一种炉气循环式石灰石隔焰煅烧系统的制作方法

本发明属于石灰生产技术领域，特别是指一种炉气循环式石灰石隔焰煅烧系统。

背景技术

目前，工业和民用石灰主要是通过石灰石在石灰窑内煅烧得到。该方法采用的主要设备为石灰窑，石灰窑内分为四个温度带，分别是储料带、预热带、煅烧带和冷却带，其核心区为煅烧带。在煅烧带内分布有燃烧喷嘴，通过这些喷嘴控制工业煤气、天然气、燃油或煤粉的燃烧，使火焰均匀分布。燃烧产生的高温烟气与石灰石直接接触，加热石灰石至900℃后，co2开始从石灰石中析出，经过一定时间的煅烧，石灰石内部的co2完全析出后，煅烧完成。

这种煅烧方式的特点是，燃烧产生的高温烟气与石灰石直接接触，热量传递效率高。但同时存在的问题是，不同燃料燃烧产生的有害物质会影响石灰的品质，如h2o、so2、炭黑、nox等等。此外，这些有害物质还会与窑内煅烧好的石灰石（主要成分是氧化钙）接触并发生化学反应，生成非石灰物质（如，caso4），从而影响石灰的整体品质。因此，采用火焰接触式煅烧成的石灰在生产医用或食品级的碳酸钙时，一般都要对块状石灰表面剥离处理才能使用，且只能人工手动剥离。

可见，现有的石灰煅烧方式既污染环境又造成很大的资源浪费和能源浪费，同时石灰表面杂质残留不可控，直接影响医用或食品级的碳酸钙质量。申请号为2014102641325的中国专利公开了“一种隔焰煅烧石灰窑”，该石灰窑采用隔焰方式对石灰石进行加热煅烧，可以有效保障石灰的品质。但是，该石灰窑的热能利用效率较低，排放至大气中的废热较多，还存在较大的改进空间。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明提出一种炉气循环式石灰石隔焰煅烧系统，该系统采用多级换热方式，并使炉气循环运行，能够提高热能的利用效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种炉气循环式石灰石隔焰煅烧系统，其包括循环系统和加热系统，所述循环系统包括顺次连接并构成环路的低温换热器、高温换热器和煅烧炉，所述煅烧炉的出口气路上通过三通阀连接有排气管路，所述循环系统环路内还设有用于驱动气体循环的喷射器，所述喷射器连接有驱动风机；所述加热系统包括燃烧室以及分别与燃烧室相连接的空气预热器、燃气预热器和回热器，所述燃烧室的出口通过管路顺次与高温换热器、低温换热器、空气预热器和燃气预热器的介质腔连通，所述回热器的介质腔连接在所述排气管路中。

可选的，所述排气管路中还顺次设有位于所述回热器下游的第一除尘装置和第一二氧化碳捕集装置。

可选的，所述燃气预热器介质腔的下游还通过管路顺次设有第二除尘装置和第二二氧化碳捕集装置。

可选的，还包括控制模块，所述三通阀为电控阀，所述煅烧炉上设有压力传感器，所述控制模块分别与三通阀和压力传感器连接；所述控制模块用于在煅烧炉内压力超过设定值时通过三通阀将排气管路打开。

采用上述技术方案的有益效果在于：

1、本发明设计了两套气路系统，一路为包含煅烧炉在内的循环系统，另一路为通过燃烧产生热量的加热系统，两套系统彼此隔离，通过换热方式将热量从加热系统传递给循环系统。这种煅烧系统能够有效避免燃烧烟气与石灰石的直接接触，从而防止石灰石在煅烧过程中产生非石灰物质，进而提升石灰的品质。

2、本发明设置了多处换热设施，采用多级换热方式，能够充分回收整个系统中的余热，避免能源浪费及废热污染，整个煅烧系统的设计非常巧妙，具有节能环保的特点。

3、本发明采用两套气路系统，从而将煅烧产生的高纯co2与燃烧产生的烟气隔离开来。同时，循环系统中的气体通过反复循环，可以使co2达到极高的浓度，从而有利于对co2的回收。回收的co2可作为下级产业的原料，因此，本系统不仅有利于降低温室气体的排放，还可创造额外的经济效益。

总之，本发明煅烧系统的设计非常巧妙，能够提高石灰产品的质量，并附带生产co2，带来新的经济效益。同时，本系统的热利用率较高，具有环保节能的特点，便于市场推广，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例中炉气循环式石灰石隔焰煅烧系统的一种结构框图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步说明。

如图1所示，一种炉气循环式石灰石隔焰煅烧系统，其包括循环系统和加热系统，所述循环系统包括顺次连接并构成环路的低温换热器、高温换热器和煅烧炉，所述煅烧炉的出口气路上通过三通阀连接有排气管路，所述循环系统环路内还设有用于驱动气体循环的喷射器，所述喷射器连接有驱动风机；所述加热系统包括燃烧室以及分别与燃烧室相连接的空气预热器、燃气预热器和回热器，所述燃烧室的出口通过管路顺次与高温换热器、低温换热器、空气预热器和燃气预热器的介质腔连通，所述回热器的介质腔连接在所述排气管路中。

该系统中，喷射器可设置在低温换热器的入口处，也可设置在高温换热器的入口处，这取决于所采用的驱动风机吹出气体的温度。

煅烧炉可以采用现有的常规煅烧炉，但使用方式与现有技术不同。现有技术中是直接将可燃气体送入煅烧炉中，并在煅烧炉内燃烧。本系统则利用煅烧炉原有的气路入口将高温的循环气体送入，炉内不发生燃烧。

该系统中的低温换热器、高温换热器、空气预热器、燃气预热器和回热器均为换热器，可以在现有技术中选择合适的类型直接使用，也可根据需要进行定制。

可选的，仍见图1，所述排气管路中还顺次设有位于所述回热器下游的第一除尘装置和第一二氧化碳捕集装置。

可选的，仍见图1，所述燃气预热器介质腔的下游还通过管路顺次设有第二除尘装置和第二二氧化碳捕集装置。

可选的，还包括控制模块，所述三通阀为电控阀，所述煅烧炉上设有压力传感器，所述控制模块分别与三通阀和压力传感器连接；所述控制模块用于在煅烧炉内压力超过设定值时通过三通阀将排气管路打开，排出多余气体，从而维持炉内气体的平衡，保障气体的正常循环。控制模块的控制目标如前所述，控制算法的具体实现方式是本领域技术人员的公知常识，此处不再赘述。

本发明的工作原理如下：

石灰石在煅烧炉内进行煅烧，产生的废气从炉内排出。排出的废气分为两部分：一部分为排气，另一部分为循环气。

排气经过回热器回收热量，再经过布袋除尘器除尘，最后经过二氧化碳捕集器的捕集后，剩余气体排入大气。

循环气首先经过低温换热器，将循环气的温度提升至300～400℃，再进入高温换热器，将其温度提升至1100℃左右，最后进入煅烧炉内，直接加热石灰石。

整个煅烧装置的热源为一个独立的燃烧室，燃烧室需要输入助燃空气、主燃空气和燃料。其中，助燃空气经过回热器进行加热，从而回收循环系统排出废气的热量；主燃空气经过空气预热器进行加热，从而回收加热系统排出烟气的一部分热量；燃料经过燃气预热器继续加热，从而再回收加热系统排出烟气的一部分热量。

以上三部分气体预热后进入燃烧室内燃烧，产生的1300℃左右高温烟气首先进入高温换热器，再进入低温换热器。高温烟气与循环气换热后降温至700℃左右，再进入空气预热器与主燃空气换热，温度降至400℃左右。最后，烟气进入燃气预热器，与燃料换热后降低至150℃左右。低温烟气再经过烟气除尘器和二氧化碳捕集器，最后剩余气体排入大气。

这种炉气循环式石灰石隔焰煅烧系统通过燃烧产生的高温烟气加热循环气，再由循环气加热石灰石，将燃烧产生的烟气与石灰石相隔离，有效地避免了烟气中的有害成分对石灰的污染，提高了石灰的纯度。此外，该系统还设有二氧化碳捕集器，捕集所有排放的气体中的二氧化碳，减少碳排放。系统中的多个换热器还可以充分回收排气和烟气中的热量，提高了能量利用率，降低了环境污染。

石灰石在生产期间，燃料的形态和化学成分很不固定且相对复杂，燃烧生成的烟气成分有很多不确定因素，在常规石灰窑的生产方式使燃烧生成的烟气杂质就不可避免的混入石灰成品中，造成成品石灰的“污染”。本炉气循环式石灰石隔焰煅烧系统在生产期间，燃料燃烧产生的烟气通过换热设备将热量传递给循环系统，循环系统再将热量供给石灰石反应，即燃料燃烧的烟气没有直接与生产物料直接接触，这就杜绝了因燃料杂质问题而带来的污染，为生产高纯净石灰提供了一种较为可靠的方法。

本炉气循环式石灰石隔焰煅烧系统中，在石灰石煅烧过程中所需热量来自低温、高温热交换器，交换器只将热量从燃烧室高温烟气传递给循环系统。因此本系统的循环系统排出的废气中没有烟气（燃烧室燃烧后的烟气）成分，只有石灰石反应生成的二氧化碳。同时，循环气体的反复循环使得其中的二氧化碳浓度相当高，这样，排出的废气由于其二氧化碳纯度较高，因而可以被相对容易且低成本地再次利用。并且，合理地收集并利用这部分二氧化碳还可以减少温室气体的排放。可见，本系统是一种非常环保的生产设施，不但能够减少温室气体的排放，还能够为下一级产业（二氧化碳的深加工）提供了较优质的原料，创造额外的经济效益。

总之，本发明煅烧系统的设计非常巧妙，能够提高石灰产品的质量，并附带生产co2，带来新的经济效益。同时，本系统的热利用率较高，具有环保节能的特点，便于市场推广，具有广阔的应用前景。

需要指出的是，以上具体实施方式只是本专利实现方案的具体个例，没有也不可能覆盖本专利的所有实现方式，因此不能视作对本专利保护范围的限定；凡是与以上案例属于相同构思的实现方案，或是上述若干方案的组合方案，均在本专利的保护范围之内。