[发明专利]阶梯炉

说明书

技术领域：

本发明涉及固体物料的处理，包括完成固体物料之间的化合与分解反应、固体物料与气体之间的反应，以及将固体物料烧结致密或将其熔化成高温液体。

技术背景：

目前，完成上述任务需要多种专业工程设备，如：(1)化学反应塔，(2)某些物料如白云石、菱镁矿、碳酸钙、粘土矿、水铝石、菱铁矿、其它氢氧化物和盐类的分解炉或轻烧炉或转化炉，(3)将某些物料如高铝矾土矿、粘土矿、水泥原料、铁矿球团料烧结致密的熟料烧结炉，(4)以及将某些物料如硅石(玻璃原料)、陶瓷色料与釉料、垃圾等物料熔化的熔窑，(5)将粒状或粉状金属加热熔化直至冶炼的熔化炉。

上述第一种设备中，本发明所涉及的设备主要是竖式反应塔；第二种设备主要有回转窑、竖窑、沸腾炉和隧道窑，也有反应塔，而本发明所涉及的只是其中的竖窑和竖式反应塔；第三种设备熟料烧结炉主要有回转窑、隧道窑和竖窑，本发明也只与其中的竖窑相关。硅酸盐类材料的熔窑主要以带蓄热室的玻璃熔窑为主，使用竖作为熔窑属于首次提出；而金属颗粒料(含小规格块料)和粉料的熔化主要在电弧炉、冲天炉、感应炉等设备上生产，用竖窑熔炼也是第一次提出的。本发明对现有竖式反应塔和竖炉所作的改动与它们各自的现状是相关的。

(1)竖式反应塔

竖式反应塔是在高度一定的竖筒(一般为圆形截面)内设置尽可能多的塔板，来增加物料在塔内的停留时间，并增加物料与反应介质或热介质的接触面 积与接触机会，因此塔板之间的距离尽可能小，只需设计成物料流动所需截面积，塔板之间最近处被物料所填充，介质只能通过塔板上分布的小孔或集中孔和塔板之间的狭缝穿过与连续的料层接触，因此塔板之间的狭缝距离不大且几乎相同。并且物料反应所需温度或热量是炉壁的间接传热或外带辅助加热装置使热介质或部分反应物以热介质的形式被加热后进入塔内而实现的。

(2)竖窑

竖窑主要用于矿石的分解和原料的烧结，在圆筒内填充待处理物料，在炉体的中部布置若干燃烧装置或烧嘴，物料从上部加入并布料，中间完成热分解或烧结，通过下部出料。这样，物料由上而下以料柱的形式缓慢移动，燃烧的高温气体从中部进入，向上运动，再从下部鼓入冷风，冷却烧成的高温物料，自身被加热后可以作为燃烧设备的二次助燃空气。也就是说，物料与气体始终为逆流运动，保证进出窑的物料和气体都不会带走太多热量，能源利用率高是其主要优点。

传统竖窑内物料为一密切接触的料柱，高温气体在燃烧器处释放以后，在竖窑内的运动以在物料中的渗透为主。所以料柱与炉壁之间容易渗透，容易过热而过烧，而料柱中心则不容易渗透而欠温出现生烧。有人将燃烧器深入料柱来改变这种现象，有人在燃烧器上方安装斜板使燃气与料柱有一定自由湍动空间。Maerz窑在燃烧带用桥梁的形式将整体性的料柱分成若干股料流，并在梁的下部安装燃烧装置，其目的也是为提高烧成料的质量均匀性。显然，在料柱作为整体移动物的情况下，这些改进的效果只能是局部的，而且实际实施也是很难的。当前的竖窑根本没有电加热方式，即使各种新型竖窑，包括本申请人的阶梯式熟料烧成炉在内，也没有涉及电加热和混合加热的技术。

发明内容：

本发明主要为一类结构和工作原理全新的工业窑炉，在这一类新形窑炉中，其主要特点是将传统竖式反应塔和窑炉彻底改变，使其成为具有上部料仓、中部阶梯炉、底部料仓及出料装置，并配备相应的给料出料机构，通风、污染处理、燃烧或电加热装置。阶梯炉内腔的水平截面一般为矩形，也可以为园形或其它形状。在中部的阶梯炉部分，其特点是在一个空腔中用一个或一个以上的阶梯板将其分成二个或二个以上的部分，阶梯板在铅垂方向上相隔一定距离，此距离除足够物料通过以外，还有自由空间供气体或其它介质流动的通道，而从轴向剖面可以看出，相邻的上下阶梯板相互错开，其台跟与相互平行的两个炉壁相接，而其台沿则与此两个炉壁离开一定距离。物料在上下料仓中是块料和/或颗粒和/或粉体组成的统料紧紧接触但有一定气隙的料柱，而在中部的阶梯炉内，物料首先在阶梯板上堆积成一定倾角的料坡，在生产运行中，所处理的物料由上部料仓经给料机构进入阶梯炉后，沿阶梯板上已经堆积而成的料坡上滚动，到达料坡的最下端时，开始短距离的自由落体运动落到下一个阶梯板上的料坡上向相反方向滚动，在其最下沿作第二次自由落体运动，如此反复交替下行，直达底部料仓，积累到底部料仓的额定容量后，打开底部料仓最下边的出料机构输送处理结束的物料出炉。