專利名稱：并流再生式石灰窯及其操作方法
并流再生式石灰窯及其操作方法本發(fā)明涉及并流再生式石灰窯(PFR石灰窯)及其操作方法。
PFR石灰窯是用于煅燒石灰?guī)r的，按照附

圖1，它包括至少兩個豎井1、2，它們各具有預(yù)熱區(qū)V，燃燒區(qū)B和冷卻區(qū)K。兩個豎井通過一個溢流通道3互相連接。準備煅燒的物料從上面弓I入兩個豎井，煅燒后的物料從底部移去。兩個豎井交替用作燃燒豎井和排氣豎井，助燃空氣與物料和燃料以直流方式供應(yīng)給燃燒豎井，產(chǎn)生的熱廢氣經(jīng)溢流通道與被加熱的從下面供應(yīng)的冷卻氣一起被導(dǎo)入排氣豎井，廢氣在此處以與物料逆流的方式被向上導(dǎo)出而預(yù)熱物料。在事先確定的一段時間(例如15分鐘)之后，兩個豎井的功能互換，即燃燒豎井變成排氣豎井，反之亦然。本方法使石灰?guī)r與助燃空氣以直流的方式非常高效率地燃燒，石灰?guī)r與熱廢氣以逆流的方式再生預(yù)熱。由于各種干擾量的影響，例如燃料熱值的波動、原料碳酸鹽含量的波動或石灰窯熱損耗的波動，可能需要對燃料量進行重新調(diào)整。另一個干擾量由擬煅燒的石灰?guī)r中經(jīng)常包含的油母巖成分而產(chǎn)生。這是一種加熱時釋放碳氫化合物的有機聚合物物料。但是，這些油母巖在原料中并不是均勻分布的，所以需要重新調(diào)整石灰?guī)r的比熱供應(yīng)至6%，以獲得恒定的產(chǎn)品質(zhì)量。首先用煅石灰的殘留CO2量及其反應(yīng)性確定產(chǎn)品質(zhì)量。這兩個參數(shù)應(yīng)當(dāng)以盡可能最恒定的方式與預(yù)定的期望值相符合。但是，石灰的這兩個性質(zhì)以前只能在終產(chǎn)物中驗證，所以隨后的調(diào)整操作只能在延擱12至16小時(物料的過渡時間)后進行。以前石灰窯的操作者通過測量溢流通道區(qū)域的溫度從而手工調(diào)整熱供應(yīng)來影響產(chǎn)品質(zhì)量，這種類型的調(diào)整需要高度的經(jīng)驗，然而并非總是得到滿意的結(jié)果。并流再生式石灰窯是在例如DE 29 27 834 Al中公開的。這種石灰窯的測定和調(diào)整技術(shù)由 H. Ruch 進一步描述"Mess-und Regelungstechnik beim Kalkbrennen"(石灰煅燒中的測定和調(diào)整技術(shù))，水泥/石灰/石膏，1973年第6版，第257-263頁。因此本發(fā)明的目的是提供操作PFR石灰窯的方法及確保煅石灰產(chǎn)品高質(zhì)量和高度可靠性的PFR石灰窯。按照本發(fā)明，此目的通過權(quán)利要求I和13的特征來達到。按照本發(fā)明的操作PFR石灰窯的方法，所述PFR石灰窯具有至少兩個豎井，它們各具有預(yù)熱區(qū)、燃燒區(qū)和冷卻區(qū)，及連接兩個豎井的溢流通道，基本上包括以下步驟一兩個豎井交替作為燃燒豎井和排氣豎井進行操作；一將助燃空氣和燃料供應(yīng)到燃燒豎井中，形成相應(yīng)的火焰長度；一燃燒豎井中產(chǎn)生的熱氣體經(jīng)溢流通道到達排氣豎井；一在溢流通道(3)區(qū)域中用直接或間接測量法確定熱氣體的至少一個參數(shù)及按此參數(shù)調(diào)節(jié)燃料和助燃空氣之比以調(diào)節(jié)預(yù)定的火焰長度，所述參數(shù)為火焰長度的形成的特征。按照本發(fā)明的PFR石灰窯主要包括一至少兩個豎井，它們各具有預(yù)熱區(qū)、燃燒區(qū)和冷卻區(qū)，這兩個豎井交替作為燃燒豎井和排氣豎井進行操作；一與每個豎井相關(guān)聯(lián)的至少一個燃料供應(yīng)裝置；一與每個豎井相關(guān)聯(lián)的至少一個助燃空氣供應(yīng)裝置；一連接兩個豎井的溢流通道；一設(shè)置在溢流通道區(qū)域用以確定溢流通道中熱氣體的至少一個參數(shù)的測量裝置；及一與燃料供應(yīng)裝置、助燃空氣供應(yīng)裝置和測量裝置相連接的控制裝置，所述控制裝置是為了按照一個或多個權(quán)利要求所述的方法來調(diào)節(jié)火焰長度而建立的。本發(fā)明基于如下知識當(dāng)燃燒區(qū)中形成的火焰長度的變化 為最小程度即盡可能保持恒定時，煅石灰的反應(yīng)性可保持盡可能恒定。圖I例示了正常的火焰長度1，其中形成的火焰最遠達到燃燒區(qū)B的下端，不延伸到溢流通道中。在此操作方法中，熱能理想地分布于燃燒豎井的燃燒區(qū)全長。在此操作方法中，恰當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)了過剩空氣。如圖2所示的過短火焰長度I1，導(dǎo)致燃燒區(qū)B上部區(qū)域燃燒溫度高，及產(chǎn)品質(zhì)量反應(yīng)性極低。在此操作方法中，過剩空氣量高于圖I中所示。如果過剩空氣量太低，則火焰穿透溢流通道(圖3)。所以，火焰長度對煅石灰的反應(yīng)性有直接影響。由于在溢流通道區(qū)域進行持續(xù)測量，通過此測量確立了熱氣體的作為火焰長度的特征的參數(shù)，因此可以明顯地早于從前進行調(diào)節(jié)操作，從而保持終產(chǎn)物的反應(yīng)性盡可能恒定。以前總是需要后續(xù)測量，結(jié)果是石灰窯可能于不恰當(dāng)?shù)脑O(shè)置下操作12-16小時。從屬權(quán)利要求涉及本發(fā)明的其它配置。作為火焰長度特征的熱氣體參數(shù)可通過例如溫度測量、NOx測量和/或CO測量而獲得。如果參數(shù)是通過溢流通道區(qū)域的溫度測量而確定的，特別可能將溢流通道中熱氣體的最低溫度考慮進去而使用溢流通道中熱氣體的平均溫度。按照調(diào)節(jié)燃燒豎井中火焰長度的一個優(yōu)選方法，進行如下步驟a.確定溢流通道中熱氣體溫度的平均值；b.確定溢流通道中熱氣體最低溫度的平均值；c.計算這兩個平均值之差(AT);d.將此差值與可調(diào)節(jié)的所需值比較，并根據(jù)比較結(jié)果調(diào)節(jié)擬供應(yīng)的助燃空氣的量。當(dāng)確定溢流通道中熱氣體溫度的平均值時，此確定過程所涉及的每個燃燒時間的開始和結(jié)束的可調(diào)節(jié)時間段不計入為好，因為這些部分常有其不規(guī)則性，可能使結(jié)果有誤。此外，溢流通道中熱氣體最低溫度平均值的確定和熱氣體溫度平均值的確定可借助可調(diào)節(jié)的石灰窯周期數(shù)來進行。為了減少測量值的變化，本方法的步驟a)和/或b)中確定滑動平均值是更有益的。按照步驟d)，在所確定的差值相對于可調(diào)節(jié)的所需值而言太大時，則增加助燃空氣的供應(yīng)量，而在所確定的差值相對于可調(diào)節(jié)的所需值而言太小時，則減少其供應(yīng)量。按照本方法的另一個變體，當(dāng)溢流通道中熱氣體的溫度太低時增加燃料供應(yīng)量，當(dāng)熱氣體的溫度太高時則相應(yīng)地減少燃料供應(yīng)量?？砂词腋G的生產(chǎn)量和/或擬煅燒物料的顆粒大小為溢流通道中熱氣體的平均溫度有利地調(diào)節(jié)預(yù)定的所需值。然后將此所需值用于調(diào)節(jié)燃料量和/或調(diào)節(jié)助燃空氣量。本發(fā)明的其它優(yōu)點和配置在下面參照說明書和附圖進行更詳細的描述，其中圖I是在操作過程中形成最適火焰長度的PFR石灰窯原理圖解；圖2是具有超短火焰長度的PFR石灰窯的原理圖解；圖3是具有超長火焰長度的PFR石灰窯的原理圖解；
圖4是溢流通道區(qū)域的溫度軌線圖示。圖1-3中所示石灰立窯的兩個豎井1、2，每個都有燃料供應(yīng)裝置4、5和助燃空氣供應(yīng)裝置6、7。除了兩個助燃空氣供應(yīng)裝置6、7外，在上部區(qū)域還設(shè)有排氣裝置10、11。通過開口于物料床預(yù)熱區(qū)V和燃燒區(qū)B之間的過渡區(qū)域的噴槍而形成燃料供應(yīng)裝置4、5。此夕卜，通過冷卻空氣供應(yīng)裝置8、9使冷卻空氣從底部供應(yīng)冷卻區(qū)K。操作過程中，準備煅燒的石灰從上部通過供應(yīng)裝置(未作詳細圖示)供給兩個豎井1、2，而完全煅燒并冷卻的物料在兩個豎井的下端被移去，從而物料以向下的方向連續(xù)移動。通過時間一般為12-14小時。在處理時間中，兩個豎井1、2總是交替作為燃燒豎井和排氣豎井進行操作。按圖1-3所示實施方式中，豎井I在所有情況下均作為燃燒豎井。為此目的，助燃空氣和燃料經(jīng)助燃空氣供應(yīng)裝置6或經(jīng)燃料供應(yīng)裝置4供應(yīng)豎井，結(jié)果是在燃燒區(qū)B形成一個或幾個火焰F。為了最佳使用所供應(yīng)的熱能，火焰長度I與燃燒區(qū)B的長度相當(dāng)。換言之，火焰精確地延伸至作為燃燒區(qū)B的區(qū)域的下端。燃燒中產(chǎn)生的熱廢氣和從下面供應(yīng)并在冷卻區(qū)K被加熱的冷卻空氣作為熱氣體12經(jīng)溢流通道3導(dǎo)入起排氣豎井作用的豎井2。這時，既無助燃空氣也無燃料供應(yīng)到豎井2中。這樣，熱廢氣可以逆流方式流經(jīng)豎井2中的物料，并經(jīng)排放裝置11被排出。在可調(diào)節(jié)的一段時間(例如15分鐘)后，切斷豎井I中助燃空氣和燃料的供應(yīng)，打開廢氣排放裝置10。同時，通過經(jīng)燃料供應(yīng)裝置5供應(yīng)燃料和經(jīng)助燃空氣供應(yīng)裝置7供應(yīng)助燃空氣，開始豎井2中的燃燒。隨后將產(chǎn)生的熱氣體以相反的方向經(jīng)豎井I排出。在溢流通道3的區(qū)域中，還設(shè)有測量裝置13，它可被特別用來測量熱氣體12中的NOx含量或CO含量。但是，更好為一個溫度測量裝置，用于直接或間接測量熱氣體12的溫度。可使用例如熱敏組件，放置于熱氣體流12中或設(shè)置于溢流通道3的磚襯區(qū)域中。然而，特別合適的是使用一個光學(xué)高溫計，借助此光學(xué)高溫計經(jīng)測量溢流通道中磚襯的熱輻射來間接地測量熱氣體的溫度。即使在按圖3所示火焰閃燃的情況下，也可因測量裝置上的火焰顏色而測得極具特征的快速峰，并可能與不合要求的情況明顯地和特別快地相關(guān)聯(lián)。測量裝置13連接于控制裝置14，控制裝置14又連接于燃料供應(yīng)裝置4、5和助燃空氣供應(yīng)裝置6、7，該控制裝置用于根據(jù)測量裝置確定的測量值調(diào)節(jié)燃料與助燃空氣的比例。一般知曉，煅石灰的反應(yīng)性與燃燒區(qū)B中形成的火焰F的長度直接相關(guān)聯(lián)。當(dāng)火焰如圖I所示延伸到遠至燃燒區(qū)B的下緣時，煅石灰的反應(yīng)性在預(yù)定的所需范圍(期望值)內(nèi)。在圖2和3中，如圖I所示的石灰窯的操作情況以超短火焰(圖I中的火焰長度I1)和超大火焰長度(圖3中的火焰長度I2)加以說明。當(dāng)例如燃料與助燃空氣的比例改變時，出現(xiàn)火焰長度的改變。這樣的改變可僅僅由石灰中的油母巖組分而產(chǎn)生，這些組分以不規(guī)則的時間釋放，從而產(chǎn)生不希望有的終產(chǎn)物反應(yīng)性的波動。由于燃料與助燃空氣比例的改變對火焰長度有影響，繼而也間接地影響終產(chǎn)物的反應(yīng)性，因此本發(fā)明提議通過盡可能最早期的測量來確定熱氣體的參數(shù)，該參數(shù)為所形成的火焰長度的特征。雖然NOx或CO測量原則上可加以考慮，但是歸因于溫度測量的調(diào)節(jié)具有決定性的優(yōu)點，即無需外加測量裝置，因為溫度測量在任何情況下都是需要的。圖4是用測量裝置13測得的溫度軌線(上面的曲線)的圖示。下面的曲線表明豎井I或2中哪一個在特定的時間燃燒。在10時，豎井I燃燒，在20時，豎井2燃燒。在圖示的實施例中，每個階段溫度急劇上升后都伴隨著緩慢下降。然而，石灰窯與石灰窯之間溫度軌線可能有很大的不同，也可能很不規(guī)則。 在構(gòu)成本發(fā)明基礎(chǔ)的測試中，已發(fā)現(xiàn)溢流通道中熱氣體的平均溫度(將溢流通道中熱氣體的最低溫度考慮進去)可用來確定與所形成的火焰長度直接關(guān)聯(lián)的參數(shù)。由溢流通道中熱氣體溫度的平均值與溢流通道中熱氣體最低溫度的平均值之差形成此參數(shù)。然后將此溫度差△ T與可調(diào)節(jié)的所需值或所需范圍比較，并用以調(diào)節(jié)擬供應(yīng)的助燃空氣的量。如果所確定的差值相對于可調(diào)節(jié)的所需值/范圍而言太大時，則增加助燃空氣的量，如果差值太小，則減少其量。在確定溢流通道中熱氣體溫度的平均值時，有益地考慮幾個燃燒周期，此確定操作中所涉及的每個燃燒時間開始和結(jié)束時的可調(diào)節(jié)時間段不計入每個燃燒周期。以這種方式，不會因兩個豎井的轉(zhuǎn)換相而使結(jié)果有誤。按照另一種調(diào)節(jié)方式，燃料供應(yīng)量根據(jù)溢流通道中熱氣體的溫度進行調(diào)節(jié)，尤其不管平均溫度。已確定參數(shù)的所需值和/或溢流通道中熱氣體的平均溫度被有益地調(diào)節(jié)，以適合于石灰窯的生產(chǎn)量和/或擬煅燒物料的顆粒大小。由于合適地選擇了調(diào)節(jié)步驟和煅燒周期數(shù)，然后計劃要進行的調(diào)節(jié)步驟，因此石灰窯可自動控制，達到終產(chǎn)物反應(yīng)性極其一致和殘留CO2含量恒定。隨后的性質(zhì)(如反應(yīng)性或CO2含量)測定僅僅用于驗證。
權(quán)利要求
1.ー種操作并流再生式石灰窯的方法，所述石灰窯具有至少兩個豎井(1、2)，每ー豎井具有預(yù)熱區(qū)(V)、燃燒區(qū)(B)和冷卻區(qū)(K)，以及連接兩個豎井的溢流通道(3)，所述方法具有以下步驟 一兩個豎井交替作為燃燒豎井和排氣豎井進行操作； 一將助燃空氣和燃料供應(yīng)到燃燒豎井中，形成相應(yīng)的火焰長度；和 一燃燒豎井中產(chǎn)生的熱氣體經(jīng)溢流通道(3)到達排氣豎井；所述方法的特征在于在溢流通道(3)區(qū)域中用直接或間接測量法確定熱氣體的至少ー個參數(shù)以及根據(jù)此參數(shù)調(diào)節(jié)燃料和助燃空氣之比以調(diào)節(jié)預(yù)定的火焰長度，所述參數(shù)為火焰長度的形成的特征。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于通過溢流通道(3)區(qū)域中的溫度測量來確定所述參數(shù)。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述參數(shù)是由溢流通道中熱空氣的平均溫度確定的，其中計入了溢流通道(3)中熱空氣的最低溫度。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述參數(shù)是由廢氣中的NOx含量和/或CO含量確定的。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于為了調(diào)節(jié)燃燒豎井中的火焰長度而進行如下步驟 a.確定溢流通道中熱氣體溫度的平均值； b.確定溢流通道中熱氣體最低溫度的平均值； c.計算這兩個平均值之差(AT); d.將此差值與可調(diào)節(jié)的所需值比較，井根據(jù)比較結(jié)果調(diào)節(jié)擬供應(yīng)的助燃空氣的量。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在干當(dāng)確定溢流通道(3)中熱氣體溫度的平均值時，不計入此確定過程所涉及的每個燃燒時間的開始和結(jié)束時的可調(diào)節(jié)時間段。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在干溢流通道(3)中熱氣體最低溫度平均值的確定借助可調(diào)節(jié)石灰窯周期數(shù)來進行。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在干溢流通道(3)中熱氣體溫度平均值的確定借助可調(diào)節(jié)石灰窯周期數(shù)來進行。
9.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于在步驟a)和/或b)中確定滑動平均值。
10.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于在所確定的差值相對于可調(diào)節(jié)的所需值而言太大時,則增加助燃空氣的供應(yīng)量,而在所確定的差值相對于可調(diào)節(jié)的所需值而言太小吋，則減少助燃空氣的供應(yīng)量。
11.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于當(dāng)溢流通道中熱氣體的溫度太低時增加燃料供應(yīng)量，而當(dāng)溢流通道(3)中熱氣體的溫度太高時則減少燃料供應(yīng)量。
12.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于按石灰窯的生產(chǎn)量和/或擬煅燒物料的顆粒大小為溢流通道(3)中熱氣體的平均溫度調(diào)節(jié)所需值，此所需值用于調(diào)節(jié)燃料量和/或調(diào)節(jié)助燃空氣量。
13.一種并流再生式石灰窯,具有 一至少兩個豎井(1、2)，每ー豎井具有預(yù)熱區(qū)(V)、燃燒區(qū)(B)和冷卻區(qū)(K)，所述兩個豎井(1、2)交替作為燃燒豎井和排氣豎井進行操作； 一與每個豎井相關(guān)聯(lián)的至少ー個燃料供應(yīng)裝置(4、5)；一與每個豎井相關(guān)聯(lián)的至少ー個助燃空氣供應(yīng)裝置(6、7)； 一連接兩個豎井(1、2)的溢流通道(3); 一設(shè)置在溢流通道區(qū)域用以確定溢流通道(3)中熱氣體的至少ー個參數(shù)的測量裝置(13)； 其特征在于與燃料供應(yīng)裝置(4、5)、助燃空氣供應(yīng)裝置(6、7)和測量裝置(13)相連接的控制裝置(14)，所述控制裝置是為了按照ー個或多個前述權(quán)利要求所述的方法來調(diào)節(jié) 火焰長度而建立的。
全文摘要
本發(fā)明提供操作PFR石灰窯的方法，所述石灰窯具有至少兩個豎井，它們各具有預(yù)熱區(qū)、燃燒區(qū)和冷卻區(qū)，及連接兩個豎井的溢流通道，所述方法基本上包括以下步驟兩個豎井交替作為燃燒豎井和排氣室進行操作；將助燃空氣和燃料供應(yīng)到燃燒豎井中，形成相應(yīng)的火焰長度；燃燒豎井中產(chǎn)生的熱氣體經(jīng)溢流通道到達排氣室；和用直接或間接測量法確定溢流通道區(qū)域中以火焰長度形成為特征的熱氣體的至少一個參數(shù)，及根據(jù)此參數(shù)調(diào)節(jié)燃料和助燃空氣之比以調(diào)節(jié)預(yù)定的火焰長度。
文檔編號F27D19/00GK102630294SQ201080053913
公開日2012年8月8日 申請日期2010年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月15日
發(fā)明者H·皮林格 申請人:梅爾茲·奧芬布股份有限公司