本發(fā)明涉及回轉(zhuǎn)窯技術，特別是一種具有分級燃燒和窯壁冷卻功能的回轉(zhuǎn)窯窯體及生產(chǎn)方法。

背景技術：

回轉(zhuǎn)窯是指旋轉(zhuǎn)煅燒窯，按處理物料不同可分為水泥窯、冶金化工窯和石灰窯。各類回轉(zhuǎn)窯在運行過程中都存在不同程度的結圈問題，結圈是指回轉(zhuǎn)窯內(nèi)高溫帶內(nèi)壁發(fā)生的爐料環(huán)狀粘附現(xiàn)象。輕微的粘附現(xiàn)象稱為窯皮，當粘附達到一定厚度會影響爐子正常操作時，稱為結圈。

一旦發(fā)生結圈，就會嚴重影響生產(chǎn)，使工藝制度失常、失控，比如結圈使窯內(nèi)的物料填充系數(shù)增大，回轉(zhuǎn)窯主電機電流增大，有時會出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象.給窯爐的安全運行帶來隱患。另外停窯處理結圈問題，會使生產(chǎn)不能連續(xù)，直接影響成品的產(chǎn)量、質(zhì)量，增加能耗，并且頻繁點火，會損壞回轉(zhuǎn)窯的耐火層，進而影響窯爐壽命。

造成回轉(zhuǎn)窯結圈的原因較為復雜，主要有三方面：1)原料：對于水泥回轉(zhuǎn)窯，石灰石原料中含有的未被篩掉的土和礦泥雜質(zhì)(al2o3，fe2o3，sio2，na2o，k2o)，會在高溫下與氧化鈣生成一種低熔點帶粘性的化合物，促進結圈。2)燃料：以煤為燃料時，劣質(zhì)煤中含有較多灰分，灰分會在窯內(nèi)粘附和沉積，且煤中灰分含有的sio2，al2o3等酸性成分在高溫下極易與石灰石分解產(chǎn)生的cao反應形成低熔點物質(zhì)，增加液相量，造成結圈。3)熱工制度：回轉(zhuǎn)窯運行生產(chǎn)過程中，要求物料在高溫下停留足夠的時間，所以需要一定高溫的火焰，并且要求火焰具有一定長度，而火焰的溫度過高或者位置不合適，都會造成窯內(nèi)物料局部高溫，從而導致某些低熔點的物料產(chǎn)生部分液相，進而產(chǎn)生結圈。另外如果空氣量不足同時煤粉細度偏高，會導致煤粉燃燒不完全，在窯內(nèi)形成還原氣氛，大量的co使物料中的fe2o3被還原成feo，feo與其它氧化物形成低共熔物，使液相過量形成，加快結圈的形成速度。

目前國內(nèi)外對結圈的處理主要有以下幾種途徑，1)在窯運行過程中采取措施，比如波動窯溫法，在窯運行過程中通過熱沖擊破壞結圈，使結圈物質(zhì)自動脫落，但這種方法會造成窯爐減產(chǎn)；2)停窯之后對結圈物進行處理，具體方法有人工去除或者采用刮圈機去除的方法等，但都不能從本質(zhì)上解決回轉(zhuǎn)窯的結圈問題。一旦回轉(zhuǎn)窯出現(xiàn)結圈問題，無論采用哪種處理方法，都需要消耗人力物力，同時影響回轉(zhuǎn)窯的正常運行，降低生產(chǎn)效率，還有可能影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此找出結圈形成原因，進而采取防治措施，才能使回轉(zhuǎn)窯結圈問題得到有效控制。

另一方面，回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量氮氧化物(nox)污染環(huán)境。以水泥回轉(zhuǎn)窯為例，其所產(chǎn)生的廢氣中，no占比高達90％，no2占比僅為5％～10％左右。主要產(chǎn)物no在水泥窯的燃燒過程中，其產(chǎn)生機理有兩種：燃料型和熱力型。燃料型nox主要是燃料煤中的n元素經(jīng)過氧化生成?？梢酝ㄟ^改變?nèi)紵龡l件、使用含氮低的燃料以及抑制燃料與空氣的混合等方法來減少氮氧化物的生成。熱力型nox是當回轉(zhuǎn)窯中燃燒溫度高于1500℃時，空氣中的氮氣和氧氣反應生成?？赏ㄟ^降低燃燒溫度、降低氮和氧的濃度以及縮短在回轉(zhuǎn)窯中的停留時間來減少氮氧化物的生成。據(jù)環(huán)保部門統(tǒng)計，水泥行業(yè)對氮氧化物的排放貢獻僅次于火力發(fā)電和機動車尾氣排放，排名第三，每年的氮氧化物產(chǎn)生量占全國總量的10％。而國家十三五規(guī)劃指出要加大環(huán)境治理力度，實施工業(yè)污染源全面達標排放計劃。

目前水泥廠的氮氧化物控制技術主要有三種：低氮燃燒技術(lnb)、選擇性催化還原技術(scr)以及選擇性非催化還原技術(sncr)。其中scr技術和sncr技術都是使用還原劑將產(chǎn)生的nox還原為n2和h2o，而lnb技術是通過改變?nèi)紵龡l件降低nox排放。比較而言，lnb技術裝置簡單，投資少，運行費用低，而scr技術成本高而且容易造成中毒的危害，sncr技術脫銷效率低于scr技術，但是安全且投資費用和運行費用都低于scr技術。雖然目前sncr技術用的比較多，但從節(jié)能減排的本質(zhì)出發(fā)，lnb技術更值得提倡，只是目前這種技術的應用效果受窯爐工況等影響較大，使得設備運行穩(wěn)定性較差，需要進一步完善與提高，才能得到廣泛應用。

為此，如何提供一種能夠兼顧減少污染和防止結圈的回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)工藝方法成為當前需要解決的問題。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明提供一種具有分級燃燒和窯壁冷卻功能的回轉(zhuǎn)窯窯體及生產(chǎn)方法，在回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)工藝中可以實現(xiàn)物料的分級燃燒，同時在物料燃燒過程中實現(xiàn)對窯壁的冷卻，有效防止窯壁結圈。

第一方面，本發(fā)明提供一種具有分級燃燒和窯壁冷卻功能的窯體內(nèi)層結構，包括：

回轉(zhuǎn)窯本體和嵌套在回轉(zhuǎn)窯本體內(nèi)部的窯體內(nèi)層結構；

窯體內(nèi)層結構靠近回轉(zhuǎn)窯本體的窯頭設置，所述窯體內(nèi)層結構包括：依次連接的第一段圓筒、中間圓筒和第二段圓筒；

其中，中間圓筒的筒體上分布有多個氣孔，所述中間圓筒的長度與所述回轉(zhuǎn)窯本體中火焰高溫區(qū)的長度一致；

所述第二段圓筒中遠離中間圓筒的一端設置有連接部件，該連接部件將第二段圓筒中遠離中間圓筒的一端與該回轉(zhuǎn)窯本體的窯壁密封連接；

所述第一段圓筒中遠離中間圓筒的一端與該回轉(zhuǎn)窯本體的窯頭平齊，所述窯體內(nèi)層結構的外徑小于回轉(zhuǎn)窯本體的內(nèi)徑，以使窯體內(nèi)層結構和回轉(zhuǎn)窯本體之間形成在回轉(zhuǎn)窯窯頭一端開放的環(huán)形進風通道。

可選地，所述第一段圓筒的長度對應于所述回轉(zhuǎn)窯本體中窯頭距離火焰高溫區(qū)的長度；

所述第二段圓筒的長度與第一段圓筒的長度基本相同。

可選地，連接部件為環(huán)繞所述第二段圓筒中遠離中間圓筒的一端設置的漏斗形連接器。

可選地，在回轉(zhuǎn)窯的回轉(zhuǎn)窯本體長度為120m，內(nèi)徑為4.8m時，所述窯體內(nèi)層結構的外徑為4.6m，第一段圓筒長度為5-6m，中間圓筒長度為19-21m，第二段圓筒長度為3-6m。

可選地，所述窯體內(nèi)層結構為圓筒型的一體結構。

可選地，所述回轉(zhuǎn)窯窯體的窯頭還設置有用于向窯體內(nèi)層結構的筒體內(nèi)進風的進風通道，以及設置有向窯體內(nèi)層結構的筒體內(nèi)噴入燃料的燃料噴入口。

第二方面，本發(fā)明還一種使用上述回轉(zhuǎn)窯窯體的回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)方法，包括：

步驟一、將生料通過窯尾的下料管喂入具有預設斜度且按照預設速度回轉(zhuǎn)的窯體內(nèi)，使得窯體內(nèi)的物料沿著該窯體的圓周方向翻滾，又沿著窯體軸向從高端向低端復合運動；

步驟二、通過一次風將燃料噴入窯體內(nèi)層結構的筒體內(nèi)，以及將第一部分二次風通過進風通道送入窯體內(nèi)層結構的筒體內(nèi)，使得燃料在筒體內(nèi)順利燃燒；

步驟三、通過環(huán)形進風通道送入第二部分二次風，用以冷卻窯體高溫區(qū)的窯壁，同時第二部分二次風通過窯體內(nèi)層結構的氣孔進入筒體內(nèi)，與筒體內(nèi)的剩余燃料燃燒，使得燃料充分燃燒，且使得窯體內(nèi)的生料變成熟料。

可選地，環(huán)形進風通道送入第二部分二次風的氣體壓力高于筒體內(nèi)的氣體壓力。

可選地，所述氣孔直徑小于物料粒徑。

可選地，第一部分二次風的風量小于燃料燃燒所需要的總風量。

本發(fā)明具有下述的有益效果：

上述的窯體內(nèi)層結構應用在回轉(zhuǎn)窯本體內(nèi)，在回轉(zhuǎn)窯工藝中，能夠?qū)崿F(xiàn)窯體內(nèi)高溫區(qū)最高溫度降低，同時使得燃料分級燃燒，燃燒的火焰長度邊長，避免了局部高溫，既可以減少氮氧化物的生成，又可以有效避免結圈問題，同時提高了回轉(zhuǎn)窯的生產(chǎn)效率，達到減少污染的效果。

附圖說明

圖1本發(fā)明一實施例提供的窯體內(nèi)層結構的示意圖；

圖2為本發(fā)明一實施例提供的回轉(zhuǎn)窯窯體的示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例中回轉(zhuǎn)窯窯體的截面示意圖。

附圖標記：

10、窯體內(nèi)層結構；11、第一段圓筒；12、中間圓筒；13、第二段圓筒；14、氣孔；15、連接部件；16、回轉(zhuǎn)窯本體；17、環(huán)形進風通道、18、窯尾(回轉(zhuǎn)窯本體16的尾端)；19、窯頭(回轉(zhuǎn)窯本體16的首端)；20、回轉(zhuǎn)窯窯體；21、物料；22、氣孔向筒體內(nèi)進入的空氣。

具體實施方式

為了更好的解釋本發(fā)明，以便于理解，下面結合附圖，通過具體實施方式，對本發(fā)明作詳細描述。

實施例一

結合圖1和圖2所示，本實施例提供一種回轉(zhuǎn)窯窯體20，該回轉(zhuǎn)窯窯體20具有分級燃燒和窯壁冷卻功能。本實施例的回轉(zhuǎn)窯窯體20包括：回轉(zhuǎn)窯本體16，嵌套在回轉(zhuǎn)窯本體16內(nèi)部的窯體內(nèi)層結構10；

窯體內(nèi)層結構10靠近窯頭19(這里的窯頭為回轉(zhuǎn)窯本體16的首端)設置，其與回轉(zhuǎn)窯本體16的形狀相同，為兩端開放的圓筒形，所述窯體內(nèi)層結構10包括：依次連接的第一段圓筒11、中間圓筒12和第二段圓筒13；

其中，中間圓筒12的筒體上分布有多個氣孔14，所述中間圓筒12的長度與所述回轉(zhuǎn)窯本體16中火焰高溫區(qū)的長度一致；

所述第二段圓筒13中遠離中間圓筒12的一端(即窯體內(nèi)層結構10的末端)設置有連接部件15，該連接部件15將第二段圓筒13中遠離中間圓筒12的一端與該回轉(zhuǎn)窯本體16的窯壁密封連接；

所述第一段圓筒11中遠離中間圓筒12的一端(即窯體內(nèi)層結構10的首端)與該回轉(zhuǎn)窯本體16的窯頭19(即回轉(zhuǎn)窯本體16的首端)平齊，所述窯體內(nèi)層結構10的外徑小于回轉(zhuǎn)窯本體16的內(nèi)徑，以使窯體內(nèi)層結構和回轉(zhuǎn)窯本體之間形成回轉(zhuǎn)窯的環(huán)形進風通道17。

如圖1所示，圖1中所示的窯體內(nèi)層結構10可為圓筒型的一體結構，其中，中間圓筒12的筒體上分布有多個氣孔14，本實施例中的多個氣孔交錯排列。在其他實施例中，該多個氣孔14可在中間圓筒12的筒體上陣列分布等，本實施例不對氣孔的排布結構進行限定，實現(xiàn)均勻分布即可。

在本實施例中，環(huán)形進風通道進入的二次風通過氣孔進入窯體內(nèi)層結構10的筒體內(nèi)，可使得窯體內(nèi)的剩余燃料充分燃燒。也就是說，采用回轉(zhuǎn)窯處理生料時，通過該環(huán)形進風通道送入二次風，此時送入的二次風為低溫氣體，該低溫氣體可在環(huán)形進風通道形成冷卻氣膜，對高溫窯壁(回轉(zhuǎn)窯本體的窯壁)進行冷卻；另外，該二次風穿過氣孔進入筒體內(nèi)，以對剩余燃料實現(xiàn)充分燃燒，進而達到分級燃燒的目的。

在具體實現(xiàn)過程中圖1所示的連接部件15可為環(huán)繞所述第二段圓筒13中遠離中間圓筒12的一端設置的漏斗形連接器，漏斗形連接器的一端與第二段圓筒13的端頭焊接，另一端與窯壁焊接，以實現(xiàn)密封的目的，此時保證環(huán)形進風通道進入的二次風無法從第二段圓筒13的末端擴散到筒體中，而是通過氣孔進入筒體，如圖3所示。窯體內(nèi)層結構10為帶孔的圓筒結構，首端固定在窯頭，末端通過漏斗形連接器與窯壁連接。即，窯體可形成雙層滾筒結構。

在實際應用中，上述的第一段圓筒11的長度對應于所述回轉(zhuǎn)窯本體16中窯頭距離火焰高溫區(qū)的長度；

所述第二段圓筒的長度與第一段圓筒的長度基本相同。

例如，在回轉(zhuǎn)窯的窯體長度為120m，內(nèi)徑為4.8m時，所述窯體內(nèi)層結構的外徑為4.6m，第一段圓筒長度為5-6m，中間圓筒長度為19-21m，第二段圓筒長度為3-6m。

在具體應用中，回轉(zhuǎn)窯的窯體長度為120m，直徑為4.8m時，生產(chǎn)工藝中窯頭5m處為噴槍噴口位置，此后20m為火焰高溫區(qū)；故上述窯體內(nèi)層結構10的直徑可為4.6米，長度可為26m，在長度方向上6-21m位置分布十一排交錯分布的氣孔14。

另一方面，本實施例的回轉(zhuǎn)窯窯體的窯頭還設置有用于向窯體內(nèi)層結構的筒體內(nèi)進風的進風通道(圖中未示出)，以及設置有向窯體內(nèi)層結構的筒體內(nèi)噴入燃料的燃料噴入口(圖中未示出)。本實施例的進風通道和燃料噴入口在窯體外部位置均與現(xiàn)有技術相同，本實施例僅是將該進風通道的風直接送入窯體內(nèi)層結構的筒體內(nèi)，以及將燃料噴入口的燃料送入筒體內(nèi)。

本實施例中，將窯體內(nèi)層結構應用在回轉(zhuǎn)窯本體內(nèi)，在回轉(zhuǎn)窯工藝中，能夠?qū)崿F(xiàn)窯體內(nèi)高溫區(qū)最高溫度降低，同時使得燃料分級燃燒，燃燒的火焰長度邊長，避免了局部高溫，既可以減少氮氧化物的生成，又可以有效避免結圈問題，同時提高了回轉(zhuǎn)窯的生產(chǎn)效率，達到減少污染的效果。

實施例二

本發(fā)明實施例還提供一種使用上述任意所述的回轉(zhuǎn)窯窯體的回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)方法，該方法可包括：

步驟a01、將生料從窯尾18(即回轉(zhuǎn)窯本體16的末端)的下料管喂入具有預設斜度且按照預設速度回轉(zhuǎn)的窯體內(nèi)，使得窯體內(nèi)的物料21沿著該窯體的圓周方向翻滾，又沿著窯體軸向從高端向低端復合運動。

本實施例中，窯體的窯頭處于傾斜的低端。

步驟a02、通過一次風將燃料噴入窯體內(nèi)層結構的筒體內(nèi)，以及將第一部分二次風通過進風通道送入窯體內(nèi)層結構的筒體內(nèi)，使得燃料在筒體內(nèi)順利燃燒。

即，通過一次風將燃料從燃燒器的入口噴入筒體，以及將第一部分二次風通過上述的進風通道進入筒體，使得筒體內(nèi)燃料順利燃燒。

在本實施例中，第一部分二次風在進風風通道進入，保證燃料燃燒，進風通道進入的二次風的風量小于燃料燃燒所需要的總風量。這里進風通道進入的二次風目的是燃料能夠順利燃燒。

可理解的是，燃料由回轉(zhuǎn)窯窯頭的燃燒器噴入，一次風在這里作為載煤氣隨燃料一起噴入。二次風僅僅是相對于一次風來說的，不具有其他含義均是空氣。

步驟a03、通過環(huán)形進風通道送入第二部分二次風，用以冷卻窯體高溫區(qū)的窯壁，同時第二部分二次風通過窯體內(nèi)層結構的氣孔進入筒體內(nèi)(即氣孔向筒體內(nèi)進入的空氣22)，與筒體內(nèi)的剩余燃料燃燒，使得燃料充分燃燒，且使得窯體內(nèi)的生料變成熟料。

也就是說，生料在窯體內(nèi)通過分解，燒成等工藝過程，燒成熟料后從窯頭排除。

本實施例中，第二部分二次風通過窯體內(nèi)層結構的氣孔進入筒體內(nèi)，使燃料燃燒區(qū)加大，最高溫度降低，利用燃料燃燒發(fā)出的熱量對生料進行加熱，使其變?yōu)槭炝?。同時，環(huán)形進風通道內(nèi)部的低溫氣體形成冷卻氣膜，可對高溫窯壁進行冷卻。

特別地，環(huán)形進風通道送入第二部分二次風的氣體壓力高于窯體內(nèi)的氣體壓力，可有效保證環(huán)形進風通道進入的第二部分二次風可通過氣孔進入到窯體內(nèi)部。

在本實施例中，由于窯體內(nèi)層結構的末端和窯壁固定連接，故在生產(chǎn)工藝中，窯體內(nèi)層結構和回轉(zhuǎn)窯本體可實現(xiàn)同步轉(zhuǎn)動。

舉例來說，回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)時煤粉與一次風由噴槍噴入窯體內(nèi)，一次風量占總風量的25-30％。二次風分為兩部分，第一部分由煤粉燃燒器的進風通道進入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，風量約占總風量的20-25％；第二部分二次風，風量占總風量的45-55％，由氣泵送入上述的環(huán)形進風通道，通過窯體內(nèi)層結構的氣孔進入回轉(zhuǎn)窯對煤粉助燃。

通過窯體內(nèi)層結構的氣孔進入的這部分二次風，實現(xiàn)了煤粉的分級燃燒，可以有效降低氮氧化物的生成，達到減少污染的目的；

另外，環(huán)形進風通道進入的低溫二次風可防止局部高溫的出現(xiàn)，可以有效減緩結圈問題，也就是說，環(huán)形進風通道進入內(nèi)的低溫空氣對高溫窯壁進行冷卻，減緩回轉(zhuǎn)窯結圈的形成。

現(xiàn)有技術中回轉(zhuǎn)窯每隔50天需要清理一次結圈物，回轉(zhuǎn)窯使用上述的窯體內(nèi)層結構之后，間隔時間變?yōu)?20天，有效提高回轉(zhuǎn)窯的生產(chǎn)效率。

最后應說明的是：以上所述的各實施例僅用于說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或全部技術特征進行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍。