预混燃烧气流交替顺向与逆向煅烧石灰石的双膛石灰窑制造技术

本发明专利技术涉及预混燃烧气流交替顺向与逆向煅烧石灰石的双膛石灰窑，有效解决实现煤气预混燃烧且使燃烧烟气对石灰石进行顺向与逆向加热分解的连续交替运行，节能环保的问题，空煤气在特定的砖体结构中实现预混燃烧，在窑膛内完成石灰石的煅烧过程，避免预混气石灰石中燃烧而使得温度的无法控制；采用适合于耐火材料性能的以承压砌筑结构为主的稳定砌筑结构，增加结构的坚固性与热稳定性，延长石灰窑的使用周期；调整冷却风的布置降低煅烧室温度，降低排烟温度提高石灰窑的热效率，增加石灰窑的煅烧过程的可调节性能与可控制的性能；用窑膛外预混燃烧，提高温度可控性，减少冷却风量，提高热效率，控制烟气中的氮氧化物，满足超低排放的环保要求。放的环保要求。放的环保要求。

【技术实现步骤摘要】
预混燃烧气流交替顺向与逆向煅烧石灰石的双膛石灰窑


[0001]本专利技术涉及石灰煅烧窑，在气体燃料预混燃烧的前提下，燃烧气流与石灰石同向运动而使石灰石加热分解（顺向煅烧）和热烟气与石灰石间逆向运动而使石灰石加热分解（逆向煅烧），且能使上述两个过程在两个并列连通的竖直窑筒中交替进行双膛结构的一种预混燃烧气流交替顺向与逆向煅烧石灰石的双膛石灰窑。

技术介绍

[0002]在工业应用领域中利用燃料燃烧生成热将石灰石煅烧（热分解）成生石灰是工业常用的工艺过程，石灰窑就是为完成这一过程而设置的热工设备。由于煅烧方式的不同，窑型结构的差异，燃料与燃烧方式的变动，以及烧成石灰的性能指标差异等，通常都会根据石灰的用途而选择相应的石灰窑窑型。目前，使用最多的石灰窑，按结构特征可分为竖窑、回转窑、双膛窑和套筒窑，按燃烧的燃料可分为混烧石灰窑（固体燃料）和气烧石灰窑（气体燃料）。随着环保要求的日益严厉，混烧石灰窑成为被淘汰的对象，而气烧石灰窑就逐渐成为石灰煅烧的主流窑型。
[0003]实际上，在石灰石的分解过程中最适宜通过高温烟气流以适当加热强度和适当的温度来实现（软烧），而不是让其在燃烧过程中实现，更不以高强度加热来实现（硬烧）。实践表明，在流动烟气对石灰石的加热过程中，石灰石颗粒逐步达到合适的高温而分解，释放出二氧化碳，并以烟气温度在900℃—1100℃之间分解更能获得较好的效果，如氧化钙成分高（过生烧率低）、石灰活性好（软烧）等。其实，要做到这一点并不是一件容易的事情，尤其是上述的各种石灰窑的窑型结构，在其确定的流体流动、燃烧与传热的方式下，是很难实现上述要求的。因此，基于石灰分解机制从石灰窑流体的燃烧、流动与传热原理出发，寻求新窑型结构就成为石灰窑技术创新的主要方向。为此，在总结石灰窑的结构特征与运行实践的基础上，提出了一种能实现煤气预混燃烧且使燃烧烟气对石灰石进行顺向与逆向加热分解的连续交替运行的并列双窑膛的石灰窑结构，至今未见有公开报导。

技术实现思路

[0004]基于上述提出的定时顺逆流互换的加热与分解的设计思路，本专利技术之目的就是提供一种预混燃烧气流交替顺向与逆向煅烧石灰石的双膛石灰窑，可有效解决实现煤气预混燃烧且使燃烧烟气对石灰石进行顺向与逆向加热分解的连续交替运行，节能环保的问题。
[0005]本专利技术解决的技术方案是，一种预混燃烧气流交替顺向与逆向煅烧石灰石的双膛石灰窑，包括两个并列且相互连通的竖直圆筒形窑膛，每个窑膛均由钢壳内砌筑不同耐火材料而构成，从上到下由石灰窑预热室墙体、石灰窑燃烧器墙体、石灰窑煅烧室墙体、石灰窑冷却室墙体、以及石灰窑出料仓墙体共同组合在一起构成，在运行中竖直圆筒形窑膛内由石灰石或烧成后的生石灰充填；石灰窑预热室墙体内部空间为石灰窑预热室，上部中心设置石灰石分布圆锥形阵伞以及顶部的圆筒形上料口与烟气出口；石灰窑燃烧器墙体的内部空间为石灰窑燃烧室，沿墙体内周向设置有同轴的矩形截面的预混燃烧环道，该环道被
分隔墙体均匀分割成数个预混燃烧室；在预混燃烧环道外侧与预混燃烧室对应数个的圆筒状旋流预混通道一端连通，该通道另一端同轴连通煤气进口喷嘴管，垂直切向连通空气进口管，构成空煤气旋流预混结构；在预混燃烧环道内侧设置与预混燃烧室成倍个数的燃烧气流喷出口，以此将预混燃烧室与石灰窑燃烧室连通；在燃烧室墙体的底部设置承托燃烧室墙体的钢制燃烧室墙体承托圈并与窑膛钢壳焊接在一起；石灰窑煅烧室墙体的内部空间为石灰窑煅烧室，上部墙体与燃烧室墙体以相互滑移结构连接，下部墙体中设置有同轴近似矩形截面的烟气汇流环道，烟气汇流环道内侧环墙从上到下设置多排且每排多个数的沿周向均布的烟气流通口，以此将烟气汇流环道与石灰窑煅烧室连通，并在两个窑膛的烟气汇流环道间设置相互连通的两汇流环道连通管；石灰窑冷却室墙体承托上部的石灰窑煅烧室墙体，下部砌筑在石灰窑冷却墙体承托基础上，石灰窑冷却室墙体的内部空间为石灰窑冷却室，在冷却室墙体上部沿窑膛周向均匀布置从石灰窑冷却室穿出冷却室墙体的调节冷却风喷出管，连通其外的调节冷却风分配环管，两个窑膛的冷却风分配环管在两个窑膛的中部连通汇合成一个管道，在冷却风分配环管的外侧有至少两个调节冷却风进口管与之连通，其个数为2个、4个、6个，以此类推，且相互对称布置；主冷却风进口管从石灰窑料仓墙体侧面引入，到窑膛中心转折向上，并安装到石灰窑冷却室中心，主冷却风进口管上端部设置多层重叠的锥形与锥筒形组成的主冷却风喷出罩，相互间形成的倾斜向下的环形缝隙为主冷风喷出环缝；石灰窑出料仓墙体为收缩锥筒结构，其内为石灰窑出料仓，下部开口为烧成石灰出料口，石灰窑具体结构情况见图1、图2、图3及图4所示。
[0006]本专利技术结构科学，设计合理，新颖独特，构思主要目的在于：1）改进燃烧器结构，使空煤气在特定的砖体结构（陶瓷燃烧器）中实现预混燃烧，之后在窑膛内完成石灰石的煅烧过程，避免预混气石灰石中（多孔体中）燃烧而使得温度的无法控制，进而高温煅烧引起结窑和出现高温过烧，成为烧成石灰品质降低的隐患；2）改进烟气汇流通道的不稳定性结构，采用适合于耐火材料性能的以承压砌筑结构为主的稳定砌筑结构，增加结构的坚固性与热稳定性，从而延长石灰窑的使用周期；3）调整冷却风的布置降低煅烧室下部的温度，最终降低排烟温度提高石灰窑的热效率，同时增加石灰窑的煅烧过程的可调节性能与可控制的性能；4）采用窑膛外预混燃烧，温度可控性大为提高，且冷却风量也相应减少，在提高热效率的同时，烟气中的氮氧化物得到有效控制，满足超低排放的环保要求，节能环保，经济和社会效益显著。
附图说明
[0007]图1为本专利技术结构的剖面主视图。
[0008]图2为本专利技术结构的燃烧器截面图。
[0009]图3为本专利技术结构的烟气汇流部位截面图。
[0010]图4为本专利技术结构的烟气冷却室截面图。
具体实施方式
[0011]以下结合附图对本专利技术的具体结构与实施方式做进一步的详细说明。
[0012]由图1
‑
4所示，本专利技术一种预混燃烧气流交替顺向与逆向煅烧石灰石的双膛石灰窑，包括两个并列且相互连通的竖直圆筒形窑膛，每个窑膛均由钢壳内砌筑不同耐火材料
而构成，从上到下由石灰窑预热室墙体1、石灰窑燃烧器墙体2、石灰窑煅烧室墙体3、石灰窑冷却室墙体4、以及石灰窑出料仓墙体5共同组合在一起构成，在运行中竖直圆筒形窑膛内由石灰石或烧成后的生石灰充填；石灰窑预热室墙体1内部空间为石灰窑预热室1
‑
1，上部中心设置石灰石分布圆锥形阵伞1
‑
2以及顶部的圆筒形上料口与烟气出口1
‑
3；石灰窑燃烧器墙体2的内部空间为石灰窑燃烧室2
‑
1，沿墙体内周向设置有同轴的矩形截面的预混燃烧环道2
‑
5，该环道被分隔墙体2
‑
6均匀分割成数个预混燃烧室2
‑
7；在预混燃烧环道2
‑
5外侧与预混燃烧室2
‑
7对应数个的圆筒状旋流预混通道2
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预混燃烧气流交替顺向与逆向煅烧石灰石的双膛石灰窑，包括两个并列且相互连通的竖直圆筒形窑膛，每个窑膛均由钢壳内砌筑不同耐火材料而构成，从上到下由石灰窑预热室墙体（1）、石灰窑燃烧器墙体（2）、石灰窑煅烧室墙体（3）、石灰窑冷却室墙体（4）、以及石灰窑出料仓墙体（5）共同组合在一起构成，在运行中竖直圆筒形窑膛内由石灰石或烧成后的生石灰充填；其特征在于，石灰窑预热室墙体（1）内部空间为石灰窑预热室（1
‑
1），上部中心设置石灰石分布圆锥形阵伞（1
‑
2）以及顶部的圆筒形上料口与烟气出口（1
‑
3）；石灰窑燃烧器墙体（2）的内部空间为石灰窑燃烧室（2
‑
1），沿墙体内周向设置有同轴的矩形截面的预混燃烧环道（2
‑
5），该环道被分隔墙体（2
‑
6）均匀分割成数个预混燃烧室（2
‑
7）；在预混燃烧环道（2
‑
5）外侧与预混燃烧室（2
‑
7）对应数个的圆筒状旋流预混通道（2
‑
4）一端连通，该通道另一端同轴连通煤气进口喷嘴管（2
‑
2），垂直切向连通空气进口管（2
‑
3），构成空煤气旋流预混结构；在预混燃烧环道（2
‑
5）内侧设置与预混燃烧室（2
‑
7）成倍个数的燃烧气流喷出口（2
‑
8），以此将预混燃烧室（2
‑
7）与石灰窑燃烧室（2
‑
1）连通；在燃烧室墙体（2）的底部设置承托燃烧室墙体的钢制燃烧室墙体承托圈（2
‑
9）并与窑膛钢壳焊接在一起；石灰窑煅烧室墙体（3）的内部空间为石灰窑煅烧室（3
‑
1），上部墙体与燃烧室墙体以相互滑移结构连接，下部墙体中设置有同轴近似矩形截面的烟气汇流环道（3
‑
2），烟气汇流环道（3
‑
2）内侧环墙从上到下设置多排且每排多个数的沿周向均布的烟气流通口（3
‑
3），以此将烟气汇流环道（3
‑
2）与石灰窑煅烧室（3
‑
1）连通，并在两个窑膛的烟气汇流环道间设置相互连通的两汇流环道连通管（3
‑
4）；石灰窑冷却室墙体（4）承托上部的石灰窑煅烧室墙体（3），下部砌筑在石灰窑冷却墙体承托基础（4
‑
5）上，石灰窑冷却室墙体（4）的内部空间为石灰窑冷却室（4
‑
1），在冷却室墙体（4）上部沿窑膛周向均匀布置从石灰窑冷却室（4
‑
1）穿出冷却室墙体（4）的调节冷却风喷出管（4
‑
4），连通其外的调节冷却风分配环管（4
‑
3），两个窑膛的冷却风分配环管（4
‑
3）在两个窑膛的中部连通汇合成一个管道，在冷却风分配环管（4
‑
3）的外侧有至少两个调节冷却风进口管（4
‑
2）与之连通，其个数为2个、4个、6个，以此类推，且相互对称布置；主冷却风进口管（5
‑
2）从石灰窑料仓墙体（5）侧面引入，到窑膛中心转折向上，并安装到石灰窑冷却室中心，主冷却风进口管（5
‑
2）上端部设置多层重叠的锥形与锥筒形组成的主冷却风喷出罩（5
‑
3），相互间形成的倾斜向下的环形缝隙为主冷风喷出环缝（5
‑
4）；石灰窑出料仓墙体（5...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈维汉，陈云鹤，张佳鹏，杨昊哲，
申请(专利权)人：郑州釜鼎热能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：