CN105776905A - 一种负压式石灰竖窑 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种负压式石灰竖窑，具有窑体，窑体的顶部设有布料装置，底部设有出料装置，所述布料装置由托料盘和均风管组成，均风管的上端与窑体顶部固定连接，下端与托料盘固定连接；所述布料装置上方装有过渡料仓，过渡料仓顶部装有下料溜管，下料溜管外接上料设备，在过渡料仓下部环绕过渡料仓设有一环形烟道；所述出料装置具有分料锥，分料锥下方设有炉底储料斗，在炉底储料斗四周布置有冷却风导风管，炉底储料斗下方设有出灰机，出灰机下方设有炉底过渡料仓及皮带输送机；所述环形烟道一侧装有烟气管与烟气净化***连接，烟气净化***外接高压引风机；本发明采用炉底敞开，炉顶密封的负压式工作状态，根本改善了窑体周边粉尘污染的问题。

Description

一种负压式石灰竖窑
技术领域
本发明属于工业窑炉技术领域，具体是一种负压式石灰竖窑，本发明适用于以粉煤、块煤、型煤或焦炭为燃料的石灰竖窑。
背景技术
我国石灰总产量已经超过了2亿吨，占石灰总用量的30%左右的冶金石灰，由于客户用灰量大而稳定、对产品质量的要求也越来越高，因此其技术装备水平处于石灰行业的领先地位，如回转窑、套筒窑、并流蓄热双膛窑等世界先进窑型绝大多数为冶金企业所拥有；占石灰总用量70%左右的建筑石灰和化工用灰，由于用户分散于全国各地的城市和乡村，客户用灰量小，产品运输半径小，这一特征必然决定了建筑用灰生产点多、面广、生产规模小的格局，窑型以日产300吨的土窑和旧式机立窑为主。
全国各地星罗棋布着无数座石灰土窑，其产量占建筑石灰总用量的90%以上，作为传统产业的建筑石灰生产以煤为主的能源消费结构不会根本改变，二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和烟尘的排放治理日趋紧迫，建筑石灰行业发展中存在企业规模小、数量多，绝大多数企业工艺装备落后、产品质量差、能源消耗高、环境污染严重、资源利用率低、生产经营不规范、既浪费国家资源，又对周边环境造成严重污染，更加恶化了本已十分脆弱的生态环境，早已被国家列入淘汰名录，各地淘汰石灰土窑的步伐越来越快。
为了改变石灰土窑以浪费资源和牺牲环境为代价的生产方式，加快推行清洁生产，向提高质量、节能、节地、节水、利废和治污降霾方向发展，作为石灰土窑升级换代品的新型结构石灰竖窑如雨后春笋般发展起来，但新型结构石灰竖窑种类繁多，目前主流的石灰竖窑，其结构特点主要体现在以下几个方面：
1.进风方式主要是采用窑底鼓风方式，存在的问题是：窑体周围粉尘污染严重，对窑体密封性能要求高，烟气治理不彻底，且石灰竖窑产生的废气在预热带和石灰石没有完全热交换，废气温度升高，不节能，石灰石没有没有达到700℃就进入煅烧带，增大了生烧率；
2.布料***均采用螺旋布料方式，布料中心固定，有传动机构，存在石灰竖窑断面布料也不均匀，存在死角，它们都减少了石灰竖窑的有效容积，影响产量，并且存在容易发生机械故障的问题；
3.料位计一般设置在窑体内部，距离窑顶2～3米的位置，在窑内料面达到料位计位置时，才能进行补料，不能保证窑内生产的连续性；
4.出料***采用闸板卸料、多点卸料、托板卸料等方式，容易发生的问题是：（1）过烧率及欠烧率高，易产生结焦，（2）卸料处产生大量的粉尘，污染环境且影响操作工健康，（3）将烧好的块状石灰摔碎，变成小块或粉状，影响经济效益，（4）出料温度在120℃以上，烟气温度在200—300℃之间，不仅浪费能源，而且不利于烟气的除尘及物料的输送，（5）卸料必须停风，改变窑内三带温度，窑极易结焦。
由于现有的石灰竖窑普遍采用上述结构，导致窑内燃料、气流分布不够均匀，结瘤、偏烧等工艺事故频发，产品质量波动过大；且均属于正压操作、对窑体密封性能要求高、烟气净化设施简陋，仍存在烟尘治理不彻底的弊端。
发明内容
本发明的目的就是针对现有的石灰竖窑结构设计不够合理，导致生产过程中工艺事故频发，产品质量波动大，且对周边环境污染巨大的问题，提供一种负压式石灰竖窑。
本发明的技术方案是：一种负压式石灰竖窑，具有窑体，窑体的顶部设有炉顶钢结构平台及炉顶支撑梁，炉顶钢结构平台中心设有布料装置，窑体的底部设有窑体支撑台及炉底支撑梁，窑体支撑台中心设有出料装置，窑体内部自上而下依次为预热带、煅烧带、冷却带，所述窑体纵断面呈两头小，中间大的橄榄形结构，特别是：
所述布料装置由托料盘和3～6个均风管组成，均风管的上端与炉顶钢结构平台及炉顶支撑梁固定连接，下端与托料盘固定连接；所述布料装置上方装有过渡料仓，过渡料仓顶部装有密闭式盖板，密闭式盖板的顶部装有下料溜管，下料溜管外接上料设备，下料溜管上装有锁风阀；过渡料仓底部设有下料管，下料管***窑内一定深度，并与均风管错位布置；在过渡料仓下部环绕过渡料仓设有一环形烟道，环形烟道上端与过渡料仓的外壁密封连接，下端与炉顶钢结构平台密封连接；
所述出料装置具有分料锥，分料锥固定安装在炉底支撑梁上，分料锥下方的窑体支撑台中心设有炉底储料斗，在炉底储料斗四周均布有3～6个冷却风导风管，炉底储料斗下方设有出灰机，出灰机下方设有炉底过渡料仓，炉底过度料仓下方设有皮带输送机；
所述环形烟道一侧还装有烟气管与烟气净化***连接，烟气净化***外接高压引风机，高压引风机通过在炉顶引风，使炉底的冷空气依次通过炉底的料层间隙及冷却风导风管、窑体的冷却带、煅烧带、预热带到达炉顶，经过炉顶均风管及料层间隙进入环形烟道，经烟气净化***处理后排空。
所述窑体的有效容积为100～500m3，有效高为16～25m，上部5m～6m为预热带，其内径由φ2m～φ6m以＞70°角光滑地向上收缩，至预热带顶部内径缩小到φ1.5m～φ3m；中部6m～10m为煅烧带，其内径为φ2m～φ6m的圆筒形；下部5m～6m为冷却带，其内径由φ2m～φ6m以＞70°角光滑地向下收缩，至冷却带底部内径缩小到φ1.5m～φ3m，形成两头小，中间大的橄榄形窑体纵断面结构。
所述过渡料仓上方还安装有料位计，过渡料仓内设置上、下两个料位控制线，所述料位计为雷达式料位计或重锤式料位计，所述料位计与上料设备控制连接。
所述过渡料仓的下料管位于窑顶部正中心，均分管环绕下料管四周布置。
所述环形烟道内装有烟气热电阻用于测量炉顶烟气的温度，炉底储料斗下部装有石灰热电阻用于测量成品石灰的温度；所述窑体的供风与烟气净化***共用一台带有变频调速机的高压引风机，高压引风机的变频调速机根据炉顶烟气温度及炉底石灰温度调节高压引风机的吸风量；高压引风机的风流量同时也满足单位时间内供入窑内的燃料完全燃烧所需空气量与石灰冷却空气量的供给，以及燃烧产物和石灰石分解出的CO2等废气的排出；高压引风机的全压高于窑内散料层阻力、由窑顶到烟气净化***的管程阻力及烟气净化***本体阻力之和。
所述烟气管上装有烟气放散管，所述烟气放散管上装有烟气放散阀。
所述窑体由内至外依次为工作衬、永久衬、隔热层，所述预热带工作衬和冷却带工作衬是采用三级高铝或粘土质耐火浇注料预制成型，煅烧带工作衬是采用二级高铝或一级高铝质耐火浇注料预制成型；所述预制块高度为300-500mm等高，径向尺寸为350-500mm等长，弧度按预制件大小，每环24-36块等分360°，预制件采用吊装砌筑，使窑内各横断面的同心度高度一致，窑内工作面光滑无错台。
本发明窑顶部的过渡料仓，可以贮存足够石灰竖窑1小时以上的煤（焦）石混合料装料量，并在过渡料仓顶部设有密闭式盖板、料位计和下料溜管，在过渡料仓内布置有上、下料位控制线，当料位计检测到过渡料仓内料位达到下料位控制线时，传送指令给上料设备，下料溜管上的锁风阀自动打开，上料设备自动进行上料补充，当过渡料仓内的料位达到上料位控制线时，传送指令给上料设备，上料设备自动停止上料，过度料仓上方的下料溜管上的锁风阀自动关闭，使过渡料仓在进行上料的过程中，窑顶始终处于密封状态。过渡料仓内的物料经下料管进入窑体，由于下料管下方设有托料盘，四周固定有均风管，当物料经下料管进入窑体时，首先被托料盘承接，然后在物料自重作用下经均风管周围的空隙撒向窑体周边，大块物料经窑体预热带的弧形预制板斜面被反弹至窑中心，小块物料沿着窑墙壁下滑滞留在窑墙附近，使煤（焦）石原料进一步得到混合，并形成“锅底”形料面。从而有效避免了竖窑固有的“窑壁效应”，减少甚至杜绝了因边风过剩而引发的结瘤、偏烧等工艺事故。
本发明窑底部的出料装置，设计有一个分料锥，分料锥可以将窑中心的物料均匀地分流到周边从而实现窑内物料的均匀下沉，在分料锥下方依次设置有炉底储料斗和出灰机可以均匀地将石灰卸下，出灰机下方设有窑底过渡料仓和皮带传送机，及时将石灰成品运出。
本发明最大的发明点在于：改变了石灰竖窑固有的进风方式，将传统的石灰竖窑由窑底鼓风，改为从窑顶抽风，并且为了加大窑体中心的通风量，在窑底部的炉底储料斗四周装有3-6个冷却风导风管，在炉顶托料盘四周布置了3-6个均风管，均风管上方设有密闭的环形烟道与烟气净化***及高压引风机相连，当高压引风机在炉顶抽风时，炉底的冷空气在高压引风机的大抽力作用下，经出灰机与炉底储料斗的料层间隙及冷却风导风管进入窑体冷却带，对已烧好的石灰进行冷却，使出窑石灰温度降低到80℃以下，同时冷却风被加热，在到达煅烧带时参与燃料的燃烧，燃烧产物与石灰石分解出的CO2继续向上移动，到达预热带与煤（焦）石原料进行热交换，使石灰石被预热，热烟气到达窑顶布料装置时，托料盘周边的烟气经托料盘周边的料层间隙上升到料面以上的环形烟道中，托料盘下方空腔中的窑体中心烟气则被均风管引到炉顶的环形烟道内，从而加强了窑体中心的通风，到达环形烟道的烟气温度下降到150℃以下，被引风机引入烟气净化***中。在石灰生产过程中，由于整个炉顶处于密闭的负压状态，并且设置了炉底的冷却风导风管及炉顶的均风管，在高压引风机的大抽力作用下，大大增强了窑体中心的通风，可有效地减轻或避免竖窑固有的“窑壁效应”，减少或杜绝了因边风过剩而引发的结瘤、偏烧等工艺事故。
本发明的负压式石灰竖窑，在炉顶密封，炉底敞开的负压状态下工作，在正常生产时，由炉顶的高压引风机进行引风，实现炉体内部的通风及热交换，并且没有含尘烟气排入大气，从根本上改善了窑体周边的粉尘污染。窑内顶部装有固定式布料装置、底部装有均匀出灰装置，窑体内部呈两头小，中间大的橄榄形结构，窑内工作面光滑无错台，使煤（焦）石料混合均匀、气流分布均匀，有利于物料均匀顺利下移，从而可有效地减轻或避免竖窑固有的“窑壁效应”，减少或杜绝了因边风过剩而引发的结瘤、偏烧等工艺事故，产品质量好且稳定，通过高压引风机参数的精确调节，可使出窑烟气温度在150℃以下，出窑石灰温度在80℃以下，因而能耗低，生产环境好，且耐火内衬的使用寿命可达15年以上。
附图说明
图1是本发明的主剖示意图；
图2是图1的俯视图（不含下料溜管）；
图3是图1的A-A剖面图；
图4是图1的B-B剖面图；
图5是图1的C-C剖面图。
图中，1—窑体，2—炉顶钢结构平台，3—炉顶支撑梁，4—布料装置，5—窑体支撑台，6—炉底支撑梁，7—出料装置，8—预热带，9—煅烧带，10—冷却带，11—托料盘，12—均风管，13—过渡料仓，14—密闭式盖板，15—下料溜管，16—锁风阀，17—下料管，18—环形烟道，19—分料锥，20—炉底储料斗，21—冷却风导风管，22—出灰机，23—炉底过渡料仓，24—皮带输送机,25—烟气管，26—烟气净化***，27—高压引风机，28—料位计，29—烟气热电阻，30—石灰热电阻，31—烟气放散管，32—烟气放散阀，33—工作衬，34—永久衬，35—隔热层，36—预热带工作衬，37—冷却带工作衬，38—煅烧带工作衬。
具体实施方式
实施例1
本实施例以日产300吨负压式石灰竖窑为例，来详细解释本发明的技术方案，但是本实施例不以任何形式限制本发明。
参见图1～5，本实施例的技术方案是：一种负压式石灰竖窑，具有窑体1，窑体1的顶部设有炉顶钢结构平台2及炉顶支撑梁3，炉顶钢结构平台2中心设有布料装置4，窑体的底部设有窑体支撑台5及炉底支撑梁6，窑体支撑台4中心设有出料装置7，窑体内部自上而下依次为预热带8、煅烧带9、冷却带10，所述窑体纵断面呈两头小，中间大的橄榄形结构，特别是：
所述布料装置4由托料盘11和3～6个均风管12组成（本实施例中具体有4个均风管），均风管12的上端与炉顶钢结构平台2及炉顶支撑梁3固定连接，下端与托料盘11固定连接；所述布料装置4上方装有过渡料仓13，过渡料仓13顶部装有密闭式盖板14，密闭式盖板14的顶部装有下料溜管15，下料溜管15外接上料设备，下料溜管15上装有锁风阀16；过渡料仓13底部设有下料管17，下料管17***窑内一定深度，并与均风管12错位布置；在过渡料仓13下部环绕过渡料仓13设有一环形烟道18，环形烟道18上端与过渡料仓13的外壁密封连接，下端与炉顶钢结构平台2密封连接；
所述出料装置7具有分料锥19，分料锥19固定安装在炉底支撑梁6上，分料锥19下方的窑体支撑台5中心设有炉底储料斗20，在炉底储料斗20四周均布有3～6个冷却风导风管21（本实施例中具体有4个冷却风导风管），炉底储料斗20下方设有出灰机22，出灰机22下方设有炉底过渡料仓23，炉底过度料仓23下方设有皮带输送机24；
所述环形烟道18一侧还装有烟气管25与烟气净化***26连接，烟气净化***26外接高压引风机27，高压引风机27通过在炉顶引风，使炉底的冷空气依次通过炉底的料层间隙及冷却风导风管21、窑体的冷却带10、煅烧带9、预热带8到达炉顶，经过炉顶均风管12及料层间隙进入环形烟道18，经烟气净化***26处理后排空。
所述窑体1的有效容积为100～500m3，有效高为16～25m，上部5m～6m为预热带，其内径由φ2m～φ6m以＞70°角光滑地向上收缩，至预热带顶部内径缩小到φ1.5m～φ3m；中部6m～10m为煅烧带，其内径为φ2m～φ6m的圆筒形；下部5m～6m为冷却带，其内径由φ2m～φ6m以＞70°角光滑地向下收缩，至冷却带底部内径缩小到φ1.5m～φ3m，形成两头小，中间大的橄榄形窑体纵断面结构。
本实施例中，具体窑体1的有效容积具体为430m3，有效高为22m，上部6m为预热带8，其内径由φ6m以＞70°角光滑地向上收缩，至预热带8顶部内径缩小到φ2m；中部10m为煅烧带9，其内径为φ6m的圆筒形；下部6m为冷却带10，其内径由φ6m以＞70°角光滑地向下收缩，至冷却带10底部内径缩小到φ2m，形成两头小，中间大的橄榄形窑体纵断面结构。
所述过渡料仓13上方还安装有料位计28，过渡料仓13内设置上、下两个料位控制线，所述料位计28为雷达式料位计或重锤式料位计。本实施例中过渡料仓的有效容积为20m3，过渡料仓内可贮存煤（焦）石混合料30吨（日产300吨的负压式石灰竖窑的小时装料量为25吨）。
所述过渡料仓13的下料管17位于窑顶部正中心，均分管12环绕下料管17四周布置。
所述环形烟道18内装有烟气热电阻29用于测量炉顶烟气的温度，炉底储料斗20下部装有石灰热电阻30用于测量成品石灰的温度；所述窑体1的供风与烟气净化***26共用一台带有变频调速机的高压引风机27，高压引风机27的变频调速机根据炉顶烟气温度及炉底石灰温度调节高压引风机的吸风量；高压引风机27的风流量同时也满足单位时间内供入窑内的燃料完全燃烧所需空气量与石灰冷却空气量的供给，以及燃烧产物和石灰石分解出的CO2等废气的排出；高压引风机27的全压高于窑内散料层阻力、由窑顶到烟气净化***26的管程阻力及烟气净化***本体阻力之和。
所述烟气管25上装有烟气放散管31，所述烟气放散管31上装有烟气放散阀32。
所述窑体1由内至外依次为工作衬33、永久衬34、隔热层35，所述预热带工作衬36和冷却带工作衬37是采用三级高铝或粘土质耐火浇注料预制成型，煅烧带工作衬38是采用二级高铝或一级高铝质耐火浇注料预制成型；所述预制块高度为300-500mm等高，径向尺寸为350-500mm等长，弧度按预制件大小，每环24-36块等分360°，预制件采用吊装砌筑，使窑内各横断面的同心度高度一致，窑内工作面光滑无错台。
本实施例中，窑体预热带工作衬36和冷却带工作衬37具体是采用三级高铝质耐火浇注料预制成型，煅烧带工作衬38采用二级高铝质耐火浇注料预制成型，永久衬34采用粘土质浇注料预制成型，预制块的高度为350mm等高，径向尺寸为345mm等长，弧度按每环30块等分360°。

Claims (7)

1.一种负压式石灰竖窑，具有窑体，窑体的顶部设有炉顶钢结构平台及炉顶支撑梁，炉顶钢结构平台中心设有布料装置，窑体的底部设有窑体支撑台及炉底支撑梁，窑体支撑台中心设有出料装置，窑体内部自上而下依次为预热带、煅烧带、冷却带，所述窑体纵断面呈两头小，中间大的橄榄形结构，其特征在于：
所述布料装置由托料盘和3～6个均风管组成，均风管的上端与炉顶钢结构平台及炉顶支撑梁固定连接，下端与托料盘固定连接；所述布料装置上方装有过渡料仓，过渡料仓顶部装有密闭式盖板，密闭式盖板的顶部装有下料溜管，下料溜管外接上料设备，下料溜管上装有锁风阀；过渡料仓底部设有下料管，下料管***窑内一定深度，并与均风管错位布置；在过渡料仓下部环绕过渡料仓设有一环形烟道，环形烟道上端与过渡料仓的外壁密封连接，下端与炉顶钢结构平台密封连接；
所述出料装置具有分料锥，分料锥固定安装在炉底支撑梁上，分料锥下方的窑体支撑台中心设有炉底储料斗，在炉底储料斗四周均布有3～6个冷却风导风管，炉底储料斗下方设有出灰机，出灰机下方设有炉底过渡料仓，炉底过度料仓下方设有皮带输送机；
所述环形烟道一侧还装有烟气管与烟气净化***连接，烟气净化***外接高压引风机，高压引风机通过在炉顶引风，使炉底的冷空气依次通过炉底的料层间隙及冷却风导风管、窑体的冷却带、煅烧带、预热带到达炉顶，经过炉顶均风管及料层间隙进入环形烟道，经烟气净化***处理后排空。
2.根据权利要求1所述的一种负压式石灰竖窑，其特征在于：所述窑体的有效容积为100～500m3，有效高为16～25m，上部5m～6m为预热带，其内径由φ2m～φ6m以＞70°角光滑地向上收缩，至预热带顶部内径缩小到φ1.5m～φ3m；中部6m～10m为煅烧带，其内径为φ2m～φ6m的圆筒形；下部5m～6m为冷却带，其内径由φ2m～φ6m以＞70°角光滑地向下收缩，至冷却带底部内径缩小到φ1.5m～φ3m，形成两头小，中间大的橄榄形窑体纵断面结构。
3.根据权利要求1所述的一种负压式石灰竖窑，其特征在于：所述过渡料仓上方还安装有料位计，过渡料仓内设置上、下两个料位控制线，所述料位计为雷达式料位计或重锤式料位计。
4.根据权利要求1所述的一种负压式石灰竖窑，其特征在于：所述过渡料仓的下料管位于窑顶部正中心，均分管环绕下料管四周布置。
5.根据权利要求1所述的一种负压式石灰竖窑，其特征在于：所述环形烟道内装有烟气热电阻用于测量炉顶烟气的温度，炉底储料斗下部装有石灰热电阻用于测量成品石灰的温度；所述窑体的供风与烟气净化***共用一台带有变频调速机的高压引风机，高压引风机的变频调速机根据炉顶烟气温度及炉底石灰温度调节高压引风机的吸风量；高压引风机的风流量同时也满足单位时间内供入窑内的燃料完全燃烧所需空气量与石灰冷却空气量的供给，以及燃烧产物和石灰石分解出的CO2等废气的排出；高压引风机的全压高于窑内散料层阻力、由窑顶到烟气净化***的管程阻力及烟气净化***本体阻力之和。
6.根据权利要求1所述的一种负压式石灰竖窑，其特征在于：所述烟气管上装有烟气放散管，所述烟气放散管上装有烟气放散阀。
7.根据权利要求1所述的一种负压式石灰竖窑，其特征在于：所述窑体由内至外依次为工作衬、永久衬、隔热层，所述预热带工作衬和冷却带工作衬是采用三级高铝或粘土质耐火浇注料预制成型，煅烧带工作衬是采用二级高铝或一级高铝质耐火浇注料预制成型；所述预制块高度为300-500mm等高，径向尺寸为350-500mm等长，弧度按预制件大小，每环24-36块等分360°，预制件采用吊装砌筑，使窑内各横断面的同心度高度一致，窑内工作面光滑无错台。
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