一种全回收CO2的石灰窑装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提出了利用CO2热风对矿料进行煅烧、利用蓄热式加热炉加热CO2的工业石灰制取装置，主要包括有内套筒的竖式石灰窑，以及为石灰窑提供热能的蓄热式加热炉组，在制取石灰时产生的CO2被全部回收。被回收的CO2经过除尘后，其中一部分被输送到蓄热式加热炉组，加热到800℃~1200℃后再送回到石灰窑用于煅烧原料，石灰窑煅烧产生的另一部分CO2则被回收利用。本实用新型专利技术大幅度缩减了石灰窑煅烧时间、提高了生产效率，全部回收CO2则提高了石灰窑系统副产品的价值。本实用新型专利技术提出的石灰窑系统不需要在窑体上配置燃烧器系统，因而也有利于实现炉窑大型化；蓄热式加热炉可以利用但不限于单一的高炉煤气做燃料，因而有利于降低石灰窑运行成本。

A full recovery CO2 lime kiln device

【技术实现步骤摘要】
一种全回收CO2的石灰窑装置
本技术涉及一种利用气体为燃料的石灰窑及利用该石灰窑生产石灰的工艺方法。
技术介绍
石灰即氧化钙（CaO），广泛应用于钢铁工业、电石工业、氧化铝工业、耐火材料等工业，也是这些大规模工业领域所必需的生产原料之一，例如在冶金工业中，每生产1吨的钢就需要70公斤的石灰。制取石灰的主要原料是石灰石，石灰石主要成分是碳酸钙（CaCO3），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。基本反应式：CaCO3+42.5Kcal=CaO+CO2石灰制取工艺过程主要分为预热、煅烧、冷却和卸灰。基于现有的石灰制取技术的工艺方法是：将石灰石和固体燃料装入石灰窑，或者在石灰石装入石灰窑的同时，将气体燃料经管道和燃烧器送入窑体；石灰石被预热到800℃~850℃开始分解，到1200℃完成煅烧；生成的石灰经过冷却后，卸出窑外，即完成生石灰产品的生产。在现有的石灰生产工艺中，每生产1吨的石灰就会产生超过1吨的CO2排放。虽然CO2在食品、卫生、石油化工、核工业、消防领域等国民经济的各部门中有着十分重要的用途，在冶金行业也应用广泛，但在现有的石灰生产工艺中，由于燃料在燃烧时需要鼓入助燃空气，烟气中CO2的体积浓度约为10-15%，回收CO2的成本很高，企业一般将含有大量CO2的烟气直接排入大气，造成环境污染。现有的石灰窑按燃料分：有混烧窑（即以烧固体燃料为主，包括焦炭、焦粉、煤等）和气烧窑（即以燃烧气体燃料为主，如高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气、电石尾气、发生炉煤气、天然气等），其中气烧窑应用更为广泛；按窑形分：有竖窑、回转窑、套筒窑、并流蓄热式双膛竖窑（麦尔兹窑，也称迈尔兹窑）、弗卡斯窑（意大利）等，其中应用比较广泛的是环形套筒竖窑、麦尔兹窑；按操作方式分：有负压操作窑（如环形套筒竖窑）和正压操作窑（如并流蓄热式双膛竖窑）。无论哪一种形式的石灰窑，均是由窑体、上料装置、布料装置、燃烧装置、卸灰装置、电器、仪表控制装置、除尘装置等部件组成。现有的石灰窑技术、尤其是各种气烧窑共有的特点是都需要配置燃烧器系统，气烧窑的燃烧器系统一般由多排、多组燃烧器分布组成，配置有气体燃料管道和助燃空气管道、喷嘴等。为了更清楚地说明各种形式的气烧窑技术的普遍特点，下面以应用比较普遍的环形套筒竖窑、并流蓄热式窑（麦尔兹窑）为例进行阐述。如附图1，环形套筒竖窑系统包括：1-炉体、1a-冷却空气、2-上料系统、3-1-上内套筒、3-2-换热器、3-3下内套筒、4-废气排出系统、4a-全部废气、5-燃烧器、5a-燃气+烧嘴空气、6-出料系统；炉体1内有：1-1-预热带、1-2-煅烧带、1-3-冷却带。在预热带1-1内，石灰石被加热至其煅烧温度。预热带1-1的热量来自于煅烧带1-2的废烟气，煅烧带1-2产生的一部分废烟气向上进入预热带1-1，再从预热带1-1上部进入废气系统4；另一部分废气（带有多余的热量）通过上内套筒3-1进入换热器3-2，用于加热助燃空气，加热后的助燃空气通过管道送到燃烧器5，换热后的废气再经废气系统4排出。煅烧过程在煅烧带1-2进行，燃气和助燃空气在燃烧器5内混合、燃烧，在煅烧带1-2内对石灰石煅烧，煅烧后的一部分废烟气4a向上在预热带1-1中对矿料进行预热，石灰成品在煅烧带1-2底部即进入冷却带1-3。在冷却带1-3内，热的石灰与窑底吸入的冷空气1a进行热交换，温度降低后通过出料系统6排出窑体。冷却空气1a从冷却带1-3下部进入窑内，在下内套筒3-3内与燃烧器5的一部分废烟气混合成为高温废空气，从下内套筒3-3上部排出进入燃烧器5参与燃烧。套筒窑的主要技术优势包括：热效率高、原料入窑粒度范围大、占地面积小、负压煅烧、运行安全稳定等。这种炉型的技术特点还包括在煅烧段与冷却段之间具有一个负压操作区和正压操作区的分界带。其中，并流烟气在此分界带被抽出窑体，全部废烟气的一部分通过内套筒进入换热器，另一部分对矿料进行预热后从窑体上部被抽出，因此，自所述分界带以上形成了负压操作区。在冷却段，从窑体底部吸入的冷却空气从冷却段上部被抽出，因此在所述分界带的下部形成正压操作区。在上述系统里，窑内煅烧生成的CO2经废气系统4排放，由于其中混合了空气，因此回收CO2成本很高；预热带1-1和煅烧带1-2的热量均来自气体燃料和助燃空气在燃烧器5内混合燃烧形成的高温烟气，所有的燃烧器分两带布置在窑体1上，采用直接燃烧的方式对原料进行加热，因此，热量不能均衡分布。在这种情况下，为了获得高品质的石灰，整个煅烧反应时间较长，这既增大了窑体尺寸，同时又极大地限制了生产率。并流蓄热式窑（麦尔兹窑）也是目前应用比较广泛的窑型之一。目前有两种形式的石灰竖窑，即单膛逆流式和多膛并流式石灰窑（一般是双窑膛）。标准的并流蓄热式石灰窑是由燃烧窑膛和非燃烧窑膛相互切换运行的双膛式石灰窑，其采用的是环形双膛的结构形式，中间由通道连接，每隔一定时间即轮换煅烧一次。在完成煅烧后，燃烧气体从燃烧窑膛内通过所述通道流入到非燃烧窑膛，对原料石灰石进行预热，预热区起到了一个换热器的作用。这种并流蓄热式窑具有热效率高、能耗低、石灰产品的品质较高等优点，但因为多了一套换向系统，设备比较复杂并且投资较大。同样地，并流蓄热式窑技术的生产率并没有明显提高，回收CO2成本很高。并流蓄热式窑（麦尔兹窑）双膛石灰竖窑工作原理示意图如附图2。其中包括：7-燃烧膛，7-1-燃烧风，7-2-煅烧带，7-3冷却带，8-排气膛，8-1-预热带，8-2废气，9-通道，8-3冷却带，10-冷却风。如上所述，对于应用比较广泛的不同形式的气烧式石灰窑来说，其结构形式和煅烧形式虽然有所区别，但工艺流程、主要设备构成基本类似，共性的问题都是采用了安装在窑体上的燃烧器对矿料进行加热煅烧，煅烧时间较长，设备投资大、运行费用高、维护费用高，生产率较低，CO2排放污染严重。工程技术人员虽然进行了许多重大改进，但上述共性问题依然没有得到彻底解决。与本技术接近的几项石灰窑的研究成果包括：一种梁式蓄热石灰窑（CN203007146U），如附图3，其中包括：1c-进料系统、2c-上抽吸梁、3c-预热带、6c-窑体、7c-下抽吸梁、8c-冷却带、9c-出料口、10c-旋风除尘器、11c-布袋除尘器、12c-引风机、13c-第2阀门、14c-2号蓄热器、15c-烧嘴、16c-第4阀门、17c-第1阀门、18c-三通阀、19c-1号蓄热器、20c-第3阀门、21c-助燃空气、22c-燃料、23c-排放系统。该技术是将从窑体冷却段上部抽出的热废气进行除尘净化处理，然后作为助燃空气进入预热器，助燃空气预热器由2台蓄热式换热器组成，2台蓄热式换热器轮流对助燃空气进行加热，持续地为窑体燃烧器提供热的助燃空气，窑体燃烧器被布置在窑体的燃烧梁上。蓄热式换热器采用低热值煤气为燃料，主要结构包括燃烧器和蓄热室；由于使用了预热后的助燃空气，窑体燃烧器也可以采用低热值煤气。这种技术的特征是利用蓄热式换热器对助燃气体进行预热，提高了助燃空气温度，窑体燃烧器因此可以采用低热值煤气。但因为这种技术只解决了采用低热值煤气降低运行成本的问题，并未涉及其它的气烧式石灰窑共性技术问题，因此应用受到局限。与上述技术类似的，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全回收CO2石灰窑装置，包括窑体和加热炉组，其特征在于：所述窑体包括上料机构和出料机构，所述窑体的工作区自上而下包括预热段、煅烧段、冷却段，窑体内设置有内套筒，在窑体内壁和内套筒外壁之间形成物料移动的物料通道，所述物料通道截面的总宽度为通径，物料通道在预热段、煅烧段、冷却段的通径不同，矿料从上料机构进入窑体，沿物料通道从预热段到煅烧段，成品沿物料通道经过冷却段，最后从出料机构排出窑体，所述窑体煅烧段侧壁上设置有CO2热风进口，加热炉组将CO2加热至设定温度后形成CO2热风送入到窑体中对预热后的矿料进行煅烧，窑体顶部设置有CO2回收装置，内套筒位于冷却段的上部设置有进风口，冷却空气从窑体的下部进入到窑体与内套筒之间的空间，对石灰石成品冷却后从进风口进入到内套筒内并从顶部被抽出窑体。

【技术特征摘要】
1.一种全回收CO2石灰窑装置，包括窑体和加热炉组，其特征在于：所述窑体包括上料机构和出料机构，所述窑体的工作区自上而下包括预热段、煅烧段、冷却段，窑体内设置有内套筒，在窑体内壁和内套筒外壁之间形成物料移动的物料通道，所述物料通道截面的总宽度为通径，物料通道在预热段、煅烧段、冷却段的通径不同，矿料从上料机构进入窑体，沿物料通道从预热段到煅烧段，成品沿物料通道经过冷却段，最后从出料机构排出窑体，所述窑体煅烧段侧壁上设置有CO2热风进口，加热炉组将CO2加热至设定温度后形成CO2热风送入到窑体中对预热后的矿料进行煅烧，窑体顶部设置有CO2回收装置，内套筒位于冷却段的上部设置有进风口，冷却空气从窑体的下部进入到窑体与内套筒之间的空间，对石灰石成品冷却后从进风口进入到内套筒内并从顶部被抽出窑体。2.如权利要求1所述的一种全回收CO2石灰窑装置，其特征在于，物料通道在煅烧段和冷却段之间具有过渡段，过渡段通径减小，形成料封层。3.如权利要求2所述的一种全回收CO2石灰窑装置，其特征在于，所述窑体的物料通道优选在预热段下部、煅烧段中部的通径较大、在煅烧段下部通径减小，经过过渡段后，在冷却段的通径较大。4.如权利要求3所述的一种全回收CO2石灰窑装置，其特征在于，所述窑体的物料通道在煅烧段中部...

【专利技术属性】
技术研发人员：王长春，张紫毫，敖文青，姜曦，汪小龙，贾冰，
申请(专利权)人：王长春，张紫毫，梁晶晶，汪小龙，
类型：新型
国别省市：北京,11