CN103717546A - 煅烧细粒料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在至少一个窑筒内煅烧细粒料的方法，所述的窑筒包括预热区、煅烧区和冷却区，其中，通过燃烧喷枪供给膨胀指数＞1的煤，保持燃烧喷枪内的煤温度低于所用煤的灰熔融性温度。

Description

煅烧细粒料的方法
本发明涉及一种至少在一个窑筒内煅烧细粒料的方法，所述细粒料特别是石灰石、白云石、菱镁矿石或其它碳酸盐石，所述窑筒包括预热区、煅烧区和冷却区，煤粉通过燃烧喷枪供给。
煅烧石灰石的燃料成本是巨大的，可构成生产成本的50％以上。在大多数情况下，由于煤是最经济有效的能源，因此目前大多数石灰窑以煤为燃料。然而，煤根据性质之间差异可能非常大。由于不希望未水合的生石灰收到污染，因而高灰分和硫含量的煤是非常不利的。
煤的一个特点是它的膨胀指数。从众多的实际测试中得知，以前膨胀指数超过1.0的煤不能在石灰窑中使用，特别是在顺流/逆流蓄热式石灰窑，这是因为它会导致严重的操作问题，例如，发生燃烧喷枪堵塞。由于这种煤在顺流/逆流蓄热式石灰窑中的可用性有限，因此要么以前使用旋转管式石灰窑，要么使用石油焦或液体或气体燃料做为替代。然而，旋转管式石灰窑有相当大的缺点，即它们比顺流/逆流蓄热式石灰窑多使用50-100％的燃料，因此也有更多的二氧化碳排放到大气中。石油焦的使用也是不利的，因为它的硫含量比煤高10倍，因此也会有其它限制。此外，液态和气态燃料在某些情况下可能是不可用的或者它们比煤贵很多。
DE3227395C2公开了一种制备用于气化反应器固定床或竖窑的煤块的方法，所述方法中使用30％至85％的不粘煤原煤和15％至70％的粘煤原煤进行混合，随后形成煤块，所用粘煤的膨胀指数≥5。
本发明的一个目的是提供一种可降低燃料成本的煅烧细粒料的方法。
根据本发明的方法，煅烧细粒料是在至少一个窑筒内完成，所述窑筒包括预热区、煅烧区和冷却区，使用的煤的膨胀指数＞1，个别的也＞2，煤通过燃烧喷枪供给，保持燃烧喷枪内的煤温度低于所用煤的灰熔融性温度。
在该应用中，膨胀指数的解释与ASTMD720-91标准一致。
按常规的方法煤以煤粉形式通过燃烧喷枪吹入窑内。该燃烧喷枪位于窑筒的预热区或煅烧区，并被细粒料包围，尤其是石灰石。在这种情况下，细粒料在预热区上端的温度大约是100℃，同时，在下端，其温度大约比煅烧温度低50℃，所述煅烧温度是指材料在进行煅烧时的典型温度，石灰石的煅烧温度通常大约是750～800℃。细粒料的热量通过燃烧喷枪壁从外侧传递到内侧，从而使供应的煤在离开燃烧喷枪之前加热，在其外面自动点燃。
在形成本发明基础的试验中已经发现，在特定温度下，膨胀指数＞1的煤会形成熔融相，其在燃烧喷枪内壁沉积，短时间之后堵塞。在石灰窑蓄热阶段，燃烧喷枪内这些沉积会进一步燃烧，因此，很快就破坏了燃烧喷枪。已经发现，当超出特定温度时，恰恰是膨胀指数＞1的煤的挥发性组分可快速导致粘结的发生。此现象中，由于挥发性组分的气体喷出会造成形成的灰熔融相膨胀，并迅速堵塞燃烧喷枪。已经发现，在200～300℃范围内时所述煤的挥发性组分缓慢排出，而从450℃则迅速排出。然而，这些数值会依煤的类型而发生显著变化。
在形成本发明基础的试验中使用了不同的煤，已经发现，在大多数情况下，相转换阶段从150℃才开始。在实验室窑炉进行的膨胀实验进一步表明，根据煤的类型其膨胀会在不同温度开始。通常，此温度大约是250℃。然而，如果保持燃烧喷枪内煤温度低于煤的灰熔融性温度，则膨胀指数＞1的煤可很容易地使用。特别是在北美，膨胀指数＞1的煤的成本效益会显著地发生。伴随上述的方法，这种成本有效的煤可用于石灰窑，由此，相对于以前使用的煤，燃料成本可显著减少。
从属权利要求涉及本发明的其它实施例。
为了加热煤，燃烧喷枪最好布置在窑筒的预热区或煅烧区，并便于与位于那里的细粒料接触。在此实例中，保持燃烧喷枪内的煤温度在250℃以下有利，优选在200℃以下，最优选的方式是150℃以下。
为了满足这些温度，可采取的一个或多个措施列举如下：
-为显著地减少热量通过燃烧喷枪壁从内向外传递，燃烧喷枪带有隔热层，于是相应地对煤的加热就少了。这种措施的优点是石灰窑的热效率水平没有受到损害；
-冷却燃烧喷枪，例如，冷却通过一种气体或一种液体来实现。例如，燃烧喷枪可以设置有壳体，它可由水、导热油或空气进行冷却。该方法对石灰窑的热效率水平的影响是微不足道的；
-煤在供给到燃烧喷枪之前冷却或煤经由燃烧喷枪用输送气供给，煤温度依靠输送气的量和/或温度来调整。由于这些措施，煤在燃烧喷枪内相应地被加热到比较低的温度。然而，输送空气量的增加只可以用非常有限的方式进行，因为当空气量的增加使顺流/逆流蓄热式石灰窑的热效率水平相应地变得更差以及石灰窑排放的废气温度也相应地升高；
-不可燃组分，特别是包含氧化钙或碳酸钙的组分，一起随着煤进入到燃烧枪内以调节煤温度。为此，为提高细粒料的流动性，例如，来自窑体气体排放过滤器的灰尘增加会成为可能。这种过滤器灰尘不会形成异物，其结果是它也不会导致产品的污染；
-一种液体，尤其是水，通过燃烧喷枪引入。由于水的蒸发，可以相应限制煤温度升高；
-使用较短的燃烧喷枪或提供一种放射状的布局。由于这些措施，燃烧喷枪的表面变小，由此相应地较小程度加热煤；
-使煤和气体同时点燃。在这个实施例中，煤和气体是在同一时间通过燃烧喷枪供应。气体的热能越低，于是用于冷却煤的物质流动就越高。
本发明的其它实施例的详尽描述参照下面具体实施例。
在附图中：
图1是一种顺流/逆流蓄热式石灰窑的横截面，
图2是燃烧喷枪区域放大的详细说明，以及
图3是曲线图，它示出了沿窑轴方向的温度的分布。
图1和图2为具有两个窑筒1，2的顺流/逆流蓄热式石灰窑，每个窑筒各有一个预热区V、煅烧区B和一个冷却区K及与两个窑筒相连接的溢流通道3。两个窑筒本身分别作为燃烧筒和排气筒以已知的方式交替地工作，助燃空气4以顺流方式供给燃烧筒，与细粒料5和煤6一起煅烧。在本实施例中，细粒料是石灰石。本实施例所产生的热废气7和从下方供给的被加热的冷却空气8通过溢流通道3一起导入到废气井，其中所述废气以逆流方式向上引导到石灰石，对石灰石进行预热。经过预设的一段时间，例如15分钟之后，这两个筒体的功能调换，即燃烧筒变成气体排放筒，反之亦然。这种方法使石灰石与燃烧气体以顺流方式进行非常高效的煅烧，石灰石逆流到热废气蓄热式预热。
煤6，其膨胀指数＞1，个别的＞2，经由燃烧喷枪9供给。
在所示实施例中，燃烧喷枪9设置在预热区V的区域，大致在沿纵向轴线1a的方向被石灰石包围。煤燃料用输送气经燃烧喷枪来供给，来自石灰石的热经由燃烧喷枪的壁向内传输来加热煤，从而在从顶部引入窑筒内的助燃空气4使煤6从燃烧喷枪9排出后自动点燃。现在，由于担心在燃烧喷枪9中使用膨胀指数＞1的煤造成堵塞，为防止其发生，必须采取适当的措施以便使燃烧喷枪中的煤温度低于所用煤的灰熔融性温度。例如，这个温度值取决于所使用的煤，例如250℃。采用200℃甚至150℃的温度的方式，已知所有类型煤粘结的发生是可以预防的。
用于减少燃烧喷枪9内煤的加热的特别有利的措施涉及燃烧喷枪的隔热层10的应用。可替代地或此外，使用一种或更多种上述已提到的其它措施也是可能的。
根据图3，曲线为沿窑轴线1a的所供给的煤6、助燃空气4和细粒料(石灰石)5的温度分布。在本实施例中示出了从石灰石的表面到煅烧区一直到燃烧喷枪9的下端的预热区。
在本实施例中，在燃烧喷枪9出口煤温度达到大约200℃。在该区域石灰石和助燃空气4被加热至大约700℃。

Claims (10)

1.一种用于在至少一个窑筒(1，2)内煅烧细粒料(5)的方法，所述窑筒包括预热区(V)、煅烧区(B)和冷却区(K)，煤(6)通过燃烧喷枪(9)提供，
其特征在于，所供给的煤(6)的膨胀指数＞1，保持燃烧喷枪(9)内的煤(6)温度低于煤(6)的灰熔融性温度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃烧喷枪(9)设置在窑筒(1，2)的所述预热区(V)或煅烧区(B)中，以与分布在那里的细粒料(5)接触，以便给燃烧喷枪(9)中的煤(6)加热。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，保持所述燃烧喷枪(9)内的煤(6)温度低于250℃，优选低于200℃，并最优选的方式是低于150℃。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提供的燃烧喷枪(9)带有隔热层(10)。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃烧喷枪(9)可冷却。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煤(6)在提供给燃烧喷枪(9)前冷却。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煤(6)利用经由燃烧喷枪(9)的输送气来供给，煤(6)温度由输送气的量和/或温度来调节。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，不可燃组分，特别是引入包含氧化钙或碳酸钙的组分燃烧喷枪(9)以便调节煤(6)温度。
9.根据权利要求1的方法，其特征在于，一种液体，特别是水，引入燃烧喷枪(9)以便调节煤(6)温度。
10.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述细粒料(5)的煅烧是在顺流/逆流蓄热式石灰窑中实现，石灰窑有至少两个窑筒(1，2)，每个窑筒各自具有预热区(V)、煅烧区(B)和冷却区(K)以及连接两个窑筒(1，2)的溢流通道(3)，所述两个窑筒(1，2)可交替地作为燃烧筒和排气筒使用。
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