一種雙膛並流蓄熱式石灰豎窯煅燒方法與流程
2023-07-13 22:56:01 1
本發明涉及石灰石煅燒領域，且特別涉及一種雙膛並流蓄熱式石灰豎窯煅燒方法。
背景技術：
雙膛並流蓄熱式豎窯是用於煅燒石灰石、白雲石、菱鎂礦等礦石的輕燒窯，可採用煤粉、煤氣、天然氣、燃油為燃料。並流蓄熱式豎窯的生產原理是由奧地利人aioisschmid與hermannhofer提出的，故亦稱施密特霍佛窯。
圖1所示為現有技術中的雙膛蓄熱式石灰豎窯的工藝流程示意圖。雙膛蓄熱式石灰豎窯採用了雙膛並流蓄熱式煅燒技術，所謂雙膛並流就是煅燒時燃料燃燒後的氣體和物料同向並流，並且一個爐膛煅燒時，另一個爐膛蓄熱，所以稱為雙膛並流。由於石灰石在煅燒初期分解需要吸收大量的熱量，隨著物料的下移，石灰石逐步分解，石灰石需要吸收的熱量就逐漸降低，而在煅燒結尾階段，為了避免石灰的過燒，必須大幅度降低石灰的吸熱率，只有在這種條件下才能煅燒出高活性度的石灰。雙膛蓄熱式石灰豎窯就是基於以上煅燒原理下一種理想的窯型。在煅燒膛初期，被物料加熱的助燃空氣和燃料充分混合燃燒，達到高活性煅燒需要的理想溫度，隨著物料的下移和燃燒的逐漸結束，物料吸收的熱量逐漸減少，燃料燃燒後的產物和物料分解出的co2經連接通道進入蓄熱膛，體現了並流蓄熱的特點。
兩個窯膛在煅燒帶底部相互連通，物料沿兩個窯膛分別向下運行，在燃燒並流窯膛煅燒時，助燃空氣和燃料在窯膛中與物料並流，使最熱的火焰與溫度較低且吸收熱量最大的物料接觸，相對溫度較低的燃燒氣體與逐步煅燒好的物料接觸，已達到均勻煅燒的條件，且取得很高的熱效率，燃燒後的產物與物料分解出的co2經過連接通道進入蓄熱窯膛。此時蓄熱窯膛中的石灰石從廢氣中吸收熱量，同時使廢氣冷卻到較低溫度，物料積蓄的熱量，在下一個周期時用於加熱參加燃燒之前的助燃空氣。
下一個周期燃燒並流窯膛和蓄熱窯膛相互輪換，如此循環往復，石灰石得以連續煅燒。換向期間進行如下操作：1、石灰石裝入一個窯膛；2、燒成的石灰石從兩個窯膛下部的料鬥中卸出；3、助燃空氣和廢氣換向；4、燃料換向。煅燒過程和換向過程均由plc系統進行檢測和控制。
雙膛蓄熱高活性石灰豎窯的優點：1、燃料由爐頂的多支噴槍供入窯膛，多點布置，窯膛斷面上溫度分布均勻。2、能耗低，公斤能耗850×4.18kj左右。3、成品活性度高，活性度為350～400ml。4、連接通道採用雙拱形砌築，強度高，穩定性強，氣流均勻。5、兩窯膛的連接通道短，通道頂部採用「∧」型結構，杜絕了通道積灰和結瘤。6、窯膛煅燒帶下部無環形通道，不存在積灰和結瘤。7、兩個窯膛距離近，結構緊湊，佔地面積小。8、自動化程度高，安全性強，操操作簡單。
然而雙膛煅燒技術長期被國外公司壟斷，國內企業和相關行業急需一種通用可行的雙膛煅燒技術標準來打破技術壁壘。
技術實現要素：
本發明提出一種雙膛並流蓄熱式石灰豎窯煅燒方法，實現石灰石雙膛煅燒技術的標準化，利於相關技術的推廣使用。
為了達到上述目的，本發明提出一種雙膛並流蓄熱式石灰豎窯煅燒方法，包括：
確定窯膛煅燒溫度，控制程序根據石灰產量、燃料熱值計算出需要的燃氣流量，並通過燃氣調節閥自動調節燃氣流量；
根據燃氣流量自動計算出需要的助燃氣總流量；
根據助燃氣總流量、石灰冷卻氣流量和燃燒槍冷卻氣流量計算出燃燒空氣流量。
進一步的，所述燃氣流量根據以下公式進行計算：
ffng＝3600*fcyng/tfsng，
其中，fcyng為每次加料循環需要的然氣量，tfsng為燃燒時間。
進一步的，所述每次加料循環需要的然氣量採用以下公式進行計算：
fcyng＝lscy*hc/(rw*lhvng)，
其中，lscy為每次加料循環需要的石灰石原料，hc為每公斤石灰成品需要的熱量，rw為石灰成品/石灰石原料的比值；lhvng為然氣的熱值，其為人工設定或者由熱值分析儀自動採集。
進一步的，所述燃燒時間採用以下公式進行計算：
tfsng＝tco-twmax-dsfng，
其中，tco為助燃風運行時間，twmax為燃氣空氣最大置換時間，dsfng為燃氣啟動延遲時間。
進一步的，所述助燃運行時間採用以下公式進行計算：
tco＝tcy-ti，
其中，tcy為循環時間，ti為兩個窯膛功能切換時間，此時間內有多個閥門需要進行切換，風機需要起停操作，人工設置為90s。
進一步的，所述循環時間採用以下公式進行計算：
tcy＝86.4*lscy/(np*rw)，
其中，lscy為每次加料循環需要的石灰石原料，np為每天產量，rw為石灰成品/石灰石原料的比值。
進一步的，所述助燃氣總流量採用以下公式進行計算：
caf＝(ffng*sang*ean)*nr，
其中，ffng為然氣流量，sang為然氣的化學計算需要的空氣量，根據燃氣化學式計算完全燃燒需要的理論空氣量，ean為燃燒過剩係數，其數值範圍為1.15～1.2。
進一步的，所述燃燒空氣流量採用以下公式進行計算：
fcmb＝caf–k1*flcb–k2*flacb，
其中，caf為助燃氣總流量，flcb為石灰冷卻氣流量，為恆定值，k1為石灰冷卻氣流量利用係數，flacb為燃燒槍冷卻氣流量，k2為燃燒槍冷卻氣流量利用係數。
本發明提出的雙膛並流蓄熱式石灰豎窯煅燒方法，根據相應公式計算得出燃氣流量、助燃氣總流量和燃燒空氣流量，實現石灰石雙膛煅燒技術的標準化，利於相關技術的推廣使用。
附圖說明
圖1所示為現有技術中的雙膛蓄熱式石灰豎窯的工藝流程示意圖。
圖2所示為本發明較佳實施例的雙膛並流蓄熱式石灰豎窯煅燒方法流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖給出本發明的具體實施方式，但本發明不限於以下的實施方式。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特徵將更清楚。需說明的是，附圖均採用非常簡化的形式且均使用非精準的比率，僅用於方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
請參考圖2，圖2所示為本發明較佳實施例的雙膛並流蓄熱式石灰豎窯煅燒方法流程圖。本發明提出一種雙膛並流蓄熱式石灰豎窯煅燒方法，包括：
步驟s100：確定窯膛煅燒溫度，控制程序根據石灰產量、燃料熱值計算出需要的燃氣流量，並通過燃氣調節閥自動調節燃氣流量；
步驟s200：根據燃氣流量自動計算出需要的助燃氣總流量；
步驟s300：根據助燃氣總流量、石灰冷卻氣流量和燃燒槍冷卻氣流量計算出燃燒空氣流量。
窯膛煅燒溫度確定後，控制程序根據石灰產量、燃料熱值等計算出需要的燃氣量ffng(kg/h)(以天然氣為例)，並通過燃氣調節閥自動調節燃氣流量ffng。根據本發明較佳實施例，所述燃氣流量根據以下公式進行計算：
ffng＝3600*fcyng/tfsng，
其中，fcyng為每次加料循環需要的然氣量，單位為kg/cy；tfsng為燃燒時間，單位為s。
所述每次加料循環需要的然氣量採用以下公式進行計算：
fcyng＝lscy*hc/(rw*lhvng)，
其中，lscy為每次加料循環需要的石灰石原料，單位為kg；hc為每公斤石灰成品需要的熱量，單位為kcal/kg；rw為石灰成品/石灰石原料的比值；lhvng為然氣的熱值，單位為kcal/kg，其為人工設定或者由熱值分析儀自動採集。
所述燃燒時間採用以下公式進行計算：
tfsng＝tco-twmax-dsfng，
其中，tco為助燃風運行時間，單位為s；twmax為燃氣空氣最大置換時間，單位為s；dsfng為燃氣啟動延遲時間，單位為s。
所述助燃運行時間採用以下公式進行計算：
tco＝tcy-ti，
其中，tcy為循環時間，單位為s；ti為兩個窯膛功能切換時間，此時間內有多個閥門需要進行切換，風機需要起停操作，人工設置為90s。
所述循環時間採用以下公式進行計算：
tcy＝86.4*lscy/(np*rw)，
其中，lscy為每次加料循環需要的石灰石原料，單位為kg；np為每天產量，單位為t/d；rw為石灰成品/石灰石原料的比值。
燃氣的充分燃燒需要一定正作用比值關係的助燃氣量caf，根據燃氣流量自動計算出需要的助燃氣總流量caf，單位為m3(n)/h。所述助燃氣總流量採用以下公式進行計算：
caf＝(ffng*sang*ean)*nr，
其中，ffng為然氣流量，單位為kg/h；sang為然氣的化學計算需要的空氣量，根據燃氣化學式計算完全燃燒需要的理論空氣量，單位為m3(n)/kg；ean為燃燒過剩係數，其數值範圍為1.15～1.2。
同時有石灰冷卻氣flcb和噴槍冷卻氣flacb進入窯膛，在冷卻的同時也參與助燃，所以實際需要輸出的燃燒空氣流量為fcmb，單位為m3(n)/h。所述燃燒空氣流量採用以下公式進行計算：
fcmb＝caf-k1*flcb-k2*flacb，
其中，caf為助燃氣總流量，單位為m3(n)/h；根據風機轉速進行換算；flcb為石灰冷卻氣流量，單位為m3(n)/h，根據風機轉速進行換算，通常為恆定值；k1為石灰冷卻氣流量利用係數；flacb為燃燒槍冷卻氣，單位為m3(n)/h，根據風機轉速進行換算；k2為燃燒槍冷卻氣流量利用係數。
從上述公式可看出，燃燒空氣流量fcmb與石灰冷卻氣流量flcb、噴槍冷卻氣流量flacb有一定的反作用比值控制關係。石灰冷卻氣流量flcb大時，需要的燃燒空氣流量fcmb就會減少。
綜上所述，本發明提出的雙膛並流蓄熱式石灰豎窯煅燒方法，根據相應公式計算得出燃氣流量、助燃氣總流量和燃燒空氣流量，實現石灰石雙膛煅燒技術的標準化，利於相關技術的推廣使用。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾。因此，本發明的保護範圍當視權利要求書所界定者為準。