一种双膛窑利用低热值燃料煅烧石灰石的方法
阅读说明：本技术 一种双膛窑利用低热值燃料煅烧石灰石的方法 (Method for calcining limestone by using low-calorific-value fuel in double-hearth kiln ) 是由 贾会平 于 2021-07-17 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种双膛窑利用低热值燃料煅烧石灰石的方法,一侧窑体不完全燃烧煅烧,另一侧窑体第二煅烧区完全燃烧煅烧。具体过程：状态(1)：窑膛A喷入燃料和空气完全燃烧,烟气到窑膛B预热物料。状态(2)：窑膛A喷入燃料和需要量3～30(v)%的空气不完全燃烧。窑膛B的第二煅烧区燃烧,继续煅烧物料。状态(3)：窑膛B喷入燃料和空气完全燃烧,烟气到窑膛A预热物料。状态(4)：窑膛B喷入燃料和3～30(v)%空气不完全燃烧,窑膛A的第二煅烧区燃烧,继续煅烧物料。本发明通过第二煅烧区,控时分段煅烧,优化了双膛窑煅烧石灰石过程,改善了煅烧效果,使低热值燃料得到充分利用,节省了优质燃料,提高了煅烧产品的质量。(The invention relates to a method for calcining limestone by using low-calorific-value fuel in a double-hearth kiln. The specific process comprises the following steps: state (1): the kiln chamber A is sprayed with fuel and air to be completely combusted, and the flue gas enters the kiln chamber B to preheat materials. State (2): and injecting fuel and 3-30 (v)% of air into the kiln chamber A for incomplete combustion. And burning in the second calcining area of the kiln chamber B to continuously calcine the materials. State (3): the kiln chamber B is sprayed with fuel and air to be completely combusted, and the flue gas enters the kiln chamber A to preheat materials. State (4): and (3) injecting fuel and 3-30 (v)% of air into the kiln chamber B for incomplete combustion, combusting in a second calcining zone of the kiln chamber A, and continuously calcining the materials. The invention optimizes the process of calcining limestone in the double-hearth kiln, improves the calcining effect, makes full use of low-heat value fuel, saves high-quality fuel and improves the quality of calcined products by controlling the time and calcining sections through the second calcining zone.)
技术领域
本发明属于化工建材生产技术领域，涉及一种工业炉窑，具体涉及一种双膛窑利用低热值燃料煅烧石灰石的方法。
背景技术
双膛窑又称双膛并流蓄热式石灰窑，燃料从煅烧带上端进入，且与原料并流。由于燃料从煅烧带上部喷入，原料在此处能吸收大部分燃料所释放的热量。双膛窑另一个重要特点是蓄热，利用蓄热预热一部分助燃空气。并流煅烧和逆流蓄热的热工特性决定了双膛窑具有很高的热效率，其热能消耗在包括回转窑、套筒窑等在内的所有类型石灰窑中是最低的，生产石灰的总热耗约为 3.8GJ/ 吨石灰。双膛窑在煅烧小粒径的石灰石物料方面性能优异，生产的石灰质量好。
煅烧需要燃料在煅烧带燃烧，放出热量加热被煅烧物料。石灰石的分解温度为900℃左右，煅烧温度一般为1000～1200℃。为达到煅烧温度，生产出合格的石灰，需要一定热值以上的燃料。低热值燃料燃烧达不到要求的温度，石灰石就不能分解；或者温度低，石灰石分解不完全，造成生烧、石灰产品质量差等问题。冶金企业生产过程中，产生大量的高炉煤气，是宝贵的燃料资源，高炉煤气的热值为 3000～3400kJ/Nm 3 ，由于热值低，不能直接用于煅烧石灰 石，使大量的低热值燃料不能得到充分利用。而生产石灰还需购置高热值燃料，造成资源浪费，影响经济效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种双膛窑利用低热值燃料煅烧石灰石的方法，优化双膛窑的石灰石煅烧过程，直接使用低热值燃料生产石灰，充分利用低热值燃料资源，提高经济效益。
本发明提供了一种双膛窑利用低热值燃料煅烧石灰石的方法，双膛窑包括窑膛A和窑膛B，交替进行煅烧和蓄热。煅烧一侧石灰石在预热带预热后下行到煅烧带，进行不完全燃烧煅烧石灰石。煅烧后的烟气与冷却石灰后高温冷却风到另一侧窑体的第二煅烧区助燃完全燃烧，继续煅烧未分解的石灰石物料。煅烧后烟气经煅烧带和预热带预热石灰石后经进出气口和空气-烟气换向阀到废气排放系统排放。煅烧石灰石的过程为：
状态（1）：窑膛A的插入式燃料烧嘴喷入包括但不限于100（v）%的燃料，通过进出气口送入燃料燃烧需要量包括但不限于100（v）%的助燃空气，在煅烧带进行助燃燃烧。燃烧产生烟气经烟气通道到窑膛B，与冷却石灰后高温冷却风一起预热窑膛B中的石灰石物料。窑膛A和窑膛B送入的冷却风量为包括但不限于燃料燃烧对应风量的3～10（v）%。状态（1）为窑膛A的主煅烧阶段和窑膛B的次煅烧阶段。
状态（2）：窑膛A的插入式燃料烧嘴继续喷入燃料，通过进出气口送入包括但不限于燃料燃烧需要量3～30（v）%的助燃空气进行不完全燃烧。燃烧烟气经烟气通道到窑膛B，与冷却石灰后高温冷却风一起到窑膛B的第二煅烧区，进行助燃完全燃烧，继续煅烧未分解的石灰石物料。窑膛A的冷却风量为包括但不限于燃料燃烧对应风量的10～20（v）%，把已经预热的低热值煤气进一步加热，窑膛B送入的冷却风量为包括但不限于燃料燃烧对应风量的80～90（v）%。状态（2）为窑膛A的主冷却阶段和窑膛B的主蓄热阶段。
状态（3）：窑膛B的插入式燃料烧嘴喷入燃料，通过进出气口送入包括但不限于燃料燃烧需要量100（v）%的助燃空气进行助燃燃烧。燃烧烟气经烟气通道到窑膛A，与冷却石灰后高温冷却风一起预热窑膛A中的石灰石物料。窑膛A和窑膛B送入的冷却风量为包括但不限于燃料燃烧对应风量的3～10（v）%。状态（3）为窑膛B的主煅烧阶段和窑膛A的次煅烧阶段。
状态（4）：窑膛B的插入式燃料烧嘴喷入燃料，通过进出气口送入包括但不限于燃料燃烧需要量3～30（v）%的助燃空气进行不完全燃烧。燃烧烟气经烟气通道到窑膛A，与冷却石灰后高温冷却风一起到窑膛A的第二煅烧区，助燃完全燃烧，继续煅烧未分解的石灰石物料。窑膛B的冷却风量为包括但不限于燃料燃烧对应风量的10～20（v）%，把已经预热的低热值煤气进一步加热，窑膛A送入的冷却风量为包括但不限于燃料燃烧对应风量的80～90（v）%。状态（4）为窑膛B的主冷却阶段和窑膛A的主蓄热阶段。
具体的，状态（1）和（3）过程的间隔时间包括但不限于6～8min，状态（2）和（4）过程的间隔时间包括但不限于4～6 min。
具体的，状态（1）窑膛A的煅烧带煅烧后和窑膛B第二煅烧区煅烧后温度包括但不限于900～1000℃，状态（3）窑膛B的煅烧带煅烧后和窑膛A第二煅烧区煅烧温度包括但不限于900～1000℃。状态（2）窑膛A物料冷却至包括但不限于700～900℃的温度，煤气预热至包括但不限于700～800℃的温度，窑膛B第二煅烧区煅烧后温度包括但不限于1000～1300℃。状态（4）窑膛B物料冷却至包括但不限于700～900℃的温度，煤气预热至包括但不限于700～800℃的温度,窑膛A第二煅烧区煅烧后温度包括但不限于1000～1300℃。
具体的，双膛窑包括双膛窑体、进料设备、出料设备、空气管路、煤气管路、冷却风机和废气排放系统。双膛窑体包括窑膛A和窑膛B，窑膛A和窑膛B的上部分别设有进出气口，下部设有出料口和冷却风入口。冷却风入口与冷却风机连接，出料口与出料设备连接，两个窑体之间设有烟气通道。双膛窑的每个窑膛内设有预热带、煅烧带、冷却带和第二煅烧区，第二煅烧区位于煅烧带与烟气通道之间。进出气口通过空气-烟气换向阀与空气管路和废气排放系统连接。煅烧带设有插入式燃料烧嘴，插入式燃料烧嘴与煤气管路连接。允许在冷却段的窑壁增设周边烧嘴，或者在窑内增设燃烧梁进行补燃。
本发明另一选择为：双膛窑的预热带设有上部喷嘴；当利用低热值燃料煅烧石灰石时，在状态（1）和/或状态（3）中，插入式燃料烧嘴喷入60～70（v）%的燃料，上部喷嘴喷入30～40（v）%的燃料，用冷煤气冷却预热带的温度，同时预热燃料气。当利用高热值燃料或者煤粉煅烧石灰石时，在状态（1）和/或状态（3）中，插入式燃料烧嘴喷入100（v）%的燃料或煤粉，上部喷嘴喷入废气，废气的通入量根据经进出气口排出的废气的温度确定，用废气冷却预热带的温度，通过的温度传感器检测排出的废气，当废气温度高于150℃时，加大废气的喷入量，废气温度低于150℃时，减少废气的喷入量。
本发明提供的双膛窑利用低热值燃料煅烧石灰石的方法，在窑膛的下部设置第二煅烧区，通过控时分段煅烧，在一侧窑膛煅烧时，另一侧窑膛的下部进行二次燃烧，继续煅烧未完成分解的石灰石，优化了燃料的供给方式和石灰石煅烧方法，改善了煅烧效果，使低热值燃料得到充分利用，节省了优质燃料，提高了煅烧产品的质量。直接使用低热值燃料生产石灰，充分利用低热值燃料资源，提高了经济效益。冷却石灰后的热气体直接助燃，既可提高燃烧温度、节省燃料，又减少温室气体排放，有利于环境保护。
在预热带设置上部喷嘴，根据燃料的热值确定喷入燃料或废气，用冷煤气或废气冷却预热带的温度，同时预热燃料气，解决了由于燃料热值低煅烧温度达不到煅烧要求和废气体量大，带走热量多的问题。
本发明结构简单，易于实施，可用于煅烧石灰石、白云石，生产石灰，也可用于其它高温燃烧设备。
附图说明
图1为本发明石灰双膛窑的结构示意图；
图2为本发明另一实施方案的结构示意图；
其中：1—空气-烟气换向阀、2—燃料环管、3—插入式燃料烧嘴、4—窑体、5—进出气口、6—上部喷嘴、7—出料口、8—冷却风入口、9—石灰仓、10—烟气通道、11—三通阀、12—阀门、15—冷却风机、16—预热带、17—煅烧带、18—冷却带、19—第二煅烧区、20—空气管路、21—煤气管路。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出的任何改动也属于本发明保护的范围。
实施例1
生产石灰的双膛窑如图1所示，包括双膛窑体4、进料设备、出料设备、空气管路20、煤气管路21、冷却风机15和废气排放系统。双膛窑体包括窑膛A和窑膛B，窑膛A和窑膛B的上部分别设有进出气口5，下部设有出料口7和冷却风入口8。冷却风入口与冷却风机15连接，出料口连接到石灰仓9，两个窑体之间设有烟气通道10。双膛窑每个窑膛内设有预热带16、煅烧带17、冷却带18和第二煅烧区19，第二煅烧区19位于煅烧带17与烟气通道10之间。进出气口5通过空气-烟气换向阀1与废气排放系统和空气管路20连接。煅烧带17设有插入式燃料烧嘴3，燃料管路21通过燃料环管2连接到插入式燃料烧嘴3。
本发明提供的双膛窑利用低热值燃料煅烧石灰石的方法为：煅烧一侧的石灰石物料在预热带16预热后下行到煅烧带17，插入式燃料烧嘴3喷出煤气燃料，空气管路20中空气通过空气-烟气换向阀1从进出气口5进入窑膛，进行不完全燃烧煅烧石灰石。煅烧后的烟气与冷却石灰后高温冷却风到另一侧窑体的第二煅烧区19助燃完全燃烧，继续煅烧未分解的石灰石物料。煅烧后烟气经煅烧带17和预热带16预热石灰石后温度降到150℃，经进出气口5和空气-烟气换向阀1到废气排放系统排放。煅烧带和第二煅烧区充分煅烧后的石灰在冷却带冷却后经出料口7出窑。
双膛窑煅烧石灰石的具体过程为：
状态（1）：窑膛A的插入式燃料烧嘴3喷入燃料，通过进出气口5送入燃料燃烧需要量100（v）%的空气，即一倍S（S表示燃料完全燃烧所需的空气量），进行助燃燃烧产生950～1000℃高温。在窑膛A第二煅烧区19上一循环过程二次燃烧留有1250℃高温，烟气经烟气通道10到窑膛B，与冷却石灰后高温冷却风一起预热窑膛B中的石灰石物料。窑膛A和窑膛B送入的冷却风量为燃料燃烧对应风量的5（v）%，即5%S。此过程运行8min。此阶段为窑膛A的主煅烧阶段和窑膛B的次煅烧阶段。
状态（2）：窑膛A的插入式燃料烧嘴3继续喷入燃料，通过进出气口5送入燃料燃烧需要量10（v）%的助燃空气进行不完全燃烧，即10%S。燃烧后烟气（含有90%的燃料气）经烟气通道10到窑膛B，与冷却石灰后高温冷却风一起到窑膛B的第二煅烧区19进行完全助燃燃烧，产生1300℃高温，继续煅烧未分解的石灰石物料。窑膛A的冷却风量为燃料燃烧对应风量的10（v）%，把已经预热的低热值煤气进一步加热。窑膛B送入的冷却风量为燃料燃烧对应风量的90（v）%。此过程运行4min,然后进行换向操作。此状态为窑膛A的主冷却阶段和窑膛B的主蓄热阶段。
状态（3）：换向后窑膛B的插入式燃料烧嘴3喷入燃料，通过进出气口5送入燃料燃烧需要量100（v）%的助燃空气，即一倍S，进行助燃燃烧产生950～1000℃高温。在窑膛B第二煅烧区19上一循环过程二次燃烧留有1250℃高温，烟气经烟气通道10到窑膛A，与冷却石灰后高温冷却风一起预热窑膛A中的石灰石物料。窑膛A和窑膛B送入的冷却风量为燃料燃烧对应风量的5（v）%。此过程运行8min。此状态为窑膛B的主煅烧阶段和窑膛A的次煅烧阶段。
状态（4）：窑膛B的插入式燃料烧嘴3继续喷入燃料，通过进出气口5送入燃料燃烧需要量10（v）%的助燃空气进行不完全燃烧。燃烧烟气经烟气通道10到窑膛A，与冷却石灰后高温冷却风一起到窑膛A的第二煅烧区19助燃燃烧，产生1300℃高温，继续煅烧未分解的石灰石物料。窑膛B的冷却风量为燃料燃烧对应风量的10（v）%，把已经预热的低热值煤气进一步加热。窑膛A送入的冷却风量为燃料燃烧对应风量的90（v）%。此过程运行4min,然后进行换向操作。此状态为窑膛B的主冷却阶段和窑膛A的主蓄热阶段。
本发明提供的双膛窑利用低热值燃料煅烧石灰石的方法的优点是：①无过多的散热，顶温始终低于150℃。②可以提高产量，不管煤气热值如何，可将煤气入窑前热值配成700或800或900或1000千卡等与窑相适应的固定热值。③在状态（2）时，窑顶助燃风的量可以是任意选择的，超1%S即可，例如50%S（如过多，助燃风与煤气反应，不利于冷却），保证助燃风始终压着煤气，防止煤气进入窑顶。④状态1和状态3与状态2和状态4的持续时间包括但不限于为2:1的关系。当状态1和状态3与状态2和状态4的持续时间为2:1的关系时，如一个窑膛的煅烧带煅烧了8分钟，同时另一个窑膛的第二煅烧区也煅烧了4分钟。⑤底部石灰冷却风的量是弹性的，低的时候0.1S，高的时候0.9S，但总的石灰冷却风的量平均仍为0.7S。⑥废气中氮氧化物含量低，脱硝系统可能不用开。允许在冷却段的窑壁增设周边烧嘴，或者在窑内增设燃烧梁进行补燃。
实施例2
本发明的另一实施方式如图2所示，包括双膛窑体4、进料设备、出料设备、空气管路20、煤气管路21、冷却风机15和废气排放系统。双膛窑体包括窑膛A和窑膛B，窑膛A和窑膛B的上部分别设有进出气口5，下部设有出料口7和冷却风入口8。冷却风入口与冷却风机15连接，出料口连接到石灰仓9，两个窑体之间设有烟气通道10。双膛窑每个窑膛内设有预热带16、煅烧带17、冷却带18和第二煅烧区19，第二煅烧区19位于煅烧带17与烟气通道10之间。进出气口5通过空气-烟气换向阀1与废气排放系统和空气管路20连接。预热带设有上部喷嘴6，煅烧带17设有插入式燃料烧嘴3，上部喷嘴6位于插入式燃料烧嘴3上部3m。燃料管路21分为两路，一路通过燃料环管2连接到插入式燃料烧嘴3，连接管路设有阀门12；另一路通过三通阀11连接到上部喷嘴6，三通阀另一路入口连接到窑体A和窑体B上部的空气-烟气换向阀1的烟气出口。其它结构与实施例1相同。
本实施例的操作分两种情况，（一）当利用低热值燃料煅烧石灰石时，在状态（1）和/或状态（3）中，插入式燃料烧嘴3喷入70（v）%的燃料，上部喷嘴（6）喷入30（v）%的燃料，用冷煤气冷却预热带的温度，同时预热燃料气。解决低热值燃料煅烧时由于燃料热值低煅烧温度达不到煅烧要求和废气体量大，带走热量多的问题。（二）当利用高热值燃料或者煤粉煅烧石灰石时，在状态（1）和/或状态（3）中，插入式燃料烧嘴3喷入100（v）%的燃料，上部喷嘴6喷入废气，废气的通入量根据进出气口5排出的废气的温度确定。用废气冷却预热带的温度，通过的温度传感器检测排出的废气温度，当废气温度高于150℃时，加大上部喷嘴6的废气喷入量；当废气温度低于150℃时，减少上部喷嘴6的废气喷入量。解决窑膛排出废气的温度高，带走热量多的问题。其它结构和操作与实施例1相同。
本实例的特点是：①在原来的插入式燃料烧嘴3上方3米左右的距离，另外设置一组上部喷嘴6。在使用高热值燃气或者煤粉煅烧石灰时，通过上部喷嘴6掺入低温的废气；当使用低热值燃气煅烧石灰时，通过上部喷嘴6掺入燃气。②始终向窑体内吹入空气，通过两个冷却风入口（窑膛A的冷却风入口和窑膛B的冷却风入口）及一个助燃风进口（窑膛A的助燃风进口或窑膛B的助燃风进口）为煅烧供风并冷却煅烧后的石灰。
在实际应用中，还可以在窑膛A及窑膛B的下部设置对应的下部喷嘴。具体的，可以在烟气通道10下方，为窑膛A及窑膛B设置下部喷嘴，用以喷入燃气，并在对向窑膛的第二煅烧区19燃烧。
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