CN207894220U - 工业煅烧立窑 - Google Patents

Abstract

本技术提供一种以气体或者液体或者粉体为燃料，煅烧温度更加均匀，产品质量更好，节能环保，自动化程度高的能够对块状或者颗粒状或者球形状物料进行煅烧的工业煅烧立窑。它包括筒体，在筒体上部设置用于向筒体内填加物料的加料装置和用于将尾气排出的排气装置，在筒体下部设置用于向筒体内送入助燃风的助燃风装置和用于将筒体内物料排出的卸料装置，在加料装置与助燃风装置之间的筒体至少有一个突变截面，该突变截面上部的筒体内腔在水平方向尺寸较小，该突变截面下部的筒体内腔在水平方向尺寸较大，物料在筒体内向下流动时，在突变截面下部处形成物料不能自然到达的空腔；燃料燃烧装置中的烧嘴的出口与该空腔相通，燃料从烧嘴喷出。

Description

工业煅烧立窑

技术领域

本技术涉及一种对块状或者颗粒状或者球形状物料进行煅烧的立窑，尤其是以气体或者液体或者粉体燃料煅烧石灰石、白云石的煅烧立窑，和以气体或者液体燃料煅烧白云石/菱镁矿的高温竖窑。

背景技术

煅烧立窑也称竖窑、竖炉、焙烧炉等。

现有的以气体或者液体或者粉体燃料的块状或颗粒状或者球形状物料煅烧的立窑，尤其是煅烧石灰石、白云石的立窑，煅烧的物料为40-80mm的块状物料，以气体或者液体燃料煅烧白云石/菱镁矿的高温竖窑，一般煅烧的物料为20-50mm压球物料。这种立窑或者高温竖炉都不能煅烧1-15mm的颗粒状物料。这种立窑或者高温竖炉的结构一般包括筒体的几何形状为直筒体，在筒体上端设置有布料装置，在筒体下端设置有卸料装置，在卸料装置的上方具有送风装置，在送风装置的上方的直筒体周边具有燃料燃烧装置。

布料装置一般采用料钟布料器或者旋转布料器布料或者多点布料，矿石原料输送到筒体顶部，经过布料器送入筒体内，燃料则通过安装在窑体上的燃料燃烧装置送入窑内燃烧。由于窑筒体是一个直筒体，并且燃料从烧嘴喷出后直接喷到物料上，没有燃烧空间，燃料和热量难以传送到窑的中央部位，使得在同一个断面边部和中部温度不均匀，靠近烧嘴的和远离烧嘴的区域温度不均匀，造成这种立窑煅烧出来的产品质量比较差，生烧和过烧都很严重，体积密度和烧成状态不均匀。尤其烧高热值的天然气时，由于局部温度很高，很容易造成物料烧结成大块，烧坏耐火材料，窑的运行周期短，使用寿命短。这种窑一般不适合烧粉体燃料。

另外，由于加料、卸料、鼓风方式、燃料燃烧的局限性，窑内的热工制度不稳定。所以，这种窑型逐步被淘汰。

发明内容

本技术的目的是提供一种以气体或者液体或者粉体为燃料，煅烧温度更加均匀，产品质量更好，节能环保，自动化程度高的能够对块状或者颗粒状或者球形状物料进行煅烧的工业煅烧立窑。

本技术所述的工业煅烧立窑，包括筒体，在筒体上部设置用于向筒体内填加物料的加料装置和用于将尾气排出的排气装置，在筒体下部设置用于向筒体内送入助燃风的助燃风装置和用于将筒体内物料排出的卸料装置，在加料装置与助燃风装置之间的筒体至少有一个突变截面，该突变截面上部的筒体内腔在水平方向尺寸较小，该突变截面下部的筒体内腔在水平方向尺寸较大，物料在筒体内向下流动时，在突变截面下部处形成物料不能自然到达的空腔；燃料燃烧装置中的烧嘴的出口与该空腔相通，燃料从烧嘴喷出。

作为对上述的工业煅烧立窑的进一步改进，加料装置包括加料管和布料器；布料器为上小下大的锥形体或者板柱状结构，加料管的出口端位于筒体顶部中心位置，并与筒体内相通，布料器位于加料管出口的下方。最好，加料装置相对于筒体上下移动地设置在悬索或者吊杆上。最好，加料装置是可以锁风密闭的结构。

作为对上述的工业煅烧立窑的进一步改进，在筒体内，加料装置和卸料装置之间还设置分料器；最好，该分料器为上小下大的锥形体或者板柱状结构，并以筒体轴线为对称轴轴对称；分料器的底端安装高度低于烧嘴出口。最好，该分料器通过固定在筒体上的支腿支撑，分料器和支腿为内部相通的空心结构，内部通冷却风，外表敷设耐火材料。优选，助燃风装置包括风帽和进风管，风帽上端通过连通管与分料器的中空内部相通，筒体外部助燃风通过进风管、支腿、分料器、连通管达到风帽，风帽出口与筒体内部相通。

作为对上述的工业煅烧立窑的进一步改进，助燃风装置包括风帽和进风管，筒体外部助燃风通过进风管达到风帽，风帽出口与筒体内部相通。

作为对上述的工业煅烧立窑的进一步改进，排气装置包括与筒体顶部相通的烟气管，该烟气管与除尘器、引风机、烟囱依次串联。最好，该烟气管设有三通接口，三通接口的两个出口分为二路，第一路通过与除尘器、引风机、烟囱相连接，第二路与所述空腔相通。最好，如图4、5所示，第二路管道上安装调节风门和鼓风机。

作为对上述的工业煅烧立窑的进一步改进，燃料燃烧装置还包括助燃风供风通道。最好，排气装置包括与筒体顶部相通的烟气管，该烟气管上设有烟气-空气热交换器，燃料燃烧装置的助燃风供风通道的进口与该热交换器空气出口相接，热交换器空气进口与鼓风机相接。如图3所示。

本技术的有益效果：

本发明的煅烧立窑，可以是以气体、液体、粉体为燃料的不同用途的窑型，煅烧的物料可以是块状、颗粒状、球形/椭球型状或其他不定型状，主要有煅烧石灰、白云石灰的石灰立窑，煅烧白云石烧结料、菱镁矿等颗粒状或者块状物料的高温竖窑，煅烧铁矿的球团竖窑，煅烧碳酸锶的立窑，等等。

为便于说明方便，现以煅烧石灰立窑作为说明案例。

使用时，物料连续的通过加料仓1、加料管2、布料器6进入到内筒体上部。燃料则通过管道输送到燃料燃烧装置8，通过流量计量仪表、调节阀门控制燃料的流量，喷入筒体内的空腔燃烧，所述空腔即为燃烧区。

助燃空气由鼓风机通过进风管13、风帽12进入窑内，并上升与烧嘴喷出的燃料混合，使燃料燃烧。通过进风管13、风帽12进入窑内的助燃风一般称为二次风，二次风同时也是对物料的冷却风。

为更有利于燃烧，在燃料燃烧装置也设计助燃风供风通道。通过燃风供风通道进入的助燃风一般称为一次风。

因此，通常助燃风可以分为二部分，一部分通过烧嘴与燃料一起鼓入燃烧区，另外一部分则从则从窑的下部冷却带鼓入，与石灰进行热交换对石灰冷却后，在燃烧区为燃烧燃料提供热的氧气。产生的烟气则从顶部的烟气管排出，石灰则从窑出料口由卸料装置卸出。由于窑顶是密封的，外界气体不易进入窑内，窑内气体也不易外泄，所以有利于回收尾气中的CO2。

由于本发明设计出的上部加料装置、燃料燃烧装置、尾气排放装置、燃烧区的空腔结构、中部分料器、助燃风装置、卸料装置等，产生了如下效果：

1.物料通过加料管进入筒体内，由于加料管下方有布料器，所以布料器的下方形成了没有物料的近似半椭圆球形的无料区21，在筒体顶部外周也形成了物料不能自然到达的空间22。

由于布料器6、燃烧区的空腔结构23和分料器9的设置，各个烧嘴燃烧后产生的烟气，在空腔内是混合相通的，在空腔的压力是相等的，所以很容易实现空腔内的高温烟气温度相等；高温烟气从燃烧区上升穿过物料层时，到达同一个高度的水平截面高温烟气的行程近似相等，遇到的物料阻力近似相等，所以窑内高温烟气在同一高度的截面近似于等压面，高温烟气很容易在同一个高度截面流量和流速近似相等，从而实现了温度均匀的要求。

同理，由于布料器6、燃烧区的空腔结构23和分料器9的设置，同一高度水平截面的物料，下行到达空腔和分料器的距离近似相等，相互挤压受力近似一致，物料向下运动的速度近似一致，因此，物料与烟气热交换的传受热量近似相等，从而实现了物料煅烧的均匀性、一致性，对物料煅烧产物质量有了基本保障。

燃料在突变截面处形成的空腔23内能够与助燃风充分混合，燃烧充分。通过对燃料品种和流量、燃烧方式、烧嘴形式、助燃气体等参数的选择和控制，就可以控制燃烧后烟气的温度和热量，以满足煅烧物料的设定技术要求。物料在分料器形成锥形坡面状分布，分料器控制了物料锥形坡面状分布的料层厚度，物料下行的速度或者物料在窑腔体内停留的时间则由卸料装置控制，这就保障了煅烧产物的烧成度。明显，在空腔内的烟气温度最高，分料器锥形坡面物料所处的环境温度最高，高温烟气上升穿过物料层后，布料器处物料所处环境温度最低。分料器锥形坡面的物料受热时对烟气基本不产生阻力。燃料燃烧后形成的高温气体与物料不但通过热辐射方式对物料加热，还穿过料层直接通过与物料主要以对流热交换方式对物料加热，所以物料加热充分。同一个突变截面处形成的空腔23可以是一个或多个，多个空腔可以在周向相连形成一个环形。形成突变截面的构造有多种，只要物料在筒体内向下流动时，在突变截面下部处形成物料不能自然到达的空腔即可。在突变截面上部形成与空腔23相连通的空区24，这样有利于增加空腔23的容积。

2.加料装置相对于筒体上下移动，可以改变筒体内物料的高度，以适应不同粒径的物料。几何尺寸相对大些的物料，对气流的阻力小一些，物料内部的传热和传质的时间需要长些，几何尺寸相对小的物料对气流的阻力就大些，物料内部的传热和传质的时间需要短些。因此，为满足料层阻力和热交换的要求，对于大粒径的物料，加料管和布料器相对于筒体的位置可以高一些，这样筒体内物料就多一些。对于小粒径的物料，加料管和布料器相对于筒体的位置可以低一些，这样筒体内物料就少一些。这样，大粒径的物料虽然比表面积小，但筒体内料层厚，热交换时间长；小粒径物料虽然比表面积大，但筒体内料层薄，热交换时间短，都能够达到需要热交换效果。这种加料装置的效果甚至可以实现煅烧1-15mm小颗粒物料，这是已知的其他工业炉窑不具有的。

3.与现有工业煅烧立窑相比，不仅燃料与空气的比值容易得到控制，燃料在燃烧区燃烧更加均匀和充分，并且，可以根据烧成要求控制燃烧条件，可以是氧化气氛也可以是还原气氛。

4.可以实现连续加料、连续卸料，物料连续下行运动时，窑内的阻力减小，并且同一断面物料下降的速度相接近，不仅有利于煅烧质量，还有利于节省电量。根据需要，顶部可以是正压操作，也可以负压操作。系统密封性好，产生的气体不外泄，外界空气也不内漏。

5.对于要求煅烧温度比较低而燃料热值高的立窑，通过三通接口把烟气管内的部分尾气引入所述空腔内进行再循环（部分尾气循环系统），可以调节和控制燃烧速度，降低能源消耗（如图4，图5），有利于减小空气过剩系数，保证生产的正常运行，保护耐火材料和设备。

6.产品的质量可以大幅度提高，利用了尾气的余热加热助燃风，这样也节约了能源。

7.对于使用较低热值燃料，而要求燃烧温度比较高的情况，使用烟气-空气热交换对一次风进行加热，比如以高炉煤气为燃料烧石灰，比如以天然气为燃料烧白云石烧结料等（如图3，并且这种方式有利于利用尾气的余热）。

综上所述，本技术所述的工业煅烧立窑具有的独特优点是：适应的物料品种及其几何形状范围广泛，颗粒大小通常1-80mm都可以适应；产品品种多样，石灰、烧结白云石等非金属矿产品，球团等金属矿产品都可适应，也可以作为焚烧炉、干燥炉；适应的燃料范围广泛，气体、液体、粉体均适应，低热值、高热值均可以适应；适应的煅烧温度广泛，800-1900℃均可以适应；氧化气氛和还原气氛都可以使用；系统阻力小，并可以调节，分料器锥形坡面的物料受热但对气流不产生阻力；密封性能好，余热利用，节能效果好，还有利于回收利用煅烧立窑产生的尾气；系统设置相应的温度、压力、流量、气体成分、高温TV、计量等仪表及阀门、PLC，很容易实现自动化、智能化操作。

本技术所述的工业煅烧立窑可以是以气体或者液体或者粉体燃料对块状或者颗粒状或者球形状物料进行煅烧的煅烧立窑，比如煅烧石灰石、白云石的立窑，也可以是以气体或者液体燃料煅烧白云石/菱镁矿的高温竖窑。

附图说明

图1是实施例1的煅烧立窑的示意图；

图2是实施例2的煅烧立窑的示意图；

图3是实施例3的煅烧立窑的示意图；

图4是实施例4的煅烧立窑的示意图；

图5是实施例5的煅烧立窑示意图；

图6是实施例6的煅烧立窑示意图；

图7是实施例1的煅烧立窑在填充物料时的示意图；

图8是实施例4的煅烧立窑在填充物料时的示意图。

图中，加料仓1，加料管2，烟气管3，上筒体（具有上大下小的锥形底部）4，上筒体（直筒形）5，布料器6，中筒体7，上中筒体71，下中筒体72，燃料燃烧装置8，分料器9，支腿10，下筒体11，风帽12，进风管13，卸料口14，卸料装置15，循环烟气风门16，循环烟气单向止回阀161，烟气循环管17，尾气循环风机171，燃料燃烧装置助燃风供风通道18，供风通道鼓风机181，供风通道调节风门182，烟气-空气热交换器19，空气鼓风机20，无料区21，空间22，空腔23，空区24，悬索或者吊杆25，物料26。

具体实施方式

实施例1：

参见图1、7所示的工业煅烧立窑，包括直筒形的上筒体5、中筒体7、下筒体11。在上筒体5上部设置用于向筒体内填加物料的加料仓1、加料管2和布料器6。加料管的出口端位于上筒体顶部中心位置，并与筒体内相通，布料器位于加料管出口的下方。加料管2可以相对于上筒体可以伸缩以改变长度（相当于加料管可以相对于上筒体上下移动）。布料器6为上小下大的锥形体，通过悬索或者吊杆25悬挂在上筒体顶部，可以调节悬索或者吊杆以改变布料器相对于上筒体的上下位置，然后再刚性固定。

下筒体11底部的卸料口14接卸料装置15。

在下筒体上设置用于向筒体内送入助燃风的助燃风装置，助燃风装置包括支撑在筒体内部的风帽12和进风管13，筒体外部助燃风（二次风）通过进风管达到风帽，风帽出口与筒体内部相通。

中筒体7上端中心部与上筒体5下端相接，中筒体7的上端内径尺寸大于上筒体5下端内径尺寸，形成一个突变截面，物料在筒体内向下流动时，在突变截面下部、中筒体7内上部外周处形成物料不能自然到达的空腔23。

燃料燃烧装置中的烧嘴8的出口与该空腔23相通，助燃风供风通道18环绕烧嘴8。通过助燃风供风通道18提供一次风，使得从烧嘴喷出的燃料燃烧更加充分。

在筒体内，加料装置和卸料装置之间还设置分料器9，该分料器为上小下大的锥形体，并以筒体轴线为对称轴轴对称；分料器的底端安装高度低于烧嘴出口，通过固定在筒体上的支腿10支撑。

参见图7，物料26通过加料仓、加料管进入筒体内，由于加料管下方有布料器，所以布料器的下方形成了没有物料的近似半椭圆形的无料区21，在筒体顶部外周也形成了物料不能自然到达的空间22；在上筒体顶部的周边连接有烟气管3。烟气管3与空间22相通，并与除尘器、引风机、烟囱相连接。

实施例2:

参见图2所示的工业煅烧立窑，其与实施例1的不同之处主要在于：

实施例2中的上筒体4是具有上大下小的锥形底部的上筒体。这样有利于气流与物料的热交换更加均匀。这种结构可以用于不同的所述的工业煅烧立窑。

实施例2中的中筒体7的上口为异型状，其上端外周向上突起，在突变截面上部形成与空腔23相连通的空区24。这样有利于增加空腔23的容积。这种结构可以用于不同的所述的工业煅烧立窑。

实施例2中的分料器9和支腿10为内部相通的空心结构，内部通冷却风，外表敷设耐火材料。风帽上端通过连通管与分料器的中空内部相通，筒体外部助燃风（二次风）通过进风管13、支腿10、分料器9、连通管达到风帽12，风帽出口与筒体内部相通。这种结构可以用于不同的所述的工业煅烧立窑。

其他结构与实施例1基本相同。

实施例3：

参见图3所示的工业煅烧立窑，其与实施例1的不同之处主要在于：

实施例3中的上筒体4是具有上大下小的锥形底部的上筒体。这样有利于气流与物料的热交换更加均匀。这种结构可以用于不同的所述的工业煅烧立窑

实施例3中的烟气管3上设有烟气-空气热交换器19，燃料燃烧装置的助燃风供风通道18的进口与该热交换器19空气出口相接，热交换器空气进口与鼓风机20相接。这种结构可以用于不同的所述的工业煅烧立窑。

实施例3中的分料器9为空心板状结构，分料器安装高度低于烧嘴出口，分料器9和支腿10为内部相通的空心结构，内部通冷却风，外表敷设耐火材料。风帽12上端通过连通管与分料器的中空内部相通，筒体外部助燃风（二次风）通过进风管13、支腿10、分料器9、连通管达到风帽12，风帽出口与筒体内部相通。这种结构可以用于不同的所述的工业煅烧立窑。

其他结构与实施例1基本相同。

实施例4：

参见图4、8所示的工业煅烧立窑，其与实施例1的不同之处主要在于：

实施例4中的上筒体4是具有上大下小的锥形底部的上筒体。这样有利于气流与物料的热交换更加均匀。实施例4中的布料器6为板状结构。这种板状结构的布料器可以用于不同的所述的工业煅烧立窑。

实施例4中的烟气管3设有三通接口，三通接口的两个出口分为二路，第一路通过与除尘器、引风机、烟囱相连接，第二路为串联有循环烟气调节风门16、循环烟气单向止回阀161的烟气循环管17。烟气循环管17与设置供风通道调节风门182的管路并联后，与供风通道鼓风机181的进口相连接。供风通道鼓风机181的出口通过燃料燃烧装置中的助燃风供风通道18与空腔23相通。这种结构可以用于不同的所述的工业煅烧立窑。

实施例4中的分料器9和支腿10为内部相通的空心结构，内部通冷却风，外表敷设耐火材料。风帽上端通过连通管与分料器的中空内部相通，筒体外部助燃风（二次风）通过进风管13、支腿10、分料器9、连通管达到风帽12，风帽出口与筒体内部相通。这种结构可以用于不同的所述的工业煅烧立窑。

其他结构与实施例1基本相同。

实施例5:

参见图5所示的工业煅烧立窑，其与实施例1的不同之处主要在于：

实施例5中的烟气管3设有三通接口，三通接口的两个出口分为二路，第一路通过与除尘器、引风机、烟囱相连接，第二路通过串联有循环烟气调节风门16、尾气循环风机171、循环烟气单向止回阀161的烟气循环管17与所述空腔23相通。这种结构可以用于不同的所述的工业煅烧立窑。

实施例5中的分料器9为空心板状结构，这种结构可以用于不同的所述的工业煅烧立窑。分料器安装高度低于烧嘴出口，分料器9和支腿10为内部相通的空心结构，内部通冷却风，外表敷设耐火材料。风帽上端通过连通管与分料器的中空内部相通，筒体外部助燃风（二次风）通过进风管13、支腿10、分料器9、连通管达到风帽12，风帽出口与筒体内部相通。

其他结构与实施例1基本相同。

实施例6：

参见图6所示的工业煅烧立窑，其与实施例1的不同之处主要在于：

实施例6中的中筒体7有上下两个：上中筒体71、下中筒体72。上中筒体71与上筒体5相接处形成突变截面，物料在筒体内向下流动时，在突变截面下部、上中筒体71内上部外周形成物料不能自然到达的空腔23；同时下中筒体72的上端内径尺寸大于上中筒体71下端缩口处内径尺寸，形成一个突变截面，物料在筒体内向下流动时，在该突变截面下部、下中筒体72内上部外周也形成物料不能自然到达的空腔23。

当然，在各个突变截面均连接有烧嘴8和助燃风供风通道18。在各个突变截面中心处均设置分料器9。

其他结构与实施例1基本相同。

Claims (10)

1.工业煅烧立窑，包括筒体，在筒体上部设置用于向筒体内填加物料的加料装置和用于将尾气排出的排气装置，在筒体下部设置用于向筒体内送入助燃风的助燃风装置和用于将筒体内物料排出的卸料装置，其特征是：在加料装置与助燃风装置之间的筒体至少有一个突变截面，该突变截面上部的筒体内腔在水平方向尺寸较小，该突变截面下部的筒体内腔在水平方向尺寸较大，物料在筒体内向下流动时，在突变截面下部处形成物料不能自然到达的空腔；燃料燃烧装置中的烧嘴的出口与该空腔相通，燃料从烧嘴喷出。

2.如权利要求1所述的工业煅烧立窑，其特征是：加料装置包括加料管和布料器；布料器为上小下大的锥形体或者板柱状结构，加料管的出口端位于筒体顶部中心位置，并与筒体内相通，布料器位于加料管出口的下方。

3.如权利要求2所述的工业煅烧立窑，其特征是：加料装置相对于筒体上下移动。

4.如权利要求1所述的工业煅烧立窑，其特征是：在筒体内，加料装置和卸料装置之间还设置分料器； 该分料器为上小下大的锥形体或者板柱状结构，并以筒体轴线为对称轴轴对称；分料器的底端安装高度低于烧嘴出口。

5.如权利要求4所述的工业煅烧立窑，其特征是：该分料器通过固定在筒体上的支腿支撑，分料器和支腿为内部相通的空心结构，内部通冷却风，外表敷设耐火材料。

6.如权利要求5所述的工业煅烧立窑，其特征是：助燃风装置包括风帽和进风管，风帽上端通过连通管与分料器的中空内部相通，筒体外部助燃风通过进风管、支腿、分料器、连通管达到风帽，风帽出口与筒体内部相通。

7.如权利要求1所述的工业煅烧立窑，其特征是：助燃风装置包括风帽和进风管，筒体外部助燃风通过进风管达到风帽，风帽出口与筒体内部相通。

8.如权利要求1所述的工业煅烧立窑，其特征是：排气装置包括与筒体顶部相通的烟气管，该烟气管设有三通接口，三通接口的两个出口分为二路，第一路通过与除尘器、引风机、烟囱相连接，第二路与所述空腔相通。

9.如权利要求1所述的工业煅烧立窑，其特征是：燃料燃烧装置还包括助燃风供风通道。

10.如权利要求9所述的工业煅烧立窑，其特征是：排气装置包括与筒体顶部相通的烟气管，该烟气管上设有烟气-空气热交换器，燃料燃烧装置的助燃风供风通道的进口与该热交换器空气出口相接，热交换器空气进口与鼓风机相接。