双膛竖窑及煅烧方法
技术领域
本发明涉及工业炉窑技术领域，具体涉及一种双膛竖窑及煅烧方法。
背景技术
双膛竖窑采用了先进的并流蓄热煅烧原理。并流是指助燃空气、燃料、物料三者均从煅烧带的上部向下流动，三者流向相同，物料实现梯度燃烧，从而避免过烧现象。蓄热是指煅烧产生的烟气，通过烟道进入另一个窑膛中，对预热带的物料进行预热，使热量得以充分回收。并流煅烧和逆流蓄热的热工特性决定了双膛窑具有很高的热效率，其热能消耗在回转窑、套筒窑等所有类型石灰窑中最低。
目前蓄热式煅烧块状散料的窑炉，窑膛截面主要有以下几种：一是矩形的；二是半圆形的；三是圆形的，上述三种形式的窑炉均是通过一个连接通道连接，该连接通道长度较长，碱性蒸汽不能迅速直接地从连接通道进入另一个窑膛，蒸汽会凝聚在生石灰上，从而在连接通道上产生结硬壳现象。
传统的蓄热式石灰窑，窑膛形状为矩形，两个窑膛由一个直通道相连接，产量很低。连接两个窑膛的通道所允许通过的烟气量越多，则竖窑的工作状况越理想。但从石灰窑结构上看，当竖窑越大，墙体越长，窑体受热膨胀就会有变形的危险。
半圆形窑膛截面的竖窑，连接两个窑膛的通道在整个直径上，半圆形内的各部分物料到直径的距离相差较大，因此在结构上存在气流分布不均匀的情况。
圆形窑膛通过在窑膛截面的周边形成环形空间，实现气流分布的均匀性。但随着窑膛截面尺寸的增加，在窑膛内易形成热气流偏流，尤其在立式窑膛与通道的拐角处形成了热气流的死区，使该死区内的物料得不到充分的煅烧，从而影响产品的煅烧质量。
发明内容
本发明提供了一种双膛竖窑及煅烧方法，以达到避免连接通道结硬壳的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种双膛竖窑，包括结构相同且对称设置的第一竖窑和第二竖窑，第一竖窑包括中部窑膛，中部窑膛的横截面为边数大于五的正多边形，且第一竖窑的中部窑膛的侧壁与第二竖窑的中部窑膛的侧壁相接并连通。
进一步地，第一竖窑还包括上部窑膛，沿竖直方向同轴设置在中部窑膛的上方，上部窑膛与中部窑膛连接且导通。
进一步地，上部窑膛的横截面的面积小于中部窑膛横截面的面积。
进一步地，上部窑膛的横截面的形状与中部窑膛的横截面形状相同。
进一步地，上部窑膛的横截面为圆形。
进一步地，第一竖窑还包括下部窑膛，沿竖直方向同轴设置在中部窑膛的下方，下部窑膛呈锥台状结构，下部窑膛的大径端与中部窑膛连接且导通，下部窑膛的小径端沿竖直方向设置在下部窑膛的大径端的下方。
进一步地，下部窑膛的横截面的形状与中部窑膛的横截面形状相同。
本发明还提供了一种煅烧方法，采用上述的双膛竖窑进行煅烧，煅烧方法包括以下步骤：步骤10、从第一竖窑的顶部注入助燃空气，助燃空气在下行过程中被第一竖窑的石灰石预热；步骤20、通过第一竖窑内设置的喷枪向第一竖窑内喷射煤气，煤气与助燃空气混合煅烧石灰石并生成石灰和烟气；步骤30、使石灰进入到第一竖窑的下部位置，并向第一竖窑的底部通入冷却空气对石灰进行冷却，冷却空气与石灰换热后形成高温空气；步骤40、使高温空气和烟气进入到第二竖窑并对第二竖窑中的石灰石进行预热。
进一步地，步骤30具体包括以下步骤：第一竖窑的底部通入冷却空气，以将石灰冷温度降至60℃～80℃。
进一步地，双膛竖窑还包括卸料装置和料仓，卸料装置设置在第一竖窑的底部，料仓与卸料装置连接，步骤30还包括以下步骤：将降温至60℃～80℃石灰通过卸料装置卸至料仓储存。
本发明的有益效果是，本发明确保了窑中的碱性蒸汽能迅速直接地从中部窑膛的侧壁连通处形成的连接通道进入第二竖窑，且蒸汽不会凝聚在生石灰上，避免在连接通道上产生任何结硬壳现象。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为图1的中部窑膛剖面图；
图3为图1中第一竖窑的结构示意图。
图中附图标记：1、第一竖窑；11、上部窑膛；12、中部窑膛；13、下部窑膛；2、第二竖窑；3、连接通道。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1至图3所示，本发明实施例提供了一种双膛竖窑，包括结构相同且对称设置的第一竖窑1和第二竖窑2，第一竖窑1包括中部窑膛12，中部窑膛12的横截面为边数大于五的正多边形，且第一竖窑1的中部窑膛12的侧壁与第二竖窑2的中部窑膛12的侧壁相接并连通。
将第一竖窑1的中部窑膛12的侧壁与第二竖窑2的中部窑膛12的侧壁相接并连通以形成连接通道3，该连接通道3相比于现有技术中的连接通道更加短直，确保了窑中的碱性蒸汽能迅速直接地从连接通道3进入第二竖窑2，且蒸汽不会凝聚在生石灰上，避免在连接通道3上产生任何结硬壳现象。
同时第一竖窑1的中部窑膛12的侧壁与第二竖窑2的中部窑膛12的侧壁相接并连通形成连接通道3，避免了立式窑膛与连接通道3的拐角处形成了热气流的死区，使该死区内的物料得不到充分的煅烧，影响产品的煅烧质量。而且，连接通道3的总面积相比现有技术中增大，烟气通过畅通，窑内热能使用率大大提高，降低了石灰窑的能源耗能比。
本发明实施例中的第一竖窑1还包括上部窑膛11，沿竖直方向同轴设置在中部窑膛12的上方，上部窑膛11与中部窑膛12连接且导通。且上部窑膛11的横截面的面积小于中部窑膛12横截面的面积。
使上部窑膛11的横截面的面积小于中部窑膛12横截面的面积目的是在中部窑膛12周边形成环形空间，烟气由中部窑膛12的窑膛中心向四周流动，确保最均匀的烟气流通过整个中部窑膛12的窑膛截面，以减小或者避免造成死区。
优选地，上部窑膛11的横截面的形状呈圆形或者上部窑膛11的横截面的形状与中部窑膛12的横截面形状相同。将上部窑膛11的横截面设置为上述结构，目的是更进一步地使烟气流均匀通过整个中部窑膛12的窑膛截面。
第一竖窑1还包括下部窑膛13，下部窑膛13呈锥台状结构，下部窑膛13的大径端与中部窑膛12连接且导通，下部窑膛13的小径端沿竖直方向设置在下部窑膛13的大径端的下方。将下部窑膛13设置成上述结构目的是便于石灰冷却和卸料，使下部窑膛13中的石灰更加容易被卸料装置卸出。
下部窑膛13的横截面的形状与中部窑膛12的横截面形状相同。设置相同截面形状的下部窑膛13可以便于窑膛堆砌。
需要说明的是，本发明实施例中第一竖窑1和第二竖窑2的中部窑膛12均为正六边形状结构，六边形竖窑兼具了矩形竖窑和圆形竖窑的优点，它的优点是结构简单稳固，有利于物料均匀下沉和顺行，不会导致增强“窑壁效应”，并且砌筑方便，具有较小的窑容表面积，散热损失少，而且单位窑容的窑衬耐火材料消耗量少。且相比于复杂的通道设计，本实施例中的连接通道3距离短，而且连接通道3断面积增加，不存在积灰和结瘤。在提高竖窑产量的同时，产品质量也得到显著提高。
本发明还提供了一种煅烧方法，采用上述的双膛竖窑进行煅烧，煅烧方法包括以下步骤：
步骤10、从第一竖窑1的顶部注入助燃空气，助燃空气在下行过程中被第一竖窑1的石灰石预热；
步骤20、通过第一竖窑1内设置的喷枪向第一竖窑1内喷射煤气，煤气与助燃空气混合煅烧石灰石并生成石灰和烟气；
步骤30、使石灰进入到第一竖窑1的下部位置，并向第一竖窑1的底部通入冷却空气对石灰进行冷却，冷却空气与石灰换热后形成高温空气；
步骤40、使高温空气和烟气进入到第二竖窑2并对第二竖窑2中的石灰石进行预热。
具体煅烧方法如下：第一竖窑1从上至下分为预热带、煅烧带、冷却带三个部分，上述预热带设置在上部窑膛11中，煅烧带设置在上部窑膛11和中部窑膛12中，冷却带设置在下部窑膛13中。预热带、煅烧带、冷却带功能分别是对石灰石进行预热、煅烧，对烧成石灰进行冷却。
在预热带时：助燃空气一边向下流动，一边被热的石灰石预热升温；助燃空气在到达煅烧带时，与此处经均匀布置的喷枪输送进来的煤气混合燃烧，实现对物料的煅烧；煅烧完成后，生成的石灰进入冷却带，与从窑底供入的对石灰进行冷却的冷却空气接触并进行热交换，使石灰温度降到60℃～80℃，然后进入料仓，再经窑底卸料装置卸出。
同时，冷却空气与石灰完成热交换后，温度升高积蓄热量，并上升到连接通道3处，与燃烧废烟气混合，进入第二竖窑2。
需要说明的是，本实施例中属于正压操作，在正常生产情况下，煅烧的窑膛压力始终高于非煅烧的窑膛压力，从而保证了气体在窑体内的正常流动。在第一煅烧周期，物料和助燃空气从第一竖窑1的顶部进入，并在压差的作用下向下流动。从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
1、多边形双膛竖窑设计为两个对称的等边多边形截面，以确保最均匀的烟气流通过整个窑膛截面，兼具了矩形竖窑和圆形竖窑的优点。
2、两个窑膛之间的连接通道短又直，确保了窑中的碱性蒸汽能迅速直接地从短直通道进入另一个窑膛，蒸汽不会凝聚在生石灰上，避免在通道上产生任何结硬壳现象。
3、多边形双膛竖窑气体流动偏流较小，热量传输均匀，煅烧中无死角，通道不存在堵塞现象，煅烧的质量提高。
4、多边形双膛竖窑具有砌筑简单，操作灵活，投资低，运行费用低，能耗低等优点。在提高竖窑产量的同时，产品质量也得到显著提高。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。
