一种流线型石灰窑制造技术

本实用新型专利技术为一种流线型石灰窑，包括竖直设置且具有窑膛的窑体，窑膛从上至下分为预热带、煅烧带和冷却带，煅烧带对应的窑体的内壁为直径向下渐缩的流线型光滑曲面，流线型光滑曲面的曲率大于0小于等于1/3。本实用新型专利技术的流线型石灰窑，克服了传统圆柱直筒式的煅烧带窑膛所带来的窑壁效应，有效解决了窑壁效应带来的石灰烧成度不均匀、产品质量波动、安全生产事故、设备寿命损害等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种流线型石灰窑
本技术是关于工业炉石灰窑领域，尤其涉及一种流线型石灰窑。
技术介绍
活性石灰相比普通石灰有孔隙率高、海绵状及晶粒组织细小等优点，能够更快地完成炼钢造渣反应。麦尔兹双膛窑、套筒窑、梁式石灰窑是目前生产活性石灰的主要竖窑设备，原料石灰石入窑经过煅烧，得到产品活性石灰。石灰石的煅烧温度必须严格控制在1100℃～1150℃区间。温度过低，石灰石分解不充分，称为生烧；温度过高，石灰的晶粒结构生长过大，称为过烧。生烧和过烧都会导致石灰的活性下降、产品不合格。氧气和燃料在竖窑的烧嘴处燃烧而产生高温烟气，烟气向窑膛下部流动，烟气的温度随着窑膛高度的降低是逐步下降的。在竖窑中，活性石灰的煅烧只能采用并流而非逆流。这是因为石灰石分解反应初期需要吸收大量热能，而反应中后期所吸收的能量较小。烟气温度过高很容易导致石灰过烧。并流煅烧的烟气温度变化与石灰石煅烧所需的能量变化是相符合的，而逆流燃烧的烟气温度变化则是相反的。根据窑内的物料状态，可将石灰窑分为三段，即预热带、煅烧带和冷却带。原料石灰石在预热带加热，在煅烧带进行分解反应并生成活性石灰，产品在窑膛下部的冷却带中冷却，随后被运往仓库或下游生产线。传统的麦尔兹双膛窑的结构如图1所示，包括两个竖直设置且具有窑膛011的窑体01，两个窑体01的下部通过管道相连通，其中一个在煅烧时，可以将尾气排到另一个窑体01内，另一个窑体01可以进行蓄热。每个窑体01的上部沿其周向均间隔设有多个喷枪02，各喷枪02的出口端朝下设置。喷枪02的出口端位置的上方为窑体01的预热带，喷枪02的出口端下方依次为煅烧带和冷却带。传统的套筒窑的结构如图2所示，包括竖直设置且具有窑膛011的窑体01(也可称为外套筒)以及设在窑体01内的内套筒012，石灰石在窑体01和内套筒012之间形成的环形空间内煅烧。在窑体01的上部沿其周向间隔设有多个喷枪02，在窑体01的下部沿其周向间隔设有多个冷却空气管道03，各喷枪02的出口端以及各冷却空气管道03的出口端均沿水平方向设置。喷枪02的上方为窑体01的预热带，喷枪02的下方与冷却空气管道03之间为煅烧带，冷却空气管道03的下方为冷却带。传统的梁式石灰窑的结构如图3所示，包括竖直设置且具有窑膛011的窑体01，在窑体01上设有呈上下间隔布置的上喷枪04(又称上燃烧梁)和下喷枪05(又称下燃烧梁)，在窑体01上且位于上喷枪04的上方和下喷枪05的下方分别设有上吸气梁06和下吸气梁07，上喷枪04、下喷枪05、上吸气梁06和下吸气梁07的出口端均沿水平方向设置。上吸气梁06与上喷枪04之间为预热带，上喷枪04与下喷枪05之间为前置煅烧带，下喷枪05的下方一段距离为后置煅烧带，前置煅烧带和后置煅烧带构成窑体01的整个煅烧带；后置煅烧带与下吸气梁07之间为冷却带。然而，传统的麦尔兹双膛窑、套筒窑、梁式石灰窑等竖窑设备均为圆柱直筒式，其煅烧带位置的窑体内壁均为直筒形，此类圆柱直筒式石灰窑生产中存在着窑壁效应，即中心气流不足、边缘气流过强。窑壁效应产生的原因：一是由于“窑壁与物料”的缝隙大于“物料与物料”的间隙；二是由于石灰石在煅烧中体积会收缩，这进一步增大了窑壁与物料间的缝隙。当料层对烟气的阻力不均时，烟气趋向于从密度小、阻力小的边缘窑壁流通。而且窑壁效应会产生很多危害：窑内温度、气流分部不均，引起石灰在窑壁易过烧、中心易生烧，导致成品质量不均匀、波动大。通风流畅的窑壁附近出现风洞，局面物料突然坍塌；严重时，甚至有火球或者高温气柱冲出物料表面，影响设备寿命、引发安全生产事故。当窑内风压较低时，窑壁会出现1400℃的高温，影响耐火材料的寿命。由此，本专利技术人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种流线型石灰窑，以克服现有技术的缺陷。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种流线型石灰窑，克服了传统圆柱直筒式的煅烧带窑膛所带来的窑壁效应，有效解决了窑壁效应带来的石灰烧成度不均匀、产品质量波动、安全生产事故、设备寿命损害等问题。本技术的目的是这样实现的，一种流线型石灰窑，包括竖直设置且具有窑膛的窑体，窑膛从上至下分为预热带、煅烧带和冷却带，煅烧带对应的窑体的内壁为直径向下渐缩的流线型光滑曲面，流线型光滑曲面的曲率大于0小于等于1/3。在本技术的一较佳实施方式中，流线型光滑曲面的顶端内径为流线型光滑曲面的底端内径的倍数大于1倍小于等于5倍。在本技术的一较佳实施方式中，流线型光滑曲面上各点的曲率满足如下公式：其中，C表示流线型光滑曲面上某点的曲率，β％表示流线型石灰窑内烧制的原料中CaCO3所占比例，1-β％表示流线型石灰窑内烧制的原料中MgCO3所占比例，H表示煅烧带的竖直高度；流线型石灰窑的窑型为麦尔兹双膛窑或梁式石灰窑时，R表示预热带与煅烧带分界处的窑体内半径；流线型石灰窑的窑型为套筒窑时，R表示预热带与煅烧带分界处的外套筒的内半径与内套筒的内半径之差；Δy表示流线型光滑曲面上某点与煅烧带顶端之间的竖直距离，表示流线型石灰窑内烧制的原料的真实密度，表示流线型石灰窑内烧制的原料的表现密度，K为系数。在本技术的一较佳实施方式中，流线型石灰窑的原料为片状原料时，K为0.1；流线型石灰窑的原料为球状原料时，K为0.02。在本技术的一较佳实施方式中，流线型石灰窑的窑型为麦尔兹双膛窑或套筒窑，煅烧带的底端所在的高度为窑体高度的1/3～1/4。在本技术的一较佳实施方式中，流线型石灰窑的窑型为梁式石灰窑，在窑体上设有呈上下间隔布置的上喷枪和下喷枪，上喷枪与下喷枪的下方0.5～4m处的位置之间的窑膛部分构成煅烧带。在本技术的一较佳实施方式中，流线型石灰窑的窑型为麦尔兹双膛窑，麦尔兹双膛窑包括相互平行的两个窑体，两个窑体的下部通过管道连通；每个窑体的上部沿其周向均间隔设有多个喷枪，喷枪的出口方向与竖直方向之间存在夹角。在本技术的一较佳实施方式中，喷枪的出口方向与竖直方向之间的夹角大于0°小于等于9°。在本技术的一较佳实施方式中，煅烧带的顶端和底端之间对应的窑体的壁厚大于预热带对应的窑体的壁厚。在本技术的一较佳实施方式中，预热带的内壁和外壁均为圆柱面，煅烧带的上部外壁为圆柱面，煅烧带的下部外壁为直径向下渐缩的锥面，锥面的底端对应的窑体的壁厚大于预热带与煅烧带分界处对应的窑体的壁厚。由上所述，本技术中的流线型石灰窑，将煅烧带部分的窑壁采用流线型光滑曲面，可以强化中心气流、消减边缘气流，石灰窑热能利用率高，节能减排，最终使窑内同一水平截面的热流强度分布均匀，活性石灰烧成度匀称。有效克服了窑壁效应，窑膛内不再出现窑壁风洞引发的崩料、气柱上窜和高温边缘气流等问题，生产可稳定进行，产品质量波动小，设备寿命更长。附图说明以下附图仅旨在于对本技术做示意性说明和解释，并不限定本技术的范围。其中：图1：为现有技术中麦尔兹双膛窑的结构示意图。图2：为现有技术中套筒窑的结构示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种流线型石灰窑，包括竖直设置且具有窑膛的窑体，所述窑膛从上至下分为预热带、煅烧带和冷却带，其特征在于，/n所述煅烧带对应的所述窑体的内壁为直径向下渐缩的流线型光滑曲面，所述流线型光滑曲面的曲率大于0小于等于1/3。/n

【技术特征摘要】
1.一种流线型石灰窑，包括竖直设置且具有窑膛的窑体，所述窑膛从上至下分为预热带、煅烧带和冷却带，其特征在于，
所述煅烧带对应的所述窑体的内壁为直径向下渐缩的流线型光滑曲面，所述流线型光滑曲面的曲率大于0小于等于1/3。


2.如权利要求1所述的流线型石灰窑，其特征在于，
所述流线型光滑曲面的顶端内径为所述流线型光滑曲面的底端内径的倍数大于1倍小于等于5倍。


3.如权利要求1所述的流线型石灰窑，其特征在于，
所述流线型光滑曲面上各点的曲率满足如下公式：



其中，C表示所述流线型光滑曲面上某点的曲率，β％表示所述流线型石灰窑内烧制的原料中CaCO3所占比例，1-β％表示流线型石灰窑内烧制的原料中MgCO3所占比例，H表示所述煅烧带的竖直高度；
所述流线型石灰窑的窑型为麦尔兹双膛窑或梁式石灰窑时，R表示所述预热带与所述煅烧带分界处的窑体内半径；所述流线型石灰窑的窑型为套筒窑时，R表示所述预热带与所述煅烧带分界处的外套筒的内半径与内套筒的内半径之差；
Δy表示所述流线型光滑曲面上某点与所述煅烧带顶端之间的竖直距离，表示所述流线型石灰窑内烧制的原料的真实密度，表示所述流线型石灰窑内烧制的原料的表现密度，K为系数。


4.如权利要求3所述的流线型石灰窑，其特征在于，
所述流线型石灰窑的原料为片状原料时，K为0.1；所述流线型石灰窑的原料为球状原料时，K为0....

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋雨锟，王得刚，全强，孟凯彪，冯燕波，田辉，李照麟，
申请(专利权)人：中冶京诚工程技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11