[发明专利]用于烧制石灰浆的方法和布置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在石灰窑中将石灰浆烧制为石灰的方法和布置，其中石灰浆相对于烟气成逆流地从进料端流动到烧制端中，并且其中使用燃气作为燃料，在气化炉中存在助燃空气的情况下，通过燃料的气化产生该气体。

背景技术

通常，在化学制浆工业的回收工艺中形成的石灰浆在转窑中被烧成石灰（氧化钙）和二氧化碳。也存在其他石灰烧制方法，但是还未证明所产生的石灰质量和燃烧成本与转窑中产生的石灰的质量和燃烧成本一样有利。

以转窑中烟气的热能预热供给到转窑中的石灰浆，即碳酸钙。由于转窑的倾斜和旋转运动，经预热的石灰浆流入位于转窑下部部分中的燃烧，即反应区域，在该燃烧区中发生产生石灰所需的煅烧反应。最后一个区域为冷却区域，在将石灰从转窑卸料之前在该冷却区域中将其冷却。

在这个所谓的燃烧区域中，石灰的表面温度通常为1000-1200°C。煅烧反应强烈吸热。为了维持温度并且继续反应，需要将能量引入燃烧区域中。将石灰浆烧制为石灰（氧化钙）所需的能量通常为5500-6500MJ/t。为了产生热能，转窑设有燃烧器，其中燃料在燃烧区域中燃烧。燃烧器的火焰温度明显地高于石灰的温度，以便确保煅烧反应所需的能量被传递至石灰的表面，并且从该表面传递至石灰颗粒的核心，以提供令人满意的反应结果。

石灰窑中使用的热源包括液体、气体和固体燃料，诸如石油、天然气和碳尘（焦炭）。燃烧器附接至转窑热端中的烧制端。

通过下列方式回收石灰窑中生产的产品中所含的热，即将热传递到燃烧该工艺中所使用的燃料所需的助燃空气中。由此，该空气（所谓的二次空气）通常绕过燃烧器引入转窑中，并且仅引导所谓的一次空气通过燃烧器，需要该一次空气以点燃、稳定和形成火焰。该一次空气的部分取决于讨论中的燃烧器和应用而变化，但是最通常地，其为助燃空气总量的10-40%。通过专用风扇将一次空气引入燃烧器。

通常在与转窑一起旋转的辅助（satellite）冷却器或扇形冷却器中冷却来自转窑的烧制石灰。较不普遍地，该冷却在单独冷却筒或另一单独冷却装置中发生。石灰浆燃烧的特征在于能量消耗高，因而助燃空气的需求高。因而，能够仅通过转窑中的二次空气实现将石灰冷却至充分低温。

美国专利4745869公开了一种方法，通过该方法，使用煤作为燃料。使用煤的一个问题在于，在燃烧中产生的熔渣粘附在石灰窑的内部中，并且形成可能阻塞转窑中的流动的环状体。根据该专利，能够这样避免上述问题，即将两段式煤燃烧室连接至转窑，能够从煤燃烧室的第一段清除熔渣。在第一段中产生的燃气在煤燃烧室的下一段中燃烧。能够以来自间接热交换器中的石灰窑的烟气，或者以直接热交换器中的转窑热石灰产品，预热煤燃烧室中所需的助燃空气。

通过高能量燃料，诸如石油、天然气或高质量的煤，易于达到燃烧器火焰的充分高温。相反，通过木煤气，或在气化炉中气化生物质产生的大多数其他气体，这种所谓的绝热火焰的温度仍低于期望值。例如，这导致石灰燃烧时热耗率增加，因为不可能充分大程度地利用燃料的能含量来提高煅烧反应。通过燃烧更多燃料弥补能量短缺，其结果是加热转窑的进料端。然后，不可能在石灰浆预热时利用烟气的全部热，相反，由于烟气的温度增加，所以更大一部分热从该过程逸出。当火焰的绝热温度保持在低水平时，在极端情况下，不能达到转窑的额定产量，这是因为未以全比例产量继续进行煅烧。此外，当辅助装置，诸如烟气扇仍太小时，增加的烟气量也能够限制转窑的产量。

从1980年代末期以来，已经使用气化的产出气体作为石灰窑的能量源，但是由于石油和矿物煤的价格低，所以还未实现高度普及。近年来，这些燃料的价格增长已经使得人们再次认真考虑燃料气化的产出气体。在化学制浆厂中，易于获得适合用作气化炉燃料的树皮和锯屑废料。

能够将树皮和相应的生物质干燥为通常85%干固体含量，并且通常在750-850摄氏度的温度下，例如在循环流化床气化炉中气化经干燥的物质，以生产含有作为燃烧成分的一氧化碳、氢和碳氢化合物的气体。气体含有燃烧产物，诸如二氧化碳和水蒸气，但是也含有原干燥生物质的湿气。因此，木煤气的能含量不如典型的主要燃料——石油和天然气高。

在气化炉中，燃烧所需的空气温度通常为20-400°C。优选地，其被预热至约300°C或更高温度，以最小化气化空气量。因而，在石灰窑中，实现了更高的生产气体热值，以及更高的燃烧温度。通过使用预热空气，提高了气化炉的碳转化，因而提高了总体效率。