CN209685619U - 一种气化炉高温煤气热送直接燃烧的石灰窑 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种气化炉高温煤气热送直接燃烧的石灰窑,包括气化炉、石灰窑和高温煤气旁通管路,气化炉设有煤气出口管,石灰窑设有燃烧器。石灰窑为套筒窑、梁式石灰窑、双膛窑和回转窑,燃烧器为烧嘴和/或插入式烧嘴。气化炉的煤气出口管通过高温煤气管路与燃烧器的燃料入口管路连接,高温煤气管路设有高温煤气旁通管路,高温煤气旁通管路用于在窑炉急停状态下,将气化炉产生的高温煤气通过高温煤气旁通管路进行疏导,防止憋压。本实用新型优化气体燃料的进料形式,充分利用高温煤气携带的显热,提高石灰窑的热效率和煅烧效率,有利于节能减排、降低石灰生产的能耗及成本。

Description

一种气化炉高温煤气热送直接燃烧的石灰窑
技术领域
本实用新型属于化工及建材生产技术领域,涉及一种煅烧设备,具体涉及一种气化炉高温煤气热送直接燃烧的石灰窑。
背景技术
钢铁工业、电石工业、氧化铝工业和耐火材料工艺都是高速发展的行业,这些行业都以石灰为原料或辅料。石灰窑是生产石灰的大型煅烧设备,现代新技术石灰窑具有环保、节能功能、机械化和自动化程度高的特点,不但对环境能达到保护,而且生产的石灰质量好、成本低。石灰窑按燃料分有气烧窑、固体燃料窑和混烧窑,气体燃料包括高炉煤气、焦炉煤气、电石尾气、发生炉煤气和天然气,固体燃料包括焦炭、焦粉和煤。按窑型分有竖窑、回转窑、套筒窑、双膛窑、弗卡斯窑(梁式石灰窑)和环形对烧窑。同时又有正压操作窑和负压操作窑之分。
气烧石灰窑就是利用一定热值尾气来煅烧石灰的石灰窑。气烧窑具有燃烧充分、煅烧效果好、易于操作和生产的石灰质量好,生产环境洁净环保等优点,受到行业内大多数企业的青睐。我国是煤炭大国,有丰富的煤炭储量,把煤炭通过煤气化工艺过程转化为气体燃料,用于煅烧石灰的燃料,不仅能够提高石灰产品的质量,优化石灰窑生产操作,还能降低污染物排放,改善大气环境。现有技术气化炉产生的高温煤气经过冷却等过程处理后,送入石灰窑作燃料,不仅损失煤气携带的显热,而且煤气冷却等处理过程,加大了冷却设备等的投资和操作费用。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种气化炉高温煤气热送直接燃烧的石灰窑,优化气体燃料的进料形式,充分利用高温煤气携带的显热,提高石灰窑的热效率和煅烧效率,节能减排,降低石灰生产的能耗及成本。
本实用新型的技术方案是:气化炉高温煤气热送直接燃烧的石灰窑,包括气化炉、石灰窑和高温煤气旁通管路,气化炉设有煤气出口管,石灰窑设有燃烧器。气化炉的煤气出口管通过高温煤气管路与燃烧器的燃料入口管路连接,高温煤气管路的一路与高温煤气旁通管路连接,高温煤气旁通管路用于在窑炉急停状态下,将气化炉产生的高温煤气通过高温煤气旁通管路进行疏导,防止憋压。
石灰窑为套筒窑、梁式石灰窑、双膛窑和回转窑,其它窑型也是本实用新型保护的范围。燃烧器为烧嘴和/或插入式烧嘴,其它类型的烧嘴也是本实用新型保护的范围。
套筒窑设有上燃烧室和下燃烧室,上燃烧室和下燃烧室分别设有烧嘴。烧嘴设有助燃风入口管路和燃料入口管路,助燃风入口管路与助燃风管路或鼓风机连接,气化炉的煤气出口管通过高温煤气管路连接到上燃烧室烧嘴和下燃烧室烧嘴的燃料入口管路。套筒窑设有上内套筒、下内套筒、引射器和循环烟气出口,循环烟气出口位于上燃烧室和下燃烧室的上部。上内套筒通过烟气出口管连接到废气排放系统,下内套筒通过循环烟气出口连接到引射器的引射气体入口,引射器的驱动气体入口与驱动风管路连接,引射器的出口与上燃烧室和/或下燃烧室连接。
梁式石灰窑设有上燃烧梁、下燃烧梁和煤气分配器,上燃烧梁和下燃烧梁分别设有烧嘴,烧嘴设有助燃风入口管路和燃料入口管路,助燃风入口管路与助燃风管路或鼓风机连接。气化炉的煤气出口管通过高温煤气管路连接到梁式石灰窑的两侧的煤气分配器,煤气分配器连接到上燃烧梁烧嘴和下燃烧梁烧嘴的燃料入口管路。双膛窑包括两个窑膛,两个窑膛分别设有插入式烧嘴、煤气分配器和助燃风入口,助燃风入口与助燃风管路连接。气化炉的煤气出口管通过高温煤气管路和高温三通换向阀连接到两个窑膛的煤气分配器,煤气分配器连接到插入式烧嘴的燃料入口管路。双膛窑设有煤气稳压回流器,煤气稳压回流器并联设置在高温煤气管路上。插入式烧嘴为具有冷却层的套管式结构,冷却层内为冷却风或冷却液。回转窑的烧嘴设有助燃风入口管路和燃料入口管路,燃料入口管路通过高温煤气管路连接到气化炉的煤气出口管,助燃风入口管路与助燃风管路或鼓风机连接。
所述助燃风入口管路的助燃风为富氧、纯氧或空气。
所述气化炉与燃烧器之间的高温煤气管路内的煤气温度为600—2200℃,高温煤气管路上设置除飞灰装置;高温煤气管路设有内保温层、外保温层或内外保温层或隔热层;所述气化炉内的燃料为粉煤、块煤、原油、生物质的含碳物质,所述气化炉为具有液态排渣功能的壳牌结构,或者为能够实现含碳物质与富氧、纯氧或空气的助燃气体燃烧,生成以一氧化碳为主的气体混合气的其他结构形式。
与现有技术相比本实用新型气化炉高温煤气热送直接燃烧的石灰窑的有益效果是:⑴优化气体燃料的进料形式,气化炉产生的600-2200 ℃高温煤气直接热送进石灰窑内燃烧,充分利用高温煤气携带的显热,吨灰减少消耗标准煤 26-46千克,煤气热值1200-1400Kcal/Nm3,每标方相当于增加了320-420 Kcal/Nm3的热值,提高石灰窑的热效率和煅烧效率,降低了石灰生产的能耗及成本。⑵气化炉内的还原气氛操作不产生氮氧化物,解决了燃煤石灰废气氮氧化物排放超标的技术难题,有利于节能减排,保护大气环境。⑶高温管道的煤气分配可以通过高温换向阀,高温分配装置和管道长度或管径来调节煤气量的分配与流量的大小。
附图说明
图1为本实用新型气化炉高温煤气热送直接燃烧煅烧石灰石装置的示意图;
图2为本实用新型另一实施方案的示意图;
图3是图2中燃烧梁的主视图;
图4是图3的仰视图;
图5是图3的A向视图;
图6为本实用新型第三种实施方案的示意图;
图7为图6中插入式烧嘴的结构示意图;
图8为本实用新型第四种实施方案的示意图。
其中:1—上内套筒、2—套筒窑、3—下内套筒、4—煤气出口管、5—烧嘴、6—上燃烧室、7—引射器、8—气化炉、9—下燃烧室、10—烟气出口管、11—梁式石灰窑、12—上燃烧梁、13—下燃烧梁、14—高温煤气管路、15—插入式烧嘴、16—煤气分配器、17—高温煤气旁通管路、18—双膛窑、19—煤气稳压回流器、20—高温三通换向阀、21—回转窑、22—助燃风入口、23—循环烟气出口。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本实用新型进行详细说明。本实用新型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实用新型保护的范围。
实施例1
本实用新型气化炉高温煤气热送直接燃烧的石灰窑如图1所示,包括气化炉8、套筒窑2和高温煤气旁通管路17,所述气化炉设有煤气出口管4。套筒窑2设有上燃烧室6、下燃烧室9、上内套筒1、下内套筒3、引射器7和循环烟气出口23,循环烟气出口23位于上燃烧室6和下燃烧室9的上部。上燃烧室和下燃烧室分别设有烧嘴5,引射器设有引射气体入口、驱动气体入口和引射风出口。烧嘴设有助燃风入口管路和燃料入口管路,助燃风入口管路与助燃风管路连接。气化炉的煤气出口管4通过高温煤气管路14与燃烧器的燃料入口管路连接。高温煤气管路14的一路与高温煤气旁通管路17连接。高温煤气旁通管路用于在窑炉急停状态下,将气化炉产生的高温煤气通过高温煤气旁通管路进行疏导,防止憋压。上内套筒1通过烟气出口管10连接到废气排放系统,下内套筒3通过循环烟气出口连接到引射器的引射气体入口,引射器7的驱动气体入口与驱动风管路连接,引射器7的引射风出口与上燃烧室和/或下燃烧室连接。
本实施例中气化炉为具有液态排渣功能的壳牌结构,气化炉内的燃料为粉煤或块煤,燃煤与富氧、纯氧或空气的助燃气体燃烧,生成以一氧化碳为主的气体混合气,形成高温煤气。
通常高温煤气管路内的煤气温度为600—2200℃,为了保证高温煤气管路14的顺畅,允许设置沉降管、电除尘等在内的除飞灰装置。高温煤气管路14设有内保温层、外保温层或内外保温层或隔热层。气化炉高温煤气热送直接燃烧的套筒窑的操作过程:从气化炉内出来的1200℃,热值1400 Kcal/Nm3高温煤气进入高温煤气管路14,管路上设有高温煤气旁通管路17,在窑炉急停状态下,将气化炉产生的高温煤气通过高温煤气旁通管路进行疏导。通过管路输送到套筒石灰窑的上燃烧室烧嘴和下燃烧室烧嘴,由于上燃烧室烧嘴和下燃烧室烧嘴的煤气用量不同,根据输送管道的尺寸大小进行分配,下燃烧室烧嘴的管道粗,上燃烧室烧嘴管道细,对其煤气进行了有效的分配,使其煤气用量达到套筒石灰窑的煤气的分配。高温煤气通过上燃烧室烧嘴和下燃烧室烧嘴与助燃风在上、下燃烧室燃烧后对石灰进行煅烧。由于气化炉发生的煤气是高温煤气,其携带的热量一并进入石灰窑,提高了煤气的热值,使其每标方煤气热值,提高410Kcal/ Nm3,减少了煤气的用量,吨灰减少消耗标准煤 31千克。由于气化炉为还原气氛生产,产生的煤气是低氮煤气,燃烧煤气不会产生大量的氮氧化物,解决了燃煤石灰窑废气氮氧化物排放超标的技术难题,达到了国家关于氮氧化物和粉尘排放要求,减少了常规石灰窑废气脱硝的巨额投资和运行成本。
实施例2
本实用新型另一实施方式如图2-图5所示,包括气化炉8、梁式石灰窑11和高温煤气旁通管路17,梁式石灰窑设有上燃烧梁12、下燃烧梁13和煤气分配器16,如图3-5所示,上燃烧梁和下燃烧梁分别设有烧嘴,烧嘴设有助燃风入口管路和燃料入口管路。助燃风入口管路与助燃风管路或鼓风机连接。气化炉8的煤气出口管4通过高温煤气管路14连接到梁式石灰窑的两侧的煤气分配器16,煤气分配器连接到上燃烧梁12烧嘴和下燃烧梁13烧嘴的燃料入口管路。高温煤气管路14的一路与高温煤气旁通管路17连接。高温煤气旁通管路用于在窑炉急停状态下,将气化炉产生的高温煤气通过高温煤气旁通管路进行疏导,防止憋压。
本实施例中气化炉内的燃料为块煤,燃煤与纯氧燃烧,生成以一氧化碳为主的气体混合气,形成高温煤气。为了保证高温煤气管路14的顺畅,允许设置沉降管、电除尘等在内的除飞灰装置。
气化炉高温煤气热送直接燃烧的梁式窑的操作过程:从气化炉内出来的1200℃,热值1100 Kcal/Nm3高温煤气进入高温煤气管路,管路上设有高温煤气旁通管路,在窑炉急停状态下,将气化炉产生的高温煤气通过高温煤气旁通管路进行疏导。高温煤气通过高温煤气分配器16连接到燃烧梁上,通过高温煤气分配器16对煤气进行分配后与连接到燃烧梁的助燃风进入窑内混合燃烧对石灰进行煅烧。由于气化炉煤气是高温煤气,其携带的热量一并进入石灰窑,提高了煤气的热值,使其每标方煤气热值,提高410Kcal/ Nm3,减少了煤气的用量,吨灰减少消耗标准煤 39千克。由于气化炉是还原气氛操作,产生的煤气是低氮煤气,燃烧低氮煤气不会产生大量的氮氧化物,解决了燃煤废气氮氧化物排放超标的技术难题,达到了国家关于氮氧化物和粉尘排放要求,减少了常规石灰窑废气脱硝的巨额投资和运行成本。
实施例3
本实用新型第三种实施方式如图6-图7所示,包括气化炉8、双膛窑18、煤气稳压回流器19和高温煤气旁通管路17。双膛窑18包括两个窑膛,两个窑膛分别设有插入式烧嘴15、煤气分配器16和助燃风入口22,助燃风入口与助燃风管路连接。气化炉8的煤气出口管4通过高温煤气管路14连接到两个窑膛的煤气分配器16,煤气分配器连接到插入式烧嘴的燃料入口管路。煤气稳压回流器并联设置在高温煤气管路14上,高温煤气旁通管路用于在窑炉急停状态下,将气化炉产生的高温煤气通过高温煤气旁通管路进行疏导,防止憋压。
为了保证高温煤气管路14的顺畅,允许设置沉降管、电除尘等在内的除飞灰装置。
气化炉高温煤气热送直接燃烧的双膛窑的操作过程为:从气化炉内出来的1100℃,热值1400 Kcal/Nm3的高温煤气进入高温煤气管路14。管路上设有高温煤气旁通管路17,在窑炉急停状态下,将气化炉产生的高温煤气通过旁路进行疏导。通过管路输送到高温三通换向阀,首先通向1#窑膛,管道上设有高温煤气分配器16,通过高温煤气分配器16对煤气进行分配后,进入双膛窑的33个插入式烧嘴15,如图7所示,烧嘴为套管烧嘴,一次助燃风走外管,高温煤气走内管,用来保护烧嘴15;高温煤气通过插入式烧嘴15,进入1#窑膛,与一次助燃风和从窑顶经过预热带的助燃空气混合后燃烧进行煅烧石灰。1#窑膛煅烧结束(约10分钟)后高温换向阀关闭,煤气通过煤气稳压回流装置,进行稳压,防止换向过程管道压力变化过于频繁和压差波动。1分钟后,高温三通换向阀打开通向2#窑膛,通过高温煤气分配器16对煤气进行分配后,进入双膛窑的33个插入式烧嘴15,高温煤气通过插入式烧嘴15,进入2#窑膛,与助燃空气混合后燃烧进行煅烧石灰。2#窑膛煅烧结束(约10分钟)后高温换向阀关闭,煤气通过煤气稳压回流装置,进行稳压,1分钟后,高温三通换向阀打开通向1#窑膛,重复以上循环对窑内石灰进行煅烧。由于气化炉煤气是高温煤气,其携带的热量一并进入石灰窑,提高了煤气的热值,使其每标方煤气热值,提高380 Kcal/ Nm3,减少了煤气的用量,吨灰减少消耗标准煤 26千克。由于气化炉是还原气氛操作,其产生的煤气氮氧化物含量极低,燃烧的废气不会产生大量的氮氧化物,解决了燃煤石灰窑废气氮氧化物排放超标的技术难题。
实施例4
本实用新型第四种实施方式如图8所示,包括气化炉8、回转窑21和高温煤气旁通管路17。回转窑包括窑头和窑尾,窑头设有烧嘴5,烧嘴设有助燃风入口管路和燃料入口管路。助燃风入口管路与助燃风管路或鼓风机连接,燃料入口管路通过高温煤气管路14连接到气化炉8的煤气出口管4,高温煤气旁通管路用于在窑炉急停状态下,将气化炉产生的高温煤气通过高温煤气旁通管路进行疏导。
气化炉高温煤气热送直接燃烧的回转窑的操作过程为:从气化炉内出来的1100℃,热值1100 Kcal/Nm3高温煤气进入高温煤气管路,管路上设有高温煤气旁通管路,在窑炉急停状态下,将气化炉产生的高温煤气通过高温煤气旁通管路进行疏导。通过管路输送到回转窑的烧嘴上,通过对气化炉的产量调节实现了回转窑的产量调节。由于气化炉煤气是高温煤气,其携带的热量一并进入石灰窑,提高了煤气的热值,使其每标方煤气热值,提高410Kcal/ Nm3,减少了煤气的用量,吨灰减少消耗标准煤 43千克。

Claims (10)

1.一种气化炉高温煤气热送直接燃烧的石灰窑,包括气化炉(8)、石灰窑和高温煤气旁通管路(17),所述气化炉设有煤气出口管(4),所述石灰窑设有燃烧器,其特征是:所述气化炉的煤气出口管(4)通过高温煤气管路(14)与燃烧器的燃料入口管路连接,所述高温煤气管路(14)的一路与高温煤气旁通管路(17)连接。
2.根据权利要求1所述的气化炉高温煤气热送直接燃烧的石灰窑,其特征是:所述石灰窑为套筒窑(2)、梁式石灰窑(11)、双膛窑(18)和回转窑(21),所述燃烧器为烧嘴(5)和/或插入式烧嘴(15)。
3.根据权利要求2所述的气化炉高温煤气热送直接燃烧的石灰窑,其特征是:所述套筒窑(2)设有上燃烧室(6)和下燃烧室(9),所述上燃烧室和下燃烧室分别设有烧嘴(5);所述烧嘴设有助燃风入口管路和燃料入口管路,所述助燃风入口管路与助燃风管路或鼓风机连接,所述气化炉(8)的煤气出口管(4)通过高温煤气管路(14)连接到上燃烧室(6)烧嘴和下燃烧室(9)烧嘴的燃料入口管路。
4.根据权利要求3所述的气化炉高温煤气热送直接燃烧的石灰窑,其特征是:所述套筒窑(2)设有上内套筒(1)、下内套筒(3)、引射器(7)和循环烟气出口(23),所述循环烟气出口(23)位于上燃烧室(6)和下燃烧室(9)的上部;所述上内套筒(1)通过烟气出口管(10)连接到废气排放系统,所述下内套筒(3)通过循环烟气出口连接到引射器的引射气体入口,所述引射器(7)的驱动气体入口与驱动风管路连接,引射器(7)的出口与上燃烧室和/或下燃烧室连接。
5.根据权利要求2所述的气化炉高温煤气热送直接燃烧的石灰窑,其特征是:所述梁式石灰窑(11)设有上燃烧梁(12)、下燃烧梁(13)和煤气分配器(16),所述上燃烧梁(12)和下燃烧梁(13)分别设有烧嘴,所述烧嘴设有助燃风入口管路和燃料入口管路,所述助燃风入口管路与助燃风管路或鼓风机连接;所述气化炉(8)的煤气出口管(4)通过高温煤气管路(14)连接到梁式石灰窑的两侧的煤气分配器(16),所述煤气分配器连接到上燃烧梁(12)烧嘴和下燃烧梁(13)烧嘴的燃料入口管路。
6.根据权利要求2所述的气化炉高温煤气热送直接燃烧的石灰窑,其特征是:双膛窑(18)包括两个窑膛,两个窑膛分别设有插入式烧嘴(15)、煤气分配器(16)和助燃风入口(22),所述助燃风入口与助燃风管路连接;所述气化炉(8)的煤气出口管(4)通过高温煤气管路(14)和高温三通换向阀(20)连接到两个窑膛的煤气分配器(16),所述煤气分配器连接到插入式烧嘴的燃料入口管路。
7.根据权利要求6所述的气化炉高温煤气热送直接燃烧的石灰窑,其特征是:所述双膛窑(18)设有煤气稳压回流器(19),所述煤气稳压回流器并联设置在高温煤气管路(14)上;所述插入式烧嘴为具有冷却层的套管式结构,冷却层内为冷却风或冷却液。
8.根据权利要求2所述的气化炉高温煤气热送直接燃烧的石灰窑,其特征是:所述回转窑(21)的烧嘴(5)设有助燃风入口管路和燃料入口管路,所述燃料入口管路通过高温煤气管路(14)连接到气化炉(8)的煤气出口管(4),所述助燃风入口管路与助燃风管路或鼓风机连接。
9.根据权利要求3、5、6或8任一项所述的气化炉高温煤气热送直接燃烧的石灰窑,其特征是:所述助燃风入口管路的助燃风为富氧、纯氧或空气。
10.根据权利要求1所述的气化炉高温煤气热送直接燃烧的石灰窑,其特征是:所述气化炉与燃烧器之间的高温煤气管路(14)内的煤气温度为600—2200℃,高温煤气管路(14)上设置除飞灰装置;高温煤气管路(14)设有内保温层、外保温层或内外保温层或隔热层;所述气化炉内的燃料为粉煤、块煤、原油、生物质的含碳物质,所述气化炉为具有液态排渣功能的壳牌结构,或者为能够实现含碳物质与富氧、纯氧或空气的助燃气体燃烧,生成以一氧化碳为主的气体混合气的其他结构形式。
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