專利名稱：用于燒制塊料的窯爐的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于處理經(jīng)分級的材料的窯爐。“塊料(lumpmaterial)”是指由具有高含量的碳酸鈣、碳酸鎂的礦石制成的各種大小的塊狀的任何種類的材料。更具體地說，本發(fā)明涉及一種窯爐，其包括可在用于諸如石灰石、白云石等的塊料的煅燒(燒制)和燒結(jié)的窯爐中應用的抽吸梁(抽吸桿，suction beam)。此外，本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)石灰的方法、以及一種用于控制石灰的化學成分的反應性和均勻性的方法。
背景技術(shù)：
當處理諸如用于生產(chǎn)石灰、或更通常地用于從固體物質(zhì)中除去揮發(fā)物的所述材料時，已知要將待處理材料的塊裝填到將對其進行熱處理的窯爐中。
具體地說，石灰生產(chǎn)源自現(xiàn)有的用于根據(jù)下列反應來獲取石灰CaO的天然石灰石CaCO3的燒制工藝(煅燒)
該反應通常在具有圓形、半圓形、橢圓、正方形或長方形截面的豎窯(豎爐)、雙豎窯(雙豎爐)、再生爐或環(huán)形窯中進行。
所述塊狀石灰質(zhì)材料、白云石材料等從頂部裝填入沿著大致垂直的縱軸延伸的窯爐中。材料從上到下順序地通過將對材料進行處理的進口區(qū)、預熱區(qū)、置于二級或三級燃燒器之間的燃燒(煅燒)區(qū)、冷卻區(qū)、以及用于經(jīng)煅燒的材料的出口區(qū)。
窯爐的頂部通常設置有用于通過合適的管道除去燃燒煙氣的抽吸系統(tǒng)。這種抽吸在預熱區(qū)和煅燒區(qū)中產(chǎn)生低壓，其推動熱的燃燒氣體上升，例如，通過將上述熱反應釋放的CO2與它們一起吸入，以使其和材料接觸并煅燒該材料。
同時，在窯爐的出口區(qū)推動冷空氣，該冷空氣在出口區(qū)與石灰接觸并使石灰冷卻。另外，仍是在上述低壓的影響下，該空氣傾向于上升，直到其到達煅燒區(qū)。因此，在煅燒區(qū)中存在可影響煅燒溫度的空氣流。此外，在冷卻區(qū)中的該冷卻空氣傾向于與完成煅燒時釋放的任何殘留氣體進行混合。
諸如上述的煅燒區(qū)中的上升氣流可引起實質(zhì)變化，例如對于具有最終產(chǎn)品(成品)的反應性和均勻性結(jié)果的煅燒反應的完成具有負面影響。
換句話說，通過直接從煅燒區(qū)轉(zhuǎn)到冷卻區(qū)，石灰經(jīng)受突然的逆溫。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的核心技術(shù)問題是構(gòu)思用于克服所述缺陷的系統(tǒng)。
這個問題通過在用于燒制諸如在所附的獨立權(quán)利要求中列舉的塊料的窯爐中使用抽吸裝置而得以解決。
因此，本發(fā)明的第一目的是提供一種用于處理諸如石灰石、白云石等礦石材料的窯爐，其包括所述抽吸裝置。
第二目的是提供一種用于制備石灰的方法。
第三目的是提供一種用于控制用于燒制經(jīng)分級的材料(石灰石)的窯爐的燒制(煅燒)程度的方法。


本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將從以下參照附圖給出的、作為非限制性實例的其具體實施方式
的描述中得以更好地理解，附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的用于燒制塊料的系統(tǒng)的示意圖；圖2A是根據(jù)本發(fā)明的抽吸裝置的剖視圖；圖2B是圖2A所示裝置的透視圖；圖2C是圖2B所示裝置的底平面視圖。
具體實施例方式
參照圖1，用1表示用于燒制任何常規(guī)種類的塊料的窯爐，即，具有圓形、半圓形、橢圓形、正方形或長方形(截面)的豎窯(豎爐)，其大致垂直地沿著X-X軸延伸，并且從上到下包括裝填區(qū)(進口區(qū))2、預熱區(qū)3、至少兩個燃燒區(qū)(燒制區(qū))4、后煅燒區(qū)5、冷卻區(qū)6以及出口區(qū)7。
具體地，后煅燒區(qū)5是這樣的區(qū)材料在這里在長時間內(nèi)保持靜止，以便使煅燒反應完成。通過設置用于熱空氣和/或來自冷卻區(qū)的煙氣的抽吸裝置8而有利地形成該區(qū)，其限定它的下層(lowerlevel)，而上層由位于最低層(即，最接近出口區(qū)7的層)的燃燒器梁(burner beam)9所限定。
如圖2A-2C所示，用于熱空氣和/或燒制塊料的窯爐的煙氣的抽吸裝置8包括箱體件10，箱體件10設置有抽吸通孔11，抽吸通孔與內(nèi)部通道12連通，該內(nèi)部通道結(jié)束于孔(開口)13，該開口連接到用于將熱空氣和/或來自所述窯爐的冷卻區(qū)的煙氣抽出所述窯爐的常規(guī)的抽風機14(圖1中示出)。
具體地，箱體件10優(yōu)選為平行六面體形狀，其沿著Y-Y軸在長度方向上延伸，并且設置有適于允許常規(guī)的冷卻流體通過其中的外圍間隙系統(tǒng)15。另外，熱空氣和/或煙氣通過所述通孔11從箱體件內(nèi)的冷卻區(qū)被吸入。熱空氣和/或煙氣在所述內(nèi)部通道12中流動，并且到達開口13，它們從該開口接著轉(zhuǎn)到抽風機14，在通過諸如可選的旋風分離器(旋流器)19、以及袋式過濾器20的過濾器除去塵土之后，通過熱交換器18使它們冷卻。
優(yōu)選地，箱體件10的抽吸通孔11是在朝下的窯爐側(cè)面上鉆孔(形成)的，以便所述空氣或煙氣可以直接進入內(nèi)部通道12。另一方面，開口(孔)13是在箱體件10的端部16鉆孔(形成)的，并且連接到位于窯爐1外部的抽風機14，例如圖1所最佳示出的。
優(yōu)選地，箱體件10是借助與現(xiàn)有技術(shù)的燃燒器梁類似的導熱油(透熱油，diathermic oil)冷卻的鋼梁，但顯然沒有燃燒器噴槍(burner lances)。
由本發(fā)明的裝置8帶來的優(yōu)點是其產(chǎn)生了包括在燃燒器9的最后一層與所述抽吸裝置8之間的低壓區(qū)。該區(qū)(也稱作“后煅燒區(qū)”5，在圖1中示出)允許在窯爐內(nèi)提供這樣的區(qū)經(jīng)燒制的材料可在這里保持靜止幾個小時，以便燒制可在穩(wěn)定的并且控制的溫度下、以及沒有氣流(其會干擾熱轉(zhuǎn)化反應的完成)的情況下完成。燃燒器的最后一層與抽吸梁之間的距離取決于窯爐的幾個結(jié)構(gòu)和操作條件，例如窯爐的高度和容積、待處理材料的特定類型、窯爐的熱容量、以及期望的產(chǎn)品的類型。在任何情況下，對于這些條件的改變在本領域技術(shù)人員的能力范圍之內(nèi)。
如上所述，任何直接來自出口區(qū)的空氣流(例如冷卻空氣)一方面使材料在剛剛經(jīng)歷熱處理之后就冷卻，而另一方面，它將更冷的空氣帶到煅燒(燃燒)區(qū)，其可以與可能影響煅燒熱反應程度的煅燒殘留氣體(主要是CO2)混合。
本發(fā)明的裝置通過抽吸來自冷卻區(qū)的殘留空氣和煙氣可避免這些問題。
此外，經(jīng)燒制的材料可在“中性”區(qū)中保持靜止，例如，對于石灰生產(chǎn)，其可在700℃至1200℃范圍內(nèi)的恒定溫度下、優(yōu)選約900℃下保持6到8小時，從而有利于最佳化學結(jié)構(gòu)的反應性和均勻性點的獲得。
本發(fā)明的抽吸裝置的進一步的優(yōu)點在于，所抽吸的空氣和/或煙氣可以再循環(huán)。實際上，它們源于來自冷卻區(qū)的冷卻空氣，而且，當它上升時，在包括250℃至550℃之間的溫度下與經(jīng)燒制的材料相遇，從而變熱。熱空氣在被本發(fā)明的裝置抽吸后被送到熱交換器，在這里它將熱釋放給來自窯爐外部環(huán)境的冷空氣，從而使空氣預熱。一旦被預熱，例如在150℃至500℃范圍內(nèi)的溫度下，其可用作用于燃燒器9的輔助燃燒空氣S，如圖1的箭頭路徑所示。該輔助燃燒空氣S可進一步與源自通過從窯爐1頂部區(qū)回收的燃燒氣體C加熱的外部環(huán)境空氣的主燃燒空氣P相混合。實際上，燃燒氣體也通過熱交換器17(外部環(huán)境空氣也通過其中)，以便使其預熱并在燃燒系統(tǒng)中再循環(huán)。
因此，應該理解，本發(fā)明的裝置也允許窯爐的熱煙氣和/或空氣再循環(huán)，以使窯爐的性能提高，并且極大地降低能耗。
箱體件10可優(yōu)選用諸如磚塊的保溫和耐火材料覆蓋，和/或壓緊，以便防止其相對較冷的表面與暴露于煅燒區(qū)中的石灰石接觸。事實上，在窯爐操作條件下的類似接觸會使接觸箱體件的石灰石經(jīng)受冷卻，以及在任何情形下經(jīng)受與不接觸所述箱體件的石灰石相關的不同的操作條件。
優(yōu)選地，窯爐1包括第一熱交換器17，其位于窯爐的外部，以使其接收來自預熱區(qū)的燃燒煙氣，進而預熱將在燃燒器9中被推動的主燃燒空氣P。
窯爐1進一步包括第二熱交換器18，其位于與所述抽吸裝置齊平的位置，用于預熱輔助燃燒區(qū)(空氣)S，并在所述燃燒器9中推動其而使其能夠與所述主燃燒空氣P混合。
本發(fā)明的第二目的是提供一種用于生產(chǎn)石灰的方法，包括以下的連續(xù)步驟-熱處理礦石材料；-將所述經(jīng)熱處理的材料保持在基本絕熱的條件下。
熱處理步驟可通過直接接觸燃燒氣體來進行，該燃燒氣體優(yōu)選由浸沒在待處理材料中的燃燒器梁來釋放。處理溫度通常在750℃至1500℃之間的范圍內(nèi)。
此外，熱處理通常在低壓下進行，即，所產(chǎn)生的熱氣體的流動相對于材料的流動是逆流?？蛇x替換地，例如在環(huán)形豎窯中，也可以部分地以平行流進行熱處理。
經(jīng)燒制的材料(石灰)保持步驟優(yōu)選在不低于700℃的溫度下進行4-10小時范圍內(nèi)的時間段，優(yōu)選為6-8小時。
此外，所述保持步驟優(yōu)選在沒有吸入氣流的情況下進行。換句話說，不提供諸如冷卻空氣的氣體。該空氣在接下來的步驟中被推動，用于使石灰在該過程結(jié)尾回收其之前被冷卻。
因此，本發(fā)明的方法包括在保持步驟之后的冷卻步驟，在該步驟中經(jīng)處理的材料與從窯爐底層被向上引導的冷空氣流相接觸。
本發(fā)明的進一步的目的是(提供)一種用于控制在用于燒制經(jīng)分級的材料的窯爐中經(jīng)受熱處理的材料的化學結(jié)構(gòu)的反應性和均勻性的程度的方法，包括以下的連續(xù)步驟-通過熱氣體的吸入來熱處理所述材料；-在沒有氣體流的情況下保持所述材料。
具體而言，進行所述方法是為了控制石灰化學結(jié)構(gòu)的反應性和均勻性的程度。
與上述方法相類似，同樣在這種情形下，步驟大致相同。
權(quán)利要求
1.一種用于燒制塊狀礦石材料的窯爐(1)，沿著垂直軸(X-X)從上到下包括用于所述材料的進口區(qū)(2)、用于燃燒煙氣的抽吸裝置、預熱區(qū)(3)、至少一個煅燒區(qū)(4)、燃燒器(9)、冷卻區(qū)(6)、以及出口區(qū)(7)，其特征在于，所述窯爐進一步包括置于所述至少一個煅燒區(qū)與所述冷卻區(qū)之間的后煅燒區(qū)(5)、以及置于所述后煅燒區(qū)與所述冷卻區(qū)之間的另一抽吸裝置(8)，用于在冷卻空氣接觸并使所述冷卻區(qū)中的經(jīng)燒制的材料冷卻之后抽吸所述冷卻空氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窯爐(1)，其中，所述另一抽吸裝置(8)包括箱體件(10)，所述箱體件設置有與內(nèi)部通道(12)連通的抽吸通孔(11)，所述內(nèi)部通道具有設有孔(13)的端部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的窯爐(1)，其中，所述另一抽吸裝置(8)通過所述孔(13)連接到在所述窯爐外部的抽風機(14)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的窯爐(1)，其中，所述箱體件(10)為平行六面體形狀，并且沿著軸(Y-Y)在長度方向上延伸，且設置有適于冷卻流體通過其中的外圍間隙系統(tǒng)(15)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2到4中任一項所述的窯爐(1)，其中，所述箱體件(10)的所述抽吸通孔(11)是在所述窯爐朝下的側(cè)面上的鉆孔，而所述孔(13)是在所述箱體件的一端部(15)的鉆孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求2到5中任一項所述的窯爐(1)，其中，所述箱體件(10)為借助導熱油冷卻的鋼梁。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的窯爐(1)，其中，所述窯爐在外部覆蓋有保溫材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一項所述的窯爐(1)，進一步包括第一熱交換器(17)，所述第一熱交換器被設置用來接收在所述預熱區(qū)中的燃燒煙氣，所述預熱區(qū)用于預熱將被推入所述燃燒器(9)的主燃燒空氣(P)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的窯爐(1)，進一步包括第二熱交換器(18)，其位于與所述另一抽吸裝置(8)齊平的位置，用于預熱輔助燃燒空氣(S)并在所述燃燒器(9)中推動其而使其能夠與所述主燃燒空氣(P)混合。
10.一種用于生產(chǎn)石灰的方法，包括以下的連續(xù)步驟熱處理礦石材料；將所述經(jīng)熱處理的材料保持在基本絕熱的條件下。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述熱處理步驟通過直接接觸熱的燃燒氣體來進行。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其中，所述熱處理在750℃至1500℃之間的溫度范圍下進行。
13.根據(jù)權(quán)利要求10到12中任一項所述的方法，其中，所述熱處理在低壓下進行。
14.根據(jù)權(quán)利要求10到13中任一項所述的方法，其中，所述保持步驟在不低于700℃的溫度下進行4-10小時范圍內(nèi)的一段時間。
15.根據(jù)權(quán)利要求10到13中任一項所述的方法，其中，當待處理的材料類型為用于生產(chǎn)石灰的石灰石或白云石等時，所述保持步驟在不低于700℃的溫度下進行6-8小時的一段時間。
16.根據(jù)權(quán)利要求10到15中任一項所述的方法，其中，所述保持步驟在不存在吸入氣流的情況下進行。
17.一種用于控制經(jīng)受熱處理的礦石材料的化學結(jié)構(gòu)的反應性和均勻性程度的方法，包括以下的連續(xù)步驟通過熱氣體的吸入來熱處理所述材料；在不存在氣流的情況下保持所述材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于處理塊料的窯爐。更具體地說，本發(fā)明涉及一種窯爐，其包括可在用于諸如石灰石、白云石等的塊料的煅燒(燒制)和燒結(jié)的窯爐中使用的抽吸梁。此外，本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)石灰的方法，以及用于控制石灰的化學組分的反應性和均勻性的方法。
文檔編號C04B2/10GK1974464SQ200610082819
公開日2007年6月6日 申請日期2006年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月29日
發(fā)明者達尼埃萊·特魯茲, 斯皮里迪奧內(nèi)·拉尼奧 申請人:特魯茲·弗卡斯責任有限公司