燃燒塊狀材料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于燃燒塊狀材料特別是石灰石、白云石磚、鎂磚或其它碳酸鹽巖的方法，在至少一個軸里，其包括預(yù)熱區(qū)、燃燒區(qū)和冷卻區(qū)，其中，煤經(jīng)由燃燒器噴槍進行供給。
【背景技術(shù)】
[0002]石灰燃燒的燃料費用是相當大的并且可以占生產(chǎn)成本的50%以上。由于在大多數(shù)情況下，煤是最廉價的能量來源，當前大部分的石灰窯都是燃煤。然而煤炭在其屬性方面卻差異很大。例如，高含量的灰分和硫具有不利的影響，因為熟石灰被不希望地污染。
[0003]煤的一個特別特點是它的溶脹指數(shù)(swelling index)。從眾多的實際測試中，已知的是迄今為止具有溶脹指數(shù)大于1.0的煤尚不可能在石灰窯中加以使用，尤其是在并行流-逆流再生石灰窯里，因為遇到了嚴重的運行問題，如對于燃燒器噴槍的堵塞和由于氧化或熔化造成燃燒器噴槍的燃盡。由于在PCR軸式石灰窯里這樣的煤的受限可用性，迄今為止，要么使用圓柱形旋轉(zhuǎn)窯，要么不得不使用石油焦炭或液體或氣體燃料。然而圓柱形回轉(zhuǎn)窯具有相當大的缺點，它們消耗比PCR石灰窯多50-100%的燃料，并且因此也排出更大量的CO2進入大氣。使用石油焦炭也是不利的，因為它的硫含量可以是煤中硫含量的10倍，從而產(chǎn)生進一步的限制。此外，液態(tài)和氣態(tài)燃料在某些情況下是不可用，或者比煤貴得多。
[0004]DE 32 27 395 C2公開了一種制造用于氣化器反應(yīng)器或軸式窯的固定床的煤球(briquettes)的方法，其中30-85%的非結(jié)塊原煤和15-70%的結(jié)塊原煤被混合并隨后形成煤球，其中，結(jié)塊煤具有大于5的結(jié)塊能力(腫脹指數(shù))。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是基于具體化用于燃燒塊狀物料的方法為目標，利用該方法燃料成本可以降低。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，用于燃燒塊狀物料的方法是通過以下方式實現(xiàn)的，即在包括預(yù)熱區(qū)、燃燒區(qū)和冷卻區(qū)的至少一個軸中，其中具有> I的溶脹指數(shù)的煤與傳輸介質(zhì)一起通過燃燒器噴槍被提供，其中所述燃燒器噴槍具有燃燒器尖端，經(jīng)由該燃燒器尖端所述煤連同傳輸介質(zhì)一起到該軸內(nèi)，其中，在燃燒器噴槍里的煤的溫度保持低于某一溫度值，在該溫度下被使用煤的熔融相被形成。在此，對于煤的運輸，采用傳輸介質(zhì)，在該軸中，在直接毗鄰燃燒器尖端的區(qū)域里，形成了貧氧氣氛以便在其從燃燒器噴槍出來后延緩煤的燃燒。
[0007]在本申請中，溶脹指數(shù)是按照標準ASTM D720-91的定義。
[0008]煤通常經(jīng)由燃燒器噴槍以煤塵的形式被氣動地噴射入窯內(nèi)。燃燒器噴槍位于預(yù)熱區(qū)段或所述軸的燃燒區(qū)并且由塊狀物料特別是石灰石包圍。在此，在預(yù)熱區(qū)的上端處的塊狀物料的溫度大約為100°C，而在其下端，所述溫度低于物料煅燒的典型煅燒溫度約50°C，對于石灰石而言，煅燒溫度通常為約750°C至800°C。塊狀物料的熱量是通過燃燒器噴槍的壁從外部傳遞到內(nèi)部的，借此所提供的煤在離開該燃燒器噴槍之前被加熱并且在燃燒器噴槍外自動點燃。
[0009]在本發(fā)明所基于的試驗中，我們發(fā)現(xiàn)在上述特定的溫度之上，具有溶脹指數(shù)> I的煤形成熔融相，其附著在燃燒器噴槍的內(nèi)壁并且在短時間后就堵塞所述燃燒器噴槍。此夕卜，在窯軸的再生階段，在燃燒器內(nèi)的沉積可以點燃并且因此非常迅速損毀燃燒器噴槍。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在特定溫度被超過的情況下，具有溶脹指數(shù)> I的煤的揮發(fā)性成分非常迅速地導(dǎo)致結(jié)塊。在這種現(xiàn)象的情況下，首先形成熔融相，其由于揮發(fā)性成分的逃逸而溶脹并且迅速堵塞燃燒器噴槍。發(fā)現(xiàn)在200-300的范圍內(nèi)的范圍內(nèi)煤的揮發(fā)成分慢慢地逃逸并且在高于450 0C下迅速逃逸。然而取決于煤的類型，這些數(shù)值可以變化很大。
[0010]在本發(fā)明所基于的試驗中，使用不同的煤，發(fā)現(xiàn)相變現(xiàn)象通常在高于150°C時開始。在實驗窯里，溶脹實驗還表明取決于煤的類型，煤的膨脹可以開始于不同的溫度。所述溫度通常為約250°C ο但是，如果在燃燒器噴槍里的煤的溫度保持在低于被使用的煤的熔融相被形成的溫度值，使用具有溶脹指數(shù)> I的煤是可能的。特別是在北美，存在具有相對高的溶脹指數(shù)> I的廉價煤炭的高可用性。通過上述方法，現(xiàn)在有可能在軸式石灰窯中使用這樣廉價的煤，由此所述燃料成本可相對于以前所使用的煤而大大減少。
[0011]除了上面討論的結(jié)果，各種試驗同樣表明，雖然在燃燒器管中煤的溫度通過相應(yīng)的規(guī)定而被降低，在用于燃燒的物料里具有溶脹指數(shù)> I的煤相比于具有膨脹指數(shù)< I的煤而言被更少有效地分布，并且在從燃燒器噴槍出來后立即點燃，導(dǎo)致在燃燒器尖端的區(qū)域里非常激烈的發(fā)熱。這導(dǎo)致從燃燒器前端向上地燒盡。為了防止這種情況，在各種實驗中，在燃燒器尖端的區(qū)域的窯中的氣氛通過使用用于煤的不同傳輸介質(zhì)而被改變。從燃燒器噴槍出來后的煤炭的點火行為從而再次被推遲。為此目的，通過注射水在燃燒器尖端周圍產(chǎn)生貧氧氣氛。
[0012]此外，進行了使用氮氣作為用于煤的傳輸介質(zhì)的試驗，其結(jié)果出乎意料的好，因為氮不僅降低了燃燒器管中的溫度并且從而防止在管里結(jié)塊而且也在窯的燃燒器尖端的區(qū)域里產(chǎn)生了貧氧氣氛。因此，在從燃燒器噴槍出來后再次延遲煤的直接點火是可能的，它抵消在燃燒器尖端的區(qū)域里產(chǎn)生的熱量。這導(dǎo)致了燃燒器噴槍的運行持續(xù)時間的增長，從而增加了窯容量以及窯的停機時間的減少。
[0013]從屬權(quán)利要求涉及本發(fā)明的進一步改進。
[0014]燃燒器噴槍優(yōu)選地被布置在預(yù)熱區(qū)或在所述軸的燃燒區(qū)并且出于加熱煤目的，與位于那里的塊狀物料操作性接觸。在此，在燃燒器噴槍里的煤的溫度被方便地保持在低于2500C，優(yōu)選低于200°C，最優(yōu)選低于150°C。
[0015]要保持這些溫度值，有可能為采用以下措施中的一種或多種來實現(xiàn):
[0016]-燃燒器噴槍配備有絕緣件以便由此大大減少通過燃燒器噴槍的壁由外部到內(nèi)部的熱流，從而煤被加熱到相應(yīng)較低程度。這種措施具有的優(yōu)點在于石灰窯的熱效率不被削弱；
[0017]-燃燒器噴槍被冷卻，其中，冷卻可以例如由氣體或液體來實現(xiàn)。例如，配備有采用水、熱油或空氣進行冷卻的外殼的燃燒器噴槍將是可能的。該方法對于石灰窯的熱效率也僅有微不足道的影響；
[0018]-煤在被供給到燃燒器噴槍之前被冷卻，或者將煤連同傳輸介質(zhì)經(jīng)由燃燒器噴槍被提供，其中，該煤的溫度通過傳輸介質(zhì)的溫度和/或流速進行設(shè)置。通過這些措施，煤炭在燃燒器噴槍內(nèi)被加熱到相應(yīng)較低的溫度。如果傳輸介質(zhì)是空氣，對于傳輸空氣的流速的增加然而僅可以實現(xiàn)到非常有限的范圍，因為PCR石灰窯的熱效率隨空氣流速會相應(yīng)地變差，并且此外，該窯的廢氣溫度相應(yīng)地增加；
[0019]-非可燃成分，特別是含有CaO或CaCO3，連同煤一起被引入到燃燒器噴槍內(nèi)，以便設(shè)置煤的溫度。為此目的，混合來自窯廢氣過濾器的灰塵以增加物質(zhì)流將是可能的。這種過濾灰塵不會構(gòu)成異物，使得產(chǎn)品的污染也不會發(fā)