一种生产高活性石灰的装置及其工艺的制作方法

本发明涉及石灰生产技术领域，具体涉及一种生产高活性石灰的装置及其工艺。

背景技术：

活性石灰的微观特征是结构疏松、空隙丰富、孔径分布均匀合理。石灰在生产过程中按照石灰煅烧程度分为轻烧、中烧、过烧三种，轻烧的活性最好、中烧次之、过烧活性最差。轻烧活性石灰具有气孔率高、比表面积大、晶粒细小、体积密度小及残余co2含量低等特征，其基本的要求至少应达到：气孔率：＞50％、比表面积：1.5-2.0㎡/kg、晶粒:0.1～3μm、体积密度：1.5～1.7g/cm²、活性度：＞300ml。

随着我国国民经济的深化发展，工业用高活性石灰对石灰质量要求越来越高，尤其钢铁企业对钢铁生产的要求，开始由“粗旷型”量的追求，逐渐向“成本精细化、质量优质化”方向转变，对包括冶金活性石灰等在内的钢铁冶金辅料的质量要求和市场需求，也随之提高，尤其是新品种高质量的钢材开发，对冶金石灰的标准提出了更苛刻要求，致使很多石灰生产厂家把目光投向了回转窑生产工艺。但是，随着近几年的对回转窑生产工艺的观察，其投资高、回报周期长、能耗高、原料资源浪费严重、环保不易治理等原因，使其生产成本一直居高不下，部分回转窑生产线陷入停产状态。

与回转窑相比，竖窑具有投资低、回报快、生产成本低的特点，一直受到石灰行业的“青睐”，我国石灰产能80％以上都是采用竖窑来生产的。但是，在石灰生产的工艺中无论哪种竖窑所生产的石灰活性度都无法与回转窑生产的石灰活性度相比，尤其是我国如果以建立在传统的“竖窑”工艺基础上是很难实现生产高活性石灰的目的，目前竖窑生产的石灰活性度只有220-300ml范围，回转窑生产的石灰活性度普遍都在350-400ml范围或更高。而且高活性石灰的价格普遍比低活性度石灰的价格高40％以上。所以，在竖窑生产石灰的工艺基础上寻找和开发新的生产理念、新的煅烧工艺及新的方法和途径来生产高活性石灰是石灰行业当务之急。

技术实现要素：

为此，本发明提供一种生产高活性石灰的装置及其工艺，以解决现有回转窑生产的高活性石灰成本高、能耗高、原料资源浪费严重、环保不易治理，而竖窑所生产的石灰活性度不高等问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

根据本发明的第一方面，一种生产高活性石灰的装置，所述装置包括竖窑、混合液生产装置、汽化液喷吹系统和活化液喷洒系统，所述汽化液喷吹系统安装在所述竖窑上，所述活化液喷洒系统安装在所述竖窑的石料进样料处，所述混合液生产装置设置在所述竖窑外，所述混合液生产装置分别与汽化液喷吹系统和活化液喷洒系统连接。

进一步地，所述混合液生产装置内设置有汽化液生成装置和活化液生成装置，所述汽化液生成装置通过汽化液输送管道与所述汽化液喷吹系统连接，所述活化液生成装置通过活化液输送管道与所述活化液喷洒系统连接。

进一步地，所述汽化液喷吹系统包括蒸汽包、余热换热器和蒸汽喷射装置，所述蒸汽包与所述汽化液输送管道连接，蒸汽包安装在所述竖窑窑顶上方，所述余热换热器通过下降管道与蒸汽包连接，所述蒸汽喷射装置通过蒸汽输送管道与蒸汽包连接。

进一步地，余热换热器包括多个第一余热换热器、多个第二余热换热器和第三余热换热器，所述第一余热换热器安装在所述竖窑窑顶内侧，所述第二余热换热器安装在所述竖窑窑体预热带内部，所述第三余热换热器安装在所述竖窑窑顶烟气下降管外。

进一步地，所述蒸汽喷射装置包括多个第一蒸汽喷射装置和多个第二蒸汽喷射装置，所述第一蒸汽喷射装置设置在所述竖窑的煅烧带上部，所述第二蒸汽喷射装置设置在所述竖窑的煅烧带下部；

所述蒸汽输送管道包括蒸汽输送主管道、第一蒸汽输送分管道和第二蒸汽输送分管道，所述蒸汽输送主管道连接所述蒸汽包，第一蒸汽输送分管道和第二蒸汽输送分管道分别连接蒸汽输送主管道；所述第一蒸汽输送分管道连接所述第一蒸汽喷射装置，所述第二蒸汽输送分管道连接所述第二蒸汽喷射装置。

进一步地，所述汽化液喷吹系统还包括冷凝水回收管，所述冷凝水回收管分别与所述第一蒸汽输送分管道、所述第二蒸汽输送分管道和所述汽化液输送管道连接。

进一步地，所述活化液喷洒系统包括一个或多个活化液喷洒器，所述活化液喷洒器与活化液输送管道连接，活化液喷洒器安装在所述竖窑的石料输送皮带上方；所述活化液输送管道上安装有活化液控制阀门。

根据本发明的第二方面，一种生产高活性石灰的工艺，所述工艺利用上述的装置，其包括步骤a和/或步骤b，其中，

步骤a具体过程为：开启混合液生产装置中的汽化液生成装置进行汽化液的配置，配置成的汽化液在汽化液输送水泵的作用下由汽化液输送管道输送至所述汽化液喷吹系统的蒸汽包内部；蒸汽包内的汽化液经下降管道下降至所述汽化液喷吹系统的余热换热器与烟气余热进行热交换，热交换后产生的蒸汽再经下降管道上升至蒸汽包内；蒸汽包内的汽水混合液经分离后产生的压力为0.31-0.36mpa的蒸汽经蒸汽输送管道输送至所述汽化液喷吹系统的蒸汽喷射装置中，再经蒸汽喷射装置喷射至所述竖窑内部；蒸汽输送管道中形成的冷凝水经冷凝水回收管输送至汽化液输送管道内形成一个循环回路；

步骤b具体过程为：开启混合液生产装置中的活化液生成装置进行活化液的配置，混合后的活化液经活化液控制阀门由活化液输送管道进入所述活化液喷洒系统的活化液喷洒器中，再经活化液喷洒器喷洒至石料输送皮带上部的石料表面。

进一步地，所述汽化液由如下重量百分比的原料组成：混合物a25％-30％、第一添加剂15％-25％和水55％-60％；所述混合物a包括如下重量份数的原料：碳素35-45份和氯化钠45-55份；所述第一添加剂为醋酸钾、草酸钾及氯化钾中的一种或几种。

进一步地，所述活化液由如下重量百分比的原料组成：混合物b25％-30％、余量为水；所述混合物b包括如下重量份数的原料：芒硝45-55份和氯化钠25-35份。

本发明具有如下优点：

本发明一种生产高活性石灰的装置在普通竖窑的基础上安装混合液生产装置、汽化液喷吹系统和活化液喷洒系统，通过各项装置的组合和操作，能够得到高活性的活性石灰，且生产工艺操作简单，耗能低，利于工业化推广。

本发明一种生产高活性石灰的工艺利用气体活化原理通过往石灰窑窑体内部直接喷射适量的蒸汽的方法实现增加石灰活性度的目的。

本发明一种生产高活性石灰的工艺通过对石灰石原料表面喷洒适量的活化液可以大大减少煅烧时间，节省燃料达到节能目的，而且得到的氧化钙纯度高，活性高。

与普通竖窑煅烧方式相比，采用本发明一种生产高活性石灰的工艺生产的石灰活性度可以提高50-100ml，在适宜的原料条件下，气烧竖窑生产的石灰活性度可以最高达到440ml，混料式竖窑(煤炭、焦炭)生产的石灰活性度最高可达390ml及以上，可以提高生产效率10％以上，同时可降低燃料能耗10％以上。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

图1为本发明1提供的一种生产高活性石灰的装置的结构示意图；

图2为图1中a部分的结构示意图；

图3为图1中b部分的结构示意图。

图中：竖窑1，混合液生产装置2，汽化液输送管道3，活化液输送管道4，蒸汽包5，余热换热器6，第一余热换热器61，第二余热换热器62，第三余热换热器63，蒸汽喷射装置7，第一蒸汽喷射装置71，第二蒸汽喷射装置72，冷凝水回收管8，蒸汽输送管道9，蒸汽输送主管道90，第一蒸汽输送分管道91，第二蒸汽输送分管道92，活化液喷洒器10，活化液控制阀门11，汽化液输送水泵12。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-3所示的一种生产高活性石灰的装置，所述装置包括竖窑1、混合液生产装置2、汽化液喷吹系统和活化液喷洒系统，所述汽化液喷吹系统安装在所述竖窑1上，所述活化液喷洒系统安装在所述竖窑1的石料进样料处，所述混合液生产装置设置在所述竖窑1外，所述混合液生产装置2分别与汽化液喷吹系统和活化液喷洒系统连接。所述混合液生产装置2内设置有汽化液生成装置和活化液生成装置，所述汽化液生成装置通过汽化液输送管道3与所述汽化液喷吹系统连接，所述活化液生成装置通过活化液输送管道4与所述活化液喷洒系统连接。

本发明的装置中的竖窑可以为现有的普通竖窑，不用建设新的竖窑工程，可以应用本发明技术的竖窑包括燃煤混烧竖窑、气烧竖窑等。在普通竖窑的基础上安装混合液生产装置、汽化液喷吹系统和活化液喷洒系统，通过本发明的各项装置组合和操作，能够得到高活性的活性石灰，且生产工艺操作简单，耗能低，利于工业化推广。

通过汽化液喷吹系统利用石灰窑竖窑炉顶平台内部及外部和石灰窑预热带内部环形周边部位和窑顶烟气下降管道的部位的烟气余热进行蒸汽的生产，再将生产的蒸汽喷吹到窑内，可以降低石灰生产过程中预热和煅烧温度以及煅烧时间，对石灰石的分解和结晶发育起到强烈催化作用，能够加快了co2分解和逸出速度，加速了石灰石在煅烧过程中的分解，减少了石灰的生烧和过烧现象，同时提高了活性石灰的活性；通过活化液喷洒系统将有利于碳酸钙分解反应的活化液随着物料输送至竖窑内，通过活化液的作用，加快了caco3的分解速度，使co2逸出的速度加快，减少了煅烧时间。

所述汽化液喷吹系统包括蒸汽包5、余热换热器6和蒸汽喷射装置7，所述蒸汽包5与所述汽化液输送管道3连接，蒸汽包5安装在所述竖窑1窑顶上方，所述余热换热器6通过下降管道与蒸汽包5连接，所述蒸汽喷射装置7通过蒸汽输送管道9与蒸汽包5连接。

余热换热器6包括多个第一余热换热器61、多个第二余热换热器62和第三余热换热器63，所述第一余热换热器61安装在所述竖窑1窑顶内侧，所述第二余热换热器62安装在所述竖窑1窑体预热带内部，所述第三余热换热器63安装在所述竖窑1窑顶烟气下降管外。

所述蒸汽喷射装置7包括多个第一蒸汽喷射装置71和多个第二蒸汽喷射装置72，所述第一蒸汽喷射装置71设置在所述竖窑1的煅烧带上部，所述第二蒸汽喷射装置72设置在所述竖窑1的煅烧带下部；

所述蒸汽输送管道9包括蒸汽输送主管道90、第一蒸汽输送分管道91和第二蒸汽输送分管道92，所述蒸汽输送主管道90连接所述蒸汽包5，第一蒸汽输送分管道91和第二蒸汽输送分管道92分别连接蒸汽输送主管道90；所述第一蒸汽输送分管道91连接所述第一蒸汽喷射装置71，所述第二蒸汽输送分管道92连接所述第二蒸汽喷射装置72。

所述汽化液喷吹系统还包括冷凝水回收管8，所述冷凝水回收管8分别与所述第一蒸汽输送分管道91、所述第二蒸汽输送分管道92和所述汽化液输送管道3连接。

所述活化液喷洒系统包括一个或多个活化液喷洒器10，所述活化液喷洒器10与活化液输送管道4连接，活化液喷洒器10安装在所述竖窑1的石料输送皮带上方；所述活化液输送管道4上安装有活化液控制阀门11。

通过设置在石灰窑竖窑炉顶平台内部及外部和石灰窑预热带内部环形周边部位和窑顶烟气下降管道的部位的余热换热器6收集烟气余热进行蒸汽的生产，蒸汽的使用是通过把蒸汽喷射装置7安装在窑体煅烧带的上部和下部环形周边来实现把蒸汽均匀的喷射至窑体内部，蒸汽喷射装置7在窑体周边按照均匀间距设置多个，通过阀门及管路的操控实现蒸汽的供给。蒸汽喷射装置7在利用蒸汽包5蒸汽自然产生的压力下，可以实现在不用外部增压设备的条件下自动增压产生扩压高速气流，达到气流在炉内均布的目的，只有蒸汽气流均匀的与石灰表面接触才能达到增加活性的目的。

蒸汽包5内部的蒸汽来源于水或者来源于设置在石灰窑配料混料系统部位的混合液生产装置，混合液生产装置把各种添加剂和水配制成为汽化液和活化液两种液体，其中汽化液通过高压水泵的作用被输送至窑顶蒸汽包5内，蒸汽包5内产生的冷凝水经冷凝水回收管8回落至混合液生产装置内。活化液通过管路及阀门装置和活化液喷洒器10喷洒到石料输送皮带机上的石料表面上。混合液生产装置除有混合搅拌功能外还同时具有加热的功能，加热的热源来自于窑顶蒸汽包5的100℃以上的蒸汽与冷水热交换产生的热量，也可以采用在混合液生成装置内部设置的电加热装置进行加热。

实施例2

一种生产高活性石灰的工艺，所述工艺利用实施例1所述的装置，其包括如下步骤a：

开启混合液生产装置2中的汽化液生成装置进行汽化液的配置，配置成的汽化液在汽化液输送水泵12的作用下由汽化液输送管道3输送至所述汽化液喷吹系统的蒸汽包5内部；蒸汽包5内的汽化液经下降管道下降至第一余热换热器61、第二余热换热器62和第三余热换热器63内部与烟气余热进行热交换，热交换后产生的蒸汽再经下降管道上升至蒸汽包5内；蒸汽包5内的汽水混合液经分离后产生的压力为0.31-0.36mpa的蒸汽经蒸汽输送主管道90输送至第一蒸汽输送分管道91和第二蒸汽输送分管道92，第一蒸汽输送分管道91中的蒸汽经煅烧带上部的所述第一蒸汽喷射装置71喷射至窑体内部中，第二蒸汽输送分管道92中的蒸汽经经煅烧带下部的所述第二蒸汽喷射装置72喷射至所述竖窑1内部；第一蒸汽输送分管道91和第二蒸汽输送分管道92中形成的冷凝水经冷凝水回收管8输送至汽化液输送管道3内形成一个循环回路；

所述汽化液由如下重量百分比的原料组成：混合物a25％-30％、第一添加剂15％-25％和水55％-60％；所述混合物a包括如下重量份数的原料：碳素35-45份和氯化钠45-55份；所述第一添加剂为醋酸钾、草酸钾及氯化钾中的一种或几种。所述汽化液中混合物a和第一添加剂廉价易得且无污染，生成成本很低，而且与石灰石的配比很小，二者的总量为石灰石用量的1-6％，成本很低。

该工艺利用气体活化原理通过往石灰窑窑体内部直接喷射适量的蒸汽的方法实现增加石灰活性度的目的，主要喷吹部位在石灰窑的煅烧带上部和冷却带与煅烧带的结合部位。

将选自醋酸钾、草酸钾及kcl、nacl中的一种或几种的添加剂与粉状混合物a充分与水混合制成汽化液，把制备成的汽化液输送至石灰窑窑体内部，通过汽化液生成的蒸汽与窑内石灰的反应可以起到汽浴和加热介质的作用，能够均衡窑内温度，减少石灰的生烧和过烧，进而加快了caco3的分解速度，减少了煅烧时间，从而降低了能源消耗。同时，混合物a中的碳素通过汽化反应，可以把残留在石灰原料中的硫元素以及碳元素能够更加彻底的挥发出去，避免再次与氧化钙结合，从而提高了活性石灰的纯度，进一步提高了生石灰的活性度。添加剂的作用是能促进石灰中cao晶体的生长，使生成的石灰晶格松散、柔软，空隙率增大，更进一步提高了生石灰的活性度。

实施例3

一种生产高活性石灰的工艺，所述工艺利用实施例1所述的装置，其包括如下步骤b：

开启混合液生产装置2中的活化液生成装置进行活化液的配置，混合后的活化液经活化液控制阀门11由活化液输送管道4进入所述活化液喷洒系统的活化液喷洒器10中，再经活化液喷洒器10喷洒至石料输送皮带上部的石料表面。

所述活化液由如下重量百分比的原料组成：混合物b25％-30％、余量为水；所述混合物b包括如下重量份数的原料：芒硝45-55份和氯化钠25-35份。混合物b廉价易得且无污染，生成成本很低，而且与石灰石的配比很小，其用量为石灰石用量的1-6％，成本很低。

该工艺通过对石灰石原料表面喷洒适量的活化液可以大大减少煅烧时间，节省燃料达到节能目的，而且得到的氧化钙纯度高，活性高。该方法是在石灰石表面喷洒一层由混合物b与水制成的活化液，喷洒活化液的石灰石直接进入窑内进行煅烧，活化液不需要蒸汽汽化，具有成本低、工艺流程简单、操作简单的特征。其中所述活化液中的混合物b能促进石灰中cao晶体的生长，使生成的石灰晶格松散、柔软，空隙率增大，提高了生石灰的活性度。

实施例4

一种生产高活性石灰的工艺，所述工艺利用实施例1所述的装置，其包括实施例2的步骤a和实施例3的步骤b。

本发明的一种生产高活性石灰的工艺可以单独使用实施例2的步骤a和实施例3的步骤b，也可以是二者的结合使用。

通过试验和生产数据显示，与普通竖窑煅烧方式相比，采用同时采用实施例2的步骤a和实施例3的步骤b的工艺生产的石灰活性度可以提高50-100ml范围，在适宜的原料条件下，气烧竖窑生产的石灰活性度可以最高达到440ml，混料式竖窑(煤炭、焦炭)生产的石灰活性度最高可达390ml及以上。

通过汽化液和活化液的作用，加快了caco3的分解速度，使co2逸出的速度加快，减少了煅烧时间，与普通竖窑煅烧方式相比，可以提高生产效率10％以上，同时可降低燃料能耗10％以上。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。