CN114105499B - 自蓄热双膛窑 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自蓄热双膛窑,包括两个窑膛,每个窑膛分别设置一个蓄热式换热器。在每个窑膛煅烧区的侧壁内设置蓄热体,蓄热体用于加热并排出高温介质,蓄热体排出的高温介质与对应的蓄热式换热器连接,蓄热式换热器用于加热自蓄热双膛窑煅烧所需的燃气。本申请实施例提供的自蓄热双膛窑,通过在窑膛内设置蓄热体,利用窑膛煅烧的部分热量形成高温介质,进而在窑膛外利用高温介质和蓄热式换热器加热低热值燃气,形成高温的低热值燃气作为自蓄热双膛窑的燃气,提高了低热值燃气的燃烧温度。
Description
技术领域
本发明属于化工生产技术领域,提供了一种自蓄热双膛窑。
背景技术
双膛窑又称双膛并流蓄热式石灰窑,燃料从煅烧带上端进入,且与原料并流。由于燃料从煅烧带上部喷入,原料在此处能吸收大部分燃料所释放的热量。双膛窑另一个重要特点是蓄热,利用蓄热预热一部分助燃空气。并流煅烧和逆流蓄热的热工特性决定了双膛窑具有很高的热效率,其热能消耗在包括回转窑、套筒窑等在内的所有类型石灰窑中是最低的,生产石灰的总热耗约为 3.8GJ/ 吨石灰。双膛窑在煅烧小粒径的石灰石物料方面性能优异,生产的石灰质量好。
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,需要一定热值以上的燃料。低热值燃料燃烧达不到要求的温度,石灰石就不能分解;或者温度低,石灰石分解不完全,造成生烧、石灰产品质量差等问题。冶金企业生产过程中,产生大量的高炉煤气,是宝贵的燃料资源,高炉煤气的热值为 3000~3400kJ/Nm 3 ,由于热值低,不能直接用于煅烧石灰 石,使大量的低热值燃料不能得到充分利用。而生产石灰还需购置高热值燃料,造成资源浪费,影响经济效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种自蓄热双膛窑,优化燃料进料方式和煅烧方法,直接使用低热值燃料生产石灰,充分利用低热值燃料资源,提高经济效益。
本申请实施例提供了一种自蓄热双膛窑,包括两个窑膛,所述两个窑膛之间设有连接通道;在所述两个窑膛内分别设有预热区、煅烧区和冷却区;在每个窑膛煅烧区的侧壁内设置蓄热体,所述蓄热体用于加热并排出高温介质;每个窑膛分别设置蓄热式换热器,或者两个窑膛共用同一蓄热式换热器;所述蓄热体排出的高温介质与对应的蓄热式换热器连接,用于为所述蓄热式换热器蓄热;所述蓄热式换热器用于加热所述自蓄热双膛窑煅烧所需的燃气。
具体的,在每个窑膛煅烧区的侧壁内设置的蓄热体包括左蓄热体和右蓄热体,彼此隔开独立设置;所述左蓄热体和右蓄热体可以设置在窑膛的冷却段、蓄热段或煅烧段的侧壁,或均有设置;所述蓄热式换热器包括第一蓄热体和第二蓄热体。
具体的,所述两个窑膛分别为A窑膛和B窑膛;所述A窑膛和B窑膛中的左蓄热体均设有左低温介质进口和左高温介质出口;所述A窑膛和B窑膛中的右蓄热体均设有右低温介质进口和右高温介质出口;所述第一蓄热体和第二蓄热体上分别设置有蓄热介质进口、蓄热介质出口、低温燃气进口和高温燃气出口。
具体的,所述A窑膛的左高温介质出口与对应的第二蓄热体上的蓄热介质进口连接;所述A窑膛的右高温介质出口与对应的第一蓄热体上的蓄热介质进口连接;所述第一蓄热体和第二蓄热体上的蓄热介质出口均与风机的进口连接;所述风机的出口分为两路,一路与所述左蓄热体上的左低温介质进口连接,一路与所述右蓄热体上的右低温介质进口连接。
具体的,所述风机的进口通过管路与补气进口连接;所述补气进口用于通过所述风机向所述自蓄热双膛窑中的蓄热体补充低温介质。
具体的,常温燃气从所述第一蓄热体或第二蓄热体上的低温燃气进口进入,经所述第一蓄热体或第二蓄热体换热后转换为高温燃气,并从所述第一蓄热体或第二蓄热体上的高温燃气出口排出;将所述高温燃气输送至所述自蓄热双膛窑的燃气喷枪。
具体的,当所述A窑膛处于蓄热工序且所述B窑膛处于煅烧工序时,所述A窑膛中的左蓄热体和右蓄热体交替输出高温介质,对应的第一蓄热体和第二蓄热体交替利用A窑膛中右蓄热体和左蓄热体输出的高温介质进行蓄热;蓄热后的第一蓄热体和第二蓄热体交替加热低温燃气并输出高温燃气;所述第一蓄热体或第二蓄热体输出的高温燃气与所述B窑膛的燃气喷枪连接。
具体的,常温空气进入A膛窑中的左蓄热体,被加热到800℃至1000℃,然后进入蓄热式换热器中,给常温低热值燃气加热,低热值燃气加热到600℃后,进入燃气喷枪进行燃烧煅烧石灰;换热后的空气降温到150℃,经风机进入A膛窑中的右蓄热体,继续加热到800℃至1000℃,然后进入蓄热式换热器中,给低热值燃气加热,换热后经风机回到A膛窑中的左蓄热体;150℃的空气作为热载体及蓄热介质,在A窑膛的左蓄热体和右蓄热体之间不断切换,将煅烧石灰的部分热量带出用于预热低热值燃气。
具体的,当所述B窑膛处于蓄热工序且所述A窑膛处于煅烧工序时,所述B窑膛中的左蓄热体和右蓄热体交替输出高温介质,对应的第一蓄热体和第二蓄热体交替利用B窑膛中右蓄热体和左蓄热体输出的高温介质进行蓄热;蓄热后的第一蓄热体和第二蓄热体交替加热低温燃气并输出高温燃气;所述第一蓄热体或第二蓄热体输出的高温燃气与所述A窑膛的燃气喷枪连接。
具体的,常温空气进入B膛窑中的左蓄热体,被加热到800℃至1000℃,然后进入对应的蓄热式换热器中,给常温低热值燃气加热,低热值燃气加热到600℃后,进入燃气喷枪进行燃烧煅烧石灰;换热后的空气降温到150℃,经风机进入B膛窑中的右蓄热体,继续加热到800℃至1000℃,然后进入对应的蓄热式换热器中,给低热值燃气加热,换热后经风机回到B膛窑中的左蓄热体;150℃的空气作为热载体及蓄热介质,在B膛窑的左蓄热体和右蓄热体之间不断切换,将煅烧石灰的部分热量带出用于预热低热值燃气。
具体的,两个窑膛可以共用一套蓄热式换热器及其循环换热系统;加热燃气的热量可以来自进行煅烧工序的该窑膛自身的蓄热体,也可以来自进行冷却预热工序的另一窑膛的蓄热体;蓄热式换热器可以设计成可以同时加热空气的结构,利用热介质从窑膛带来的热量在加热燃气的同时给部分助燃空气加热。
所述蓄热体可以用以下结构代替:沿炉膛设置耐热金属或耐热非金属,或者沿炉膛设置耐热金属或耐热非金属构成的管子,所述管子内填充蓄热材料。
允许将所述蓄热体中的左蓄热体和右蓄热体合并为一个蓄热体,无需左右蓄热体交替工作,始终使用一体化的蓄热体对小流量介质进行蓄热。
可以在双膛窑外增设一个外置炉,外置炉使用低热值煤气燃烧,产生的烟气用于加热低温介质并排出高温介质,高温介质用于加热蓄热式换热器中流过的低温燃气,从而将低温燃气转化为高温燃气。低温介质可以是空气、双膛窑排出的废气或纯CO2。高温介质流出蓄热式换热器并降温后,可直接外排。在使用外置炉时,将各个窑膛中的蓄热体与外界的管路断开。
本申请实施例提供的自蓄热双膛窑,通过在窑膛筒壁内设置蓄热体,利用窑膛煅烧的部分热量形成高温介质,进而在窑膛外利用高温介质加热低热值燃气,形成高温的低热值燃气作为自蓄热双膛窑的燃气,提高了低热值燃气的燃烧温度。本申请实施例提供的自蓄热双膛窑,利用窑膛煅烧后自身的部分热量加热燃气,提高了煅烧温度,改善了低热值燃气的煅烧效果,提高了产品质量和产量,使低热值燃料得到充分利用。
附图说明
图1为自蓄热双膛窑的结构示意图;
图2为自蓄热双膛窑在M-M方向的剖视图。
其中:1—A窑膛,2—B窑膛,3—蓄热式换热器,301—第一蓄热体,302—第二蓄热体,303—蓄热介质进口,304—蓄热介质出口,305—低温燃气进口,306—高温燃气出口,4—左蓄热体,401—左低温介质进口,402—左高温介质出口,5—右蓄热体,501—右低温介质进口,502—右高温介质出口,6—风机,601—补气进口。
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。
本申请实施例提供了一种自蓄热双膛窑,如图1所示,该双膛窑包括A窑膛1和B窑膛2,A窑膛1和B窑膛2之间设有连接通道。在A窑膛和B窑膛内分别设有预热区、煅烧区和冷却区。
在每个窑膛煅烧区的侧壁内设置蓄热体,蓄热体用于加热并排出高温介质。相应的,为每个窑膛分别设置一个蓄热式换热器3,或者两个窑膛共用同一蓄热式换热器3。蓄热体排出的高温介质与对应的蓄热式换热器3连接,用于为蓄热式换热器蓄热。蓄热式换热器3用于加热自蓄热双膛窑煅烧所需的燃气。
蓄热体及其功能可以用以下结构代替:沿炉膛设置耐热金属或耐热非金属,或者沿炉膛设置耐热金属或耐热非金属构成的管子,管子内填充蓄热材料。这种替代结构适用于对普通双膛窑的改造,无需对原有的窑膛侧壁进行改动,仅仅增设上述代替结构。
在每个窑膛煅烧区的侧壁内设置蓄热体的方式相同,为每个窑膛配置的蓄热式换热器也是相同的,各个窑膛对应的蓄热体及蓄热式换热器之间的连接关系也是相同的。以A窑膛1为例,详细介绍窑膛内蓄热体的具体布置,以及蓄热体与其对应的蓄热式换热器或共用蓄热式换热器之间的连接关系。如图1和图2所示,在A窑膛1煅烧区的侧壁内设置左蓄热体4和右蓄热体5,在A窑膛1外设置蓄热式换热器3,蓄热式换热器3包括第一蓄热体301和第二蓄热体302。第一蓄热体301和第二蓄热体302由耐材隔开,各自独立进行蓄热和换热。左蓄热体4和右蓄热体5可以设置在窑膛的冷却段、蓄热段或煅烧段的侧壁,或均有设置。
左蓄热体4设有左低温介质进口401和左高温介质出口402,右蓄热体5设有右低温介质进口501和右高温介质出口502。第一蓄热体301和第二蓄热体302上分别设置有蓄热介质进口303、蓄热介质出口304、低温燃气进口305和高温燃气出口306。
A窑膛1的左高温介质出口402与对应的第二蓄热体302上的蓄热介质进口303连接。A窑膛1的右高温介质出口502与对应的第一蓄热体301上的蓄热介质进口303连接。第一蓄热体301和第二蓄热体302上的蓄热介质出口304均与风机6的进口连接。风机6的出口分为两路,一路与左蓄热体4上的左低温介质进口401连接,一路与右蓄热体5上的右低温介质进口501连接。
在自蓄热双膛窑连续运行后,运用蓄热的介质可能会出现耗损。为此,可以另设补气进口601,将风机6的进口通过管路与补气进口601连接。补气进口601用于通过风机6向自蓄热双膛窑中的蓄热体补充低温介质。A窑膛和B窑膛可以共用同一风机,也可以分别为两个窑膛配置风机。
常温燃气从第一蓄热体301或第二蓄热体302上的低温燃气进口305进入,经第一蓄热体301或第二蓄热体302换热后转换为高温燃气,并从第一蓄热体301或第二蓄热体302上的高温燃气出口306排出。利用高温燃气管路将高温燃气输送至自蓄热双膛窑的燃气喷枪。可以将高温燃气管路设置为带有水冷套的管路结构,从而避免高温燃气烫伤工作人员。
在实际应用中,可以选用空气作为蓄热介质。常温空气进入双膛窑设置在筒壁之间的蓄热体的左半部分,被加热到800℃至1000℃,然后进入蓄热式换热器中,给常温低热值燃气加热,低热值燃气加热到600℃后,进入燃气喷枪进行燃烧煅烧石灰。换热后的空气降温到150℃,经风机进入双膛窑蓄热体的右半部分,继续加热到800℃至1000℃,然后进入蓄热式换热器中,给低热值燃气加热,换热后经风机回到双膛窑蓄热体的左半部分。150℃的空气作为热载体及蓄热介质,在每个窑膛的左右蓄热体之间不断切换,将窑体煅烧石灰的部分热量带出用于预热低热值燃气,提高燃烧温度,从而提高石灰煅烧质量和产量。
双膛窑的另一个窑体同样设置,在对应的煅烧周期交替进行工作。具体是在该窑体的冷却阶段进行上述工作。加热后的低热值燃气给另一窑膛煅烧石灰供热。
图1所示自蓄热双膛窑的工作过程如下:
当A窑膛1处于蓄热工序且B窑膛2处于煅烧工序时, A窑膛1中的左蓄热体4和右蓄热体5交替输出高温介质,对应的第一蓄热体301和第二蓄热体302交替利用A窑膛1中右蓄热体5和左蓄热体4输出的高温介质进行蓄热。蓄热后的第一蓄热体301和第二蓄热体302交替加热低温燃气并输出高温燃气。第一蓄热体301或第二蓄热体302输出的高温燃气与B窑膛2的燃气喷枪连接。
当B窑膛2处于蓄热工序且所述A窑膛1处于煅烧工序时,B窑膛2中的左蓄热体4和右蓄热体5交替输出高温介质,对应的第一蓄热体301和第二蓄热体302交替利用B窑膛2中右蓄热体5和左蓄热体4输出的高温介质进行蓄热。蓄热后的第一蓄热体301和第二蓄热体302交替加热低温燃气并输出高温燃气。第一蓄热体301或第二蓄热体302输出的高温燃气与A窑膛1的燃气喷枪连接。
为实现上述控制过程,可以在各个进出口或管路上设置阀门或插板阀。
两个窑膛可以共用一套蓄热式换热器及其循环换热系统;加热燃气的热量可以来自进行煅烧工序的该窑膛自身的蓄热体,也可以来自进行冷却预热工序的另一窑膛的蓄热体;蓄热式换热器可以设计成可以同时加热空气的结构,利用热介质从窑膛带来的热量在加热燃气的同时给部分助燃空气加热。
允许将蓄热体中的左蓄热体4和右蓄热体5合并为一个蓄热体,无需左右蓄热体交替工作,始终使用一体化的蓄热体对小流量介质进行蓄热。
此外,可以在双膛窑外增设一个外置炉,外置炉使用低热值煤气燃烧,产生的烟气用于加热低温介质并排出高温介质,高温介质用于加热蓄热式换热器3中流过的低温燃气,从而将低温燃气转化为高温燃气。低温介质可以是空气、双膛窑排出的废气或纯CO2。高温介质流出蓄热式换热器3并降温后,可直接外排。在使用外置炉时,将各个窑膛中的蓄热体与外界的管路断开。
Claims (3)
1.一种自蓄热双膛窑,包括两个窑膛,所述两个窑膛之间设有连接通道;在所述两个窑膛内分别设有预热区、煅烧区和冷却区;其特征在于:在每个窑膛煅烧区的侧壁内设置蓄热体,所述蓄热体用于加热并排出高温介质;每个窑膛分别设置蓄热式换热器(3),或者两个窑膛共用同一蓄热式换热器(3);所述蓄热体排出的高温介质与对应的蓄热式换热器(3)连接,用于为所述蓄热式换热器(3)蓄热;所述蓄热式换热器(3)用于加热所述自蓄热双膛窑煅烧所需的燃气;
在每个窑膛煅烧区的侧壁内设置的蓄热体包括左蓄热体(4)和右蓄热体(5),彼此隔开独立设置;所述左蓄热体(4)和右蓄热体(5)设置在窑膛的冷却段、蓄热段或煅烧段的侧壁,或均有设置;所述蓄热式换热器(3)包括第一蓄热体(301)和第二蓄热体(302);
所述两个窑膛分别为A窑膛(1)和B窑膛(2);所述A窑膛(1)和B窑膛(2)中的左蓄热体(4)均设有左低温介质进口(401)和左高温介质出口(402);所述A窑膛(1)和B窑膛(2)中的右蓄热体(5)均设有右低温介质进口(501)和右高温介质出口(502);所述第一蓄热体(301)和第二蓄热体(302)上分别设置有蓄热介质进口(303)、蓄热介质出口(304)、低温燃气进口(305)和高温燃气出口(306);
所述A窑膛(1)的左高温介质出口(402)与对应的第二蓄热体(302)上的蓄热介质进口(303)连接;所述A窑膛(1)的右高温介质出口(502)与对应的第一蓄热体(301)上的蓄热介质进口(303)连接;所述第一蓄热体(301)和第二蓄热体(302)上的蓄热介质出口(304)均与风机(6)的进口连接;所述风机(6)的出口分为两路,一路与所述左蓄热体(4)上的左低温介质进口(401)连接,一路与所述右蓄热体(5)上的右低温介质进口(501)连接;
常温燃气从所述第一蓄热体(301)或第二蓄热体(302)上的低温燃气进口(305)进入,经所述第一蓄热体(301)或第二蓄热体(302)换热后转换为高温燃气,并从所述第一蓄热体(301)或第二蓄热体(302)上的高温燃气出口(306)排出;将所述高温燃气输送至所述自蓄热双膛窑的燃气喷枪;
当所述A窑膛(1)处于蓄热工序且所述B窑膛(2)处于煅烧工序时,所述A窑膛(1)中的左蓄热体(4)和右蓄热体(5)交替输出高温介质,对应的第一蓄热体(301)和第二蓄热体(302)交替利用A窑膛(1)中右蓄热体(5)和左蓄热体(4)输出的高温介质进行蓄热;蓄热后的第一蓄热体(301)和第二蓄热体(302)交替加热低温燃气并输出高温燃气;所述第一蓄热体(301)或第二蓄热体(302)输出的高温燃气与所述B窑膛(2)的燃气喷枪连接;
常温空气进入A膛窑(1)中的左蓄热体(4),被加热到800℃至1000℃,然后进入蓄热式换热器(3)中,给常温低热值燃气加热,低热值燃气加热到600℃后,进入燃气喷枪进行燃烧煅烧石灰;换热后的空气降温到150℃,经风机(6)进入A膛窑(1)中的右蓄热体(5),继续加热到800℃至1000℃,然后进入蓄热式换热器(3)中,给低热值燃气加热,换热后经风机(6)回到A膛窑(1)中的左蓄热体(4);150℃的空气作为热载体及蓄热介质,在A窑膛(1)的左蓄热体(4)和右蓄热体(5)之间不断切换,将煅烧石灰的部分热量带出用于预热低热值燃气;
当所述B窑膛(2)处于蓄热工序且所述A窑膛(1)处于煅烧工序时,所述B窑膛(2)中的左蓄热体(4)和右蓄热体(5)交替输出高温介质,对应的第一蓄热体(301)和第二蓄热体(302)交替利用B窑膛(2)中右蓄热体(5)和左蓄热体(4)输出的高温介质进行蓄热;蓄热后的第一蓄热体(301)和第二蓄热体(302)交替加热低温燃气并输出高温燃气;所述第一蓄热体(301)或第二蓄热体(302)输出的高温燃气与所述A窑膛(1)的燃气喷枪连接;
常温空气进入B膛窑(2)中的左蓄热体,被加热到800℃至1000℃,然后进入对应的蓄热式换热器中,给常温低热值燃气加热,低热值燃气加热到600℃后,进入燃气喷枪进行燃烧煅烧石灰;换热后的空气降温到150℃,经风机(6)进入B膛窑(2)中的右蓄热体,继续加热到800℃至1000℃,然后进入对应的蓄热式换热器中,给低热值燃气加热,换热后经风机回到B膛窑(2)中的左蓄热体;150℃的空气作为热载体及蓄热介质,在B膛窑(2)的左蓄热体和右蓄热体之间不断切换,将煅烧石灰的部分热量带出用于预热低热值燃气。
2.根据权利要求1所述的自蓄热双膛窑,其特征是:所述风机(6)的进口通过管路与补气进口(601)连接;所述补气进口(601)用于通过所述风机(6)向所述自蓄热双膛窑中的蓄热体补充低温介质。
3.根据权利要求2所述的自蓄热双膛窑,其特征是:两个窑膛共用一套蓄热式换热器及其循环换热系统;加热燃气的热量来自进行煅烧工序的该窑膛自身的蓄热体,或者来自进行冷却预热工序的另一窑膛的蓄热体;蓄热式换热器设计成同时加热空气的结构,利用热介质从窑膛带来的热量在加热燃气的同时给部分助燃空气加热;
所述蓄热体用以下结构代替:沿炉膛设置耐热金属或耐热非金属,或者沿炉膛设置耐热金属或耐热非金属构成的管子,所述管子内填充蓄热材料;
允许将所述蓄热体中的左蓄热体(4)和右蓄热体(5)合并为一个蓄热体,无需左右蓄热体交替工作,始终使用一体化的蓄热体对小流量介质进行蓄热;
在双膛窑外增设一个外置炉,外置炉使用低热值煤气燃烧,产生的烟气用于加热低温介质并排出高温介质,高温介质用于加热蓄热式换热器(3)中流过的低温燃气,从而将低温燃气转化为高温燃气;低温介质是空气、双膛窑排出的废气或纯CO2;高温介质流出蓄热式换热器(3)并降温后直接外排;在使用外置炉时,将各个窑膛中的蓄热体与外界的管路断开。
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