上燃烧室为不完全燃烧,助燃空气供给不足,只有50 %左右。在废气引风机的作用下,不完全燃烧烟气进入上部料层与来自下方含过剩空气的气流相遇,使不完全燃烧产物得到完全燃烧。这个区域(从上燃烧室到上部内套筒下口平面) 即为上部煅烧带。在此区域内其气流方向与物料流动方向相反,煅烧过程称为逆流煅烧。
逆流煅烧时,石灰石处于分解初期需要吸收大量热量,所以一般不会产生过烧现象。随着料
流向下运动,石灰石逐渐通过上部煅烧带。在上部煅烧带内完全燃烧后的烟气继续上行至窑顶,在窑顶又分成两部分: 一部分(约占废气总量的70 % ,气量通过调节阀控制) 经环形石灰石层(预热带) 对石灰石进行预热, 同时自身温度降到180 ℃左右;另一部分(约占废气总量的30 %左右) 经上内筒进入空气换热器,温度降低到180～250 ℃,再进入废气管道。两部分烟气均由同一台引风机抽出,然后经布袋除尘后排入大气。
在上、下燃烧室之间的区域为中部煅烧带,中部煅烧带亦为逆流煅烧。 3. 1. 2 并流煅烧
下部燃烧室为完全燃烧,空气过剩系数为2．0左右。下燃烧室燃烧产生的高温烟气(温度<
1350 ℃) 分成两股:一股经中部煅烧带、上部煅烧带流向窑顶与来自上燃烧室的不完全燃烧气体相遇;另一股气流在下燃烧室喷射器的作用下往下走,形成并流煅烧带(下燃烧室平面到下内筒循环气体入口平面之间的区域)。
并流煅烧是套筒窑整个煅烧工艺的关键。石灰最终在这个区域内烧成,高温烟气经料层煅烧石灰,然后从下内筒底部均布的4 个循环气体入口处进入下内筒;石灰冷却空气从底部吸入窑内,被高温石灰预热后与高温烟气一起从下内筒入口处进入下内筒内。两股气流混合后称为循环气体(其中含有过剩空气可以作为燃烧
二次空气) ,温度一般为800～900 ℃。循环气体经下内筒入口→下内筒顶部→喷射器→下燃烧室料层→下内筒入口,如此循环往复。
在并流煅烧区,随着物料向下流动,石灰石表面逐渐形成了CaO 外壳,其吸热性也变差,但恰好此时较贫化的燃料和空气发生接触燃烧,热量供给较温和,因此不会使CaO 外壳过烧,又能使生芯继续分解。 3. 2 气流分布均匀
针对传统竖窑气流分布不均衡问题,套筒式竖窑对窑体内部结构进行了如下几方面的特殊处理。
(1) 设置上、下两个中心内筒,使窑的装料空腔呈环形,减少料层厚度,以利于火焰或高温气体穿透整个料层。
(2) 设置上、下两层错开均布的多个燃烧室,且每个燃烧室与内筒之间由耐火砖砌筑而成的拱桥相连,以便燃烧产生的高温烟气均匀地分布在窑的整个断面上。 (3) 在下内筒的上、下部,沿圆周开有若干个孔(均布) 作为循环气体的进出口。开孔数目与燃烧室相对应,使窑内下部煅烧带气体被均匀地引入下内筒。 通过以上特殊设计,窑内压力、气流及温度在环形截面及整个石灰石料层中得到了均衡分布,保证了石灰石焙烧的均匀性,消除了热沟造成的质量不稳定以及耐火衬易损环现象。
3. 3 回收余热,降低能耗 套筒回收余热主要有以下三个途径:
(1) 下内筒作为循环气体的通道。下燃烧室产生一部分高温富氧气体向下流动将石灰石冷却
空气加热到800～900 ℃,通过下内筒引出窑外,在喷射介质作用下重新回到下燃烧室作为助燃空气利用。
(2) 上内筒将窑顶30 %的废气引出窑外通过空气换热器将热量传递给引射用空气,从而回收
余热,提高引射空气温度。
(3) 冷却下内筒的空气自身预热到200 ℃左右后,也被收集到环管内,然后分配到各燃烧室作为助燃空气再次利用。
通过以上三个途径,使窑内气体多余热量得到合理利用,从而达到节能的目的。有关资料表
明,套筒式竖窑能耗仅次于迈尔滋窑,为3762～3971 kJ / kg。 3. 4 全程负压操作
套筒窑的特殊结构大大降低了窑内气流阻力损失,易实现全程负压操作,有利于窑内工况调节,同时减轻窑体密封件的负荷,改善劳动环境,使操作更安全。 3. 5 原料适应性更强
传统石灰竖窑由于自身结构和煅烧工艺的局限性,入窑原料粒度限制在70～150 mm 范围内,超过标准(小于70 mm 或大于150 mm) 则会影响窑内透气性和石灰煅烧质量。而套筒窑由于采用环形空间煅烧石灰石,极大地改善了窑内物料透气性,为石灰石提供了优良的煅烧条件,从而扩宽了原料粒度范围和粒径比。套筒窑的原料范围为15～180 mm ,粒径比能达到1∶3 的水平。 3. 6 燃料选择要求范围较宽
筒窑的适应性强,可以采用烟煤、褐煤、重油、天然气、焦炉煤气、转炉煤气及混合煤气等燃料。采用混合煤气要求发热值大于7 500 kJ / Nm。且对煤气压力要求不高,大于15 kPa 为常规压力。
3. 7 操作简单,容易调节
套筒窑主要通过控制循环气体温度来调节煅烧状况,调节方式主要有以下两种: (1) 出料调节方式
循环气体温度对排料速度变化比较敏感。改变排料速度,会影响石灰石在窑内的停留时间。
如果循环气体温度高,表明石灰煅烧程度高,石灰中残余CO2 含量很少,这时排料速度应加快,使上部未烧透的矿石进入并流区煅烧;反之亦然。 (2) 供热调节方式
改变热量传输,即通过改变下燃烧室的燃料量可以获得所要求的循环气体温度,进而控制石 灰的煅烧程度。 三、弗卡斯窑
1．弗卡斯窑结构、工艺流程和对原料的要求
1．1 弗卡斯窑结构 弗卡斯窑大体上可分为四部分: ①贮料带, ②预热带, ③煅烧带, ④冷却带。
贮料带:处于窑顶部,贮量约够2～3h 的石灰正常生产。这样,在例行检修石料倒运及上料装置需要暂短停机时,并不影响石灰窑的连续生产。
预热带:石料在这里吸收向上升腾的热煤气中的热量。这种有效的热交换过程,使石料充分预热,并进入煅烧带。
煅烧带:石料的煅烧,是在这里完成的,煅烧带有上下两层燃烧梁,各燃烧梁上的喷嘴将燃料均匀地喷在石料层上,充分燃烧,为矿石的分解提供热量。燃烧梁下面有观察孔,可使操作者观察煅烧窑整个横断面中石料流动的情况。