具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-7，本发明提供一种沸腾煅烧石灰窑，包括沸腾窑1、设置在沸腾窑1两侧的原料输送机构和原煤输送机构以及成品处理机构；

沸腾窑1包括窑体101，窑体101底端固定连通有布风组件102，布风组件102连通有鼓风组件103，窑体101内部从下到上依次设置有燃烧室104、沸腾室105、热交换区106、分解反应区107和分解区108，各个相邻室和/或区之间均设置有凸起；窑体101上方的分解区108连通有鹅颈管109。

原料输送机构包括辊压机201、V型选粉机202以及与V型选粉机202出料口相连通的储料仓203，辊压机201的入料口处设置有石灰石送料组件204，辊压机201的出料口与V型选粉机202进料口出连接有第一运料组件205，储料仓203与沸腾窑1之间连接有第一计量给料组件206；原煤输送机构包括储煤仓301，储煤仓301与沸腾窑1之间连接有第二计量给料组件302。

成品处理机构包括与鹅颈管109连通的双管旋风收尘器401以及与燃烧室104连通的若干组卸料管402，双管旋风收尘器401与卸料管402共同连通有篦式冷却机403，篦式冷却机403下方设置有成品输送带404，篦式冷却机403为外壳全封闭机构，防止能量流失，且防止灰尘泄露污染环境。

进一步优化方案，布风组件102包括布风板1021，布风板1021的下方固定连接有等压室1022，等压室1022与鼓风组件103的出气口连通；布风板1021上开设有若干组通孔1023，通孔1023内部固定连接有风帽1024，风帽1024为耐热合金钢铸造并精加工而成.风帽1024包括卡接在通孔1023内部的圆柱体以及固定连接在圆柱体顶端的锥形盖帽，锥形盖帽设置在燃烧室104一侧，且圆柱体在燃烧室104一侧开设有若干组出风口1025；出风口1025喷射方向与窑体101的高度方向不垂直，可以使出风口1025喷射方向与窑体101的高度相垂直。布风板1021从上到下依次包括耐火浇筑层、隔热材料层和基板层，基板层与等压室1022外壳均为普通钢板制成。

进一步优化方案，窑体101为圆柱形结构，窑体包括外壳1011、内衬1012以及固定设置在外壳1011与内衬1012之间的保温层1013，外壳1011为钢板，内衬1012为抗磨耐火材料或耐火浇注材料，保温层1013为硅藻土保温砖、硅钙板和纤维毡等隔热材料堆砌而成。保证高温下石灰窑的使用周期，且有效保证窑体101外壳始终处于低温状态。

进一步优化方案，窑体101在沸腾室105的两侧壁上分别开设有原料入口110和原煤入口111，原料入口110和原煤入口111分别与第一计量给料组件206和第二计量给料组件302连通；窑体101在燃烧室104的侧壁上开设有气体燃料预留口和/或液体燃料预留口。

进一步优化方案，鹅颈管109通过法兰与窑体101固定连接，鹅颈管109的两端均固定连接有膨胀节112。

进一步优化方案，双管旋风收尘器401的出烟气端与V型选粉机202进料口端固定连通，V型选粉机202出气口端固定连通有C2级旋风预热器207，C2级旋风预热器207的出气口端固定连通有C1级双管旋风预热器208，C1级双管旋风预热器208连通有袋式除尘器209；袋式除尘器209、C1级双管旋风预热器208、C2级旋风预热器207三者上的分离物料口通过传送带与储料仓203连通。

进一步优化方案，篦式冷却机403的冷区废气出口分别与鼓风组件103的进气口和V型选粉机202进料口连通；鼓风组件103包括高压鼓风机，高压鼓风机的出气口通过导气管与布风组件102的进气口连通。

沸腾煅烧石灰窑窑采用计算机控制、电气传动控制、仪表控制三个自动化控制系统，其中电气采用PLC控制组态控制，监控部分采用完备的仪表信号数据，各分系统及远程站间采用先进的电讯系统。窑底部设置多个卸料点，卸料口采用耐热钢制造，电动执行器操控，卸料速度由窑内温度及压力感测变化自动控制。系统实现机电一体化操控，热工控制智能化设计，热工控制柜选用智能数显表。窑的温度和煤、空气流量、压力均可由仪表检测，有关热工信号通过PLC接上位机，烧窑工可根据检测数据和接收增减开关信号掌握工况，通过配置的PLC控制系统调节操作，可满足远程中控制和现场控制要求。整个操作控制系统简单易掌握，劳动强度低；人员需要量少。利于石灰生产规模大型化，设备结构紧凑，工厂占地面积小、单位生产成本低，综合能耗低，工程投资约为同等规模其它窑型的50％。

一种沸腾煅烧石灰生产工艺，包括以下步骤：

步骤一、原料准备：通过破碎机械将石灰石破碎成粒度小于25mm的石灰石颗粒；并通过辊压机201对石灰石颗粒进行碾磨形成石灰石粉料，石灰石粉料的粒度小于2mm；V型选粉机202将石灰石粉料打散后进入储料仓203。

矿山开采的石灰石采用双转子锤式破碎机破碎，当进料粒度≤1000mm时，出料粒度≤25mm。出破碎机的石灰石经胶带输送机送至石灰石预均化堆场，或原料储库如果石灰石成份均齐，质量稳定，可不设预均化堆场。

石灰石的分解速度与温度和粒度大小是密切相关的。因此将石灰石从块状碾磨成细小颗粒进行煅烧是有效提高分解反应速度的最好方法。来自堆场的石灰石粗料经胶带输送机送入辊压机201挤压,经辊压机201挤压后的物料形态为粒度≤2mm以下的片块粉状，粉块料由提升机送入V型选粉机202，同时打散料饼和烘干物料，分离后的粗颗粒物料落入储料仓203，经电子秤控制计量入窑。

来自出窑尾气和冷却石灰的高温混合气体进入V型选粉机202，完成了在V型选粉机202内的打散物料和烘干以后与粉状物料一起依次进入C2级旋风预热器207和C1级双管旋风预热器208不断地与物料进行热交，预热后的粉料收集输送入窑，含尘气体经袋收尘器净化后排放浓度≤30mg/Nm³排入大气。

步骤二、原煤准备：通过破碎结构将原煤颗粒破碎成颗粒度小于5mm的原煤粉料，并储存在储煤仓301内。煤汽车运输进厂，经装载机入卸车坑，由板式喂料机，胶带输送机送入煤预均化堆场。设有长形煤预均化堆场，采取顶堆端取方式对原煤进行预均化处理，出预均化堆场原煤经胶带输送机送至破碎机破碎后粒度≤5mm；进入储煤仓301内备用。

步骤三、石灰煅烧：通过第一计量给料组件206、称量第二计量给料组件302分别从储料仓203和储煤仓301称取石灰石粉料和原煤粉料输送进窑体101内的燃烧室104；并通过鼓风组件103和布风组件102向燃烧室104内输送空气，石灰石粉料进行煅烧。

经过分别计量的石灰石粉料和原煤粉料同时进入沸腾窑1内。原材料和燃料进入以后就与由鼓风组件103通过等压室1022，从布风板1021上的若干风帽1024的出风口1025射入炉膛，各个方向散射的风聚合成“气垫床”托起的流态化上几十倍以上灼热的石灰石粉料和原煤粉料迅速混合，在高温状态上下腾跃，相互磨擦、碰撞及裂解、快速升温并着火燃烧，沸腾层的温度一般控制在900-1100℃，运行时，沸腾层的高度约1.0-1.5米，因此整个料层相当于一个大“蓄热池”，石灰石借助高温进行剧烈的热交换，短时间内把石灰石中碳酸钙分解成氧化钙和二氧化碳的生石灰。

进入沸腾窑内的石灰石粉料和原煤粉料受热以后被高温气流卷起沿窑体上升运动的同时进行热交换，因为物料在上升过程中受窑体内壁上的凸起影响，不断地对流混返运动而增加了物料的停留时间使之循环分解，窑体设计使物料在窑体内停留的时间在5秒以上，碳酸钙受热分解的时间有足够保证。粗颗粒的石灰石则落入在沸腾床内上下翻滚、激烈碰撞，不断吸热分解。煅烧时间可灵活掌握控制，煅烧后的石灰即沿着布风板底部的若干组卸料管402卸出，出窑石灰经篦式冷却机403冷却以后由耐热胶带输送机输送入库。

步骤四、成品处理：通过鹅颈管109输送来的含尘气体通过双管旋风收尘器401进行气尘分离，分理处的成品通过篦式冷却机403冷却；煅烧完成后停留在窑体101内部的成品通过卸料管402进入篦式冷却机403，成品通过篦式冷却机403冷却后进行成品输送带404并被输送入库。出窑石灰由提升机进入成品圆库储存，库侧设有石灰散装装置，装车机供罐车散装出厂，库底设置有包装机，包装好的袋装石灰经卸袋输送系统直接送入成品库内。

进一步优化方案，步骤四中，鹅颈管109内产生的含尘气体经过双管旋风收尘器401进行气尘分离，分离后的废气与篦式冷却机403的冷区废气进入V型选粉机202对石灰石粉料打散并进行烘干，V型选粉机202产生的废气进入C2级旋风预热器207对物料进行烘干，C2级旋风预热器207产生的废气对C1级双管旋风预热器208内的物料进行烘干。

石灰石主要成分是碳酸钙，而石灰成分主要是氧化钙。烧制石灰的基本原理就是借助高温，把石灰石中碳酸钙分解成氧化钙和二氧化碳的生石灰。它的反应式为：

CaCO2＝CaO+CO2-695kcal·kg^-1

传统的工艺过程为，石灰石和燃料装入石灰窑(若气体燃料经管道和燃烧器送入)预热后到850度开始分解，到1200度完成煅烧，再经冷却后，卸出窑外。即完成生石灰产品的生产。不同的窑形有不同的预热、煅烧、冷却和卸灰方式。但有几点工艺原则是相同的即：原料质量高，石灰质量好；燃料热值高，数量消耗少；石灰石粒度和煅烧时间成正比；生石灰活性度和煅烧时间，煅烧温度成反比。因煅烧块状石灰石的工艺限制，煅烧时间和煅烧温度又极其难以控制，所以生烧和过烧现象严重，从而影响石灰的活性质量。

沸腾窑利用的燃料通常以劣质煤为主，发热量≥4180kj/kg即可，沸腾窑对燃料适应性广，燃烧充分、效率高。不仅可燃烧使用QyDW在4180KJ/kg(1000kcal/kg)以上的各种烟煤、无烟煤、褐煤、白煤，甚至煤矸石、油页岩、煤泥等固态燃料，降低工厂的生产成本。同时还可使用天然气、煤气(高炉煤气)、油等气体或液体燃料。对解决我国煤炭资源的合理利用、减少煤矿开采所产生大量各种煤矸石、劣质煤的抛弃、填埋所产生的次生环境污染有重要意义。

任何一种现有结构的石灰窑只能对固、气、液态燃料中其中一种形态的燃料对应使用，窑型也都有对不同燃料种类进行专业设计，同一种窑型无法适应各种不同形态的燃料。而本申请烧石灰的燃料很广泛，固体燃料、气体燃料、液体燃料。普遍采用的是焦炭和煤气。但更环保、更有利于节约能源的是煤气，包括高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气、电石尾气(煤气)、发生炉煤气等。因为这些气体燃料都属于废物利用，循环经济性质，可大量节约能源，保护环境，提高企业经济效益。解决了各种不同的燃料适应同一石灰窑的使用问题。

沸腾层的温度一般控制在900-1100℃，运行时，沸腾层的高度约1.0-1.5米，其中加入的燃料仅占8％，因此整个料层相当于一个大“蓄热池”，原(燃)材料进入沸腾层后就和几十倍以上的灼热颗粒混合，在高温状态上下腾跃，相互磨擦、碰撞及裂解、快速升温并着火燃烧，煤粒由小及大直至燃烬；沸腾窑即使对于多灰、多水、低挥发份的劣质燃料也能维持稳定的燃烧，燃烧强度为一般燃烧炉的3-4倍。

当煅烧温度一定的情况下，石灰石的粒度与分解反应的时间成正比，1000℃时，粒径为0.1mm的石灰石颗粒分解反应的时间1秒都不到。进入沸腾窑内的石灰石经辊压机碾压以后基本成粉状，粒径≤2mm占80％，≤80μm占50％，进入沸腾床的粉状物料受热以后被高温气流卷起进入窑体上部的热交换区、分解反应区、分解区至鹅颈管，边上升运动的过程中边完成分解，出窑后的含尘气体经旋风分离器收集后产品冷却入库，为降低能耗，提高热效率。粗颗粒的石灰石则在沸腾床内上下翻滚、激烈碰撞，不断吸热循环分解。2mm的石灰石粗颗粒在1000℃的只需要在沸腾床上停留30秒时间即可完全分解。煅烧后的石灰即沿着布风板底部的卸料口卸出冷却入库储存。

本发明的沸腾窑改变了普通块状混装石灰窑煅烧带容易发生漂移，控制困难，发生生烧和过烧现象而影响石灰质量。沸腾窑内燃料燃烧充分，燃烬率≥99％，燃烧计量与调控灵活精确。保证了窑内煅烧过程中温度分布均匀，气流在窑内流动分布均匀无死角，碳酸钙粉体状况下热交换效率高，反应速度快，分解率高，温度和物料停留可灵活调节；这些技术措施有效地避免了石灰石的生烧和过烧，确保了石灰产品的质量稳定和节能降耗。这种燃烧具有空气与原料接触面积大，相对运动速度高，原料在流化床中停留时间长且易于调控、燃烧和换热速度快、燃烬率高、温度场稳定、煅烧均匀、分解率高等特点，极大地克服了石灰石因受热不均而导致的生烧或过烧的不良现象、其石灰产品必然活性指数高。

由于其快速煅烧和快速冷却，故石灰活性度高，性能活泼；出窑石灰指标如下：

1、体积密度小：1.4～1.8g/cm³

2、气孔率高：>50％

3、比表面积大：1.6～2.0m²/g

4、晶粒细小：3μm

5、活性度高：≥300ml(4N-HL-10min)

6、CaO纯度高，一般大于90％。

因为沸腾窑的整个煅烧过程是相当于在一个密封容器中进行，排放点集中，最大的好处是便于除尘。烟气从窑顶烟气管道排出，通过二级除尘净化并脱硫处理，达到无害、无污染的达标排放。

由于该窑燃料燃烧充分，系统基本在密封状态下完成整个生产过程，窑体保温好，散热损失小，余热充分回收作二次风使用，废气排放温度控制在100℃以下，系统热效率＞90％；因而能源消耗降到最低，石灰烧成热耗≤850kc1/公斤，比其它任何形式的石灰窑能耗降低10～30％。节能效果显著。

沸腾窑及其煅烧工艺不仅可用于石灰煅烧，还可用于其他工业原料或产品的焙烧。如：工业石膏、高岭土、电石渣、铁精粉、硫精矿、菱铁矿、铜、锌、铅浸出废渣等。因为卸料速度可以任意调节，因此设备当作焙烧窑时可根据生产需要调节物料在焙烧炉内的停留时间而达到生产效果。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。