CN102219402B - 煅烧物料的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种煅烧物料的方法和装置，所述装置为分体式结构，包括：燃烧室、预热室、煅烧室、冷却室、蓄热器、气体处理装置、物料输送机、进料设备、出料设备和废气排放系统。被煅烧物料在各预热室之间、预热室与煅烧室之间、煅烧室和冷却室之间及各冷却室之间通过物料输送机输送。外置的燃烧室中燃烧产生的烟气经气体处理装置处理后到煅烧室煅烧物料。冷却石灰并预热石灰石物料的空气经旋风分离器除尘和蓄热器预热后到燃烧室助燃燃烧。本发明燃料燃烧和煅烧物料分开，避免有害物质污染石灰产品，提高石灰产品的质量。气体经过除尘处理后进入蓄热器，避免堵塞蓄热器中气体通道。利用物料输送机输送物料，输送效率高，占地空间小。

Description

煅烧物料的方法和装置

技术领域：

本发明属于化工生产技术领域，涉及一种煅烧物料的方法和装置，具体涉及一种分体式煅烧物料的方法和装置的改进。

背景技术：

石灰除了是重要的建筑材料外，也是冶金、化工工业的重要原料。传统技术是以白云石、石灰石为原材料，采用带燃烧梁的竖窑煅烧成石灰。这样的过程不足是：竖窑内的石料从上向下运行，炉气自下而上流动，炉气流动的方向与石料流动的方向相反，石料的气体阻力大，炉内压力高，容易出现气体偏析现象，造成石灰石受热不均匀，影响产品质量。本申请人在专利号为ZL200320111077.3的实用新型专利公开了一种内外加热式石灰炉，该石灰炉的燃烧系统设有炉筋燃烧管和空气烧嘴，炉筋燃烧管上设有燃烧器(烧嘴)，有效地解决了煅烧带火焰和热量的分布，提高了燃烧效率，但是炉筋燃烧管在工作过程中需要用冷却介质冷却梁体，不仅浪费掉一些热量，而且增加了设备成本和操作费用。石灰窑需要整体安装，不利于移动或更换，也不利于系列化生产设备构件。

本申请人在专利申请号为201010156632.9的发明专利申请公开一种煅烧物料的方法和设备，所述设备的预热室、煅烧室和冷却室为分体式结构，预热室分为低温预热室和高温预热室，冷却室分为高温冷却室和低温冷却室。被煅烧物料在进料设备、低温预热室、高温预热室、煅烧室、高温冷却室、低温冷却室之间通过斗式升降输送设备输送。被煅烧物料在分体式的预热室、煅烧室和冷却室中进行预热、煅烧和冷却过程，制成煅烧产品。冷却室冷却产品后的高温气体通过气体管路输送至预热室预热被煅烧物料。该专利充分利用热能，节省换热设备，减少温室气体排放，有利于环境保护。该专利的设备分开制作，现场组装，方便运输、安装、设备检查与更换，有利于规范化生产。但是该专利技术将燃料与石灰石在煅烧室混在一起，直接燃烧使石灰石分解，燃烧的灰尘和烟气中的硫等有害物质直接附着在石灰产品的表面，影响石灰产品的质量。冷却石灰和预热石灰石后含有灰尘的气体进入蓄热器，聚积在蓄热体之间，阻塞气体流通通道，降低换热效率，需要经常清理。

发明内容：

为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种燃烧和加热介质气体洁净、对石灰产品污染小的煅烧物料方法，提高煅烧产品的质量。本发明的另一目的是提供一种实现上述煅烧物料方法的装置。

本发明提供的煅烧物料的方法为，被煅烧物料经过分体式煅烧装置进行预热、煅烧和冷却过程，制成石灰产品，煅烧温度为800～1600℃。被煅烧物料在各预热室之间、预热室与煅烧室之间、煅烧室和冷却室之间及各冷却室之间通过物料输送机输送。燃料、助燃气体在外置的燃烧室中燃烧，产生的烟气经气体处理装置处理后到煅烧室煅烧物料，离开煅烧室的烟气经烟气除尘器除尘、在蓄热器放出热量后到废气排放系统排放。冷却室冷却石灰产品后的气体通过气体管路输送至预热室预热被煅烧物料，然后经旋风分离器除尘和蓄热器预热后到燃烧室助燃燃烧。

被煅烧物料为石灰石或白云石。燃料为固体燃料、液体燃料或气体燃料，或上述两种或三种燃料的组合。固体燃料为煤粉或焦粉，助燃气体为空气、纯氧或富氧气体，富氧气体的氧含量为21～100％。

本发明提供一种煅烧物料的装置，所述装置为分体式结构。装置包括：预热室、煅烧室、冷却室、蓄热器、进料设备、出料设备和废气排放系统。预热室与进料设备连接，冷却室与出料设备连接，各预热室之间、预热室与煅烧室之间、煅烧室与冷却室之间和各冷却室之间通过物料输送机连接。鼓风机与冷却室13b连接，冷却室13b通过气体管路依次与冷却室13a、预热室9b和预热室9a连接，各室之间从上部出口连接到下部入口。所述装置还设有外置的燃烧室、气体处理装置和烟气除尘器。预热室出口通过旋风分离器、三通阀和蓄热器连接到燃烧室。燃烧室烟气出口通过气体处理装置连接到煅烧室，煅烧室气体出口通过烟气除尘器、三通阀和蓄热器连接到废气排放系统。

物料输送机为螺旋输送机、斗式提升机、管链提升机或板链提升机。螺旋输送机为直立式结构，主要由传动杆、提升管道、旋转进料口、旋转出料口、传动装置、马达和底座组成。蓄热器为立式结构，蓄热器中装有蓄热体，蓄热体的材质为钢铁材料、陶瓷或耐热材料，蓄热体的形状为球形体、柱状体、矩形块状体或蜂窝状体，或上述形状蓄热体的混合物。燃烧室设有1～10个烧嘴，烟气出口位于烧嘴的对面；所述烧嘴为气体燃料烧嘴、液体燃料烧嘴或固体燃料烧嘴，或上述两种或三种烧嘴的组合。装置设有换热器，换热器为间壁式换热器，鼓风机通过换热器与冷却器连接。气体处理装置包括除尘设备或/和脱硫设备。废气排放系统包括除尘器、引风机和烟囱。预热室、煅烧室和冷却室的截面为圆形、矩形或准矩形。预热室、煅烧室、冷却室和蓄热器的壳体外部设有保温层。气体管路为绝热输送管路，气体管路内衬有耐火保温材料。

本发明有益的效果是：①通过外置的燃烧室，燃料在燃烧室燃烧，产生的高温烟气经气体处理装置除尘或/和脱硫处理后到煅烧室煅烧石灰石物料，燃料燃烧和煅烧物料分开，避免烟气中灰尘和二氧化硫等有害物质污染石灰产品，提高石灰产品的质量和纯度。②冷却石灰和预热石灰石后的气体经过旋风分离器除尘处理后进入蓄热器，避免堵塞蓄热器中气体通道，减少停车清理次数，延长工作周期，提高换热效率。③使用两台螺旋输送机在各预热室之间和预热室与煅烧室之间，冷却室与煅烧室之间和各冷却室之间输送物料，输送效率高，占地空间小。螺旋输送机结构简单，易于检修，适用任何方向和高度的进、出料口，方便整体设备的规划。螺旋输送机进料口、出料口旋转活动门转向灵活，配合自动化操作，成为各室之间物料输送的共用设备。④废气排放出口安装换热器，充分利用烟气余热，使热能利用最佳化。⑤分体式结构的煅烧装置，使用新鲜空气冷却石灰产品，减少石灰与CO₂接触，避免石灰产品碳酸化问题。⑥被煅烧物料可使用小块状料或粉料，节省优质原材料。煅烧温度高，速度快、效果好。⑦由于煅烧室、冷却室和预热室分开设置，煅烧室可采用高温进行物料锻烧，对冷却室和预热室影响小，提高作业率及锻烧质量。

附图说明

图1为本发明煅烧物料装置的流程示意图；

图2为直立式螺旋输送机结构示意图。

其中：

1a、1b-三通阀、2-喷煤设备、3-燃烧室、4a、4b-蓄热器、5-旋风分离器、6-气体处理装置、7-煅烧室、8-进料设备、9a、9b-预热室、10a、10b-螺旋输送机、11-换热器、12-鼓风机、13a、13b-冷却室、14-出料设备、15-旋转出料口、16-提升管道、17-传动杆、19-底座、20-传动装置、21-电机、22-旋转进料口、23-阀门、24-烟气除尘器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

本发明煅烧物料的装置如图1所示，包括：燃烧室3、预热室(9a、9b)、煅烧室7、冷却室(13a、13b)、旋风分离器5、换热器11、螺旋输送机(10a、10b)、烟气除尘器24、蓄热器(4a、4b)、进料设备8、出料设备14和废气排放系统。装置为燃烧室、预热室、煅烧室和冷却室分体式结构。预热室9a为低温预热室，预热室9b为高温预热室，冷却室13a为高温冷却室，冷却室13b为低温冷却室。预热室、煅烧室和冷却室的进料口分别位于上部，出料口位于下部。预热室9a与进料设备连接，冷却室13b与出料设备连接。预热室9a与预热室9b之间、预热室9b与煅烧室7之间通过螺旋输送机10a连接，煅烧室与冷却室13a之间、冷却室13a与冷却室13b之间通过螺旋输送机10b连接。如图2所示，螺旋输送机10为直立式结构，由传动杆17、提升管道16、旋转进料口22、旋转出料口15、传动装置20、马达21和底座19组成。各室的进料口与螺旋输送接的旋转出料口15连接，各室的出料口与螺旋输送机的旋转进料口22连接。鼓风机12出口分为两路，一路与冷却器13b连接，一路通过换热器11与冷却器13b连接，两路都设有阀门23，用于调节进入冷却室13b空气的温度。冷却室13b通过气体管路依次与冷却室13a、预热室9b和预热室9a连接，各室之间从上部出口连接到下部入口。预热室9a出口通过旋风分离器5、三通阀1a和蓄热器4a、4b连接到燃烧室3的烧嘴处，蓄热器出口设有阀门23。燃烧室内设有1～10个固体燃料烧嘴，烧嘴与喷煤设备2连接，烟气出口位于烧嘴的对面。燃烧室烟气出口通过气体处理装置6连接到煅烧室7，气体处理装置包括除尘设备，除尘设备为重力沉降除尘器。煅烧室气体出口通过烟气除尘器24、三通阀1b、蓄热器(4a、4b)、换热器11连接到废气排放系统，蓄热器出口设有阀门23。烟气除尘器为重力沉降除尘器。蓄热器为立式结构，蓄热器中蓄热体为钢制球状体。废气排放系统包括除尘器、引风机和烟囱，除尘器为布袋除尘器。预热室、冷却室和蓄热器的截面为圆形，燃烧室、煅烧室的截面为矩形。燃烧室、预热室、煅烧室、冷却室和蓄热器壳体外部设有保温层。气体管路为绝热输送管路，气体管路内衬有耐火保温材料。

本实施例以石灰石为被煅烧物料，以无烟煤粉为燃料，煅烧过程为：石灰石通过进料设备8，经物料入口输送至预热室9a，从预热室9b来的高温空气对预热室9a中的石灰石物料进行预热。预热至200～300℃的石灰石物料通过螺旋输送机送入预热室9b进行高温预热，预热至700～800℃的石灰石通过螺旋输送机送入煅烧室7。从燃烧室3过来的高温烟气对预热后的石灰石进行煅烧，煅烧温度为1200～1400℃。煅烧后的石灰通过螺旋输送机送入冷却室13a进行高温冷却，高温冷却后的石灰温度为600～700℃，再通过螺旋输送机由冷却室13a送入冷却室13b进行低温冷却，低温冷却后的石灰温度为100～200℃，冷却后的石灰产品经出料设备14出装置。由鼓风机12产生的冷却空气分两路，一路经换热器11进入冷却室13b，一路直接进入冷却室13b，通过两路上的阀门23调节进入冷却室13b空气的温度。冷却空气先对冷却室13b进行冷却，温度升高后的空气经空气管路到冷却室13a对由煅烧室进入冷却室的高温石灰进行冷却。经过低温冷却和高温冷却石灰产品后温度升高的空气依次进入预热室9b、9a预热石灰石物料。离开预热室9a的空气经旋风分离器除尘和蓄热器预热后到燃烧室助燃燃烧。煤粉经喷煤设备2到燃烧室与预热后的空气混合燃烧，产生的烟气经气体处理装置除尘处理后到煅烧室煅烧石灰石物料。离开煅烧室的废气经烟气除尘器24除尘后在蓄热器4a、4b放出热量，再经换热器11回收余热后到废气排放系统排放。两个蓄热器蓄热放热交替运行，操作过程为，离开煅烧室7的高温烟气在烟气除尘器除尘后经三通阀1b进入蓄热器4a，把热量传给蓄热器中的蓄热体，然后经阀门23、换热器11到废气排放系统排放。此时离开旋风分离器5的空气经三通阀1a进入蓄热器4b，蓄热器中的蓄热体放出热量预热空气，预热后的空气进入燃烧室烧嘴助燃燃烧。然后换向，烟气在蓄热器4b放热后到废气排放系统排放，空气在蓄热器4a预热后到燃烧室助燃。根据蓄热器出口烟气的测定温度控制换向，本实施例控制换向的温度值为150℃，当蓄热器出口烟气温度低于150℃时进行换向。通过三通阀1a、1b和蓄热器的出口阀门23的动作自动进行换向操作。

Claims (10)

1.一种煅烧物料的方法，被煅烧物料为石灰石或白云石，被煅烧物料经过分体式煅烧装置进行预热、煅烧和冷却过程，制成石灰产品，煅烧温度为800～1600℃，所述被煅烧物料在预热室I(9a)与预热室II(9b)之间、预热室(9b)与煅烧室(7)之间、煅烧室与冷却室I(13a)之间及冷却室I(13a)与冷却室II(13b)之间通过物料输送机输送，其特征是：燃料、助燃气体在外置的燃烧室(3)中燃烧，产生的烟气经气体处理装置(6)处理后到煅烧室煅烧物料，离开煅烧室的烟气经烟气除尘器除尘、在蓄热器(4a、4b)放出热量后到废气排放系统排放；冷却室冷却石灰产品后的气体通过气体管路输送至预热室预热被煅烧物料，然后经旋风分离器除尘和蓄热器预热后到燃烧室助燃燃烧。

2.根据权利要求1所述的煅烧物料的方法，其特征是：所述燃料为固体燃料、液体燃料或气体燃料，或上述两种或三种燃料的组合，所述固体燃料为煤粉，所述助燃气体为富氧气体，富氧气体的氧含量为21～100％。

3.一种煅烧物料的装置，所述装置为分体式结构，包括：预热室I(9a)、预热室II(9b)、煅烧室(7)、冷却室I(13a)、冷却室II(13b)、蓄热器(4a、4b)、进料设备(8)、出料设备(14)和废气排放系统，所述预热室I(9a)与进料设备连接，冷却室II(13b)与出料设备连接，各预热室之间、预热室与煅烧室之间、煅烧室与冷却室之间和各冷却室之间通过物料输送机连接，鼓风机(12)与冷却室II(13b)连接，冷却室II(13b)通过气体管路依次与冷却室I(13a)、预热室II(9b)和预热室I(9a)连接，各室之间从上部出口连接到下部入口，其特征是：所述装置还设有外置的燃烧室(3)、气体处理装置(6)和烟气除尘器(24)，预热室I(9a)出口通过旋风分离器(5)、三通阀(1a)和蓄热器(4a、4b)连接到燃烧室(3)，燃烧室烟气出口通过气体处理装置(6) 连接到煅烧室(7)，煅烧室气体出口通过烟气除尘器(24)、三通阀(1b)和蓄热器(4a、4b)连接到废气排放系统。

4.根据权利要求3所述的煅烧物料的装置，其特征是：所述物料输送机为螺旋输送机(10a、10b)、斗式提升机、管链提升机或板链提升机。

5.根据权利要求4所述的煅烧物料的装置，其特征是：所述螺旋输送机为直立式结构，主要由传动杆(17)、提升管道(16)、旋转进料口(22)、旋转出料口(15)、传动装置(20)、马达(21)和底座(19)组成。

6.根据权利要求3所述的煅烧物料的装置，其特征是：所述蓄热器为立式结构，蓄热器中装有蓄热体，所述蓄热体的材质为耐热材料，蓄热体的形状为球形体、柱状体、矩形块状体或蜂窝状体，或上述形状蓄热体的混合物。

7.根据权利要求3所述的煅烧物料的装置，其特征是：所述燃烧室设有1～10个烧嘴，烟气出口位于烧嘴的对面；所述烧嘴为气体燃料烧嘴、液体燃料烧嘴或固体燃料烧嘴，或上述两种或三种烧嘴的组合。

8.根据权利要求3所述的煅烧物料的装置，其特征是：所述装置设有换热器(11)，所述换热器为间壁式换热器；鼓风机(12)通过换热器与冷却室II(13b)连接。

9.根据权利要求3所述的煅烧物料的装置，其特征是：所述气体处理装置包括除尘设备或/和脱硫设备；所述废气排放系统包括除尘器、引风机和烟囱。

10.根据权利要求3所述的煅烧物料的装置，其特征是：预热室、煅烧室和冷却室的截面为圆形、矩形或准矩形，预热室、煅烧室、冷却室和蓄热器的壳体外部设有保温层；所述气体管路为绝热输送管路，气体管路内衬有耐火保温材料。