專利名稱：一種無焰燃燒環(huán)形套筒窯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)形套筒窯，尤其是一種無焰燃燒環(huán)形套筒窯，屬于煅燒設(shè)備技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
檢索發(fā)現(xiàn)，US4431407美國專利公開了一種環(huán)形套筒窯，用于煅燒塊狀的石灰石、 白云石和類似的物料。其基本工作過程為物料從窯頂加入窯底排出，歷經(jīng)預(yù)熱帶、上部煅 燒帶、底部煅燒帶和冷卻帶。冷卻空氣從冷卻帶底部進(jìn)入流向下部煅燒帶，上部和下部煅燒 帶有燃燒室，燃燒室內(nèi)安裝有燒嘴，燒嘴均勻地分布在窯殼周圍。該窯包括一個內(nèi)套筒，在 煅燒帶和冷卻帶與窯殼共同組成環(huán)形豎窯結(jié)構(gòu)，環(huán)形套筒窯進(jìn)一步可分為上部燃燒室和下 部燃燒室，窯的底部位于冷卻帶，頂部位于煅燒帶，到上部煅燒帶的燒嘴頂部為止，窯的上 部燃燒室有循環(huán)氣體開口并與冷卻帶的上部相鄰，循環(huán)氣體入口可吸入來自冷卻帶的冷卻 空氣和來自下部煅燒帶的部分燃燒廢氣，吸入后的混合氣體可流向上部燃燒室。該窯包括 將混合氣體引入到下燒嘴燃燒室的設(shè)備，并對下燃燒室進(jìn)行改進(jìn)，從內(nèi)套筒底部進(jìn)行密封。 下燃燒室有冷卻空氣通道，該通道位于循環(huán)氣體通道下部，用于收集到達(dá)冷卻帶上部的冷 卻空氣，引風(fēng)機將冷卻空氣通過冷卻空氣通道吸入到下部燃燒室，然后將冷卻風(fēng)引入到上 部煅燒帶的燃燒室內(nèi)。該吸入方式包括位于下煅燒帶燃燒室上方的噴射器，將窯上部的經(jīng) 壓縮預(yù)熱的可調(diào)爐氣和一次空氣引入噴射器內(nèi)，進(jìn)而在下部煅燒帶形成非充分燃燒，降低 污染物排放。在豎窯內(nèi)煅燒塊狀物料時，通過冷卻帶的部分并流冷卻空氣來自冷卻帶頂部， 然后與燃料和空氣混合物一起引入到煅燒區(qū)的物料內(nèi)。據(jù)申請人了解，包括上述專利技術(shù)在內(nèi)的現(xiàn)有套筒窯燃燒室內(nèi)的燃燒均為擴散式 有焰燃燒。此種燃燒方式存在的弊端主要有1.有明顯的舌形火焰，整個燃燒室溫度分布差異大、火焰存在峰值溫度，容易形成 局部高溫區(qū)，易導(dǎo)致燃燒室及拱橋耐火材料的燒損現(xiàn)象。2.燃燒室溫度分布不均及溫度梯度的存在，不可避免地出現(xiàn)煙氣中NOx、CO和碳 氫物高濃度溫度區(qū)，造成燃料可燃成分的未充分燃燒及大量有害物質(zhì)排放物的現(xiàn)象。3.擴散式有焰燃燒依賴火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c氣流速度的平衡以及高溫?zé)嵩吹膫鳠醽?保證，因此對于燃?xì)獾陌l(fā)熱值要求高且熱值范圍窄，使得純高爐煤氣等低熱值燃?xì)鉄o法在 套筒窯上使用。4.化學(xué)反應(yīng)速率和煅燒效率低，爐內(nèi)輻射效應(yīng)差，因此熱耗高，能源浪費現(xiàn)象嚴(yán)重。如何通過改進(jìn)環(huán)形套筒窯的結(jié)構(gòu)，從而改善燃燒室內(nèi)的燃燒方式，是提高套筒窯 使用壽命和煅燒效率的重要研究課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有套筒窯煅燒存在問題，在保證煅燒質(zhì)量的前提下，提出一種無焰燃燒環(huán)形套筒窯，從而降低NOx等有害物質(zhì)的排放，減少耐材燒損。此外，本發(fā) 明還將給出相應(yīng)的無焰燃燒方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的無焰燃燒環(huán)形套筒窯含有窯殼G)，所述窯殼中 具有上、下內(nèi)套筒(5、6)，所述窯殼(4)中與上、下內(nèi)套筒(5、6)之間形成環(huán)形通道；所述環(huán) 形通道的上端裝有布料系統(tǒng)0)，下端與出灰口(11)連通；所述下內(nèi)套筒(6)的周圍具有 上、下兩排間隔分布的上燃燒室(9)和下燃燒室(10)，所述上、下燃燒室(9、10)的外端分 別安裝具有燃?xì)膺M(jìn)口的燒嘴00)；至少所述燒嘴OO)出口一側(cè)的下燃燒室上裝有切向噴 射器(19)；所述上內(nèi)套筒(5)的上端經(jīng)換熱器后排出，下端開口與環(huán)形通道連通，進(jìn) 入換熱器23換熱后的空氣通往噴射器(19)的驅(qū)動空氣噴管；通往噴射器的驅(qū)動空氣噴管， 下端開口與環(huán)形通道連通；所述下內(nèi)套筒(6)的上端封閉，下端開有與環(huán)形通道連通的循 環(huán)氣體入口(1 ；其改進(jìn)之處是所述噴射器(19)具有錐端驅(qū)動空氣噴管和位于其旁側(cè)的 循環(huán)氣體入口 ；所述下內(nèi)套筒(6)具有冷卻夾層，所述夾層的下端與冷卻空氣源連通，上端 經(jīng)冷卻空氣導(dǎo)管(17)通往所述燒嘴的燃?xì)膺M(jìn)口 ；所述下內(nèi)套筒(6)的上端經(jīng)循環(huán)氣體管 (21)通往所述噴射器(19)燒嘴驅(qū)動空氣噴管旁側(cè)的循環(huán)氣體入口。這樣，來自上內(nèi)套筒的驅(qū)動空氣可以將來自下內(nèi)套筒的循環(huán)氣體引帶進(jìn)入噴射 管，由于兩者的混合氣體中含氧量較低，而溫度較高，因此可以有效抑制噴嘴燃燒的火焰， 實現(xiàn)無焰燃燒。冷卻氣體不僅起到保護(hù)內(nèi)套筒的作用，而且經(jīng)過預(yù)熱后與燃?xì)饣旌?。因此?采用本發(fā)明后，可以使燃燒室溫度均勻，提高煅燒效率，并且降低能耗，減少害物質(zhì)排放。本發(fā)明進(jìn)一步的完善是所述驅(qū)動空氣噴管沿軸向插入所述噴射器的中心孔，其 錐端出口的錐度為4-8° ；所述中心孔與錐端出口對應(yīng)部位形成具有相同錐度漸縮段，所述 循環(huán)氣體入口通往所述漸縮段的大徑端；所述漸縮段的小徑端直徑為所述驅(qū)動空氣噴管錐 端出口直徑的3-5倍。這樣，可以使驅(qū)動空氣與循環(huán)氣體的混合比以及噴射狀態(tài)更為有利 于實現(xiàn)無焰燃燒。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。圖1為本發(fā)明一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中燃燒室剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖1中噴射管的放大結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式實施例一本實施例的無焰燃燒環(huán)形套筒窯如圖1所示，筒狀的窯殼4中具有上、下內(nèi)套筒5、 6，并與上、下內(nèi)套筒5、6之間形成環(huán)形通道。圖中22是廢氣管。環(huán)形通道的上端裝有承接 料車1的布料系統(tǒng)2，下端與出灰口 11連通。下內(nèi)套筒6的周圍具有上、下兩排間隔均布的 上燃燒室9和下燃燒室10 (參見圖幻，上、下燃燒室9、10的外端分別安裝具有燃?xì)膺M(jìn)口的 燒嘴20。燒嘴20出口一側(cè)的下燃燒室上裝有切向噴射器19。上內(nèi)套筒5的上端經(jīng)換熱器 23后與窯頂?shù)膹U棄匯總，由廢棄風(fēng)機F3驅(qū)動排出，下端開口與環(huán)形通道連通。由風(fēng)機F2驅(qū) 動進(jìn)入換熱器23換熱后的空氣通往噴射器19的驅(qū)動空氣噴管19-1 (參見圖幻。下內(nèi)套筒6的上端封閉，下端開有與環(huán)形通道連通的循環(huán)氣體入口 15。噴射器19驅(qū)動空氣噴管19-1 出口為錐端，其旁側(cè)設(shè)有的循環(huán)氣體入口 19-2。下內(nèi)套筒6具有冷卻夾層，該夾層的下端與 風(fēng)機Fl提供的冷卻空氣源連通，上端經(jīng)冷卻空氣導(dǎo)管17和下環(huán)管18通往燒嘴20的燃?xì)?進(jìn)口。下內(nèi)套筒6的上端經(jīng)循環(huán)氣體管21和上環(huán)管M通往噴射器19燒嘴驅(qū)動空氣噴管 旁側(cè)的循環(huán)氣體入口 19-2(參見圖幻。上內(nèi)套筒5也設(shè)有與冷卻空氣源連通的冷卻夾層， 上內(nèi)套筒5冷卻夾層的上端外排。下內(nèi)套筒6的底端通過落灰管通往窯底料倉13下的成 品皮帶機14。如圖3所示，驅(qū)動空氣噴管19-1沿軸向插入噴射器19的中心孔，其錐端出口的錐 度為5°。中心孔與錐端出口對應(yīng)部位形成具有相同錐度的漸縮段。驅(qū)動空氣噴管19-1旁 側(cè)的循環(huán)氣體入口 19-2通往漸縮段的大徑D端，且經(jīng)過渡斜面19-3與大徑端銜接。漸縮 段的小徑端直徑為驅(qū)動空氣噴管錐端出口直徑d的4倍。這樣，來自上內(nèi)套筒的驅(qū)動空氣可以將來自下內(nèi)套筒的循環(huán)氣體引帶進(jìn)入噴射 管，由于兩者的混合氣體中含氧量較低，而溫度較高，因此可以有效抑制噴嘴燃燒的火焰， 實現(xiàn)無焰燃燒。冷卻氣體不僅起到保護(hù)內(nèi)套筒的作用，而且經(jīng)過預(yù)熱后與燃?xì)饣旌稀Ｒ虼耍?采用本發(fā)明后，可以使燃燒室溫度均勻，提高煅燒效率，并且降低能耗，減少害物質(zhì)排放。工作時，風(fēng)機F2輸入的空氣經(jīng)換熱器與窯頂高溫廢氣換熱后，壓力達(dá)到40Kpa以 上，溫度達(dá)到450°C以上，作為驅(qū)動空氣從驅(qū)動空氣噴管高速噴入噴射器內(nèi)，從而在內(nèi)套筒 回流處產(chǎn)生強負(fù)壓，使下燃燒室燃燒產(chǎn)生的1200°C左右高溫?zé)煔庀蛳铝鲃?，與石灰冷卻空 氣在內(nèi)套筒的循環(huán)空氣入口處混合，經(jīng)內(nèi)套筒內(nèi)部回流至內(nèi)套筒上方回流區(qū)，形成850°C以 上、氧含量10%左右的循環(huán)氣體。該循環(huán)氣體與噴射管高速噴出的驅(qū)動空氣在噴射器混 合，形成700°C以上，氧含量低于15%的高溫空氣，從徑向進(jìn)入下燃燒室，在下燃燒室形成 漩流，與經(jīng)下燒嘴以20m/s以上速度從下燃燒室軸向漩流進(jìn)入的燃?xì)庠谙氯紵页浞志鶆?混合，實現(xiàn)高溫低氧無焰燃燒。由于在下部煅燒帶形成了非充分燃燒，因此可以降低污染物 排放。實踐證明，由于本實施例對基本方案的噴射系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，因此大大提高了噴 射效率，減少了驅(qū)動空氣的用量，增加了循環(huán)氣體量，循環(huán)氣體量在原有基礎(chǔ)上增加了 10% 以上，循環(huán)氣體溫度從原來的800°c以上提高到了 850°C以上，此外由于驅(qū)動空氣量的減 少，提高了進(jìn)入下燃燒室高溫空氣的溫度，且降低了高溫空氣的氧含量。另外本發(fā)明減小了 入窯的總空氣過剩系數(shù)，將總空氣過剩系數(shù)從原來的1. 2以上，降低至1. 1以內(nèi)。歸納起來， 本實施例具有如下顯著優(yōu)點1.實現(xiàn)了煙氣熱量的充分回收，提高了窯的熱效率，節(jié)約能源。2.改善了窯內(nèi)煅燒工藝，提高了爐膛平均溫度，保證窯內(nèi)溫度場分布均勻，避免了 局部高溫區(qū)的形成，從而提高了煅燒效率，并且提高了窯爐壽命。3.助燃空氣溫度提高，使得燃料熱值范圍擴大，低熱值煤氣可得到很好利用。4.減少了 NOx的排放。除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。例如，上燃燒室也可以考慮設(shè)置 噴射器。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種無焰燃燒環(huán)形套筒窯，含有窯殼G)，所述窯殼中具有上、下內(nèi)套筒(5、6)， 所述窯殼中與上、下內(nèi)套筒(5、6)之間形成環(huán)形通道；所述環(huán)形通道的上端裝有布料 系統(tǒng)O)，下端與出灰口(11)連通；所述下內(nèi)套筒(6)的周圍具有上、下兩排間隔分布的上 燃燒室(9)和下燃燒室(10)，所述上、下燃燒室(9、10)的外端分別安裝具有燃?xì)膺M(jìn)口的燒 嘴00)；至少所述燒嘴00)出口一側(cè)的下燃燒室上裝有切向噴射器(19)；所述上內(nèi)套筒 (5)的上端經(jīng)換熱器后排出，下端開口與環(huán)形通道連通，進(jìn)入換熱器23換熱后的空氣 通往噴射器(19)的驅(qū)動空氣噴管；所述下內(nèi)套筒(6)的上端封閉，下端開有與環(huán)形通道連 通的循環(huán)氣體入口(1 ；其特征是所述噴射器(19)具有錐端驅(qū)動空氣噴管和位于其旁側(cè) 的循環(huán)氣體入口 ；所述下內(nèi)套筒(6)具有冷卻夾層，所述夾層的下端與冷卻空氣源連通，上 端經(jīng)冷卻空氣導(dǎo)管(17)通往所述燒嘴的燃?xì)膺M(jìn)口 ；所述下內(nèi)套筒(6)的上端經(jīng)循環(huán)氣體管 (21)通往所述噴射器(19)燒嘴驅(qū)動空氣噴管旁側(cè)的循環(huán)氣體入口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無焰燃燒環(huán)形套筒窯，其特征在于所述驅(qū)動空氣噴管沿軸 向插入所述噴射器的中心孔，其錐端出口的錐度為4-8° ；所述中心孔與錐端出口對應(yīng)部位 形成具有相同錐度漸縮段，所述循環(huán)氣體入口通往所述漸縮段的大徑端；所述漸縮段的小 徑端直徑為所述驅(qū)動空氣噴管錐端出口直徑的3-5倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無焰燃燒環(huán)形套筒窯，其特征在于所述循環(huán)氣體入口經(jīng)過 渡斜面與所述漸縮段的大徑端銜接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無焰燃燒環(huán)形套筒窯，其特征在于所述上內(nèi)套筒設(shè)有與冷 卻空氣源連通的冷卻夾層，所述上內(nèi)套筒冷卻夾層的上端外排。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無焰燃燒環(huán)形套筒窯，其特征在于所述下內(nèi)套筒的底端通 過落灰管通往窯底料倉下的成品皮帶機。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無焰燃燒環(huán)形套筒窯，屬于煅燒設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。其窯殼與上、下內(nèi)套筒之間形成環(huán)形通道；下內(nèi)套筒的上、下燃燒室外端分別安裝燒嘴；燒嘴出口一側(cè)的燃燒室上裝有切向噴射器；上內(nèi)套筒的上端經(jīng)換熱器后排出，下端開口與環(huán)形通道連通；下內(nèi)套筒的上端封閉，下端開有與環(huán)形通道連通的循環(huán)氣體入口；噴射器具有錐端驅(qū)動空氣噴管和循環(huán)氣體入口；下內(nèi)套筒的冷卻夾層下端與冷卻空氣源連通，上端通往燒嘴的燃?xì)膺M(jìn)口；下內(nèi)套筒的上端經(jīng)循環(huán)氣體管通往噴射器燒嘴驅(qū)動空氣噴管旁側(cè)的循環(huán)氣體入口。采用本發(fā)明后，可實現(xiàn)無焰燃燒，使燃燒室溫度均勻，提高煅燒效率，并且降低能耗，減少有害物質(zhì)排放。
文檔編號F27B13/06GK102072648SQ201110023248
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月20日
發(fā)明者龐煥軍, 沈浩, 肖奮飛, 陸震潔 申請人:江蘇中圣園科技股份有限公司