用于烧制氧化钙的生物燃料竖窑及烧制氧化钙的方法

1.本技术涉及生物燃料竖窑的技术领域，尤其涉及一种用于烧制氧化钙的生物燃料竖窑及烧制氧化钙的方法。


背景技术：

2.生物质燃料：是指将生物质材料燃烧作为燃料，一般主要是农林废弃物(如秸秆、锯末、甘蔗渣、稻糠等)。主要区别于化石燃料。在我国的政策和环保标准中，直接燃烧生物质属于高污染燃料，只在农村的大灶中使用，不允许在城市中使用。生物质燃料的应用，实际主要是生物质成型燃料(biomassmouldingfuel，简称"bmf")，是将农林废物作为原材料，经过粉碎、混合、挤压、烘干等工艺，制成各种成型(如块状、颗粒状等)的，可直接燃烧的一种新型清洁燃料。
3.木质废料或植物燃料作为锅炉燃料，替代燃煤或燃油，不仅节约不可再生的化石能源和企业能耗成本，而且由于木质废料中几乎不含硫，对环境的污染更小。它具有以下优势：
4.(1)生物质燃料发热量大，发热量在3900～4800千卡/kg左右，经炭化后的发热量高达7000～8000千卡/kg。
5.(2)生物质燃料纯度高，不含其他不产生热量的杂物，其含炭量75～85％，灰份3～6％，含水量1～3％
6.(3)绝对不含煤矸石，石头等不发热反而耗热的杂质，将直接为企业降低成本。
7.(4)生物质燃料不含硫磷，不腐蚀锅炉，可延长锅炉的使用寿命，企业将受益匪浅。
8.(5)由于生物质燃料不含硫磷，燃烧时不产生二氧化硫和五氧化二磷，因而不会导致酸雨产生，不污染大气，不污染环境。
9.(6)生物质燃料清洁卫生，投料方便，减少工人的劳动强度，极大地改善了劳动环境，企业将减少用于劳动力方面的成本。
10.(7)生物质燃料燃烧后灰碴极少，极大地减少堆放煤碴的场地，降低出碴费用。
11.(8)生物质燃料燃烧后的灰烬是品位极高的优质有机钾肥，可回收创利。
12.(9)生物质燃料是可再生的能源，它是响应中央号召，创造节约性社会，工业反哺农业的急先锋。
13.石灰窑的种类很多，有野窑、轮窑、立窑、回转窑和沸腾窑等。野窑是最简单也是最古老的一种立窑，由于其生产能力小，产品质量低，能耗高，劳动强度大，操作强度大，仅限于手工生产使用。轮窑最先用来烧砖，后来也用以烧石灰，由于其劳动强度大，操作条件差，目前仅用于煅烧白垩。
14.立窑分为普通立窑、机械立窑、半煤气窑、烧气体燃料立窑、烧液体燃料立窑、并流蓄热立窑、套筒立窑、双斜坡立窑和横流立窑等。其中，普通立窑和机械立窑最为常用。机械立窑的窑体一般由窑壳、窑衬、隔热层、窑顶、窑喉保护板、点火孔和检修门等部分组成。普通立窑除以上部分以外，还包括：窑罩、烟囱、炉箅子以及加料门和出料门等。回转窑由于其
生产能力大(大于其他任何窑种)，产品质量均匀，石灰石利用率高，石灰石要求低，可使用含硫高的燃料等优点，在国外已成为一种常用设备。但其投资大，耗钢量大，耗电量大，占地面积大，燃料耗量大等缺点，国内只有少数在使用。沸腾窑由于其能生产优质石灰，已在国际上得到采用，但其能耗高，容易生产粉料，在国内有极少使用。


技术实现要素：

15.本技术提供了一种用于烧制氧化钙的生物燃料竖窑及烧制氧化钙的方法，用于解决现有技术中的烧制氧化钙的竖窑燃烧消耗能量高，烧制不充分的问题。
16.为解决上述问题，第一方面，本技术提供了一种用于烧制氧化钙的生物燃料竖窑，包括：窑体本体，窑体本体包括进料口、出料口和进风口，进料口设置在窑体本体的顶部，出料口和进风口均设置在窑体本体的底部，窑体本体的由内至外包括三级高铝砖、轻质红砖、保温红砖和钢结构筒体；缓降组件，缓降组件设置在窑体本体的内部，用于进料口引入的生物燃料和石灰石混合物在其内燃烧并减缓生物燃料和石灰石的混合物的下降速度。
17.进一步地，缓降组件包括第一缓降弧形环，第一缓降弧形环安装在窑体本体上，第一缓降弧形环的中部具有过孔，第一缓降弧形环朝向窑体本体的顶部为下凹形。
18.进一步地，过窑体本体的中心轴线切割第一缓降弧形环的轮廓线的数学模型为：y＝ax2；x为横坐标；y为纵坐标；a为根据生物燃料和石灰石的颗粒而确定的大于0.001小于0.9的预设系数。
19.进一步地，第一缓降弧形环的上弧形面具有多个凸起。
20.进一步地，缓降组件还包括第二缓降弧形环，第二缓降弧形环的中轴线与窑体本体的中轴线相重合，第二缓降弧形环的上表面为下凹的弧形，第二缓降弧形环的上弧面的中部至缓降弧形环的上弧面的边缘的高度逐渐降低，第一缓降弧形环在沿窑体本体的中轴线的投影和第二缓降弧形环在沿窑体本体的中轴线的投影相重合。
21.进一步地，第一缓降弧形环在沿窑体本体的中轴线的投影和第二缓降弧形环在沿窑体本体的中轴线的投影相重合的面积，占第一缓降弧形环在沿窑体本体的中轴线的投影的面积的1/5至4/5之间。
22.进一步地，第一缓降弧形环沿窑体本体的中轴线的高度方向布置多个，第二缓降弧形环为与第一缓降弧形环一一对应设置地多个。
23.进一步地，生物燃料竖窑还包括上料结构、卷扬机和翻斗料车，翻斗料车可移动地设置在上料结构上，上料结构的第一端位于地面上料结构的第二端位于窑体本体的顶端，卷扬机与翻斗料车相连以驱动翻斗料车在上料结构上移动。
24.根据本技术的另一方面，还提供了一种烧制氧化钙的方法，烧制氧化钙的方法采用上述的生物燃料竖窑，方法包括以下步骤：s10将石灰石和生物燃料按照预定配比输送至生物燃料竖窑；s20石灰石和生物燃料在生物燃料竖窑中煅烧；s30经过煅烧的石灰石通过旋转的出灰螺旋锥推出出料口。
25.进一步地，石灰石煅烧之前需要通过外部风机通过进风口鼓风。
26.本技术实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
27.本技术的技术方案，将石灰石和生物燃料按照预定的配比输入至窑体本体内，石灰石和生物燃料的混合物通过窑体本体内的缓降组件减缓了石灰石和生物燃料混合物的
下降速度，使得石灰石和生物燃料在窑体本体内能够充分的预热、燃烧，这样生物燃料燃烧的更加充分，石灰石煅烧的更加彻底，生物燃料竖窑由内之外包括三级高铝砖、轻质红砖、保温红砖和钢结构筒体的结构使得生物燃料竖窑的隔热效果更好。上述的生物燃料竖窑减少了燃烧时的能量消耗，使得石灰石和生物燃料混合物的烧制更加充分。本技术的技术方案有效地解决了现有技术中的烧制氧化钙的竖窑燃烧消耗能量高，烧制不充分的问题。
附图说明
28.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1示出了本技术的实施例的生物燃料竖窑的结构示意图；
31.图2示出了图1的生物燃料竖窑的俯视示意图；
32.图3示出了图1的生物燃料竖窑的窑体本体的内部结构示意图。
33.其中，上述附图包括以下附图标记：
34.10、窑体本体；11、出料口；12、进风口；20、缓降组件；21、第一缓降弧形环；22、第二缓降弧形环；30、上料结构；40、卷扬机；50、翻斗料车；60、钟帽结构。
具体实施方式
35.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
36.如图1至图3所示，本实施例提供了一种用于烧制氧化钙的生物燃料竖窑(立窑)，包括：窑体本体10和缓降组件20。窑体本体10包括进料口、出料口11和进风口12，进料口设置在窑体本体10的顶部，出料口和进风口均设置在窑体本体10的底部，窑体本体10的由内至外包括三级高铝砖、轻质红砖、保温红砖和钢结构筒体。缓降组件20设置在窑体本体10的内部，用于进料口引入的生物燃料和石灰石混合物在其内燃烧并减缓生物燃料和石灰石的混合物的下降速度。
37.本实施例的技术方案，将石灰石和生物燃料按照预定的配比输入至窑体本体内，石灰石和生物燃料的混合物通过窑体本体内的缓降组件减缓了石灰石和生物燃料混合物的下降速度，使得石灰石和生物燃料在窑体本体内能够充分的预热、燃烧，这样生物燃料燃烧的更加充分，石灰石煅烧的更加彻底，生物燃料竖窑由内之外包括三级高铝砖、轻质红砖、保温红砖和钢结构筒体的结构使得生物燃料竖窑的隔热效果更好。上述的生物燃料竖窑减少了燃烧时的能量消耗，使得石灰石和生物燃料混合物的烧制更加充分。本实施例的技术方案有效地解决了现有技术中的烧制氧化钙的竖窑燃烧消耗能量高，烧制不充分的问题。
38.如图1至图3所示，在本实施例的技术方案中，缓降组件20包括第一缓降弧形环21，
第一缓降弧形环21安装在窑体本体10上，第一缓降弧形环21的中部具有过孔，第一缓降弧形环21朝向窑体本体10的顶部为下凹形。第一缓降弧形环21的上表面为下凹的弧形，这样大大地降低了石灰石和生物燃料的下降速度，下凹的弧形较之倾斜向下的平面在下落的时候速度缓冲更好。需要说明的是，第一缓降弧形环21在圆周方向上可以为封闭的弧形环，第一缓降弧形环21也可以为间隔的多个第一分缓降弧形环组成。
39.如图1至图3所示，在本实施例的技术方案中，过窑体本体10的中心轴线切割第一缓降弧形环21的轮廓线的数学模型为：y＝ax2；x为横坐标；y为纵坐标；a为根据生物燃料和石灰石的颗粒而确定的大于0.001小于0.9的预设系数。通过数学模型限定的第一缓降弧形环21加工成本较低，可重复加工比较好，工业化生产的时候成本较低。a可以根据生物燃料和石灰石的颗粒进行设定，同一个窑体本体10可以配备多组第一缓降弧形环21，根据不同的生物燃料和石灰石对第一缓降弧形环21进行更换。上述结构还保证了第一缓降弧形环21的上表面的弧形满足要求，第一缓降弧形环21的上表面太陡会导致石灰石和生物燃料的下降速度较快，预热、燃烧等不充分，第一缓降弧形环21的上表面太平缓会导致石灰石和生物质燃料(生物燃料)在下降的过程中容易积聚。
40.如图1至图3所示，在本实施例的技术方案中，第一缓降弧形环21的上弧形面具有多个凸起。多个凸起的设置一方面使得石灰石和生物燃料的表面积容易增大，另一方面还能进一步减缓石灰石和生物燃料的下降速度，并且不容易形成石灰石和生物燃料在第一缓降弧形环21的上表面形成积聚。需要说明的是，多个凸起也是弧形面的凸起，这样使得石灰石和生物燃料不会卡死在第一缓降弧形环21上造成的积聚。
41.如图3所示，在本实施例的技术方案中，缓降组件20还包括第二缓降弧形环22，第二缓降弧形环22的中轴线与窑体本体10的中轴线相重合，第二缓降弧形环22的上表面为下凹的弧形，第二缓降弧形环22的上弧面的中部至缓降弧形环的上弧面的边缘的高度逐渐降低，第一缓降弧形环21在沿窑体本体10的中轴线的投影和第二缓降弧形环22在沿窑体本体10的中轴线的投影相重合。上述结构不但延长了石灰石和生物燃料在窑体本体10内的移动轨迹，而且延长了石灰石和生物燃料在窑体本体10内的停留时间，这对预热、燃烧效果有很大的提高。石灰石和生物燃料在第一缓降弧形环21上移动，然后在重力的作用下降落到第二缓降弧形环22上。需要说明的是，石灰石和生物燃料在到达第一缓降弧形环21上的时候，还要通过窑体本体10内的均布器，这样使得石灰石和生物燃料更加均匀的进入第一缓降弧形环21。第一缓降弧形环21在沿窑体本体10的中轴线的投影和第二缓降弧形环22在沿窑体本体10的中轴线的投影相重合，这样不会出现石灰石和生物燃料直接从第一缓降弧形环21上掉落至窑体本体10的底部的情况发生。另外，通过进风口的风速和风压也能够对石灰石和生物燃料的降落速度进行部分的调节。
42.如图3所示，在本实施例的技术方案中，第一缓降弧形环21在沿窑体本体10的中轴线的投影和第二缓降弧形环22在沿窑体本体10的中轴线的投影相重合的面积，占第一缓降弧形环21在沿窑体本体10的中轴线的投影的面积的1/5至4/5之间。上述结构使得石灰石和生物燃料在窑体本体10内的时间和速度能够达到更优值。需要说明的是，第一缓降弧形环21和与之对应的第二缓降弧形环22之间的垂直距离可以调整，第一缓降弧形环21和窑体本体10通过紧固件相连，第二缓降弧形环22通过紧固件连接在设置在窑体本体10的中心柱上。第一缓降弧形环21和第二缓降弧形环22之间的重叠面积也是可以调整的。第二缓降弧
形环22的上弧面具有凸起，过窑体本体10的中轴线的横截面切割的第二缓降弧形环22的上表面的数学模型为双曲线。
43.如图3所示，在本实施例的技术方案中，第一缓降弧形环21沿窑体本体10的中轴线的高度方向布置多个，第二缓降弧形环22为与第一缓降弧形环21一一对应设置地多个。上述结构进一步延长了石灰石和生物燃料在窑体本体10内的移动轨迹，延长了石灰石和生物燃料在窑体本体10内的停留时间。
44.如图1所示，在本实施例的技术方案中，生物燃料竖窑还包括上料结构30、卷扬机40和翻斗料车50，翻斗料车50可移动地设置在上料结构30上，上料结构30的第一端位于地面上料结构30的第二端位于窑体本体10的顶端，卷扬机40与翻斗料车50相连以驱动翻斗料车50在上料结构30上移动。上述结构使得石灰石和生物燃料的上料容易实现自动化。
45.本技术还提供了一种烧制氧化钙的方法。烧制氧化钙的方法采用上述生物燃料竖窑，方法包括以下步骤：s10将石灰石和生物燃料按照预定配比输送至生物燃料竖窑；s20石灰石和生物燃料在生物燃料竖窑中煅烧；s30经过煅烧的石灰石通过旋转的出灰螺旋锥推出出料口。上述的烧制氧化钙的方法燃烧充分，有利于保护环境，节省能源。石灰石煅烧之前需要通过外部风机通过进风口鼓风。这样能够石灰石和生物燃料与空气充分接触，进而保证燃烧比较充分。
46.通过上述可知，一种立窑采用生物质燃料烧制氧化钙的方法，包括以下步骤：
47.1)将碳酸钙与生物质燃料按照一定配比(1吨石灰石配比160千克生物质燃料)由传送带装入上料小车中。上料小车经斜桥上至窑炉顶端，将石灰石与生物质燃料混合物放入回转蜗壳式布料器(均布器)。
48.2)布料器将碳酸钙与生物质燃料混合块加入窑炉中，经预热带预热，煅烧带煅烧出石灰，冷却带降温。
49.3)所得氧化钙经旋转的出灰螺锥推动出灰口，经出灰机产出氧化钙。出灰温度60℃。
50.生物质燃料燃烧所需空气由底端通风口接外部风机鼓入。
51.窑炉内衬为三层砖混结构，最内层为含铝量48％的三级高铝砖，次层为轻质红砖，再次层为保温红砖。最外层为10mm钢板焊接而成的钢结构筒体。
52.所用石灰石粒径为40mm-60mm，低于40mm粒径的石灰石不得高于5％。
53.所用生物质燃料的相关指标如下表：
54.[0055][0056]
生物燃料也可以采用其它的指标：
[0057]
一种立窑采用生物质燃料烧制氧化钙的方法，包括以下步骤：
[0058]
1)将碳酸钙与生物质燃料按照一定配比(1吨石灰石配比160千克生物质燃料)由传送带装入活底料罐中。活底料罐由提升机提升到上部后自动停止。上料小车经斜桥上至窑炉顶端，将石灰石与生物质燃料混合物放入布料器。
[0059]
2)横行小车将料罐水平地牵引至窑顶中心，在料罐下降的同时，通过机械装置的作用使罐底活门打开，同时使料钟下降将物料布入窑内。经预热带预热，煅烧带煅烧出石灰，冷却带降温。
[0060]
3)所得氧化钙经旋转的出灰螺锥推动出灰口，经出灰机产出氧化钙。出灰温度60℃。
[0061]
生物质燃料燃烧所需空气由底端通风口接外部风机鼓入。
[0062]
窑炉内衬为三层砖混结构，最内层为含铝量48％的三级高铝砖，次层为轻质红砖，再次层为保温红砖。最外层为10mm钢板焊接而成的钢结构筒体。
[0063]
所用石灰石粒径为40mm-60mm，低于40mm粒径的石灰石不得高于5％。
[0064]
所用生物质燃料相关指标如下表：
[0065]
[0066][0067]
一种立窑采用生物质燃料烧制氧化钙的方法，包括以下步骤：
[0068]
1)将碳酸钙与生物质燃料按照一定配比(1吨石灰石配比160千克生物质燃料)由传送带装入上料小车中。上料小车经斜桥上至窑炉顶端，将石灰石与生物质燃料混合物放入布料器。
[0069]
2)布料器将碳酸钙与生物质燃料混合块加入窑炉中，经预热带预热，煅烧带煅烧出石灰，冷却带降温。
[0070]
3)所得氧化钙经旋转的出灰螺锥推动出灰口，经出灰机产出氧化钙。出灰温度60℃。
[0071]
生物质燃料燃烧所需空气由底端通风口接外部风机鼓入。
[0072]
窑炉内衬为三层砖混结构，最内层为含铝量48％的三级高铝砖，次层为轻质红砖，再次层为保温红砖。最外层为10mm钢板焊接而成的钢结构筒体。
[0073]
所用石灰石粒径为40mm-60mm，低于40mm粒径的石灰石不得高于5％。
[0074]
所用生物质燃料相关指标如下表：
[0075][0076]
综合上述可知，生物质燃料竖窑，所述的竖窑使用生物质颗粒碳化燃料作为能源。该生物质燃料竖窑，包括竖窑本体，竖窑本体包括窑体钢结构和窑衬，竖窑本体顶部设有排气筒及启闭装置、钟帽升降机构(钟帽结构60)、窑顶装置；竖窑本体底部设有窑底装置、星形出灰机(出料口11)、进风管(进风口12)；竖窑本体侧方设置上料系统(上料结构30)，由钢制滑轨和卷扬机构成。
[0077]
竖窑本体由窑体钢结构和窑衬构成，窑顶装置上设有排气筒及启闭装置。钟帽升降机构由上下重叠的两个受料斗及两道升降式料钟组成。控制物料的布料、加入及阻止大块物料进入窑炉。
[0078]
窑筒内从上到下依次为预热带(大约在筒上部1/3段)、煅烧带(筒中间1/3段)和冷却区(筒下部1/3段)。石灰石在预热带加热，在煅烧带内煅烧，下部为冷却区，附磁产品下沉到冷却区内。煅烧筒内部设置多组弧形圆台和倒弧形圆台，可以使石灰石和生物燃料下落速度减缓，从而保证石灰石能过被充分煅烧。
[0079]
竖窑的热源由生物质颗粒碳化燃料提供，生物质颗粒碳化燃料和石灰石混合后从窑筒上方的进料口一同进入竖窑。
[0080]
在窑顶上方设置进料口，进料口设置钟帽升降装置控制石灰石原料加料量，高温雷达料位计用于检测物料的位置。窑体本体10内还设有高温雷达料位计，测量石灰石在窑体本体10内的位置。高温雷达料位计设置于预热带位置，可以有效监控物料高度。
[0081]
窑体本体内还设有高温压力传感器，高温压力传感器安装在排烟筒的内壁，用于测量窑内压力。
[0082]
窑筒(窑体本体10)内还设有10个高温温度传感器，监测预热带、煅烧带、冷却区的温度。其中，预热带、煅烧带和冷却区每个部分分别均布3个高温温度传感器，这3个温度传感器安装位置为环绕窑内，夹角为120
°
；1个温度传感器置于排烟洞。
[0083]
窑体本体10的一侧设有上料结构30，由卷扬机、翻斗料车和钢制滑轨构成，用于运送石灰石和生物质颗粒碳化燃料的混合物。
[0084]
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0085]
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。