CN213739210U - 一种用于活性石灰煅烧的节能竖式预热器系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于活性石灰煅烧的节能竖式预热器系统，所述系统由多个竖式预热器呈环形排布，在环形的中心位置设有回转窑；其中，每个预热器的热交换室为圆筒形结构，热交换室的顶部设有下料管和排气管道，下料管与物料仓连通，热交换室底部开口与设在其下方的楔形腔对应布置，楔形腔上开设有卸料口，每个卸料口均与回转窑连通，回转窑煅烧产生的烟气余热通过卸料口进入楔形腔和热交换室对堆积的物料预热，楔形腔上还安装推料装置，用于将预热后的物料推入到回转窑内。本实用新型通过布置合理的预热室容积与个数，精准控制给料，保持预热室物料的高径比在一个合理范围，从而使回转窑产生的烟气与物料热交换率最大化，以节省能源消耗。

Description

一种用于活性石灰煅烧的节能竖式预热器系统

技术领域

本实用新型属于生产活性石灰设备技术领域，具体涉及一种用于活性石灰煅烧的节能竖式预热器系统。

背景技术

由竖式预热器、回转窑及竖式冷却器三大主机组成的活性石灰煅烧工艺已在我国石灰生产行业中占据主导地位，其中，预热器是回转窑石灰石煅烧工艺系统中的主要设备，石灰石在预热器内经充分预热后，温度可达960℃左右，部分石灰石分解，在逐步进入回转窑中煅烧生产活性石灰，即石灰石在预热器内热交换的效果直接影响活性石灰产量的高低，也关系到热能的充分利用及系统后续工艺设备的正常使用。因此，人们普遍重视预热器结构及参数设计的合理性。

目前，现有技术的竖式预热器中的热交换室部分是一个方箱形结构，其预热物料体积小，料仓衔接下料管，加料时不均匀、不流畅，物料与逆向热气流交换时，热能吸收率低，设备易烧坏，经常停产，造成经济损失；与此同时，回转窑生产活性石灰时产生的大量烟气余热没有进行回收利用，造成大量的热能的浪费和粉尘的环境污染，近年来随着能源价格的大幅上涨，活性石灰生产过程中燃料成本占总成本的比重越来越大。在国家节能减排大政策下，采用降低回转窑燃料消耗量和活性石灰生产成本，并符合国家环保政策和排放标准的工艺和设备迫在眉睫。

有鉴于此，本发明人设计出一种用于活性石灰煅烧的节能竖式预热器系统，以解决上述技术问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型目的在于提供了一种用于活性石灰煅烧的节能竖式预热器系统，本系统通过优化预热器的“高径比”，有效利用回转窑产生的大量烟气余热，使回转窑生产线提高了产能，降低了活性石灰吨耗热量，节约了原料和燃料的消耗，减少了CO₂排放量，达到节能减排、节省成本的目的。

本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：一种用于活性石灰煅烧的节能竖式预热器系统，所述系统由多个竖式预热器呈环形排布，在环形的中心位置设置有回转窑；

其中，每个所述竖式预热器包括圆筒形热交换室，所述圆筒形热交换室的顶部设置有下料管和排气管道，所述下料管与设置在竖式预热器顶部物料仓连通，所述圆筒形热交换室底部开口与设置在圆筒形热交换室下方的楔形腔对应布置，所述楔形腔上、朝向环形中心位置处开设有卸料口，每个卸料口均与回转窑的入口连通，回转窑煅烧产生的烟气余热通过卸料口进入楔形腔和圆筒形热交换室对堆积的物料预热；

所述楔形腔上还安装推料装置，用于将预热后的物料从卸料口推入到回转窑内，所述楔形腔采用耐火材料砖砌而成。

进一步地，所述卸料口与回转窑连接处安装有气体分配器，所述气体分配器用于将回转窑煅烧产生的烟气余热均匀地分配给每个楔形腔和圆筒形热交换室。

进一步地，所述楔形腔的底面与水平面夹角α范围为10°～12°。

进一步地，所述推料装置包括推杆、推头及液压驱动装置，所述推头设置于楔形腔的底面上，所述推杆插设于楔形腔上开设的导向孔内、且内侧端与推头连接，所述液压驱动装置安装在所述楔形腔的外侧、且输出端与推杆的外侧端连接，所述液压驱动装置通过驱动推杆带动推头在楔形腔的底面上作往复直线运动，用于将预热后的物料不断的推入到回转窑内。

进一步地，所述液压驱动装置包括矩形架和液压缸，所述矩形架的上端与圆筒形热交换室外壁铰接，下端与液压缸的活塞杆铰接，所述推杆的外侧端与矩形架铰接，所述液压缸驱动矩形架运动，所述矩形架推动推杆作直线运动。

进一步地，所述推头材质为耐热合金铸钢。

进一步地，每个所述竖式预热器圆筒形热交换室内部有效空间的高度与直径比值(H/φ)范围为1.1～1.4；

其中，高度(H)指圆筒形热交换室内部物料层有效堆积的高度；直径(φ)指圆筒形热交换室有效截面面积折算为对应圆面积，再求出对应直径。

进一步地，所述系统主要由12个竖式预热器呈360°环形均布而成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

1、本实用新型一种用于活性石灰煅烧的节能竖式预热器系统，该系统通过设计合理的预热室容积与预热室个数，并通过控制系统精准控制给料，以维持预热室高径比，从而使换热效率最大化。具体该系统由12个竖式预热器呈360°环形排布，竖式预热器顶部石灰石料仓中的石灰石通过12个下料管进入预热器对应的圆筒形热交换室，每个圆筒形热交换室下部设有一组液压推料装置由控制系统自动开启推杆给料，石灰石在预热器内与烟气进行热交换，石灰石吸收热废气的热量温度升高，预热好的石灰石，经每个推头推动，通过卸料口进入回转窑煅烧，同时回转窑煅烧产生的烟气余热经过与预热室内的石灰石热交换后、温度降低后经除尘装置净化排入大气，实现节能环保的目的。其中，圆筒形热交换室相较于方箱形热交换室同等条件下体积大，热交换率高，物料流动性好，物料堆积均匀，物料与逆向热气流交换时，热能吸收率高，耐火材料砌筑简易方便，易于维护。

2、本实用新型一种用于活性石灰煅烧的节能竖式预热器系统，在卸料口与回转窑连接处安装有气体分配器，通过气体分配器可使回转窑煅烧产生的烟气余热能均匀进入每个楔形腔和圆筒形热交换室内，实现了块状石灰石在堆积状态下的高效预热与部分分解。

3、本实用新型一种用于活性石灰煅烧的节能竖式预热器系统，石灰石物料仓与竖式预热器之间通过长料管联接，实现了对负压预热室的料封作用，阻止了冷空气的进入，提高了系统的热效率。

附图说明

图1是本实用新型节能竖式预热器系统整体结构示意图；

图2是本实用新型节能竖式预热器系统主视图；

图3是图2中A-A剖视图。

图中：1、竖式预热器；2、回转窑；3、气体分配器；4、推料装置；11、圆筒形热交换室；12、下料管；13、排气管道；14、楔形腔；15、卸料口；41、推杆；42、推头；43、液压驱动装置；431、矩形架；432、液压缸。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本实用新型的概念。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例：参考图1～3所示，一种用于活性石灰煅烧的节能竖式预热器系统，所述系统由多个竖式预热器1呈环形排布，在环形的中心位置设置有回转窑2。其中，每个竖式预热器1包括圆筒形热交换室11，圆筒形热交换室11的顶部设置有下料管12和排气管道13，排气管道13上可安装尾气净化装置，下料管12与设置在竖式预热器1顶部物料仓连通，优选的，下料管12采用长料管与石灰石物料仓联接，以实现对负压预热室的料封作用，阻止了冷空气的进入，提高系统的热效率。

本实用新型圆筒形热交换室11底部开口与设置在圆筒形热交换室11下方的楔形腔14对应布置，楔形腔14上、朝向环形中心位置处开设有卸料口15，每个卸料口15均通过下料溜槽与回转窑2的入口连通，以利用回转窑2煅烧产生的烟气余热通过卸料口15进入楔形腔14和圆筒形热交换室11内对堆积的物料预热。

优选的，在卸料口15与回转窑2连接处安装有气体分配器3，气体分配器3用于将回转窑2煅烧产生的预热废气均匀地分配给每个楔形腔14和圆筒形热交换室11，以便通过高温加速分解石灰石，其原理是利用CaCO3(石灰石)在(高温环境下)分解产生CaO(活性石灰)+CO₂↑。一方面提高了竖式预热器内预热温度，使块状石灰石在堆积状态下的高效预热与部分快速分解；另外一方面回转窑煅烧产生预热废气经与石灰石换热交换后，温度降低便于经过排气管道上的净化装置净化处理后排入大气，降低了活性石灰吨耗热量，节约了原料和燃料的消耗。

所述楔形腔14上还安装推料装置4，用于将预热后的物料从卸料口15推入到回转窑2内，优选的楔形腔14的底面与水平面夹角α范围为10°～12°，以利用斜面省力的特性将物料卸出，楔形腔14采用耐火材料砖砌而成。

具体的，如图2、3所示，所述推料装置4包括推杆41、推头42及液压驱动装置43，其中，推头42设置于楔形腔14的底面上，优选的，推头42采用耐热合金铸钢材质制作，以保证在1000℃左右高温工况下正常工作，推杆41插设于楔形腔14上开设的导向孔内、且内侧端与推头42连接，液压驱动装置43安装在楔形腔14的外侧、且输出端与推杆41的外侧端连接，液压驱动装置43通过驱动推杆41带动推头42在楔形腔14的底部斜面上作往复直线运动，用于将预热后的物料不断的推入到回转窑2内。

其中，液压驱动装置43包括矩形架431和液压缸432，矩形架431的上端与圆筒形热交换室11外壁铰接，下端与液压缸432的活塞杆端部铰接，推杆41的外侧端与矩形架431中部铰接，液压缸432驱动矩形架431运动，矩形架431推动推杆41作直线运动。

经过发明人实验，石灰石在预热器内经充分预热后，温度可达950℃左右，部分石灰石分解，在设备的研发过程中，研发人员对1150℃左右的热烟气与圆筒形热交换室内物料进行热交换的换热原理进行研究，调整传统预热器的高径比，具体为：当控制竖式预热器圆筒形热交换室11内部有效空间的高度与直径比值(H/φ)范围为1.1～1.4时，对流换热效率最高，其中，高度(H)指圆筒形热交换室11内部物料层有效堆积的高度；直径(φ)指圆筒形热交换室11有效截面面积折算为对应圆面积，再求出对应直径。

本实用新型系统主要由12个竖式预热器1呈360°环形均布而成。通过计算机(或者PLC)精确控制推杆推料动作周期与推料量，保持圆筒形预热室高径比范围处在1.1～1.4之间，从而使换热效率最大化，以达到节能减排的目的。

经过上述设置，实现了石灰石最大分解率前提下的分室静态预热的周期性操作。

我公司对现有系统经过上述改进后，明显的提高了回转窑余热的利用率，提高活性石灰的产量和品质，提高了产能，降低了活性石灰吨耗热量。取得了以下经济效益：

(1)竖式预热器改进前每天产量600t/d，年产20万吨。

(2)竖式预热器改进后每天产量800t/d，年产26.7万吨，增产6.7万吨。

(3)按热耗降低20％，每吨石灰耗煤减少约44Kg，石灰成本下降约22元，年节约587.4万元。

(4)按当地吨石灰售价380元，吨石灰成本230元，纯利润约125元，年新增利润约837.5万元。

(5)年效益综合1424.9万元。

由此可见，经过改进的节能竖式预热器系统明显提高了企业的经济效益，有助于其他企业推广普及该技术。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于活性石灰煅烧的节能竖式预热器系统，其特征在于：所述系统由多个竖式预热器(1)呈环形排布，在环形的中心位置设置有回转窑(2)；

其中，每个所述竖式预热器(1)包括圆筒形热交换室(11)，所述圆筒形热交换室(11)的顶部设置有下料管(12)和排气管道(13)，所述下料管(12)与设置在竖式预热器顶部物料仓连通，所述圆筒形热交换室(11)底部开口与设置在圆筒形热交换室(11)下方的楔形腔(14)对应布置，所述楔形腔(14)上、朝向环形中心位置处开设有卸料口(15)，每个卸料口(15)均与回转窑(2)的入口连通，回转窑(2)煅烧产生的烟气余热通过卸料口(15)进入楔形腔(14)和圆筒形热交换室(11)对堆积的物料预热；

所述楔形腔(14)上还安装推料装置(4)，用于将预热后的物料从卸料口(15)推入到回转窑(2)内，所述楔形腔(14)采用耐火材料砖砌而成。

2.根据权利要求1所述的一种用于活性石灰煅烧的节能竖式预热器系统，其特征在于：所述卸料口(15)与回转窑(2)连接处安装有气体分配器(3)，所述气体分配器(3)用于将回转窑(2)煅烧产生的烟气余热均匀地分配给每个楔形腔(14)和圆筒形热交换室(11)。

3.根据权利要求1所述的一种用于活性石灰煅烧的节能竖式预热器系统，其特征在于：所述楔形腔(14)的底面与水平面夹角(α)范围为10°～12°。

4.根据权利要求1～3任一项所述的一种用于活性石灰煅烧的节能竖式预热器系统，其特征在于：所述推料装置(4)包括推杆(41)、推头(42)及液压驱动装置(43)，所述推头(42)设置于楔形腔(14)的底面上，所述推杆(41)插设于楔形腔(14)上开设的导向孔内、且内侧端与推头(42)连接，所述液压驱动装置(43)安装在所述楔形腔(14)的外侧、且输出端与推杆(41)的外侧端连接，所述液压驱动装置(43)通过驱动推杆(41)带动推头(42)在楔形腔(14)的底面上作往复直线运动，用于将预热后的物料不断的推入到回转窑(2)内。

5.根据权利要求4所述的一种用于活性石灰煅烧的节能竖式预热器系统，其特征在于：所述液压驱动装置(43)包括矩形架(431)和液压缸(432)，所述矩形架(431)的上端与圆筒形热交换室(11)外壁铰接，下端与液压缸(432)的活塞杆铰接，所述推杆(41)的外侧端与矩形架(431)铰接，所述液压缸(432)驱动矩形架(431)运动，所述矩形架(431)推动推杆(41)作直线运动。

6.根据权利要求4所述的一种用于活性石灰煅烧的节能竖式预热器系统，其特征在于：所述推头(42)材质为耐热合金铸钢。

7.根据权利要求1～3任一项所述的一种用于活性石灰煅烧的节能竖式预热器系统，其特征在于：每个所述竖式预热器圆筒形热交换室(11)内部有效空间的高度与直径比值(H/φ)范围为1.1～1.4；

其中，高度(H)指圆筒形热交换室(11)内部物料层有效堆积的高度；直径(φ)指圆筒形热交换室(11)有效截面面积折算为对应圆面积，再求出对应直径。

8.根据权利要求1～3任一项所述的一种用于活性石灰煅烧的节能竖式预热器系统，其特征在于：所述系统主要由12个竖式预热器(1)呈360°环形均布而成。

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