本发明涉及水泥及耐火材料行业用悬浮焙烧窑炉，尤其涉及一种大型悬浮窑及其生产工艺。
背景技术：
悬浮焙烧技术是广泛应用在水泥行业及耐火材料行业的煅烧技术。随着工业的发展和科技的进步，工业化生产规模的不断增大，生产企业对窑炉设备规格、能力的要求也逐渐提高。因此，大型悬浮窑的技术开发是大势所趋。
悬浮窑煅烧系统主要由预热旋风分离器、煅烧反应器、中间分离器及冷却旋风分离器组成。按照传统大型窑炉的设计习惯，是按现有小规模设备的规格尺寸进行比例放大，再重新布置。但对于悬浮窑来说，旋风分离器设备尺寸增大后，会使分离效率有所下降，造成系统能源浪费。各级旋风分离器间的气体管道随设备增大而加长，使得整个窑炉系统的阻力损失增大，增加了风机的电耗。由于悬浮窑中各设备沿竖直方向布置，窑体及厂房都很高，而设备尺寸的增大会极大地增加悬浮窑的厂房高度，对超高建筑来说，高度每增加一米其建设成本也会大幅度增加，因此在大型悬浮窑开发过程中，合理控制窑体高度是控制建设成本的关键。
技术实现要素：
本发明提供了一种大型悬浮窑及其生产工艺，采用多个小规格旋风分离器分组，且并、串联相结合的方式来实现悬浮窑的大型化，在确保分离效率的前提下，有效降低悬浮窑的总体高度，减少系统运行阻力，从而控制建设及运行成本。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种大型悬浮窑，所述悬浮窑由原料输送系统、煅烧系统、成品输送系统和排烟除尘系统组成；所述煅烧系统由多级预热旋风分离器、煅烧反应器、中间分离器和多级冷却旋风分离器组成；其中：
多级预热旋风分离器平均分成多组，每组由若干预热旋风分离器组成；原料输送系统的加料装置与一级预热旋风分离器前的进料管道连接，多级预热旋风分离器的进料管道依次串联；且每组内各级预热旋风分离器的进料管道分别与下一级预热旋风分离器的排气管道连接；每组内各级旋风分离器间的排料管道串联连接，各组预热旋风分离器的排气管道末端并联后依次连接布袋除尘器、排烟机和烟囱，进气管道首端并联后连接中间分离器的排烟管道；
多级冷却旋风分离器平均分成多组，每组由若干冷却旋风分离器组成；每组内各级冷却旋风分离器间的进料管道和出料管道均为串联连接，且每组内各冷却旋风分离器的排气管道分别与上一级冷却旋风分离器的进料管道连接，每组内末级冷却旋风分离器的出料管道分别连接成品输送系统的出料皮带机；每组内末级冷却旋风分离器的进气管道连接外部冷却风管道；各组中第一级冷却旋风分离器的排气管道并联后连接煅烧反应器燃烧器的二次风入口；各组中第一级的冷却旋风分离器的进料管道分别与中间分离器的出料管道连接。
所述每组预热旋风分离器前的进气管道上设流量计，每组内第一级预热旋风分离器的排气管道上设调节阀。
所述煅烧反应器与中间分离器之间通过倒U型管道连接。
所述预热旋风分离器、冷却旋风分离器上均安装有料位计，出料管道上均安装回转卸料阀，进气管道和排气管道上均安装测温、测压仪表。
一种大型悬浮窑的生产工艺，系统内气体由下向上流动，最后由窑顶排出；物料由窑顶加入，由上向下流动，最后从窑底排出；物料和气体在窑内呈逆流流动；具体包括如下步骤：
1)物料由窑顶加入，经过各级预热旋风分离器预热后，由末级预热旋风分离器的出料管流至煅烧反应器内；
2)预热后的物料进入煅烧反应器内，燃料通过安装在煅烧反应器下部的烧嘴供入并燃烧；物料与煅烧反应器内燃烧产生的烟气充分接触换热，完成煅烧；烟气带动物料一起向上流动，经过倒U型管道后进入到中间分离器；
3)物料与烟气一同进入中间分离器完成旋流分离后，物料由中间分离器底部多个出料管分流至各组冷却旋风分离器内；热烟气由中间分离器顶部排烟管道分流到各组预热旋风分离器内；
4)冷却空气通过系统负压抽进冷却旋风分离器内，物料在各组冷却旋风分离器内经各级冷却旋风分离器内的冷却空气旋流冷却后排出，进入成品输送系统；各组冷却旋风分离器的冷却空气冷却物料后，最终汇总进入煅烧反应器内，作为二次空气参与燃烧；
5)系统运行过程中，通过调节阀调节各组预热/冷却旋风分离器的前后压差，保证流过每组预热/冷却旋风分离器的气体流量一致。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)通过将预热、冷却旋风分离器分组，使进入各组旋风分离器的气体得以分流，降低了气体流量，缩小了每级旋风分离器的结构尺寸，小规格的旋风分离器的分离效率更高，且成组的小规格旋风分离器能有效降低悬浮窑的总体高度；
2)预热、冷却旋风分离器各组之间气流为并行流动，总压差为各组旋风分离器中的最大压差，而非各组压差总和，且小规格旋风分离器的压差较小，因此，并联成组的小规格旋风分离器总压差更小，系统阻力更低；
3)预热旋风分离器采用高固气比的流动传热方式，因此出窑废气温度更低；
4)冷却旋风分离器采用低固气比的流动传热方式，因此出窑物料温度更低。
附图说明
图1是本发明所述一种大型悬浮窑的结构示意图。
图2是本发明所述一种大型悬浮窑的立体结构示意图。
图3是单组预热旋风分离器的仪表测点分布图。
图中：1.1#预热旋风分离器 2.2#预热旋风分离器 3.3#预热旋风分离器 4.4#预热旋风分离器 5.5#预热旋风分离器 6.6#预热旋风分离器 7.煅烧反应器 8.中间分离器 9.1#冷却旋风分离器 10.2#冷却旋风分离器 11.3#冷却旋风分离器 12.4#冷却旋风分离器 13.5#冷却旋风分离器 14.6#冷却旋风分离器 15.7#冷却旋风分离器 16.8#冷却旋风分离器 17.9#冷却旋风分离器 18.回转卸料阀 19.出料皮带机 20.调节阀 21.布袋除尘器 22.排烟机 23.烟囱 24.加料装置 25.倒U型管道 T1.测温仪表 P1.测压仪表 FT.流量计 LA.料位计
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1、图2所示，本发明所述一种大型悬浮窑，所述悬浮窑由原料输送系统、煅烧系统、成品输送系统和排烟除尘系统组成；所述煅烧系统由多级预热旋风分离器1-6、煅烧反应器7、中间分离器8和多级冷却旋风分离器9-17组成；其中：
多级预热旋风分离器1-6平均分成多组，每组由若干预热旋风分离器组成；原料输送系统的加料装置24与一级预热旋风分离器前的进料管道连接，多级预热旋风分离器1-6的进料管道依次串联；且每组内各级预热旋风分离器的进料管道分别与下一级预热旋风分离器的排气管道连接；每组内各级旋风分离器间的排料管道串联连接，各组预热旋风分离器的排气管道末端并联后依次连接布袋除尘器21、排烟机22和烟囱23，进气管道首端并联后连接中间分离器8的排烟管道；
多级冷却旋风分离器9-17平均分成多组，每组由若干冷却旋风分离器组成；每组内各级冷却旋风分离器间的进料管道和出料管道均为串联连接，且每组内各冷却旋风分离器的排气管道分别与上一级冷却旋风分离器的进料管道连接，每组内末级冷却旋风分离器的出料管道分别连接成品输送系统的出料皮带机19；每组内末级冷却旋风分离器的进气管道连接外部冷却风管道；各组中第一级冷却旋风分离器的排气管道并联后连接煅烧反应器7燃烧器的二次风入口；各组中第一级的冷却旋风分离器的进料管道分别与中间分离器8的出料管道连接。
所述每组预热旋风分离器前的进气管道上设流量计FT，每组内第一级预热旋风分离器的排气管道上设调节阀20。
所述煅烧反应器与中间分离器之间通过倒U型管道25连接。
所述预热旋风分离器、冷却旋风分离器上均安装有料位计LA，出料管道上均安装回转卸料阀18，进气管道和排气管道上均安装测温、测压仪表T1、P1。
一种大型悬浮窑的生产工艺，系统内气体由下向上流动，最后由窑顶排出；物料由窑顶加入，由上向下流动，最后从窑底排出；物料和气体在窑内呈逆流流动；具体包括如下步骤：
1)物料由窑顶加入，经过各级预热旋风分离器1-6预热后，由末级预热旋风分离器6的出料管流至煅烧反应器7内；
2)预热后的物料进入煅烧反应器7内，燃料通过安装在煅烧反应器7下部的烧嘴供入并燃烧；物料与煅烧反应器7内燃烧产生的烟气充分接触换热，完成煅烧；烟气带动物料一起向上流动，经过倒U型管道25后进入到中间分离器8；
3)物料与烟气一同进入中间分离器8完成旋流分离后，物料由中间分离器8底部多个出料管分流至各组冷却旋风分离器内；热烟气由中间分离器8顶部排烟管道分流到各组预热旋风分离器内；
4)冷却空气通过系统负压抽进冷却旋风分离器内，物料在各组冷却旋风分离器内经各级冷却旋风分离器内的冷却空气旋流冷却后排出，进入成品输送系统；各组冷却旋风分离器的冷却空气冷却物料后，最终汇总进入煅烧反应器7内，作为二次空气参与燃烧；
5)系统运行过程中，通过调节阀20调节各组预热/冷却旋风分离器的前后压差，保证流过每组预热/冷却旋风分离器的气体流量一致。
悬浮窑煅烧系统各设备规格尺寸的计算方法如下：
1)根据悬浮窑产量、热耗、燃料热值计算出悬浮窑系统风量，根据物料粒度、重度以及气体重度确定物料的气力输送流速，进而确定煅烧反应器7内径；根据不同粒度物料煅烧所需停留时间，确定煅烧反应器7的高度。
2)根据系统废气量及预热旋风分离器1-6分组数，确定每组预热旋风分离器的进气流量，根据悬浮窑预热旋风分离器的进气工况，气体流速通常取18～25m/s，由此确定预热旋风分离器1-6的进口尺寸，预热旋风分离器1-6采用高效旋风分离器，根据进口尺寸及各部分的比例系数，可确定其余部分的结构尺寸。
3)根据每组冷却旋风分离器的出料量及温度计算所需冷却风量，同理求得冷却旋风分离器9-17的进口及其余结构尺寸。
如图3所示，各级旋风分离器上均安装料位计LA，出料管道上均安装回转卸料阀18，根据各级旋风分离器内料位情况，适当调整其回转卸料阀18的出料速度。进气管道、排气管道上均安装测温仪表T1、测压仪表P1，通过检测各级旋风分离器的进出口压力，可以确定其气固流动是否顺畅，通过温度检测可以适当调整燃料量、空气量以及加料量。
每组预热旋风分离器的进气管道上安装流量计FT，每组最上一级旋风分离器的排气管道上均安装有调节阀20，通过调节阀20调节各组预热旋风分离器的前后压差，保证流过各组预热旋风分离器的气体流量一致。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例】
如图1、图2所示，本实施例中，悬浮窑煅烧系统中的各级预热旋风分离器(1#-6#预热旋风分离器)平均分成3组，每组由2个旋风分离器组成；其中1#和6#预热旋风分离器为一组，2#和5#预热旋风分离器为一组，3#和4#预热旋风分离器为一组。每组内各级预热旋风分离器间的进气管道、排气管道为串联连接，组与组之间的预热旋风分离器的进气管道、排气管道为并联连接。
各级冷却旋风分离器也平均分成3组，每组由3个冷却旋风分离器组成；其中1#、2#、3#冷却旋风分离器为一组，4#、5#、6#冷却旋风分离器为一组，7#、8#、9#冷却旋风分离器为一组。每组内各级旋风分离器间的进气管道、排气管道、进料管道和出料管道均采用串联连接，组与组之间的冷却旋风分离器的进气管道、排气管道、进料管道和出料管道均采用并联连接。
物料由加料装置送入1#预热旋风分离器1进气口，随热烟气在1#预热旋风分离器内旋流分离，从1#预热旋风分离器出料管排出后，依次经过2#～6#预热旋风分离器2～6，完成预热。预热后进入煅烧反应器7内，与煅烧反应器内燃烧生成的烟气充分接触换热，完成煅烧。燃料通过安装在煅烧反应器下部的烧嘴供入，燃烧产生的烟气带动物料一起向上流动，经过倒U型管道后进入到中间分离器8。物料与烟气在中间分离器8内完成旋流分离后，物料再由底部多个出料管分流至各组冷却旋风分离器中。分流的物料在各自组内的冷却旋风分离器内与冷却空气旋流冷却，经各级冷却旋风分离器冷却后由出料皮带机19排出，进入成品输送系统。
冷却空气通过系统负压抽进各组冷却旋风分离器内，冷却物料后最终汇总进入煅烧反应器内，作为二次空气参与燃烧。煅烧反应器内燃烧后的烟气与物料一同进入中间分离器，旋流分离后热烟气由中间分离器顶部排烟管道分流到各组预热旋风分离器内。在各自组内旋流预热后汇总排出窑外，经布袋除尘器21、排烟机22，从烟囱23排放至大气。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。