一种以秸秆粉料和木屑粉料为燃料的双膛石灰竖窑供热系统的制作方法

本发明涉及石灰竖窑供热技术领域，尤其涉及一种以秸秆粉料和木屑粉料为燃料的双膛石灰竖窑供热系统。

背景技术：

秸秆和木材废料是农业、工业生产中的两种废弃物，以往多采用直接焚烧的措施处理这两种废弃物。由于焚烧环境多为露天燃烧，燃烧过程未经控制，燃烧产生的大量烟气也得不到及时处理，因此会造成大量浓烟、粉尘和硫化物直接排放至大气中污染环境，同时也浪费了资源。近期，随着国家环保政策的推进，对农业秸秆的处理有了更严格的要求。各地纷纷出台政策，严禁焚烧秸秆，实现秸秆的有效利用不仅可以有利于环保，还能创造新的收益。

不同秸秆的热值是3000～3800大卡/公斤，不同木屑的热值是4200～4500大卡/公斤。以上两种燃料相对于煤粉、煤气、天然气等燃料的单位质量热值明显偏低，因此燃烧所形成的最高温度较低。工业制备石灰的温度相对于水泥生产、烧结等反应的温度要低很多，一般在1100～1350℃，而双膛竖窑又是诸多窑型中燃耗最低的窑型。因此采用秸秆粉料和木屑粉料作为燃料，利用双膛竖窑制备石灰是可行的。

采用秸秆粉料和木屑粉料为燃料，与传统燃料(如煤粉、煤气、天然气)相比，存在如下几个问题：1)单位热值低；2)破碎后难以达到非常细的粒度；3)必须严格控制燃料水分；4)秸秆来源存在季节性；5)燃料燃烧时间较短；6)燃料燃烧过程中产生的烟气量较大。

由于燃料特性的改变，以秸秆粉料和木屑粉料作为燃料的石灰竖窑供热系统必须加以改进，以达到以下目的：1)保证所生产石灰的质量合格(减少生烧和过烧率)；2)保证烧成带的温度和高度；3)木屑和秸秆的配比可以随意转换，以适应秸秆粉料因季节性因素来源不足的问题；4)保证设备稳定、安全运行。

技术实现要素：

本发明提供了一种以秸秆粉料和木屑粉料为燃料的双膛石灰竖窑供热系统，以秸秆和木屑代替煤粉、煤气、天然气等燃料来煅烧石灰，既降低了燃料成本，同时也保护了环境；两种燃料可以切换或混合使用，同时能够最大限度的降低秸秆粉料和木屑粉料因物理特性造成的供热不均匀问题，使每一个烧嘴都能得到相应的燃料量。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种以秸秆粉料和木屑粉料为燃料的双膛石灰竖窑供热系统，包括秸秆粉料储仓、木屑粉料储仓、中心称量搅拌输送储仓、叶轮给料机、燃料输送风机、空气分配器、喂料靴、窑下输送管道及窑上输送管道；

所述中心称量搅拌输送储仓的顶部设秸秆进料口、木屑进料口及压力平衡口，秸秆粉料储仓的出料口通过秸秆粉料下料管道连接所述秸秆进料口，木屑粉料储仓的出料口通过木屑粉料下料管道连接所述木屑进料口，木屑粉料储仓另外通过压力平衡管道连接所述压力平衡口；所述中心称量搅拌输送储仓内设搅拌器，底部设多个下料口通过对应的下料接管连接对应的仓下输送管道，仓下输送管道上分别设叶轮给料机；

所述燃料输送风机的出风管道连接空气分配器的空气入口端，空气分配器的空气出口端设多个出气口连接对应的多个窑下输送管道；仓下输送管道通过喂料靴连接对应的窑下输送管道，窑下输送管道通过对应的双路管阀一连接两路分配支管；双膛石灰竖窑设有1#窑膛和2#窑膛，每个窑膛内分别设一个中心烧嘴及多个外围烧嘴，外围烧嘴每2个为一组；与其中一条窑下输送管道相连的两路分配支管分别连接1#窑膛内的中心烧嘴、2#窑膛内的中心烧嘴；其余各条窑下输送管道的两路分配支管分别通过对应的双路管阀二连接两路燃料支管；两路燃料支管中，其中一路连接1#窑膛内的一组外围烧嘴，另外一路连接2#窑膛内的一组外围烧嘴。

所述叶轮给料机的阀体内设多个u型槽代替叶片，叶轮给料机为不锈钢材质。

所述喂料靴由下料管、进气输料管及喷吹管组成；所述下料管的顶端与仓下输送管道的出料口相连通；所述进气输料管设于窑下输送管道上，其一端为进气口，另一端为出气出料口；靠近进气口一端的进气输料管与靠近下料口一端的下料管通过喷吹管连通。

所述燃料输送风机采用罗茨风机；燃料输送风机与空气分配器相连的出风管道上设总管压力传感器。

所述中心称量搅拌输送储仓的顶部还设有氮气入口及废气入口；所述氮气入口通过氮气管道连接氮气气源，所述废气入口通过窑尾干燥废气管道连接窑尾干燥废气；所述氮气管道、窑尾干燥废气管道上均设有半球阀及气控半球阀，其中气控半球阀靠近中心称量搅拌输送储仓设置；所述秸秆粉料下料管道、木屑粉料下料管道、压力平衡管道上均设有半球阀及气控半球阀，其中气控半球阀靠近中心称量搅拌输送储仓设置。

所述中心称量搅拌输送储仓的底部外侧设压缩空气环管，压缩空气环管的一端与压缩空气气源相连，压缩空气环管分别与各下料接管相连通。

所述喂料靴两端的窑下输送管道上分别设输送软管一、输送软管二，其中输送软管一靠近空气分配器设置；空气分配器与输送软管一之间的窑下输送管道上依次设分管压力传感器、截止阀及止回阀。

所述双路管阀一下游的分配支管上设气控截止阀。

所述中心称量搅拌输送储仓还设有称重传感器、压力传感器及温度传感器。

一种以秸秆粉料和木屑粉料为燃料的双膛石灰竖窑供热系统，还包括烧嘴冷却空气风机；烧嘴冷却空气风机的出风口通过烧嘴冷却空气管道连接1#炉膛和2#炉膛。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)以秸秆和木屑代替煤粉、煤气、天然气等燃料来煅烧石灰，既降低了燃料成本，同时也保护了环境；

2)木屑粉料和秸秆粉料共用一个中心称量搅拌输送储仓，可以在几乎不增加成本的情况下完成燃料的切换，甚至可以混烧；

3)能够最大限度的降低秸秆粉料和木屑粉料因物理特性造成的供热不均匀问题，使每一个烧嘴都能得到相应的燃料量；

4)系统结构简单紧凑，便于操作。

附图说明

图1是本发明所述一种以秸秆粉料和木屑粉料为燃料的双膛石灰竖窑供热系统的结构示意图。

图2是本发明所述喂料靴的结构示意图。

图3是本发明所述1#窑膛烧嘴布置图。

图4是本发明所述2#窑膛烧嘴布置图。

图5是本发明所述烧嘴冷却空气风机与1#炉膛、2#炉膛连接示意图。

图中：1.燃料输送风机2.总管压力传感器3.空气分配器4.分管压力传感器5.截止阀6.输送软管一7.喂料靴71.下料管72.进气输料管73.喷吹管8.输送软管二9.叶轮给料机10.下料接管11.压缩空气环管12.称重传感器13.压力传感器14.搅拌器15.气控半球阀16.半球阀17.秸秆粉料储仓18.木屑粉料储仓19.氮气气源20.窑尾干燥废气21.中心称量搅拌输送储仓22.压缩空气气源23.双路管阀一24.气控截止阀25.双路管阀二26.2#窑膛27.2#窑膛烧嘴28.1#窑膛29.1#窑膛烧嘴30.烧嘴冷却空气管道31.烧嘴冷却空气风机32.仓下输送管道33.窑下输送管道34.窑上输送管道35.窑尾干燥废气管道36.氮气管道37.压力平衡管道38.木屑粉料下料管道39.秸秆粉料下料管道40.止回阀41.温度传感器

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所示，本发明所述一种以秸秆粉料和木屑粉料为燃料的双膛石灰竖窑供热系统，包括秸秆粉料储仓17、木屑粉料储仓18、中心称量搅拌输送储仓21、叶轮给料机9、燃料输送风机1、空气分配器3、喂料靴7、窑下输送管道33及窑上输送管道34；

所述中心称量搅拌输送储仓21的顶部设秸秆进料口、木屑进料口及压力平衡口，秸秆粉料储仓17的出料口通过秸秆粉料下料管道39连接所述秸秆进料口，木屑粉料储仓18的出料口通过木屑粉料下料管道38连接所述木屑进料口，木屑粉料储仓18另外通过压力平衡管道37连接所述压力平衡口；所述中心称量搅拌输送储仓21内设搅拌器14，底部设多个下料口通过对应的下料接管10连接对应的仓下输送管道32，仓下输送管道32上分别设叶轮给料机9；

所述燃料输送风机1的出风管道连接空气分配器3的空气入口端，空气分配器3的空气出口端设多个出气口连接对应的多个窑下输送管道33；仓下输送管道32通过喂料靴7连接对应的窑下输送管道33，窑下输送管道33通过对应的双路管阀一23连接两路分配支管；双膛石灰竖窑设有1#窑膛28和2#窑膛26，如图3、图4所示，每个窑膛内分别设一个中心烧嘴及多个外围烧嘴，外围烧嘴每2个为一组；与其中一条窑下输送管道33相连的两路分配支管分别连接1#窑膛28内的中心烧嘴、2#窑膛26内的中心烧嘴；其余各条窑下输送管道33的两路分配支管分别通过对应的双路管阀二25连接两路燃料支管；两路燃料支管中，其中一路连接1#窑膛28内的一组外围烧嘴，另外一路连接2#窑膛26内的一组外围烧嘴。

所述叶轮给料机9的阀体内设多个u型槽代替叶片，叶轮给料机9为不锈钢材质。

如图2所示，所述喂料靴7由下料管71、进气输料管72及喷吹管73组成；所述下料管71的顶端与仓下输送管道32的出料口相连通；所述进气输料管72设于窑下输送管道33上，其一端为进气口，另一端为出气出料口；靠近进气口一端的进气输料管72与靠近下料口一端的下料管71通过喷吹管73连通。

所述燃料输送风机1采用罗茨风机；燃料输送风机1与空气分配器3相连的出风管道上设总管压力传感器2。

所述中心称量搅拌输送储仓21的顶部还设有氮气入口及废气入口；所述氮气入口通过氮气管道36连接氮气气源19，所述废气入口通过窑尾干燥废气管道35连接窑尾干燥废气20；所述氮气管道36、窑尾干燥废气管道35上均设有半球阀16及气控半球阀15，其中气控半球阀15靠近中心称量搅拌输送储仓21设置；所述秸秆粉料下料管道39、木屑粉料下料管道38、压力平衡管道37上均设有半球阀16及气控半球阀15，其中气控半球阀15靠近中心称量搅拌输送储仓21设置。

所述中心称量搅拌输送储仓21的底部外侧设压缩空气环管11，压缩空气环管11的一端与压缩空气气源22相连，压缩空气环管11分别与各下料接管10相连通。

所述喂料靴7两端的窑下输送管道22上分别设输送软管一6、输送软管二8，其中输送软管一6靠近空气分配器3设置；空气分配器3与输送软管一6之间的窑下输送管道33上依次设分管压力传感器4、截止阀5及止回阀40。

所述双路管阀一23下游的分配支管上设气控截止阀24。

所述中心称量搅拌输送储仓21还设有称重传感器12、压力传感器13及温度传感器41。

如图5所示，一种以秸秆粉料和木屑粉料为燃料的双膛石灰竖窑供热系统，还包括烧嘴冷却空气风机31；烧嘴冷却空气风机31的出风口通过烧嘴冷却空气管道30连接1#炉膛28和2#炉膛26。

本发明所述一种以秸秆粉料和木屑粉料为燃料的双膛石灰竖窑供热系统设有两种燃料储仓，分别是秸秆粉料储仓17和木屑粉料储仓18。木屑和秸秆分别破碎到规定的粒度后装入对应储仓中。由于两种燃料的粒度接近、物理性质相似，因此可以利用同一个中心称量搅拌输送储仓21进行装料输送。两种燃料可以切换使用，也可以混合使用。

由于秸秆的获得具有季节性，因此中心称量搅拌输送储仓21通过压力平衡管道37与木屑粉料仓连通，用于平衡中心称量搅拌输送储仓21仓内的压力。

秸秆粉料、木屑粉料(以下统称燃料)分别从秸秆粉料储仓17、木屑粉料储仓18出发，以气力输送的方式经过木屑粉料下料管道38、秸秆粉料下料管道39进入中心称量搅拌输送储仓21。燃料经中心称量搅拌输送储仓21内设置的搅拌器14搅拌和平整后，顺流进入下料接管10中。下料接管10处的燃料密实，容易蓬料，所以在该处设置压缩空气喷吹装置。压缩空气从压缩空气气源22出发，导入压缩空气环管11，经连接软管进入下料接管10中，不间断喷吹，防止下料接管10内蓬料。下料接管10的下端直接连接叶轮给料机9。该叶轮给料机9起到封料和定量下料的作用。叶轮给料机9的阀芯采用u型槽结构，不锈钢材质，根据物料的输送量设定u型槽的容量，该结构能保证木屑粉料和秸秆粉料足量进入窑下输送管道33，不会产生燃料在槽上粘结或空槽现象。

依据燃料的物理特性，本发明采用的叶轮给料机9的数量与窑下输送管道33的数量相匹配，均为[(烧嘴数量-1)÷2]+1个(如叶轮给料机的数量是17个，对应烧嘴数量是33个)。1#窑膛、2#窑膛内，除了中心烧嘴以外，其它外围烧嘴每两个为一组，对应一个叶轮给料机9。其原因是，秸秆粉料和木屑粉料的粒度比煤粉大，粒度范围控制也比煤粉宽。因此，根据传统的等压力原理，即总管与分管按压力自动分流分料的方式很容易发生偏析和堵料现象。上述设置能够使不同粒度的燃料都能按量供应到每一个烧嘴。

叶轮给料机9的下游连接喂料靴7，也是由于燃料的物理性质，在喂料靴7靠近进气口的一端加一个喷吹管73，使一部分气流改变方向，用于冲刷叶轮给料机9的u型槽，防止粉末粘在槽中不脱落。燃料自喂料靴7进入窑下输送管道33。

燃料输送风机1采用罗茨风机，在改变流量的情况下能保证输送风压不变。燃料输送风机1的空气经总管压力传感器2到空气分配器3中，总管压力传感器2用于测定燃料输送风机1的工作状况。空气分配器3用于平衡压力，同时通过出口尺寸的调节来控制中心烧嘴的压力和流速，进而控制中心烧嘴与其它外围烧嘴所获得的燃料比。

气体经分管压力传感器4、截止阀5、止回阀40、输送软管一6进入输送储仓下输送管道32，在喂料靴7处携带燃料后经输送软管二8进入窑下输送管道33中。压力传感器4用于监测每个输送管道是否发生堵塞。截止阀5用于检修时封闭管路。止回阀40防止在故障状态下燃料流入进气管道和空气分配器3中。输送软管一6和输送软管二8用于断开中心称量搅拌输送储仓21与窑下输送管道33的硬连接，以便称重传感器12进行称重。

燃料从窑下输送管道33进入分配段，首先进入双路管阀一23和气控截止阀24组成窑膛分控管路。气控截止阀24分两组，一组阀门动作给1#窑膛28供热。另外一组阀门动作给2#窑膛26供热。燃料继续向前进入双路管阀二25，实现一个管路对应两个烧嘴。燃料经过双路管阀二25进入窑上输送管道34，从而进入1#窑膛烧嘴29或2#窑膛烧嘴27，完成燃料输送过程。

设置烧嘴冷却空气风机31，冷却风通过烧嘴冷却空气管道32导入1#窑膛28、2#窑膛26对烧嘴进行冷却。

当中心称量搅拌输送储仓21上的温度传感器41侦测到仓内有明显温升或超过规定温度时报警，此时开启氮气气源19阀门，通过氮气管道36输送氮气到中心称量搅拌输送储仓21中，起到安全保护作用。

压力传感器13用于检测中心称量搅拌输送储仓21的压力，保证中心称量搅拌输送储仓21内为微负压。

系统运行过程中，中心称量搅拌输送储仓21内会储有一定量的燃料，如果一段时间内不用很容易吸水变潮，这时通过引入一定量的窑尾干燥废气20对燃料进行烘干，待干燥完成后再进行下料工作。

所有给中心称量搅拌输送储仓21供料和供气的管道上都设有气控半球阀15及半球阀16，用于控制对应管路通断。

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。