CN116659249A - 混料与喷吹两用的窑外通道支撑式双膛石灰窑及生产方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种混料与喷吹两用的窑外通道支撑式双膛石灰窑及生产方法，采用扩延式炉体结构，窑体上设置外置循环烟道、外置烟道式斜向支撑结构、可拆解式喷枪、烟道清灰气力输送装置、窑顶废气余热烘干筛分及旋压悬浮预热器，以及恒温煅烧反应釜、电磁感应加热调温装置等，其能够实现单膛竖窑与双膛竖窑生产功能转换，不仅能独立使用块状固体燃料进行混料式生产，还能实现双膛蓄热并喷吹煤炭、生物质等粉状燃料和气体燃料，同时实现废气余热悬浮煅烧粉料石灰，还解决了传统双膛窑在炉内设置牛腿式支撑及悬挂缸结构带来的结构缺陷、生产缺陷及安全隐患等问题；本申请提出的方案是对传统石灰窑结构及石灰生产方式的一次重大革新和技术提升。

Description

混料与喷吹两用的窑外通道支撑式双膛石灰窑及生产方法

技术领域

本申请涉及工业竖窑技术领域，尤其涉及一种生产石灰的石灰窑，具体是一种可实现混料与喷吹两用的窑外通道支撑式双膛石灰窑，及利用其生产石灰的生产方法。

背景技术

当下主要通过竖窑工艺生产石灰，竖窑工艺分为单膛竖窑及双膛竖窑两种，单膛竖窑的燃料结构是采用固体块状煤炭或焦炭燃料与石料混合燃烧的混料式生产工艺，这种生产工艺不能使用煤粉等粉状燃料生产。而双膛石灰窑可以实现喷吹煤炭粉体燃料及气体燃料，但是受工艺限制不能使用块状固体燃料生产。

现有的单膛混料式石灰竖窑因工艺结构的限制选用的燃料品种单一，只能使用价格昂贵的优质块状无烟煤及块状焦炭，无法使用烟煤、褐煤、气煤等挥发性高的低价燃料，因此，该工艺不但燃料成本高，而且石灰产品品质差。除此之外，因单膛竖窑无法实现蓄热功能，致使燃料能耗一直高于其它窑型。更重要的是随着经济社会发展，我国已经逐步淘汰和严禁建设采用煤炭等固体传统化石能源燃料的单膛石灰窑，因此，如何改变和提升传统单膛混料式竖窑的生产工艺、降低燃料生产成本、提高产品品质、促进煤炭生产石灰燃料选择的转型换代，对实现石灰产业的绿色、降碳升级，解决行业共性瓶颈，具有重要意义。

并流蓄热式双膛石灰窑因其独特的节能优势而在全世界得到广泛推广，迄今为止，双膛石灰竖窑已经发展了60余年。并流蓄热式双膛石灰窑具有独特的双膛结构，其两个窑膛能交替实现煅烧、蓄热功能，可以实现石灰活性度最高而燃料能耗消耗最低。因此，其具有其它石灰窑无法比拟的工艺优点，尤其是其能够全部采用高挥发性的烟煤、褐煤、气煤等粉状燃料生产。

目前，国内外普遍使用的双膛竖窑主要有两种：牛腿式结构及悬挂缸式结构。其中，牛腿式双膛窑结构的牛腿支撑结构设置在窑体内部煅烧带的下部，通过设置多个由耐火材料组成的牛腿式柱体支撑整个窑体的煅烧带及预热带窑体重量。

(一)由于牛腿式结构特点所限，该结构存在以下缺点：

1、由于牛腿柱脚设置在炉内，致使牛腿柱体之间产生空气无法流通的多个死角，造成窑内气体循环气氛差，窑内燃烧及冷却效果都受到影响；

2、窑内牛腿支撑部位、拱桥部位、通道中间层耐材因为物料挤压或因为冷空气反复冲击，造成的温度波动影响易产生塌落事故，也极易产生垮塌；

3、烟气循环通道积灰严重，积灰容易形成结痂、结瘤等不易处理的物料，需要定期停产用人工清灰、清除结瘤；进一步的，因为烟气通道设置在窑内，致使施工及维护极其困难；

4、耐材结构复杂、制作要求高、施工难度大、使用量大，投资费用高。

(二)作为第二代技术的双膛窑悬挂缸结构相比牛腿式支撑结构克服了上述一部分缺陷，但现有悬挂缸技术中也存在如下缺陷：

1、悬挂缸双膛窑结构复杂，其承载着三分之二窑体重量的悬挂缸部分需要整体的特殊耐热钢材制造，制作要求高、制作难度大、造价高；

2、悬挂缸吊挂式固定结构的维修难度较大且事故发生的风险较大，一旦出现问题难以修复，严重者甚至会出现整体的坍倒现象；

3、悬挂缸需要单独的风机供风进行冷却，增加了电耗，遇到停电及风机故障时容易造成缸体形成超温，影响悬挂缸整体的运行寿命；长时间缺少冷却风时会造成结构被烧坏的结果，极易造成缸体损坏及整体塌落事故；

4、悬挂缸上的悬挂环必须采用耐火浇注料，同时现场浇注需要支搭模板、养护、脱模、烘烤，显著增加了施工难度和施工周期。

可见，传统双膛窑的窑内热工条件还需要进一步改善。

双膛石灰窑煅烧石灰的热工原理都是通过石料颗粒缝隙气流间的固相和气相热交换，窑内气流分布的状况直接决定着竖窑的热工制度，入窑石灰石的洁净度与块度比决定着窑内的透气性。如果石料筛分及清洗不净，或雨季潮湿石料粘结泥土等原因，都会在窑身内产生粉尘和粉灰，造成窑烟气循环通道容易堵塞，造成气流不通，两个窑膛温度不平衡，直接影响成品灰的质量；而且生产一段时间后容易造成通道堵塞，影响窑体气流压力，需要人工清理，费时费力不安全同时还影响产量，对耐火砖的损害也比较大，严重影响耐火材料的使用寿命。

在石灰生产方式中，无论是单膛混烧窑、双膛窑还是回转窑，这几种石灰窑型都存在着原料石料使用范围窄的问题，石灰竖窑使用的石灰石粒度范围为60～120mm，回转窑使用的石灰石粒度范围为20～40mm。大量的粒度小于20mm的小粒石灰石被作为石渣低价销售，造成矿产资源的极大浪费和石料开采成本的上升。

如今石灰生产方式正朝着节约能源、废物回收综合利用的方向发展。因此，如何把石灰煅烧炉使用的石灰石的下脚料筛下品烧成生石灰，降低企业的生产成本，产生更大的经济效益和避免因下脚料筛下品的废弃而引起的环保问题，是各个石灰工厂的目标。

因此，基于双膛石灰窑的现状，如何解决传统双膛竖窑的缺陷；如何把混烧式单膛竖窑的结构特征与双膛石灰窑结构特点有机的结合在一起，实现两种窑型生产方式的融合，达到燃料多样化、功能多样化；如何把传统混料式单膛竖窑改造为双膛窑，实现单膛窑产品提质增效，以及如何把石灰煅烧炉使用的石灰石的下脚料筛下品烧成生石灰，在降低生产成本的同时实现节能环保，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请提供一种混料与喷吹两用的窑外通道支撑式双膛石灰窑，用以解决传统石灰窑生产成本高且石灰生产品质相对较低的问题。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一方面，本申请提供一种混料与喷吹两用的窑外通道支撑式双膛石灰窑，包括相邻设置的两座竖窑，每座竖窑包括窑体，窑体具有窑顶、窑底、窑壁和窑膛，每个窑膛中自上而下形成预热带、煅烧带和冷却带；预热带、煅烧带均为直筒型结构，冷却带为扩延式正圆锥体结构；

两个窑顶上均设置有窑顶助燃空气转换阀门、窑顶废气转换阀门、两级密封给料装置和提升旋转复合布料器；

两个窑壁上均设置有多个环形布置的可拆卸式喷枪，可拆卸式喷枪的出口设置在预热带底部和煅烧带上部的结合部位；

每个煅烧带下部的窑体外部设置有外置环形烟气循环通道，两个窑体上的外置环形烟气循环通道之间相切部位设置烟道控制阀；

每个窑膛中设置有助燃风风帽，

每个窑底设置有排矿***和出灰***，排矿***用以将冷却后的氧化钙输送至出灰***，出灰***用以将氧化钙排出窑外。

上述技术方案中进一步的，窑顶废气转换阀门与外部除尘器管道相连，两级密封给料装置和提升旋转复合布料器用以将混合后的石料与块状煤炭输送至窑内；提升旋转复合布料器上安装有机械手式撒料器，其用以将大颗粒石料布置在窑中心、小颗粒石料布置在窑壁周边。

进一步的，两个窑顶上均设置有窑顶外部进风管道阀门。

进一步的，提升旋转复合布料器上还安装有溜槽式撒料通道。

进一步的，每个窑顶设置有缓冲料仓，缓冲料仓用以接收由外部提升机输送的石料，窑顶的缓冲料仓内部设置窑顶固定筛分装置及预热烘干装置；窑顶固定筛分装置用以对石料进行二次筛分，窑顶固定筛分装置的下方与筛下物收集仓相连，筛下物收集仓的出口与复合式破碎装置相连，复合式破碎装置的出口与单筒旋压悬浮预热器相连，单筒旋压悬浮预热器的出口与粉料悬浮煅烧通道相连，粉料悬浮煅烧通道内设置有若干个折流板；粉料悬浮煅烧通道的出口与双筒旋压悬浮预热器相连，双筒旋压悬浮预热器的出口与恒温煅烧反应釜相连，恒温煅烧反应釜与粉料释放仓的废气出口管相连，恒温煅烧反应釜通过送入其内的高温废气对石灰粉进行恒温闪速煅烧，将石灰粉分解为活性石灰。

进一步的，粉料释放仓的废气出口管上设置有电磁感应加热调温装置，电磁感应加热调温装置用以将自粉料释放仓排出的废气加热至设定温度，加热至设定温度的废气被送入恒温煅烧反应釜中。

进一步的，外置环形烟气循环通道通过设置在其下方的斜向烟道式支撑结构固定在窑壁上，斜向烟道式支撑结构为外置烟道式斜向支撑通道，多个外置烟道式斜向支撑通道与外置环形烟气循环通道连通。

进一步的，外置环形烟气循环通道通过烟气循环通道调压释放阀与粉料悬浮煅烧通道连通。

进一步的，两个外置烟道式斜向支撑通道之间设置有循环烟道集灰仓，循环烟道集灰仓的下部出口与环形清灰气力输送管道连通，用以连接循环烟道集灰仓和环形清灰气力输送管道的管道上设置有脉冲式卸灰阀。

进一步的，环形清灰气力输送管道与清灰气力输送外接管道相连，清灰气力输送外接管道与粉料释放仓相连；粉料释放仓中设置有旋风除尘过滤装置，旋风除尘过滤装置用以分离粉尘与烟气；分离后的粉尘下行降落至下部积灰斗中，分离后的烟气上行通过压力释放调节装置进入粉料悬浮煅烧通道中。

进一步的，环形清灰气力输送管道与清灰气力输送内接管道相连，清灰气力输送内接管道用以将粉尘物料排至窑外。

进一步的，排矿***包括多个按照窑壁周向均分设置的周边卸料装置，以及设置在多个周边卸料装置中心处的中心卸料装置。

进一步的，出灰***包括定向旋转出灰装置和计量装置，周边卸料装置的下料管和中心卸料装置的下料管均与定向旋转出灰装置连通，定向旋转出灰装置用以将氧化钙下料至多个计量装置中；计量装置与炉底料排灰料仓相连，炉底料排灰料仓与多级密封排料器相连，多级密封排料器用以将计量排出的氧化钙排出窑体。

进一步的，自煅烧带底部至冷却带底部，窑膛内径逐渐扩大。

进一步的，每个窑底设置有进风口，进风口上设置有窑底冷却风转换阀门。

进一步的，每个窑膛中设置有助燃风风帽，助燃风风帽位于窑底，且位于排矿***的上方。

另一方面，本申请提供一种上述的混料与喷吹两用的窑外通道支撑式双膛石灰窑生产石灰的生产方法，该生产方法通过切换设置在两个外置环形烟气循环通道之间的烟道控制阀的启闭状态，实现混料式生产工艺和喷吹煤粉及气体燃料生产工艺的切换。

上述技术方案中进一步的，关闭烟道控制阀，实现混料式生产工艺，具体包括如下步骤：

S1：关闭烟道控制阀，使得每个窑膛形成独立的烟气循环***，针对任意一个竖窑，关闭其窑顶助燃空气转换阀门，开启窑顶废气转换阀门，窑膛内形成负压；

S2：由两级密封给料装置和提升旋转复合布料器将石料与块状煤炭的混合物输送至窑内；

S3：窑内物料下降至煅烧带位置时，来自于助燃风风帽的助燃空气与石料中的燃料进行燃烧，石料中的CO₂分解形成氧化钙；

S4：氧化钙继续下降至煅烧带下部时，与来自于窑底的助燃空气进行换热冷却，换热后的助燃空气继续上升至煅烧带参与燃烧；燃烧后的废气穿过预热带与石料进行热交换后，废气温度下降，并由窑顶废气转换阀门排出窑外；

S5：氧化钙继续下降至窑底的助燃风风帽的下部空间后，完成整个冷却过程，然后依次进入排矿***、出灰***，并由出灰***排出窑外。

进一步的，记两座竖窑分别为A竖窑、B竖窑，记A竖窑的窑膛为A膛，记B竖窑的窑膛为B膛；开启烟道控制阀，实现喷吹煤粉及气体燃料生产工艺，具体包括如下步骤：

S1：开启烟道控制阀，使A膛和B膛的废气能够相互流通；

S2：开启A竖窑窑顶的助燃空气转换阀门，向A膛的预热带吹入高压助燃空气，使煅烧带处于正压状态；

S3：通过可拆卸式喷枪向A膛内输送粉体煤炭燃料或气体燃料，使其与自上而下的高压助燃空气混合后形成炽热的燃烧火焰，燃烧火焰贯穿煅烧带，形成煅烧带高温区域，石料在煅烧带高温区域进行热交换，热交换过程中火焰与石料为同向运动，完成并流煅烧过程；在此过程中石料分解形成氧化钙；

S4：氧化钙缓缓下降至外置环形烟气循环通道位置，与窑底的助燃风风帽产生的自下而上的逆流冷却风交汇，并形成正压压强气流，交汇后的气流流向外置环形烟气循环通道；

S5：在A膛完成S1～S4操作步骤的同一时间段内，B膛进行如下步骤：关闭窑顶的助燃空气转换阀门；停止其上的可拆卸式喷枪的燃料供应；开启窑顶废气转换阀门与外部除尘器管道联结，在外部除尘器的作用下使整个B膛形成负压蓄热状态；由于A膛与B膛的压差原因，使A竖窑的外置环形烟气循环通道内部的高温余热烟气快速流入B膛，与B膛的高压助燃空气汇集，形成新的正压压强气流，使得A膛的高温废气与B膛的石料自下而上贯穿整个煅烧带和预热带进行充分热交换，完成逆流蓄热；完成蓄热的烟气由窑顶废气转换阀门排出窑外进入外部除尘器；

上述操作步骤中，人为设定A膛和B膛的换向时长，A膛和B膛根据设定的换向时长换向煅烧，重复上述操作步骤。

进一步的，混料式生产工艺和喷吹煤粉及气体燃料生产工艺下均能够实现悬浮式煅烧粉料石灰工艺，悬浮式煅烧粉料石灰工艺包括：于每个窑顶设置缓冲料仓，缓冲料仓内部设置窑顶固定筛分装置及预热烘干装置，窑顶固定筛分装置与复合式破碎装置相连，复合式破碎装置的出口与单筒旋压悬浮预热器相连，单筒旋压悬浮预热器的出口与粉料悬浮煅烧通道相连，粉料悬浮煅烧通道与双筒旋压悬浮预热器相连，双筒旋压悬浮预热器的出口与恒温煅烧反应釜相连，恒温煅烧反应釜与粉料释放仓的废气出口管相连，粉料释放仓的废气出口管上设置有电磁感应加热调温装置；

通过复合式破碎装置将筛分的石粉及煤炭颗粒燃料破碎至悬浮煅烧的目标粒度；

破碎后的石料与燃料的混合粉料通过粉料悬浮煅烧通道依次进入单筒旋压悬浮预热器、双筒旋压悬浮预热器，最终进入恒温煅烧反应釜内部，且与来自于粉料释放仓的废气进行分解与煅烧，生成活性石灰。

相比现有技术，本申请具有以下有益效果：

本申请提供一种混料与喷吹两用的窑外通道支撑式双膛石灰窑，在两座窑膛之间的烟道内部设置烟道控制阀，实现两个窑膛之间的余热烟气的开启、关闭，达到采用混料式生产时的单膛窑独立生产功能和采用双膛蓄热式生产的两个窑体烟气互通的蓄热功能；且设置了可拆卸式喷枪，方便采用不同燃料结构时的工艺调整；本申请提供的窑外通道支撑式双膛石灰窑改变了传统单膛混料式石灰竖窑只能使用单一的块状无烟煤或焦炭等固体燃料的生产方式，可以使用喷吹价格低廉的粉状烟煤和生物质粉燃料，降低了成本，实现了效益提升；其上设置的外置环形烟气循环通道，使窑体结构更加合理、安全，对窑内冷却带采用了扩延式正圆锥体结构，使煅烧带与冷却带的余热烟气气流走向更加合理，而且使冷却带的物料冷却时间更充分、石灰活性度更高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。应当理解，附图中所示的具体形状、构造，通常不应视为实现本申请时的限定条件；例如，本领域技术人员基于本申请揭示的技术构思和示例性的附图，有能力对某些单元(部件)的增/减/归属划分、具体形状、位置关系、连接方式、尺寸比例关系等容易作出常规的调整或进一步的优化。

图1为牛腿式双膛窑的结构示意图；

图2为悬挂缸式双膛窑的结构示意图；

图3为一种实施例中利用本申请提供的窑外通道支撑式双膛石灰窑进行混料式生产工艺时，窑外通道支撑式双膛石灰窑的结构原理示意图，图中的箭头表示气流走向；

图4为自图3上部截取的部分图面的展示图；

图5为自图3中部截取的部分图面的展示图；

图6为自图3下部截取的部分图面的展示图；

图7为另一种实施例中利用本申请提供的窑外通道支撑式双膛石灰窑进行喷吹煤粉及气体燃料生产工艺时，窑外通道支撑式双膛石灰窑的结构原理示意图，图中的箭头表示气流走向；

图8为自图7上部截取的部分图面的展示图；

图9为自图7中部截取的部分图面的展示图；

图10为自图7下部截取的部分图面的展示图；

图11为一种实施例中本申请提供的窑外通道支撑式双膛石灰窑上设置的环形清灰气力输送管道及与其关联的部分结构的示意图。

附图标记说明：

1、窑顶助燃空气转换阀门；2、窑顶废气转换阀门；3、两级密封给料装置；4、提升旋转复合布料器；4-1、机械手式撒料器；4-2、溜槽式撒料通道；5、可拆卸式喷枪；6、外置环形烟气循环通道；7、外置烟道式斜向支撑通道；8、烟道控制阀；9、循环烟道集灰仓；10、脉冲式卸灰阀；11、环形清灰气力输送管道；12、清灰气力输送外接管道；13、清灰气力输送内接管道；14、助燃风风帽；15、周边卸料装置；16、中心卸料装置；17、定向旋转出灰装置；18、计量装置；19、多级密封排料器；20、废气围管；21、缓冲料仓；22、窑顶固定筛分装置；23、筛下物收集仓；24、烟气循环通道调压释放阀；25、粉料悬浮煅烧通道；25-1、折流板；26、复合式破碎装置；27、单筒旋压悬浮预热器；28、粉料释放仓；29、压力释放调节装置；30、废气支管；31、双筒旋压悬浮预热器；32、恒温煅烧反应釜；33、电磁感应加热调温装置；34、烟气喷嘴一；35、烟气喷嘴二。

具体实施方式

以下结合附图，通过具体实施例对本申请作进一步详述。

在本申请的描述中：除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”等旨在区别指代的对象，而不具有技术内涵方面的特别意义(例如，不应理解为对重要程度或次序等的强调)。“包括”、“包含”、“具有”等表述方式，同时还意味着“不限于”(某些单元、部件、材料、步骤等)。

本申请中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，通常是为了便于对照附图直观理解，而并非对实际产品中位置关系的绝对限定。在未脱离本申请揭示的技术构思的情况下，这些相对位置关系的改变，当亦视为本申请表述的范畴。

实施例一

为了解决现有技术中存在的问题，本申请提供一种混料与喷吹两用的窑外通道支撑式双膛石灰窑(以下简称窑外通道支撑式双膛石灰窑)。该窑外通道支撑式双膛石灰窑是一种能够实现单膛竖窑与双膛竖窑生产功能转换的活性石灰生产装置。

本申请提供的窑外通道支撑式双膛石灰窑，是一种新型的双膛竖窑，通过外置循环烟道、外置烟道式斜向支撑结构、可拆解式喷枪装置、扩延式炉体结构、烟道控制阀、全自动烟道窑外清灰气力输送装置、多点旋转称量式出灰***、窑顶废气余热烘干筛分及悬浮煅烧粉料等措施，不仅实现了独立使用块状固体燃料进行混料式生产的目的，还实现了双膛蓄热并喷吹粉状燃料(如煤炭、生物质等)，以及气体燃料(如工业尾气、生物质燃气、天然气等)来生产高活性石灰的目的，还实现了废气余热悬浮煅烧粉料石灰的目的。

除此之外，本申请提供的窑外通道支撑式双膛石灰窑还解决了传统双膛窑在炉内设置牛腿式支撑及悬挂缸结构的带来的结构缺陷、生产缺陷，以及安全隐患等关键性问题。

为了突出体现本申请提出的方案与传统双膛竖窑的区别，下面结合图1和图2对传统双膛竖窑的结构原理进行说明。

图1为牛腿式双膛窑的结构示意图，由图可见，图中并列设置有两个窑膛，其中：a1处为窑内牛腿式支撑部位，在窑体内部环形均布若干个由耐火砖砌筑的支撑结构，支撑整个窑体预热带和煅烧带的窑体结构。a2处为窑内环形烟气通道，用于联结两个窑膛的烟气互通。a3处为拨火孔，在环形通道上部设置若干个，用于人工清灰。a4处为固定式卸灰装置，通过平行微量移动方式卸灰。a5处为人工清瘤人孔装置，在窑体外部设置若干个，用于a4处固定式卸灰装置因移动量较小无法排除大块物料结瘤时用人工清理时使用。a6处为空气炮，生产中需要采用高压风清理a2处内部积灰。

图2为悬挂缸式双膛窑的结构示意图，由图可见，图中并列设置有两个窑膛，其中：b1处为炉内悬挂缸部位，在窑体内部煅烧带窑壳与环形通道上部环形吊挂联结，悬空吊挂整个窑体预热带和煅烧带的窑体结构，悬挂缸内部需要专门的高压风机通风冷却。b2处为窑内环形烟气通道，用于联结两个窑膛的烟气互通。b3处为拨火孔，在环形通道上部设置若干个，用于人工清灰。b4处为固定式卸灰装置，通过平行微量移动方式卸灰。b5处为人工清瘤人孔装置，在窑体外部设置若干个，用于b4处固定式卸灰装置因移动量较小无法排除大块物料结瘤时用人工清理时使用。b6处为空气炮，生产中需要采用高压风清理b2处内部积灰。

由图1、图2可以看出，传统双膛窑结构无论是牛腿式结构还是悬挂缸结构都是设置在炉内的，而且烟气环形通道都需要空气炮清灰及人工定期停机清灰，所清理的积灰还是掉落在窑内，而无法清理到窑外，没有从根本上解决积灰长时间在烟气循环通道高温带存留，造成易烧结成块及结瘤等关键性的问题。再者，出灰装置为固定式，无法旋转卸灰，致使大块物料无法排除，而且也无法调整窑内物料料面。

下面结合附图对本申请提供的窑外通道支撑式双膛石灰窑的结构原理进行详细说明。

本申请提供的窑外通道支撑式双膛石灰窑，包括相邻设置的两座竖窑，每座竖窑包括窑体，窑体具有窑顶、窑底、窑壁和窑膛，每个窑膛中自上而下形成预热带、煅烧带和冷却带；预热带、煅烧带均为直筒型结构，冷却带为扩延式正圆锥体结构，自煅烧带底部至冷却带底部，窑膛内径逐渐扩大。两个窑顶上均设置有窑顶助燃空气转换阀门1、窑顶废气转换阀门2、两级密封给料装置3、提升旋转复合布料器4和窑顶外部进风管道阀门。两个窑壁上均设置有多个环形布置的可拆卸式喷枪5，可拆卸式喷枪5的出口设置在预热带底部和煅烧带上部的结合部位。每个煅烧带下部的窑体外部设置有外置环形烟气循环通道6，两个窑体上的外置环形烟气循环通道6之间相切部位设置烟道控制阀8。每个窑膛中设置有助燃风风帽14。每个窑底设置有排矿***和出灰***，排矿***用以将冷却后的氧化钙输送至出灰***，出灰***用以将氧化钙排出窑外。

本申请中的窑顶废气转换阀门2与外部除尘器管道相连，两级密封给料装置3和提升旋转复合布料器4用以将混合后的石料与块状煤炭输送至窑内；提升旋转复合布料器4上安装有机械手式撒料器4-1，其用以将大颗粒石料布置在窑中心、小颗粒石料布置在窑壁周边；提升旋转复合布料器4上还安装有溜槽式撒料通道4-2。

每个窑顶设置有缓冲料仓21，缓冲料仓21用以接收由外部提升机输送的石料，窑顶的缓冲料仓21内部设置窑顶固定筛分装置22及预热烘干装置；窑顶固定筛分装置22用以对石料进行二次筛分，窑顶固定筛分装置22的下方与筛下物收集仓23相连，筛下物收集仓23的出口与复合式破碎装置26相连，复合式破碎装置26的出口与单筒旋压悬浮预热器27相连，单筒旋压悬浮预热器27的出口与粉料悬浮煅烧通道25相连，粉料悬浮煅烧通道25内设置有若干个折流板25-1。

粉料悬浮煅烧通道25与双筒旋压悬浮预热器31相连，双筒旋压悬浮预热器31的出口与恒温煅烧反应釜32相连，恒温煅烧反应釜32与粉料释放仓28的废气出口管相连，恒温煅烧反应釜32通过送入其内的高温废气对石灰粉进行恒温闪速煅烧，将石灰粉分解为活性石灰。其中：粉料释放仓28的废气出口管上设置有电磁感应加热调温装置33，电磁感应加热调温装置33用以将自粉料释放仓28排出的废气加热至设定温度，加热至设定温度的废气被送入恒温煅烧反应釜32中。

外置环形烟气循环通道6通过设置在其下方的外置烟道式斜向支撑通道7固定在窑壁上，多个外置烟道式斜向支撑通道7与外置环形烟气循环通道6连通；外置环形烟气循环通道6通过烟气循环通道调压释放阀24与粉料悬浮煅烧通道25连通。

两个外置烟道式斜向支撑通道7之间设置有循环烟道集灰仓9，循环烟道集灰仓9的下部出口与环形清灰气力输送管道11连通，用以连接循环烟道集灰仓9和环形清灰气力输送管道11的管道上设置有脉冲式卸灰阀10。

环形清灰气力输送管道11与清灰气力输送外接管道12相连，清灰气力输送外接管道12与粉料释放仓28相连；粉料释放仓28中设置有旋风除尘过滤装置，旋风除尘过滤装置用以分离粉尘与烟气；分离后的粉尘下行降落至下部积灰斗中，分离后的烟气上行通过压力释放调节装置29进入粉料悬浮煅烧通道25中；环形清灰气力输送管道11与清灰气力输送内接管道13相连，清灰气力输送内接管道13用以将粉尘物料排至窑外。

本申请中的排矿***包括多个按照窑壁周向均分设置的周边卸料装置15，以及设置在多个周边卸料装置15中心处的中心卸料装置16。

本申请中的出灰***包括定向旋转出灰装置17和计量装置18，周边卸料装置15的下料管和中心卸料装置16的下料管均与定向旋转出灰装置17连通，定向旋转出灰装置17用以将氧化钙下料至多个计量装置18中；计量装置18与炉底料排灰料仓相连，炉底料排灰料仓与多级密封排料器19相连，多级密封排料器19用以将计量排出的氧化钙排出窑体。

1.本申请提供的窑外通道支撑式双膛石灰窑在窑内煅烧带下部的窑壳外部设置有独立的环形烟气通道，环形烟气通道的外壳采用钢材与炉体外壳联结，内部砌筑耐火材料，两个窑膛之间的环形烟气通道互通联结。

2.窑体上的环形烟气通道与窑内烟气联通，采用数个独立的斜向烟道式支撑结构进行结构支撑，斜向烟道式支撑结构的外壳采用钢结构与环形烟气通道及窑壳联结，内部砌筑耐火材料，每个斜向烟道式支撑结构内部是中空的。

3.窑体上的预热带、煅烧带采用直筒型结构，内部砌筑耐火材料，用以满足混料式生产石灰时的工艺要求；窑体上的冷却带采用扩延式正圆锥体钢结构，内部砌筑耐火材料，用以满足双膛式窑体生产时的工艺要求。

4.在两个窑体上烟气环形通道之间相切部位设置耐热型控制阀门，当采用双膛式窑体生产时，开启阀门实现两个窑膛烟气互通及调节烟气流量；当采用混料式生产时，关闭阀门，阻断两个窑膛烟气的互通，实现单膛混料式生产。

5.在外置环形烟气循环通道下部每两个斜向烟道式支撑结构之间设置循环烟道集灰仓，循环烟道集灰仓内部砌筑或浇筑耐火材料，循环烟道集灰仓下部出口设置阀门或给料装置与环形气力输送管道联结。

6.窑体上设置出灰***，包括单向旋转出灰装置及计量装置，出灰***为多点旋转称量式出灰***，可通过旋转机构把物料输送至称量装置内部，以精准控制出灰量和调整炉况。

7.在窑体预热带设置便捷式可拆卸喷枪，喷枪出口设置在预热带底部和煅烧带上部的结合部位，实现双膛窑生产时喷吹固体粉状燃料及气体燃料的目的；喷枪结构为可拆卸式，当采用混料式生产时可以便捷的拆卸喷枪。

8.在窑顶的缓冲料仓21内部设置窑顶固定筛分装置22及预热烘干装置，把石料进行二次筛分，筛下粉料直接进入复合式破碎装置26进行精细破碎；在复合式破碎装置26下部设置单筒旋压悬浮预热器27进行一级预热分解，使石灰粉料分解温度达到300℃以上；单筒旋压悬浮预热器27下部设置双筒旋压悬浮预热器31进行二级预热分解，使石灰粉料分解温度达到800℃以上；在双筒旋压悬浮预热器31下部设置恒温煅烧反应釜32，把来自于石灰窑窑体废气循环通道的约600-700℃废气对石灰粉进行恒温闪速煅烧，在1秒钟以内把石灰粉分解成活性石灰。

9.在粉料释放仓28的废气出口管道上设置电磁感应加热调温装置33，把粉料释放仓28释放后的约600-700℃废气加热至1100℃左右并输送至恒温煅烧反应釜32内部提高温度，以达到恒温闪速煅烧的目的；电磁感应加热调温装置33具有调节温度的作用，使恒温煅烧反应釜32温度可调并可以恒定在一个温度范围内。

下面从结构功能方面对本申请提供的窑外通道支撑式双膛石灰窑的优势进行详细说明。

1.本申请提供的窑外通道支撑式双膛石灰窑设置了窑外余热烟气循环通道，使窑体结构更加合理、更加安全；采用窑外烟道斜向式支撑，使窑内燃烧及烟气循环均匀分布、无死角；对窑内冷却带采用了扩延式炉体结构，从窑体煅烧带底部开始逐渐扩大窑体直径，使煅烧带与冷却带的余热烟气气流走向更加合理，而且使冷却带的物料冷却时间更充分、石灰活性度更高。

2.本申请提供的窑外通道支撑式双膛石灰窑在窑体外部的烟气循环通道下部设置了数个积灰清除装置，采用气力输送方式实现积灰输送转运，解决了传统双膛窑需要空气炮高压清灰及定期停机人工清灰的弊病。

3.本申请提供的窑外通道支撑式双膛石灰窑采用多点旋转称量式出灰方式，实现了多点卸料及物料称量，实现了对不同生产工艺中不同出灰量的调整、称量。

4.本申请提供的窑外通道支撑式双膛石灰窑设置了实现窑顶筛分与烟气均压烘干的装置，实现了石料在窑顶自动进行二次筛分，与烟气循环通道的部分废气进行烘干与预热，不但达到了烟气均压的目的，而且使筛分效果更加明显。

5.本申请提供的窑外通道支撑式双膛石灰窑还具有小颗粒石料悬浮煅烧的功能，在炉顶设置了石料粉料细粉破碎装置，即复合式破碎装置26，可将窑顶筛分后的石粉破碎至1mm以下，在恒温煅烧反应釜32内与烟气废气进行悬浮热交换煅烧，使粉料直接转化为石灰粉(氧化钙粉)，达到节能和余热利用目的。

6.本申请提供的窑外通道支撑式双膛石灰窑的窑体外置环形烟气循环通道6下部设置多个积灰清除装置，气力输送积灰后释放的余热废气用电磁感应方式再次加热，使废气温度达到悬浮燃烧时的石灰粉的分解温度，将废气余热回用于石灰生产，实现了节能减排。

7.本申请提供的窑外通道支撑式双膛石灰窑在两座窑膛之间的烟道内部设置烟道控制阀，实现两个窑膛之间的余热烟气的开启、关闭，达到采用混料式生产时的单膛窑独立生产功能和采用双膛蓄热式生产的两个窑体烟气互通的蓄热功能，且采用了便捷式可拆卸喷枪，方便采用不同燃料结构时的工艺调整。

实施例二

采用本申请提供的窑外通道支撑式双膛石灰窑，能够实现混料式单膛逆流热交换生产工艺与双膛并流煅烧逆流蓄热生产工艺进行功能转换及互换。下面对混料式生产工艺的实现方式进行说明。

采用混料式生产工艺的工艺原理如下：

首先，关闭设置于两个窑膛烟气通道中间互通部位的隔断阀(即烟道控制阀8)，使每个窑膛形成独立的烟气循环***，且使每个单独的窑膛能够独立运行。然后，开启窑顶外部引风管道(联结窑顶烟气除尘器)，使每个独立的窑膛内部预热带为负压。

石料及固体块状燃料(20mm～40mm粒度的无烟煤或焦炭)混合后，进入窑内上部的预热带，当预热带的石料缓缓下降至炉内煅烧带上部时，使石料达到890℃以上的初始分解温度。初始分解后的石料缓缓下降至炉内煅烧带中部时，使石料达到1100℃以上的能够完全分解的温度，在此区域内的石灰石中的二氧化碳能够充分分解释放，石灰石分解成氧化钙(石灰)。分解后的氧化钙缓缓下降至炉内煅烧带下部，与窑底进风口输入的高压冷却风进行热交换。由于冷却风的高压作用，热交换后的约400～600℃热风上升至煅烧带参与燃烧实现热能利用，使煅烧带温度稳定在1000～1200℃范围的最佳石灰石分解温度。冷却带的氧化钙(石灰)在冷却的过程中缓缓下降至冷却带下部，冷却至50～150℃范围后进入排矿***。

排矿***设置于炉底(即窑底)，排矿***包括多个按照窑壁周边均分的周边卸料仓和炉中心卸料仓，冷却排出的氧化钙(石灰)通过周边及中心下料管下降至单向旋转出灰装置上面，再通过旋转将氧化钙下料至多个计量装置中，计量后的氧化钙通过卸料控制器下料至炉底料排灰料仓中，由两级密封排料器把物料排出炉外。

采用本申请提供的窑外通道支撑式双膛石灰窑，实现混料式生产工艺的具体操作流程如下：

①关闭烟道控制阀8，使每个窑膛形成独立的可正常运行的烟气循环***；

②关闭窑顶助燃空气转换阀门1，开启窑顶废气转换阀门2与外部除尘器管道联结，在除尘器引风机的作用下使窑膛内形成负压；

③将石料与块状煤炭在外部混合好后，由两级密封给料装置3和提升旋转复合布料器4的内部通道输送至窑内，通过提升旋转复合布料器4的提升装置和旋转装置实现在窑内均匀布料；其中：提升旋转复合布料器4上安装有机械手式撒料器4-1，能够把大颗粒石料布置在窑中心，小颗粒石料布置在窑壁周边；

④窑内物料在窑底出灰装置的作用下缓缓下降，当下降至煅烧带位置时，来自于助燃风风帽14的助燃空气与石料中的燃料进行燃烧，在整个煅烧带形成一个1000～1200℃范围的最佳石灰石分解温度空间体，使石灰石中的CO₂得以快速分解形成氧化钙(石灰)；

⑤当氧化钙继续缓缓下降至煅烧带下部时，与来自于窑底的助燃空气进行换热冷却，换热后的助燃空气继续上升至煅烧带参与燃烧；燃烧后的废气穿过预热带与石料进行充分的热交换后，废气温度下降至120～200℃范围，由窑顶废气转换阀门2排出窑外，进入除尘***；

⑥氧化钙下降至窑底助燃风风帽14下部空间时，完成整个冷却过程，使氧化钙冷却至50～150℃范围，然后进入周边卸料装置15和中心卸料装置16中；通过定向旋转出灰装置17的旋转，把物料定点排入计量装置18中；整个窑内的物料下降速度取决于定向旋转出灰装置17的旋转速度和计量装置18设定的出灰量；称量后的氧化钙由多级密封排料器19排出窑外。

相比传统的混料式生产方式，采用本申请提供的窑外通道支撑式双膛石灰窑进行的混料式生产方式具有如下优势：

1.改变了传统单膛混料式石灰竖窑只能使用单一的块状无烟煤或焦炭等固体燃料的生产方式，可以使用喷吹价格低廉的粉状烟煤和生物质粉燃料，实现效益提升。

2.可以实现单膛竖窑喷吹工业尾气(如：高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气、发生炉煤气等)、生物质气等气体燃料，实现环境治理和减碳效益。

3.由于在窑内设置了喷枪，且喷枪采用截面布置，使燃烧效果更充分、更均匀，石灰产品生过烧率至少降低10％以上，实现产品提质增效的目的。

4.本申请提供的窑外通道支撑式双膛石灰窑是一种双膛竖窑，可以在传统单膛混料式石灰竖窑的结构基础上进行改进得到，前提是必须有两座相同窑容积竖窑并且两座窑距离适宜。

5.不改变传统燃煤石灰竖窑及燃气石灰竖炉主要工艺结构特征，使大部分石灰竖窑都可以改造后成为本申请提供的窑外通道支撑式双膛石灰窑，利于工业化推广。

6.传统单膛混料式石灰竖窑改造为双膛式石灰竖窑符合环保、节能等要求，避免了传统单膛混料式石灰竖窑被淘汰的命运。

实施例三

采用本申请提供的窑外通道支撑式双膛石灰窑，能够实现混料式单膛逆流热交换生产工艺与双膛并流煅烧逆流蓄热生产工艺进行功能转换及互换。下面对喷吹煤粉及气体燃料生产工艺的实现方式进行说明。

在两个窑膛预热带分别安装多个环形布置的可拆卸式燃料喷枪，并埋设在预热带的石料中。两个窑膛采用交替式生产，当一个窑膛煅烧时，另一个窑膛为蓄热状态。第一膛窑和第二膛窑采用每15min或其它设定时间换向进行煅烧。

生产中首先开启设置于两个窑膛烟气通道中间互通部位的隔断阀，使两个窑膛的烟气能够互通。然后，开启窑顶外部进风管道阀门，通过助燃风机将高压助燃空气吹进窑膛预热带，使煅烧窑膛在煅烧时始终处于正压状态。助燃空气自预热带往下流动过程中，与预热带的热石灰石进行热交换预热。当预热后的助燃空气到达煅烧带时，与喷枪输送进来的煤粉或气体等燃料混合后燃烧。燃烧后的高温气体和吸热后的石灰石一起向下流动，贯穿整个煅烧带，完成石灰石的分解，石灰石分解成氧化钙(石灰)，完成同向并流煅烧生产过程。

当煅烧带的高温烟气到达煅烧带底部与冷却带上部交汇处时，与来自于窑底的冷却风进行混合，形成新的气流，由于窑内正压压强原因，烟气流向设置于此处的多个窑外烟道斜向式支撑的内部通道并汇集于烟气循环通道中，汇集后的余热烟气流向另一个正在蓄热的窑膛，由于此时蓄热窑膛内的压强低于煅烧膛而使高温废气由下往上上升，贯穿整个煅烧带到达预热带，与处于预热带的石灰石接触并进行热交换，完成逆流蓄热过程。

当煅烧膛煅烧时，蓄热膛的燃料喷枪是关闭的，窑顶助燃空气阀门也是关闭的，废气上升与预热带上部新投入的石料进行余热释放，使废气自身温度下降到60～150℃范围后由窑顶废气管道排出，进入窑外除尘***。

煅烧膛与蓄热膛冷却带的氧化钙(石灰)在冷却的过程中缓缓下降至冷却带下部，冷却至50～150℃范围后进入排矿***。

设置于炉底的排矿部***设置多个按照窑壁周边均分的周边卸料仓和炉中心卸料仓，冷却排出的氧化钙(石灰)再通过周边及中心下料管下降至单向旋转出灰装置上面，通过旋转将氧化钙下料至多个计量装置中，计量后的氧化钙通过卸料控制器下料至炉底料排灰料仓中，由两级密封排料器把物料排出炉外。

采用本申请提供的窑外通道支撑式双膛石灰窑，实现喷吹煤粉及气体燃料生产工艺的具体操作流程如下(为了便于区分，将两个窑膛记为A膛和B膛)：

①打开烟道控制阀8，使A膛和B膛的废气能够相互流通；

②开启A膛窑顶的助燃空气转换阀门1，通过助燃风机将高压助燃空气吹进窑膛预热带，使煅烧窑膛煅烧时始终处于正压状态；

③开启可拆卸式喷枪5向A膛内输送粉体煤炭燃料或者气体燃料，与自上而下的高压助燃空气混合后形成一个炽热的燃烧火焰，由于燃料输送为高压气流输送，因而可使整个火焰贯穿整个煅烧带，形成一个稳定的煅烧带高温区域，与石料进行热交换；热交换过程中火焰与石料为同向运动，完成并流煅烧过程；在此过程中石灰石完成分解二氧化碳，形成氧化钙(石灰)；

④完成分解的氧化钙缓缓下降至外置环形烟气循环通道6位置，与来自于窑底助燃风风帽14自下而上的逆流冷却风交汇形成正压压强气流；交汇后的气流通过外置烟道式斜向支撑通道7的内部通道流向外置环形烟气循环通道6内部，外置烟道式斜向支撑通道7设置为多个，全部与环形烟气循环通道6内部联通；

⑤在完成A膛上述整个操作过程的同一时间段内，B膛关闭窑顶的助燃空气转换阀门1，停止其上的可拆卸式喷枪5的燃料供应，开启窑顶废气转换阀门2与外部除尘器管道联结，在除尘器引风机的作用下使整个B膛形成负压蓄热状态；由于A膛与B膛的压差原因，使A膛环形烟气循环通道6内部的高温余热烟气快速流入B膛，与B膛来自于助燃风风帽14的高压助燃风汇集，形成新的正压压强气流，把来自于A膛的高温废气与B膛石料自下而上贯穿整个煅烧带和预热带进行充分热交换，完成逆流蓄热；完成蓄热的烟气由窑顶废气转换阀门2排出窑外进入除尘器；

⑥A膛和B膛采用每15min或其它设定时间换向进行煅烧，重复上述操作流程。

上述操作流程中，A膛和B膛的上料均由两级密封给料装置3和提升旋转复合布料器4完成；炉底排料由周边卸料装置15、中心卸料装置16、定向旋转出灰装置17、计量装置18完成；称量后的氧化钙由多级密封排料器19排出窑外。

在A膛和B膛相互转换完成蓄热及煅烧的过程中，外置环形烟气循环通道6内部的粉尘降落至循环烟道集灰仓9内部，利用窑内自然形成的高压气流压力把粉尘输送至环形清灰气力输送管道11进行稀相气力混配，气力输送气源来自于外部单独设置的风机提供，气力输送气的压力小于窑内气流压力。环形清灰气力输送管道11设置两个外接接口，其中清灰气力输送外接管道12负责把粉尘物料输送至粉料释放仓28中，粉料释放仓28中设置旋风除尘过滤装置把粉尘与烟气分离，分离后的粉尘下行降落至下部积灰斗中，分离后的烟气上行通过压力释放调节装置29与管道联结至进入粉料悬浮煅烧通道25中参与悬浮煅烧粉料；清灰气力输送内接管道13可以把粉尘物料直接输送至窑体下部石灰仓内部，与成品石灰一同排出窑外。

由外部提升机输送的石料进入窑顶设置的缓冲料仓21中，由窑顶固定筛分装置22进行筛分，筛上的合格石料由两级密封给料装置3和提升旋转复合布料器4的内部通道输送至窑内；采用溜槽式撒料通道4-2进行布料，以达到燃料喷吹时的石料布料工艺要求。筛下物进入筛下物收集仓23中，由粉料悬浮煅烧通道25落入清灰气力输送外接管道12中一同输送至粉料释放仓28中。

A膛和B膛的外置环形烟气循环通道6在烟道控制阀8前设置烟气循环通道调压释放阀24，当A膛和B膛的外置环形烟气循环通道6内部烟气需要调压时可以释放部分废气进行压力调整，释放的高温废气进入粉料悬浮煅烧通道25，由于废气压力的作用烟气上升至窑顶固定筛分装置22和缓冲料仓21中，与石料进行热交换，达到烘干石料及热交换目的。筛下粉料在粉料悬浮煅烧通道25中与废气继续进行悬浮逆流热交换。粉料悬浮煅烧通道25中设置多个折流板25-1，以延长烟气与石粉的热交换时间，达到废气热能充分利用的目的。

粉料悬浮煅烧通道25具有多种功能，其能够实现生石料粉在气流中的分散与悬浮；气固相间换热在整个封闭的上升管道内进行；实现废气流通至窑顶废气总管道内，再集中外排进行除尘治理。整个悬浮燃烧过程为吸热分解反应，当废气温度升至550℃时，碳酸钙开始吸热分解成CaO，并释放出CO₂气体。随着温度升高，分解速度加快，在750℃以上开始大量分解。分解后的CO₂气体及部分废气由废气支管30进入窑顶废气转换阀门2内或旁通管路进入废气主管道内。

传统的双膛石灰窑可以实现喷吹煤炭粉体燃料及气体燃料，但是受工艺限制不能使用块状固体燃料生产，当前普遍使用的双膛竖窑主要有两种：牛腿式结构及悬挂缸式结构，如图1、2。相比传统的双膛竖窑，本申请提供的窑外通道支撑式双膛石灰窑至少具有如下优势：

1.改变了传统双膛竖窑的窑体煅烧带采用炉内支撑及悬挂的结构方式，使生产工艺更加简单实用，且解决了炉内支撑及悬挂坍塌的可能造成重大生产事故的关键性问题。

2.改变了传统双膛竖窑的烟气循环通道设置在炉内的弊病：施工及维护困难而且通道容易积灰和阻碍烟气在通道内的正常流通，需要停机定期人工清理；本申请提供的窑外通道支撑式双膛石灰窑在炉外设置烟气循环通道，采用气力自动清灰、输灰，即环保又安全，无需人工清理，而且施工及维护检修非常便捷。

3.改变了传统双膛竖窑窑体冷却带上大下小的倒圆锥体结构，本发明采用上小下大的正圆锥体结构，而且冷却带窑壳与煅烧带窑壳直接联结，使窑体更加符合力学结构特征，不但降低了施工难度和维护难度而且使窑内气流分布更加合理。

4.改变了传统双膛窑固定式卸灰装置无法旋转出灰致使无法排出窑内大块结瘤物料而且需要人工清理的弊病，本申请采用旋转出灰方式，可以调整窑内料面倾斜及自动排出窑内结瘤物料，而且可以实现卸料称量。

5.本申请提供的窑外通道支撑式双膛石灰窑各个功能结构紧凑，布局合理，便于操作。

6.改变了窑体结构，从而降低了窑内的耐材使用等级，不但耐材型号选择更加广泛而且施工更加简单，同时也使耐材的投资成本大幅下降。

7.本申请提供的窑外通道支撑式双膛石灰窑可在传统单膛竖窑的基础上改造得到，建设使用投资低，延续了传统石灰竖窑投资回报率和投资性价比高的特征；与传统单膛混料式燃煤石灰竖窑投资相比，除去增加的动力***、窑内喷吹燃烧***及需要增加的煤粉制粉***等，整个生产***的投资没有增加；与传统双膛石灰窑投资相比，同等产量下投资有大幅的下降空间。

实施例四

本申请提供的窑外通道支撑式双膛石灰窑还可实现悬浮式煅烧粉料石灰。

无论采用实施例二提供的混料式生产工艺，还是采用实施例三提供的喷吹煤粉及气体燃料生产工艺，均可以同步实现粉料石灰的生产。

实现悬浮式煅烧粉料石灰的大体生产流程就是当石料提升至窑顶时首先进入窑顶固定筛分装置22进行筛分，筛分后的粒度在0～20mm的石料进入复合式破碎装置26进行破碎；然后，通过在两个窑体中间设置的粉料悬浮煅烧通道25把炉体循环通道的部分高温废气烟气释放，与窑顶破碎后的粒度在0～3mm的细粉石料在下降的过程中进行逆流悬浮式余热交换分解。换热分解过程从上至下由单筒旋压悬浮预热器及双筒旋压悬浮预热器和恒温煅烧反应釜来实现。

下面基于实施例二提供的混料式生产工艺，对混料式生产工艺下同步实现悬浮式煅烧粉料石灰的工艺流程进行详细说明：

缓冲料仓21下部设置复合式破碎装置26把筛分的石粉及煤炭颗粒燃料破碎至适宜悬浮煅烧的粒度；

破碎后的石料与燃料的混合粉料通过粉料悬浮煅烧通道25依次进入单筒旋压悬浮预热器27、双筒旋压悬浮预热器31，最终进入恒温煅烧反应釜32内部进行分解与煅烧；

粉料悬浮煅烧通道25的废气余热是通过两个窑膛上分别设置的烟气循环通道调压释放阀24对外置环形烟气循环通道6内部释放出的废气进行流量及压力调整，烟气循环通道调压释放阀24出口设置废气围管20，废气围管20上设置多个环形均布的烟气喷嘴一34与恒温煅烧反应釜32内部联通，实现石料粉与燃料粉在气流中的分散、悬浮及燃烧，实现石灰粉的恒温闪速煅烧，将石灰粉分解为活性石灰。

整个悬浮燃烧过程为吸热分解反应，当废气温度升至550℃时，碳酸钙开始吸热分解成CaO并放出CO₂气体。随着温度升高，分解速度加快，在750℃以上开始大量分解。当粉料进入恒温煅烧反应釜32内部时，与来自于电磁感应加热调温装置33的1000℃以上的高温废气进行最后的高温闪速分解，彻底释放出二氧化碳，完成石灰石粉分解工作。电磁感应加热调温装置33的废气来自于粉料释放仓28释放粉料后的烟气。

分解后的CO₂气体及部分废气由废气支管30进入窑顶废气转换阀门2内或旁通管路进入废气外排主管道内。过程中气固相间换热在单筒旋压悬浮预热器27、双筒旋压悬浮预热器31内部进行，实现废气流通至窑顶废气总管道内集中外排除尘治理。

在采用混料式生产工艺时，破碎后的细粉石料与煤炭细粉燃料同步进入粉料悬浮煅烧通道25中，由于煤炭燃料燃点低于通道中的废气温度，可以实现直接燃烧参与石料分解和煅烧。当分解温度不足时也通过设置的电磁感应加热调温装置33进行补充热能。

基于实施例三提供的喷吹煤粉及气体燃料生产工艺，在喷吹煤粉及气体燃料生产工艺下同步实现悬浮式煅烧粉料石灰的工艺流程，与上述的在混料式生产工艺下同步实现悬浮式煅烧粉料石灰的工艺流程相同。

在采用喷吹煤粉及气体燃料生产工艺时，粉料悬浮煅烧通道25内部的废气烟气温度达不到细粉石料分解温度时，通过设置的电磁感应加热调温装置33进行补充热能，达到理想的分解煅烧温度。

无论是单膛混烧窑、双膛窑还是回转窑，这几种石灰窑型都存在着原料石料使用范围窄的问题，生产实践中，大量的粒度小于20mm的小粒石灰石被作为石渣低价销售，造成矿产资源的极大浪费及石料开采成本的上升，而本申请提供的窑外通道支撑式双膛石灰窑具有悬浮式燃烧***，可对细粉石料(小颗粒粉料)进行恒温闪速煅烧，将石灰粉分解成活性石灰，实现小颗粒粉料生产石灰的目的，在降低生产成本的同时实现节能环保。

本申请提供的窑外通道支撑式双膛石灰窑采用废气余热气体悬浮方式煅烧粉料石灰，能够煅烧粒度在10mm以下的石灰石细粒，以及其它各种同类型的原料，这些原料包括破碎的或研磨的材料、天然或尾矿中的粉料，如石灰石泥饼等，***适应性能广泛；进一步的，本申请通过单筒旋压悬浮预热器27、双筒旋压悬浮预热器31及恒温煅烧反应釜32形成了多级悬浮热交换***，对流传导热效率高，可以保证***单位热消耗低，节约能源；除此之外，本申请巧妙的利用了石灰窑体结构的高度及两座窑组合后的工艺结构特性，在石灰窑窑顶进行筛分、破碎，节省了石料上料、炉体框架、平台、管道等结构和设备费用，有效的降低了投资成本。

综上，本申请提供的窑外通道支撑式双膛石灰窑采用燃煤混烧石灰竖窑改造为燃料喷吹的石灰生产***，窑体结构简明、紧凑、实用，生产效率高，产量高、经济性好；尤其是对传统单膛混料式石灰竖窑改造、提升以及粉料悬浮式煅烧等工艺的应用，对提高整体石灰生产工艺水平、降低生产成本、提高产品品质，以及在减污降碳、改善生态环境等方面具有重要意义。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合(只要这些技术特征的组合不存在矛盾)，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述；这些未明确写出的实施例，也都应当认为是本说明书记载的范围。

上文中通过一般性说明及具体实施例对本申请作了较为具体和详细的描述。应当理解，基于本申请的技术构思，还可以对这些具体实施例作出若干常规的调整或进一步的创新；但只要未脱离本申请的技术构思，这些常规的调整或进一步的创新得到的技术方案也同样落入本申请的权利要求保护范围。

Claims (11)

1.一种混料与喷吹两用的窑外通道支撑式双膛石灰窑，其特征在于，包括相邻设置的两座竖窑，每座竖窑包括窑体，所述窑体具有窑顶、窑底、窑壁和窑膛，每个所述窑膛中自上而下形成预热带、煅烧带和冷却带；所述预热带、煅烧带均为直筒型结构，冷却带为扩延式正圆锥体结构；

两个所述窑顶上均设置有窑顶助燃空气转换阀门(1)、窑顶废气转换阀门(2)、两级密封给料装置(3)和提升旋转复合布料器(4)；

两个所述窑壁上均设置有多个环形布置的可拆卸式喷枪(5)，可拆卸式喷枪(5)的出口设置在预热带底部和煅烧带上部的结合部位；

每个所述煅烧带下部的窑体外部设置有外置环形烟气循环通道(6)，两个所述窑体上的外置环形烟气循环通道(6)之间相切部位设置烟道控制阀(8)；

每个所述窑膛中设置有助燃风风帽(14)，

每个所述窑底设置有排矿***和出灰***，所述排矿***用以将冷却后的氧化钙输送至所述出灰***，所述出灰***用以将氧化钙排出窑外。

2.根据权利要求1所述的混料与喷吹两用的窑外通道支撑式双膛石灰窑，其特征在于，所述窑顶废气转换阀门(2)与外部除尘器管道相连，所述两级密封给料装置(3)和提升旋转复合布料器(4)用以将混合后的石料与块状煤炭输送至窑内；所述提升旋转复合布料器(4)上安装有机械手式撒料器(4-1)，其用以将大颗粒石料布置在窑中心、小颗粒石料布置在窑壁周边；

两个所述窑顶上均设置有窑顶外部进风管道阀门；

所述提升旋转复合布料器(4)上还安装有溜槽式撒料通道(4-2)。

3.根据权利要求1所述的混料与喷吹两用的窑外通道支撑式双膛石灰窑，其特征在于，每个所述窑顶设置有缓冲料仓(21)，所述缓冲料仓(21)用以接收由外部提升机输送的石料，窑顶的缓冲料仓(21)内部设置窑顶固定筛分装置(22)及预热烘干装置；所述窑顶固定筛分装置(22)用以对石料进行二次筛分，所述窑顶固定筛分装置(22)的下方与筛下物收集仓(23)相连，所述筛下物收集仓(23)的出口与复合式破碎装置(26)相连，复合式破碎装置(26)的出口与单筒旋压悬浮预热器(27)相连，单筒旋压悬浮预热器(27)的出口与粉料悬浮煅烧通道(25)相连，所述粉料悬浮煅烧通道(25)内设置有若干个折流板(25-1)；所述粉料悬浮煅烧通道(25)与双筒旋压悬浮预热器(31)相连，双筒旋压悬浮预热器(31)的出口与恒温煅烧反应釜(32)相连，所述恒温煅烧反应釜(32)与粉料释放仓(28)的废气出口管相连，所述恒温煅烧反应釜(32)通过送入其内的高温废气对石灰粉进行恒温闪速煅烧，将石灰粉分解为活性石灰；

所述粉料释放仓(28)的废气出口管上设置有电磁感应加热调温装置(33)，所述电磁感应加热调温装置(33)用以将自粉料释放仓(28)排出的废气加热至设定温度，加热至设定温度的废气被送入恒温煅烧反应釜(32)中。

4.根据权利要求3所述的混料与喷吹两用的窑外通道支撑式双膛石灰窑，其特征在于，外置环形烟气循环通道(6)通过设置在其下方的斜向烟道式支撑结构固定在窑壁上，所述斜向烟道式支撑结构为外置烟道式斜向支撑通道(7)，多个外置烟道式斜向支撑通道(7)与外置环形烟气循环通道(6)连通；

所述外置环形烟气循环通道(6)通过烟气循环通道调压释放阀(24)与粉料悬浮煅烧通道(25)连通；

两个所述外置烟道式斜向支撑通道(7)之间设置有循环烟道集灰仓(9)，循环烟道集灰仓(9)的下部出口与环形清灰气力输送管道(11)连通，用以连接所述循环烟道集灰仓(9)和环形清灰气力输送管道(11)的管道上设置有脉冲式卸灰阀(10)。

5.根据权利要求4所述的混料与喷吹两用的窑外通道支撑式双膛石灰窑，其特征在于，所述环形清灰气力输送管道(11)与清灰气力输送外接管道(12)相连，所述清灰气力输送外接管道(12)与粉料释放仓(28)相连；所述粉料释放仓(28)中设置有旋风除尘过滤装置，所述旋风除尘过滤装置用以分离粉尘与烟气；分离后的粉尘下行降落至下部积灰斗中，分离后的烟气上行通过压力释放调节装置(29)进入粉料悬浮煅烧通道(25)中；

环形清灰气力输送管道(11)与清灰气力输送内接管道(13)相连，清灰气力输送内接管道(13)用以将粉尘物料排至窑外。

6.根据权利要求1所述的混料与喷吹两用的窑外通道支撑式双膛石灰窑，其特征在于，所述排矿***包括多个按照窑壁周向均分设置的周边卸料装置(15)，以及设置在多个周边卸料装置(15)中心处的中心卸料装置(16)；

所述出灰***包括定向旋转出灰装置(17)和计量装置(18)，所述周边卸料装置(15)的下料管和中心卸料装置(16)的下料管均与定向旋转出灰装置(17)连通，所述定向旋转出灰装置(17)用以将氧化钙下料至多个所述计量装置(18)中；所述计量装置(18)与炉底料排灰料仓相连，所述炉底料排灰料仓与多级密封排料器(19)相连，所述多级密封排料器(19)用以将计量排出的氧化钙排出窑体。

7.根据权利要求1所述的混料与喷吹两用的窑外通道支撑式双膛石灰窑，其特征在于，自煅烧带底部至冷却带底部，窑膛内径逐渐扩大；

每个所述窑底设置有进风口，所述进风口上设置有窑底冷却风转换阀门；

每个所述窑膛中设置有助燃风风帽(14)，所述助燃风风帽(14)位于窑底，且位于排矿***的上方；

两座竖窑的结构左右对称。

8.一种利用权利要求1-7任一项所述的混料与喷吹两用的窑外通道支撑式双膛石灰窑生产石灰的生产方法，其特征在于，通过切换设置在两个外置环形烟气循环通道(6)之间的烟道控制阀(8)的启闭状态，实现混料式生产工艺和喷吹煤粉及气体燃料生产工艺的切换。

9.根据权利要求8所述的一种利用混料与喷吹两用的窑外通道支撑式双膛石灰窑生产石灰的生产方法，其特征在于，关闭烟道控制阀(8)，实现混料式生产工艺，具体包括如下步骤：

S1：关闭烟道控制阀(8)，使得每个窑膛形成独立的烟气循环***，针对任意一个竖窑，关闭其窑顶助燃空气转换阀门(1)，开启窑顶废气转换阀门(2)，窑膛内形成负压；

S2：由两级密封给料装置(3)和提升旋转复合布料器(4)将石料与块状煤炭的混合物输送至窑内；

S3：窑内物料下降至煅烧带位置时，来自于所述助燃风风帽(14)的助燃空气与石料中的燃料进行燃烧，石料中的CO₂分解形成氧化钙；

S4：氧化钙继续下降至煅烧带下部时，与来自于窑底的助燃空气进行换热冷却，换热后的助燃空气继续上升至煅烧带参与燃烧；燃烧后的废气穿过预热带与石料进行热交换后，废气温度下降，并由窑顶废气转换阀门(2)排出窑外；

S5：氧化钙继续下降至窑底的助燃风风帽(14)的下部空间后，完成整个冷却过程，然后依次进入排矿***、出灰***，并由所述出灰***排出窑外。

10.根据权利要求8所述的一种利用混料与喷吹两用的窑外通道支撑式双膛石灰窑生产石灰的生产方法，其特征在于，记两座竖窑分别为A竖窑、B竖窑，记A竖窑的窑膛为A膛，记B竖窑的窑膛为B膛；开启烟道控制阀(8)，实现喷吹煤粉及气体燃料生产工艺，具体包括如下步骤：

S1：开启烟道控制阀(8)，使A膛和B膛的废气能够相互流通；

S2：开启A竖窑窑顶的助燃空气转换阀门，向A膛的预热带吹入高压助燃空气，使煅烧带处于正压状态；

S3：通过可拆卸式喷枪(5)向A膛内输送粉体煤炭燃料或气体燃料，使其与自上而下的高压助燃空气混合后形成炽热的燃烧火焰，燃烧火焰贯穿煅烧带，形成煅烧带高温区域，石料在煅烧带高温区域进行热交换，热交换过程中火焰与石料为同向运动，完成并流煅烧过程；在此过程中石料分解形成氧化钙；

S4：氧化钙缓缓下降至外置环形烟气循环通道(6)位置，与窑底的助燃风风帽(14)产生的自下而上的逆流冷却风交汇，并形成正压压强气流，交汇后的气流流向外置环形烟气循环通道(6)；

S5：在A膛完成S1～S4操作步骤的同一时间段内，B膛进行如下步骤：关闭窑顶的助燃空气转换阀门；停止其上的可拆卸式喷枪(5)的燃料供应；开启窑顶废气转换阀门(2)与外部除尘器管道联结，在外部除尘器的作用下使整个B膛形成负压蓄热状态；由于A膛与B膛的压差原因，使A竖窑的外置环形烟气循环通道(6)内部的高温余热烟气快速流入B膛，与B膛的高压助燃空气汇集，形成新的正压压强气流，使得A膛的高温废气与B膛的石料自下而上贯穿整个煅烧带和预热带进行充分热交换，完成逆流蓄热；完成蓄热的烟气由窑顶废气转换阀门(2)排出窑外进入外部除尘器；

上述操作步骤中，人为设定A膛和B膛的换向时长，A膛和B膛根据设定的换向时长换向煅烧，重复上述操作步骤。

11.根据权利要求8所述的一种利用混料与喷吹两用的窑外通道支撑式双膛石灰窑生产石灰的生产方法，其特征在于，混料式生产工艺和喷吹煤粉及气体燃料生产工艺下均能够实现悬浮式煅烧粉料石灰工艺；

所述悬浮式煅烧粉料石灰工艺包括：于每个窑顶设置缓冲料仓(21)，所述缓冲料仓(21)内部设置窑顶固定筛分装置(22)及预热烘干装置，所述窑顶固定筛分装置(22)与复合式破碎装置(26)相连，所述复合式破碎装置(26)的出口与单筒旋压悬浮预热器(27)相连，所述单筒旋压悬浮预热器(27)的出口与粉料悬浮煅烧通道(25)相连，所述粉料悬浮煅烧通道(25)与双筒旋压悬浮预热器(31)相连，所述双筒旋压悬浮预热器(31)的出口与恒温煅烧反应釜(32)相连，所述恒温煅烧反应釜(32)与粉料释放仓(28)的废气出口管相连，所述粉料释放仓(28)的废气出口管上设置有电磁感应加热调温装置(33)；

通过所述复合式破碎装置(26)将筛分的石粉及煤炭颗粒燃料破碎至悬浮煅烧的目标粒度；

破碎后的石料与燃料的混合粉料通过粉料悬浮煅烧通道(25)依次进入单筒旋压悬浮预热器(27)、双筒旋压悬浮预热器(31)，最终进入恒温煅烧反应釜(32)内部，且与来自于粉料释放仓(28)的废气进行分解与煅烧，生成活性石灰。