燃烧块状材料的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于燃烧块状材料特别是石灰石、白云石砖、镁砖或其它碳酸盐岩的方法，在至少一个轴里，其包括预热区、燃烧区和冷却区，其中，煤经由燃烧器喷枪进行供给。
【背景技术】
[0002]石灰燃烧的燃料费用是相当大的并且可以占生产成本的50%以上。由于在大多数情况下，煤是最廉价的能量来源，当前大部分的石灰窑都是燃煤。然而煤炭在其属性方面却差异很大。例如，高含量的灰分和硫具有不利的影响，因为熟石灰被不希望地污染。
[0003]煤的一个特别特点是它的溶胀指数(swelling index)。从众多的实际测试中，已知的是迄今为止具有溶胀指数大于1.0的煤尚不可能在石灰窑中加以使用，尤其是在并行流-逆流再生石灰窑里，因为遇到了严重的运行问题，如对于燃烧器喷枪的堵塞和由于氧化或熔化造成燃烧器喷枪的燃尽。由于在PCR轴式石灰窑里这样的煤的受限可用性，迄今为止，要么使用圆柱形旋转窑，要么不得不使用石油焦炭或液体或气体燃料。然而圆柱形回转窑具有相当大的缺点，它们消耗比PCR石灰窑多50-100%的燃料，并且因此也排出更大量的CO2进入大气。使用石油焦炭也是不利的，因为它的硫含量可以是煤中硫含量的10倍，从而产生进一步的限制。此外，液态和气态燃料在某些情况下是不可用，或者比煤贵得多。
[0004]DE 32 27 395 C2公开了一种制造用于气化器反应器或轴式窑的固定床的煤球(briquettes)的方法，其中30-85%的非结块原煤和15-70%的结块原煤被混合并随后形成煤球，其中，结块煤具有大于5的结块能力(肿胀指数)。
【发明内容】
[0005]本发明是基于具体化用于燃烧块状物料的方法为目标，利用该方法燃料成本可以降低。
[0006]根据本发明，用于燃烧块状物料的方法是通过以下方式实现的，即在包括预热区、燃烧区和冷却区的至少一个轴中，其中具有> I的溶胀指数的煤与传输介质一起通过燃烧器喷枪被提供，其中所述燃烧器喷枪具有燃烧器尖端，经由该燃烧器尖端所述煤连同传输介质一起到该轴内，其中，在燃烧器喷枪里的煤的温度保持低于某一温度值，在该温度下被使用煤的熔融相被形成。在此，对于煤的运输，采用传输介质，在该轴中，在直接毗邻燃烧器尖端的区域里，形成了贫氧气氛以便在其从燃烧器喷枪出来后延缓煤的燃烧。
[0007]在本申请中，溶胀指数是按照标准ASTM D720-91的定义。
[0008]煤通常经由燃烧器喷枪以煤尘的形式被气动地喷射入窑内。燃烧器喷枪位于预热区段或所述轴的燃烧区并且由块状物料特别是石灰石包围。在此，在预热区的上端处的块状物料的温度大约为100°C，而在其下端，所述温度低于物料煅烧的典型煅烧温度约50°C，对于石灰石而言，煅烧温度通常为约750°C至800°C。块状物料的热量是通过燃烧器喷枪的壁从外部传递到内部的，借此所提供的煤在离开该燃烧器喷枪之前被加热并且在燃烧器喷枪外自动点燃。
[0009]在本发明所基于的试验中，我们发现在上述特定的温度之上，具有溶胀指数> I的煤形成熔融相，其附着在燃烧器喷枪的内壁并且在短时间后就堵塞所述燃烧器喷枪。此夕卜，在窑轴的再生阶段，在燃烧器内的沉积可以点燃并且因此非常迅速损毁燃烧器喷枪。已经发现在特定温度被超过的情况下，具有溶胀指数> I的煤的挥发性成分非常迅速地导致结块。在这种现象的情况下，首先形成熔融相，其由于挥发性成分的逃逸而溶胀并且迅速堵塞燃烧器喷枪。发现在200-300的范围内的范围内煤的挥发成分慢慢地逃逸并且在高于450 0C下迅速逃逸。然而取决于煤的类型，这些数值可以变化很大。
[0010]在本发明所基于的试验中，使用不同的煤，发现相变现象通常在高于150°C时开始。在实验窑里，溶胀实验还表明取决于煤的类型，煤的膨胀可以开始于不同的温度。所述温度通常为约250°C ο但是，如果在燃烧器喷枪里的煤的温度保持在低于被使用的煤的熔融相被形成的温度值，使用具有溶胀指数> I的煤是可能的。特别是在北美，存在具有相对高的溶胀指数> I的廉价煤炭的高可用性。通过上述方法，现在有可能在轴式石灰窑中使用这样廉价的煤，由此所述燃料成本可相对于以前所使用的煤而大大减少。
[0011]除了上面讨论的结果，各种试验同样表明，虽然在燃烧器管中煤的温度通过相应的规定而被降低，在用于燃烧的物料里具有溶胀指数> I的煤相比于具有膨胀指数< I的煤而言被更少有效地分布，并且在从燃烧器喷枪出来后立即点燃，导致在燃烧器尖端的区域里非常激烈的发热。这导致从燃烧器前端向上地烧尽。为了防止这种情况，在各种实验中，在燃烧器尖端的区域的窑中的气氛通过使用用于煤的不同传输介质而被改变。从燃烧器喷枪出来后的煤炭的点火行为从而再次被推迟。为此目的，通过注射水在燃烧器尖端周围产生贫氧气氛。
[0012]此外，进行了使用氮气作为用于煤的传输介质的试验，其结果出乎意料的好，因为氮不仅降低了燃烧器管中的温度并且从而防止在管里结块而且也在窑的燃烧器尖端的区域里产生了贫氧气氛。因此，在从燃烧器喷枪出来后再次延迟煤的直接点火是可能的，它抵消在燃烧器尖端的区域里产生的热量。这导致了燃烧器喷枪的运行持续时间的增长，从而增加了窑容量以及窑的停机时间的减少。
[0013]从属权利要求涉及本发明的进一步改进。
[0014]燃烧器喷枪优选地被布置在预热区或在所述轴的燃烧区并且出于加热煤目的，与位于那里的块状物料操作性接触。在此，在燃烧器喷枪里的煤的温度被方便地保持在低于2500C，优选低于200°C，最优选低于150°C。
[0015]要保持这些温度值，有可能为采用以下措施中的一种或多种来实现:
[0016]-燃烧器喷枪配备有绝缘件以便由此大大减少通过燃烧器喷枪的壁由外部到内部的热流，从而煤被加热到相应较低程度。这种措施具有的优点在于石灰窑的热效率不被削弱；
[0017]-燃烧器喷枪被冷却，其中，冷却可以例如由气体或液体来实现。例如，配备有采用水、热油或空气进行冷却的外壳的燃烧器喷枪将是可能的。该方法对于石灰窑的热效率也仅有微不足道的影响；
[0018]-煤在被供给到燃烧器喷枪之前被冷却，或者将煤连同传输介质经由燃烧器喷枪被提供，其中，该煤的温度通过传输介质的温度和/或流速进行设置。通过这些措施，煤炭在燃烧器喷枪内被加热到相应较低的温度。如果传输介质是空气，对于传输空气的流速的增加然而仅可以实现到非常有限的范围，因为PCR石灰窑的热效率随空气流速会相应地变差，并且此外，该窑的废气温度相应地增加；
[0019]-非可燃成分，特别是含有CaO或CaCO3，连同煤一起被引入到燃烧器喷枪内，以便设置煤的温度。为此目的，混合来自窑废气过滤器的灰尘以增加物质流将是可能的。这种过滤灰尘不会构成异物，使得产品的污染也不会发