烟管道22，滑动导轨23。

具体实施方式：一种可变气氛水泥熟料煅烧回转窑试验设备，其包括三风道燃烧器1、点火器3、回转窑、煤粉仓4、生料仓5、冷却机6、尾气排放器9、数控柜8和热电偶10；所述回转窑包括窑头11、窑体2和窑尾12，窑体2由内层至外层分别为99刚玉制品的内衬层13、多晶莫来石纤维材质的窑衬保温层14和不锈钢外壳15。99刚玉制品的内衬层13耐高温，致密性好；多晶莫来石纤维材质的窑衬保温层14具有热容小，升温快，保温好等优点。煤粉仓4呈圆柱体，煤粉仓4下方呈倒锥体，煤粉仓4内设有螺旋搅拌器。生料仓5呈圆柱体，生料仓5下方呈倒锥体，生料仓5外部装有振动锤。点火器3由窑头11顶部插入窑头11内，并且插入深度可上下调节，点火器3最高点火温度可达1100℃，可控硅调压，可实现点火温度的精确控制；三风道燃烧器1的出口端由窑头11的前方插入窑头11，并可在窑头11与窑体2之间移动，以方便火焰长度及位置调节，在点火阶段，三风道燃烧器1的出口端处于窑头11内，并与点火器3相对，点火之后将三风道燃烧器1的出口端手动推入窑体2；三风道燃烧器1由内向外分别是旋流风道16、煤粉风道17和直流风道18，旋流风道16负责调整火焰径向方向形状，煤粉风道17负责输送煤粉至窑内，直流风道18负责调整火焰轴向方向形状，旋流风道16内设有导流叶片19，旋流风道16、煤粉风道17与直流风道18的入口处分别设有气体流量计7。三风道燃烧器1可通入多种气氛，通过气体流量计7灵活调节气体组成，进而优化煤的燃烧性能。煤粉仓4底部的出料口与三风道燃烧器1的进煤口连接；窑头11下方设有冷却机6，窑头11下方落料口与冷却机6的进料口密封连接；窑头11下方落料口采用翻板式结构，利用杠杆原理实现定量落料，窑头11侧面设有外衬石英玻璃的观察孔，方便对炉内燃烧情况以及落料情况进行观察，窑头11底部设有滑动导轨23，方便维修及进行炉管内部的改造及维护，窑头11还设有精度高，升温过程平滑无波动导电SR3温控仪，用于精确控制窑头11点火温度。生料仓5的下方设有螺旋给料机20，生料仓5的生料出口与螺旋给料机20的进料口连接，螺旋给料机20的出料口与窑尾12的进料口通过进料管道21连接，进料管道21开口向下，以防返料，螺旋给料机20可实现均匀定量送料，螺旋给料机20的电机进给速度可无极调速；窑尾12的尾气排放口通过排烟管道22与尾气排放器9连接，排烟管道22上设有测温孔，用来实时监测尾气温度；窑尾12设有外衬石英玻璃的观察孔，方便对炉内燃烧情况及火焰形状进行观察；窑头11上方设有一支热电偶10，监测点火器温度，同时实时反馈窑头温度；一支热电偶10由窑尾12的观察孔插入窑体2内，监测窑内温度；还有一支热电偶10设置在排烟管道22的测温孔处，用于实时监测尾气温度，热电偶10为单铂铑热电偶，WRR130型。窑体2的下方设有数控柜8，数控柜8可操控煤粉仓4内的螺旋搅拌器、生料仓5下方的螺旋给料机20、窑体2的旋转系统、点火器3以及尾气排放器9，并可显示以上部件以及热电偶10的工作状况。

其中，热电偶选用铂铑热电偶。

Claims (8)

1.一种可变气氛水泥熟料煅烧回转窑试验设备，其特征在于，其包括喷煤管、点火器、回转窑、煤粉仓、生料仓、冷却机、尾气排放器、数控柜和测温装置；所述回转窑包括窑头、窑体和窑尾；所述点火器由所述窑头顶部插入所述窑头内，并且插入深度可上下调节；所述喷煤管的出口端由所述窑头的前方插入所述窑头，并可在所述窑头与所述窑体之间移动；所述煤粉仓底部的出料口与所述喷煤管的进煤口连接；所述窑头下方设有所述冷却机，所述窑头下方落料口与所述冷却机的进料口密封连接；所述生料仓的下方设有螺旋给料机，所述生料仓的生料出口与所述螺旋给料机的进料口连接，所述螺旋给料机的出料口与所述窑尾的进料口通过进料管道连接，所述进料管道开口向下；所述窑尾的尾气排放口通过排烟管道与所述尾气排放器连接，所述排烟管道上设有测温孔；所述窑尾设有外衬石英玻璃的观察孔；所述窑头与所述窑尾分别设有所述测温装置；所述窑体的下方设有所述数控柜。

2.根据权利要求1所述的一种可变气氛水泥熟料煅烧回转窑试验设备，其特征在于，所述喷煤管选用三风道燃烧器，所述三风道燃烧器由内向外分别是旋流风道、煤粉风道和直流风道，所述旋流风道内设有导流叶片，所述旋流风道、所述煤粉风道与所述直流风道的入口处分别设有气体流量计。

3.根据权利要求1所述的一种可变气氛水泥熟料煅烧回转窑试验设备，其特征在于，所述窑头还设有导电SR3温控仪。

4.根据权利要求1所述的一种可变气氛水泥熟料煅烧回转窑试验设备，其特征在于，所述窑头下方落料口采用翻板式结构，所述窑头侧面设有外衬石英玻璃的所述观察孔，所述窑头底部设有滑动导轨，所述窑体由内层至外层分别为99刚玉制品的内衬层、多晶莫来石纤维材质的窑衬保温层和不锈钢外壳。

5.根据权利要求1所述的一种可变气氛水泥熟料煅烧回转窑试验设备，其特征在于，所述测温装置为热电偶，所述窑头上方设有一支所述热电偶；一支所述热电偶由所述窑尾的所述观察孔插入所述窑体内；还有一支所述热电偶设置在所述排烟管道的所述测温孔处。

6.根据权利要求5所述的一种可变气氛水泥熟料煅烧回转窑试验设备，其特征在于，所述热电偶为铂铑热电偶。

7.根据权利要求1所述的一种可变气氛水泥熟料煅烧回转窑试验设备，其特征在于，所述煤粉仓呈圆柱体，所述煤粉仓下方呈倒锥体，所述煤粉仓内设有螺旋搅拌器。

8.根据权利要求1所述的一种可变气氛水泥熟料煅烧回转窑试验设备，其特征在于，所述生料仓呈圆柱体，所述生料仓下方呈倒锥体，所述生料仓外部装有振动锤。

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