CN216898315U - 一种竖窑用风道及分风装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及颗粒物料干燥和预热领域。一种竖窑用风道及分风装置，竖窑通过顶部的进料口1进料，物料在竖窑中顺着竖窑内侧从上到下运动，干燥和预热的物料通过底部的出料口6出料，竖窑的上部有烟气出口，竖窑中有多层用于支撑物料和进风的风道梁2，相邻两层风道梁2在竖直上平行且距离为3‑5米，每层风道梁2都包括一条主梁、两条副梁3、一条环梁4。本实用新型一方面提高了对物料的支撑，另一方面热气体可以从每层进入，气体流经物料层的阻力至少减少50%以上，可灵活设置每层风道数量，均匀布置，使热气体能均匀到达每个角落和部位。

Description

一种竖窑用风道及分风装置

技术领域

本实用新型涉及颗粒物料干燥和预热领域。

背景技术

竖窑是指上部加料（颗粒料）下部出料连续煅烧熟料的热工设备。由窑体、加出料装置及通风设备等组成。广泛用于煅烧各种耐火原料和石灰其优点是基建投资较省，占地面积较少，熟效率高，燃耗低及易于机被化和自动化。

竖窑按逆流传热原理工作。窑内物料自上而下运动，烟气自下而上穿过整个料柱物料在窑内预热、煅烧及冷却，对入窑原料块度要求严格，一般为25-150mm，但必须分级装窑，最大块度与最小块度比不宜超过2-3mm。 工作系统设有加、出料系统，燃烧系统，敞风系统及排烟系统。

人工竖窑工作系统较简单，原料和焦旋（或无烟媒）用人工分层从窑项送入窑内，由来自下部的烟气加热。随着物料下移，焦炭在原料间隙中燃烧。燃烧用空气由鼓风系统从窑底（底风）或冷却带密体周边（腰风）送入窑内，或两者同时送入窑内。废气由套顶烟囱排至大气。 以焦炭为燃料的机械化竖窑，原料和焦炭混合装入料斗或分别装入料斗交替倒入窑内。熟料由出料机间歇或连续卸出。

竖窑筒体为直筒形，其外壳为钢板，内衬以耐火材料。以焦炭为燃料的大型石灰竖窑，冷却带下部窑体的内径逐渐缩小至与出料机的卸料盘相衔接。机械化竖窑窑体上部中央装有布料器，侧面对称开有两个排烟口，用管道与除尘器或烟囱相联。窑体下部设有出料口。

窑体主要尺寸包括有效高度、内径和高径比。有效高度系指窑内料柱高度。当物料在窑内缎烧周期一定时，增加有效高度可以提高产量，但窑内气流阻力随之增加。高度过大会影响窑内物料顺行。过小则物料不能充分烧结。且出料温度也高。有效高度与窑内径之比，以焦炭为燃料的白云石、镁砂竖窑为6-7.5，粘土、高铝、石灰竖窑为4-6。内径小，窑产量低，内径过大，窑内料柱易呈不均匀下移，影响竖窑断面气流均布和熟料质量，特别是以重油、煤气为燃料的竖窑，周边烧嘴送入的火焰，难于达到窑内料柱中心，造成中心物料欠烧。白云石、镁砂、高铝、粘土竖窑内径为1.6-2.5m，石灰竖窑内径为2.4-4m。

对于竖窑来说，设计上有两个难点：一是窑膛直径不能过大，否则热气体难以到达窑膛中心部位，物料受热不均匀，甚至无法预热；二是窑体不能过高，否则从窑体下部进入的热气体向上穿过整个物料料层高度时沿程阻力过大，需要使用抽力大的风机才能将气体抽出。因此受限于这两种因素，竖窑的尺寸和产能都不能做大。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：如何提高窑膛直径和高度的同时满足竖窑中物料干燥和预热的要求，从而提高竖窑的尺寸和产能。

本实用新型所采用的技术方案是：一种竖窑用风道及分风装置，竖窑通过顶部的进料口（1）进料，物料在竖窑中顺着竖窑内侧从上到下运动，干燥和预热的物料通过底部的出料口（6）出料，竖窑的上部有烟气出口，竖窑中有多层用于支撑物料和进风的风道梁（2），相邻两层风道梁（2）在竖直上平行且距离为3-5米，每层风道梁（2）都包括一条主梁、两条副梁（3）、一条环梁（4），主梁的两端固定在竖窑壁（5）上且处于竖窑的一个横截面圆的直径上，两个副梁（3）都垂直相交于主梁且以竖窑的一个横截面圆的直径成对称，两个副梁（3）的两端都固定在竖窑壁（5）上，主梁下方的竖窑壁（5）上有一个烟气入口，环梁（4）成环形固定在竖窑壁（5）内侧且与主梁、两条副梁（3）都相交，相邻两层风道梁（2）的副梁（3）在同一水平面的投影平行且不相叠。

主梁包括顶板（7）、支撑板（8）、底板（10）、筋板（9）、侧板（11）、斜撑板（12）构成，顶板（7）和底板（10）通过两块平行的支撑板（8）连接，处于两块平行的支撑板（8）外侧的筋板（9）连接在顶板（7）和底板（10）上，底板（10）的下部两侧连接侧板（11），斜撑板（12）固定连接底板（10）和侧板（11）。

环梁（4）包括顶部环形板（13）、底部环形板（16）、斜板（14）、斜拉板（15）、立板、平行加厚板（17），顶部环形板（13）和底部环形板（16）之间通过立板、斜板（14）、斜拉板（15）连接。

本实用新型的有益效果是，本实用新型通过在竖窑使用多层风道梁且在每层风道梁下方都有一个烟气入口，利用块状物料安息角的天然特性，物料从竖窑窑顶装入过程中，在窑膛内布置的钢结构梁（风道梁）下方会自然形成一个空间，作为热气体的流动通道，一方面提高了对物料的支撑，另一方面热气体可以从每层进入，气体流经物料层的阻力至少减少50%以上，可灵活设置每层风道数量，均匀布置，使热气体能均匀到达每个角落和部位。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的风道梁风道平面和气流方向示意图；

图3是本实用新型的主风道和次风道断面图；

图4是本实用新型的环形风道断面图；

图5是本实用新型的副梁结构示意图；

其中，1、进料口，2、风道梁，3、副梁，4、环梁，5、竖窑壁，6、出料口，7、顶板，8、支撑板，9、筋板，10、底板，11、侧板，12、斜撑板，13、顶部环形板，14、斜板，15、斜拉板，16、底部环形板，17、平行加厚板。

具体实施方式

制约竖窑能力的两个问题：

（1）窑膛断面尺寸过大时，中心部位因阻力过大热气体无法到达，造成中心物料受热不均匀或不能预热的问题

该专利的风道梁埋在物料中，可以保证热气体沿着自然形成的风道顺畅地到达窑膛的每个部位，尤其是中心部位，对物料进行预热。

（2）窑膛较高时，沿程阻力过大，所需抽气风机负荷较大的问题

热气体预热物料时，穿越料层的阻力与热气体流速的平方成正比。窑膛高度较高时，可以采用分层送风结构，这样最下层气体流量最小，流速最低，从而大大降低了沿程阻力。需要较小负荷的抽气风机即可将气体抽出，节约了设备费用和电耗。

解决了这两个问题，竖窑的高度和断面尺寸基本不受限制，可以根据产能需求灵活设计。

本实施例单座石灰石预热竖窑高度方向上共设置三层风道梁，立面如图1所示，单层风道平面如图2所示，风道断面如图3和图4所示，竖窑直径12米，有效高度22米，日产量2000吨。

热气体（烟气）从每层主风道梁的下方口（烟气入口）进入，进入窑膛后，沿着中间主风道梁、两侧环形风道梁下方自然形成的空间，分三路流经主风道、次风道、环形风道，轻易地到达窑膛的中心位置和各个部位（图2）。在竖窑出口风机抽力的作用下，向上进入物料层（图3和图4），对物料进行预热、烘干。次风道的数量可以根据窑膛断面尺寸合理设置，确保热气体能到达每处的物料。

风道梁由H型钢、钢板等组合焊接而成，形成一个整体，自由放在窑壁预留的空洞上，既承受上部物料的载荷，又给下方形成空间作为风道，还能吸收受热膨胀产生的位移。风道是利用了任何物料都有安息角的原理，在风道梁的遮蔽下，在其下方形成一个物料无法到达的空间（图3和图4）。因此风道梁的设计既要考虑所承受的上部载荷，又要考虑满足通风量需要的面积。

众所周知，气体流经物料时会有沿程阻力，阻力的大小取决于气体流速和流经的距离，并与流速的平方和距离成正比关系。当竖窑较高时，所有气体从下部进入，顶部抽出，沿程阻力往往很大，需要动力较大的抽气风机才能将气体抽出。如果采用本专利风道结构，其在竖窑的高度方向上可按需设置两层或多层，气体分层进入，这样气体流经物料的沿程阻力可减少三分之一到二分之一，动力消耗大大降低，预热、烘干效率大幅提高。

采用本专利风道结构，解决了竖窑向大尺寸、大产量发展的制约因素，具有以下有益效果：

（1）热气体可以轻易地到达窑膛中心和各个部位，使窑膛直径加大成为可能；风道梁可以在竖窑要求的任一高度上安装，实现气体分层进入窑膛内预热、烘干物料，使竖窑高度增加成为可能。这样单座竖窑的产量由600吨/日大幅提高到2000吨/日以上。

（2）抽气风机的动力降低30%~50%，设备费用和动力消耗都大大减少。

（3）可以利用其它窑炉产生的余温余热废气，对物料进行预热、烘干，节约能源消耗。

本专利专利风道适用于粒度10mm~160mm块状物料，使用热气体（温度≤300℃）进行烘干（干燥、预热）的方形或圆形竖窑。

图1简要说明：本图所示是一座石灰石预热竖窑，利用回转窑产生的废气对石灰石进行预热。风道梁分三层布置，热废气从三处分别进入窑膛内，沿风道布满窑膛，然后在顶部负压抽吸的作用下向上流动、排出，完成对石灰石的预热。

图2简要说明：本图所示是单层风道梁在窑膛内的平面布置图，分为一个主风道、两个环形风道、四个次风道。热废气从主风道梁的正下方口进入，然后沿着中间主风道流经四个次风道，从而到达窑膛中间部位；沿着两侧环形风道到达窑膛四周部位。这样热废气就轻易地到达窑膛的各个部位，实现均匀预热。

图3简要说明：本图所示是主次风道形成的原理、断面形状以及热废气从风道向上流动的示意。底板的宽度和侧板的高度需要根据流经的废气量计算得出。但底板不能过宽，否则容易受到上方物料的荷载而变形。

图4简要说明：本图所示是环形风道形成的原理、断面形状以及热废气从风道向上流动的示意。环形风道的设置保证了热废气能轻易地到达窑膛圆周。

单层风道梁是一个H型钢、钢板焊接而成的整体结构，风道是相互连通的，使热废气在风道内可自由流动。

Claims (3)

1.一种竖窑用风道及分风装置，竖窑通过顶部的进料口（1）进料，物料在竖窑中顺着竖窑内侧从上到下运动，干燥和预热的物料通过底部的出料口（6）出料，竖窑的上部有烟气出口，其特征在于：竖窑中有多层用于支撑物料和进风的风道梁（2），相邻两层风道梁（2）在竖直上平行且距离为3-5米，每层风道梁（2）都包括一条主梁、两条副梁（3）、一条环梁（4），主梁的两端固定在竖窑壁（5）上且处于竖窑的一个横截面圆的直径上，两个副梁（3）都垂直相交于主梁且以竖窑的一个横截面圆的直径成对称，两个副梁（3）的两端都固定在竖窑壁（5）上，主梁下方的竖窑壁（5）上有一个烟气入口，环梁（4）成环形固定在竖窑壁（5）内侧且与主梁、两条副梁（3）都相交，相邻两层风道梁（2）的副梁（3）在同一水平面的投影平行且不相叠。

2.根据权利要求1所述的一种竖窑用风道及分风装置，其特征在于：主梁包括顶板（7）、支撑板（8）、底板（10）、筋板（9）、侧板（11）、斜撑板（12）构成，顶板（7）和底板（10）通过两块平行的支撑板（8）连接，处于两块平行的支撑板（8）外侧的筋板（9）连接在顶板（7）和底板（10）上，底板（10）的下部两侧连接侧板（11），斜撑板（12）固定连接底板（10）和侧板（11）。

3.根据权利要求1所述的一种竖窑用风道及分风装置，其特征在于：环梁（4）包括顶部环形板（13）、底部环形板（16）、斜板（14）、斜拉板（15）、立板、平行加厚板（17），顶部环形板（13）和底部环形板（16）之间通过立板、斜板（14）、斜拉板（15）连接。

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