CN104891831A - 节能环保活性石灰焙烧竖窑 - Google Patents

Abstract

节能环保活性石灰焙烧竖窑，本发明涉及冶金建材生产设备技术领域，特别是一种节能环保活性石灰窑。通过大型风冷中心复合式烧嘴增设中心烧嘴保护风箱和中心烧嘴保护风梁，以及排料装置设计成推板结构和改进窑顶密封和布料装置、窑顶余热回收装置，本发明实现了炉体中心气流强，温度分布均匀可控，为生产高质量炼钢活性石灰、建材活性菱苦土或耐火材料提供了保障。本发明设备简单可靠，投资低，维修费用低，易于大型化，生产效率高，适应范围广，热能利用率高，能耗低，产品成本低，生产环境好。

Description

节能环保活性石灰焙烧竖窑

技术领域

本发明涉及冶金建材生产设备技术领域，具体是一种节能环保活性石灰窑，并适合生产建材活性菱苦土或耐火材料。

背景技术

目前，我国石灰生产工艺以混烧煤石灰窑和180M³气烧窑为主，技术落后、设备陈旧、能耗高、质量差、污染严重，急需更新换代。

目前国内炼钢，用活性石灰代替普通石灰，不仅使石灰用量节省20-40%，而且可缩短炼钢时间，提高产量，而且还可提高钢水质量和炉衬寿命，大幅度降低炼钢成本。由于焙烧过程的温度控制要求很严格，故此生产设备投资高，维修复杂，生产成本也相当高，只有少数大型钢铁企业拥有活性石灰生产装置，其产量远远不能满足生产发展的要求。新型建材的活性菱苦土需求量也日趋增加，其现行生产设备与活性石灰生产设备存在同样的问题。

现行气烧石灰竖窑尽管在炉墙上布置两层甚至三层烧嘴，仍然解决不了中心气流偏弱，而边沿气流过强的问题，从而经常出现中心生烧的问题，并且大型化困难，生产效率和热能利用率均较低。

为了解决气流分布和热量供应均匀的问题，如佛卡斯竖窑，采用在炉内布置多层燃烧梁，但由于燃烧梁处于火焰和焙烧料层中，需承受严重的坐料冲击、磨损和高温，因而需采用复杂的油冷和高昂的耐热合金，而且寿命仍然相当低，其投资、维修费用和生产成本均很高。另外一类如麦尔兹窑，则采用了两个或多个炉膛，生产成本高。

一类如套筒窑、内导式石灰竖窑，CN98213196.8中公开了在竖炉中心设置内筒或内导式炉芯，并设置了高温火桥，虽然实现了气流的调整，甚至达到了局部顺流煅烧，但是其内筒、炉芯和火桥均承受坐料冲击、磨损和高温，砖型复杂，且寿命短，投资和生产成本高。

上述先进窑型各有优缺点，且普遍具有投资高、维修率高、生产成本高的弱点，还需要使用高热值煤气。而中国钢铁企业内，多数缺乏焦炉煤气和天然气等高热值煤气，而高炉煤气、转炉煤气等低热值煤气却有富余，甚至放散而浪费。

中国实用新型专利CN00260319.5, 公开了一种酸性氧化球团焙烧竖炉，目前已应用35座，生产稳定可靠，且投资低，占地少，生产成本低，产品质量好。已由全国球团技术研讨会暨金属学会球团技术协调组成员大会正式定名为TCS竖炉，并且已建成的国际上最大的TCS竖炉年产100万吨以上，已有五年的正常运行经验。表现出良好的技术经济指标，突破了竖炉大型化这一国际难题。TCS竖炉正是将燃烧室建于竖炉中心，整个焙烧带为环状，从而解决了中心气流不足，温度分布不均匀的问题。但TCS竖炉无法直接应用于活性石灰的焙烧，需要加以改进，以适应碳酸盐焙烧等一类物料处理特点的要求。

中国实用新型专利CN200320125614.X，公开了一种节能环保活性白灰焙烧竖窑，但是该竖窑中心烧嘴无法分方位调节，而且大型化后存在布料、排料均匀性差、窑顶换热风箱底板寿命低、炉型差等问题。

 本领域技术人员有必要开发一种适合低热值煤气的大型环保节能石灰窑，对现有落后的石灰窑进行改造，具有很大的社会价值和市场前景。

发明内容

本发明的目的就是为了克服现有石灰窑的不足，提供了一种节能环保活性石灰焙烧竖窑，并适合生产建材活性菱苦土或耐火材料，以解决以下三个问题：1、竖窑整个气流分布和温度分布不均匀；2、窑顶换热风箱底板寿命短、助燃风温度低，热效率低。3、布料、排料均匀性差。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种节能环保活性石灰焙烧竖窑，包括圆型炉体，位于炉体上的余热回收装置、窑顶密封和布料装置、预热带、焙烧带、多排炉墙侧烧嘴、大型风冷中心复合式烧嘴、冷却带、推板排料装置和承重装置；余热回收装置位于炉体料面以上，窑顶密封和布料装置位于炉顶正中，多排炉墙侧烧嘴位于焙烧带炉墙上，大型风冷中心复合式烧嘴位于炉体的中下部；炉膛自上而下分别为预热带、焙烧带和冷却带；冷却带下部为推板排料装置；承重装置包括炉底框架、排料承重斜撑、环形冷却风箱和冷却风梁；该承重装置上支撑排料承重架、炉体和大型风冷中心复合式烧嘴；环形冷却风箱位于炉体的钢壳底部，并置于炉底框架的表面上，在环形冷却风箱内侧设有冷却风梁；该大型风冷中心复合式烧嘴包括中心烧嘴保护风箱和中心烧嘴保护风梁，分别置于环形冷却风箱和冷却风梁的上面。

采用上述技术方案的本发明与现有技术相比：通过大型风冷中心复合式烧嘴增设中心烧嘴保护风箱和中心烧嘴保护风梁，以及排料装置设计成推板结构和改进窑顶密封和布料装置、窑顶余热回收装置，本发明实现了炉体中心气流强，温度分布均匀可控，为生产高质量炼钢活性石灰和建材活性菱苦土提供了保障。设备简单可靠，投资低，维修费用低，易于大型化，生产效率高，适应范围广，热能利用率高，能耗低，产品成本低，生产环境好。

本发明的优选方案如下：

余热回收装置包括配风围管、1号换热管、2号换热管、导风盘、换热风箱内板、1号风箱、换热风箱隔板、2号风箱、换热风箱外板、热风导出管和热风围管；配风围管支撑于料面上的炉壳上， 2号风箱置于炉顶外沿，1号风箱置于炉顶中心加料漏斗的外侧。

窑顶密封和布料装置包括加料漏斗、中心导风布料钟、中心导风装置、中心导风调节阀和料钟阀；加料漏斗置于炉顶正中的1号风箱之上，加料漏斗下部挂有中心导风装置、中心导风调节阀和中心导风布料钟；加料漏斗的下部设有料钟阀。

大型风冷中心复合式烧嘴还包括中心烧嘴助燃风管、中心烧嘴煤气管、风冷底座、保护风上行室、保护风下行室、风冷底座隔板、保护风隔板、中心烧嘴壳体、耐火材料、支烧嘴和耐热顶板；中心烧嘴助燃风管和中心烧嘴煤气管均置于中心烧嘴保护风梁内部，到炉外后均设有中心烧嘴助燃风阀和中心烧嘴煤气阀。

推板排料装置包括外侧导料板、内侧导料板、推板排料框架台、推板排料液压缸、推板排料滚柱、排料承重架和排料承重斜撑；冷却风梁支撑内侧导料板和外侧导料板；排料承重斜撑支撑着排料承重架；该排料承重架上的推板排料滚柱滚动支撑推板排料框架；推板排料液压缸置于推板排料装置一侧。

集料仓吊挂在环形冷却风箱的下边。

环形冷却风箱内侧还设有冷却风梁和冷却风分布管，其外侧设有冷却风总管和冷却风总阀；该冷却风总管一侧设置有冷却风总阀。

炉体内型为不对称亚玲型炉型；炉墙侧烧嘴布置于炉体锥面拐点附近。

炉顶外侧设有废气烟囱。

在焙烧带的炉墙上设有至少两排炉墙侧烧嘴。

附图说明

图1为本发明的窑体纵剖结构示意图。

图2为本发明的炉顶换热结构示意图。

图3为本发明的大型风冷中心复合式烧嘴示意图。

图中：1—大型风冷中心复合式烧嘴；2—推板排料装置；3—炉底框架  4—冷却风分布管；5—环形冷却风箱；6—冷却风梁；7—冷却风总管；8—冷却风总阀；9—助燃风总阀；10—炉体；11—煤气围管；12—炉墙侧烧嘴；13—助燃风总管；14—热风围管；15—配风围管；16—换热风箱隔板；17—换热风箱外板；18—1号换热管；19—2号换热管；20—导风盘；21—换热风箱内板；22—废气烟囱；23—中心导风装置；24—1号风箱；25—2号风箱；26—中心导风调节阀；27—中心导风布料钟；28—加料漏斗；29—料钟阀；30—预热带；31—热风导出管；32—炉墙侧烧嘴助燃风阀；33—炉墙侧烧嘴煤气阀；34—焙烧带；35—冷却带；36—中心烧嘴保护风梁；37—中心烧嘴助燃风管；38—中心烧嘴助燃风阀；39—中心烧嘴煤气阀；40—中心烧嘴保护风箱；41—中心烧嘴煤气管；42—保护风上行室；43—保护风下行室；44—风冷底座；45—风冷底座隔板；46—保护风隔板；47—中心烧嘴壳体；48—耐火材料；49—支烧嘴；  50—耐热顶板；51—外侧导料板；52—内侧导料板；53—推板排料框架台；  54—推板排料液压缸；55—推板排料滚柱；56—排料承重架；57—排料承重斜撑；58—集料仓。

具体实施方式

下面结合图1至图3给出的实施例对本发明作进一步阐述，但实施例不对本发明构成任何限制。

一种节能环保活性石灰焙烧竖窑，由圆型炉体10，位于炉体10上的余热回收装置、窑顶密封和布料装置、预热带30、焙烧带34、多排炉墙侧烧嘴12、大型风冷中心复合式烧嘴1、冷却带35、推板排料装置2和承重装置组成。

余热回收装置位于炉体料面以上，窑顶密封和布料装置位于炉顶正中，至少两排炉墙侧烧嘴12位于焙烧带34炉墙的锥面拐点附近。

大型风冷中心复合式烧嘴1位于炉体10的中下部；炉膛自上而下分别为预热带30、焙烧带34和冷却带35；冷却带35下部为推板排料装置2。

承重装置由炉底框架3、排料承重斜撑57、环形冷却风箱5和冷却风梁6组成；该承重装置上支撑排料承重架56、炉体10和大型风冷中心复合式烧嘴1；环形冷却风箱5位于炉体10的钢壳底部，并置于炉底框架3的表面上；在环形冷却风箱5内侧设有冷却风梁6；该大型风冷中心复合式烧嘴1设置有中心烧嘴保护风箱40和中心烧嘴保护风梁36，分别置于环形冷却风箱5和冷却风梁6的上面。

改进的余热回收装置，参见图2，由配风围管15、1号换热管18、2号换热管19、导风盘20、换热风箱内板21、1号风箱24、换热风箱隔板16、2号风箱25、换热风箱外板17、热风导出管31和热风围管14组成。

配风围管15支撑于料面上的炉壳上，在此之上的炉墙由轻质保温材料制成； 2号风箱25置于炉顶外沿，1号风箱24置于炉顶中心加料漏斗28的外侧。

总助燃风，在冷却保护大型风冷中心复合式烧嘴1后，温度升至80℃左右，再由助燃风总管13输送到炉顶，再经配风围管15将助燃风布入数个1号换热管18和2号换热管19，炉顶接触热废气部分设计为双层结构，并被按环状分隔为1号风箱24，2号风箱25， 1号换热管18和2号换热管19的风经导风盘20沿底板进入1号风箱24后，再经换热风箱隔板16的下沿导风口沿底板进入2号风箱25，这样大大降低了风箱底板的温度，改善了传热，提高了助燃风温度。2号风箱25的热风，再经热风导出管31，将热风引至热风围管14。本发明的余热回收装置，使石灰窑炉顶废气的余热用于加热助燃风。

其中窑顶密封和布料装置由加料漏斗28、中心导风布料钟27、中心导风装置23、中心导风调节阀26和料钟阀29组成。

加料漏斗28置于炉顶正中的1号风箱24之上，加料漏斗28下部挂有中心导风装置23、中心导风调节阀26和中心导风布料钟27；加料漏斗28的下部设有料钟阀29。

本发明的窑顶密封和布料装置，利用了漏斗效应，使圆周方向布料更加均匀，同时提高了密封效果，改善了环保。并且中心导风装置23可灵活调节和加强中心气流，改善了炉体上部的热工状态。

改进的大型风冷中心复合式烧嘴1，参见图3，还设有中心烧嘴助燃风管37、中心烧嘴煤气管41、风冷底座44、保护风上行室42、保护风下行室43、风冷底座隔板45、保护风隔板46、中心烧嘴壳体47、耐火材料48、数个支烧嘴49和耐热顶板50。

中心烧嘴助燃风管37和中心烧嘴煤气管41均置于中心烧嘴保护风梁36内部，以避开高温，到炉外后均设有中心烧嘴助燃风阀38和中心烧嘴煤气阀39，每个方向的支烧嘴49均能独立调节燃烧。

本发明的大型风冷中心复合式烧嘴1耐热、耐磨、耐冲击，工作可靠，寿命长。既进一步改善了冷却效果，又同时预热了总助燃风。

而且大型风冷中心复合式烧嘴1的四个方位的支烧嘴49的煤气、助燃风均能独立控制，使炉内气流分布和温度分布均匀合理和精确可控，并且与多排炉墙侧烧嘴12配合使用和调节，扩大了炉内均匀燃烧空间，从而使本发明可生产高质量炼钢活性白灰或活性氧化镁，石灰活性度可大于340ml。

本发明的推板排料装置2由外侧导料板51、内侧导料板52、推板排料框架53、推板排料液压缸54、推板排料滚柱55、排料承重架56和排料承重斜撑57组成。

其中冷却风梁6支撑内侧导料板52和外侧导料板51；排料承重斜撑57支撑着排料承重架56；该排料承重架56上的推板排料滚柱55滚动支撑推板排料框架台53；推板排料液压缸54置于推板排料装置2一侧。

本发明推板排料装置2，可以破碎粘结块，使下料更加均匀，并且局部可调，更适合大型窑炉的生产。

本发明炉体集料仓58吊挂在环形冷却风箱5的下边。

进一步的，环形冷却风箱5内侧还设有冷却风梁6和冷却风分布管4，其外侧设有冷却风总管7和冷却风总阀8；该冷却风总管7一侧设置有冷却风总阀8。

进一步的，炉体内型为不对称亚玲型炉型；优选加大冷却带35的直径，以适应石灰导热性差的特点。

进一步的，炉顶外侧设有废气烟囱22。

本发明工作过程如下：

冷却风总管7的高压冷风，经冷却风总阀8进入环形冷却风箱5，再经冷却风梁6和冷却风分布管4，吹入炉底的集料仓58底部，再从外侧导料板51和内侧导料板52的缝隙或通气孔进入冷却带35的料层中，在随后的上升过程中，在冷却带35完成了石灰冷却，而冷风自身也被加热到900℃以上，加热后的热风上升到焙烧带34之后，与燃烧废气混合在一起，形成温度均匀的高温气流，从而完成炉料的焙烧和预热。

另一路高压冷风为助燃风，经助燃风总阀9进入右侧的中心烧嘴保护风箱40，再通过右侧中心烧嘴保护风梁36送入大型风冷中心复合式烧嘴1的风冷底座44右侧，再由下向上穿过保护风上行室42，到达耐热顶板50之下，又折反向下，通过保护风下行室43，进入风冷底座44左侧，再通过左侧中心烧嘴保护风梁36进入左侧的中心烧嘴保护风箱40，由此完成了中心烧嘴的风冷保护。再经助燃风总管13，进入炉顶配风围管15，再经1号换热管18和2号换热管19和其上的导风盘20进入1号风箱24，再经换热风箱隔板16的下沿导风口进入2号风箱25，再经热风导出管31进入热风围管14，从而完成了整个余热回收过程。该余热回收装置在保证换热效率的同时，增加窑顶的承重能力。所有窑顶余热回收设备均在极限料面以上的废气中，不与炉料直接接触避免了磨损，同时窑顶废气通道宽大，流速较低，从而避免了堵塞。

从热风围管14中，一部分热助燃风经中心烧嘴助燃风管37和中心烧嘴助燃风阀38，供入大型风冷中心复合式烧嘴1，再经支烧嘴49参入燃烧。另一部分热助燃风则经过支管和炉墙烧嘴助燃风阀32，分别送入各个炉墙侧烧嘴12。

送入煤气围管11的煤气(先经常规换热器预热)，再经支管和炉墙烧嘴煤气阀33，分别送入各个炉墙侧烧嘴12，从而实现从炉墙向炉内的均匀燃烧供热。另一部分煤气经中心烧嘴煤气管41和中心烧嘴煤气阀39，进入大型风冷中心复合式烧嘴1，再经支烧嘴49实现燃烧，从而在焙烧带34下部，提供强大的可控中心热气流，彻底解决普通竖窑中心气流不足问题，且各个方向的燃烧均可独立调节。

由于气流分布均匀，且与热冷却风混合均匀，温度分布均匀，并可精确控制，不会出现温度过高的燃烧焦点区或低温区，避免了过烧和生烧，有利于活性白灰和活性菱苦土的生产。

均匀分布的热气流，经焙烧带34和预热带30，完成了炉料的焙烧和预热干燥后，在炉顶把剩余热量再传给助燃风，废气从炉壳顶部侧面，进入均匀分布的数个废气烟囱22，再经常规的废气管道、煤气换热器、布袋除尘器、引风机、烟囱实现达标排放。

以常规的斜桥小车或斗提机运至炉顶的物料，经加料漏斗28、料钟阀29和中心导风布料钟27进入炉内，在完全逆流加热和反应的条件下，在均匀热气流的加热下，完成干燥、预热、焙烧、分解、冷却后，降至炉底推板排料装置2的上表面，推板排料液压缸54推动推板排料装置2做水平往复运动，其上与外侧导料板51下沿之间的料层，就被均匀地排到集料仓58中(偶然出现的粘结块也在此被破碎)，其工作原理等同往复给料机，再经常规双道密封阀和密封称量灰斗排出炉外。

本实施例目前已开始应用，生产稳定可靠，产品质量好。已建成的使用低热值纯高炉煤气的石灰窑日产600吨以上，属于国际上最大的高炉煤气气烧窑，能耗920--1020Kcal/Kg石灰，比市场上其它高炉煤气气烧石灰窑节省高炉煤气20—40%，而窑炉本体投资仅为2600万元人民币，其生产成本也相当低。低。而使用高热值煤气后，效果更佳，特别是通过提高石灰质量和系统降低吨钢灰耗技术推广，使被服务钢铁企业的吨钢灰耗，由原来的50至70Kg/t钢，降至35Kg/t钢以下，最好指标达到月均吨钢灰耗27.2Kg/t钢，大大节省了炼钢成本。

由于现有低热值煤气气烧白灰窑存在炉顶温度高，热能严重浪费的问题，本发明的余热回收装置，利用这部分余热来预热助燃风，特别是导风盘和换热风箱隔板下沿的导风口，使风均匀地吹向风箱底板，既大幅度降低了风箱底板的温度、提高了热能利用率，节省了燃料，又使本发明使用高炉煤气等低热值燃气时的吨灰热耗接近了麦尔兹窑和套筒窑使用高热值煤气时的指标。

本发明既可使用气体、液体燃料，又可使用固体燃料。可根据当地燃料供应情况灵活配置，从而使燃料费用最低，应用范围宽。

坚固的承重结构和不对称亚玲型炉型，更适应了大型窑炉的力学和热工特点。

本发明设备简单可靠，维修费用低，生产成本低，总投资低，适合于大型化生产，并可实现程序自动测控。

本领域技术人员不脱离本发明的实质和精神，可以有多种方案实现本发明，以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (11)

1.一种节能环保活性石灰焙烧竖窑，包括圆型炉体，位于炉体上的余热回收装置、窑顶密封和布料装置、预热带、焙烧带、多排炉墙侧烧嘴、大型风冷中心复合式烧嘴、冷却带、推板排料装置和承重装置；余热回收装置位于炉体料面以上，窑顶密封和布料装置位于炉顶正中，多排炉墙侧烧嘴位于焙烧带炉墙上，大型风冷中心复合式烧嘴位于炉体的中下部；炉膛自上而下分别为预热带、焙烧带和冷却带；冷却带下部为推板排料装置；承重装置包括炉底框架、排料承重斜撑、环形冷却风箱和冷却风梁；该承重装置上支撑排料承重架、炉体和大型风冷中心复合式烧嘴；环形冷却风箱位于炉体的钢壳底部，并置于炉底框架的表面上，在环形冷却风箱内侧设有冷却风梁；其特征在于：大型风冷中心复合式烧嘴包括中心烧嘴保护风箱和中心烧嘴保护风梁，分别置于环形冷却风箱和冷却风梁的上面。

2.根据权利要求1所述的节能环保活性石灰焙烧竖窑，其特征在于：余热回收装置包括配风围管、1号换热管、2号换热管、导风盘、换热风箱内板、1号风箱、换热风箱隔板、2号风箱、换热风箱外板、热风导出管和热风围管；配风围管支撑于料面上的炉壳上， 2号风箱置于炉顶外沿，1号风箱置于炉顶中心加料漏斗的外侧。

3.根据权利要求1或2所述的节能环保活性石灰焙烧竖窑，其特征在于：窑顶密封和布料装置包括加料漏斗、中心导风布料钟、中心导风装置、中心导风调节阀和料钟阀；加料漏斗置于炉顶正中的1号风箱之上，加料漏斗下部挂有中心导风装置、中心导风调节阀和中心导风布料钟；加料漏斗的下部设有料钟阀。

4.根据权利要求1所述的节能环保活性石灰焙烧竖窑，其特征在于：大型风冷中心复合式烧嘴还包括中心烧嘴助燃风管、中心烧嘴煤气管、风冷底座、保护风上行室、保护风下行室、风冷底座隔板、保护风隔板、中心烧嘴壳体、耐火材料、支烧嘴和耐热顶板；中心烧嘴助燃风管和中心烧嘴煤气管均置于中心烧嘴保护风梁内部，到炉外后均设有中心烧嘴助燃风阀和中心烧嘴煤气阀。

5.根据权利要求1所述的节能环保活性石灰焙烧竖窑，其特征在于：推板排料装置包括外侧导料板、内侧导料板、推板排料框架台、推板排料液压缸、推板排料滚柱、排料承重架和排料承重斜撑；冷却风梁支撑内侧导料板和外侧导料板；排料承重斜撑支撑着排料承重架；该排料承重架上的推板排料滚柱滚动支撑推板排料框架；推板排料液压缸置于推板排料装置一侧。

6.根据权利要求5所述的节能环保活性石灰焙烧竖窑，其特征在于：集料仓吊挂在环形冷却风箱的下边。

7.根据权利要求1所述的节能环保活性石灰焙烧竖窑，其特征在于：环形冷却风箱内侧还设有冷却风梁和冷却风分布管，其外侧设有冷却风总管和冷却风总阀；该冷却风总管一侧设置有冷却风总阀。

8.根据权利要求1所述的节能环保活性石灰焙烧竖窑，其特征在于：炉体内型为不对称亚玲型炉型；炉墙侧烧嘴布置于炉体锥面拐点附近。

9.根据权利要求1所述的节能环保活性石灰焙烧竖窑，其特征在于：炉顶外侧设有废气烟囱。

10.根据权利要求2所述的节能环保活性石灰焙烧竖窑，其特征在于：在焙烧带的炉墙上设有至少两排炉墙侧烧嘴。

11.根据权利要求1至2所述的节能环保活性石灰焙烧竖窑，其特征在于：还可以用于生产建材活性菱苦土或耐火材料。