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收藏词条   编辑词条 筒式竖窑

创建时间:2008-08-02

筒式竖窑 (shaft kiln)

上部加料下部出料连续煅烧熟料的热工设备。由窑体、加出料装置及通风设备等组成。广泛用于煅烧各种耐火原料和石灰。其优点是基建投资较省,占地面积较少,热效率高,燃耗低及易于机械化和自动化。

筒式竖窑在耐火材料工业应用历史久远,古老的自然通风筒式竖窑形如瓶子,俗称瓶子窑,是现代竖窑的前身。20世纪60年代竖窑结构和操作有了明显改进。白云石、镁砂竖窑煅烧采用汽化冷却壁代替耐火砖衬解决了粘窑问题。采用料封装置,出料可不停风,为实现全窑系统操作自动化创造了条件。利用系数也大幅度提高。窑体衬砖隔热层采用高炉水淬渣、硅藻土粉或硅酸铝耐火纤维毡等降低了热耗。一部分竖窑由烧焦炭改烧煤气、天然气或重油,消除了燃料灰分对熟料的污染,同时劳动条件得到了改善。70年代还建了温度达2200℃的高温竖窑。

类型按产品分有:粘土竖窑、高铝竖窑、白云石竖窑、镁砂竖窑、煅烧高纯原料和合成碱性原料的高温竖窑及石灰竖窑(见彩图插页第2页)。按加、出料方式分有:人工竖窑、机械化竖窑和自动化竖窑。按使用燃料分有:燃煤竖窑、焦炭竖窑、煤气竖窑、天然气竖窑及燃油竖窑。

工作原理按逆流传热原理工作。窑内物料自上而下运动,烟气自下而上穿过整个料柱,物料在窑内预热、煅烧及冷却。对入窑原料块度要求严格,一般为25~150mm,但必须分级装窑,最大块度与最小块度比不宜超过2~3。

工作系统设有加、出料系统,燃烧系统,鼓风系统及排烟系统。

人工竖窑工作系统较简单,原料和焦炭(或无烟煤)用人工分层从窑顶布入窑内,由来自下部的烟气加热。随着物料下移,焦炭在原料间隙中燃烧。燃烧用空气由鼓风系统从窑底(底风)或冷却带窑体周边(腰风)送入窑内,或两者同时送入窑内。废气由窑顶烟囱排至大气。(图1)

以焦炭为燃料的机械化竖窑,原料和焦炭混合装入料斗或分别装入料斗交替倒入窑内。熟料由出料机间歇或连续卸出。设从底部和腰部或只从腰部鼓入的送风系统。燃烧烟气和原料分解产物形成废气,经除尘后由排烟机导入烟囱排至大气。(图2)在煅烧带设汽化冷却壁的竖窑,还设有相应的软水供应和蒸汽利用系统以煤气为燃料的竖窑,在煅烧带窑体设1~2排烧378嘴。每排烧嘴都沿窑体周边均匀布置。直径较大的竖窑也可在煅烧带设横穿断面的梁下烧嘴,或在煅烧带下部窑中心处设置辅助烧嘴,将一部分煤气直接引入窑中心燃烧。燃烧用二次空气由冷却带进入煅烧带。

以油为燃料的高温竖窑,在煅烧带沿窑体高度设2~3排烧嘴,为此还增设有烧嘴供油系统、供油雾化用的压缩空气系统、烧嘴冷却水套用的软水系统。冷却带需要放出多余热空气的放风系统。(图3)基本结构简体为直筒形,其外壳为钢板,内衬以耐火材料。以焦炭为燃料的大型石灰竖窑,冷却带下部窑体的内径逐渐缩小至与出料机的卸料盘相衔接。机械化竖窑窑体上部中央装有布料器,侧面对称开有两个排烟口,用管道与除尘器或烟囱相联,窑体下部设有出料机。人工竖窑烟囱设于窑顶正中部位,加料门对称布置于窑体下部周边。为避免物料粘结窑壁现象,煅烧白云石的竖窑和镁砂的竖窑,在煅烧带可设汽化冷却壁代替耐火砖衬。

窑体耐火材料衬砖分3层,内层为工作层,直接与物料接触,在操作温度下承受物料撞击、磨损及化学侵蚀。中间为保护层,当工作层过度磨损或烧穿时起保护作用。外层为隔热层。煅烧带用作衬砖的材质高温性能要求较为严格。白云石、镁砂竖窑煅烧带厚300~380mm,内层采用镁砖或镁铝砖。粘土、高铝竖窑煅烧带内层厚230~300mm,采用高铝砖。石灰竖窑煅烧带内层厚300~350mm,采用粘土砖、高铝砖或镁砖砌筑。中间保护层一般厚230mm,大型石灰竖窑厚580mm,用粘土砖砌筑。隔热层厚60~‘70mm用轻质粘土砖和隔热填料。

煅烧带的汽化冷却壁有套筒式、全管式、砖管式和间管式。选择原则是最大限度地减少冷却壁表面积,以尽量减少对窑周边物料煅烧的影响和节能。

窑体主要尺寸包括有效高度、内径和高径比。

有效高度系指窑内料柱高度。当物料在窑内煅烧周期一定时,增加有效高度可以提高产量,但窑内气流阻力随之增加。高度过大会影响窑内物料顺行,过小则物料不能充分烧结,且出料温度也高。有效高度与窑内径之比:以焦炭为燃料的白云石、镁砂竖窑为6~7.5,粘土、高铝、石灰竖窑为4~6。

内径小,窑产量低,内径过大,窑内料柱易呈不均匀下移,影响竖窑断面气流均布和熟料质量,特别是以重油、煤气为燃料的竖窑,周边烧嘴送入的火焰,难于达到窑内料柱中心,造成中心物料欠烧。白云石、镁砂、高铝、粘土竖窑内径为1.6~2.5m,石灰竖窑内径为2.4~4m。

设计计算

包括有效高度、有效容积、产量和燃料计算。

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