专利名称：用于烧制块料的窑炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于处理经分级的材料的窑炉。“块料(lumpmaterial)”是指由具有高含量的碳酸钙、碳酸镁的矿石制成的各种大小的块状的任何种类的材料。更具体地说，本发明涉及一种窑炉，其包括可在用于诸如石灰石、白云石等的块料的煅烧(烧制)和烧结的窑炉中应用的抽吸梁(抽吸杆，suction beam)。此外，本发明涉及一种用于生产石灰的方法、以及一种用于控制石灰的化学成分的反应性和均匀性的方法。
背景技术：
当处理诸如用于生产石灰、或更通常地用于从固体物质中除去挥发物的所述材料时，已知要将待处理材料的块装填到将对其进行热处理的窑炉中。
具体地说，石灰生产源自现有的用于根据下列反应来获取石灰CaO的天然石灰石CaCO3的烧制工艺(煅烧)
该反应通常在具有圆形、半圆形、椭圆、正方形或长方形截面的竖窑(竖炉)、双竖窑(双竖炉)、再生炉或环形窑中进行。
所述块状石灰质材料、白云石材料等从顶部装填入沿着大致垂直的纵轴延伸的窑炉中。材料从上到下顺序地通过将对材料进行处理的进口区、预热区、置于二级或三级燃烧器之间的燃烧(煅烧)区、冷却区、以及用于经煅烧的材料的出口区。
窑炉的顶部通常设置有用于通过合适的管道除去燃烧烟气的抽吸系统。这种抽吸在预热区和煅烧区中产生低压，其推动热的燃烧气体上升，例如，通过将上述热反应释放的CO2与它们一起吸入，以使其和材料接触并煅烧该材料。
同时，在窑炉的出口区推动冷空气，该冷空气在出口区与石灰接触并使石灰冷却。另外，仍是在上述低压的影响下，该空气倾向于上升，直到其到达煅烧区。因此，在煅烧区中存在可影响煅烧温度的空气流。此外，在冷却区中的该冷却空气倾向于与完成煅烧时释放的任何残留气体进行混合。
诸如上述的煅烧区中的上升气流可引起实质变化，例如对于具有最终产品(成品)的反应性和均匀性结果的煅烧反应的完成具有负面影响。
换句话说，通过直接从煅烧区转到冷却区，石灰经受突然的逆温。
发明内容
因此，本发明的核心技术问题是构思用于克服所述缺陷的系统。
这个问题通过在用于烧制诸如在所附的独立权利要求中列举的块料的窑炉中使用抽吸装置而得以解决。
因此，本发明的第一目的是提供一种用于处理诸如石灰石、白云石等矿石材料的窑炉，其包括所述抽吸装置。
第二目的是提供一种用于制备石灰的方法。
第三目的是提供一种用于控制用于烧制经分级的材料(石灰石)的窑炉的烧制(煅烧)程度的方法。
本发明的其他特征和优点将从以下参照附图给出的、作为非限制性实例的其具体实施方式
的描述中得以更好地理解，附图中图1是根据本发明的用于烧制块料的系统的示意图；图2A是根据本发明的抽吸装置的剖视图；图2B是图2A所示装置的透视图；图2C是图2B所示装置的底平面视图。
具体实施例方式
参照图1，用1表示用于烧制任何常规种类的块料的窑炉，即，具有圆形、半圆形、椭圆形、正方形或长方形(截面)的竖窑(竖炉)，其大致垂直地沿着X-X轴延伸，并且从上到下包括装填区(进口区)2、预热区3、至少两个燃烧区(烧制区)4、后煅烧区5、冷却区6以及出口区7。
具体地，后煅烧区5是这样的区材料在这里在长时间内保持静止，以便使煅烧反应完成。通过设置用于热空气和/或来自冷却区的烟气的抽吸装置8而有利地形成该区，其限定它的下层(lowerlevel)，而上层由位于最低层(即，最接近出口区7的层)的燃烧器梁(burner beam)9所限定。
如图2A-2C所示，用于热空气和/或烧制块料的窑炉的烟气的抽吸装置8包括箱体件10，箱体件10设置有抽吸通孔11，抽吸通孔与内部通道12连通，该内部通道结束于孔(开口)13，该开口连接到用于将热空气和/或来自所述窑炉的冷却区的烟气抽出所述窑炉的常规的抽风机14(图1中示出)。
具体地，箱体件10优选为平行六面体形状，其沿着Y-Y轴在长度方向上延伸，并且设置有适于允许常规的冷却流体通过其中的外围间隙系统15。另外，热空气和/或烟气通过所述通孔11从箱体件内的冷却区被吸入。热空气和/或烟气在所述内部通道12中流动，并且到达开口13，它们从该开口接着转到抽风机14，在通过诸如可选的旋风分离器(旋流器)19、以及袋式过滤器20的过滤器除去尘土之后，通过热交换器18使它们冷却。
优选地，箱体件10的抽吸通孔11是在朝下的窑炉侧面上钻孔(形成)的，以便所述空气或烟气可以直接进入内部通道12。另一方面，开口(孔)13是在箱体件10的端部16钻孔(形成)的，并且连接到位于窑炉1外部的抽风机14，例如图1所最佳示出的。
优选地，箱体件10是借助与现有技术的燃烧器梁类似的导热油(透热油，diathermic oil)冷却的钢梁，但显然没有燃烧器喷枪(burner lances)。
由本发明的装置8带来的优点是其产生了包括在燃烧器9的最后一层与所述抽吸装置8之间的低压区。该区(也称作“后煅烧区”5，在图1中示出)允许在窑炉内提供这样的区经烧制的材料可在这里保持静止几个小时，以便烧制可在稳定的并且控制的温度下、以及没有气流(其会干扰热转化反应的完成)的情况下完成。燃烧器的最后一层与抽吸梁之间的距离取决于窑炉的几个结构和操作条件，例如窑炉的高度和容积、待处理材料的特定类型、窑炉的热容量、以及期望的产品的类型。在任何情况下，对于这些条件的改变在本领域技术人员的能力范围之内。
如上所述，任何直接来自出口区的空气流(例如冷却空气)一方面使材料在刚刚经历热处理之后就冷却，而另一方面，它将更冷的空气带到煅烧(燃烧)区，其可以与可能影响煅烧热反应程度的煅烧残留气体(主要是CO2)混合。
本发明的装置通过抽吸来自冷却区的残留空气和烟气可避免这些问题。
此外，经烧制的材料可在“中性”区中保持静止，例如，对于石灰生产，其可在700℃至1200℃范围内的恒定温度下、优选约900℃下保持6到8小时，从而有利于最佳化学结构的反应性和均匀性点的获得。
本发明的抽吸装置的进一步的优点在于，所抽吸的空气和/或烟气可以再循环。实际上，它们源于来自冷却区的冷却空气，而且，当它上升时，在包括250℃至550℃之间的温度下与经烧制的材料相遇，从而变热。热空气在被本发明的装置抽吸后被送到热交换器，在这里它将热释放给来自窑炉外部环境的冷空气，从而使空气预热。一旦被预热，例如在150℃至500℃范围内的温度下，其可用作用于燃烧器9的辅助燃烧空气S，如图1的箭头路径所示。该辅助燃烧空气S可进一步与源自通过从窑炉1顶部区回收的燃烧气体C加热的外部环境空气的主燃烧空气P相混合。实际上，燃烧气体也通过热交换器17(外部环境空气也通过其中)，以便使其预热并在燃烧系统中再循环。
因此，应该理解，本发明的装置也允许窑炉的热烟气和/或空气再循环，以使窑炉的性能提高，并且极大地降低能耗。
箱体件10可优选用诸如砖块的保温和耐火材料覆盖，和/或压紧，以便防止其相对较冷的表面与暴露于煅烧区中的石灰石接触。事实上，在窑炉操作条件下的类似接触会使接触箱体件的石灰石经受冷却，以及在任何情形下经受与不接触所述箱体件的石灰石相关的不同的操作条件。
优选地，窑炉1包括第一热交换器17，其位于窑炉的外部，以使其接收来自预热区的燃烧烟气，进而预热将在燃烧器9中被推动的主燃烧空气P。
窑炉1进一步包括第二热交换器18，其位于与所述抽吸装置齐平的位置，用于预热辅助燃烧区(空气)S，并在所述燃烧器9中推动其而使其能够与所述主燃烧空气P混合。
本发明的第二目的是提供一种用于生产石灰的方法，包括以下的连续步骤-热处理矿石材料；-将所述经热处理的材料保持在基本绝热的条件下。
热处理步骤可通过直接接触燃烧气体来进行，该燃烧气体优选由浸没在待处理材料中的燃烧器梁来释放。处理温度通常在750℃至1500℃之间的范围内。
此外，热处理通常在低压下进行，即，所产生的热气体的流动相对于材料的流动是逆流。可选替换地，例如在环形竖窑中，也可以部分地以平行流进行热处理。
经烧制的材料(石灰)保持步骤优选在不低于700℃的温度下进行4-10小时范围内的时间段，优选为6-8小时。
此外，所述保持步骤优选在没有吸入气流的情况下进行。换句话说，不提供诸如冷却空气的气体。该空气在接下来的步骤中被推动，用于使石灰在该过程结尾回收其之前被冷却。
因此，本发明的方法包括在保持步骤之后的冷却步骤，在该步骤中经处理的材料与从窑炉底层被向上引导的冷空气流相接触。
本发明的进一步的目的是(提供)一种用于控制在用于烧制经分级的材料的窑炉中经受热处理的材料的化学结构的反应性和均匀性的程度的方法，包括以下的连续步骤-通过热气体的吸入来热处理所述材料；-在没有气体流的情况下保持所述材料。
具体而言，进行所述方法是为了控制石灰化学结构的反应性和均匀性的程度。
与上述方法相类似，同样在这种情形下，步骤大致相同。
权利要求
1.一种用于烧制块状矿石材料的窑炉(1)，沿着垂直轴(X-X)从上到下包括用于所述材料的进口区(2)、用于燃烧烟气的抽吸装置、预热区(3)、至少一个煅烧区(4)、燃烧器(9)、冷却区(6)、以及出口区(7)，其特征在于，所述窑炉进一步包括置于所述至少一个煅烧区与所述冷却区之间的后煅烧区(5)、以及置于所述后煅烧区与所述冷却区之间的另一抽吸装置(8)，用于在冷却空气接触并使所述冷却区中的经烧制的材料冷却之后抽吸所述冷却空气。
2.根据权利要求1所述的窑炉(1)，其中，所述另一抽吸装置(8)包括箱体件(10)，所述箱体件设置有与内部通道(12)连通的抽吸通孔(11)，所述内部通道具有设有孔(13)的端部。
3.根据权利要求2所述的窑炉(1)，其中，所述另一抽吸装置(8)通过所述孔(13)连接到在所述窑炉外部的抽风机(14)。
4.根据权利要求2或3所述的窑炉(1)，其中，所述箱体件(10)为平行六面体形状，并且沿着轴(Y-Y)在长度方向上延伸，且设置有适于冷却流体通过其中的外围间隙系统(15)。
5.根据权利要求2到4中任一项所述的窑炉(1)，其中，所述箱体件(10)的所述抽吸通孔(11)是在所述窑炉朝下的侧面上的钻孔，而所述孔(13)是在所述箱体件的一端部(15)的钻孔。
6.根据权利要求2到5中任一项所述的窑炉(1)，其中，所述箱体件(10)为借助导热油冷却的钢梁。
7.根据权利要求6所述的窑炉(1)，其中，所述窑炉在外部覆盖有保温材料。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的窑炉(1)，进一步包括第一热交换器(17)，所述第一热交换器被设置用来接收在所述预热区中的燃烧烟气，所述预热区用于预热将被推入所述燃烧器(9)的主燃烧空气(P)。
9.根据权利要求8所述的窑炉(1)，进一步包括第二热交换器(18)，其位于与所述另一抽吸装置(8)齐平的位置，用于预热辅助燃烧空气(S)并在所述燃烧器(9)中推动其而使其能够与所述主燃烧空气(P)混合。
10.一种用于生产石灰的方法，包括以下的连续步骤热处理矿石材料；将所述经热处理的材料保持在基本绝热的条件下。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述热处理步骤通过直接接触热的燃烧气体来进行。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，所述热处理在750℃至1500℃之间的温度范围下进行。
13.根据权利要求10到12中任一项所述的方法，其中，所述热处理在低压下进行。
14.根据权利要求10到13中任一项所述的方法，其中，所述保持步骤在不低于700℃的温度下进行4-10小时范围内的一段时间。
15.根据权利要求10到13中任一项所述的方法，其中，当待处理的材料类型为用于生产石灰的石灰石或白云石等时，所述保持步骤在不低于700℃的温度下进行6-8小时的一段时间。
16.根据权利要求10到15中任一项所述的方法，其中，所述保持步骤在不存在吸入气流的情况下进行。
17.一种用于控制经受热处理的矿石材料的化学结构的反应性和均匀性程度的方法，包括以下的连续步骤通过热气体的吸入来热处理所述材料；在不存在气流的情况下保持所述材料。
全文摘要
本发明涉及一种用于处理块料的窑炉。更具体地说，本发明涉及一种窑炉，其包括可在用于诸如石灰石、白云石等的块料的煅烧(烧制)和烧结的窑炉中使用的抽吸梁。此外，本发明涉及用于生产石灰的方法，以及用于控制石灰的化学组分的反应性和均匀性的方法。
文档编号C04B2/10GK1974464SQ200610082819
公开日2007年6月6日 申请日期2006年6月13日 优先权日2005年11月29日
发明者达尼埃莱·特鲁兹, 斯皮里迪奥内·拉尼奥 申请人:特鲁兹·弗卡斯责任有限公司