用于处理石灰渣的方法和设备的制作方法

专利名称：用于处理石灰渣的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于处理石灰渣的方法和设备，以及纸浆厂旋转 石灰窑的具体配置。石灰窑是纸浆厂化学再生工厂的一部分，在牛皮 纸浆生产中，石灰被用于苛化绿液以生产白液。
背景技术：
在硫酸盐纸浆厂的苛化工厂中生产石灰渣。为了重复使用，通过 将其再烧以形成氧化钙(CaO)而再生主要为碳酸钙(CaC03)的石灰 渣。在普通旋转窑中进行再烧，石灰渣被供应到其上端中。石灰渣缓 慢地向下流动通过干燥、加热和反应区域。传统的旋转窑通过提供随 着窑旋转并且在该旋转期间接触石灰渣的链条和/或升降器而在干燥区 域中理想地增强来自烟道气体和石灰渣的热传递。为了获得适当的结 果，通常在窑中缓慢地对石灰渣进行热处理，这意味着窑应该是长的 并且因此占据显著的地板空间或者地面面积。
允许更短窑的一种现有技术方法是悬挂式干燥系统。在这种系统 中，石灰渣被引入竖直导管中，烟道气体通过该竖直导管从窑以相对 高的速率向上移动。大部分石灰渣被夹带在向上移动气体中，并且通 过与之接触而被干燥，并且具有夹带颗粒的烟道气体被供给到传统的 分离器(例如旋风分离器)中，烟道气体被排放并且现在已干燥过的 石灰渣颗粒被供给到石灰窑的进口。美国专利No.5,110，567披露了在 石灰过滤器中将石灰渣增厚为高于75%的干度，由此能够将石灰渣直 接引入悬挂干燥器中，而不必使用锤式粉碎机或者混合螺杆用于压碎 石灰渣团块。石灰渣如此干燥以至干燥器将保持打开。然而，对于石 灰再烧窑仍然需要供给石灰渣的另一位置。当更换石灰渣过滤器的"预 涂层"时，因为存在干燥器堵塞的危险，所以不期望将潮湿石灰渣团块供给到悬挂干燥器，而是通过分离供给螺杆将石灰渣团块直接引入 石灰再烧窑中。
美国专利No.5，413，635披露了一种方法，其中已经离开气流干燥 器并且已被从干燥的石灰渣分离的可控数量的烟道气体被循环返回到 气流干燥器的位于气流干燥器供给进口部分下方的竖直部分中。其目 的在于将气体通过气流干燥器的速度保持在足以夹带气流中的所有供 给石灰渣的水平。在气体速度不足的工艺故障中，潮湿石灰渣会落下。 这可能引起堵塞。
美国专利No.5,213，496披露了一种用于向石灰窑供给石灰渣的方 法，根据该方法，所有潮湿石灰渣从石灰渣过滤器被供应到窑供给腔 室的上端。根据干燥固体含量和石灰渣颗粒尺寸，石灰渣可从该腔室 被运输到悬挂干燥器或者被直接运输到旋转窑或者这两者。在供给腔 室上部中存在分隔壁，它将该腔室划分成两个流动通道。可通过利用 置于分隔壁上部中的控制屏障改变在流动通过相邻流动通道的气流量 之间的关系而调节进入干燥器的石灰渣数量。在烟道气体腔室的下端 中，存在螺旋供料器，它将落入下端中的潮湿石灰渣运输到旋转窑。 干燥石灰渣从分离设备经由返回管道被带至该螺旋供料器的附近。这 种系统-即悬挂式干燥器和旋转窑的组合-替代市场上的旋转窑本身，因 为悬挂式干燥器和旋转窑的组合提供高热容和良好的热经济。通过采 用两个随后的悬挂干燥器(其中一个用作干燥器本身，另一个用作预 热器)，这种组合的热容和热经济可被进一步提高。烟道气体从旋转 窑首先被带至悬挂预热器并且从那里被带至干燥器。待干燥的石灰渣 从石灰渣过滤器供应到干燥器，然后供应到预热器，并且最终供应到 旋转窑以在其中被煅烧。
在美国专利No.5,711，802 (欧洲专利No.751916)中指出具有上述 干燥和预加热阶段的工厂的缺点在于预加热阶段的温度可能变得如此 高以至石灰渣趋于粘附到金属表面。进一步指出，根据石灰渣的干燥固体含量，干燥粘附问题通常在400-600° C的温度范围内发生。在美 国专利No.5,711，802中，为了防止石灰渣粘附，预加热阶段的温度不 超过400-600° C之间的温度。或者通过将部分潮湿石灰渣直接供给到 预加热阶段或者通过将部分烟道气体从石灰窑直接引导至石灰渣干燥 而调节温度，因此回避石灰渣预加热阶段。然而，两种调节方法在实 践中均是复杂的，以至难以完成。首先描述的方法的缺点在于将潮湿 石灰渣供给到彼此远离的两个分离方位中。这使得运输和供给设备复 杂化并且增加了维护负担。在后一调节方法中，问题在于大量的烟道 气体运输管道和在管道中保持足够烟道气流可能在极端情况中(即非 常潮湿或者非常干燥的石灰渣)要求特殊配置。
当向窑中供给经过干燥和/或经过预加热的石灰渣时，窑的供给端 部的金属结构在出口气体温度下受到非常大的应力。即使金属的热阻 将保持在合理的水平，金属强度仍然在高温下开始下降。此外，在这 些温度下，石灰渣趋于粘附到表面上。芬兰专利No.106642披露了一 种方法，根据该方法，部分增厚的潮湿石灰渣利用来自石灰窑的烟道 气体被干燥和预加热，从烟道气体分离并且被供给到石灰窑的供给端 部。为了冷却窑的供给端部的结构，部分潮湿石灰渣被直接供给到石 灰窑的供给腔室中，回避烟道气体处理，从而冷却供给端部的结构。
芬兰专利No.108235披露了一种方法，根据该方法，潮湿石灰渣 通过源自石灰渣煅烧的烟道气体被干燥并且从烟道气体被分离，并且 干燥石灰渣通过源自石灰渣煅烧的烟道气体被预加热，从烟道气体分 离并且被供给到煅烧设备。通过将部分预加热石灰渣循环到石灰渣干 燥阶段中，预加热温度被调节为在400-600° C的范围中的特定数值。
即使基于上述公开内容已经提出多种方案用于调节利用烟道气体 处理石灰渣的温度和在石灰窑供给端部处的温度，仍然存在一种需要， 即找到更简单的方法来控制与石灰渣供给有关的温度，从而可以减轻 或者消除例如石灰渣粘附等问题。此外，已知的窑包括连接到窑壳上的供给腔室/烟雾腔室，这使得窑更长。

发明内容
利用具有悬挂干燥器的现有的石灰窑，离开旋转石灰窑的烟道气
体的温度超过大约700° C，并且在大约700° C的温度下，因为石灰 渣材料积聚在热表面上，所以石灰渣粘附开始干扰生产过程的正常运 行。未被夹带在烟道气体中的石灰渣下降并且需要另外的设备将其运 输到旋转窑中。因此，由于上述积聚问题，旋转窑容量受到最大烟道 气体出口温度的限制。
为了避免以上的与现有技术系统有关的问题，可将石灰渣引入石 灰窑的烟道气流中从而冷却该气流。这提供了一种方法，通过该方法 可以有效防止石灰窑供给端部普遍存在的情形，S卩，石灰渣在热表面 上的粘附以及那些表面的磨损。该处理的进一步优点在于简化了石灰 窑的构造。
已经形成一种方法，该方法用于将石灰渣供给到石灰窑中，该石 灰窑包括具有第一和第二端壁的旋转窑壳，在这两个端壁之间形成窑 的内部，根据该方法，通过将石灰渣供给到烟道气流中，利用来自石 灰窑的烟道气体对石灰渣进行预处理，将经过预处理的石灰渣从烟道 气体分离出并输送到石灰窑中进行煅烧。待预处理的石灰渣会供给到 位于旋转窑壳内部或者紧邻窑壳的烟道气流中。
已经提出一种用于处理石灰渣的设备，包括
可旋转窑，其包括具有第一窑壳端部和第二窑壳端部的窑壳，石 灰渣被引入所述第一窑壳端部，并且从所述第一窑壳端部排放窑的煅 烧空间中煅烧石灰渣产生的烟道气体，从所述第二窑壳端部排放煅烧 过的石灰渣；
第一分离器，其用于从烟道气体分离出经过预处理的石灰渣； 上升导管，其将烟道气体和引入烟道气体中的石灰渣同时输送到分离器，所述上升导管具有经由窑排气导管连接到窑上的第一导管端
部和连接到所述分离器上的第二导管端部；
供给装置，用于对进入上升导管中的石灰渣进行定量；和 输送装置，用于将经过预处理的石灰渣输送到窑以在其中煅烧。
该设备的特征在于供给装置布置成使得待预处理的石灰渣在位于窑壳
内侧或者紧邻窑壳的位置处被引入上升导管中。
"上升导管"是如下导管或者管道，即，其将烟道气体和石灰渣 从石灰渣被引入烟道气体的位置处输送到分离器的入口。利用石灰渣 上升导管中的烟道气体的热量干燥和加热石灰渣。"窑排气导管"是 如下导管或者管道，即，其连接到上升导管的下端并且将烟道气流从 窑内部引导到上升导管。
根据石灰渣被引入烟道气体中的位置，窑排气导管部分或者全部 地位于窑壳的内部。术语"紧邻"在一个实施例中可以指的是从窑壳 第一端部中心到石灰渣进入窑壳外部的上升导管的位置处的距离为窑 壳直径的一半(0.5)或者更小。用于将石灰渣引入上升导管中的烟道 气体中的供给装置或者供料器通常为供给螺杆等，但是它还可为管子， 其组合或者其它石灰渣供料器械。用于将经过预处理的石灰渣引导到 窑中的输送装置或者输送器通常为管子，但是它还可为拉链输送器， 其它输送器械或者其组合。
以如下方式将潮湿石灰渣引入石灰窑的烟道气流中，即，其使气 流冷却并且消除或者至少减轻窑的供给端部以及悬挂千燥器的导管的 堵塞。如果气体温度变得高于大约700° C，并且石灰渣变粘成足以涂 覆壁、螺旋器等，则具有悬挂干燥器的窑在窑的供给端部发生堵塞。 如果不存在用于快速冷却该气体的装置，这使得粘附温度成为操作限 制。降低该温度的一种方式是使用低温石灰渣以在它能够粘附到任何 物体之前，快速降低气体温度。当气体离开窑时，该新的设计在上升 导管端部处混合石灰渣和烟道气体。该位置位于窑壳内部或者紧邻窑壳。已知设计正好从窑的供给端部外罩的下游将石灰渣引入气流中， 这使得它们易于发生堵塞。
冷却石灰窑的烟道气体使得窑能够在显著更高的后端或者出口气 体温度下运行而不堵塞。对于任何给定的窑尺寸，这进一步允许更高 的生产率。对于窑供给端部温度的大致700。 C的限制成为用于确定具 有悬挂干燥器的石灰窑的尺寸的设计要点。利用这种设计，不存在任 何限制或者至少它将显著更高。对于给定容量，这将允许减小窑尺寸。 不再需要单独的供给腔室/烟道气体腔室。因此本发明的石灰窑不具有 烟雾腔室或者供给端部外罩。
在设计供给系统时，可以以如下方式将石灰渣引入烟道气流中， 即，其使得石灰渣被夹带到烟道气流中或者一部分石灰渣直接落入窑 的内部中。在后一情形中，潮湿石灰渣并不象在已知窑系统中那样落 入窑的供给端部外罩中，在供给端部外罩中在石灰渣进一步下落或者 被运输到窑之前可能发生堵塞。这里，发生堵塞的原因在于石灰渣从 供给螺杆落入外罩中。如果悬挂干燥器的干燥管子中的气体速度较低 或者石灰渣非常潮湿，这将尤其成为问题。如果对于本发明发生这些 情况，则所有的石灰渣将直接落入窑的内部并且不发生任何堵塞。在 本发明中，在石灰渣供给点和烟道气体进入上升导管的位置之间不需 要任何设备，从而，特别地，可以去除石灰渣可在其上积聚的烟雾腔 室、供给端部外罩和其它设备。未被夹带的石灰渣可以直接落入石灰 窑中，而不需要另外的设备用于运输石灰渣。石灰渣在被供给到烟道 气流之前，可被绕过并且能够直接落入石灰窑中，而不需要另外的设 备用于运输石灰渣。
利用具有悬挂干燥器的现有石灰窑，因为石灰渣需被引入位于烟 雾腔室或者供给端部腔室上方的上升导管中的窑烟道气体中，所以石 灰渣过滤器通常位于比石灰窑供给端部高一个地面标高的位置处。本 发明消除了这个限制，因为待预处理的石灰渣即使在窑的内部也可被引入烟道气体中。因此石灰渣过滤器可位于与石灰窑供给端部相同的 地面标高上。这使得在竖直方向可以节约显著的空间。
优选的是，来自石灰渣过滤器的潮湿石灰渣被引入上升导管中的 烟道气流中。根据本发明的另一实施例，窑具有两个随后的悬挂干燥 器，其中一个用作干燥器本身，另一个用作预热器。来自窑的烟道气
体首先被带至悬挂预热器并且从那里被带至干燥器。待干燥的石灰渣 从石灰渣过滤器被供应到干燥器，然后供应到预热器。根据该实施例， 预处理包括两个阶段，在第一阶段中，在石灰渣过滤器中增厚的潮湿 石灰渣利用来自窑的烟道气体被干燥并且从烟道气体分离，在第二阶 段中，来自第一阶段的干燥石灰渣也利用来自窑的烟道气体被预加热 并从烟道气体分离，由此在第二阶段中，干燥石灰渣被引入位于旋转 窑壳内部或者紧邻窑壳的烟道气流中。


在下面参考附图更加详细地描述本发明，其中， 图1是根据本发明的示例性设备的原理示意图2是根据本发明设备的第一实施例的石灰窑进口的截面侧视图3是根据本发明设备的第二实施例的石灰窑进口的截面侧视图。
具体实施例方式
示于图1中的设备的主要部分包括供给螺杆1、石灰窑2和与之连 接的上升导管3以及干燥旋风分离器4。石灰窑包括具有供给端壁7和 排放端壁6的细长窑壳。窑的内部8位于端壁之间。
该窑不具有与窑有关的分离供给腔室/烟道气体腔室，但是上升导管3 的下部9位于窑的内部8中，并且在该情形下上升导管的下端还形成 窑排气导管。烟道气体从石灰窑经由该导管向上流动到旋风分离器4 中。石灰渣在与窑2的供给端部7相同的地面标高上立起的石灰渣过 滤器16中被增厚。石灰渣通常被增厚为具有超过75%的干燥固体含量，但是干燥固体含量还可低于75%。存在将来自过滤器的潮湿石灰渣经 由管子IO落入供给螺杆1的传送带17，或者传送链输送器或者相应的
运输器。供给螺杆将石灰渣直接定量分配到窑的内部8中，进入上升 导管的下部9中，其中石灰渣全部或者部分地夹带在烟道气流中并且 利用烟道气体被运输到分离器4中，同时它在烟道气体热量的作用下 干燥。干燥石灰渣从烟道气体分离，从分离器4排放并且经由连接到 干燥器底端的管子5被带入石灰窑的内部以被煅烧。管子5用作石灰 渣供料器和输送器。在螺杆1中，干燥石灰渣也可被混合至供给到窑 并且进一步进入上升导管3中的潮湿石灰渣中。
根据一种可替代的实施例，石灰渣可在窑的外部被引入窑烟道气 体。在图1中，经由管子10a进入的潮湿石灰渣通过螺杆la引导至上 升导管3中。石灰渣的引入位置紧邻窑壳14。
本发明不限于在图1所示的实施例，而是除了干燥器之外，还可 将石灰渣预热器连接到石灰窑上，由此在连接到窑的上升导管中，利 用热的烟道气体处理先前已经利用从预加热排放的烟道气体干燥过了 的石灰渣。在分离器中，预加热石灰渣从烟道气体分离，石灰渣从分 离器被带入石灰窑中以便进行煅烧。
图2示出了根据本发明的石灰窑的供给端部构造。在该方案中， 上升导管3的下部位于窑的内部中。
窑壳的端壁7的一部分由固定的端部罩体11形成，而另一个部分 7a旋转。上升导管3的下端9在窑壳中位于一定距离处。上升导管具 有竖直部分，在该竖直部分下方存在弯管，并且上升导管的下部倾斜 地通向窑壳中。
在煅烧中产生的烟道气体被引导到上升导管9中，该上升导管还 利用供给螺杆1从下降管IO接收石灰渣。石灰渣在上升导管中的烟道气体中悬浮并且利用烟道气体被转移到旋风分离器4中。从旋风分离 器中的烟道气体分离的石灰渣经由管子5被引入窑中以进行煅烧。在 该方案中，在位于窑的内部8的煅烧空间中的位置处，石灰渣被引入 上升导管中的烟道气体中。
图3示出更加优选的实施例，其中已经减轻了上升导管和石灰渣
供料器械向热烟道气体的暴露。窑壳的供给端部设有通过例如砌砖等
耐热分隔壁15与窑的煅烧空间隔离的部分12。石灰渣供给螺杆终止于 该空间中，石灰渣供给螺杆在该空间中将石灰渣供给到上升导管3中。 上升导管的下端，或者更准确而言，窑排气导管仅仅在一定距离上延 伸到窑的煅烧空间中，该距离足以将烟道气体捕获到该导管中。可将 该结构称为翻转供给外罩，因为保护石灰渣处理器械不受热烟道气体 影响的空间现在位于窑壳中。
窑排气导管很短，而在已知石灰窑中，需要烟雾腔室和长导管或者 管道用于将来自窑壳的烟道气体引入上升导管中。具体地说，本发明已 经去除了石灰渣可在其上积聚的烟雾腔室、供给端部外罩和其它设备。
关于供给螺杆，在其下方设置调节器件，在需要时，可以利用该 调节器件将通过供给螺杆1输送的部分石灰渣直接引导到窑壳中。该 图示出了滑门13，可将其开口改变为使得预期部分的石灰渣直接落入 窑中。该调节器件还可为旋转阀或者倾卸阀等。
可以看出，本文披露的方法和设备是非常有利的，基本上允许立 即混合石灰渣和热烟道气体，因此实现快速气体冷却并且防止堵塞。 因此窑出口气体温度可显著高于传统窑中的出口气体温度，这意味着 对于相同的容量可以使用更短的窑。这允许利用比传统的窑中采用的 更轻的供给端部结构，因为该石灰窑不具有位于窑壳外部的供给端部 外罩，利用例如螺杆等单独供料器械供给全部石灰渣。如果需要，石 灰渣例如在干扰下直接落入窑壳。所述窑结构易于清洁。
权利要求
1. 一种用于将石灰渣供给到石灰窑中的方法，该石灰窑包括旋转 窑壳，该旋转窑壳具有位于第一端壁和第二端壁之间的内部，该方法 包括将石灰渣供给到位于旋转窑壳内部或者紧邻窑壳的烟道气流中以 对石灰渣进行预处理；从烟道气流分离出经过预处理的石灰渣；以及 将分离出的石灰渣输送到石灰窑中，并且 在石灰窑中煅烧分离出的石灰渣。
2. 根据权利要求1的方法，其中调节石灰渣流动，以至于至少一 部分石灰渣直接落入窑的内部中，而不经过烟道气体预处理。
3. 根据权利要求1的方法，其中未夹带在烟道气流中的石灰渣直 接落入窑的内部中。
4. 根据权利要求1的方法，其中待预处理的石灰渣是来自石灰渣 过滤器的潮湿石灰渣。
5. 根据权利要求1的方法，其中所述预处理包括第一阶段，其中潮湿石灰渣在石灰渣过滤器中增厚，利用来自窑的烟道气体进行干燥，并且从烟道气体分离，和第二阶段，其中来自第一阶段的经过干燥的石灰渣被来自窑的烟 道气体预加热，并从烟道气体分离，由此在第二阶段中，干燥石灰渣 被引入位于旋转窑壳内部或者紧邻窑壳的烟道气流中。
6. 根据权利要求5的方法，其中在第二阶段中，潮湿石灰渣被引 入烟道气流中。
7. 根据权利要求1的方法，其中离开窑的烟道气体的温度超过700 摄氏度。
8. —种用于处理石灰渣的设备，包括可旋转窑，其包括窑壳，该窑壳具有中心轴线、第一窑壳端部以 及第二窑壳端部，石灰渣被引入所述第一窑壳端部，并且从所述第一 窑壳端部排放窑的煅烧空间中煅烧石灰渣产生的烟道气体，从所述第二窑壳端部排放煅烧过的石灰渣；第一分离器，其用于从烟道气体分离出经过预处理的石灰渣；上升导管，其将烟道气体和引入烟道气体中的石灰渣同时输送到 分离器，所述上升导管具有经由窑排气导管连接到窑上的第一导管端 部和连接到所述分离器上的第二导管端部；供料器，其适于对进入上升导管中的石灰渣计量，并且该供料器 布置成使得待预处理的石灰渣在位于窑壳内部或者紧邻窑壳的位置处 被引入上升导管中；以及输送器，其适于将经过预处理的石灰渣输送到窑内以在其中进行 煅烧。
9. 根据权利要求8的设备，其中上升导管的第一导管端部位于窑 壳内部，从而供料器对进入窑壳内部中的烟道气体的石灰渣进行计量。
10. 根据权利要求9的设备，其中所述上升导管和供料器被布置成 使得石灰渣被夹带在窑壳煅烧空间中的烟道气流中。
11. 根据权利要求9的设备，其中所述窑壳设有位于第一窑壳端部 中的隔离部分，该部分利用分隔壁与窑的煅烧空间隔离，并且上升导 管和石灰渣供料器被设置成使得石灰渣被夹带在该隔离部分中的烟道 气流中。
12. 根据权利要求8的设备，其中所述供料器被布置成在离第一窖壳端部中心的距离为窖壳直径的一半或更小的位置处对进入上升导管 的石灰渣进行计量。
13. 根据权利要求8的设备，其中所述石灰渣供料器包括调节器件， 该调节器件在石灰渣与窑烟道气体的混合位置之前将至少一部分石灰 渣直接引导到窑中。
14. 根据权利要求13的设备，其中所述调节器件包括滑门、旋转阀和倾卸阔中的至少 一 个。
15. 根据权利要求8的设备，其中所述供料器被连接到向上升导管 供应潮湿石灰渣的石灰渣过滤器上。
16. 根据权利要求15的设备，其中所述石灰渣过滤器位于与石灰 窑供给端部基本相同的高度处。
17. 根据权利要求8的设备，还包括另外的导管和第二分离器，在 石灰渣供应到上升导管和第一分离器之前利用窑烟道气体来处理石灰 渣。
全文摘要
一种用于将石灰渣供给到石灰窑中的方法，该石灰窑包括旋转窑壳，所述旋转窖壳具有位于第一端壁和第二端壁之间的内部，该方法包括将石灰渣供给到位于旋转窑壳内部或者紧邻窑壳的烟道气流中以对石灰渣进行预处理；从烟道气流分离出经过预处理的石灰渣；将分离出的石灰渣输送到石灰窑中，并且在石灰窑中煅烧分离出的石灰渣。
文档编号C04B2/00GK101312924SQ200680043507
公开日2008年11月26日 申请日期2006年11月21日 优先权日2005年11月21日
发明者约翰·马伦·利克莱特三世 申请人:安德里兹公司