CN104833203A - 一种蓄热式水泥煅烧装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蓄热式水泥煅烧装置，包括回转窑、两台蓄热器、冷却器、水泥原料***、多弯道除尘器、窑体冷却风机、熟料仓、冷却风机、助燃风机和废气排放***。回转窑由回转窑外壳和耐材砌体构成，耐材砌体由耐材砖砌筑而成，耐材砖包括异形耐材孔砖或异型耐材砖，耐材砖的孔道相互连接构成冷却通道，耐材砌体的中心为窑膛。蓄热器与多弯道除尘器连接，多弯道除尘器通过窑头罩或窑尾罩与窑膛连接，窑膛通过窑尾罩与冷却器连接。窑体冷却风机与冷却通道连接，冷却通道与多弯道烧嘴的空气入口连接。本发明利用烟气蓄热技术预热助燃空气，利用窑体外壁散发的热量预热空气或水，充分利用了余热，降低了能耗和水泥生产成本，提高了回转窑的热效率。

Description

一种蓄热式水泥煅烧装置

技术领域

    本发明属于建材设备技术领域，涉及一种水泥回转窑，具体涉及一种蓄热式水泥煅烧装置。

背景技术

在建材、冶金、化工、环保等许多生产行业中，广泛地使用回转窑对固体物料进行机械、物理或化学处理。目前的回转窑一般是从窑的一端进料，另一端出料，物料依靠回转窑的斜度及窑的转动在窑内向前运动。回转窑是指旋转煅烧窑，属于建材生产类设备。回转窑按处理物料不同可分为水泥窑、冶金化工窑和石灰窑。水泥窑主要用于煅烧水泥熟料，分干法生产水泥窑和湿法生产水泥窑两大类。现在的驱动回转窑转动的电动机通常安装在回转窑筒体的中部，占用较大的空间，且物料在预热时的预热不充分，进而影响下一步的煅烧，需要消耗较多的燃料，成本较高。回转窑能量消耗大，煅烧烟气中携带大量的热，放散至大气，不仅造成能量损失，而且严重影响大气的空气质量，为环境治理带来困难。回转窑体外壁的热量散失也是热损失的一部分，整体影响了回转窑的热效率和水泥生产成本。

 公开号104121771A公开一种“水泥制备回转窑，包括：筒体，其窑尾侧壁上设置有进料口，窑头罩端设置有出料口；传动装置，其包括电动机和减速机，电动机通过减速机与筒体的窑尾连接；其中，筒体内设置有预分解窑和煅烧炉，预分解窑包括燃烧部和换热部，燃烧部环设在预分解窑的内壁上，燃料置于燃烧部中，燃烧部由钢板和筒体内壁环设而成，钢板上开设有多个通孔，通孔的大小以允许加热气体通过同时不允许燃料通过的方式设置，钢板围成的柱形空间为换热部，物料通过筒体的进料口进入换热部中”。该专利没有解决回转窑热量利用的问题。

发明内容

本发明提供一种蓄热式水泥煅烧装置，充分利用烟气与助燃空气换热，并利用回转窑外壁散发的热量预热空气或水，提高回转窑的热效率，降低水泥生产成本。

本发明的技术方案是：蓄热式水泥煅烧装置，包括至少一台回转窑、至少两台蓄热器、冷却器、水泥原料***、熟料仓、冷却风机、助燃风机和废气排放***。回转窑设有窑头罩和窑尾罩，窑头罩设有烧嘴和水泥原料喷嘴，冷却器与熟料仓连接，冷却风机与冷却器连接。蓄热器上部设有烟气出口和空气入口，烟气出口通过烟气三通阀与废气排放***连接，空气入口通过空气三通阀与助燃风机连接。回转窑由回转窑外壳和耐材砌体构成，耐材砌体由耐材砖砌筑而成，耐材砖包括异形耐材孔砖或异型耐材砖，。耐材砖的孔道相互连接构成冷却通道，耐材砌体的中心为窑膛。装置设有多弯道除尘器和窑体冷却风机，弯道除尘器设有多弯道烧嘴。蓄热器与多弯道除尘器连接，多弯道除尘器通过窑头罩或窑尾罩与窑膛连接，窑膛通过窑尾罩与冷却器连接。窑体冷却风机与冷却通道连接，冷却通道与多弯道烧嘴的空气入口连接。

回转窑为两台，两台回转窑左右对称布置或同向非对称布置，分别与窑尾罩相连接，两台回转窑的窑膛分别依次通过窑头罩和多弯道除尘器蓄热器连接，窑尾罩设有中间烧嘴。

作为选择回转窑为一台，回转窑的窑膛分别通过窑头罩和窑尾罩与多弯道除尘器连接，多弯道除尘器与蓄热器连接，窑头罩与窑尾罩设有烧嘴。冷却器设有冷却风出口，冷却风出口连接到水泥原料***。装置设有旋风分离器，水泥原料***设有出气口，出气口连接到旋风分离器的入口，旋风分离器的料腿连接到水泥原料***，旋风分离器的气体出口连接到废气排放***。

异形耐材孔砖或异型耐材砖的材质为镁铝尖晶石、镁铬材料或低气孔粘土材料。冷却通道为耐材结构或钢结构，耐材结构的冷却通道由异形耐材孔砖砌筑形成，钢结构的冷却通道为钢管，钢管***异形耐材孔砖或异型耐材砖砌筑形成的孔中，钢管为圆管或方管，其它结构的钢管也是本发明保护的范围。蓄热器中的蓄热体为陶瓷小球、蜂窝体或格子砖。 多弯道烧嘴为气体燃料烧嘴、液体燃料烧嘴、固体燃料烧嘴或等离子枪。等离子枪的工作气体为工业燃气、空气、二氧化碳、氮气、氢气或氧气。冷却通道为连通或不连通各种曲线的结构。烧嘴为固体燃料烧嘴、液体燃料烧嘴或气体燃料烧嘴，或上述烧嘴的组合。冷却通道也可与进出料设备连接，被煅烧物料送入冷却通道中间壁加热。浇注料浇注成的带孔的整体结构和耐材孔砖中的孔是一个以上的各种形式的孔，孔彼此连通或不连通。

装置设有两台石灰窑和两台焦化设备，石灰窑包括石灰石预热器、煅烧带、石灰冷却器和石灰仓，煅烧带设有烧嘴，石灰石预热器、煅烧带、石灰冷却器和石灰仓依次连接。焦化设备包括焦化回转窑、煤粉进料设备、焦炭冷却器和焦粉仓。焦化回转窑为间壁回转窑，包括窑膛和物料通道。两台间壁回转窑的窑膛通过窑尾罩连通，煤粉进料设备依次通过物料通道和焦炭冷却器与焦粉仓连接。煅烧带通过窑头与窑膛连接，连接处设有挡板。石灰石预热器上部设有烟气出口和空气入口，烟气出口通过烟气三通阀与废气排放***连接，空气入口通过空气三通阀与助燃风机连接。耐材砌体的材质为耐火材料，装置在物料焦化时，物料通道内可加入其它物料进行隔焰煅烧，如石灰石，白云石等。

本发明蓄热式水泥煅烧装置，通过增加蓄热器和多弯道除尘器，利用煅烧水泥过程产生的烟气为助燃空气预热，提高了燃料的燃烧温度，从而充分利用了余热，降低了能耗和生产成本。多弯道除尘器清除烟气中的灰尘，使带有灰尘气体经过多弯道时被液化和捕集，烟气中颗粒物含量达到排放标准。回转窑的冷却通道利用窑体外壁散发的热量预热空气或水，进一步提高回转窑的热效率。与现有技术相比，本发明的有益效果是：①提高了水泥生产的产量和质量。②综合热效率高，降低水泥窑热耗。③5年一大修，延长了水泥窑耐材的使用寿命。④排放干净，有效降低PM2.5的排放量。⑤燃料应用广泛，可适用于各种燃料，包括高炉煤气等低热值燃料。⑥空心砖可以降低窑体负荷。⑦空心砖可以加厚但不增加重量，绝热效果好，降低热耗。

附图说明

图1为本发明蓄热式水泥煅烧装置的流程示意图；

图2为图1的A-A图

图3为异型耐材孔砖示意图；

图4为本发明另一实施方案的流程示意图；

图5为图4的B-B图；

图6为异形耐材砖示意图：

图7本煅烧石灰石联产焦炭装置的流程示意图；

图8为回转窑的横截面图。

其中：

1—废气排放***、2—蓄热器、3—多弯道除尘器、4—水泥原料***、5—燃料***、6—窑头罩、7—烧嘴、8—多弯道烧嘴、9—水泥原料喷嘴、10—回转窑、11—冷却通道、12—窑膛、13—窑尾罩、14—冷却器、15—冷却风机、16—熟料仓、17—窑体冷却风机、18—空气三通阀、19—助燃风机、20—窑体冷却风三通、21—烟气三通阀、22—耐材砌体、23—回转窑外壳、24—异形耐材孔砖、25—异型耐材砖、26—旋风分离器、27—中间烧嘴、28—煅烧带、29—石灰冷却器、30—石灰仓、31—煤粉进料设备、32—焦粉仓、33—焦炭冷却器、34—石灰石预热器、35—挡板、36—物料通道、37—锚固件、38—高温料筛。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明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发明保护的范围。

实施例1

本发明蓄热式水泥煅烧装置如图1所示，包括两台回转窑10、两台蓄热器2、冷却器14、水泥原料***4、熟料仓16、冷却风机15、多弯道除尘器3、窑体冷却风机17、助燃风机19和废气排放***1。回转窑设有窑头罩6和窑尾罩13，窑头罩设有烧嘴7和水泥原料喷嘴9，烧嘴为固体燃料烧嘴，烧嘴与燃料***5连接，水泥原料喷嘴与水泥原料***连接。两台回转窑10左右对称布置或非对称布置，分别与窑尾罩13相连。蓄热器上部设有烟气出口和空气入口，烟气出口通过烟气三通阀21与废气排放***连接，空气入口通过空气三通阀18助燃风机连接。如图2所示，回转窑由回转窑外壳23和耐材砌体22，耐材砌体中设有冷却通道11，耐材砌体的中心为窑膛12。如图8所示，外壳设有锚固件37，耐材砌体通过锚固件固定安装在外壳上，耐材砌体的材质为耐火材料。如图3所示，耐材砌体22由异形耐材孔砖24砌筑而成。多弯道除尘器设有多弯道烧嘴8。烧嘴为固体燃料烧嘴，与燃料输送管路连接。蓄热器与多弯道除尘器连接，多弯道除尘器通过窑头罩6与窑膛连接，两台回转窑的窑膛通过窑尾罩与冷却器连接，冷却器与熟料仓连接，冷却风机与冷却器连接。窑体冷却风机通过窑体冷却风三通20与两侧回转窑的冷却通道连接，冷却通道与多弯道烧嘴的空气入口连接。窑尾罩设有中间烧嘴27。蓄热器中的蓄热体为蜂窝体。

本发明蓄热式水泥煅烧装置的运行过程是：左侧水泥原料***中的水泥原料经水泥原料喷嘴9进入窑膛，燃料***的固体燃料经输送设备送入烧嘴7，经蓄热器2预热后的助燃风经多弯道除尘器进一步加热后到窑膛12助燃燃烧煅烧物料，煅烧后的熟料经窑尾罩13进入冷却器。冷却风机15鼓出冷却风对熟料进行冷却，冷却后的熟料经冷却器出口进入熟料仓16。冷却熟料后的冷却风和左侧煅烧后的烟气一起经窑尾罩13进入右侧的回转窑，预热右侧回转窑中的物料，然后混合气体经右侧窑头罩6、多弯道除尘器进入蓄热器，在蓄热器放出热量为蓄热体蓄热，放出热量的废烟气到排放***排放。此时右侧***的烧嘴停止燃烧，右侧多弯道除尘器中的多弯道烧嘴8燃烧除尘，助燃风机通过空气三通阀18向左侧回转窑的烧嘴供风，窑体冷却风机17通过窑体冷却风三通20和冷却通道向右侧多弯道烧嘴8供风。运行一定间隔后换向，右侧回转窑煅烧，左侧蓄热器进行蓄热。根据蓄热器出口烟气的温度进行换向，本实施例以蓄热器烟气出口温度低于150℃进行换向，通过阀门和三通阀的动作实现自动换向。

实施例2

本发明另一种实施方式如图4所示，本包括回转窑10、两台蓄热器2、冷却器14、水泥原料***4、熟料仓16、冷却风机15、多弯道除尘器3、窑体冷却风机17、助燃风机19和废气排放***1。回转窑设有窑头罩6和窑尾罩13，窑头罩设有烧嘴7和水泥原料喷嘴9，窑尾罩设有烧嘴7，烧嘴为固体燃料烧嘴，烧嘴与燃料***5连接，水泥原料喷嘴与水泥原料***连接。回转窑10的窑膛12分别通过窑头罩和窑尾罩与多弯道除尘器连接，多弯道除尘器与蓄热器连接。冷却器与熟料仓连接，冷却风机与冷却器连接。冷却器14设有冷却风出口，装置设有旋风分离器26，水泥原料***设有出气口。冷却风出口连接到水泥原料***4，出气口连接到旋风分离器的入口，旋风分离器的料腿连接到水泥原料***，旋风分离器的气体出口连接到废气排放***1。蓄热器上部设有烟气出口和空气入口，烟气出口通过烟气三通阀21与废气排放***连接，空气入口通过空气三通阀18助燃风机连接。如图5所示，回转窑由回转窑外壳23和耐材砌体22，耐材砌体贴近回转窑外壳的一侧设有冷却通道11，耐材砌体的中心为窑膛12。如图6所示，耐材砌体22由异型耐材砖25砌筑而成。多弯道除尘器设有多弯道烧嘴8，多弯道烧嘴为固体燃料烧嘴，与燃料输送管路连接。窑体冷却风机冷却通道连接，冷却通道与两侧的多弯道烧嘴的空气入口连接。蓄热器中的蓄热体为蜂窝体或陶瓷小球。

本实施例的运行过程是：水泥原料***中的水泥原料经水泥原料喷嘴9进入窑膛，燃料***的固体燃料经输送设备送入窑头罩烧嘴7，经蓄热器2预热后的助燃风经多弯道除尘器到窑膛12助燃燃烧煅烧物料，煅烧后的熟料经窑尾罩13进入冷却器。冷却后的熟料经冷却器出口进入熟料仓16。烟气经窑尾罩13和窑尾罩一侧多弯道除尘器进入蓄热器，在蓄热器为蓄热体蓄热，放出热量的废烟气到排放***排放。此时窑尾罩的烧嘴停止燃烧，多弯道除尘器中的多弯道烧嘴8燃烧除尘，助燃风机通过空气三通阀18向左侧回转窑的烧嘴供风。运行一定间隔后换向，窑尾罩的烧嘴燃烧，窑头一侧的蓄热器进行蓄热。根据蓄热器出口烟气的温度进行换向，本实施例以蓄热器烟气出口温度低于150℃进行换向，通过阀门和三通阀的动作实现自动换向。冷却风机15鼓出冷却风对熟料进行冷却，冷却熟料后的冷却风到水泥原料***4预热水泥原料。预热水泥原料后的废气经出气口到旋风分离器26进行气固分离，分出的颗粒经料腿返回水泥原料***，气体经旋风分离器顶部出口到废气排放***1排放。

实施例3

本发明再一实施方式为：冷却通道11为方形钢管结构，方形钢管***图5所示的或异型耐材砖25砌筑形成的孔中。钢结构的冷却通道用于预热水或其它液体。

实施例4

本发明第四种实施方式如图7所示，煅烧石灰石联产焦炭装置包括两台石灰窑和两台焦化设备。石灰窑包括石灰石预热器34、煅烧带28、石灰冷却器29和石灰仓30，煅烧带设有烧嘴7和高温料筛38。石灰石预热器、煅烧带、石灰冷却器和石灰仓依次连接。焦化设备包括焦化回转窑、煤粉进料设备31、焦炭冷却器33和焦粉仓32。焦化回转窑为间壁回转窑，包括窑膛12和物料通道36。两台间壁回转窑的窑膛通过窑尾罩13连通，煤粉进料设备依次通过物料通道和焦炭冷却器与焦粉仓连接。煅烧带通过窑头与窑膛连接，连接处设有挡板35。石灰石预热器34上部设有烟气出口和空气入口，烟气出口通过烟气三通阀21与废气排放***连接，空气入口通过空气三通阀18助燃风机连接。

本实施例的运行过程是：石灰石物料经上料设备进入石灰石预热器34，由窑膛经煅烧带的烟气对石灰石预热器中的物料进行预热，预热后石灰石落入煅烧带，烧嘴喷出燃料燃烧煅烧石灰，煅烧后的石灰经石灰块料进冷却器29冷却后到石灰仓30，粉料进回转窑12。煤粉进料设备31将煤粉送入焦化回转窑的物料通道，在物料通道中干馏成焦炭，经焦炭冷却器到焦粉仓32。煅烧石灰后的烟气经挡板35进入窑膛间壁加热焦化回转窑中的煤粉，烟气经窑尾罩到另一侧窑膛和另一侧煅烧带到另一侧石灰石预热器中预热石灰石物料。两侧交替进行煅烧和预热物料，通过三通阀和阀门的动作实现换向操作。

Claims (10)

1.一种蓄热式水泥煅烧装置，包括至少一台回转窑（10）、至少两台蓄热器（2）、冷却器（14）、水泥原料***（4）、熟料仓（16）、冷却风机（15）、助燃风机（19）和废气排放***（1），所述回转窑设有窑头罩（6）和窑尾罩（13），所述窑头罩设有烧嘴（7）和水泥原料喷嘴（9），所述冷却器与熟料仓连接，冷却风机与冷却器连接；所述蓄热器上部设有烟气出口和空气入口，所述烟气出口通过烟气三通阀（21）与废气排放***连接，所述空气入口通过空气三通阀（18）与助燃风机连接，其特征是：所述回转窑由回转窑外壳（23）和耐材砌体（22）构成，所述耐材砌体（22）由耐火浇注料浇注成带孔的整体结构或由耐材砖砌筑而成，所述耐材砖包括异形耐材孔砖（24）或异型耐材砖（25），；耐材砖的孔道相互连接构成冷却通道(11），耐材砌体的中心为窑膛（12）；所述装置设有多弯道除尘器（3）和窑体冷却风机（17），所述多弯道除尘器设有多弯道烧嘴（8）；所述蓄热器与多弯道除尘器连接，所述多弯道除尘器通过窑头罩（6）和/或窑尾罩与窑膛连接，所述窑膛通过窑尾罩与冷却器连接；所述窑体冷却风机与冷却通道连接，冷却通道与多弯道烧嘴的空气入口连接。

2.根据权利要求1所述的蓄热式水泥煅烧装置，其特征是：所述回转窑为两台，两台回转窑（10）左右对称布置或同向非对称布置，分别与窑尾罩（13）相连接，两台回转窑的窑膛（12）分别依次通过窑头罩（6）和多弯道除尘器（3）与蓄热器（2）连接，所述窑尾罩（13）设有中间烧嘴（27）。

3.根据权利要求1所述的蓄热式水泥煅烧装置，其特征是：所述回转窑为一台，回转窑（10）的窑膛（12）分别通过窑头罩（6）和窑尾罩（13）与多弯道除尘器（3）连接，多弯道除尘器与蓄热器（2）连接；所述窑头罩（6）与窑尾罩（13）设有烧嘴（7）。

4.根据权利要求3所述的蓄热式水泥煅烧装置，其特征是：所述冷却器（14）设有冷却风出口，冷却风出口连接到水泥原料***（4）；所述装置设有旋风分离器（26），水泥原料***设有出气口，出气口连接到旋风分离器的入口，旋风分离器的料腿连接到水泥原料***，旋风分离器的气体出口连接到废气排放***（1）。

5.根据权利要求1所述的蓄热式水泥煅烧装置，其特征是：根据权利要求5所述的蓄热式水泥煅烧装置，其特征是：所述异形耐材孔砖（24）或异型耐材砖（25）的材质为镁铝尖晶石、镁铬材料或低气孔粘土材料。

6.根据权利要求1所述的蓄热式水泥煅烧装置，其特征是：所述冷却通道（11）为耐材结构或钢结构，所述耐材结构的冷却通道由异形耐材孔砖（24）砌筑而成，所述钢结构的冷却通道为钢管，所述钢管***异形耐材孔砖（24）的孔中或异型耐材砖（25）砌筑形成的孔中；所述钢管为圆管或方管，管内可以有各种形式的冷却介质，也可以没有；也可以走物料，用此处的余热煅烧物料；所述冷却通道也可与进出料设备连接，被煅烧物料送入冷却通道中间壁加热；所述浇注料浇注成的带孔的整体结构和耐材孔砖中的孔是一个以上的各种形式的孔，孔彼此连通或不连通。

7.根据权利要求1所述的蓄热式水泥煅烧装置，其特征是：所述蓄热器中的蓄热体为陶瓷小球、格子砖或蜂窝体。

8.根据权利要求1所述的蓄热式水泥煅烧装置，其特征是：所述烧嘴（7）为固体燃料烧嘴、液体燃料烧嘴或气体燃料烧嘴，或上述烧嘴的组合。

9.根据权利要求1所述的蓄热式水泥煅烧装置，其特征是：所述多弯道烧嘴（8）为气体燃料烧嘴、液体燃料烧嘴、固体燃料烧嘴或等离子枪：所述等离子枪的工作气体为工业燃气、空气、二氧化碳、氮气、氢气或氧气。

10.根据权利要求1所述的蓄热式水泥煅烧装置，其特征是：所述装置用来煅烧石灰和物料焦化；此时设有两台石灰窑和两台焦化设备，所述石灰窑包括石灰石预热器（34）、煅烧带（28）、石灰冷却器（29）和石灰仓（30），所述煅烧带设有烧嘴（7）和高温料筛（38）；所述石灰石预热器、煅烧带、石灰冷却器和石灰仓依次连接；所述焦化设备包括焦化回转窑、煤粉进料设备（31）、焦炭冷却器（33）和焦粉仓（32）；所述焦化回转窑为间壁回转窑，包括窑膛（12）和物料通道（36），两台间壁回转窑的窑膛通过窑尾罩连通，煤粉进料设备通过物料通道和焦炭冷却器与焦粉仓连接；煅烧带通过窑头与窑膛连接，连接处设有挡板（35）；石灰石预热器上部设有烟气出口和空气入口，烟气出口通过烟气三通阀与废气排放***连接，空气入口通过空气三通阀与助燃风机连接；所述装置在物料焦化时，物料通道内可加入其它物料进行隔焰煅烧，如石灰石，白云石和还原铁等。