[发明专利]针对竖窑高温均匀煅烧的内外环交变式加热装置及方法

说明书

本发明提供一种针对竖窑高温均匀煅烧的内外环交变式加热装置及方法，属于冶金技术领域。该装置为套筒结构，煤气和助燃空气均分别具有内、外环两个通道，即：外环煤气通道、外环空气通道、内环煤气通道、内环空气通道。煤气与和空气分别经外环煤气入口和外环空气入口进入外环煤气通道和外环空气通道，或者分别经内环煤气入口和内环空气入口进入内环煤气通道和内环空气通道。外环和内环通道中分别布置了外环烧嘴和内环烧嘴。内、外环通道之间为物料煅烧区。本发明实现了对物料的均匀加热，设计巧妙，装置简单，可操作性强，适用于各类竖窑高温煅烧过程，解决了由于竖窑内加热温度不均匀造成的物料过烧、欠烧等问题，可显著提高煅烧产品质量。

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，特别是指一种针对竖窑高温均匀煅烧的内外环交变式加热装置及方法。

背景技术

竖窑是冶金、建材等领域的一种典型原料高温煅烧设备，如球团煅烧竖窑、石灰煅烧竖窑等。相比于回转窑，竖窑由于具有占地面积小、能耗低、热效率高、污染少等优点而受到广泛关注，并被认为是最具发展潜力的煅烧技术。

燃料通常在竖窑内直接燃烧为高温煅烧过程供给热量。烧嘴布置在竖窑侧壁面，并位于竖窑中下部。燃烧产生的高温烟气整体自下而上流动，与固体物料进行逆流换热。由于固体物料在竖窑内随机堆积，气体流动阻力较大，使高温烟气在竖窑横截面上的透热深度减小。处于竖窑中心的物料很难被加热，窑内易出现温度分布不均匀，物料发生过烧、欠烧等现象，影响物料的煅烧质量。

因此，为提高竖窑内的温度均匀性，提升煅烧产品质量，亟需开发一种高效的均匀加热方法。

发明内容

本发明针对竖窑高温煅烧过程中温度均匀性差、物料易过烧/欠烧等问题，提供一种针对竖窑高温均匀煅烧的内外环交变式加热装置及方法。

该装置为套筒结构，分为内环和外环两部分，内环和外环中间为物料煅烧区，内环包括内环煤气入口、内环空气入口、内环烧嘴、内环煤气通道和内环空气通道，外环包括外环煤气入口、外环空气入口、外环烧嘴、外环煤气通道和外环空气通道，内环煤气入口连接内环煤气通道，内环空气入口连接内环空气通道，内环煤气通道和内环空气通道上均匀布置内环烧嘴；外环煤气入口连接外环煤气通道，外环空气入口连接外环空气通道，外环煤气通道和外环空气通道上均匀布置外环烧嘴。

其中，外环煤气入口、外环空气入口、内环煤气入口和内环空气入口均沿环形通道切线方向布置，一方面减小气体进入环形通道的阻力损失；另一方面也使气流沿环形通道的周向均匀流动。

外环烧嘴和内环烧嘴分别均匀分布在外环、内环壁面上，以实现载热气沿环形通道的周向均匀进入物料煅烧区。

外环烧嘴不少于4个，内环烧嘴不少于4个。

应用该装置的方法，具体为：采用如下两种气流布控方式：一是煤气及助燃空气分别进入外环煤气通道和外环空气通道，在外环烧嘴中燃烧；二是煤气及助燃空气分别进入内环煤气通道和内环空气通道，在内环烧嘴中燃烧，两种气流布控方式交替进行。

该方法设计了具有内、外双环通道的套筒结构，均匀加热的原理如下：

外环供热时，燃烧火焰及高温烟气与竖窑煅烧区外侧的物料充分接触，气-固对流传热占主导，外侧物料处于加热阶段，而内侧物料与载热气接触较少，固体物料表面向中心的导热过程占主导，内侧物料处于均热阶段；内环供热时，燃烧火焰及高温烟气主要加热内侧物料，而外侧物料处于均热阶段。通过合理的气流布控使炉窑内物料交替经历加热-均热过程，实现了对物料的均匀加热。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，该方法原理巧妙，装置简单，易操作，适用于利用竖窑进行的矿料高温煅烧等过程，解决了由于竖窑内温度分布不均匀造成的设备局部过热、物料过烧/欠烧等问题。

附图说明