CN109160749B - 一种内循环细颗粒石灰竖窑及其煅烧方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内循环细颗粒石灰竖窑及其煅烧方法，所述石灰竖窑包括料仓(1)、可调升降下料管(7)、竖窑本体(2)、环形预热室(3)、多烧嘴燃烧室(6)、喷射器(16)、空心十字梁(15)、内置换热器(12)、底风座(11)、冷却鼓风机(17)、驱动鼓风机(18)、出灰机(19)、计量仓(20)、储存仓(21)。根据石灰石原料含水率、杂质含量，确定选用无推杆或有推杆的内循环细颗粒石灰竖窑。本发明针对现有普通石灰竖窑不能煅烧或煅烧不好细小粒石灰石的弊端，对5～15mm小颗粒和15～30mm中颗粒石灰石都可以适用，扩大了固废利用范围，节约矿产资源。

Description

一种内循环细颗粒石灰竖窑及其煅烧方法

技术领域

本发明属于石灰生产设备领域，具体涉及一种内循环细颗粒石灰竖窑及其煅烧方法。

背景技术

石灰石破碎筛分生产中产生大量0～30mm的粉细块颗粒，一般将0～5mm称为粉料；5～15mm称为小颗粒料；15～30mm称为中颗粒料，目前，这些粉细块石灰石物料部分用于水泥、制砂、填路基、建筑材料等行业，大部分作为固体废弃物在野外堆积，造成环境污染，特别是高品位的中颗粒、小块石灰石作为废料或用于制砂、填路基，造成大材小用，也是一种资源浪费。

普通竖窑对5～15mm粒径的物料无法煅烧，对15～30mm粒径的物料难以烧好，主要原因是由于颗粒太小，物料之间的空隙率小造成窑内通风不良，大量的鼓风由于竖窑的“边壁效应”造成边风过剩而窑的中部通风不足，通风不足的直接害处是窑中燃烧供氧不足，形成物料生烧、燃料燃烧不完全，而当物料移动到窑的底部接近供风口处氧气条件较好燃料又充分燃烧起来，造成物料带火，这时窑炉就无法运行，只能停止操作。大量的实践反复证明了普通竖窑煅烧小颗粒物料的这种弊端。

发明内容

发明目的：克服现有技术的缺陷，设计一种内循环细颗粒石灰竖窑及其煅烧方法，能有效煅烧5～30mm细颗粒石灰，扩大固废利用范围，节约矿产资源，减少资源浪费和环境污染。

技术方案：本发明采用如下技术方案：

一种内循环细颗粒石灰竖窑，包括料仓、可调升降下料管、竖窑本体、环形预热室、多烧嘴燃烧室、喷射器、空心十字梁、内置换热器、底风座、冷却鼓风机、驱动鼓风机、出灰机、计量仓、储存仓,所述料仓位于竖窑本体的窑顶上方，所述窑顶上设有烧嘴，所述烧嘴开口朝下，烧嘴下方与空心十字梁之间为多烧嘴燃烧室；环形预热室围绕所述多烧嘴燃烧室环形布置；所述环形预热室外壳顶部开设有烟气出口，通过抽气管道与外部的引风机连接；所述料仓下方通过可调升降下料管与环形预热室连接；所述喷射器设置在所述空心十字梁上，所述喷射器包括圆柱形喷口和圆锥形底座，所述圆柱形喷口朝上，位于多烧嘴燃烧室的下方，所述圆锥形底座开口朝下；所述内置换热器与底风座依次安装在所述空心十字梁及喷射器的下方，所述底风座分为底部空间和上部空间，其底部空间通过管道与外部的冷却鼓风机连通，向窑内底部边区吹出边风；所述上部空间一侧与外部的驱动鼓风机连通，与物料料流进行逆向换热，所述上部空间另一侧与所述内置换热器连接，与物流料流进行顺向换热，然后经换热的气流进入所述内置换热器的中心喷管；所述出灰机、计量仓、储存仓依次设在竖窑本体下方。

优选的，所述内循环细颗粒石灰竖窑还设有电气控制系统，所述电气控制系统包括风量及压力仪表及其电气控制线路、中央控制机，风量及压力仪表将测到的数据传输至中央控制机进行参数化管理。

对于含水率≤4％、含粘土等杂质较少的石灰石原料，所述内循环细颗粒石灰竖窑还需设置环形热烟室，所述环形热烟室环状设在所述环形预热室的下方并与之连通，形成热烟气的向上流动的专门通道；由于石灰石原料靠自身的重力作用自流入窑内的多烧嘴燃烧室，为了形成环形间隙保证原料通行，窑内热烟气的向上流动必须另辟通道，所以需在环形预热室的下方设置环形热烟室；窑内高温烟气受外部引风机的抽力影响，经环形热烟室通道向上运动进入环形预热室，所述环形热烟室通道与多烧嘴燃烧室连通。

对于含水率4％＜ω≤12％、含粘土等杂质较高的石灰石原料，原料易结团，所述内循环细颗粒石灰竖窑则不需要设置环形热烟室，但需要设置推杆及与之连接的液压站，否则原料下料会有困难；所述推杆设置在环形预热室底部边沿，由液压站提供动力，推动原料向下流入多烧嘴燃烧室；由推杆外力的作用帮助原料的流动，窑内热烟气和原料可共用通道，因此可以不设置环形热烟室。

优选的，所述推头的个数≥8，以保证进料的均匀性。

石灰石原料从所述料仓经可调升降下料管进入所述环形预热室，可调升降下料管用以调整环形预热室内的料层高度。

所述窑顶是由耐火衬和结构支撑件构成，左右有换热气流通过窑顶的结构支撑件的空隙进行换热，以保证上部巡视人员的温度环境舒适，同时，换热风作为助燃的一次风，也有助于竖窑的节能环保。

所述多嘴燃烧室是产生高温煅烧的区间，所述烧嘴使用的燃料为液体、气体燃料，通过输送管道与烧嘴连接，输送使用调节方便，优先采用高效清洁燃料；若液体、气体燃料供应不能满足要求时，可采用人工制备煤粉燃料，煤粉细度200目、含水率≤3％，煤制粉技术已很成熟，直接选用即可；所述烧嘴开关被打开后，产生的火焰由上至下，通过热辐射对物料进行煅烧；火焰产生的温度约为1200～1300℃，煅烧时间按不同粒级分别是：5～15mm颗粒,煅烧时间2～2.5h；15～30mm颗粒，煅烧时间3～3.5h；选用多烧嘴燃烧比单烧嘴燃烧产生的温度场更加均匀，另一个好处是多烧嘴火焰长度比单烧嘴火焰长度要短，这样可以降低燃烧空间高度约2m。

优选的，所述烧嘴的支数≥3。

所述环形预热室是烟气上升的通道，也是原料利用烟气预热的功能区间；在所述环形预热室内，高温烟气通过内设的通气梁与预热室内的原料充分换热，在所述烟气出口处的温度降为200～250℃；烟气流速ν≤0.3m/s，通过烟气出口排出所述环形预热器和多烧嘴燃烧室。

考虑实际运行时环形预热室内物料阻力主要受料层高度的影响，且实际的原料不是理想状态，其孔隙率与计算有差别，设置调节手段很有必要，设计中采用可调升降下料管进行下料，便于生产中灵活调节料层高度；环形预热室顶部设计为负压，其值设为-100Pa，物料料层阻力损失按800～1000Pa/m取值，根据这些参数要求选择引风机的抽力大小。

所述环形预热室内的原料的预热时间为3.5～5h，原料从进入环形预热室经煅烧至冷却出窑的时间周期为7.5～10.5h，可通过调节出料速度来调整煅烧周期。

所述内置换热器包括左右两侧通道和中心喷管，每侧通道由若干小气管组成；其中一侧小气管通过所述底风座上部空间的一侧与外部的驱动鼓风机连通，其中气流与物料的料流进行逆向流动换热；另一侧小气管与所述底风座上部空间另一侧相连，其中气流与物料的料流进行顺向换热，再汇聚到所述内置换热器的中心喷管，向上喷出经预热的驱动风，进入上部的喷射器，带动多烧嘴燃烧室底部局部产生向下与物料流动方向相同的顺向气流，形成所谓的“顺流带”，顺向气流循环进入喷射器的圆锥形底座，从背面煅烧物料，克服传统竖窑煅烧中物料单面受热的弊端，使物料的煅烧更加均匀，且由于周围气流受喷射器驱动气流改变了此区域的压力，此处接近“真空”，受气流干扰少，类似于“马弗炉”的状态，形成了较理想的煅烧条件。采用内置换热器及喷射器直接喷射的优点是：结构简单，换热效率高，国外采用外置换热器再送入窑内的外置换热方式，存在管道堵塞，设备及管道保温等费用高，换热效率不佳的缺陷。

所述驱动风是驱动鼓风机吹入内置换热器的气体，所述内置换热器提高了其内驱动风的温度，使得其不会因低温喷射气流而影响多烧嘴燃烧室的温度大幅下降，喷射效果的好坏是内置换热器选型的关键；内置换热器的另一个作用是回收窑内底部区域的余热，也是节能降耗的重要措施；所述驱动风在入窑底口处是冷风，通过内置换热器进行热交换后在中心喷管喷口处的温度达到600～800℃。

所述内置换热器的换热面积是由传热系数、对数温差、换热介质的质量等参数，由热工计算确定的；所述内置换热器及喷射器的材料选用耐高温的310S钢。

所述边风是所述冷却鼓风机吹入所述底风座底部空间并吹向窑内底部边区的冷风，所述冷却鼓风机的压力选择，需使得其吹出的边风要送至窑中喷射器同等高度处，实际实施时采用变频调节；所述底风座底部空间吹出的边风，一方面负责对窑内底部边区的物料进行冷却，另一方面，所述边风与物料进行热交换后得到升温，进入多烧嘴燃烧室，帮助原料燃烧。

所述冷却鼓风机和驱动鼓风机的供风总量按热工平衡计算，其中驱动风风量占总风量的30～35％。

所述竖窑本体的高径比约为3(燃烧室高度不算在内)，炉衬与普通竖窑差别不大。

所述引风机的作用是将环形预热室的烟气引入环保系统处理后排入大气，所述引风机压力比普通竖窑的压力要高，约5～7.5KPa,并采用变频调节手段。

本发明还公开了一种内循环细颗粒石灰竖窑的煅烧方法，包括以下步骤：

(1)准备原、燃料，选择无推杆或有推杆的内循环细颗粒石灰竖窑：首先将石灰石原料按照颗粒大小分组，5～15mm为细粒料组，15～30mm为小块料组；再根据石灰石原料含水率、杂质含量，确定选用无推杆或有推杆的内循环细颗粒石灰竖窑；对于含水率≤4％、含粘土等杂质较少的石灰石原料，选择无推杆的内循环细颗粒石灰竖窑，对于含水率4％＜ω≤12％、含粘土等杂质较高的石灰石原料，选择有推杆的内循环细颗粒石灰竖窑；

(2)下料、排烟气：通过料仓、可调升降下料管将原料落下进入环形预热室，通过可调升降下料管调节环形预热室内的料层高度及压力；烟气出口维持负压-100Pa，废气温度不超过250℃,出窑烟气中CO₂体积浓度达35～40％,为捕集CO₂和化工行业回收CO₂创造了条件；

(3)预热、煅烧：

石灰石原料在环形预热室内的预热时间为3.5～5h,预热温度为25～800℃；石灰石原料进入多烧嘴燃烧室进行煅烧，燃烧温度为1200～1300℃，煅烧时间为2～3.5h，对5～15mm小颗粒石灰石，不超过2h；对15～30mm的中颗粒石灰石，不超过3.5h；

(4)冷却、出料：

经底风座边风冷却及内置换热器换热后，石灰石出灰温度50～70℃，再经过出灰机、锁风闸门、计量仓后送出窑外储存。

本发明还公开了一种内循环细颗粒石灰竖窑的煅烧方法，包括以下步骤：

(1)准备原、燃料，选择无推杆或有推杆的内循环细颗粒石灰竖窑：首先将石灰石原料按照颗粒大小分组，5～15mm为小颗粒料组，15～30mm为中颗粒料组；再根据石灰石原料含水率、杂质含量，确定选用无推杆或有推杆的内循环细颗粒石灰竖窑；对于含水率≤4％、含粘土等杂质较少的石灰石原料，选择无推杆的内循环细颗粒石灰竖窑，对于含水率4％＜ω≤12％、含粘土等杂质较高的石灰石原料，选择有推杆的内循环细颗粒石灰竖窑；

(2)下料、排烟气：通过料仓、可调升降下料管将原料进入环形预热室，通过可调升降下料管调节环形预热室内的料层高度及压力，使原料进一步落入多烧嘴燃烧室；有推杆的内循环细颗粒石灰竖窑，则需要液压站和推杆辅助将原料推入多烧嘴燃烧室；烟气出口维持负压-100Pa，废气温度不超过250℃,出窑烟气中CO₂体积浓度达35～40％,为捕集CO₂和化工行业回收CO₂创造了条件；

(3)预热、煅烧：石灰石原料在环形预热室内的预热时间为3.5～5h,预热温度为25～800℃；石灰石原料进入多烧嘴燃烧室进行煅烧，燃烧温度为1200～1300℃，煅烧时间为2～3.5h，对5～15mm小颗粒料，不超过2h；对15～30mm的中颗粒料，不超过3.5h；

(4)冷却、出料：经底风座边风冷却及内置换热器换热后，石灰石出灰温度50～70℃，再经过出灰机、计量仓后送至储存仓储存。

本发明的有益效果：本发明针对现有普通石灰竖窑不能煅烧或煅烧不好细小粒石灰石的弊端，对5～15mm细粒和15～30mm中颗粒石灰石都可以适用，扩大固废利用范围，节约矿产资源。具体效果表现为：(a)节约热能：本方案炉窑上部采用环形结构，与普通竖窑相比扩大了换热面积，延长了换热时间，所以热能损失比普通竖窑小。(b)煅烧效率高：本方案炉窑燃烧室设在顶部，高温以辐射传热为主，有顺流带的存在，物料煅烧与普通竖窑相比更均匀，石灰石的脱碳反应更完全，体现在产品的活性度、有效氧化钙、生过烧率大为提高。(c)顺流带明显：本方案炉窑的“0”压面在窑中喷射器喷口处，而普通竖窑的“0”压面在窑顶，没有顺流带的形成。(D)控制自动、精确：本方案设有多路风，两路鼓风，一路引风，内部换热，热工参数采用现代仪表及控制手段，实现参数的自动化、信息化管理，比普通竖窑的装备更加现代化。(E)设备使用方便、适用面广，可灵活根据物料供应条件如含水量、杂质含量等确定选用无推杆预热室还是选用有推杆预热室。

附图说明

图1为本发明所述无推杆的内循环细颗粒石灰竖窑示意图(未画出引风机、电气控制系统)；

图2为本发明所述无推杆的内循环细颗粒石灰竖窑示意图(未画出引风机、电气控制系统)。

附图标记说明：1、料仓，2、竖窑本体，201、窑顶，202、换热气，3、环形预热室，4、环形热烟室，5、烧嘴，6、多烧嘴燃烧室，7、可调升降下料管，8、烟气出口，9、推杆，10、液化站，11、底风座，12、内置换热器，13、小气管，14、中心喷管，15、空心十字梁，16、喷射器，17、冷却鼓风机，18、驱动鼓风机，19、出灰机，20、计量仓，21、储存仓，22、边风，23、驱动风，24、顺向气流。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

一种内循环细颗粒石灰竖窑，包括料仓1、可调升降下料管7、竖窑本体2、环形预热室3、多烧嘴燃烧室6、喷射器16、空心十字梁15、内置换热器12、底风座11、冷却鼓风机17、驱动鼓风机18、出灰机19、计量仓20、储存仓21,所述料仓1位于竖窑本体2的窑顶201上方，所述窑顶201上设有烧嘴5，所述烧嘴5开口朝下，烧嘴5下方与空心十字梁15之间为多烧嘴燃烧室6；环形预热室3围绕所述多烧嘴燃烧室6环形布置；所述环形预热室3外壳上开设有烟气出口8，通过抽气管道与外部的引风机连接；所述料仓1下方通过可调升降下料管7与环形预热室3连接；所述喷射器16设置在所述空心十字梁15上，所述喷射器16包括圆柱形喷口和圆锥形底座，所述圆柱形喷口朝上，位于多烧嘴燃烧室6的下方，所述圆锥形底座开口朝下；所述内置换热器12与底风座11依次安装在所述空心十字梁15及喷射器16的下方，所述底风座11分为底部空间和上部空间，其底部空间通过管道与外部的冷却鼓风机17连通，向窑内底部边区吹出边风；所述上部空间一侧与外部的驱动鼓风机18连通，与物料料流进行逆向换热，所述上部空间另一侧与所述内置换热器12连接，与物流料流进行顺向换热，然后经换热的气流进入所述内置换热器的中心喷管14；所述出灰机19、计量仓20、储存仓21依次设在竖窑本体2下方。

优选的，所述内循环细颗粒石灰竖窑还设有电气控制系统，所述电气控制系统包括风量及压力仪表及其电气控制线路、中央控制机，风量及压力仪表将测到的数据传输至中央控制机进行参数化管理。

对于含水率≤4％、含粘土等杂质较少的石灰石原料，所述内循环细颗粒石灰竖窑还需设置环形热烟室4，所述环形热烟室4环状设在所述环形预热室3的下方并与之连通，形成热烟气的向上流动的专门通道；由于石灰石原料靠自身的重力作用自流入窑内的多烧嘴燃烧室6，为了形成环形间隙保证原料通行，窑内热烟气的向上流动必须另辟通道，所以需在环形预热室3的下方设置环形热烟室4；窑内高温烟气受外部引风机的抽力影响，经环形热烟室4通道向上运动进入环形预热室3，所述环形热烟室4通道与多烧嘴燃烧室6连通。如图1所示。

对于含水率4％＜ω≤12％、含粘土等杂质较高的石灰石原料，原料易结团，所述内循环细颗粒石灰竖窑则不需要设置环形热烟室4，但需要设置推杆9、液压站10，否则原料下料会有困难；所述推杆9设置在环形预热室3底部边沿，由液压站10提供动力，推动原料向下流入多烧嘴燃烧室6；由于靠推杆9外力的作用帮助原料的流动，窑内热烟气和原料可共用通道，因此可以不设置环形热烟室4。如图2所示。

优选的，所述推杆9的个数≥8个，以保证工作的可靠性。

石灰石原料从所述料仓1经可调升降下料管7进入所述环形预热室3，可调升降下料管7用以调整环形预热室3内的料层高度。

所述窑顶201是由耐火衬和结构支撑件构成，左右有换热气202通过窑顶的结构支撑件的空隙进行换热，以保证上部巡视人员的温度环境舒适，同时，换热风202作为助燃的一次风，也有助于竖窑的节能环保。

所述多嘴燃烧室6是产生高温煅烧的区间，所述烧嘴5使用的燃料为液体、气体燃料，通过输送管道与烧嘴5连接，输送使用调节方便，优先采用高效清洁燃料；若液体、气体燃料供应不能满足要求时，可采用人工制备煤粉燃料，煤粉细度200目、含水率≤3％，煤制粉技术已很成熟，直接选用即可；所述烧嘴5开关打开后，产生的火焰由上至下，通过热辐射对原料进行煅烧；火焰产生的温度约为1200～1300℃，煅烧时间按不同粒级分别是：5～15mm颗粒,煅烧时间2～2.5h；15～30mm颗粒，煅烧时间3～3.5h；选用多烧嘴燃烧比单烧嘴燃烧产生的温度场更加均匀，另一个好处是多烧嘴火焰长度比单烧嘴火焰长度要短，这样可以降低燃烧空间高度约2m。

优选的，所述烧嘴5的支数≥3。

所述环形预热室3是烟气上升的通道，也是原料利用烟气预热的功能区间；在所述环形预热室3内，高温烟气通过内设的通气梁与预热室内的原料充分换热，在所述烟气出口8处的温度降为200～250℃；烟气流速ν≤0.3m/s，通过烟气出口8排出所述环形预热器和多烧嘴燃烧室6。

考虑实际运行时环形预热室5内物料阻力主要受原料料层高度的影响，且实际的原料不是理想状态，其孔隙率与计算有差别，设置调节手段很有必要，设计中采用可调升降下料管7进行下料，便于生产中灵活调节料层高度；环形预热室3顶部设计为负压，其值设为-100Pa，原料料层阻力损失按800～1000Pa/m取值，根据这些参数要求选择外部引风机的抽力大小。

所述环形预热室3内的原料的预热时间为3.5～5h，原料从进入环形预热室3经煅烧至冷却出窑的时间周期为7.5～10.5h，可通过调节出料速度来调整煅烧周期。

所述内置换热器12包括左右两侧通道和中心喷管14，每侧通道由若干小气管13组成；其中一侧小气管13通过所述底风座上部空间的一侧与外部的驱动鼓风机18连通，其中气流与物料的料流进行逆向流动换热；另一侧小气管13与所述底风座上部空间另一侧相连，其中气流与物料的料流进行顺向换热，再汇聚到所述内置换热器的中心喷管14，向上喷出经预热的驱动风23，进入上部的喷射器16，带动多烧嘴燃烧室6底部局部产生向下与物料流动方向相同的顺向气流24，形成所谓的“顺流带”，顺向气流循环进入喷射器16的圆锥形底座，从背面煅烧物料，克服传统竖窑煅烧中物料单面受热的弊端，使物料的煅烧更加均匀，且由于周围气流受喷射器16驱动气流改变了此区域的压力，此处接近“真空”，受气流干扰少，类似于“马弗”的状态，形成了较理想的煅烧条件。采用内置换热器12及喷射器16直接喷射的优点是：结构简单，换热效率高，国外采用外置换热器再送入窑内的外置换热方式，存在管道堵塞，设备及管道保温等费用高，换热效率不佳的缺陷。

所述驱动风23是驱动鼓风机18吹入内置换热器12的气体，所述内置换热器12提高了其内部驱动风23的温度，使得其不会因低温喷射气流而影响多烧嘴燃烧室6的温度大幅下降，喷射效果的好坏是内置换热器12选型的关键；内置换热器12的另一个作用是回收窑内底部区域的余热，也是节能降耗的重要措施；所述驱动风23在入窑口处是冷风，通过内置换热器12进行热交换后在中心喷管14喷口处的温度达到600～800℃。

所述内置换热器12的换热面积是由传热系数、对数温差、换热介质的质量等参数，由热工计算确定的；所述内置换热器12及喷射器16的材料选用耐高温的310S钢。

所述边风22是所述冷却鼓风机17吹入所述底风座11底部空间并吹向窑内底部边区的冷风，所述冷却鼓风机17的压力选择，需使得其吹出的边风22要送至窑中喷射器16同等高度处，实际实施时采用变频调节；所述底风座11底部空间吹出的边风22，一方面负责对窑内底部边区的物料进行冷却，另一方面，所述边风22与物料进行热交换后得到升温，进入多烧嘴燃烧室6，帮助物料燃烧。

所述冷却鼓风机17和驱动鼓风机18的供风总量按热工平衡计算，其中驱动风23风量占总风量的30～35％。

所述竖窑本体的高径比约为3(燃烧室高度不算在内)，炉衬与普通竖窑差别不大。

所述引风机的作用是将环形预热室的烟气引入环保系统处理后排入大气，引风机压力比普通竖窑的压力要高，约5～7.5KPa,并采用变频调节手段。

本发明还公开了一种内循环细颗粒石灰竖窑的煅烧方法，包括以下步骤：

(1)准备原、燃料，选择无推杆或有推杆的内循环细颗粒石灰竖窑：首先将石灰石原料按照颗粒大小分组，5～15mm为小颗粒料组，15～30mm为中颗粒料组；再根据石灰石原料含水率、杂质含量，确定选用无推杆或有推杆的内循环细颗粒石灰竖窑；对于含水率≤4％、含粘土等杂质较少的石灰石原料，选择无推杆的内循环细颗粒石灰竖窑，对于含水率4％＜ω≤12％、含粘土等杂质较高的石灰石原料，选择有推杆的内循环细颗粒石灰竖窑；

(2)下料、排烟气：通过料仓1、可调升降下料管7将原料落下进入环形预热室3，通过可调升降下料管7调节环形预热室内3的料层高度及压力，使原料进一步落入多烧嘴燃烧室6；有推杆的内循环细颗粒石灰竖窑，则需要液压站10和推杆9辅助将原料推入多烧嘴燃烧室6；烟气出口8维持负压-100Pa，废气温度不超过250℃,出窑烟气中CO₂体积浓度达35～40％,为捕集CO₂和化工行业回收CO₂创造了条件；

(3)预热、煅烧：石灰石原料在环形预热室3内的预热时间为3.5～5h,预热温度为25～800℃；石灰石原料进入多烧嘴燃烧室6进行煅烧，燃烧温度为1200～1300℃，煅烧时间为2～3.5h，对5～15mm小颗粒料，不超过2h；对15～30mm的中颗粒料，不超过3.5h；

(4)冷却、出料：经底风座11边风冷却及内置换热器12换热后，石灰石出灰温度50～70℃，再经过出灰机19、计量仓20后送至储存仓21储存。

本方法与普通竖窑煅烧方法相比，石灰石的脱碳反应更完全，体现在产品的活性度、有效氧化钙、生过烧率方面都得到大幅提高，列表比较如下：

指标名称	本方法	普通竖窑煅烧方法
			活性度(mL)	≥320	240～280
有效氧化钙(％)	≥90	75～80
			生过烧(％)	≤5～8	15～30

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。应当指出，以上仅为本发明的优选实施方式，并不用于限定本发明的保护范围，对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明结构和方法的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些改进也应视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (9)

1.一种内循环细颗粒石灰竖窑，其特征在于，包括料仓(1)、可调升降下料管(7)、竖窑本体(2)、环形预热室(3)、多烧嘴燃烧室(6)、喷射器(16)、空心十字梁(15)、内置换热器(12)、底风座(11)、冷却鼓风机(17)、驱动鼓风机(18)、出灰机(19)、计量仓(20)、储存仓(21)；

所述料仓(1)位于竖窑本体(2)的窑顶(201)上方，所述窑顶(201)上设有烧嘴(5)，所述烧嘴(5)开口朝下，烧嘴(5)下方与空心十字梁(15)之间为多烧嘴燃烧室(6)；环形预热室(3)围绕所述多烧嘴燃烧室(6)环形布置；所述环形预热室(3)外壳顶部开设有烟气出口(8)，通过抽气管道与外部的引风机连接；所述料仓(1)下方通过可调升降下料管(7)与环形预热室(3)连接；所述喷射器(16)设置在所述空心十字梁(15)上，所述喷射器(16)包括圆柱形喷口和圆锥形底座，所述圆柱形喷口朝上，位于多烧嘴燃烧室(6)的下方，所述圆锥形底座开口朝下；

所述内置换热器(12)与底风座(11)依次安装在所述空心十字梁(15)及喷射器(16)的下方，所述底风座(11)分为底部空间和上部空间，所述内置换热器(12)包括左右两侧通道和中心喷管(14)，每侧通道由若干小气管(13)组成，其中一侧小气管(13)通过所述底风座上部空间的一侧与外部的驱动鼓风机(18)连通，其中气流与物料的料流进行逆向流动换热；另一侧小气管(13)与所述底风座上部空间另一侧相连，其中气流与物料的料流进行顺向换热，再汇聚到所述内置换热器的中心喷管(14)，向上喷出经预热的驱动风(23)，进入上部的喷射器(16)，带动多烧嘴燃烧室(6)底部局部产生向下与物料流动方向相同的顺向气流(24)，顺向气流(24)循环进入喷射器(16)的圆锥形底座，所述底风座底部空间通过管道与外部的冷却鼓风机(17)连通，向窑内底部边区吹出边风；

所述出灰机(19)、计量仓(20)、储存仓(21)依次设在竖窑本体(2)下方。

2.根据权利要求1所述的内循环细颗粒石灰竖窑，其特征在于，还设有电气控制系统，所述电气控制系统包括风量及压力仪表及其电气控制线路、中央控制机，风量及压力仪表将测到的数据传输至中央控制机进行参数化管理。

3.根据权利要求2所述的内循环细颗粒石灰竖窑，其特征在于，对于含水率≤4％、含粘土杂质较少的石灰石原料，所述内循环细颗粒石灰竖窑还设置环形热烟室(4)，所述环形热烟室(4)环状设在所述环形预热室(3)的下方并与之连通，形成热烟气的向上流动的专门通道；所述环形热烟室(4)通道与多烧嘴燃烧室(6)连通。

4.根据权利要求2所述的内循环细颗粒石灰竖窑，其特征在于，对于含水率4％＜ω≤12％、含粘土杂质较高的石灰石原料，原料易结团，所述内循环细颗粒石灰竖窑设置推杆(9)、液压站(10)；所述推杆(9)设置在环形预热室(3)底部边沿，由液压站(10)提供动力，推动原料向下流入多烧嘴燃烧室(6)。

5.根据权利要求4所述的内循环细颗粒石灰竖窑，其特征在于，所述推杆(9)的个数≥8个，以保证工作的均匀性。

6.根据权利要求1或2所述的内循环细颗粒石灰竖窑，其特征在于，所述窑顶(201)是由耐火衬和结构支撑件构成，左右有换热气(202)通过窑顶的结构支撑件的空隙进行换热。

7.根据权利要求1或2所述的内循环细颗粒石灰竖窑，其特征在于，所述烧嘴(5)使用的燃料为液体、气体燃料，或采用人工制备煤粉燃料，煤粉细度200目、含水率≤3％；所述烧嘴(5)火焰产生的温度为1200～1300℃，煅烧时间按不同粒级分别是：5～15mm颗粒,煅烧时间不超过2h；15～30mm颗粒，煅烧时间不超过3.5h；所述烧嘴(5)的支数≥3。

8.根据权利要求1或2所述的内循环细颗粒石灰竖窑，其特征在于，所述内置换热器(12)及喷射器(16)的材料选用耐高温的310S钢；所述冷却鼓风机(17)的压力选择，需使得其吹出的边风(22)要送至窑中喷射器(16)同等高度处；所述冷却鼓风机(17)和驱动鼓风机(18)的供风总量按热工平衡计算，其中驱动风(23)风量占总风量的30～35％。

9.一种如权利要求3或4所述的内循环细颗粒石灰竖窑的煅烧方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)准备原、燃料，选择无推杆或有推杆的内循环细颗粒石灰竖窑：首先将石灰石原料按照颗粒大小分组，5～15mm为小颗粒料组，15～30mm为中颗粒料组；再根据石灰石原料含水率、杂质含量，确定选用无推杆或有推杆的内循环细颗粒石灰竖窑；对于含水率≤4％、含粘土杂质较少的石灰石原料，选择如权利要求3所述的无推杆的内循环细颗粒石灰竖窑，对于含水率4％＜ω≤12％、含粘土杂质较高的石灰石原料，选择如权利要求4所述的有推杆的内循环细颗粒石灰竖窑；

(2)下料、排烟气：通过料仓(1)、可调升降下料管(7)将原料落下进入环形预热室(3)，通过可调升降下料管(7)调节环形预热室(3)内的料层高度及压力，使原料进一步落入多烧嘴燃烧室(6)；有推杆的内循环细颗粒石灰竖窑，则需要液压站(10)和推杆(9)辅助将原料推入多烧嘴燃烧室(6)；烟气出口(8)维持负压-100Pa，废气温度不超过250℃,出窑烟气中CO₂体积浓度达35～40％,为捕集CO₂和化工行业回收CO₂创造了条件；

(3)预热、煅烧：石灰石原料在环形预热室(3)内的预热时间为3.5～5h,预热温度为25～800℃；石灰石原料进入多烧嘴燃烧室(6)进行煅烧，燃烧温度为1200～1300℃，煅烧时间为2～3.5h，对5～15mm小颗粒料，不超过2h；对15～30mm的中颗粒料，不超过3.5h；

(4)冷却、出料：经底风座(11)边风冷却及内置换热器(12)换热后，石灰石出灰温度50～70℃，再经过出灰机(19)、计量仓(20)后送至储存仓(21)储存。

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