CN108168292A - 一种多功能环保型bsk烧结技术竖窑及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及非金属矿烧结竖窑领域，具体为一种多功能环保型BSK烧结技术竖窑及其使用方法。该竖窑包括内套环冷却器、内套环托盘、内套环、外套环、窑外壳、冷却风供入火桥、热空气排出火桥、燃烧产物供入火桥、带燃烧通道的燃烧器、环式重力气粉分离器。采用新的烧结窑炉设计思路：1、采用燃烧和传热过程分离技术；2、窑内烧结采用加热桥技术；3、窑内各段采用环型物料通道技术；4、窑内冷却段采用沸腾流化技术。本发明为非金属矿石烧结原料粒度适用范围大、产品质量好、产量高、节能环保的竖窑设备，可以解决石灰石、菱镁矿、轻钙、白云石、高岭土、蓝碳等非金属矿烧结行业生产的产品产量、质量、能耗、环保的问题。

Description

一种多功能环保型BSK烧结技术竖窑及其使用方法

技术领域

本发明涉及非金属矿烧结竖窑领域，具体为一种多功能环保型BSK(BSK即Bridge-Shaft-Kiln，含义是桥式竖窑)烧结技术竖窑及其使用方法。

背景技术

目前，世界菱镁矿的分布主要在中国，而中国菱镁矿的分布主要在辽宁的南部的营口、大石桥和海城地区。随着科学技术的发展，镁制品的需要量日益增加，而且镁制品的种类和质量也在不断的提高，而这些制品的最初产品就是成品。

轻烧氧化镁是代表性氧化镁产品，是生产各种品质的中档镁砂、高档镁砂和电熔镁砂的重要中间产品，轻烧氧化镁的品质是影响下游镁砂产品质量的重核心要素。

但是成品的生产设备和工艺，虽然经过以固体燃料(煤或焦炭)为主到气体燃料(发生炉煤气)的转变，窑的形式由原来的小的传统的反射窑到比较大的、带有金属窑壳的新窑。但是，其实质没有发生变化，仍然没有脱离传统的反射窑的形式。仍然是：被煅烧的矿石的平均粒度约为200mm，靠炉条砖形成的空间作为燃料的燃烧空间，人工出料，排烟和出料污染严重。出料温度依然是(600—700)℃左右，成品依靠自然冷却，这部分余热白白浪费掉，生产过程是间歇的。

目前，成品的热耗高，窑的产量低，对环境的污染严重。因此，研制开发一种多功能环保型活性氧化镁桥式竖窑一直是亟待解决的新课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多功能环保型BSK烧结技术竖窑及其使用方法，解决现有技术中石灰石、菱镁矿、轻钙、白云石、高岭土、蓝碳等非金属矿烧结行业生产的产品产量、质量、能耗、环保的问题。

本发明的技术方案是：

一种多功能环保型BSK烧结技术竖窑，该竖窑包括内套环冷却器、内套环托盘、内套环、外套环、窑外壳、冷却风供入火桥、热空气排出火桥、燃烧产物供入火桥、带燃烧通道的燃烧器、环式重力气粉分离器，具体结构如下：

在钢结构支撑下设置内套环托盘支撑架，内套环托盘支撑架顶部设置内套环托盘，在内套环托盘上设置内套环、外套环、窑外壳；在内套环托盘的下部设置与内套环相通的内套环冷却器的入口，在内套环的上部设置与内套环相通的内套环冷却器的出口；在内套环与外套环及窑外壳之间设置燃烧产物供入火桥、热空气排出火桥、冷却风供入火桥，燃烧产物供入火桥、热风排出火桥、冷却风供入火桥按由上至下排布，燃烧产物供入火桥与带燃烧通道的燃烧器连接，窑外设置环式重力气粉分离器，环式重力气粉分离器与带燃烧通道的燃烧器连接。

所述的多功能环保型BSK烧结技术竖窑，竖窑的外侧设置上料架，上料架通过溜槽与竖窑顶部对应。

所述的多功能环保型BSK烧结技术竖窑，内套环托盘支撑架的下方设置储灰斗，储灰斗的底部出口处设置卸灰阀。

所述的多功能环保型BSK烧结技术竖窑，内套环托盘由金属材料构成，其上砌筑耐火材料；内套环为圆环形，由耐火材料构成，其顶部采用内套环分料锥封闭；外套环为圆环形，由复合耐火材料构成；窑外壳为普通钢板材料构成。

所述的多功能环保型BSK烧结技术竖窑，燃烧产物供入火桥、热风排出火桥、冷却风供入火桥由钢板焊接而成，形状呈倒U形。

所述的多功能环保型BSK烧结技术竖窑，燃烧产物供入火桥为四个对称设置，带燃烧通道的燃烧器为对称分别设置于燃烧产物供入火桥的一端，其中的燃料可以是气体燃料、液体燃料或气液混合燃料。

所述的多功能环保型BSK烧结技术竖窑的使用方法，将竖窑的内套环和外套环同心的安装到一起，被分解的物料置于内套环和外套环之间的环形通道内；内套环和外套环之间由火桥连接，由于物料的自然堆积，火桥下部的形成气体——无论是冷却空气还是燃料燃烧的燃烧产物的充分铺展的空间，为气体介质与固体介质的充分接触创造条件；火桥镶嵌在竖窑的内套环和外套环的耐火窑墙上；竖窑的运行过程分为物料和窑内气体两部分；一是固体物料，固体物料有竖窑的顶部加入，后经内套环分料锥和烟气排出火桥，将原料均匀的分配到窑内的各个“室”内；随着被冷却后产品的排出，矿石依次进入预热带、煅烧带和冷却带；二是窑内气流，环境空气由高压风机经由冷却带的冷却风供入火桥进入竖窑的冷却带，空气与进入预热带的炙热成品进行热交换，炙热成品被冷却，空气被加热，加热后的空气经由预热带的排出火桥排出窑外，进入环式重力气粉分离器，粉气分离后的热空气流至带燃烧通道的燃烧器，作为燃料的助燃空气，燃料完全燃烧后的燃烧产物进入窑内，经燃烧产物鼓入火桥，流进窑内各“室”，然后依次流经煅烧带、预热带，由烟气排出火桥排出。

所述的多功能环保型BSK烧结技术竖窑的使用方法，烟气排出火桥排出的烟气温度为200—250℃，经烟气排出火桥排出的烟气流入多管排烟器，在排烟机的作用下，经袋式除尘器除尘达标后，排入大气。

所述的多功能环保型BSK烧结技术竖窑的使用方法，内套环内设置内套环冷却器，内套环冷却空气由内套环冷却器的入口(a)进入，靠内套环的吸力进入内套环内，冷却内套环后由内套环冷却器的出口(b)排出。

所述的多功能环保型BSK烧结技术竖窑的使用方法，在竖窑的预热带的结束位置，设有多管排烟器，保证竖窑排烟均匀；多管排烟器的出口通过管道与袋式除尘器连接，袋式除尘器的出口与排烟机连接，排烟机上设置烟囱。

本发明的要点在于它的结构及工作原理：

1、本发明多功能环保型BSK烧结技术竖窑，采用带有中心圆环的新型竖窑的窑型，被分解的原料矿置于内外套环之间的环形空间，竖窑的内套环和外套环之间由多层火桥(金属制成或耐火材料制成)相连，成品竖窑结构简单，同时耐火火桥将竖窑的环形空间分成多个“室”，在竖窑的内、外套环之间有火桥连接，火桥起到分料和为各种气流的流入和流出提供充分空间，使窑内的物料加热和冷却均匀，保证窑内气体介质的均匀分布，致使矿石被均匀预热和加热分解等优点，将广泛的应用于带冷却带的多火桥焙烧成品的竖窑技术领域中，可以煅烧原矿矿石，也可与煅烧粉矿加粘结剂后压成的矿球。

2、针对非金属矿石焙烧工艺特点，依据热工基础理论认为BSK竖窑满足：(1)质量守恒定律--竖窑各段矿料平衡；(2)能量守恒定律--竖窑预热、加热、冷却能量平衡，采用新的烧结窑炉设计思路；(1)采用燃烧和传热过程分离技术；(2)窑内烧结采用加热桥技术；(3)窑内各段采用环型物料通道技术；(4)窑内冷却段采用沸腾流化技术。本发明竖窑设备的非金属矿石烧结原料粒度适用范围大，产品质量好、产量高，节能环保。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的A向视图。

图3是图1的B-B剖视图。

图4-图6是高温耐火材料火桥结构示意图。其中，图4是主视图；图5是俯视图；图6是侧视图。

图中：1钢结构；2卸灰阀；3储灰斗；4基础；5内套环托盘支撑架；6内套环托盘；7冷却风供入火桥；8外套环；9热空气排出火桥；10带燃烧通道的燃烧器；11燃烧产物供入火桥；12内套环；13窑外壳；14烟气排出火桥；15上料架；16内套环冷却器；17环式重力气粉分离器；18多管排烟器；19袋式除尘器；20烟囱；21排烟机；22内套环分料锥。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

参照附图1-图6所示，本发明多功能环保型BSK烧结技术竖窑，包括内套环冷却器16、内套环托盘6、内套环12、外套环8、窑外壳13、冷却风供入火桥7、热空气排出火桥9、燃烧产物供入火桥11、带燃烧通道的燃烧器10、环式重力气粉分离器17、多管排烟器18、上料架15等，具体结构如下：

在钢结构1的支撑下，通过钢结构1上的基础4设置内套环托盘支撑架5，内套环托盘支撑架5顶部设置内套环托盘6，在内套环托盘6上设置内套环12、外套环8、窑外壳13；内套环托盘支撑架5的下方设置储灰斗3，储灰斗3的底部出口处设置卸灰阀2；竖窑的外侧设置上料架15，上料架15通过溜槽与竖窑顶部对应；在内套环托盘6的下部设置与内套环12相通的内套环冷却器16的入口a，在内套环12的上部设置与内套环12相通的内套环冷却器16的出口b；在内套环12与外套环8及窑外壳13之间设置冷却风供入火桥7，在内套环12与外套环8及窑外壳13之间设置热空气排出火桥9，在内套环12与外套环8及窑外壳13之间设置燃烧产物供入火桥11，燃烧产物供入火桥11、热风排出火桥9、冷却风供入火桥7按由上至下排布，燃烧产物供入火桥11与带燃烧通道的燃烧器10连接，窑外设置环式重力气粉分离器17，环式重力气粉分离器17与带燃烧通道的燃烧器10连接。与炙热成品换热后的热空气经热风排出火桥9进入环式重力气粉分离器17，含尘热空气经环式重力气粉分离器17分离后，热空气流至带燃烧通道的燃烧器10，做助燃空气；窑内的燃烧产物和矿石分解出的烟气(CO₂)，经多管排烟器18后排出。

内套环托盘6由金属材料构成，其上砌筑耐火材料；内套环12为圆环形，其顶部采用内套环分料锥22封闭，中空，由耐火材料构成；外套环8为圆环形，由复合耐火材料构成；窑外壳13为普通钢板材料构成；如图4-图6所示，冷却风供入火桥7、热风排出火桥9、燃烧产物供入火桥11由钢板焊接而成，形状呈倒U形；燃烧产物供入火桥11为四个对称设置，带燃烧通道的燃烧器10为对称设置于燃烧产物供入火桥11的一端，其中的燃料可以是气体燃料、液体燃料或气液混合燃料；多管排烟器18是金属结构，其包含两组以上的排烟管。

本发明中，多功能环保型BSK烧结技术竖窑的生产工艺是：

将竖窑的内套环12和外套环8同心的安装到一起，被分解的物料置于内套环12和外套环8之间的环形通道内；内套环12和外套环8之间由火桥连接，由于物料的自然堆积，火桥下部的形成气体——无论是冷却空气还是燃料燃烧的燃烧产物的充分铺展的空间，为气体介质与固体介质的充分接触创造条件；火桥镶嵌在竖窑的内套环12和外套环8的耐火窑墙上；竖窑的运行过程分为物料和窑内气体两部分；一是固体物料，固体物料有竖窑的顶部加入，后经内套环分料锥22和烟气排出火桥14(预热带火桥)，将原料均匀的分配到窑内的各个“室”内；随着被冷却后产品的排出，矿石依次进入预热带、煅烧带和冷却带；二是窑内气流，环境空气由高压风机经由冷却带的冷却风供入火桥7进入竖窑的冷却带，空气与进入预热带的炙热成品进行热交换，炙热成品被冷却，空气被加热，加热后的空气经由预热带排出火桥9排出窑外，进入环式重力气粉分离器17，粉气分离后的热空气流至带燃烧通道的燃烧器10，作为燃料的助燃空气，燃料完全燃烧后的燃烧产物进入窑内，经燃烧产物鼓入火桥11，流进窑内各“室”，然后依次流经煅烧带、预热带；由烟气排出火桥14排出，排出的烟气温度一般为200—250℃；经烟气排出火桥14排出的烟气流入多管排烟器18，在排烟机21的作用下，经袋式除尘器19除尘达标后，排入大气。

本发明中，多功能环保型BSK烧结技术竖窑工作原理及使用操作方法是：

内套环12内设置内套环冷却器16，内套环冷却空气由内套环冷却器16的入口(a)进入，靠内套环12的吸力进入内套环12内，冷却内套环12后由内套环冷却器16的出口(b)排出；内套环12为中空圆环，由复合耐火材料构成，既减轻内套环12重量，又使内套环12耐磨，减少窑内的热损失；外套环8为圆环形，由复合耐火材料砌筑，达到耐磨，保温长寿的目的；窑外壳13为金属结构，由普通钢板焊接成型，保证竖窑的整体与气密性；空气与炙热成品换热后，由热空气排出火桥9排出，热空气排出火桥9为耐火材料结构，形状呈倒U形；冷却成品后被预热的热空气由热空气排出火桥9排出，含尘的热空气进入环式重力气粉分离器17内，经粉气分离后，热空气送至带燃烧通道的燃烧器10，作为燃料燃烧的助燃空气；在竖窑的预热带的结束位置，设有多管排烟器18，保证竖窑排烟均匀；多管排烟器18的出口通过管道与袋式除尘器19连接，袋式除尘器19的出口与排烟机21连接，排烟机21上设置烟囱20。

由于供入竖窑内的是燃料完全燃烧后的燃烧产物，所以煅烧带的温度可以控制，减少产品的过烧和欠烧，提高产品的活性度；落至窑底部的炙热成品，由鼓入窑内的冷空气流化进行冷却。经过竖窑底部的冷却空气带最大限度地回收炙热成品带出的热量，冷却炙热成品后的热空气进入环式重力气粉分离器17，气粉分离后的热空气用于燃料燃烧的助燃，降低产品的热耗；由于燃料不是在竖窑内燃烧，供入竖窑内的是燃料完全燃烧后的燃烧产物，燃料燃烧时的高温点不是出于窑内，所以窑内没有局部高温点，窑内的物料加热均匀，且竖窑的使用寿命增长；合理的预热带高度和菱镁矿粒度的合理分部，使矿石的预热效果增加，降低排烟温度，节约燃料，配以袋式除尘器，使排烟的含尘量满足国家的除尘要求；为了保证竖窑的内套环12的使用寿命，设置内套环冷却器16。依靠内套环12内的热空气和环境空气的密度差，使环境的冷空气自动进入内套环12内，冷却内套环12后由内套环12顶部设置的排气管排出。

实施结果表明，本发明用于以非金属原矿为原料的新型烧结竖窑，带冷却带的多火桥成品竖窑，是一种以菱镁石原矿为原料的生产轻烧氧化镁的设备，它包括圆环形外套环、圆环形中空内套环、成品强制冷却带、带分流火桥的煅烧带、分区预热带、分室式布料器、带燃烧通道的燃烧器和圆环式重力气粉分离器等。本发明利用块状菱镁石做原料生产成品，具有以下优点：有效回收产品余热，单位产品热耗低。彻底解决成品竖窑排烟对环境的污染，净化环境。过程连续，竖窑的使用寿命长。成品活性度高。另外，本发明同样适用于成球后的菱镁矿球及石灰石、轻钙、白云石、高岭土、蓝碳等非金属矿的煅烧和干燥。

Claims (10)

1.一种多功能环保型BSK烧结技术竖窑，其特征在于，该竖窑包括内套环冷却器、内套环托盘、内套环、外套环、窑外壳、冷却风供入火桥、热空气排出火桥、燃烧产物供入火桥、带燃烧通道的燃烧器、环式重力气粉分离器，具体结构如下：

在钢结构支撑下设置内套环托盘支撑架，内套环托盘支撑架顶部设置内套环托盘，在内套环托盘上设置内套环、外套环、窑外壳；在内套环托盘的下部设置与内套环相通的内套环冷却器的入口，在内套环的上部设置与内套环相通的内套环冷却器的出口；在内套环与外套环及窑外壳之间设置燃烧产物供入火桥、热空气排出火桥、冷却风供入火桥，燃烧产物供入火桥、热风排出火桥、冷却风供入火桥按由上至下排布，燃烧产物供入火桥与带燃烧通道的燃烧器连接，窑外设置环式重力气粉分离器，环式重力气粉分离器与带燃烧通道的燃烧器连接。

2.按照权利要求1所述的多功能环保型BSK烧结技术竖窑，其特征在于，竖窑的外侧设置上料架，上料架通过溜槽与竖窑顶部对应。

3.按照权利要求1所述的多功能环保型BSK烧结技术竖窑，其特征在于，内套环托盘支撑架的下方设置储灰斗，储灰斗的底部出口处设置卸灰阀。

4.按照权利要求1所述的多功能环保型BSK烧结技术竖窑，其特征在于，内套环托盘由金属材料构成，其上砌筑耐火材料；内套环为圆环形，由耐火材料构成，其顶部采用内套环分料锥封闭；外套环为圆环形，由复合耐火材料构成；窑外壳为普通钢板材料构成。

5.按照权利要求1所述的多功能环保型BSK烧结技术竖窑，其特征在于，燃烧产物供入火桥、热风排出火桥、冷却风供入火桥由钢板焊接而成，形状呈倒U形。

6.按照权利要求1所述的多功能环保型BSK烧结技术竖窑，其特征在于，燃烧产物供入火桥为四个对称设置，带燃烧通道的燃烧器为对称分别设置于燃烧产物供入火桥的一端，其中的燃料可以是气体燃料、液体燃料或气液混合燃料。

7.一种权利要求1至6之一所述的多功能环保型BSK烧结技术竖窑的使用方法，其特征在于，将竖窑的内套环和外套环同心的安装到一起，被分解的物料置于内套环和外套环之间的环形通道内；内套环和外套环之间由火桥连接，由于物料的自然堆积，火桥下部的形成气体——无论是冷却空气还是燃料燃烧的燃烧产物的充分铺展的空间，为气体介质与固体介质的充分接触创造条件；火桥镶嵌在竖窑的内套环和外套环的耐火窑墙上；竖窑的运行过程分为物料和窑内气体两部分；一是固体物料，固体物料有竖窑的顶部加入，后经内套环分料锥和烟气排出火桥，将原料均匀的分配到窑内的各个“室”内；随着被冷却后产品的排出，矿石依次进入预热带、煅烧带和冷却带；二是窑内气流，环境空气由高压风机经由冷却带的冷却风供入火桥进入竖窑的冷却带，空气与进入预热带的炙热成品进行热交换，炙热成品被冷却，空气被加热，加热后的空气经由预热带的排出火桥排出窑外，进入环式重力气粉分离器，粉气分离后的热空气流至带燃烧通道的燃烧器，作为燃料的助燃空气，燃料完全燃烧后的燃烧产物进入窑内，经燃烧产物鼓入火桥，流进窑内各“室”，然后依次流经煅烧带、预热带，由烟气排出火桥排出。

8.按照权利要求7所述的多功能环保型BSK烧结技术竖窑的使用方法，其特征在于，烟气排出火桥排出的烟气温度为200—250℃，经烟气排出火桥排出的烟气流入多管排烟器，在排烟机的作用下，经袋式除尘器除尘达标后，排入大气。

9.按照权利要求7所述的多功能环保型BSK烧结技术竖窑的使用方法，其特征在于，内套环内设置内套环冷却器，内套环冷却空气由内套环冷却器的入口(a)进入，靠内套环的吸力进入内套环内，冷却内套环后由内套环冷却器的出口(b)排出。

10.按照权利要求7所述的多功能环保型BSK烧结技术竖窑，其特征在于，在竖窑的预热带的结束位置，设有多管排烟器，保证竖窑排烟均匀；多管排烟器的出口通过管道与袋式除尘器连接，袋式除尘器的出口与排烟机连接，排烟机上设置烟囱。