CN102288022B - 套筒式气烧竖窑 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种套筒式气烧竖窑，其是在窑体中通过套装一起的内筒体和外筒体围设有环形炉腔，内筒体的筒壁上开设有若干连通环形炉腔与内筒体内腔的通气孔，环形炉腔从上至下依次设有预热区、煅烧区及冷却区，在外筒体***还罩设有一筒状炉壳，该筒状炉壳的内壁面与外筒体的外壁面之间围设有***气道，外筒体的筒壁上布设有连通环形炉腔与***气道的通气孔，在内筒体内腔及***气道中沿窑体轴向相间交错布设有用于驱使窑体内气流穿过环形炉腔交替进入内筒体内腔及***气道、折转上升的径向隔断结构，内筒体内腔中部通过沿窑体轴向间隔设置的两层径向隔断结构隔设有与环形炉腔中煅烧区对应的煅烧室，该煅烧室中连通有高温气体输气管或燃气输气管。
Description
技术领域
本发明属于石灰、金属镁等材料的高温煅烧生产技术领域，确切的说是涉及一种立式煅烧窑。
背景技术
随着冶金工业的发展，煅烧技术和工艺的不断提高，使得我国对金属镁、炼钢生产中主要的造渣剂—石灰的质量提出了更高的要求。现有的煅烧窑主要有土窑、回转窑及立窑。土窑生产效率低、污染大，其生产的石灰杂质含量大、活性低，其产品主要用于建筑领域，目前已被禁止使用；而回转窑设备体积较大，占地面积较大，耗能较高。立窑又称竖窑，上世纪80年代，立窑以其占地面积小、耗能低且能够使用低发热值燃料的特点在我国得到广泛应用。立窑又分为传统立窑和套筒窑，传统立窑由于煅烧区体积较大，因而对原料的粒度的限制要求较高（限制在70～150 mm 范围内），超过标准就会影响窑内的透气性，造成煅烧区内、外温度不均衡，出现过烧或生烧现象，使得其产品质量不稳定。
现有的套筒窑主要是由德国人卡尔·贝肯巴赫于发明的贝肯巴赫窑，这种贝肯巴赫窑于90年代引入我国，这种窑的窑体由钢板和型钢焊制成两个同心筒体，内套筒的外部与外套筒内衬分别用碱性砖、高铝砖及粘土砖砌筑。内筒分上、下两个独立部分,上部为上内筒,下部为下内筒。上下内筒由双层结构形成圆柱形钢板箱，两层钢板之间的夹套送入空气进行连续冷却以防止其高温变形。内筒与外筒同心布置,形成一个环形空间,石灰石就在该环形区域内煅烧。采用这种贝肯巴赫窑套筒窑生产出的石灰具有气孔率高、表面积大、活性高的特点，但现有的套筒窑均存在结构复杂、制造成本高及安装维护较为困难的缺点，使得使用该套筒窑的企业资金投入较大，而且，这种套筒窑需要使用多台风机分别对其内筒进行冷却、为燃烧提供喷射循环空气以及抽出窑内废气，使得这种套筒窑炉内气体的流量和压力较大，其对物料的要求和工人的操作要求较高，热量消耗较高，造成其生产成本相对较高，对套筒窑的推广应用造成障碍。
中国专利公开文件CN101195520A公开了一种立式连续煅烧石灰窑，其包括圆筒形的窑体，窑体的顶部设有闭风进料装置，窑体内腔的上部设有布料装置，布料装置下方的炉腔依次设有预热区、煅烧区及冷却区，冷却区的出料口下方设有连续出料装置，窑体的顶部还设有排烟口，在窑体内腔的中部还轴向设有延伸至预热区的热风出风通道，该热风出风通道将窑体内的炉腔分隔成环状结构，热风出风通道的通道壁上径向开设有若干通气孔，并在位于煅烧区的窑体侧壁上环设有径向喷火的喷火口。这种立式连续煅烧石灰窑相对于贝肯巴赫套筒窑的结构已大为简化，但该立式连续煅烧石灰窑只能加工形状体积较大的块状石材，而对于体积较小的粉状或颗粒状石材，则无法进行煅烧，否则粉状或颗粒状石材会由于喷火口中喷射的火焰作用而从热风出风通道上的通气孔进入热风出风通道中，造成大量原料的浪费，而且，在煅烧石灰过程中，如果喷火口中喷射的燃烧气流过大容易造成气阻阻挡原料的下落，使石灰窑无法连续生产，降低石灰窑的生产效率，而如果喷烧的气流较小则会造成靠近热风进出通道外壁的部分原料生烧，影响产品质量；同时，由于喷烧器横向喷射火焰，使得环形炉腔中靠近喷烧器的外层物料与靠近热风进出通道的内层物料之间的温度不均衡，外层物料受高温火焰煅烧容易过烧，而内层物料受火焰影响较小容易生烧，影响产品的质量稳定。
发明内容
本发明的目的是：提供一种可用于煅烧不同大小或形状的石材原料的套筒式气烧竖窑。
本发明的套筒式气烧竖窑的技术方案是：一种套筒式气烧竖窑，包括窑体，窑体的底部设有进风口，顶部设有排烟口，所述窑体中通过套装一起的内筒体和外筒体围设有环形炉腔，内筒体的筒壁上开设有若干连通环形炉腔与内筒体内腔的通气孔，所述环形炉腔从上至下依次设有预热区、煅烧区及冷却区，在环形炉腔的顶底部分别设有进料口和出料口，在所述外筒体***还罩设有一筒状炉壳，该筒状炉壳的内壁面与外筒体的外壁面之间围设有***气道，外筒体的筒壁上布设有连通环形炉腔与***气道的通气孔，在所述内筒体内腔及***气道中沿窑体轴向相间交错布设有用于驱使窑体内气流穿过环形炉腔交替进入内筒体内腔及***气道、折转上升的径向隔断结构，所述的内筒体内腔中部通过沿窑体轴向间隔设置的两层径向隔断结构隔设有与环形炉腔中煅烧区对应的煅烧室，该煅烧室中连通有高温气体输气管或燃气输气管。
所述进风口开设于炉壳的底部，所述的径向隔断结构主要由对应所述冷却区中部径向环设于***气道下部靠近进风口处的第一隔板、对应所述冷却区与煅烧区结合处径向隔设于内筒体内腔中的第二隔板、对应所述煅烧区中部径向环设于***气道内的第三隔板、对应所述预热区与煅烧区结合处径向隔设于内筒体内腔中的第四隔板及对应所述预热区中部径向环设于***气道内的第五隔板组成，在炉壳的底部设有进风口，炉壳的顶部设有排烟口。
所述的高温气体输气管或燃气输气管主要由沿窑体轴向穿装固定在第二隔板上的竖管段和横向穿装在窑体底部的横管段组成，竖管段的上端伸入到所述煅烧室内。
在所述内筒体内腔的顶部还设置有换热器，换热器主要由上部的集气腔和插装在集气腔底部的若干沿窑体轴向延伸的换热管组成，各换热管穿装固定在所述第四隔板上，在集气腔上设有与外界大气连通的进气管。
所述的内、外筒体的筒壁主要由具有通孔的耐火砖逐层叠砌构成，各耐火砖上的通孔由位于环形炉腔中的内孔口分别倾斜向上向位于***气道或内筒体内腔中相应的外孔口延伸。
所述的各耐火砖位于环形炉腔中的内壁面上分别沿窑体的径向凸设有凸棱，同一层的各耐火砖上的凸棱围成环形，从而在环形炉腔内形成从上至下轴向间隔环设的阻流圈。
在所述环形炉腔的出料口底部还设有漏斗形的出料装置。
所述燃料加料装置包括安装在位于煅烧区上部窑体上的加料管，加料管中设有加料绞龙，在加料管上部的炉壳外壁上环设有煤仓，煤仓的底部设有与加料管连通的下料口。
在所述内筒体的顶部还设有与环形炉腔顶部环形进料口配合的分料锥。
本发明的竖窑结构简单，其通过炉壳和内、外筒体组成三层套筒结构，采用燃料自主燃烧和负压进气方式，取消了喷烧装置，降低了窑体煅烧区内气流的风速，保证了石灰石原料与燃料的均匀下落，从而实现了粉状或颗粒状的小直径石灰石原料的煅烧，避免了原料的浪费；同时，本发明的竖窑利用物料的自重实现产品的自动出料，通过高温气体输气管或燃气输气管不间断的向煅烧室内输送高温气体或可燃气体，高温气体或可燃气体在煅烧室内燃烧产生的热量通过内筒壁上的通气孔进入到环形炉腔的煅烧区中对石灰石原料进行煅烧，通过控制进入煅烧室的高温气体或可燃气体的输送量来控制炉体内的温度，防止出现过烧或生烧现象，其简化了石灰窑的操作，降低石灰窑的建造成本，控制简单、方便，便于对产品质量进行管理，并且，其利用沿窑体内轴向相间交错布设于***气道与内筒体内腔中的径向隔断结构，使气体在窑体内折转上升，一方面可以使煅烧中燃料得到足够的空气助燃，提高燃烧效率，保证环形炉腔中各处温度的一致性，进一步防止石灰石原料出现生烧现象，另一方面可以充分的利用煅烧产生的热量同步实现原料和空气的预热，热利用率高，从而减少了燃料的消耗，具有良好的节能效果。
附图说明
图1为本发明的套筒式气烧竖窑具体实施例的结构示意图。
具体实施方式
本发明的套筒式气烧竖窑的具体实施例如图1所示，该竖窑的窑体主要是由安装在基座14上由保温材料构成的筒状炉壳1与同轴套设在炉壳1内有耐火材料构成的外筒体2和内筒体3组成，内筒体3、外筒体2及炉壳1共同构成三层套筒窑结构，其中，内筒体3与外筒体2主要由耐火砖逐层叠砌构成，内筒体3的内腔形成轴向延伸的中空管道6，内筒体3与外筒体2之间形成轴向延伸的环形炉腔5，在炉壳1与外筒体2之间围成轴向延伸的环形的***气道4，在内筒体3及外筒体2的筒壁上分别开设有若干用于连通内筒体的中空管道6与环形炉腔5及环形炉腔5与***气道4的通气孔，本实施例中，各通气孔由耐火砖上开设的通孔构成，耐火砖上的通孔由位于环形炉腔5中的内孔口倾斜向上分别向位于***气道4或内筒体中空管道6中相应的外孔口延伸，以防止由环形炉腔5顶部进料口下落的粉状原料从耐火砖上的通孔流入***气道4或中空管道6中。同时，在各耐火砖位于环形炉腔5中的内壁面上分别沿窑体的径向凸设有凸棱，同一层的各耐火砖上的凸棱围成环形，从而在环形炉腔5内形成从上至下轴向间隔环设的阻流圈，使得石灰石原料在环形炉腔5中靠自重下落的过程中，石灰石原料的内外层分别受阻流圈阻挡后减缓的下落速度，而中心的石灰石原料速度不变，从而对石灰石原料产生搅拌效果，使石灰石原料在环形炉腔中受热更加均衡，提高石灰的生产质量。
环形炉腔5从上至下依次的设有预热区、煅烧区和冷却区，在炉壳1的底部设有进风口12，在炉壳1的顶部设有排烟口，排烟口上设有排烟管道18，为保证窑体在煅烧石灰过程中能够充分的利用由进风口12进入的新鲜冷空气，本发明在***气道4及内筒体3围成的中空管道6中沿窑体的轴向相间交错的布设有径向隔断结构。本实施例中，该径向隔断结构主要由对应环形炉腔5的冷却区中部环设于靠近该进风口12的***气道4中的第一径向隔板9、对应环形炉腔5的冷却区与煅烧区结合处环设于内筒体3中空管道6中的第二隔板10、对应环形炉腔5的煅烧区中部径向环设于***气道4内的第三隔板8、对应环形炉腔5的预热区与煅烧区结合处环设于内筒体3中空管道6中的第四隔板11及对应环形炉腔5的预热区中部径向环设于***气道4内的第五隔板7。其中，第二隔板10、第四隔板11与内筒体3的筒壁配合在中空管道6的中部隔设出与环形炉腔5的煅烧区对应的煅烧室，在第二隔板10上穿装固定有一输气管，该输气管主要由沿窑体轴向穿装固定在第二隔板10上的竖管段13和横向穿装在窑体底部的横管段21组成，竖管段13的上端伸入到煅烧室内。该输气管可以输送工业生产中产生的高温气体或可燃气体，高温气体可以直接通过内筒壁上的通气孔进入环形炉腔对石灰石原料进行煅烧，可燃气体可以在煅烧室内先进行燃烧，燃烧后产生的高温气体再通过内筒壁上的通气孔进入环形炉腔对石灰石原料进行煅烧，如果需要，还可以在煅烧室内安装点火器。
在内筒体3的中空管道6的顶部还设置有换热器，该换热器主要由设置在分料锥19下方的集气腔17及插装在集气腔17底部沿窑体轴向向下延伸的若干换热管22组成，集气腔17上连接有穿过内外筒体2、3及炉壳1与外界大气连通的进气管16，各换热管22 的下部插装固定在第四隔板11上。
以可燃气体为例，该竖窑在煅烧过程中，小直径的粉状或颗粒状的石灰石原料通过上料机构从窑体的顶部经分料锥19从环形炉腔5顶部的进料口20进入，电石尾气、煤气或天然气等可燃气体经输气管送入内筒体3中的中空管道6的煅烧室中，可燃气体在煅烧室中燃烧，燃烧产生的热量通过内筒体3筒壁上的通气孔进入环形炉腔5的煅烧区中对进入到环形炉腔5中的石灰石原料进行高温煅烧。煅烧的同时，由于燃烧产生的热气通过外筒体2筒壁上的通气孔进入***气道4中并沿***气道4上升进入到窑体的预热区，在煅烧室中形成负压，通过窑体顶部的进气管16将富含氧气的新鲜空气经集气腔17和换热管22吸入到煅烧室中助燃。上升的热气在***气道中被第五隔板7阻挡，从而穿过外筒体2筒壁上的通气孔进入到环形炉腔5中对位于预热区中的石灰石原料进行预热，以增强石灰石原料的分解，提高石灰的生产质量，对石灰石原料进行预热后的热气在穿过内筒体3筒壁上的通气孔后进入到中空管道6上部又与换热管22接触，将剩余热量与换热管22进行换热将从换热管22中经过的新鲜空气进行预热。最后的余气经排烟管道18排到大气中。
煅烧的同时，另一部分的新鲜空气从炉壳1底部的进风口12被吸入，由炉壳1底部进风口12进入的新鲜空气首先进入窑体下部的冷却区中，在冷却区中，由***气道4中的第一隔板9和中空管道6中的第二隔板10配合，使新鲜空气先通过内外筒体2、3的筒壁上的通气孔穿过环形炉腔5进入到位于第二隔板10下方的中空管道6中，然后再次通过内外筒体2、3筒壁上的通气孔穿过环形炉腔5进入到位于第一隔板9与第三隔板8之间的***气道4中，新鲜空气两次穿过环形炉腔5对环形炉腔5内煅烧后的高温物料进行冷却，从而提高了高温物料的冷却效率，而高温物料被冷却的同时，其对新鲜空气进行了同步预热，使煅烧后在物料上残留的余热被再次重复利用，从而提高了该竖窑的热量利用率。预热后的空气在***气道4中向上进入到煅烧区中，由于第三隔板8的阻挡，使空气再一次通过内外筒体2、3上的通气孔穿过环形炉腔5进入到煅烧室中与窑体上部进气管16进入的新鲜空气混合，为煅烧室中的燃气提供充分的助燃。
本发明的套筒式气烧竖窑的结构简单，只需一次点火或直接通入高温气体即可实现常年的连续生产，操作和管理方便；窑体采用负压进气方式，环保性能较高；而且窑体内的气流风速小，从而可以实现对不同大小和形状的石材的煅烧，使用范围宽、适应能力强；并且在生产过程中可以充分利用煅烧产生的热量对原料和空气进行同步预热，提高热利用率，降低燃料的消耗；本发明的资金投入小、产品质量高、生产连续性强、生产效率高、产品的生产成本低，可替代现有煅烧窑在石灰、金属镁等煅烧生产领域中推广使用。
本发明不局限于上述实施例，本领域的技术人员根据上述实施例的描述很容易会想到其它的进风方式及设置在***气道和内筒体中空管道中的径向隔断结构，例如：进风口可以设置在内筒体中空管道底部，从而可以取消上述的设置于***气道中的第一隔板；其还可以在上述实施例的基础上增设其它隔板，增加气流的折转次数等方式，不论其结构或形状如何变化，其均在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种套筒式气烧竖窑，包括窑体，窑体的底部设有进风口，顶部设有排烟口，所述窑体中通过套装一起的内筒体和外筒体围设有环形炉腔，内筒体的筒壁上开设有若干连通环形炉腔与内筒体内腔的通气孔，所述环形炉腔从上至下依次设有预热区、煅烧区及冷却区，在环形炉腔的顶底部分别设有进料口和出料口，其特征在于，在所述外筒体***还罩设有一筒状炉壳，该筒状炉壳的内壁面与外筒体的外壁面之间围设有***气道，外筒体的筒壁上布设有连通环形炉腔与***气道的通气孔，在所述内筒体内腔及***气道中沿窑体轴向相间交错布设有用于驱使窑体内气流穿过环形炉腔交替进入内筒体内腔及***气道折转上升、从而依次通过环形炉腔的冷却区、煅烧区和预热区的径向隔断结构，所述的内筒体内腔中部通过沿窑体轴向间隔设置的两层径向隔断结构隔设有与环形炉腔中煅烧区对应的煅烧室，该煅烧室中连通有高温气体输气管或燃气输气管。
2.根据权利要求1所述的套筒式气烧竖窑，其特征在于，所述进风口开设于炉壳的底部，所述的径向隔断结构主要由对应所述冷却区中部径向环设于***气道下部靠近进风口处的第一隔板、对应所述冷却区与煅烧区结合处径向隔设于内筒体内腔中的第二隔板、对应所述煅烧区中部径向环设于***气道内的第三隔板、对应所述预热区与煅烧区结合处径向隔设于内筒体内腔中的第四隔板及对应所述预热区中部径向环设于***气道内的第五隔板组成，在炉壳的底部设有进风口，炉壳的顶部设有排烟口。
3.根据权利要求2所述的套筒式气烧竖窑，其特征在于，所述的高温气体输气管或燃气输气管主要由沿窑体轴向穿装固定在第二隔板上的竖管段和横向穿装在窑体底部的横管段组成，竖管段的上端伸入到所述煅烧室内。
4.根据权利要求2或3所述的套筒式气烧竖窑，其特征在于，在所述内筒体内腔的顶部还设置有换热器，换热器主要由上部的集气腔和插装在集气腔底部的若干沿窑体轴向延伸的换热管组成，各换热管穿装固定在所述第四隔板上，在集气腔上设有与外界大气连通的进气管。
5.根据权利要求1所述的套筒式气烧竖窑，其特征在于，所述的内、外筒体的筒壁主要由具有所述通孔的耐火砖逐层叠砌构成，所述外筒体上耐火砖中的通孔具有位于环形炉腔中的内孔口和位于***气道中的外孔口，所述内筒体上耐火砖中的通孔具有位于环形炉腔中的内孔口和位于内筒体内腔中的外孔口，各通孔均由其相应的内孔口向对应外孔口倾斜向上延伸。
6.根据权利要求5所述的套筒式气烧竖窑，其特征在于，所述的各耐火砖位于环形炉腔中的内壁面上分别沿窑体的径向凸设有凸棱，同一层的各耐火砖上的凸棱围成环形，从而在环形炉腔内形成从上至下轴向间隔环设的阻流圈。
7.根据权利要求1所述的套筒式气烧竖窑，其特征在于，在所述环形炉腔的出料口底部还设有漏斗形的出料装置。
8.根据权利要求1所述的套筒式气烧竖窑，其特征在于，所述燃料加料装置包括安装在位于煅烧区上部窑体上的加料管，加料管中设有加料绞龙，在加料管上部的炉壳外壁上环设有煤仓，煤仓的底部设有与加料管连通的下料口。
9.根据权利要求1所述的套筒式气烧竖窑，其特征在于，在所述内筒体的顶部还设有与环形炉腔顶部环形进料口配合的分料锥。
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