CN111302674A - 一种带有辅助梁的梁式石灰窑 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有辅助梁的梁式石灰窑，包括窑体、供风系统、废气排放系统和控制系统。窑体内的预热带设有上抽吸梁和脱硝梁，冷却带设有下抽吸梁。煅烧带设有至少一层燃烧梁，每层设有至少一根燃烧梁，每根燃烧梁的上部设有辅助梁和顶梁。燃烧梁的顶部设有烧嘴，烧嘴周围设有空气通道。燃烧梁与下抽吸梁结合为一体，下抽吸梁由集气箱和引射箱构成，引射箱的一端或两端设有引射风枪，集气箱与引射箱之间设有引射通道，引射箱通过循环通道与燃烧梁的箱体连通。本发明提供的梁式石灰窑通过在窑体内设置燃烧梁和辅助梁结构，配合设置上下抽吸梁，能够减少梁式石灰竖窑的进风量，减少废气的排放。

Description

一种带有辅助梁的梁式石灰窑

技术领域

本发明属于化工建材生产设备技术领域，涉及一种带有辅助梁的梁式石灰窑。

背景技术

用梁式石灰窑煅烧石灰石是石灰生产的常用技术，梁式石灰窑具有能耗低、石灰产品质量好、生产能力强、操作弹性大等优点，广泛用于冶金、化工等用途的石灰生产。燃烧梁是梁式石灰窑的核心设备，通过燃烧梁对石灰石进行煅烧。一般，煅烧需要燃料在煅烧带燃烧，放出热量加热被煅烧物料。石灰石的分解温度为900℃左右，煅烧温度一般为1000～1200℃。为达到煅烧温度，生产出合格的石灰，需要一定热值的燃料。梁式石灰窑多为气烧石灰窑，使用天然气、液化石油气、焦炉煤气、高炉煤气和电石炉气等作为燃料。受燃料资源和环保的限制，一些地方不能使用气烧石灰窑生产石灰。

烟气是石灰窑的主要排放物，为可燃物在窑膛内燃烧和石灰石分解产生的混合气体。由于烟气中含有大量的氮氧化物NOx，如NO，这些氮氧化物如果直接排放到大气中，会污染空气，形成光化学烟雾和酸雨，危害人体健康，因此烟气在排放之前必须经过脱氮（即脱硝）处理。

现有的梁式石灰窑中的燃烧梁如使用固体燃料煅烧石灰，受工艺上的限制，煅烧效果不够理想，并且不能充分满足石灰窑烟气排放的质量要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种带有辅助梁的梁式石灰窑，使用固体燃料进行煅烧，适应气体燃料受限的地区煅烧石灰，提高脱硝效果，满足节能环保的要求，尤其适用在现有石灰窑基础上改建，充分利用现有资源节省建设投资，降低石灰窑排放烟气的氮氧化物含量，增加企业经济效益。

本发明的技术方案是：

一种带有辅助梁的梁式石灰窑，包括窑体、供料系统、燃料供给系统、出料系统、供风系统、废气排放系统和控制系统，窑体的上部设有进料口,窑体的下部设有出料口。窑体内包括预热带、煅烧带和冷却带，预热带的上部设有至少一根上抽吸梁，冷却带的上部设有至少一根下抽吸梁，上抽吸梁通过废气出口与废气排放系统连接。预热带设有至少一根脱硝梁，煅烧带设有至少一层燃烧梁，每层设有至少一根燃烧梁，每根燃烧梁的上部设有辅助梁和顶梁。燃烧梁的顶部设有烧嘴，燃料输送管路连接到烧嘴，烧嘴周围设有空气通道。燃烧梁和下抽吸梁等量或不等量、纵向平齐设置，燃烧梁与下抽吸梁结合为一体。下抽吸梁由集气箱和引射箱构成，集气箱与引射箱之间设有引射通道，引射箱通过循环通道与燃烧梁的箱体连通，燃烧梁的一端或两端设有引射风枪。

进一步的，辅助梁至少为一层，包括上辅助梁、中辅助梁和下辅助梁。燃烧梁上部安装上辅助梁，或依次安装上辅助梁和中辅助梁，或依次安装上辅助梁、中辅助梁和下辅助梁三种形式，顶梁安装在上辅助梁的上部，顶梁、上辅助梁、中辅助梁和下辅助梁构成一个燃烧室，作为燃料的燃烧空间。燃烧粱的烧嘴的喷射方向包括但不限于向上喷射。燃烧梁的位置包括但不限于位于辅助梁的下方。

进一步的，上辅助梁、中辅助梁和下辅助梁的梁体为包括但不限于没有顶和底的箱体结构，顶梁、下抽吸梁的集气箱和引射箱为包括但不限于凹口朝下的凹型体结构。

进一步的，顶梁、上辅助梁、中辅助梁、下辅助梁和下抽吸梁的梁体为钢结构或耐材结构或钢材与耐材的混合结构。梁体为耐材时，耐材可以将热量传导给石灰石物料，允许在此空间的下部石灰石物料主要靠辅助梁的耐材传递热量进行煅烧。梁体为钢结构时，梁体的内部或/和外部衬有耐火材料。顶梁的两个侧面分别设有至少一排烟气孔，下抽吸梁的集气箱的两个侧面设有进风孔。

进一步的，燃烧梁、下抽吸梁、顶梁、钢结构的上辅助梁、中辅助梁和下辅助梁的梁体内设有导热油管，导热油管与导热油循环系统连接，导热油循环系统包括连接管路、导热油循环泵和导热油换热器。

进一步的，上辅助梁、中辅助梁和下辅助梁的两个侧面允许设有包括但不限于向下倾斜的烟气孔。允许在顶梁、上辅助梁、中辅助梁和下辅助梁的烟气出口处布置二次风进行助燃。

进一步的，废气排放系统包括换热器、除尘器、引风机和烟囱，上抽吸梁的废气出口通过换热器、除尘器和引风机连接到烟囱。供风系统包括高压风机、换热器和导热油换热器，高压风机通过换热器和导热油换热器连接到燃烧梁的引射风枪，也允许先通过导热油换热器，再通过换热器连接到引射风枪。

进一步的，脱硝梁为包括但不限于圆柱型结构或箱体型结构，脱硝梁的两侧和底部设有脱硝剂喷射孔。脱硝梁与脱硝制备单元连接，脱硝制备单元包括液氨储罐、液氨蒸发器、氨气缓冲罐和液氨泵，液氨储罐通过液氨泵连接到液氨蒸发器，氨液蒸发器通过氨气缓冲罐连接到氨风混合器，氨风混合器连接到脱硝梁。脱硝制备单元使用的脱硝系统包括但不限于是液氨系统。

进一步的，上辅助梁、中辅助梁和下辅助梁的梁体内设有筋板，用于支撑梁体。上辅助梁、中辅助梁和下辅助梁的相邻梁体之间设有筋板。下抽吸梁下部设有支撑柱。筋板包括但不限于是耐火材料。

进一步的，烧嘴使用的燃料为固体燃料、液体燃料或气体然料，或上述燃料的组合。上辅助梁、中辅助梁和下辅助梁的导热油管替换为结构冷却风通道。

进一步的，高温烟气从顶梁侧面的至少一排烟气孔排出，其中一部分高温烟气向上排出以逆流方式进入石灰石物料内形成逆流煅烧，其余部分高温烟气向下以顺流方式进入石灰石物料内形成并流煅烧，最终并流烟气被引射进入下抽吸梁，也允许不采用并流方案所有烟气都逆流，或少量并流方案。允许高压风进入辅助梁的冷却结构进行预热之后再去引射。

当存在从上辅助梁、中辅助梁和下辅助梁侧面的烟气孔出来的高温烟气也允许一部分向上以逆流方式进入石灰石物料内形成逆流煅烧，其余部分高温烟气向下以顺流方式进入石灰石物料内形成并流煅烧，最终并流烟气被引射进入下抽吸梁，也允许不采用并流方案所有烟气都逆流，或少量并流方案。

进一步的，顶梁设有烧嘴，燃料输送管路穿过顶梁连接到烧嘴，烧嘴插入烟气孔；燃烧梁不设烧嘴，上辅助梁、中辅助梁、下辅助梁和燃烧梁用作预热空气的通道。

进一步的，上辅助梁、中辅助梁和下辅助梁设有烧嘴，烧嘴插入烟气孔；燃料输送管路穿过上辅助梁、中辅助梁和下辅助梁连接到烧嘴。

进一步的，燃烧梁不设烧嘴，石灰窑与气化加热炉和电石回转窑联产；气化加热炉设有循环气体出口和引射器，电石回转窑设有原料入口；石灰窑设有水分回收器和CO2回收系统；上抽吸梁出口通过水分回收器分为两路，一路连接到CO2回收系统，另一路通过高压风机连接到引射风枪和气化加热炉的引射器；所述气化加热炉的循环气体出口通过载气输送管路连接到引射箱的载气入口；石灰窑的出料口通过磨粉设备连接到电石回转窑的原料入口。

本发明提供的带有辅助梁的梁式石灰窑，通过在窑体内设置燃烧梁和辅助梁结构，并配合设置上下吸气梁，能够减少梁式石灰竖窑的进风量，减少废气的排放。由于设置有脱硝梁，能够在废气排出石灰窑之前，对煅烧石灰产生的废气进行脱硝处理，提高石灰窑的环保性能。与现有技术相比，本发明具有的优点是：①引射风先与废气换热，将废气温度降至150℃以下，再与导热油换热，吸收余热之后进入辅助梁。②上辅助梁、中辅助梁和下辅助梁可以为耐材结构，下抽吸梁设至少2根支撑柱；允许包括但不限于采用设导热油的结构件作为其骨架，以加强其结构强度。③允许上辅助梁的下部的中、下辅助梁为钢结构的辅助梁，高度为2米。④火焰不与耐材接触。⑤允许在梁的烟气出口处布置二次风，对于降低氮氧化物有利。⑥采用引射原理将高温烟气返回燃烧空间，提高了固体燃料的燃烧效率，扩大了梁式石灰窑燃料使用范围，有利于降低烟气中氮氧化物的含量和环境保护。本发明尤其适用于现有石灰窑的改建，充分利用现有资源节省建设投资，增加企业经济效益。

附图说明

图1为本发明提供的带有辅助梁的梁式石灰窑的结构示意图；

图2为图1的A-A图；

图3为图1的B-B图；

图4为本发明提供的带有辅助梁的梁式石灰窑的另一实施方案的结构示意图；

图5为图4的C-C图；

图6为图1煅烧带和冷却带详图；

图7为图1的左视图；

图8为图1的右视图；

图9为本发明第三种实施方案的结构示意图；

图10为图9的D-D如图；

图11为本发明第四种实施方案的结构示意图；

图12为本发明第四种实施方案的结构示意图；

图13为本发明第五种实施方案的结构示意图；

图14为图13的A-A图；

图15本发明第六种实施方案的结构示意图；

图16为图15的A-A图；

图17为回转窑64的密封室示意图；

图18为喷嘴的详图。

其中：1—窑体、2—上抽吸梁、3—脱硝梁、4—进料口、5—废气出口、6—换热器、7—除尘器、8—引风机、9—烟囱、10—高压风机、11—引射风枪、12—燃烧梁、16—下抽吸梁、17—出料口、19—烟气孔、20—烧嘴、21—导热油管、25—空气通道、26—箱体、37—上辅助梁、38—中辅助梁、39—下辅助梁、40—支撑柱、42—筋板、43—导热油换热器、45—顶梁、46—引射箱、47—集气箱、48—引射通道、49—循环通道、50—进风孔、51—载气入口、52—水分回收器、53—CO2回收系统、54—引射器、55—引射气进口、56—尾气引射入口、57—喷嘴、58—气化加热炉、59—循环气体出口、60—出渣口、61—灰渣余热回收器、62—灰渣出口、63—灰渣池、64—回转窑、65—原料入口、66—尾气出口、67—循环气体入口、68—电石出口、69—电石余热回收装置、70—产品运输车、71—载气循环管路、72—载气输送管路、73—气封室、74—窑头罩、75—氧气通道、76—煤粉通道、77—磨粉设备。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明提供的带有辅助梁的梁式石灰窑如图1所示，包括窑体1、供料系统、燃料供给系统、出料系统、供风系统、废气排放系统和控制系统，窑体的上部设有进料口4,窑体的下部设有出料口17。窑体内包括预热带、煅烧带和冷却带，预热带的上部设有两根上抽吸梁2和3根脱硝梁3，冷却带的上部设有3根下抽吸梁16，上抽吸梁通过废气出口5与废气排放系统连接。废气排放系统包括换热器6、除尘器7、引风机8和烟囱9，上抽吸梁2的废气出口通过换热器6的壳程、除尘器7和引风机8连接到烟囱9。燃料供给系统包括煤粉料仓、罗斯风机和煤粉燃料输送管路。图6为图1所示梁式窑中煅烧带和冷却带详图，图7为图1的左视图，图8为图1的右视图。

如图3所示，煅烧带设有3组顶梁45、上辅助梁37、中辅助梁38、下辅助梁39和燃烧梁12。如图2所示，顶梁45、上辅助梁37、中辅助梁38、下辅助梁39和燃烧梁12由上至下依次安装在下抽吸梁16上。梁式窑的燃料为固体燃料，燃烧梁12的梁体为矩型结构。燃烧梁12的顶部设有烧嘴20，烧嘴为固体燃料烧嘴，燃料输送管路连接到烧嘴，烧嘴周围设有空气通道25。顶梁45、上辅助梁37、中辅助梁38、下辅助梁39和燃烧梁12配合设置，燃烧梁12和下抽吸梁16纵向平齐设置。下抽吸梁16由集气箱47和引射箱46构成，上辅助梁37、中辅助梁38和下辅助梁39的梁体为没有顶和底的箱体结构，顶梁45、下抽吸梁的集气箱47和引射箱46为凹口朝下的凹型体结构。燃烧梁12和下抽吸梁16等量和纵向平齐设置，燃烧梁12与下抽吸梁16结合为一体。下抽吸梁16由集气箱47和引射箱46构成，集气箱47与引射箱46之间设有引射通道48，引射箱47通过循环通道49与燃烧梁12的箱体26连通。图3所示，上辅助梁37、中辅助梁38和下辅助梁39的内部空腔设有筋板42，用于支撑梁体。筋板42位于两相邻烧嘴的中间，用于连接固定梁体。上辅助梁37、中辅助梁38和下辅助梁39的相邻梁体之间设有筋板42。筋板42为耐火材料。下抽吸梁16下部设有3根支撑柱40，支撑柱坐落在窑底，用于支撑下抽吸梁。位于窑体内两侧抽吸梁16的引射箱46从右端插入引射风枪11，中间的引射箱从左端插入引射风枪11。供风系统包括高压风机10、换热器6和导热油换热器43，高压风机10连接到换热器6的管程入口，换热器6的管程出口经导热油换热器43连接到燃烧梁12的引射风枪11。也允许先通过导热油换热器43，再通过换热器6连接到引射风枪11。集气箱47通过引射通道48与引射箱46相连通，引射箱46通过循环通道49与燃烧梁12的箱体26相连通，为燃烧梁提供助燃风。引射通道48位于引射风枪的相同侧，循环通道49位于引射风枪的另一侧。顶梁45、上辅助梁37、中辅助梁38和下辅助梁39构成一个燃烧室，作为燃料的燃烧空间。

如图2所示，顶梁45、上辅助梁37、中辅助梁38和下辅助梁39为钢结构，中辅助梁38和下辅助梁39的高度为2米。顶梁45的两个侧面分别设有两排烟气孔19。顶梁45、上辅助梁37、中辅助梁38、下辅助梁39、燃烧梁12和下抽吸梁16的梁体内设有导热油管21，导热油管21与导热油循环系统连接，导热油循环系统包括连接管路、导热油循环泵和导热油换热器43。

脱硝梁3为圆柱型结构或箱体型结构，脱硝梁的两侧和底部设有脱硝剂喷射孔。脱硝梁3与脱硝制备单元连接，脱硝制备单元包括液氨储罐、液氨蒸发器、氨气缓冲罐和液氨泵，液氨储罐通过液氨泵连接到液氨蒸发器，氨液蒸发器通过氨气缓冲罐连接到氨风混合器，氨风混合器连接到脱硝梁。

本发明提供的带有辅助梁的梁式石灰窑的运行过程为：石灰石物料经进料口4进入窑体1内经预热带预热后进入煅烧带进行煅烧。煤粉料仓输出的煤粉经燃料输送系统输送至抽吸梁中的燃烧梁12的烧嘴20，与空气通道25喷出的助燃风一并依次进入下辅助梁39、中辅助梁38和上辅助梁37的内部空腔进行燃烧，燃烧后的高温烟气在上抽吸梁2的抽吸作用下，从顶梁45侧面的两排烟气孔19排出，其中一部分高温烟气从上排烟气孔19排出向上以逆流方式进入石灰石物料内形成逆流煅烧，其余部分高温烟气向下以顺流方式进入石灰石物料内形成并流煅烧，最终并流烟气被引射进入下抽吸梁，也允许不采用并流方案所有烟气都逆流，或少量并流方案。向上运动的高温烟气煅烧石灰石物料后，再上升进入预热带料层预热石灰石物料，之后与脱硝梁3的脱硝剂喷射孔喷出的脱硝剂混合，在温度为850-1050℃的料层内以选择性非催化还原（SNCR）的方式进行脱硝反应。经脱硝后的烟气由上抽吸梁2的废气出口5到废气排放系统排放。由高压风机鼓出的高压空气经换热器6和导热油换热器43换热后，经引射风枪11作为引射风与进入集气箱47的作为被引射风的石灰冷却风及并流方式下来的烟气一并作为助燃风进入引射箱46，然后再通过循环通道49进入燃烧梁12的箱体26与煤粉混合燃烧。煅烧后的石灰下行进入冷却带由冷却风机通入冷却风进行冷却，冷却后的石灰经出料口17排出石灰窑。如图3所示，两侧燃烧梁12从右侧的引射风枪11喷入高压风，中间燃烧梁从左侧引射风枪11喷入高压风。

本发明带有辅助梁的梁式石灰窑可以为欠氧燃烧，允许在烟气出口布置二次风管、补充供氧，有利于燃料充分燃烧和氮氧化物的降低。燃烧梁与下抽吸梁为分体结构或一体结构，下抽吸梁的侧面设有进风孔50。允许高压风进入辅助梁的冷却结构进行预热之后再去引射，具体见图12。

下辅助梁39、中辅助梁38和上辅助梁37也可以采用全耐材结构，耐材可以从侧面将热量传导给石灰石物料，下部石灰石物料允许靠辅助梁的耐材传递热量进行煅烧，也可以采用一部分耐材结构，一部分钢结构，钢结构中通入导热油进行换热冷却。

从上辅助梁37、中辅助梁38和下辅助梁39侧面的烟气孔19出来的高温烟气也允许一部分向上以逆流方式进入石灰石物料内形成逆流煅烧，其余部分高温烟气向下以顺流方式进入石灰石物料内形成并流煅烧，最终并流烟气被引射进入下抽吸梁，也允许不采用并流方案所有烟气都逆流，或少量并流方案。

需要说明的是，燃烧粱12的烧嘴20的喷射方向包括但不限于向上喷射；燃烧梁12的位置包括但不限于位于辅助梁的下方。

实施例2

本发明另一实施方式如图4所示，煅烧带设有3组顶梁45、上辅助梁37、中辅助梁38、下辅助梁39和燃烧梁12。顶梁45、上辅助梁37、中辅助梁38、下辅助梁39和燃烧梁12由上至下依次安装在下抽吸梁16上。燃烧梁12的顶部设有烧嘴20，烧嘴周围设有空气通道25。顶梁45、上辅助梁37、中辅助梁38、下辅助梁39和燃烧梁12配合设置，燃烧梁12和下抽吸梁16纵向平齐设置。燃烧梁12与下抽吸梁16结合为一体，下抽吸梁16由集气箱47和引射箱46构成，如图5所示，两侧的引射箱46从两侧插入引射风枪11。两侧的引射风枪11的对应侧均设有引射通道48，循环通道49位于引射箱的中间。上辅助梁37、中辅助梁38和下辅助梁39的内部空腔设有筋板42，筋板42位于两相邻烧嘴的中间，用于支撑梁体。上辅助梁37、中辅助梁38和下辅助梁39的相邻梁体之间设有筋板42。

由高压风机鼓出的高压空气经换热器6和导热油换热器43换热后，从两侧两侧的引射风枪11进入引射箱46，在引射风枪11的引射作用下从底部进入窑体的冷却风由底部和两侧进风孔45进入下抽吸梁16的集气箱47，通过引射通道48进入引射箱46作为被引射风。通过相对引射将被引射风引射后，与被引射风一并作为助燃风通过位于引射箱46中间的循环通道49进入燃烧梁12的箱体26内。进入燃烧梁12梁体26的助燃风经烧嘴20周围的空气通道25喷入燃烧空间进行助燃燃烧，之后进入煅烧带煅烧石灰石物料。其它结构和运行方式与实施例1相同。参照图12也可以在实施例2中石灰窑对应位置允许高压风进入辅助梁的冷却结构进行预热之后再去引射。

实施例3

本发明第三种实施方式如图9、图10所示，煅烧带设有3组顶梁45、上辅助梁37、中辅助梁38、下辅助梁39和燃烧梁12。顶梁45、上辅助梁37、中辅助梁38、下辅助梁39和燃烧梁12由上至下依次安装在下抽吸梁16上。顶梁45、上辅助梁37、中辅助梁38、下辅助梁39和下抽吸梁的梁体为钢结构。顶梁45、上辅助梁37、中辅助梁38和下辅助梁39的两个侧面分别设有两排向下倾斜的烟气孔19。

上辅助梁37、中辅助梁38和下辅助梁39的梁体为没有顶和底的箱体结构，顶梁45、下抽吸梁的集气箱47和引射箱46为凹口朝下的凹型体结构。引射箱46的一端设有引射风枪11，集气箱47与引射箱46之间设有引射通道49，引射箱47通过循环通道49与燃烧梁12的箱体26连通。引射通道48位于引射风枪的相同侧，循环通道49位于引射风枪的另一侧。

本实施例的运行过程为：石灰石物料经进料口4进入窑体1内经预热带预热后进入煅烧带进行煅烧。煤粉料仓输出的煤粉经燃料输送系统输送至燃烧梁12的烧嘴20，与空气通道25喷出的助燃风一并依次进入下辅助梁39、中辅助梁38和上辅助梁37的内部空腔进行燃烧，燃烧后的高温烟气在上抽吸梁2的抽吸作用下，从顶梁45和上辅助梁37、中辅助梁38和下辅助梁39侧面的烟气孔19排出，其中一部分高温烟气从顶梁45的上排烟气孔19排出向上以逆流方式进入石灰石物料内形成逆流煅烧，其余部分高温烟气向下以顺流方式进入石灰石物料内形成并流煅烧。向上运动的高温烟气煅烧石灰石物料后，再上升进入预热带料层预热新鲜物料。本实施例其它流程和运行方式与实施例1相同。参照图12也可以在实施例3中石灰窑对应位置允许高压风进入辅助梁的冷却结构进行预热之后再去引射。

实施例4

本发明第四种实施方式如图11所示，引射箱46的两端设有引射风枪11，两侧的引射风枪11的对应侧均设有引射通道48，循环通道49位于引射箱46的中间。本实施例其它结构与实施例3相同。参照图12也可以在实施例4中石灰窑对应位置允许高压风进入辅助梁的冷却结构进行预热之后再去引射。

实施例5

本发明第五种实施方式如图13、图14所示，煅烧带设有3组顶梁45、上辅助梁37、中辅助梁38、下辅助梁39和燃烧梁12。顶梁45、上辅助梁37、中辅助梁38、下辅助梁39和燃烧梁12由上至下依次安装在下抽吸梁16上。顶梁45、上辅助梁37、中辅助梁38、下辅助梁39和下抽吸梁的梁体为钢结构。顶梁45设有烧嘴20，燃料输送管路穿过顶梁连接到烧嘴20，烧嘴插入烟气孔19。燃烧梁12不设烧嘴，上辅助梁37、中辅助梁38、下辅助梁39和燃烧梁作为预热空气的通道。

上辅助梁37、中辅助梁38和下辅助梁39的梁体为没有顶和底的箱体结构，顶梁45、下抽吸梁的集气箱47和引射箱46为凹口朝下的凹型体结构。引射箱46的一端设有引射风枪11，集气箱47与引射箱46之间设有引射通道49，引射箱47通过循环通道49与燃烧梁12的箱体26连通。引射通道48位于引射风枪的相同侧，循环通道49位于引射风枪的另一侧。

本发明提供的带有辅助梁的梁式石灰窑的运行过程为：石灰石物料经进料口4进入窑体1内经预热带预热后进入煅烧带进行煅烧。煤粉料仓输出的煤粉经燃料输送管路输送至顶梁45的烧嘴20，经燃烧梁12、下辅助梁39中辅助梁38和上辅助梁37预热后的混合气体烟气孔19排出作为助燃气体助燃燃烧煅烧石灰石物料。燃烧后的高温烟气的其中一部分向上以逆流方式进入石灰石物料内形成逆流煅烧，其余部分高温烟气向下以顺流方式进入石灰石物料内形成并流煅烧，最终并流烟气被引射进入下抽吸梁，也允许不采用并流方案所有烟气都逆流，或少量并流方案。向上运动的高温烟气煅烧石灰石物料后，再上升进入预热带料层预热石灰石物料，之后与脱硝梁3的脱硝剂喷射孔喷出的脱硝剂混合，在温度为850-1050℃的料层内以选择性非催化还原（SNCR）的方式进行脱硝反应。经脱硝后的烟气由上抽吸梁2的废气出口5到废气排放系统排放。由高压风机鼓出的高压空气经换热器6和导热油换热器43换热后，经引射风枪11作为引射风与进入集气箱47的作为被引射风的石灰冷却风及并流方式下来的烟气一并作为助燃风进入引射箱46，然后再通过循环通道49进入燃烧梁12的箱体26，通过空气通道25进入下、中、上三层辅助梁的内部空腔进行预热上行，最终从排气孔19排出，此时梁体的内部空腔仅作为预热空气之用。煅烧后的石灰下行进入冷却带由冷却风机通入冷却风进行冷却，冷却后的石灰经出料口17排出石灰窑。

本发明带有辅助梁的梁式石灰窑可以为欠氧燃烧，允许在烟气出口布置二次风管、补充供氧，有利于燃料充分燃烧和氮氧化物的降低。燃烧梁与下抽吸梁为分体结构或一体结构，下抽吸梁的侧面设有进风孔50。允许高压风进入辅助梁的冷却结构进行预热之后再去引射，具体见图12。

下辅助梁39、中辅助梁38和上辅助梁37也可以采用全耐材结构，耐材可以从侧面将热量传导给石灰石物料，下部石灰石物料允许靠辅助梁的耐材传递热量进行煅烧，也可以采用一部分耐材结构，一部分钢结构，钢结构中通入导热油进行换热冷却。

允许上辅助梁37、中辅助梁38和下辅助梁39的两个侧面的也设置烟气孔19，并对应的在烟气孔19内插入烧嘴20，燃料输送管路穿过上辅助梁37、中辅助梁38和下辅助梁39连接到烧嘴20当上辅助梁37、中辅助梁38和下辅助梁39侧面的设置烟气孔19时，烟气孔19出来的高温烟气也允许一部分向上以逆流方式进入石灰石物料内形成逆流煅烧，其余部分高温烟气向下以顺流方式进入石灰石物料内形成并流煅烧，最终并流烟气被引射进入下抽吸梁，也允许不采用并流方案所有烟气都逆流，或少量并流方案。

实施例6

本发明第四种实施方式如图15所示，包括窑体1、气化加热炉58、回转窑64、废气回收利用系统和控制系统。窑体1的上部设有进料口4,窑体的下部设有出料口17，出料口17与磨粉设备77的入口连接。窑体内包括预热带、煅烧带和冷却带，预热带的上部设有两根上抽吸梁2和3根脱硝梁3，冷却带的上部设有3根下抽吸梁16，上抽吸梁通过废气出口5与废气排放系统连接。

气化加热炉58设有引射器69、喷嘴57、循环气体出口74和出渣口75。引射器69设有引射气进口55、尾气引射入口71和喷射口，喷射口连接到气化加热炉58，出渣口75通过灰渣余热回收装置76经灰渣出口77连接到灰渣池63。循环气体出口74分为两路，一路通过载气循环管路71与回转窑64的循环气体入口67连接，另一路通过载气输送管路72与窑体1的出料口17连接。

回转窑64设有尾气出口66、原料入口65。尾气出口66与引射器69的尾气引射入口71连接。原料入口65与磨粉设备77的出口连接。

废气回收利用系统包括水分回收器37、CO2回收系统68、高压风机10，上抽吸梁2的废气出口与水分回收器67的入口连接，水分回收器的出口分为两路，一路与CO2回收系统68连接，另一路与高压风机10连接，高压风机10的出口分为三路，第一路与窑体1的出料口17连接，第二路与引射器69的引射气进口40连接，第三路与气封室58连接。

如图17所示，回转窑设有窑头罩74，窑头罩与回转窑窑体之间设有密封室58，窑头罩设有循环气体入口67和电石出口68，循环气体入口67位于密封室58中部，电石出口68位于密封室58的下部，密封为刀口动密封，保证回转窑内的气体不进入大气，大气不进入回转窑内。高压风机出口的第三路与密封室58连接。电石出口68经电石余热回收装置69与产品运输车70连接。

如图18所示，喷嘴42为同轴套筒式结构，喷嘴的中心为煤粉通道76，煤粉通道的周围为氧气通道75。

循环气体的量根据气化工艺要求确定，利用所述方法可以使尾气中的二氧化碳可以参加循环也可以不进入引射器。煤粉可以被其他含碳物质所替代，在装置内进行引射，在气化的同时进行气体循环的方法可以使含碳物质的消耗量显著降低。

回转窑64应用于电石的生产。煤粉载体为二氧化碳。引射器和喷嘴尽量靠近，以便于煤粉、氧气和可燃性气体充分混合接触，增加可燃性气体的反应效率。原料和从尾气中回收的原料由载气输送，经原料入口65侧向喷到回转窑高温熔融的物料内壁上，使原料粉粘结在高温熔融物料上，使尾气少携带原料粉出回转窑，减少尾气所携带的原料粉。气化加热炉58和回转窑64具有比窑体1更高压力等级的压力。所有带温设备和管道，都具有内保温或外保温或内外保温的结构。

本实施例的运行过程为：

在引射风枪11的引射作用下，来自气化加热炉58的2000℃高温载气与石灰冷却风和并流烟气再与引射风一并进入引射箱46，然后再通过循环通道49进入燃烧梁12的箱体26，通过空气通道25进入辅助梁的内部空腔，上行并最终从排气孔19排出，利用烟气显热煅烧石灰石物料。自排气孔19排出的高温烟气的其中一部分向上以逆流方式进入石灰石物料内形成逆流煅烧，其余部分高温烟气向下以顺流方式进入石灰石物料内形成并流煅烧，最终并流烟气被引射进入下抽吸梁，也允许不采用并流方案所有烟气都逆流，或少量并流方案。向上运动的高温烟气煅烧石灰石物料后，再上升进入预热带料层预热石灰石物料，之后与脱硝梁3的脱硝剂喷射孔喷出的脱硝剂混合，在温度为850-1050℃的料层内以选择性非催化还原（SNCR）的方式进行脱硝反应。经脱硝后的烟气由上抽吸梁2的废气出口5到废气排放系统排放。由高压风机鼓出的高压空气经换热器6和导热油换热器43换热后，经引射风枪11作为引射风与进入集气箱47的作为被引射风的石灰冷却风及并流方式下来的烟气一并作为助燃风进入引射箱46，然后再通过循环通道49进入燃烧梁12的箱体26，通过空气通道25进入辅助梁的内部空腔，上行并最终从排气孔19排出，此时梁体的内部空腔仅作为预热空气之用。煅烧后的石灰下行进入冷却带由冷却风机通入冷却风进行冷却，冷却后的石灰经出料口17排出石灰窑。

石灰石物料经进料口4进入窑体1内经预热带预热后进入煅烧带进行煅烧。来自气化加热炉58的具有一定压力的一部分高温载气经三通阀18交替进入上燃烧梁12和下燃烧梁14，通过引射风枪11喷入上燃烧梁和下燃烧梁。从底部进入窑体的石灰冷却风在冷却带冷却石灰后，在引射风枪11的引射作用下进入下抽吸梁16，通过循环通道19与高温载气一并进入上燃烧梁12和下燃烧梁14的箱体26内，再经烟气通道25进入上辅助梁13和下辅助梁15的内部空腔，进入煅烧带煅烧石灰。在上抽吸梁2的抽吸作用下，煅烧石灰后的烟气折返到预热带预热新鲜物料并经脱硝梁3脱除氮氧化物后，进入上抽吸梁2。烟气通过上抽吸梁2的废气出口5经水分回收器67脱除水分后一部分进入高压风机10，另一部分进入CO2回收系统68，制成食品级或工业级CO2产品。进入高压风机10的加压后的烟气分为三部分，第一部分作为石灰冷却风经出料口17进入窑体1的冷却带，第二部分通过引射气进口70进入气化加热炉58的引射器69，作为引射器69的引射动力，第三部分去往气封室58，作为高压密封气体。冷却后的石灰经出料口17排出窑体。两侧的引射风枪11交替进行工作，也允许仅单侧一直进行工作，如图3所示，当左侧引射风枪A和引射风枪C工作时，引射风枪B不工作，此时右侧的引射风枪E工作，引射风枪D和引射风枪F不工作。同样，下燃烧梁也按照上述原理进行工作。

来自窑体1出料口17排出的石灰经磨粉设备77磨细后与粉状焦炭一并作为电石原料通过原料入口65进入回转窑64。干燥后的煤粉由CO2作载气和纯氧经由喷嘴57喷入气化加热炉58，煤粉和纯氧在气化加热炉58内完全燃烧生成CO2和H2O，成为高温载气。高温载气由循环气体出口74经载气循环管路71通过循环气体入口67进入回转窑64加热煅烧电石原料，回转窑64的物料加热到2000℃生成电石和尾气。液态的电石经电石出口68到产品运输车7上的电石锅中。电石尾气经尾气出口66连接到引射器69的尾气引射入口71，引射器69的引射气出口喷射循环进入气化加热炉58。在气化加热炉58内电石尾气与纯氧燃烧生成CO2和H2O，与煤粉和纯氧燃烧的产物CO2和H2O合并从循环气体出口排出，成为高温载气。一部分高温载气经载气循环管路71和循环气体入口67进入回转窑64加热煅烧电石原料生产电石，另一部分高温载气经载气输送管路72和三通阀18交替进入窑体1两侧的引射风枪11，作为引射风枪11引射的动力。从气化加热炉58排出的高温灰渣进入灰渣余热回收装置76，回收余热后的灰渣从灰渣出口77进入灰渣池63，并进行回收利用。

电石尾气的主要成分为CO2、CO、H2和H2O，气化加热炉出口74主要是CO2和H2O。但根据工艺情况，在气化加热炉循环气体出口74也可以保留除CO2和H2O以外的一部分可燃气体，如果是这样的话，从载气输送管路72去窑体1的载气需要在窑体1中增加氧气进行补燃，而这些载气到回转窑64的循环气体入口67时既可以补燃也可以不补燃，直接进入回转窑64。

回转窑做回转运动时，回转窑的窑头罩固定。从回转窑流出的液态电石先流入窑头罩内，并从其下部流到产品运输车的电石锅中。转动的回转窑和固定的窑头罩保持一定间隙，保证回转窑停产时不会有冷凝的固态电石将回转窑筒体和固定的窑头罩粘结在一起，不影响回转窑下次的开车运行。气封室的作用是阻止大气空气进入回转窑内。

由二氧化碳输送的煤粉及氧气进入喷嘴可实现煤粉和氧气从喷嘴的单独通道中喷入气化加热炉，气固物料通道同轴分布，既可保证物料输送的安全性，又可保证物料喷入气化加热炉后借助喷射动能充分混合，为煤粉和氧气燃烧创造必要条件。经磨粉设备磨细的石灰粉与粉状焦炭作为电石原料由原料入口65侧向喷到回转窑高温熔融的物料内壁上，使原料粉粘结在高温熔融物料上，减少尾气携带原料粉。

通过高压风机，引射的工作气体可以不进入引射器69，把引射器69和喷嘴57结合，利用喷嘴57的载气将循环气体引入气化加热炉58内或者循环气体直接进入气化加热炉58内。根据工艺情况，在气化加热炉58内可以进行完全加热使所有气体变成CO2和H2O，也可以进行不完全加热，除了CO2和H2O以外还有其他可燃气体，例如H2和CO。

电石在进入电石运输车前先进入电石余热回收装置69，使余热回收的能源进入图1的系统，用于电石生产的能源。

作为煤粉气化装置的气化加热炉58和作为电石生产装置的回转窑64具有比窑体1更高压力等级的压力。所有带温设备和管道，都具有内保温或外保温或内外保温的结构。

Claims (14)

1.一种带有辅助梁的梁式石灰窑，包括窑体（1）、供料系统、燃料供给系统、出料系统、供风系统、废气排放系统和控制系统，窑体的上部设有进料口（4）,窑体的下部设有出料口（17）；所述窑体内包括预热带、煅烧带和冷却带，所述预热带的上部设有至少一根上抽吸梁（2），所述冷却带的上部设有至少一根下抽吸梁（16），所述上抽吸梁通过废气出口（5）与废气排放系统连接；其特征是：所述预热带设有至少一根脱硝梁（3），所述煅烧带设有至少一层燃烧梁（12），每层设有至少一根燃烧梁，每根燃烧梁的上部设有辅助梁和顶梁（45）；所述燃烧梁（12）的顶部设有烧嘴（20），燃料输送管路连接到烧嘴，所述烧嘴周围设有空气通道（25）；所述燃烧梁（12）和下抽吸梁（16）等量或不等量、纵向平齐设置，所述燃烧梁（12）与下抽吸梁（16）结合为一体；所述下抽吸梁（16）由集气箱（47）和引射箱（46）构成，所述集气箱（47）与引射箱（46）之间设有引射通道（48），所述引射箱（47）通过循环通道（49）与燃烧梁（12）的箱体（26）连通，所述燃烧梁（12）的一端或两端设有引射风枪（11）。

2.根据权利要求1所述的带有辅助梁的梁式石灰窑，其特征是：所述辅助梁至少为一层，包括上辅助梁（37）、中辅助梁（38）和下辅助梁（39）；所述燃烧梁（12）上部安装上辅助梁（37），或依次安装上辅助梁（37）和中辅助梁（38），或依次安装上辅助梁（37）、中辅助梁（38）和下辅助梁（39）三种形式，所述顶梁（45）安装在上辅助梁（37）的上部，顶梁（45）、上辅助梁（37）、中辅助梁（38）和下辅助梁（39）构成一个燃烧室，作为燃料的燃烧空间；所述燃烧粱（12）的烧嘴（20）的喷射方向包括但不限于向上喷射；所述燃烧梁（12）的位置包括但不限于位于辅助梁的下方。

3.根据权利要求2所述的带有辅助梁的梁式石灰窑，其特征是：所述上辅助梁（37）、中辅助梁（38）和下辅助梁（39）的梁体为包括但不限于没有顶和底的箱体结构，所述顶梁（45）、下抽吸梁的集气箱（47）和引射箱（46）为包括但不限于凹口朝下的凹型体结构。

4.根据权利要求2所述的带有辅助梁的梁式石灰窑，其特征是：所述顶梁（45）、上辅助梁（37）、中辅助梁（38）、下辅助梁（39）和下抽吸梁的梁体为钢结构或耐材结构或钢材与耐材的混合结构；所述梁体为耐材时，耐材可以将热量传导给石灰石物料，允许在此空间的下部石灰石物料主要靠辅助梁的耐材传递热量进行煅烧；所述梁体为钢结构时，梁体的内部或/和外部衬有耐火材料；所述顶梁（45）的两个侧面分别设有至少一排烟气孔（19），所述下抽吸梁的集气箱（47）的两个侧面设有进风孔（50）。

5.根据权利要求4所述的带有辅助梁的梁式石灰窑，其特征是：所述燃烧梁（12）、下抽吸梁（16）、顶梁（45）、钢结构的上辅助梁（37）、中辅助梁（38）和下辅助梁（39）的梁体内设有导热油管（21），所述导热油管（21）与导热油循环系统连接，所述导热油循环系统包括连接管路、导热油循环泵和导热油换热器（43）。

6.根据权利要求5所述的带有辅助梁的梁式石灰窑，其特征是：所述上辅助梁（37）、中辅助梁（38）和下辅助梁（39）的两个侧面允许设有包括但不限于向下倾斜的烟气孔（19）；允许在顶梁（45）、上辅助梁（37）、中辅助梁（38）和下辅助梁（39）的烟气出口处布置二次风进行助燃。

7.根据权利要求6所述的带有辅助梁的梁式石灰窑，其特征是：所述废气排放系统包括换热器（6）、除尘器（7）、引风机（8）和烟囱（9），所述上抽吸梁（2）的废气出口通过换热器（6）、除尘器（7）和引风机（8）连接到烟囱（9）；所述供风系统包括高压风机（10）、换热器（6）和导热油换热器（43），所述高压风机（10）通过换热器（6）和导热油换热器（43）连接到燃烧梁（12）的引射风枪（11），也允许先通过导热油换热器（43），再通过换热器（6）连接到引射风枪（11）。

8.根据权利要求1所述的带有辅助梁的梁式石灰窑，其特征是：所述脱硝梁（3）为包括但不限于圆柱型结构或箱体型结构，所述脱硝梁的两侧和底部设有脱硝剂喷射孔；所述脱硝梁（3）与脱硝制备单元连接，所述脱硝制备单元包括液氨储罐、液氨蒸发器、氨气缓冲罐和液氨泵，所述液氨储罐通过液氨泵连接到液氨蒸发器，氨液蒸发器通过氨气缓冲罐连接到氨风混合器，氨风混合器连接到脱硝梁；所述脱硝制备单元使用的脱硝系统包括但不限于是液氨系统。

9.根据权利要求1所述的带有辅助梁的梁式石灰窑，其特征是：所述上辅助梁（37）、中辅助梁（38）和下辅助梁（39）的梁体内设有筋板（42），用于支撑梁体；所述上辅助梁（37）、中辅助梁（38）和下辅助梁（39）的相邻梁体之间设有筋板（42）；所述下抽吸梁（16）下部设有支撑柱（40）；所述筋板（42）包括但不限于是耐火材料。

10.根据权利要求1所述的带有辅助梁的梁式石灰窑，其特征是：所述烧嘴（20）使用的燃料为固体燃料、液体燃料或气体然料，或上述燃料的组合；所述上辅助梁（37）、中辅助梁（38）和下辅助梁（39）的导热油管（21）替换为结构冷却风通道。

11.根据权利要求1所述的带有辅助梁的梁式石灰窑，其特征是：所述高温烟气从顶梁（45）侧面的至少一排烟气孔（19）排出，其中一部分高温烟气向上排出以逆流方式进入石灰石物料内形成逆流煅烧，其余部分高温烟气向下以顺流方式进入石灰石物料内形成并流煅烧，最终并流烟气被引射进入下抽吸梁，也允许不采用并流方案所有烟气都逆流，或少量并流方案；允许高压风进入辅助梁的冷却结构进行预热之后再去引射；当存在从上辅助梁（37）、中辅助梁（38）和下辅助梁（39）侧面的烟气孔（19）出来的高温烟气也允许一部分向上以逆流方式进入石灰石物料内形成逆流煅烧，其余部分高温烟气向下以顺流方式进入石灰石物料内形成并流煅烧，最终并流烟气被引射进入下抽吸梁，也允许不采用并流方案所有烟气都逆流，或少量并流方案。

12.根据权利要求11所述的带有辅助梁的梁式石灰窑，其特征是：所述顶梁（45）设有烧嘴（20），所述燃料输送管路穿过顶梁连接到烧嘴（20），所述烧嘴插入烟气孔（19）；所述燃烧梁（12）不设烧嘴，所述上辅助梁（37）、中辅助梁（38）、下辅助梁（39）和燃烧梁用作预热空气的通道。

13.根据权利要求12所述的带有辅助梁的梁式石灰窑，其特征是：所述上辅助梁（37）、中辅助梁（38）和下辅助梁（39）设有烧嘴（20），所述烧嘴插入烟气孔（19）；所述燃料输送管路穿过上辅助梁（37）、中辅助梁（38）和下辅助梁（39）连接到烧嘴（20）。

14.根据权利要求11所述的带有辅助梁的梁式石灰窑，其特征是：所述燃烧梁（12）不设烧嘴，所述石灰窑与气化加热炉（58）和电石回转窑（64）联产；所述气化加热炉（58）设有循环气体出口（59）和引射器（54），所述电石回转窑（64）设有原料入口（65）；所述石灰窑设有水分回收器（52）和CO2回收系统（53）；所述上抽吸梁（2）出口通过水分回收器（52）分为两路，一路连接到CO2回收系统（53），另一路通过高压风机（10）连接到引射风枪（11）和气化加热炉（58）的引射器（54）；所述气化加热炉（58）的循环气体出口（59）通过载气输送管路(72)连接到引射箱（46）的载气入口（51）；所述石灰窑的出料口（17）通过磨粉设备(77)连接到电石回转窑（64）的原料入口（65）。

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