[发明专利]一种无焰燃烧环形套筒窑

说明书

技术领域

本发明涉及一种环形套筒窑，尤其是一种无焰燃烧环形套筒窑，属于煅烧设备技术领域。

背景技术

检索发现，US4431407美国专利公开了一种环形套筒窑，用于煅烧块状的石灰石、白云石和类似的物料。其基本工作过程为：物料从窑顶加入窑底排出，历经预热带、上部煅烧带、底部煅烧带和冷却带。冷却空气从冷却带底部进入流向下部煅烧带，上部和下部煅烧带有燃烧室，燃烧室内安装有烧嘴，烧嘴均匀地分布在窑壳周围。该窑包括一个内套筒，在煅烧带和冷却带与窑壳共同组成环形竖窑结构，环形套筒窑进一步可分为上部燃烧室和下部燃烧室，窑的底部位于冷却带，顶部位于煅烧带，到上部煅烧带的烧嘴顶部为止，窑的上部燃烧室有循环气体开口并与冷却带的上部相邻，循环气体入口可吸入来自冷却带的冷却空气和来自下部煅烧带的部分燃烧废气，吸入后的混合气体可流向上部燃烧室。该窑包括将混合气体引入到下烧嘴燃烧室的设备，并对下燃烧室进行改进，从内套筒底部进行密封。下燃烧室有冷却空气通道，该通道位于循环气体通道下部，用于收集到达冷却带上部的冷却空气，引风机将冷却空气通过冷却空气通道吸入到下部燃烧室，然后将冷却风引入到上部煅烧带的燃烧室内。该吸入方式包括位于下煅烧带燃烧室上方的喷射器，将窑上部的经压缩预热的可调炉气和一次空气引入喷射器内，进而在下部煅烧带形成非充分燃烧，降低污染物排放。在竖窑内煅烧块状物料时，通过冷却带的部分并流冷却空气来自冷却带顶部，然后与燃料和空气混合物一起引入到煅烧区的物料内。

据申请人了解，包括上述专利技术在内的现有套筒窑燃烧室内的燃烧均为扩散式有焰燃烧。此种燃烧方式存在的弊端主要有：

1.有明显的舌形火焰，整个燃烧室温度分布差异大、火焰存在峰值温度，容易形成局部高温区，易导致燃烧室及拱桥耐火材料的烧损现象。

2.燃烧室温度分布不均及温度梯度的存在，不可避免地出现烟气中NOx、CO和碳氢物高浓度温度区，造成燃料可燃成分的未充分燃烧及大量有害物质排放物的现象。

3.扩散式有焰燃烧依赖火焰传播速度与气流速度的平衡以及高温热源的传热来保证，因此对于燃气的发热值要求高且热值范围窄，使得纯高炉煤气等低热值燃气无法在套筒窑上使用。

4.化学反应速率和煅烧效率低，炉内辐射效应差，因此热耗高，能源浪费现象严重。

如何通过改进环形套筒窑的结构，从而改善燃烧室内的燃烧方式，是提高套筒窑使用寿命和煅烧效率的重要研究课题。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有套筒窑煅烧存在问题，在保证煅烧质量的前提下，提出一种无焰燃烧环形套筒窑，从而降低NOx等有害物质的排放，减少耐材烧损。此外，本发明还将给出相应的无焰燃烧方法。

为了达到上述目的，本发明的无焰燃烧环形套筒窑含有窑壳(4)，所述窑壳(4)中具有上、下内套筒(5、6)，所述窑壳(4)中与上、下内套筒(5、6)之间形成环形通道；所述环形通道的上端装有布料系统(2)，下端与出灰口(11)连通；所述下内套筒(6)的周围具有上、下两排间隔分布的上燃烧室(9)和下燃烧室(10)，所述上、下燃烧室(9、10)的外端分别安装具有燃气进口的烧嘴(20)；至少所述烧嘴(20)出口一侧的下燃烧室上装有切向喷射器(19)；所述上内套筒(5)的上端经换热器(23)后排出，下端开口与环形通道连通，进入换热器23换热后的空气通往喷射器(19)的驱动空气喷管；通往喷射器的驱动空气喷管，下端开口与环形通道连通；所述下内套筒(6)的上端封闭，下端开有与环形通道连通的循环气体入口(15)；其改进之处是：所述喷射器(19)具有锥端驱动空气喷管和位于其旁侧的循环气体入口；所述下内套筒(6)具有冷却夹层，所述夹层的下端与冷却空气源连通，上端经冷却空气导管(17)通往所述烧嘴的燃气进口；所述下内套筒(6)的上端经循环气体管(21)通往所述喷射器(19)烧嘴驱动空气喷管旁侧的循环气体入口。

这样，来自上内套筒的驱动空气可以将来自下内套筒的循环气体引带进入喷射管，由于两者的混合气体中含氧量较低，而温度较高，因此可以有效抑制喷嘴燃烧的火焰，实现无焰燃烧。冷却气体不仅起到保护内套筒的作用，而且经过预热后与燃气混合。因此，采用本发明后，可以使燃烧室温度均匀，提高煅烧效率，并且降低能耗，减少害物质排放。