CN2666909Y - 节能环保活性白灰焙烧竖窑 - Google Patents

Abstract

一种节能环保活性白灰焙烧竖窑，由圆型炉体，位于炉体上的加料装置，余热回收装置、水法除尘器、预热带、焙烧带、冷却带、多排炉墙烧嘴等构成，大型风冷中心复合式烧嘴位于炉内中下部，由风冷底座、煤气室、助燃风室、风冷管筋、耐火材料、支烧嘴构成，其中承担冷却整个烧嘴、锚固耐火材料作用的风冷管筋为∩型结构，中心烧嘴助燃风管和中心烧嘴煤气管均位于烧嘴底部的冷料层中，支烧嘴安装在大型风冷中心复合式烧嘴的上方。大型风冷中心复合式烧嘴提供了均匀可控的中心焙烧气流，本实用新型设备简单可靠，寿命长，生产和维修费用低，易于大型化，一条单炉年产10万吨优质活性白灰的生产线，固定资产投资仅为600万元。

Description

节能环保活性白灰焙烧竖窑

技术领域

本实用新型涉及一种生产活性白灰或菱苦土的炉窑，特别是涉及节能环保活性白灰的焙烧竖窑，属冶金建材行业中间优质原料生产设备。

背景技术

目前国内炼钢，用活性白灰代替普通白灰，不仅使白灰用量节省20-40％，而且可缩短炼钢时间，提高产量，而且还可提高钢水质量和炉衬寿命。由于焙烧过程的温度控制要求很严格，故此生产设备投资高，维修复杂，生产成本也相当高，只有少数大型钢铁企业拥有活性白灰生产装置，其产量远远不能满足生产发展的要求，新型建材的活性菱苦土需求量也日趋增加，其现行生产设备与活性白灰生产设备存在同样的问题。

现行气烧白灰竖窑尽管在炉墙上布置两层甚至三层烧嘴，仍然解决不了中心气流偏弱，而边沿气流过强的问题，从而经常出现中心生烧的问题，并且大型化困难，生产效率和热能利用率均较低。

为了解决气流分布和热量供应均匀的问题，一些以弗卡斯竖窑为代表的专利技术，采用了在炉内布置多层燃烧梁的技术，但由于燃烧梁处于火焰和焙烧料层中，需承受严重的磨损和高温，因而需采用复杂的油冷和高昂的耐热合金，而且寿命仍然相当低，其投资、维修费用和生产成本均很高。另外一类以麦尔兹窑为代表的专利技术则采用了两个或多个炉膛，其投资和生产成本也相当高。还有一类以套筒窑和内导式白灰竖窑(中国专利“一种内导式石灰竖窑”专利号ZL98213196.8)为代表的专利技术，他们在竖炉中心设置了内筒或内导式炉芯，并相应设置了高温火桥(悬拱火道)，虽然实现了气流的调整，甚至达到了局部顺流煅烧，但是其内筒、炉芯和火桥均承受磨损和高温，砖型复杂，且寿命短，投资和生产成本也相当大。

本人2000年11月17日申请并获准的“酸性氧化球团焙烧竖炉”专利号ZL00260319.5，目前已应用12座，生产稳定可靠，且投资低，占地少，生产成本低，产品质量好。已由全国球团技术研讨会暨金属学会球团技术协调组成员大会正式定名为TCS竖炉(TCS为本人领导公司所注册商标)，并且已建成的国际上最大的TCS竖炉年产70万吨以上，已有一年的正常运行经验。表现出良好的技术经济指标，突破了竖炉大型化这一国际难题。TCS竖炉正是将燃烧室建于竖炉中心，从内向外烧，整个焙烧带为环状，利用边缘效应提高炉墙低温区的温度和气流，从而解决了中心气流不足，温度分布不均匀的问题。但TCS竖炉无法直接应用于活性白灰的焙烧，需要加以改进，以适应碳酸盐焙烧等一类物料处理特点的要求。

发明内容

本实用新型的目的是采用大型风冷中心复合式烧嘴，与炉墙的多排烧嘴配合，以增强竖窑中心气流和热量供应，从而实现竖窑整个气流分布和温度分布的均匀可控。并且在炉顶布置有余热回收装置和水法除尘器，以预热助燃风并改善环境的节能环保活性白灰焙烧窑。

本实用新型的目的是这样实现的：由圆型炉体，位于炉体上的加料装置，余热回收装置、水法除尘器、预热带、焙烧带、多排炉墙烧嘴、冷却带、排料装置和炉底框架构成，加料装置位于炉顶正中，炉膛自上而下分为预热带、焙烧带和冷却带，多排炉墙烧嘴位于焙烧带炉墙上，冷却带下部为排料装置和炉底框架，其结构要点是：大型风冷中心复合式烧嘴位于炉内中下部，由风冷底座、煤气室、助燃风室、风冷管筋、耐火材料、支烧嘴、耐热顶板构成，其中承担冷却整个烧嘴、锚固耐火材料作用的风冷管筋为∩型结构，∩型的端口一个是冷却风喷口，另一个是冷却风入口，中心烧嘴助燃风管和中心烧嘴煤气管均位于烧嘴底部的冷料层中，支烧嘴安装在助燃风室的上方，耐热顶板安装在大型风冷中心复合式烧嘴的上端。

由于采用上述技术方案，本实用新型具有如下优点：

1、大型风冷中心复合式烧嘴位于炉内中下部。其燃烧区域位于焙烧带下部，而其助燃风管、煤气管道和冷却风管道位于冷却带下部甚至炉底以下，以避开高温区。并且整个烧嘴由耐热合金风冷骨架和耐火材料复合制作而成，耐热、耐磨、耐冲击，工作可靠，寿命长。

2、大型风冷中心复合式烧嘴使炉内气流分布和温度分布均匀合理和精确可控，并且与多排炉墙烧嘴配合使用和调节，扩大了炉内均匀燃烧空间，从而使本实用新型可生产高质量炼钢活性白灰或活性氧化镁等产品。

3、由于公知气烧白灰窑存在炉顶温度高，热能严重浪费的问题，本实用新型的余热回收装置，利用这部分余热来预热助燃风，既大幅度提高了热能利用率，节省了燃料，又使高炉煤气等低热值燃气得以直接有效利用。

4、本实用新型既可使用气体、液体燃料，又可使用固体燃料。可根据当地燃料供应情况灵活配置，从而使燃料费用最低，应用范围宽。

5、炉顶水法除尘器在TCS竖炉上做为独立设备已有多年实用经验(本实用新型已有改进)，工作稳定可靠，除尘效率高，并且污水自身循环使用，污泥可做为水泥配料加以利用，完全避免了二次污染，属于环保型技术方案。

6、本实用新型设备简单可靠，维修费用低，生产成本低，总投资低，适合于大型化生产，一条单炉年产10万吨优质活性白灰的生产线，全部固定资产投资仅为600万元人民币，并可实现微机自动测控。

附图说明

图1为本实用新型的A-A纵剖结构示意图。

图2为本实用新型的B-B纵剖结构示意图。

图3为本实用新型的炉顶换热结构示意图。

图4为本实用新型的大型风冷中心复合式烧嘴示意图。

图中箭头方向为气流运动方向。1、大型风冷中心复合式烧嘴  2、排料装置  3、炉底框架  4、冷却风分布管  5、冷却风箱  6、冷却风梁  7、冷风总管  8、冷却风总阀  9、助燃风总阀  10、炉体  11、煤气围管  12、炉墙烧嘴  13、助燃风总管  14、热风围管  15、配风风箱  16、双层炉壳  17、污水管  18、1号换热管  19、2号换热管  20、3号换热管21、水法除尘器  22、废气烟囱  23、人孔  24、1号风箱  25、2号风箱  26、3号风箱  27、4号风箱  28、加料漏斗  29、料钟阀  30、预热带  31、热风导出管  32、炉墙烧嘴助燃风阀  33、炉墙烧嘴煤气阀  34、焙烧带  35、冷却带  36、围管煤气总阀  37、中心烧嘴助燃风管  38、中心烧嘴助燃风阀39、中心烧嘴煤气阀  40、煤气总管  41、中心烧嘴煤气管42、煤气室  43、冷却风喷口  44、风冷底座  45、冷却风入口  46、风冷管筋  47、助燃风室  48、耐火材料  49、支烧嘴  50、耐热顶板

具体实施方式

下面结合附图和实例详述本实用新型

如图1-4所示，该炉窑的炉体为圆形。由加料装置、余热回收装置、水法除尘器、预热带、焙烧带、多排炉墙烧嘴、大型风冷中心复合式烧嘴、冷却带、排料装置和炉底框架等组成。

炉底框架3为全炉承重结构，该结构可为钢筋混凝土结构，也可设计为钢结构或两者的复合结构。其上支撑排料装置2、炉体10和大型风冷中心复合式烧嘴1。冷却风箱5位于炉体10的钢壳底部，并座落于炉底框架3的表面上，在冷却风箱5上沿圆周设有多个冷却风分布管4，从而使冷却风均匀进入炉内，以冷却已烧好的白灰块。并且在冷却风箱5上还设有数根冷却风梁6，冷却风梁6既支撑大型风冷中心复合式烧嘴1，同时又通过风冷底座44为风冷管筋46供冷却风，以冷却整个烧嘴。风冷管筋46为∩型结构，∩型的端口一个是冷却风喷口43，另一个是冷却风入口45。冷却风梁6位于已冷却的白灰块料层中，并同时有小孔向料层中供冷风，为提高其耐磨性，其上设有可更换耐磨护套。如图4所示，大型风冷中心复合式烧嘴1，由风冷底座44、煤气室42、助燃风室47、风冷管筋46、耐火材料48、数个支烧嘴49、耐热顶板50等组成。其中风冷管筋46既承担冷却整个烧嘴的作用，同时又起锚固耐火材料48的作用。而中心烧嘴助燃风管37和中心烧嘴煤气管41均位于烧嘴底部的冷料层中，以避开高温，并设有可更换耐磨护套。

炉底冷却风分布管4中心线以上，至大型风冷中心复合式烧嘴1的支烧嘴49的中心线之间的环形炉膛为冷却带35。再向上至料钟阀29以下6米的水平面之间的圆形炉膛为焙烧带34，由此再向上至料面之间的圆形炉膛为预热带30。

在焙烧带34的炉墙上设有数排(图中只画出两排)炉墙烧嘴12，根据炉窑生产能力规模每排烧嘴的个数和烧嘴排数可相应设计。相邻两排烧嘴交错布置。炉墙烧嘴12和大型风冷中心复合式烧嘴1均可根据使用方要求，而设计成气体、液体或煤粉烧嘴。首选煤气方案。如果缺少煤气时，在炉顶加料中配入煤或焦炭。本实用新型仍可继续生产，只是产品活性将有明显下降。

本实用新型的所有烧嘴如果去掉燃料部分，只保留助燃风部分，可设计成煤或焦炭的白灰竖窑，由于其气流和温度分布均匀，其生产效率和白灰活性仍比普通煤或焦炭白灰窑高许多，还可大型化。

在炉墙烧嘴12的下方的炉壳外，挂有煤气围管11，并有煤气支管和炉墙烧嘴煤气阀33与各个烧嘴相联。在烧嘴上方的炉壳上设有热风围管14，为各炉墙烧嘴12和大型风冷中心复合式烧嘴1供应热助燃风。

在热风围管14之上设有配风风箱15和双层炉壳16，双层炉壳16的顶部设有数个1号换热管18和3号换热管20，如图3所示，炉顶接触热废气部分设计为双层结构，并被按环状分隔为1号风箱24，2号风箱25，3号风箱26和4号风箱27。其中1号风箱24位于炉顶外沿，2号风箱25位于炉顶中心加料漏斗28的外侧，2号换热管19与1号风箱24和2号风箱25相联。3号风箱26位于1号风箱24和2号风箱25之间，并与2号风箱25和4号风箱27相通。在3号风箱26与2号风箱25的连通处设有人孔23。4号风箱27的隔板将1号风箱24隔断，从而将3号风箱的热风送至炉壳以外，再联接上热风导出管31，将热风引至热风围管14，用于各烧嘴助燃。上述这部分设备组成本实用新型的余热回收装置，使白灰窑炉顶废气的余热用于加热助燃风。

加料漏斗28位于炉顶正中的2号风箱25之上，其下为料钟阀29，它们组成加料装置。

水法除尘器21设于炉顶双层炉壳16上部和1号风箱24外沿，其底板上设有数根污水管17，使含尘污水引至地面的污水沉淀池处理后循环使用。数根废气烟囱22设于水法除尘器21的顶板之上，以使废气按圆周方向均匀出炉，以利余热回收和炉内气流分布。该除尘器综合运用了冲击式除尘，水膜旋风除尘和洗涤塔的除尘原理，并具有可靠的水位控制能力，在任何情况下，污水不可能进入炉内。在TCS酸性氧化球团竖炉上做为独立设备应用多年(本实用新型已有改进)，除尘效率高达95％以上，并且可直接循环使用污水，避免了二次污染，可良好解决细粒粉尘，大温度范围的除尘问题。

本实用新型的工作过程：

冷风总管7的高压冷风，一路经冷却风总阀8进入冷却风箱5，再经冷却风分布管4和冷却风梁6，进入炉内冷却带35和大型风冷中心复合式烧嘴1的风冷底座44。在风冷底座44内，再经数个冷却风入口45进入风冷管筋46，风冷管筋46在煤气室42钢壳外由下向上一直穿过耐热顶板50之后，又折反向下，再穿过风冷底座44的顶板和底板，并在其下的冷却风喷口43处，喷入冷却带35的料层中。并且冷却风梁6和风冷底座44的底板均匀设有小喷风孔。这些冷风与冷却风分布管4的冷风在炉底实现了均匀分布，在随后的上升过程中，在冷却带35完成了白灰冷却，而冷风自身也被加热到900℃以上，这些风上升到焙烧带34之后，将部分参入燃烧，并与燃烧废气混合在一起，形成温度均匀的高温气流，从而完成炉料的焙烧和预热。

另一路高压冷风为助燃风，经助燃风总阀9和助燃风总管13，进入配风风箱15，再经配风风箱15与双层炉壳16之间的均匀分布小孔，进入双层炉壳16的环缝中。在双层炉壳16的上部，一部分助燃风经3号换热管20直接进入炉顶2号风箱25，另一部分助燃风则先经1号换热管18进入1号风箱24，再经2号换热管19进入2号风箱25。该结构可在保证换热效率的同时，增加炉顶的承重能力。两股汇集的助燃风在2号风箱25之内，沿两面完成半圆运动后，进入3号风箱26，又沿两面完成半圆运动后，进入4号风箱27，再经热风导出管31进入热风围管14，从而完成了整个余热回收过程。所有余热回收设备或在极限料面以上的废气中，或有耐火砖衬保护，均不与炉料直接接触，同时废气通道宽大，流速较低，从而避免了磨损。

从热风围管14中，一部分热助燃风经中心烧嘴助燃风管37和中心烧嘴助燃风阀38，供入大型风冷中心复合式烧嘴1的助燃风室47，再经支烧嘴49参入燃烧。另一部分热助燃风则经过支管和炉墙烧嘴助燃风阀32，分别送入各个炉墙烧嘴12。

煤气总管40中的煤气，一部分经围管煤气总阀36送入煤气围管11，再经支管和炉墙烧嘴煤气阀33，分别送入各个炉墙烧嘴12，从而实现从炉墙向炉内的均匀燃烧供热。另一部分煤气经中心烧嘴煤气管41和中心烧嘴煤气阀39，进入大型风冷中心复合式烧嘴1的煤气室42，再经支烧嘴49实现燃烧，从而在焙烧带34下部，提供强大的可控中心热气流，彻底解决普通竖窑中心气流不足问题。

由于气流分布均匀，且与热冷却风混合均匀，温度分布均匀，并可精确控制，不会出现温度过高的燃烧焦点区或低温区，避免了过烧和生烧，有利于活性白灰和活性菱苦土的生产。

均匀分布的热气流，经焙烧带34和预热带30，完成了炉料的焙烧和预热干燥后，在炉顶把剩余热量再传给助燃风，废气沿箭头所示方向，从双层炉壳16顶部与1号风箱24之间的间隙，沿圆周均匀进入水法除尘器21，除尘后从均匀分布的数个废气烟囱22直接排出，从而节省了引至地面的废气管道、布袋除尘器及烟囱的投资，同时避免了废气管道和布袋除尘器的粘结堵塞和烧损布袋问题。

以公知的斜桥小车运至炉顶的物料，经加料漏斗28和料钟阀29进入炉内，在完全逆流加热和反应的条件下，在均匀热气流的加热下，完成干燥、预热、焙烧、分解、冷却后，从炉底排料装置2排出炉外。

本实用新型中心气流强，温度分布均匀可控，为生产高质量炼钢活性白灰和建材活性菱苦土提供了保障。设备简单可靠，投资低，维修费用低，易于大型化，生产效率高，适应范围广，热能利用率高，能耗低，产品成本低，生产环境好。其中主要技术是在本人TCS球团竖炉专利的实施过程中得到了5年以上的验证和成熟经验的基础上改进而成的新型竖窑，属于冶金和建材企业技术进步的短平快高效益技改项目。

Claims (6)

1、一种节能环保活性白灰焙烧竖窑，由圆型炉体，位于炉体上的加料装置，余热回收装置、水法除尘器、预热带、焙烧带、多排炉墙烧嘴、冷却带、排料装置和炉底框架构成，布料装置位于炉顶正中，炉膛自上而下分为预热带、焙烧带和冷却带，多排炉墙烧嘴位于焙烧带炉墙上，冷却带下部为排料装置和炉底框架，其特征在于：大型风冷中心复合式烧嘴位于炉内中下部，由风冷底座、煤气室、助燃风室、风冷管筋、耐火材料、支烧嘴构成，其中承担冷却整个烧嘴、锚固耐火材料作用的风冷管筋为∩型结构，∩型的端口一个是冷却风喷口，另一个是冷却风入口，中心烧嘴助燃风管和中心烧嘴煤气管均位于烧嘴底部的冷料层中，支烧嘴安装在大型风冷中心复合式烧嘴的上方。

2、根据权利要求1所述的节能环保活性白灰焙烧竖窑，其特征在于，大型风冷中心复合式烧嘴与冷却风梁连接，通过冷却风梁支撑。

3、根据权利要求1所述的节能环保活性白灰焙烧竖窑，其特征在于，大型风冷中心复合式烧嘴的支烧嘴设置为数个。

4、根据权利要求1所述的节能环保活性白灰焙烧竖窑，其特征在于，余热回收装置位于炉体中上部，包括热风围管、双层炉壳、配风风箱、换热管和双层炉顶风箱，双层炉壳的顶部设有数个1号换热管和3号换热管，炉顶接触热废气部分设计为双层结构，并被按环状分隔为1号、2号、3号和4号风箱，其中1号风箱位于炉顶外沿，2号风箱位于炉顶中心加料漏斗的外侧，2号换热管与1、2号风箱相联，3号风箱位于1、2号风箱之间，并与2号风箱和4号风箱相通。

5、根据权利要求1所述的节能环保活性白灰焙烧竖窑，其特征在于，余热回收装置的换热管设置为数个。

6、根据权利要求1所述的节能环保活性白灰焙烧竖窑，其特征在于，水法除尘器位于炉顶上部的外侧，其底板上设有数根污水管，顶板上设有废气烟囱。

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