CN106679438A - 石灰窑高温废气循环利用系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能够更好的利用石灰窑高温废气的石灰窑高温废气循环利用系统以及石灰窑高温废气循环利用方法。该系统包括：高温废气排气结构，所述高温废气排气结构用于输出石灰窑排放的作为下述工作气体原料来源的高温废气；工作气体进气结构，所述工作气体进气结构用于向石灰窑的至少一个用气点输送对应目标温度的工作气体；以及气流传送系统，所述气流传送系统位于石灰窑的外部且两端分别连接上述高温废气排气结构与工作气体进气结构，其中所述气流传送系统的其中一段由高温烟气除尘器构成，该高温烟气除尘器的正常工作温度为250‑750℃且具有将已除尘气体的含尘量控制在0.5g/Nm3以下的过滤效率。

Description

石灰窑高温废气循环利用系统
技术领域
本发明涉及石灰窑所产生的高温废气的回收和利用，具体涉及一种石灰窑高温废气循环利用系统。
背景技术
石灰窑在运行过程中会产生大量的高温废气，常规的做法是将这些高温废气进行余热回收和除尘处理后进行排放。下面将以一种典型的立式石灰窑高温废气处理系统为例来说明这种常规的处理思路。
如图1所示，立式石灰窑1产生的高温废气大致有两条排放路径，一条是位于立式石灰窑1的窑顶、用于排放经过位于立式石灰窑1窑壳与上内套筒之间的环形料层从而对该环形料层进行预热后的高含尘量烟气的第一排放路径2；另一条是排放口通常略低于第一排放路径2的排放口、用于排放经过立式石灰窑1上内套筒内部的高温烟气的第二排放路径3。第一排放路径2排出的高含尘量烟气约占立式石灰窑1产生的高温废气的70％，温度大致为250-270℃，含尘量一般达数克/Nm3；第二排放路径3排出的高温烟气约占立式石灰窑1产生的高温废气的30％，温度大致为750-800℃，且含尘量同样较高。从第二排放路径3排出的高温烟气经过换热器4加热来自压缩空气源的压缩空气后温度降为350-450℃左右，然后再与第一排放路径2排出的高含尘量烟气进行混合，由于混合后的烟气温度仍然较高而无法满足布袋除尘器的工作要求，因此还需掺入外界的空气使混合后的烟气温度进一步降低，此后再将混合后的烟气引入布袋除尘器5进行除尘，通过布袋除尘器5的已除尘气体最后通过风机6和烟囱7排入大气。通过换热器4被加热的压缩空气中有一部分被加热到较高温度的压缩空气作为石灰窑原料驱动气引入立式石灰窑1中从而在煅烧时驱动石灰石不断翻腾(有助于充分反应)，一部分被加热但加热温度较低的压缩空气作为石灰窑煅烧助燃气引入立式石灰窑1的燃烧室。
图1所示的系统存在的主要问题如下：一、石灰窑产生的高温废气的热量回收效率不高。从第一排放路径2排出的大量高含尘量烟气的热量根本没有利用。其原因主要在于第一排放路径2排出烟气含尘量太高，若通过现有的换热器进行余热回收会导致换热器的换热效率快速下降，加之第一排放路径2排出的高含尘量烟气温度相对不算太高，因此通常认为没有必要对第一排放路径2排出的高含尘量烟气进行热量回收。二、掺混外界空气的做法导致布袋除尘器5的运行负荷加大，增加能耗。三、换热器4的换热效率快速降低，设备维护难度大使用成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够更好的利用石灰窑高温废气的石灰窑高温废气循环利用系统以及石灰窑高温废气循环利用方法。
本发明的石灰窑高温废气循环利用系统，包括：高温废气排气结构，所述高温废气排气结构用于输出石灰窑排放的作为下述工作气体原料来源的高温废气；工作气体进气结构，所述工作气体进气结构用于向石灰窑的至少一个用气点输送对应目标温度的工作气体；以及气流传送系统，所述气流传送系统位于石灰窑的外部且两端分别连接上述高温废气排气结构与工作气体进气结构，其中所述气流传送系统的其中一段由高温烟气除尘器构成，该高温烟气除尘器的正常工作温度为250-750℃且具有将已除尘气体的含尘量控制在0.5g/Nm3以下的过滤效率。本发明的上述系统可将石灰窑排放的高温废气通过高温烟气除尘器的除尘后在特定的余热温度下又作为石灰窑的至少一个用气点的工作气体的来源气流从而回用至石灰窑，由于经过高温烟气除尘器处理后的已除尘气体含尘量低同时热量损失小，既不会对系统管道、阀门等有关设备造成影响，还能够更充分的利用石灰窑排放的高温废气的余热。
上述系统中，所述工作气体进气结构可以包括用于将来自所述高温烟气除尘器的至少一部分已除尘气体在特定的余热温度下作为石灰窑原料驱动气而引入石灰窑的第一进气结构。当工作气体进气结构包括上述第一进气结构时，由于高温烟气除尘器的已除尘气体含尘量低且温度较高，可以满足作为石灰窑原料驱动气的成分要求和温度要求，因此，石灰窑原料驱动气可不再通过背景技术中描述的换热器来加热，有助于改善换热器使用中带来的问题。
本发明的石灰窑高温废气循环利用方法，步骤包括：通过高温废气排气结构从石灰窑输出温度为300-550℃的高温废气并将其引入气流传送系统的入口端；通过气流传送系统将高温废气引入该气流传送系统中的高温烟气除尘器进行除尘处理，然后从高温烟气除尘器输出含尘量为0.5g/Nm3的已除尘气体；将高温烟气除尘器输出的已除尘气体引入工作气体进气结构，在工作气体进气结构中，一部分已除尘气体进入第一进气结构的气体混合器并在气体混合器中与来自压缩空气源的压缩空气混合形成温度为200-400℃的混合气体，然后通过第一进气结构将所述混合气体作为石灰窑原料驱动气引入石灰窑的原料驱动气进气口，而一部分已除尘气体则进入第二进气结构并与来压缩空气源的压缩空气混合后在120-300℃的余热温度下作为石灰窑煅烧助燃气而引入石灰窑燃烧室。该方法将石灰窑排放的高温废气通过高温烟气除尘器的除尘后分别形成具有特定余热温度的石灰窑原料驱动气和石灰窑煅烧助燃气从而回用至石灰窑，可取消背景技术中描述的用于加热压缩空气的换热器，彻底解决换热器换热效率快速降低导致设备维护难度大使用成本高的问题。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为现有的一种立式石灰窑高温废气处理系统的示意图。
图2为本发明一种石灰窑高温废气循环利用系统的示意图。
图3为本发明中第一进气结构的一种示意图。
具体实施方式
如图2所示，本申请的石灰窑高温废气循环利用系统包括高温废气排气结构100、工作气体进气结构200和气流传送系统300，其中，工作气体进气结构200用于向石灰窑400的至少一个用气点输送对应目标温度的工作气体，高温废气排气结构100用于输出石灰窑400排放的作为上述工作气体原料来源的高温废气，气流传送系统300位于石灰窑400的外部且两端分别连接上述高温废气排气结构100与工作气体进气结构200，其中，所述气流传送系统300的其中一段由高温烟气除尘器310构成，该高温烟气除尘器310的工作温度为250-750℃且具有将已除尘气体的含尘量控制在0.5g/Nm3以下的过滤效率。本申请中，高温烟气除尘器310的工作温度是指高温烟气除尘器310正常工作时的进口温度。
如图1、2所示，当石灰窑400为背景技术中描述的立式石灰窑1时，其高温废气排气结构100依旧可以与背景技术中描述的立式石灰窑1的第一排放路径2和第二排放路径3相同，而无需改变该立式石灰窑1已有的高温废气排气结构。
如图2所示，本申请的石灰窑高温废气循环利用系统中的工作气体进气结构200可以包括下述第一进气结构210和/或第二进气结构220和/或第三进气结构230。其中，优选的工作气体进气结构200包括下述第一进气结构210和第二进气结构220，或者既包括下述第一进气结构210和第二进气结构220并且还包括第三进气结构230。
如图2，第一进气结构210用于将来自所述高温烟气除尘器310的至少一部分已除尘气体在特定的余热温度下作为石灰窑原料驱动气而引入石灰窑400。根据背景技术中的描述，,本申请之前是通过换热器来加热压缩空气后然后将被加热的压缩空气作为石灰窑原料驱动气而引入石灰窑；而本申请却可通过第一进气结构210将来自所述高温烟气除尘器310的至少一部分已除尘气体在特定的余热温度下作为石灰窑原料驱动气而引入石灰窑400，从而改变了石灰窑原料驱动气的产生方式。如图2，当石灰窑400为立式石灰窑时，石灰窑原料驱动气一般从位于石灰窑400中部的原料驱动气进气口进入石灰窑。
石灰窑原料驱动气需具有一定的压力才能有效的驱动石灰窑中石灰石原料，因此，第一进气结构210上或气流传送系统300中与第一进气结构210连接的管道上可采用多种能够使已除尘气体增压的技术手段。如图3所示，在本具体实施方式中，所述第一进气结构210包括气体混合器211，该气体混合器211的第一进气口与高温烟气除尘器310的已除尘气体排气口连接，气体混合器211的第二进气口与压缩动力气气源连接，气体混合器211的排气口与石灰窑400的原料驱动气进气口连接。通过将压缩动力气与高温烟气除尘器310的已除尘气体混合在气体混合器211中能够使混合后的气体具备较高的压力，满足石灰窑原料驱动气的压力要求。
如图2，所述第二进气结构220用于将来自所述高温烟气除尘器310的至少一部分已除尘气体与来自助燃气气源的助燃气体混合后在特定的余热温度下作为石灰窑煅烧助燃气而引入石灰窑400燃烧室。根据背景技术中的描述，本申请之前同样是通过换热器来加热压缩空气后然后将被加热的压缩空气作为石灰窑煅烧助燃气而引入石灰窑燃烧室的；而本申请却可通过第一进气结构220将来自所述高温烟气除尘器310的至少一部分已除尘气体与来自助燃气气源的助燃气体混合后在特定的余热温度下作为石灰窑煅烧助燃气而引入石灰窑400，从而改变了石灰窑煅烧助燃气的产生方式。如图2，当石灰窑400为立式石灰窑时，石灰窑煅烧助燃气一般从位于石灰窑400下部的石灰窑煅烧助燃气进气口进入石灰窑。
上述压缩动力气气源与助燃气气源均优选采用压缩空气源。一般来讲，石灰窑原料驱动气的温度比石灰窑煅烧助燃气的温度更高。因此，可通过分别调整压缩空气在已除尘气体中的掺入比例使石灰窑原料驱动气的温度与石灰窑煅烧助燃气的温度均得到有效控制。
如图2，第三进气结构230用于将来自所述高温烟气除尘器310的至少一部分已除尘气体在特定的余热温度下作为石灰窑原料预热气引入石灰窑400的石灰石原料加热装置。当石灰窑400为立式石灰窑时，石灰石原料加热装置一般位于石灰窑400的顶部，其既可以是集成在石灰窑400中的设备，也可以是位于石灰窑400上方的独立设备。
如图2，气流传送系统300包括分别连接高温废气排气结构100和工作气体进气结构200的管道，管道上设有高温烟气除尘器310和风机500。石灰窑400排放的高温废气通过高温废气排气结构100进入气流传送系统300的管道中然后再进入高温烟气除尘器310，高温烟气除尘器310对高温废气进行除尘后再将已除尘气体通过管道排入工作气体进气结构200。在一个包括上述第一进气结构210、第二进气结构220和第三进气结构230的工作气体进气结构200中，已除尘气体可按照被调节的比例分别进入第一进气结构210、第二进气结构220和第三进气结构230中，然后再分别通过第一进气结构210、第二进气结构220和第三进气结构230进入对应的用气点。此外，在风机500的输出管道上还通过排气管道连接有烟囱600，以便可选择的使从风机500排出的已除尘气体从烟冲600排放或通过气流传送系统300的管道进入工作气体进气结构200。
上述高温烟气除尘器310的工作温度优选在280-600℃，进一步优选在300℃或350℃以上，以便更有效的利用石灰窑高温废气的余热。高温烟气除尘器310可以采用旋风除尘器等过滤效率较高的机械除尘器、电除尘器等高温烟气除尘设备。高温烟气除尘器310的过滤效率以将已除尘气体的含尘量控制在50mg/Nm3以下为宜。为此，高温烟气除尘器310可采用高温烟气过滤器。高温烟气过滤器的过滤元件一般采用金属多孔过滤材料或陶瓷多孔过滤材料，从而保证过滤元件具有较高的耐高温性能。
实施例1
如图2所示的石灰窑高温废气循环利用系统，其中，高温烟气除尘器310采用了过滤效率可将已除尘气体的含尘量控制在50mg/Nm3以下的高温烟气过滤器，该高温烟气过滤器的过滤元件采用了陶瓷多孔过滤材料。通过该石灰窑高温废气循环利用系统的灰窑高温废气循环利用方法步骤包括：通过高温废气排气结构100从石灰窑400输出温度约为420℃的高温废气(直接将第一排放路径排出的高温废气与第二排放路径排出的高温废气混合后的高温废气)并将其引入气流传送系统300的入口端；通过气流传送系统300将高温废气引入该气流传送系统300中的高温烟气除尘器310进行除尘处理，然后从高温烟气除尘器310输出含尘量为50mg/Nm3以下的已除尘气体；将高温烟气除尘器310输出的已除尘气体引入工作气体进气结构200，在工作气体进气结构200中，一部分已除尘气体进入第三进气结构230并通过第三进气结构230向石灰窑400的石灰石原料加热装置输送成温度约为400℃的已除尘气体，一部分已除尘气体进入第一进气结构210的气体混合器211并在气体混合器211中与来自压缩空气源的压缩空气混合形成温度约为300℃的混合气体，然后通过第一进气结构210将所述混合气体作为石灰窑原料驱动气引入石灰窑400的原料驱动气进气口，而最后一部分已除尘气体则进入第二进气结构220并与来压缩空气源的压缩空气混合后在约200℃的余热温度下作为石灰窑煅烧助燃气而引入石灰窑400燃烧室。该石灰窑高温废气循环利用系统直接利用石灰窑400排放的高温废气并将其回用到石灰窑的三个不同的用气点，回用到每个用气点的工作气体完全利用高温废气的余热而达到对应的目标温度。该石灰窑高温废气循环利用系统取消背景技术中描述的用于加热压缩空气的换热器，彻底解决换热器换热效率快速降低导致设备维护难度大使用成本高的问题。
实施例2
如图2所示的石灰窑高温废气循环利用系统，其中，高温烟气除尘器310采用了过滤效率可将已除尘气体的含尘量控制在20mg/Nm3以下的高温烟气过滤器，该高温烟气过滤器的过滤元件采用了金属多孔过滤材料。通过该石灰窑高温废气循环利用系统的灰窑高温废气循环利用方法步骤包括：通过高温废气排气结构100从石灰窑400输出温度约为350℃的高温废气(直接将第一排放路径排出的高温废气与第二排放路径排出的高温废气混合后的高温废气)并将其引入气流传送系统300的入口端；通过气流传送系统300将高温废气引入该气流传送系统300中的高温烟气除尘器310进行除尘处理，然后从高温烟气除尘器310输出含尘量为20mg/Nm3以下的已除尘气体；将高温烟气除尘器310输出的已除尘气体引入工作气体进气结构200，在工作气体进气结构200中，一部分已除尘气体进入第三进气结构230并通过第三进气结构230向石灰窑400的石灰石原料加热装置输送成温度约为320℃的已除尘气体，一部分已除尘气体进入第一进气结构210的气体混合器211并在气体混合器211中与来自压缩空气源的压缩空气混合形成温度约为240℃的混合气体，然后通过第一进气结构210将所述混合气体作为石灰窑原料驱动气引入石灰窑400的原料驱动气进气口，而最后一部分已除尘气体则进入第二进气结构220并与来压缩空气源的压缩空气混合后在约150℃的余热温度下作为石灰窑煅烧助燃气而引入石灰窑400燃烧室。

Claims (10)

1.石灰窑高温废气循环利用系统，其特征在于，包括：
高温废气排气结构(100)，所述高温废气排气结构(100)用于输出石灰窑(400)排放的作为下述工作气体原料来源的高温废气；
工作气体进气结构(200)，所述工作气体进气结构(200)用于向石灰窑(400)的至少一个用气点输送对应目标温度的工作气体；以及
气流传送系统(300)，所述气流传送系统(300)位于石灰窑(400)的外部且两端分别连接上述高温废气排气结构(100)与工作气体进气结构(200)，其中
所述气流传送系统(300)的其中一段由高温烟气除尘器(310)构成，该高温烟气除尘器(310)的工作温度为250-750℃且具有将已除尘气体的含尘量控制在0.5g/Nm3以下的过滤效率。
2.如权利要求1所述的石灰窑高温废气循环利用系统，其特征在于：所述工作气体进气结构(200)包括用于将来自所述高温烟气除尘器(310)的至少一部分已除尘气体在特定的余热温度下作为石灰窑原料驱动气而引入石灰窑(400)的第一进气结构(210)。
3.如权利要求2所述的石灰窑高温废气循环利用系统，其特征在于：所述第一进气结构(210)包括气体混合器(211)，该气体混合器(211)的第一进气口与高温烟气除尘器(310)的已除尘气体排气口连接，气体混合器(211)的第二进气口与压缩动力气气源连接，气体混合器(211)的排气口与石灰窑(400)的原料驱动气进气口连接。
4.如权利要求1、2或3所述的石灰窑高温废气循环利用系统，其特征在于：所述工作气体进气结构(200)包括用于将来自所述高温烟气除尘器(310)的至少一部分已除尘气体与来自助燃气气源的助燃气体混合后在特定的余热温度下作为石灰窑煅烧助燃气而引入石灰窑(400)燃烧室的第二进气结构(220)。
5.如权利要求4所述的石灰窑高温废气循环利用系统，其特征在于：所述压缩动力气气源与助燃气气源均为压缩空气源。
6.如权利要求1、2或3所述的石灰窑高温废气循环利用系统，其特征在于：所述工作气体进气结构(200)包括用于将来自所述高温烟气除尘器(310)的至少一部分已除尘气体在特定的余热温度下作为石灰窑原料预热气引入石灰窑(400)的石灰石原料加热装置的第三进气结构(230)。
7.如权利要求1、2或3所述的石灰窑高温废气循环利用系统，其特征在于：所述高温烟气除尘器(310)为工作温度在280-600℃的高温烟气除尘器。
8.如权利要求1、2或3所述的石灰窑高温废气循环利用系统，其特征在于：所述高温烟气除尘器(310)采用可将已除尘气体的含尘量控制在50mg/Nm3以下高温烟气过滤器。
9.如权利要求8所述的石灰窑高温废气循环利用系统，其特征在于：所述高温烟气过滤器的过滤元件采用金属多孔过滤材料或陶瓷多孔过滤材料。
10.石灰窑高温废气循环利用方法，步骤包括：通过高温废气排气结构(100)从石灰窑(400)输出温度为300-550℃的高温废气并将其引入气流传送系统(300)的入口端；通过气流传送系统(300)将高温废气引入该气流传送系统(300)中的高温烟气除尘器(310)进行除尘处理，然后从高温烟气除尘器(310)输出含尘量为0.5g/Nm3的已除尘气体；将高温烟气除尘器(310)输出的已除尘气体引入工作气体进气结构(200)，在工作气体进气结构(200)中，一部分已除尘气体进入第一进气结构(210)的气体混合器(211)并在气体混合器(211)中与来自压缩空气源的压缩空气混合形成温度为200-400℃的混合气体，然后通过第一进气结构(210)将所述混合气体作为石灰窑原料驱动气引入石灰窑(400)的原料驱动气进气口，而一部分已除尘气体则进入第二进气结构(220)并与来压缩空气源的压缩空气混合后在120-300℃的余热温度下作为石灰窑煅烧助燃气而引入石灰窑(400)燃烧室。
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