CN110173978A - 一种带螺旋夹层结构的回转窑 - Google Patents
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Abstract
一种带螺旋夹层结构的回转窑，所述回转窑的筒体是由螺旋夹层筒体与封头筒体的内径等同对接并密封而构成；其中螺旋夹层筒体是由外到内的窑外壳、耐火保温材料及螺旋夹层构成，螺旋夹层是由耐火异型空心砖筑成，夹层中的空腔是一条螺旋状的物料通道。物料随窑体转动时在螺旋夹层的空心通道中由回转窑低端向高端移动，到达回转窑高端后落入窑内筒，继续作回转运动，最终由底端的第二过料口排出；所述封头筒体与螺旋夹层筒体以密封结构为分界线，封头筒体由耐火砖及窑外壳构成；本发明增加了回转窑的直径，缩短了回转窑的窑长度，使回转窑的横截面温度梯度增大，螺旋夹层的高温预热物料，同时降低了回转窑筒体的温度，提高了回转窑的寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种回转窑筒体结构，尤其是一种由螺旋夹层筒体结构与封头筒体结构构成的一种带螺旋夹层的回转窑。
背景技术
回转窑，俗称旋窑， 回转窑的应用起源于水泥生产，1824年英国阿斯普发明了间歇操作的土立窑；1883年德国狄茨世发明了连续操作的多层立窑；1885英国人兰萨姆发明了回转窑，在英、美取得专利后将它投入生产，很快获得可观的经济效益。回转窑的发明，使得水泥工业迅速发展，同时也促进了人们对回转窑应用的研究，很快回转窑被广泛应用到许多工业领域，并在这些生产中越来越重要，成为相应企业生产的核心设备；建材行业中，回转窑除煅烧水泥熟料外，还用来煅烧粘土、石灰石和进行矿渣烘干等；耐火材料生产中，采用回转窑煅烧原料，使其尺寸稳定、强度增加，再加工成型；选矿过程中，用回转窑对贫铁矿进行磁化焙烧，使矿石原来的弱磁性改变为强磁性，以利于磁选；化学工业中，用回转窑生产苏打，煅烧磷肥、硫化钡等，上世纪60年代，美国Lapple等发明了用回转窑生产磷酸的新工艺，该法具有能耗低、用电少、不用硫酸和可利用中低品位磷矿的优点；在环保方面，世界上发达国家利用水泥窑焚烧危险废物、垃圾已有20余史年的历，这不仅使废物减量化、无害化，而且将废物作为燃料利用，节省煤粉，做到废物的资源化。水泥的整个生产工艺概括为“两磨一烧”，其中“一烧”就是把经过粉磨配制好的生料，在回转窑的高温作用下烧成为熟料的工艺过程，因此回转窑是水泥生产中的关键设备，俗称水泥工厂的“心脏”；工作过程中，回转窑内高温烟气温度可高达1700℃，传统回转窑在生产运行过程中是一个不断旋转并持续处于高温加热状态的回转体，传统回转窑是一个倾斜放置的圆筒，物料从窑的高端加入，随着回转窑的转动，窑内物料在圆周翻滚的同时沿轴向移动，移动过程中与高温烟气进行换热，经过物理与化学变化成为合格产品后从低端卸出，回转窑转动是由窑外的驱动系统驱动完成的，回转窑的筒体一般由钢板制成，内衬耐火材料；目前回转窑的热耗偏高，原因在于筒体表面的散热损失较大；以新型干法水泥回转窑系统为例，据不完全统计，平均热耗为3500kJ/kg熟料，窑体表面的散热损失达到了960kJ/kg熟料，占总热耗的27%，其他回转窑的应用也存在相同的问题，总体来说，目前回转窑存在能耗较高的问题，为了充分利用窑体表面余热，本发明设计了一种带有螺旋夹层的回转窑。
CN 207407672 U 实用新型专利，在传统回转窑的基础上改进预热带，通过螺旋推进的方法使物料均匀前进，没有节能效果； CN 201653120 U 实用新型专利，预热带使用螺旋通道推进物料，热气体从烧成带进入预热带内筒通过导热的方式加热物料，预热带外加保温材料保温，无法有效利用烧成带回转窑外壁散失的热量，现有技术中物料均是单程流动，即从一端运动到另一端，本发明物料运动采用双程流动，从低端到高端再到低端。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供一种结构紧凑、降耗节能、工作效率高的带螺旋夹层结构的回转窑，将物料由单程运行转变为双程运行动，实现缩短窑长，充分利用热能，降低能耗的目的。
本发明采取如下技术方案用以实现上述目的。
一种带螺旋夹层结构的回转窑，包括进料装置、密封结构、第一过料口、螺旋夹层、支撑装置、动力装置、窑外壳、第二过料口、窑内筒、燃烧装置及窑头罩；其特征在于：所述回转窑的筒体是由螺旋夹层筒体与封头筒体的内径等同对接并由密封结构密封而构成；
所述螺旋夹层筒体是由窑外壳、耐火保温材料层及螺旋夹层由外到内构成，其中，窑外壳为钢板；耐火保温材料层的厚度为0mm-200mm；螺旋夹层的厚度为100mm-500mm，螺旋夹层是由耐火异型空心砖砌筑而成，夹层中的空腔是一条螺旋状的物料通道；进料装置与密封结构相通，第一过料口是螺旋夹层的物料通道起始端，第一过料口与密封结构接触，密封结构静止，当螺旋夹层的第一过料口旋转到密封结构的开口处时，物料从进料装置经过密封结构再通过过料口进入螺旋夹层，螺旋夹层与筒体一并旋转，旋转过程中物料由于重力和摩擦力作用翻转滚动，从螺旋夹层一端行进到另一端，最后一圈螺旋夹层上设有第二过料口使螺旋夹层与窑内筒相连通，原料得以进入窑内筒作回转运动而继续回转混合；第一过料口设在回转窑的低端，物料随着窑体转动时在螺旋夹层中的物料通道中由回转窑低端向高端移动，到达回转窑高端后落入窑内筒，继续作回转运动，最终由底端的第二过料口排出；
所述封头筒体和螺旋夹层筒体以上述密封结构为分界线，封头筒体由耐火砖及窑外壳构成，耐火砖100mm-500mm，窑外壳为钢板；
所述燃烧装置为燃烧器，位于窑头罩处，燃气与助燃空气混合燃烧加热物料，高温烟气从窑头运动到窑尾排出进入烟气处理系统。
进一步的技术方案如下。
一种带螺旋夹层结构的回转窑，所述回转窑的倾斜度是0.5-4.5°。
一种带螺旋夹层结构的回转窑，所述回转窑的窑内筒直径是1m-4.5m。
一种带螺旋夹层结构的回转窑，所述回转窑的螺旋夹层形成的空心螺旋通道螺距是200-800mm。
一种带螺旋夹层结构的回转窑，所述回转窑的长径比是L/D=10-30。
采用上述本发明所提供的技术方案，与现有技术相比，其优点与积极效果如下：
本发明采用双层设计，缩短了窑长，使预热带和烧成带重合，烧成带散失的热量通过筒体内壁直接用来预热物料，节约了大量热量，省去了从冷却带抽取热风用于预热，节省了电力。
本发明将回转窑筒体直径变大，空心的螺旋夹层有利于保温，且外围螺旋夹层中有物料吸热，使温度梯度增大，窑体与空气接触面的温度降低，散失热量减小，节能降耗，同时提高了回转窑的使用寿命；由于物料吸热，使耐火砖中高温层变薄，有利于提高耐火砖的使用寿命，空心螺旋夹层使回转窑体结构变轻，有利于节能和提高窑体的使用寿命。
本发明螺旋夹层中物料运行不需要额外的动力，在整个筒体旋转过程中，物料会因为螺旋夹层设计从一端行进到另一端，节省了电力。
本发明物料在螺旋夹层中行进时，其位置始终处于筒体横截面下部，在内筒中回转行进时也是处于下部，且都往一侧倾斜，滚烫的煅烧料与温度较低的预热料位置相近，有利于热量传递。
本发明物料从螺旋夹层进入窑内筒结构，直接在螺旋夹层最后一圈所用耐火砖上开孔，物料会因重力而直接倾落到窑内筒，省去了多余操作，方便快捷。
附图说明
图1是本发明回转窑主视结构示意图。
图2是本发明图1的窑头放大结构示意图。
图3是本发明图1及图2中a区域放大结构示意图。
图4是本发明图1及图2的A-A半剖结构示意图。
图5是本发明图1及图2的B-B半剖结构示意图。
图6是本发明图1中窑尾放大结构示意图。
图7是本发明图1及图6的C-C半剖结构示意图。
图8是本发明物料在螺旋夹层中的前行原理图。
图9是本发明螺旋夹层所砌砖的结构示例图。
图10是本发明螺旋夹层砌砖的结构示例图。
图中：1：进料装置；2：密封结构，3：第一过料口；4：螺旋夹层；5：支撑装置；6：动力装置；7：窑外壳；8：轮带；9：第二过料口；10：窑内筒；11：窑头罩。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。
如附图1所示，实施一种带螺旋夹层结构的回转窑，包括进料装置1、密封结构2、第一过料口3、螺旋夹层4、支撑装置5、动力装置6、窑外壳7、第二过料口、轮带8、第二过料口9、窑内筒10、窑头罩11及燃烧装置12；其中，该回转窑的筒体是由螺旋夹层筒体与封头筒体的内径等同对接并由密封结构密封而构成；
其中的螺旋夹层筒体是由外到内的窑外壳7、耐火保温材料及螺旋夹层4构成，其中，窑外壳7为钢板，耐火保温材料的厚度为0mm-200mm，螺旋夹层4的厚度为100mm-500mm；螺旋夹层4是由耐火异型空心砖筑成，夹层中的中空是一条螺旋状的物料通道，第一过料口3位于密封结构2处，并连通有螺旋夹层4的空心通道与进料装置1，密封结构2静止，当螺旋夹层4的第一过料口3旋转到密封结构2的开口处时，实现物料通过，物料从螺旋夹层4的空心通道起始端预留的开口进入，螺旋夹层4与筒体一并旋转，旋转过程中物料由于重力和摩擦力作用在螺旋夹层中翻转滚动，从螺旋夹层4一端行进到另一端，最后一圈螺旋夹层上设有第二过料口9使螺旋夹层4与窑内筒10相连通，原料得以进入窑内筒10作回转运动而继续回转混合；第一过料口3设在回转窑的低端，物料随着窑体转动时在螺旋夹层4的空心通道中由回转窑低端向高端移动，到达回转窑高端后落入窑内筒10，继续作回转运动，最终由底端的第二过料口9排出；
其中的封头筒体是位于回转窑的第一过料口3处，并由耐火砖及窑外壳7构成，耐火砖100mm-500mm，窑外壳7为钢板。
在上述具体实施方式中，随着回转窑的旋转，当第一过料口3旋转到进料装置1的出口位置时，物料通过过料口3进入螺旋夹层4，在螺旋夹层4中，物料始终处于筒体底部，不断沿着轴向向上运行，此过程中燃烧装置12供热，窑内筒10中温度很高，螺旋夹层4中的物料不断被来自窑内筒10散失的热量预热，物料在螺旋夹层4中运行到窑尾，通过第二过料口9直接进入窑内筒10中，进入窑内筒10之后，物料做回转运动，向下翻转滚落，此过程通过逆流换热继续被加热，进而通过烧成区，最后形成烧成料，整个过程中密封结构2、进料装置1及窑头罩11均是静止不动的，螺旋夹层4与窑内筒10一并转动，其燃烧装置12为燃烧器，位于窑头罩11处，燃气与助燃空气混合燃烧加热物料，高温烟气从窑头运动到窑尾排出进入烟气处理系统。
如附图8所示，设物料刚开始处于A位置，A的位置比B的水平位置低，若筒体按附图示方向旋转，则1/4圈后，由于筒体整体倾斜度较小，每圈螺旋的水平高度之差小于螺旋的半径，使得A的位置高于B，此时由于重力作用，物料由A运动到B，由此物料实现由低向高运动。
螺旋夹层4通过特殊形状的耐火异型砖砌成，所用砖的外形如附图9所述，但不限于此，窑体外围采用钢结构起支撑作用。
出料口一端的封头筒体由耐火砖，钢板由内到外构成，耐火砖的尺寸为100mm-500mm，其余的筒体为螺旋夹层筒体，该筒体由内到外是由螺旋夹层，耐火保温材料，钢板组成，螺旋夹层尺寸为100mm-500mm，耐火保温层为0mm-200mm，耐火保温材料层中有刚性支撑，刚性支撑由组成螺旋夹层的耐火砖改变部分形状实现，如附图10。
物料从螺旋夹层4中的空心螺旋通道进入窑内筒10的设计，直接改变螺旋夹层4耐火空心砖的形状形成第二过料口9，物料会因重力而直接倾落到窑内筒10中。
在实施上述具体实施方式中，回转窑的技术参数如下：
回转窑的倾斜度为0.5°-4.5°；
回转窑的内筒直径为1m-4.5m；
回转窑的螺旋夹层厚度为100mm-500mm；
回转窑的螺旋夹层螺距为300mm-800mm；
回转窑的长径比为L/D=10-30。
本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (5)
1.一种带螺旋夹层结构的回转窑，包括进料装置、密封结构、第一过料口、螺旋夹层、支撑装置、动力装置、窑外壳、第二过料口、窑内筒、燃烧装置及窑头罩；其特征在于：所述回转窑的筒体是由螺旋夹层筒体与封头筒体的内径等同对接并由密封结构密封而构成；
所述密封结构与封头筒体接触密封、与螺旋夹层筒体接触密封；其密封结构留有开口，开口靠近物料通道一侧与进料装置的物料通道对接密封，密封结构与进料装置静止不动；
所述螺旋夹层筒体是由窑外壳、耐火保温材料层及螺旋夹层由外到内构成，其中，窑外壳为钢板；耐火保温材料层的厚度为0mm-200mm；螺旋夹层的厚度为100mm-500mm，螺旋夹层是由耐火异型空心砖砌筑而成，夹层中的空腔是一条螺旋状的物料通道；进料装置与密封结构相通，第一过料口是螺旋夹层的物料通道起始端，第一过料口与密封结构接触，密封结构静止，当螺旋夹层的第一过料口旋转到密封结构的开口处时，物料从进料装置经过密封结构再通过过料口进入螺旋夹层，螺旋夹层与筒体一并旋转，旋转过程中物料由于重力和摩擦力作用在螺旋夹层中翻转滚动，从螺旋夹层一端被输送到另一端，最后一圈螺旋夹层上设有第二过料口使螺旋夹层与窑内筒相连通，物料得以进入窑内筒作回转运动而继续回转混合；第一过料口设在回转窑的低端，物料随着窑体转动时在螺旋夹层中的物料通道中由回转窑低端向高端移动，到达回转窑高端后落入窑内筒，继续作回转运动，最终由底端的第二过料口排出；
所述封头筒体和螺旋夹层筒体以上述密封结构为分界线，封头筒体由耐火砖及窑外壳构成，耐火砖100mm-500mm，窑外壳为钢板；
所述燃烧装置为燃烧器，位于窑头罩处，燃气与助燃空气混合燃烧加热物料，高温烟气从窑头运动到窑尾排出进入烟气处理系统。
2.如权利要求1所述的带螺旋夹层结构的回转窑，其特征在于：所述回转窑的倾斜度是0.5-4.5°。
3.如权利要求1所述的带螺旋夹层结构的回转窑，其特征在于：所述回转窑的窑内筒直径是1m-4.5m。
4.如权利要求1所述的带螺旋夹层结构的回转窑，其特征在于：所述回转窑的螺旋夹层的螺距是200mm-800mm。
5.如权利要求1所述的带螺旋夹层结构的回转窑，其特征在于：所述回转窑的长径比是L/D=10-30。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111575030A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-08-25 | 焦彪彪 | 一种具有可承重密封结构的生物质热解卧式转炉 |
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| CN1566886A (zh) * | 2003-06-27 | 2005-01-19 | 李纯 | 多筒自磨自筛回转窑 |
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2019
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