①逆流煅燒和并流煅燒有機結合

石灰石在套筒窯內煅燒過程中的一個顯著特點是逆流煅燒和并流煅燒同時進行。套筒窯外殼上分布的兩層燃燒室將窯體分成兩個逆流操作的煅燒帶和一個并流操作的煅燒帶。

(1)逆流煅燒

上燃燒室為不完全燃燒,助燃空氣供給不足,只有50%左右。在廢氣引風機的作用下，不完全燃燒煙氣進入上部料層與來自下方含過?？諝獾臍饬飨嘤?，使不完全燃燒產物得到完全燃燒。這個區域(從上燃燒室到上部內套筒下口平面)即為上部煅燒帶。在此區域內其氣流方向與物料流動方向相反,煅燒過程稱為逆流煅燒。

逆流煅燒時，石灰石處于分解初期需要吸收大量熱量，所以一般不會產生過燒現象。隨著料流向下運動,石灰石逐漸通過上部煅燒帶。在上部煅燒帶內完全燃燒后的煙氣繼續上行至窯頂，在窯頂又分成兩部分：一部分(約占廢氣總量的70%，氣量通過調節閥控制)經環形石灰石層(預熱帶)對石灰石進行預熱,同時自身溫度降到180℃左右;另一部分(約占廢氣總量的30%左右)經上內筒進入空氣換熱器，溫度降低到180～250℃，再進入廢氣管道。兩部分煙氣均由同一臺引風機抽出，然后經布袋除塵后排入大氣。

在上、下燃燒室之間的區域為中部煅燒帶，中部煅燒帶亦為逆流煅燒。

(2)并流煅燒

下部燃燒室為完全燃燒?？諝膺^剩系數為2.0左右。下燃燒室燃燒產生的高溫煙氣(溫度<1350℃)分成兩股：一股經中部煅燒帶、上部煅燒帶流向窯頂與來自上燃燒室的不完全燃燒氣體相遇;另一股氣流在下燃燒室噴射器的作用下往下走，形成并流煅燒帶(下燃燒室平面到下內筒循環氣體入口平面之間的區域)。

并流煅燒是套筒窯整個煅燒工藝的關鍵。石灰最終在這個區域內燒成，高溫煙氣經料層煅燒石灰，然后從下內筒底部均布的多個循環氣體入口處進入下內筒;石灰冷卻空氣從底部吸入窯內,被高溫石灰預熱后與高溫煙氣一起從下內筒入口處進入下內筒內。兩股氣流混合后稱為循環氣體(其中含有過?？諝饪梢宰鳛槿紵慰諝?，溫度一般為800～900℃。循環氣體經下內筒入口→下內筒頂部→噴射器→下燃燒室料層→下內筒入口，如此循環往復。

在并流煅燒區，隨著物料向下流動，石灰石表面逐漸形成了CaO外殼，使吸熱性變差，但恰好此時較貧化的燃料和空氣發生接觸燃燒，熱量供給較溫和，因此不會使CaO外殼過燒，又能使生芯繼續分解。

②氣流分布均勻

針對傳統豎窯氣流分布不均衡問題，套筒式豎窯對窯體內部結構進行了如下幾方面的特殊處理。

(1)設置上、下兩個中心內筒，使窯的裝料空腔呈環形，減少料層厚度，以利于火焰或高溫氣體穿透整個料層。

(2)設置上、下兩層錯開均布的多個燃燒室，且每個燃燒室與內筒之間由耐火磚砌筑而成的拱橋相連，以便燃燒產生的高溫煙氣均勻地分布在窯的整個斷面上。

(3)在下內筒的上、下部，沿圓周開有若干個孔(均布)，作為循環氣體的進出口。開孔數目與燃燒室相對應，使窯內下部煅燒帶氣體被均勻地引入下內筒。

通過以上特殊設計，窯內壓力、氣流及溫度在環形截面及整個石灰石料層中得到了均衡分布，保證了石灰石焙燒的均勻性,消除了熱溝造成的質量不穩定以及耐火襯易損環現象。

③回收余熱，降低能耗

套筒窯回收余熱主要有以下三個途徑：

(1)下內筒作為循環氣體的通道。下燃燒室產生一部分高溫富氧氣體向下流動將石灰石冷卻空氣加熱到800～900℃，通過下內筒引出窯外，在噴射介質作用下重新回到下燃燒室作為助燃空氣利用。

(2)上內筒將窯頂30%的廢氣引出窯外通過空氣換熱器將熱量傳遞給引射用空氣，從而回收余熱，提高引射空氣溫度。

(3)冷卻下內筒的空氣自身預熱到200℃左右后，也被收集到環管內，然后分配到各燃燒室作為助燃空氣再次利用。

通過以上三個途徑,使窯內氣體多余熱量得到合理利用，從而達到節能的目的。能耗僅為930×4.18kJ/kg石灰左右。

④全程負壓操作

套筒窯的特殊結構大大降低了窯內氣流阻力損失，易實現全程負壓操作，有利于窯內工況調節，同時減輕窯體密封件的負荷，改善勞動環境，使操作更安全。

⑤原料適應性更強

傳統石灰豎窯由于自身結構和煅燒工藝的局限性，入窯原料粒度限制在70～150mm范圍內，超過標準(小于70mm或大于150mm)則會影響窯內透氣性和石灰煅燒質量。而套筒窯由于采用環形空間煅燒石灰石，極大地改善了窯內物料透氣性,為石灰石提供了優良的煅燒條件，從而擴寬了原料粒度范圍和粒徑比。套筒窯的原料范圍為15～180mm，粒徑比能達到1∶3的水平。

⑥燃料選擇適應范圍較寬

套筒窯的適應性強，可以采用煙煤、褐煤、重油、天然氣、焦爐煤氣、轉爐煤氣及混合煤氣等燃料。采用混合煤氣要求發熱值大于7500kJ/m3。且對煤氣壓力要求不高，大于15kPa為常規壓力。

⑦操作簡單，容易調節

套筒窯主要通過控制循環氣體溫度來調節煅燒狀況，調節方式主要有以下兩種：

(1)出料調節方式

循環氣體溫度對排料速度變化比較敏感。改變排料速度，會影響石灰石在窯內的停留時間。如果循環氣體溫度高，表明石灰煅燒程度高，石灰中殘余CO2含量很少，這時排料速度應加快，使上部未燒透的礦石進入并流區煅燒;反之亦然。

(2)供熱調節方式

改變熱量傳輸，即通過改變下燃燒室的燃料量可以獲得所要求的循環氣體溫度，進而控制石灰的煅燒程度。

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