專利名稱：套筒式氣燒豎窯的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于石灰、金屬鎂等材料的高溫煅燒生產技術領域，確切的說是涉及一種立式煅燒窯。
背景技術：
隨著冶金工業(yè)的發(fā)展，煅燒技術和工藝的不斷提高，使得我國對金屬鎂、煉鋼生產中主要的造渣劑一石灰的質量提出了更高的要求。現有的煅燒窯主要有土窯、回轉窯及立窯。土窯生產效率低、污染大，其生產的石灰雜質含量大、活性低，其產品主要用于建筑領域，目前已被禁止使用；而回轉窯設備體積較大，占地面積較大，耗能較高。立窯又稱豎窯， 上世紀80年代，立窯以其占地面積小、耗能低且能夠使用低發(fā)熱值燃料的特點在我國得到廣泛應用。立窯又分為傳統(tǒng)立窯和套筒窯，傳統(tǒng)立窯由于煅燒區(qū)體積較大，因而對原料的粒度的限制要求較高(限制在70 150 mm范圍內)，超過標準就會影響窯內的透氣性，造成煅燒區(qū)內、外溫度不均衡，出現過燒或生燒現象，使得其產品質量不穩(wěn)定。現有的套筒窯主要是由德國人卡爾·貝肯巴赫于發(fā)明的貝肯巴赫窯，這種貝肯巴赫窯于90年代引入我國，這種窯的窯體由鋼板和型鋼焊制成兩個同心筒體，內套筒的外部與外套筒內襯分別用堿性磚、高鋁磚及粘土磚砌筑。內筒分上、下兩個獨立部分，上部為上內筒，下部為下內筒。上下內筒由雙層結構形成圓柱形鋼板箱，兩層鋼板之間的夾套送入空氣進行連續(xù)冷卻以防止其高溫變形。內筒與外筒同心布置，形成一個環(huán)形空間，石灰石就在該環(huán)形區(qū)域內煅燒。采用這種貝肯巴赫窯套筒窯生產出的石灰具有氣孔率高、表面積大、活性高的特點，但現有的套筒窯均存在結構復雜、制造成本高及安裝維護較為困難的缺點，使得使用該套筒窯的企業(yè)資金投入較大，而且，這種套筒窯需要使用多臺風機分別對其內筒進行冷卻、為燃燒提供噴射循環(huán)空氣以及抽出窯內廢氣，使得這種套筒窯爐內氣體的流量和壓力較大，其對物料的要求和工人的操作要求較高，熱量消耗較高，造成其生產成本相對較高，對套筒窯的推廣應用造成障礙。中國專利公開文件CN101195520A公開了一種立式連續(xù)煅燒石灰窯，其包括圓筒形的窯體，窯體的頂部設有閉風進料裝置，窯體內腔的上部設有布料裝置，布料裝置下方的爐腔依次設有預熱區(qū)、煅燒區(qū)及冷卻區(qū)，冷卻區(qū)的出料口下方設有連續(xù)出料裝置，窯體的頂部還設有排煙口，在窯體內腔的中部還軸向設有延伸至預熱區(qū)的熱風出風通道，該熱風出風通道將窯體內的爐腔分隔成環(huán)狀結構，熱風出風通道的通道壁上徑向開設有若干通氣孔，并在位于煅燒區(qū)的窯體側壁上環(huán)設有徑向噴火的噴火口。這種立式連續(xù)煅燒石灰窯相對于貝肯巴赫套筒窯的結構已大為簡化，但該立式連續(xù)煅燒石灰窯只能加工形狀體積較大的塊狀石材，而對于體積較小的粉狀或顆粒狀石材，則無法進行煅燒，否則粉狀或顆粒狀石材會由于噴火口中噴射的火焰作用而從熱風出風通道上的通氣孔進入熱風出風通道中，造成大量原料的浪費，而且，在煅燒石灰過程中，如果噴火口中噴射的燃燒氣流過大容易造成氣阻阻擋原料的下落，使石灰窯無法連續(xù)生產，降低石灰窯的生產效率，而如果噴燒的氣流較小則會造成靠近熱風進出通道外壁的部分原料生燒，影響產品質量；同時，由于噴燒器橫向噴射火焰，使得環(huán)形爐腔中靠近噴燒器的外層物料與靠近熱風進出通道的內層物料之間的溫度不均衡，外層物料受高溫火焰煅燒容易過燒，而內層物料受火焰影響較小容易生燒， 影響產品的質量穩(wěn)定。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種可用于煅燒不同大小或形狀的石材原料的套筒式氣燒豎窯。本發(fā)明的套筒式氣燒豎窯的技術方案是一種套筒式氣燒豎窯，包括窯體，窯體的底部設有進風口，頂部設有排煙口，所述窯體中通過套裝一起的內筒體和外筒體圍設有環(huán)形爐腔，內筒體的筒壁上開設有若干連通環(huán)形爐腔與內筒體內腔的通氣孔，所述環(huán)形爐腔從上至下依次設有預熱區(qū)、煅燒區(qū)及冷卻區(qū)，在環(huán)形爐腔的頂底部分別設有進料口和出料口，在所述外筒體外圍還罩設有一筒狀爐殼，該筒狀爐殼的內壁面與外筒體的外壁面之間圍設有外圍氣道，外筒體的筒壁上布設有連通環(huán)形爐腔與外圍氣道的通氣孔，在所述內筒體內腔及外圍氣道中沿窯體軸向相間交錯布設有用于驅使窯體內氣流穿過環(huán)形爐腔交替進入內筒體內腔及外圍氣道、折轉上升的徑向隔斷結構，所述的內筒體內腔中部通過沿窯體軸向間隔設置的兩層徑向隔斷結構隔設有與環(huán)形爐腔中煅燒區(qū)對應的煅燒室，該煅燒室中連通有高溫氣體輸氣管或燃氣輸氣管。所述進風口開設于爐殼的底部，所述的徑向隔斷結構主要由對應所述冷卻區(qū)中部徑向環(huán)設于外圍氣道下部靠近進風口處的第一隔板、對應所述冷卻區(qū)與煅燒區(qū)結合處徑向隔設于內筒體內腔中的第二隔板、對應所述煅燒區(qū)中部徑向環(huán)設于外圍氣道內的第三隔板、對應所述預熱區(qū)與煅燒區(qū)結合處徑向隔設于內筒體內腔中的第四隔板及對應所述預熱區(qū)中部徑向環(huán)設于外圍氣道內的第五隔板組成，在爐殼的底部設有進風口，爐殼的頂部設有排煙口。所述的高溫氣體輸氣管或燃氣輸氣管主要由沿窯體軸向穿裝固定在第二隔板上的豎管段和橫向穿裝在窯體底部的橫管段組成，豎管段的上端伸入到所述煅燒室內。在所述內筒體內腔的頂部還設置有換熱器，換熱器主要由上部的集氣腔和插裝在集氣腔底部的若干沿窯體軸向延伸的換熱管組成，各換熱管穿裝固定在所述第四隔板上， 在集氣腔上設有與外界大氣連通的進氣管。所述的內、外筒體的筒壁主要由具有通孔的耐火磚逐層疊砌構成，各耐火磚上的通孔由位于環(huán)形爐腔中的內孔口分別傾斜向上向位于外圍氣道或內筒體內腔中相應的外孔口延伸。所述的各耐火磚位于環(huán)形爐腔中的內壁面上分別沿窯體的徑向凸設有凸棱，同一層的各耐火磚上的凸棱圍成環(huán)形，從而在環(huán)形爐腔內形成從上至下軸向間隔環(huán)設的阻流圈。在所述環(huán)形爐腔的出料口底部還設有漏斗形的出料裝置。所述燃料加料裝置包括安裝在位于煅燒區(qū)上部窯體上的加料管，加料管中設有加料絞龍，在加料管上部的爐殼外壁上環(huán)設有煤倉，煤倉的底部設有與加料管連通的下料口。在所述內筒體的頂部還設有與環(huán)形爐腔頂部環(huán)形進料口配合的分料錐。本發(fā)明的豎窯結構簡單，其通過爐殼和內、外筒體組成三層套筒結構，采用燃料自主燃燒和負壓進氣方式，取消了噴燒裝置，降低了窯體煅燒區(qū)內氣流的風速，保證了石灰石原料與燃料的均勻下落，從而實現了粉狀或顆粒狀的小直徑石灰石原料的煅燒，避免了原料的浪費；同時，本發(fā)明的豎窯利用物料的自重實現產品的自動出料，通過高溫氣體輸氣管或燃氣輸氣管不間斷的向煅燒室內輸送高溫氣體或可燃氣體，高溫氣體或可燃氣體在煅燒室內燃燒產生的熱量通過內筒壁上的通氣孔進入到環(huán)形爐腔的煅燒區(qū)中對石灰石原料進行煅燒，通過控制進入煅燒室的高溫氣體或可燃氣體的輸送量來控制爐體內的溫度，防止出現過燒或生燒現象，其簡化了石灰窯的操作，降低石灰窯的建造成本，控制簡單、方便，便于對產品質量進行管理，并且，其利用沿窯體內軸向相間交錯布設于外圍氣道與內筒體內腔中的徑向隔斷結構，使氣體在窯體內折轉上升，一方面可以使煅燒中燃料得到足夠的空氣助燃，提高燃燒效率，保證環(huán)形爐腔中各處溫度的一致性，進一步防止石灰石原料出現生燒現象，另一方面可以充分的利用煅燒產生的熱量同步實現原料和空氣的預熱，熱利用率高，從而減少了燃料的消耗，具有良好的節(jié)能效果。


圖1為本發(fā)明的套筒式氣燒豎窯具體實施例的結構示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的套筒式氣燒豎窯的具體實施例如圖1所示，該豎窯的窯體主要是由安裝在基座14上由保溫材料構成的筒狀爐殼1與同軸套設在爐殼1內有耐火材料構成的外筒體2和內筒體3組成，內筒體3、外筒體2及爐殼1共同構成三層套筒窯結構，其中，內筒體 3與外筒體2主要由耐火磚逐層疊砌構成，內筒體3的內腔形成軸向延伸的中空管道6，內筒體3與外筒體2之間形成軸向延伸的環(huán)形爐腔5，在爐殼1與外筒體2之間圍成軸向延伸的環(huán)形的外圍氣道4，在內筒體3及外筒體2的筒壁上分別開設有若干用于連通內筒體的中空管道6與環(huán)形爐腔5及環(huán)形爐腔5與外圍氣道4的通氣孔，本實施例中，各通氣孔由耐火磚上開設的通孔構成，耐火磚上的通孔由位于環(huán)形爐腔5中的內孔口傾斜向上分別向位于外圍氣道4或內筒體中空管道6中相應的外孔口延伸，以防止由環(huán)形爐腔5頂部進料口下落的粉狀原料從耐火磚上的通孔流入外圍氣道4或中空管道6中。同時，在各耐火磚位于環(huán)形爐腔5中的內壁面上分別沿窯體的徑向凸設有凸棱，同一層的各耐火磚上的凸棱圍成環(huán)形，從而在環(huán)形爐腔5內形成從上至下軸向間隔環(huán)設的阻流圈，使得石灰石原料在環(huán)形爐腔5中靠自重下落的過程中，石灰石原料的內外層分別受阻流圈阻擋后減緩的下落速度，而中心的石灰石原料速度不變，從而對石灰石原料產生攪拌效果，使石灰石原料在環(huán)形爐腔中受熱更加均衡，提高石灰的生產質量。環(huán)形爐腔5從上至下依次的設有預熱區(qū)、煅燒區(qū)和冷卻區(qū)，在爐殼1的底部設有進風口 12，在爐殼1的頂部設有排煙口，排煙口上設有排煙管道18，為保證窯體在煅燒石灰過程中能夠充分的利用由進風口 12進入的新鮮冷空氣，本發(fā)明在外圍氣道4及內筒體3圍成的中空管道6中沿窯體的軸向相間交錯的布設有徑向隔斷結構。本實施例中，該徑向隔斷結構主要由對應環(huán)形爐腔5的冷卻區(qū)中部環(huán)設于靠近該進風口 12的外圍氣道4中的第一徑向隔板9、對應環(huán)形爐腔5的冷卻區(qū)與煅燒區(qū)結合處環(huán)設于內筒體3中空管道6中的第二隔板10、對應環(huán)形爐腔5的煅燒區(qū)中部徑向環(huán)設于外圍氣道4內的第三隔板8、對應環(huán)形爐腔5的預熱區(qū)與煅燒區(qū)結合處環(huán)設于內筒體3中空管道6中的第四隔板11及對應環(huán)形爐腔5的預熱區(qū)中部徑向環(huán)設于外圍氣道4內的第五隔板7。其中，第二隔板10、第四隔板 11與內筒體3的筒壁配合在中空管道6的中部隔設出與環(huán)形爐腔5的煅燒區(qū)對應的煅燒室，在第二隔板10上穿裝固定有一輸氣管，該輸氣管主要由沿窯體軸向穿裝固定在第二隔板10上的豎管段13和橫向穿裝在窯體底部的橫管段21組成，豎管段13的上端伸入到煅燒室內。該輸氣管可以輸送工業(yè)生產中產生的高溫氣體或可燃氣體，高溫氣體可以直接通過內筒壁上的通氣孔進入環(huán)形爐腔對石灰石原料進行煅燒，可燃氣體可以在煅燒室內先進行燃燒，燃燒后產生的高溫氣體再通過內筒壁上的通氣孔進入環(huán)形爐腔對石灰石原料進行煅燒，如果需要，還可以在煅燒室內安裝點火器。在內筒體3的中空管道6的頂部還設置有換熱器，該換熱器主要由設置在分料錐 19下方的集氣腔17及插裝在集氣腔17底部沿窯體軸向向下延伸的若干換熱管22組成，集氣腔17上連接有穿過內外筒體2、3及爐殼1與外界大氣連通的進氣管16，各換熱管22的下部插裝固定在第四隔板11上。以可燃氣體為例，該豎窯在煅燒過程中，小直徑的粉狀或顆粒狀的石灰石原料通過上料機構從窯體的頂部經分料錐19從環(huán)形爐腔5頂部的進料口 20進入，電石尾氣、煤氣或天然氣等可燃氣體經輸氣管送入內筒體3中的中空管道6的煅燒室中，可燃氣體在煅燒室中燃燒，燃燒產生的熱量通過內筒體3筒壁上的通氣孔進入環(huán)形爐腔5的煅燒區(qū)中對進入到環(huán)形爐腔5中的石灰石原料進行高溫煅燒。煅燒的同時，由于燃燒產生的熱氣通過外筒體2筒壁上的通氣孔進入外圍氣道4中并沿外圍氣道4上升進入到窯體的預熱區(qū)，在煅燒室中形成負壓，通過窯體頂部的進氣管16將富含氧氣的新鮮空氣經集氣腔17和換熱管 22吸入到煅燒室中助燃。上升的熱氣在外圍氣道中被第五隔板7阻擋，從而穿過外筒體2 筒壁上的通氣孔進入到環(huán)形爐腔5中對位于預熱區(qū)中的石灰石原料進行預熱，以增強石灰石原料的分解，提高石灰的生產質量，對石灰石原料進行預熱后的熱氣在穿過內筒體3筒壁上的通氣孔后進入到中空管道6上部又與換熱管22接觸，將剩余熱量與換熱管22進行換熱將從換熱管22中經過的新鮮空氣進行預熱。最后的余氣經排煙管道18排到大氣中。煅燒的同時，另一部分的新鮮空氣從爐殼1底部的進風口 12被吸入，由爐殼1底部進風口 12進入的新鮮空氣首先進入窯體下部的冷卻區(qū)中，在冷卻區(qū)中，由外圍氣道4中的第一隔板9和中空管道6中的第二隔板10配合，使新鮮空氣先通過內外筒體2、3的筒壁上的通氣孔穿過環(huán)形爐腔5進入到位于第二隔板10下方的中空管道6中，然后再次通過內外筒體2、3筒壁上的通氣孔穿過環(huán)形爐腔5進入到位于第一隔板9與第三隔板8之間的外圍氣道4中，新鮮空氣兩次穿過環(huán)形爐腔5對環(huán)形爐腔5內煅燒后的高溫物料進行冷卻，從而提高了高溫物料的冷卻效率，而高溫物料被冷卻的同時，其對新鮮空氣進行了同步預熱， 使煅燒后在物料上殘留的余熱被再次重復利用，從而提高了該豎窯的熱量利用率。預熱后的空氣在外圍氣道4中向上進入到煅燒區(qū)中，由于第三隔板8的阻擋，使空氣再一次通過內外筒體2、3上的通氣孔穿過環(huán)形爐腔5進入到煅燒室中與窯體上部進氣管16進入的新鮮空氣混合，為煅燒室中的燃氣提供充分的助燃。本發(fā)明的套筒式氣燒豎窯的結構簡單，只需一次點火或直接通入高溫氣體即可實現常年的連續(xù)生產，操作和管理方便；窯體采用負壓進氣方式，環(huán)保性能較高；而且窯體內的氣流風速小，從而可以實現對不同大小和形狀的石材的煅燒，使用范圍寬、適應能力強；并且在生產過程中可以充分利用煅燒產生的熱量對原料和空氣進行同步預熱，提高熱利用率，降低燃料的消耗；本發(fā)明的資金投入小、產品質量高、生產連續(xù)性強、生產效率高、產品的生產成本低，可替代現有煅燒窯在石灰、金屬鎂等煅燒生產領域中推廣使用。
本發(fā)明不局限于上述實施例，本領域的技術人員根據上述實施例的描述很容易會想到其它的進風方式及設置在外圍氣道和內筒體中空管道中的徑向隔斷結構，例如進風口可以設置在內筒體中空管道底部，從而可以取消上述的設置于外圍氣道中的第一隔板； 其還可以在上述實施例的基礎上增設其它隔板，增加氣流的折轉次數等方式，不論其結構或形狀如何變化，其均在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種套筒式氣燒豎窯，包括窯體，窯體的底部設有進風口，頂部設有排煙口，所述窯體中通過套裝一起的內筒體和外筒體圍設有環(huán)形爐腔，內筒體的筒壁上開設有若干連通環(huán)形爐腔與內筒體內腔的通氣孔，所述環(huán)形爐腔從上至下依次設有預熱區(qū)、煅燒區(qū)及冷卻區(qū)， 在環(huán)形爐腔的頂底部分別設有進料口和出料口，其特征在于，在所述外筒體外圍還罩設有一筒狀爐殼，該筒狀爐殼的內壁面與外筒體的外壁面之間圍設有外圍氣道，外筒體的筒壁上布設有連通環(huán)形爐腔與外圍氣道的通氣孔，在所述內筒體內腔及外圍氣道中沿窯體軸向相間交錯布設有用于驅使窯體內氣流穿過環(huán)形爐腔交替進入內筒體內腔及外圍氣道、折轉上升的徑向隔斷結構，所述的內筒體內腔中部通過沿窯體軸向間隔設置的兩層徑向隔斷結構隔設有與環(huán)形爐腔中煅燒區(qū)對應的煅燒室，該煅燒室中連通有高溫氣體輸氣管或燃氣輸氣管。
2.根據權利要求1所述的套筒式氣燒豎窯，其特征在于，所述進風口開設于爐殼的底部，所述的徑向隔斷結構主要由對應所述冷卻區(qū)中部徑向環(huán)設于外圍氣道下部靠近進風口處的第一隔板、對應所述冷卻區(qū)與煅燒區(qū)結合處徑向隔設于內筒體內腔中的第二隔板、對應所述煅燒區(qū)中部徑向環(huán)設于外圍氣道內的第三隔板、對應所述預熱區(qū)與煅燒區(qū)結合處徑向隔設于內筒體內腔中的第四隔板及對應所述預熱區(qū)中部徑向環(huán)設于外圍氣道內的第五隔板組成，在爐殼的底部設有進風口，爐殼的頂部設有排煙口。
3.根據權利要求2所述的套筒式氣燒豎窯，其特征在于，所述的高溫氣體輸氣管或燃氣輸氣管主要由沿窯體軸向穿裝固定在第二隔板上的豎管段和橫向穿裝在窯體底部的橫管段組成，豎管段的上端伸入到所述煅燒室內。
4.根據權利要求2或3所述的套筒式氣燒豎窯，其特征在于，在所述內筒體內腔的頂部還設置有換熱器，換熱器主要由上部的集氣腔和插裝在集氣腔底部的若干沿窯體軸向延伸的換熱管組成，各換熱管穿裝固定在所述第四隔板上，在集氣腔上設有與外界大氣連通的進氣管。
5.根據權利要求1所述的套筒式氣燒豎窯，其特征在于，所述的內、外筒體的筒壁主要由具有通孔的耐火磚逐層疊砌構成，各耐火磚上的通孔由位于環(huán)形爐腔中的內孔口分別傾斜向上向位于外圍氣道或內筒體內腔中相應的外孔口延伸。
6.根據權利要求5所述的套筒式氣燒豎窯，其特征在于，所述的各耐火磚位于環(huán)形爐腔中的內壁面上分別沿窯體的徑向凸設有凸棱，同一層的各耐火磚上的凸棱圍成環(huán)形，從而在環(huán)形爐腔內形成從上至下軸向間隔環(huán)設的阻流圈。
7.根據權利要求1所述的套筒式氣燒豎窯，其特征在于，在所述環(huán)形爐腔的出料口底部還設有漏斗形的出料裝置。
8.根據權利要求1所述的套筒式氣燒豎窯，其特征在于，所述燃料加料裝置包括安裝在位于煅燒區(qū)上部窯體上的加料管，加料管中設有加料絞龍，在加料管上部的爐殼外壁上環(huán)設有煤倉，煤倉的底部設有與加料管連通的下料口。
9.根據權利要求1所述的套筒式氣燒豎窯，其特征在于，在所述內筒體的頂部還設有與環(huán)形爐腔頂部環(huán)形進料口配合的分料錐。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種套筒式氣燒豎窯，其是在窯體中通過套裝一起的內筒體和外筒體圍設有環(huán)形爐腔，內筒體的筒壁上開設有若干連通環(huán)形爐腔與內筒體內腔的通氣孔，環(huán)形爐腔從上至下依次設有預熱區(qū)、煅燒區(qū)及冷卻區(qū)，在外筒體外圍還罩設有一筒狀爐殼，該筒狀爐殼的內壁面與外筒體的外壁面之間圍設有外圍氣道，外筒體的筒壁上布設有連通環(huán)形爐腔與外圍氣道的通氣孔，在內筒體內腔及外圍氣道中沿窯體軸向相間交錯布設有用于驅使窯體內氣流穿過環(huán)形爐腔交替進入內筒體內腔及外圍氣道、折轉上升的徑向隔斷結構，內筒體內腔中部通過沿窯體軸向間隔設置的兩層徑向隔斷結構隔設有與環(huán)形爐腔中煅燒區(qū)對應的煅燒室，該煅燒室中連通有高溫氣體輸氣管或燃氣輸氣管。
文檔編號F27B1/16GK102288022SQ20111015583
公開日2011年12月21日 申請日期2011年6月10日 優(yōu)先權日2011年6月10日
發(fā)明者唐德順, 孫振華, 王偉亮, 郭向東 申請人:河南省德耀機械制造有限公司