CN109485277B - 一种用于石灰窑的天然气煅烧设备及方法 - Google Patents

一种用于石灰窑的天然气煅烧设备及方法 Download PDF

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Abstract

一种用于石灰窑的天然气煅烧设备及方法,属于石灰窑燃烧设备和方法技术领域,用于在双膛竖窑型石灰窑中使用天然气煅烧高品质活性石灰。其技术方案是:减压前管道的前端与LNG气化器或者CNG运输车卸车管道相连接,减压前管道的后端分别与A路减压管道、B路减压管道的前端相连接,A路减压管道和B路减压管道相并联,A路减压管道、B路减压管道的的后端与减压后管道的前端相连接,减压后管道与喷枪相连接。本发明可以对高压天然气进行压力调节和流量调节,实现石灰窑使用天然气煅烧,弥补了天然气管道铺设不足的问题。本发明实现了入窑燃气流量的精确调节和稳定控制,使得高热值的天然气能够应用于双膛竖窑型石灰窑,并实现稳定生产。

Description

一种用于石灰窑的天然气煅烧设备及方法
技术领域
本发明涉及一种在双膛竖窑型石灰窑中使用天然气煅烧高品质活性石灰的设备及方法,属于石灰窑燃烧设备和方法技术领域。
背景技术
石灰是重要的生产原料,在钢铁、化工、建材等行业有广泛的应用。石灰在生产过程中需要对石灰石等原料在石灰窑中进行煅烧,最后生产出高质量的石灰。传统的石灰窑煅烧燃料是煤炭,煤炭燃烧排出大量的烟尘,严重污染了环境。随着技术的进步和对环境保护的要求日趋严格,石灰窑开始采用焦炉煤气作为燃料,但是生产焦炉煤气同样也要污染环境,还是没有从根本上解决问题。
目前,天然气作为一种优质、高效、清洁的燃料,已经被广泛应用于国民生活和生产的各个领域。但是,各地的天然气管网、储气库等基础设施建设还不健全,很多石灰生产企业没有铺设的天然气管道,该企业使用天然气作为燃料进行石灰煅烧带来了困难。当前便捷的天然气运输方式是CNG和LNG的汽车运输,但卸车后的天然气处于高压状态,无法直接输送到燃烧设备中,同时高热值的天然气也无法在石灰窑中正常使用。这些问题严重制约了天然气在石灰窑生产中的应用,如何将天然气迅速使用到石灰窑生产中去,成为石灰生产企业急需解决的难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于石灰窑的天然气煅烧设备及方法,这种设备和方法可以弥补天然气管道铺设的问题,使压缩天然气CNG和液化天然气LNG两种常用天然气可在气烧窑型上直接使用,而在固体燃料窑型上只需更改燃烧器即可应用,使得高热值的天然气可以应用于双膛竖窑型石灰窑,并实现稳定生产。
解决上述技术问题的技术方案是:
一种用于石灰窑的天然气煅烧设备,它包括减压前管道、A路减压管道、B路减压管道、减压后管道,减压前管道的前端与LNG气化器或者CNG运输车卸车管道相连接,减压前管道的后端分别与A路减压管道、B路减压管道的前端相连接,A路减压管道和B路减压管道相并联,A路减压管道、B路减压管道的后端与减压后管道的前端相连接,减压后管道与喷枪相连接;
A路减压管道和B路减压管道中分别串联安装A路一级减压阀、A路二级减压阀、B路一级减压阀、B路二级减压阀,A路减压管道和B路减压管道之间有互通管道,互通管道上安装互通截止阀,互通管道的两端分别连接在A路一级减压阀和B路一级减压阀后面的A路减压管道和B路减压管道上。
上述用于石灰窑的天然气煅烧设备,所述减压后管道上顺序串联安装有一级流量控制阀、一级流量表、二级流量控制阀、二级流量表,二级流量表连接在喷枪的燃气快速切断阀之前,二级流量表、二级流量控制阀接入喷枪自动控制系统,在一级流量表和二级流量控制阀之间的减压后管道上连接排水管道,排水管道上安装排水阀,在排水管道与减压后管道的连接处和排水阀上安装加热装置。
上述用于石灰窑的天然气煅烧设备,所述减压前管道中安装有减压前管道第一截止阀、减压前管道第二截止阀、减压前管道压力表、减压前管道安全阀,减压前管道第一截止阀和减压前管道第二截止阀相并联。
上述用于石灰窑的天然气煅烧设备,所述A路一级减压阀的两端分别安装有A路一级减压阀前截止阀、A路一级减压阀后截止阀,在A路二级减压阀的两端分别安装有A路二级减压阀前截止阀、A路二级减压阀后截止阀,在B路一级减压阀的两端分别安装有B路一级减压阀前截止阀、B路一级减压阀后截止阀,在B路二级减压阀的两端分别安装有B路二级减压阀前截止阀、B路二级减压阀后截止阀,在A路一级减压阀后截止阀的后面安装有A路安全阀、A路一级压力表,在B路一级减压阀后截止阀的后面分别有B路安全阀、B路一级压力表,在A路二级减压阀后截止阀的后面安装有A路二级压力表,在B路二级减压阀后截止阀的后面安装有B路二级压力表。
上述用于石灰窑的天然气煅烧设备,所述喷枪的输气管路上安装有喷枪截止阀和喷枪流量孔板,喷枪流量孔板的直径为16mm,或18mm,或20mm三种。
一种使用上述设备的石灰窑的天然气煅烧方法,它采用以下步骤进行:
a. 设定减压前管道安全阀的开启压力为0.84MPa,设定A路安全阀,B路安全阀的开启压力为0.38 MPa;
b. 保持B路一级减压阀前截止阀、B路一级减压阀后截止阀、B路二级减压阀前截止阀、B路二级减压阀后截止阀、互通截止阀在关闭状态;
c. 将减压前管道的前端与LNG气化器或CNG运输车卸车管道紧密连接,开启LNG气化器或CNG运输车卸车管道并送气,打开减压前管道中的减压前管道第一截止阀或减压前管道第二截止阀,向减压前管道送气;
d. 打开A路一级减压阀前截止阀和A路一级减压阀后截止阀,调节A路一级减压阀,使A路一级压力表示数在0.25~0.35MPa之间;
e. 打开A路二级减压阀前截止阀、A路二级减压阀后截止阀,A路减压管道畅通;
f. 调节A路二级减压阀,使A路二级压力表示数在60~100KPa之间;
g. 将一级流量控制阀(5)手动全开,打开排水阀(10),如有低温结冰可启动加热装置(9)便于排水,待有气体排出后关闭排水阀(10)和加热装置(9),将一级流量控制阀(5)打回自动状态;
h. 至此,天然气进入石灰窑燃料控制系统,打开所有喷枪截止阀(12),天然气按照石灰窑系统需求供气,一级流量控制阀(5)和二级流量控制阀(7)依照一级流量表(6)和二级流量表(8)的反馈数据自动调节供气量。
上述石灰窑的天然气煅烧方法,所述减压前管道的设计压力0.94MPa,最高工作压力0.8MPa,工作压力0.6~0.7MPa,当减压前管道的压力大于0.8MPa时减压前管道安全阀开启;A路一级减压阀和B路一级减压阀的管道设计压力0.40MPa,工作压力0.25~0.35MPa,当管道压力大于0.35MPa时,A路安全阀或B路安全阀开启;A路二级减压阀和B路二级减压阀的管道设计压力0.1MPa,工作压力60~100KPa。
本发明的有益效果是:
本发明根据天然气特性和双膛竖窑型石灰窑对燃料的要求,采用两级减压阀将高压天然气逐级减压,并采用两路减压管道进行双重控制,将天然气压力调节至40kpa-100kpa范围,流量控制在0-4500m3/h范围,从而满足双膛竖窑在煅烧时对燃料压力的要求,同时还能够进行手动流量控制和PID 自动调节控制。
本发明打破了麦尔兹公司在石灰行业的技术垄断,开创了国内乃至国际的先河。本发明可以对高压天然气进行压力调节和流量调节,实现石灰窑使用天然气煅烧,可以满足压缩天然气CNG和液化天然气LNG两种常用天然气形式的使用需求,弥补了天然气管道铺设不足的问题。本发明可在气烧窑型上直接使用,在固体燃料窑型上只需更改燃烧器即可,实现了入窑燃气流量的精确调节和稳定控制,使得高热值的天然气能够应用于双膛竖窑型石灰窑,并实现稳定生产,产品可以达到特级灰水平,具有显著的经济效益。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2是本发明与喷枪的连接示意图;
图3是本发明与CNG运输车的连接示意图;
图4是本发明与LNG气化器的连接示意图。
图中标记如下:A路一级减压阀1、A路二级减压阀3、B路一级减压阀2、B路二级减压阀4、一级流量控制阀5、一级流量表6、二级流量控制阀7、二级流量表8、加热装置9、排水阀10、喷枪流量孔板11、喷枪截止阀12、互通截止阀13、减压前管道14、A路减压管道15、B路减压管道16、减压后管道17、A路一级减压阀前截止阀18、A路一级减压阀后截止阀19、A路二级减压阀前截止阀22、A路二级减压阀后截止阀23、B路一级减压阀前截止阀20、B路一级减压阀后截止阀21、B路二级减压阀前截止阀24、B路二级减压阀后截止阀25、A路一级压力表26、A路二级压力表27、B路一级压力表28、B路二级压力表29、减压前管道压力表30、减压前管道第一截止阀31、减压前管道第二截止阀32、减压前管道安全阀33、A路安全阀34、B路安全阀35、喷枪36、喷枪环管37、CNG运输车38、LNG气化器39。
具体实施方式
本发明采用了两级减压阀将高压天然气逐级减压,并采用两路减压管道进行双重控制,将天然气压力调节至40kpa-100kpa范围,流量控制在0-4500m3/h范围,从而满足双膛竖窑在煅烧时对燃料压力的要求,同时还能够进行手动流量控制和PID 自动调节控制。
图中显示,天然气LNG由低温槽车运来,在卸车台处利用压差自流进入空温式气化器,在空温式气化器中LNG吸热气化发生相变成为气态,然后接入本发明的天然气煅烧设备中;天然气CNG由运输车运来,利用压差直接送入本发明的天然气煅烧设备中。进入后的高压天然气经过一级减压至0.25~0.35MPa,再经过二级减压至60~100KPa,经过两级减压后达到用户需求压力,然后经过一级流量表6和一级流量控制阀5进行粗略流量控制,到达燃气主管道末端,再经过二级流量表8和二级流量控制阀7进行精确流量控制,到达用户设备“燃气快速切断阀”控制通断,再经过喷枪截止阀12和喷枪流量孔板11,最后均匀的送入每一支喷枪36,进入石灰窑窑膛燃烧。
图1显示,本发明的天然气煅烧设备包括减压前管道14、A路减压管道15、B路减压管道16、减压后管道17。
图1显示,减压前管道14的前端与LNG气化器39或者CNG运输车38卸车管道相连接,减压前管道14的后端分别与A路减压管道15、B路减压管道16的前端相连接,A路减压管道15和B路减压管道15相并联,A路减压管道15、B路减压管道16的的后端与减压后管道17的前端相连接,减压后管道17与喷枪36相连接。
图1显示,减压前管道中安装有减压前管道第一截止阀31、减压前管道第二截止阀32、减压前管道压力表30、减压前管道安全阀33,减压前管道第一截止阀31和减压前管道第二截止阀32相并联。
图1显示,A路减压管道15和B路减压管道16中分别串联安装A路一级减压阀1、A路二级减压阀3、B路一级减压阀2、B路二级减压阀4。A路减压管道15和B路减压管道16之间有互通管道,互通管道上安装互通截止阀13,互通管道的两端分别连接在A路一级减压阀1和B路一级减压阀2后面的A路减压管道15和B路减压管道16上。A路一级减压阀1、A路二级减压阀3和B路一级减压阀2、B路二级减压阀4并列排列,起到相同的作用,A路减压管道15和B路减压管道可以单独使用,也可以通过互通截止阀13实现互相备用。
图1显示,A路减压管道15、B路减压管道16的A路一级减压阀1、A路二级减压阀3、B路一级减压阀2、B路二级减压阀4两端分别安装有A路一级减压阀前截止阀18、A路一级减压阀后截止阀19、A路二级减压阀前截止阀22、A路二级减压阀后截止阀23、B路一级减压阀前截止阀20、B路一级减压阀后截止阀21、B路二级减压阀前截止阀24、B路二级减压阀后截止阀25,在A路一级减压阀后截止阀19、B路一级减压阀后截止阀21的后面分别安装有A路安全阀34、A路一级压力表26、B路安全阀35、B路一级压力表28,在A路二级减压阀后截止阀23、B路二级减压阀后截止阀25的后面分别安装有A路二级压力表27、B路二级压力表29。
当A路一级压力表26或B路一级压力表28显示A路减压管道15或B路减压管道16的压力超过设定压力时,A路安全阀34或B路安全阀35就会打开泄压,保证A路减压管道15或B路减压管道16的压力在设定的范围内。
图1显示,减压后管道17上顺序串联安装有一级流量控制阀5、一级流量表6、二级流量控制阀7、二级流量表8。二级流量表8连接在喷枪36的燃气快速切断阀之前,二级流量控制阀7、二级流量表8接入喷枪自动控制系统。采用一级流量表6、一级流量控制阀5和二级流量表8、二级流量控制阀7,能够进行粗略的手动流量控制和PID 自动调节控制,PID控制只需将二级流量表8、二级流量控制阀7连接至用户自动控制程序中即可。
图1显示,在一级流量表6和二级流量控制阀7之间的减压后管道17上连接排水管道,排水管道上安装排水阀10,在排水管道与减压后管道17的连接处和排水阀10上安装加热装置9,加热装置9采用蒸汽包围式加热避免管道内凝水结冰,造成堵塞。
图1、2显示,喷枪36的输气管路上安装有喷枪截止阀12和喷枪流量孔板11,喷枪流量孔板11的直径为16mm、18mm和20mm。
图3显示,天然气CNG由CNG运输车38运来,利用压差直接送入本发明的天然气煅烧设备中。接入时,通过减压前管道第一截止阀31、减压前管道第二截止阀32进入减压前管道14。
图4显示,天然气LNG由低温槽车运来,在卸车台处利用压差自流进入空温式LNG气化器39,在空温式LNG气化器39中LNG吸热气化发生相变成为气态,然后接入本发明的天然气煅烧设备中。接入时,通过减压前管道第一截止阀31、减压前管道第二截止阀32进入减压前管道14。
本发明的工作参数如下:
减压前管道14的设计压力0.94MPa,最高工作压力0.8MPa,工作压力0.6~0.7MPa,当减压前管道14的压力大于0.8MPa时,减压前管道安全阀33开启。
A路一级减压阀1和B路一级减压阀2的管道设计压力0.40MPa,工作压力0.25~0.35MPa,当管道压力大于0.35MPa时,A路安全阀34或B路安全阀35开启。
A路二级减压阀3和B路二级减压阀4的管道设计压力0.1MPa,工作压力60~100KPa。
本发明的石灰窑的天然气煅烧方法,它采用以下步骤进行:
i.设定减压前管道安全阀33的开启压力为0.84MPa,设定A路安全阀34,B路安全阀35的开启压力为0.38 MPa;
j.保持B路一级减压阀前截止阀20、B路一级减压阀后截止阀21、B路二级减压阀前截止阀24、B路二级减压阀后截止阀25、互通截止阀13在关闭状态;
k. 将减压前管道14的前端与LNG气化器37或CNG运输车38卸车管道紧密连接,开启LNG气化器37或CNG运输车38卸车管道并送气,打开减压前管道14中的减压前管道第一截止阀31或减压前管道第二截止阀32,向减压前管道14送气;
l.打开A路一级减压阀前截止阀18和A路一级减压阀后截止阀19,调节A路一级减压阀1,使A路一级压力表26示数在0.25~0.35MPa之间;
m. 打开A路二级减压阀前截止阀22、A路二级减压阀后截止阀23,A路减压管道15畅通;
n. 调节A路二级减压阀3,使A路二级压力表27示数在60~100KPa之间;
o. 将一级流量控制阀(5)手动全开,打开排水阀(10),如有低温结冰可启动加热装置(9)便于排水,待有气体排出后关闭排水阀(10)和加热装置(9),将一级流量控制阀(5)打回自动状态;
p. 至此,天然气进入石灰窑燃料控制系统,打开所有喷枪截止阀(12),天然气按照石灰窑系统需求供气,一级流量控制阀(5)和二级流量控制阀(7)依照一级流量表(6)和二级流量表(8)的反馈数据自动调节供气量。
本发明的一个实施例如下:
减压前管道14、A路减压管道15、B路减压管道16、减压后管道17的管径为DN200mm;
A路一级减压阀1、A路二级减压阀3、B路一级减压阀2、B路二级减压阀4的型号为RTJ-50/0.6GKQ;
一级流量控制阀5、二级流量控制阀7的型号为381RXC-60;
一级流量表6、二级流量表8的型号为FLTD-200B;
排水阀10、喷枪截止阀12的型号为Q41F;
A路一级减压阀前截止阀18、A路一级减压阀后截止阀19、A路二级减压阀前截止阀22、A路二级减压阀后截止阀23、B路一级减压阀前截止阀20、B路一级减压阀后截止阀21、B路二级减压阀前截止阀24、B路二级减压阀后截止阀25、互通截止阀13、减压前管道第一截止阀31、减压前管道第二截止阀32的型号为Q341F-16C;
A路一级压力表26、A路二级压力表27、B路一级压力表28、B路二级压力表29、减压前管道压力表30的型号为Y-100B;
减压前管道安全阀33、A路安全阀34、B路安全阀35的型号为DA22F-40P。

Claims (5)

1.一种用于石灰窑的天然气煅烧设备,其特征在于:它包括减压前管道(14)、A路减压管道(15)、B路减压管道(16)、减压后管道(17),减压前管道(14)的前端与LNG气化器(39)或者CNG运输车(38)卸车管道相连接,减压前管道(14)的后端分别与A路减压管道(15)、B路减压管道(16)的前端相连接,A路减压管道(15)和B路减压管道(16)相并联,A路减压管道(15)、B路减压管道(16)的后端与减压后管道(17)的前端相连接,减压后管道(17)与喷枪(36)相连接;
A路减压管道(15)和B路减压管道(16)中分别串联安装A路一级减压阀(1)、A路二级减压阀(3)、B路一级减压阀(2)、B路二级减压阀(4),A路减压管道(15)和B路减压管道(16)之间有互通管道,互通管道上安装互通截止阀(13),互通管道的两端分别连接在A路一级减压阀(1)和B路一级减压阀(2)后面的A路减压管道(15)和B路减压管道(16)上;
所述减压后管道(17)上顺序串联安装有一级流量控制阀(5)、一级流量表(6)、二级流量控制阀(7)、二级流量表(8),二级流量表(8)连接在喷枪(36)的燃气快速切断阀之前,二级流量控制阀(7)、二级流量表(8)接入喷枪自动控制系统,在一级流量表(6)和二级流量控制阀(7)之间的减压后管道(17)上连接排水管道,排水管道上安装排水阀(10),在排水管道与减压后管道(17)的连接处和排水阀(10)上安装加热装置(9);
所述减压前管道(14)中安装有减压前管道第一截止阀(31)、减压前管道第二截止阀(32)、减压前管道压力表(30)、减压前管道安全阀(33),减压前管道第一截止阀(31)和减压前管道第二截止阀(32)相并联。
2.根据权利要求1所述的用于石灰窑的天然气煅烧设备,其特征在于:所述A路一级减压阀(1)的两端分别安装有A路一级减压阀前截止阀(18)、A路一级减压阀后截止阀(19),在A路二级减压阀(3)的两端分别安装有A路二级减压阀前截止阀(22)、A路二级减压阀后截止阀(23),在B路一级减压阀(2)的两端分别安装有B路一级减压阀前截止阀(20)、B路一级减压阀后截止阀(21),在B路二级减压阀(4)的两端分别安装有B路二级减压阀前截止阀(24)、B路二级减压阀后截止阀(25),在A路一级减压阀后截止阀(19)的后面安装有A路安全阀(34)、A路一级压力表(26),在B路一级减压阀后截止阀(21)的后面分别有B路安全阀(35)、B路一级压力表(27),在A路二级减压阀后截止阀(23)的后面安装有A路二级压力表(28),在B路二级减压阀后截止阀(25)的后面安装有B路二级压力表(29)。
3.根据权利要求1所述的用于石灰窑的天然气煅烧设备,其特征在于:所述喷枪(36)的输气管路上安装有喷枪截止阀(12)和喷枪流量孔板(11),喷枪流量孔板(11)的直径为16mm、或18mm,或20mm。
4.一种使用上述权利要求1-3任一项所述设备的石灰窑的天然气煅烧方法,其特征在于:它采用以下步骤进行:
设定减压前管道安全阀(33)的开启压力为0.84MPa,设定A路安全阀(34)、B路安全阀(35)的开启压力为0.38 MPa;
保持B路一级减压阀前截止阀(20)、B路一级减压阀后截止阀(21)、B路二级减压阀前截止阀(24)、B路二级减压阀后截止阀(25)、互通截止阀(13)处在关闭状态;
将减压前管道(14)的前端与LNG气化器(39)或CNG运输车(38)卸车管道紧密连接,开启LNG气化器(39)或CNG运输车(38)卸车管道并送气,打开减压前管道(14)中的减压前管道第一截止阀(31)或减压前管道第二截止阀(32),向减压前管道(14)送气;
打开A路一级减压阀前截止阀(18)和A路一级减压阀后截止阀(19),调节A路一级减压阀(1),使A路一级压力表(26)示数在0.25~0.35MPa之间;
打开A路二级减压阀前截止阀(22)、A路二级减压阀后截止阀(23),A路减压管道(15)畅通;
调节A路二级减压阀(3),使A路二级压力表(27)示数在60~100KPa之间;
将一级流量控制阀(5)手动全开,打开排水阀(10),如有低温结冰可启动加热装置(9)便于排水,待有气体排出后关闭排水阀(10)和加热装置(9),将一级流量控制阀(5)打回自动状态;
至此,天然气进入石灰窑燃料控制系统,打开所有喷枪截止阀(12),天然气按照石灰窑系统需求供气,一级流量控制阀(5)和二级流量控制阀(7)依照一级流量表(6)和二级流量表(8)的反馈数据自动调节供气量。
5.根据权利要求4所述的用于石灰窑的天然气煅烧方法,其特征在于:所述减压前管道(14)的设计压力0.94MPa,最高工作压力0.8MPa,工作压力0.6~0.7MPa,当减压前管道(14)的压力大于0.8MPa时,减压前管道安全阀(33)开启;A路一级减压阀(1)和B路一级减压阀(2)的管道设计压力0.40MPa,工作压力0.25~0.35MPa,当管道压力大于0.35MPa时,A路安全阀(34)或B路安全阀(35)开启;A路二级减压阀(3)和B路二级减压阀(4)的管道设计压力0.1MPa,工作压力60~100KPa。
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