技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種礦物煅燒設(shè)備，特別涉及一種閃速煅燒系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
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康納·J·霍利等人提供了一種用于礦物煅燒的系統(tǒng)和方法，其專利公開號為CN101466461A。該系統(tǒng)包括：垂直設(shè)置的反應(yīng)器段、用于接收顆粒原料的注入器單元、與反應(yīng)器段的壁熱鏈接的反應(yīng)器熱交換單元、一個或多個形成于反應(yīng)器段中的入口以用于將過熱氣體引入反應(yīng)器段以建立氣-固多相系統(tǒng)環(huán)境、以及一個或多個形成于蒸餾段的出口以使氣體產(chǎn)物在由入口至出口的過熱氣流作用下至少部分從反應(yīng)器段中排出。

該專利技術(shù)中存在排煙溫度高、熱效率低的問題，難以進(jìn)行工業(yè)化應(yīng)用。具體是：該專利技術(shù)中爐膛內(nèi)高溫?zé)煔馀c螺旋管內(nèi)受熱物料的換熱過程包括高溫?zé)煔馀c螺旋管外壁的傳熱、螺旋管的導(dǎo)熱及螺旋管內(nèi)壁與氣固混合物的傳熱三部分，傳熱速率較低，在爐膛內(nèi)無其他載體吸收高溫?zé)煔鉄崃康臈l件下，爐膛排煙溫度極高，造成能源的極大浪費，或必須在爐膛外部采用余熱回收裝置進(jìn)行熱量回收。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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為克服上述問題，本發(fā)明提供一種具有蓄熱功能從而降低能耗的閃速煅燒系統(tǒng)將是有利的。

為此，本發(fā)明提供一種閃速煅燒系統(tǒng)，其包括：其內(nèi)肩并肩設(shè)置有第一爐膛和第二爐膛的第一爐段和第二爐段、位于每個爐段頂部的燃料入口管、煙氣出口管和爐膛連通管，每個爐段具有用于連通第一爐膛和第二爐膛的底部互連通道，爐膛連通管設(shè)置成通過四通閥與燃料入口管和煙氣出口管連通，從而使得同一爐段內(nèi)第一爐膛與燃料入口管相連通時第二爐膛與煙氣出口管相連通、第二爐膛與燃料入口管相連通時第一爐膛與煙氣出口管相連通，并且不同爐段的四通閥設(shè)置成當(dāng)?shù)谝粻t段的第一爐膛與燃料入口管相連通時第二爐段的第一爐膛與煙氣出口管相連通，每個爐膛內(nèi)都設(shè)置有具有注料口和排料口的螺旋反應(yīng)管，第一爐段的螺旋反應(yīng)管的排料口與第二爐段中對應(yīng)的螺旋反應(yīng)管的注料口相連，在每個爐膛內(nèi)都設(shè)置有頂部蓄熱體和底部蓄熱體，在第二爐段的第一爐膛和第二爐膛的底部都設(shè)置有一次氣固分離器，在第二爐段外設(shè)置有二次氣固分離器，這些一次氣固分離器都連接至二次氣固分離器。

在本發(fā)明中，由于設(shè)置了兩個爐段共四個爐膛，在每個爐膛內(nèi)都設(shè)置有頂部蓄熱體和底部蓄熱體，第一爐膛通入燃料時煙氣走第二爐膛，并且第一爐段和第二爐段的兩個第一爐膛一個進(jìn)燃料則另一個走煙氣，而兩個第二爐膛的狀態(tài)也是剛好相反，從而使得燃料燃燒后向外排放的過程中其熱量能夠被走煙氣的爐膛所吸收儲備，待該爐膛切換為燃燒狀態(tài)時，用于預(yù)熱燃?xì)饧爸伎諝?，爐膛出口煙氣溫度可由不采用蓄熱體時的800-900℃降低至200℃以下，有效提高了熱利用率。

優(yōu)選地，上述頂部蓄熱體和上述底部蓄熱體都為陶瓷小球蓄熱體。

優(yōu)選地，上述第一爐段的上述第一爐膛和上述第二爐膛設(shè)置成通過上述四通閥在與上述燃料入口管相連通的燃燒狀態(tài)和與上述煙氣出口管相連通的蓄熱狀態(tài)之間定時切換，上述第二爐段的上述第一爐膛和上述第二爐膛設(shè)置成通過上述四通閥在與上述煙氣出口管相連通的蓄熱狀態(tài)和與上述燃料入口管相連通的燃燒狀態(tài)之間定時切換。

進(jìn)一步優(yōu)選地，上述定時切換的切換時間為3分鐘。

優(yōu)選地，上述每個爐膛內(nèi)沿圓周均布有四組螺旋反應(yīng)管，并且優(yōu)選螺旋反應(yīng)管的外壁上設(shè)置有翅片。

優(yōu)選地，位于上述第一爐段頂部的上述燃料入口管設(shè)置成用于向上述第一爐段輸送燃料，該燃料為占總量70%的高爐煤氣并與占總量45%的助燃空氣預(yù)混成混合氣后一起被輸送，該混合氣的溫度約為700℃、空氣系數(shù)為0.7，占總量25%的助燃空氣經(jīng)由上述第一爐段的中下部通入該第一爐段內(nèi)以進(jìn)一步助燃，從而保證整個上述第一爐段內(nèi)燃料與助燃空氣均為系統(tǒng)總負(fù)荷的70%，第一爐段的空氣系數(shù)為1.1；位于上述第二爐段頂部的上述燃料入口管設(shè)置成用于向上述第二爐段輸送燃料，該燃料為占總量30%的高爐煤氣并與占總量20%的助燃空氣預(yù)混成混合氣后一起被輸送，混合氣溫度約為700℃、空氣系數(shù)為0.7，占總量10%的助燃空氣經(jīng)由上述第二爐段的中下部通入該第二爐段內(nèi)以進(jìn)一步助燃，從而保證整個上述第二爐段內(nèi)的燃料與助燃空氣為系統(tǒng)總負(fù)荷的30%，第二爐段的空氣系數(shù)為1.1。

進(jìn)一步優(yōu)選地，上述占總量25%的助燃空氣經(jīng)由熱源預(yù)熱后通入上述第一爐段內(nèi)，上述熱源來自于經(jīng)過二次氣固分離器后的氣體的余熱；在上述第二爐段的上述底部蓄熱體的下方設(shè)置有螺旋反應(yīng)管外壁熱交換器以使得上述占總量10%的助燃空氣與上述螺旋反應(yīng)管的外壁進(jìn)行熱交換而升溫。

優(yōu)選地，經(jīng)由上述第一爐段的螺旋反應(yīng)管的注料口向該螺旋反應(yīng)管內(nèi)注入煅燒原料，該煅燒原料為50~150μm的金屬碳酸鹽和金屬氫氧化物的固體粉末并通過輸送介質(zhì)輸送。

進(jìn)一步優(yōu)選地，上述金屬碳酸鹽粉末為石灰石粉或白云石粉，上述金屬氫氧化物為電石渣或氫氧化鎂，上述輸送介質(zhì)為空氣或過熱蒸汽。

又優(yōu)選地，上述第一爐段的螺旋反應(yīng)管的排料口與上述第二爐段中對應(yīng)的螺旋反應(yīng)管的注料口之間通過管道相連，在該管道上設(shè)置有文丘里噴射裝置用來補充作為輸送介質(zhì)的空氣或過熱蒸汽，以降低第二爐段螺旋反應(yīng)管內(nèi)氣固混合物中的CO₂分壓。

通過參考下面所描述的實施例，本發(fā)明的上述這些方面和其他方面將會得到更清晰地闡述。

附圖說明：

發(fā)明的結(jié)構(gòu)以及進(jìn)一步的目的和優(yōu)點將通過下面結(jié)合附圖的描述得到更好地理解，其中，相同的參考標(biāo)記標(biāo)識相同的元件：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式的閃速煅燒系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中A部分的放大視圖，其中清楚地示出了裝設(shè)于圖1中管道上的文丘里噴射裝置。

具體實施方式：

下面將結(jié)合附圖描述本發(fā)明的具體實施方式。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的具體實施方式的閃速煅燒系統(tǒng)采用的是蓄熱式雙膛雙段結(jié)構(gòu)，其包括第一爐段10和第二爐段30，在這兩個爐段內(nèi)都肩并肩設(shè)置有第一爐膛21和第二爐膛23。每個爐段的頂部設(shè)置有燃料入口管20、煙氣出口管22和爐膛連通管24。每個爐段具有用于連通第一爐膛21和第二爐膛23的底部互連通道26。爐膛連通管24一端與第一爐膛21連接另一端與第二爐膛23連接，并設(shè)置成通過四通閥28與燃料入口管20和煙氣出口管22連通，從而使得同一爐段內(nèi)第一爐膛21與燃料入口管20相連通時第二爐膛23與煙氣出口管22相連通、第二爐膛23與燃料入口管20相連通時第一爐膛21與煙氣出口管22相連通，并且，不同爐段的四通閥28設(shè)置成當(dāng)?shù)谝粻t段10的第一爐膛21與燃料入口管20相連通時，第二爐段30的第一爐膛21與煙氣出口管22相連通。在每個爐膛內(nèi)都設(shè)置有頂部蓄熱體25和底部蓄熱體27，這些蓄熱體在本實施方式中為陶瓷小球蓄熱體。

在本實施方式中，通過第一爐段10頂部的四通閥28，第一爐段10的第一爐膛21和第二爐膛23都設(shè)置成在燃燒狀態(tài)（即與燃料入口管20相連通時）和蓄熱狀態(tài)（即與煙氣出口管22相連通時）之間定時切換，切換時間例如可以是3分鐘，換句話說，當(dāng)四通閥28處于I位時，燃料從第一爐膛21進(jìn)入，而煙氣從第二爐膛23排出；當(dāng)四通閥28處于II位時，燃料從第二爐膛23進(jìn)入，而煙氣從第一爐膛21排出。

通過第二爐段30頂部的四通閥28，第二爐段30的第一爐膛21和第二爐膛23設(shè)置成在蓄熱狀態(tài)（即與煙氣出口管22相連通時）和燃燒狀態(tài)（即與燃料入口管20相連通時）之間定時切換，切換時間與第一爐段10的切換時間相同。但是，第二爐段30的兩個爐膛與第一爐段10的兩個爐膛是錯時切換，也就是說，在第二爐段30內(nèi)，當(dāng)四通閥28處于I位時，燃料從第二爐膛23進(jìn)入，而煙氣從第一爐膛21排出；當(dāng)四通閥28處于II位時，燃料從第一爐膛21進(jìn)入，而煙氣從第二爐膛23排出，即第二爐段30的第一爐膛21和第一爐段10的第一爐膛21并非同時處于燃燒狀態(tài)或蓄熱狀態(tài)，而是一個處于燃燒狀態(tài)一個處于蓄熱狀態(tài)，同理，兩個爐段的第二爐膛也是這樣。

每個爐膛即第一爐膛21和第二爐膛23內(nèi)都設(shè)置有四組螺旋反應(yīng)管29，它們在爐膛內(nèi)沿圓周均布，這樣在每個爐段即第一爐段10和第二爐段30都設(shè)置有八組螺旋反應(yīng)管29，并且一一對應(yīng)，充分利用了換熱面積。為增加傳熱效率，在螺旋反應(yīng)管29的外壁上可以設(shè)置有翅片（圖未示），和/或在螺旋反應(yīng)管29與每個爐膛的爐壁之間的空間內(nèi)設(shè)置折流板結(jié)構(gòu)（圖未示）。每組螺旋反應(yīng)管29都具有注料口291和排料口293。第一爐段10的螺旋反應(yīng)管29的排料口293與第二爐段30中對應(yīng)的螺旋反應(yīng)管29的注料口291相連。

在第二爐段30的底部蓄熱體27的下方設(shè)置有螺旋反應(yīng)管外壁熱交換器90，這樣，從第二爐段30的中下部通入的一部分空氣（可以是冷卻空氣）可以與螺旋反應(yīng)管外壁熱交換器90進(jìn)行換熱，從而使該部分空氣的溫度得到提升，同時在一定程度上能夠?qū)Φ诙t段30已完成煅燒的螺旋反應(yīng)管29以及螺旋反應(yīng)管內(nèi)的原料進(jìn)行冷卻。

在第二爐段30的第一爐膛21和第二爐膛23的底部都設(shè)置有一次氣固分離器50，該一次氣固分離器50用于對螺旋反應(yīng)管29內(nèi)的介質(zhì)（煅燒后的成品粉料、輸送原料用的過熱蒸汽、以及煅燒過程中原料分解所產(chǎn)生的CO₂）進(jìn)行一次分離。在第二爐段30外設(shè)置有二次氣固分離器70，這些一次氣固分離器50都連接至二次氣固分離器70，一次分離后的混合氣體（蒸汽、分解產(chǎn)生的CO₂及未分離完全的成品粉料）再次進(jìn)入二次氣固分離器70進(jìn)行分離。其中，上述一次氣固分離器50和二次氣固分離器70都可以是旋風(fēng)氣固分離器。

如圖1所示，第一爐段10和第二爐段30通過煙氣出口管22排出的煙氣匯總后，進(jìn)一步引至石灰石粉倉（圖未示），利用煙氣余熱對原料石灰石粉進(jìn)行預(yù)熱。盡管在本實施方式中煅燒的是石灰石粉，但也可以是例如白云石粉的其他金屬碳酸鹽粉末，當(dāng)然也可以是例如電石渣或氫氧化鎂的金屬氫氧化物。

作為原料的50~150μm的石灰石粉，通過作為輸送介質(zhì)的過熱蒸汽的輸送經(jīng)由第一爐段10內(nèi)的螺旋反應(yīng)管29的注料口291進(jìn)入該螺旋反應(yīng)管29中。經(jīng)過第一爐段10的螺旋反應(yīng)管29之后，大部分的石灰石完成分解，并通過上部連接第一爐段10內(nèi)的螺旋反應(yīng)管29的排料口293的管道40引出第一爐段10外，然后通過管道40上設(shè)置的文丘里噴射裝置41（見圖2）補入一部分過熱蒸汽后（見圖2左邊的向右箭頭），再通過下面連接第二爐段30內(nèi)的相應(yīng)螺旋反應(yīng)管29的注料口291的管道40進(jìn)入第二爐段3的該螺旋反應(yīng)管29內(nèi)。從第二爐段30的螺旋反應(yīng)管29出來的石灰石粉完成煅燒，其混合物（煅燒完成的石灰粉料、蒸汽及分解產(chǎn)生的CO₂）依次進(jìn)入一次氣固分離器50及二次氣固分離器70。

需要說明的是，第一爐段10和第二爐段30的過熱蒸汽的熱量均產(chǎn)自于系統(tǒng)余熱。經(jīng)二次氣固分離后的氣體（蒸汽及CO₂）仍有較高的溫度及含有較大的熱量，足以滿足輸送用過熱蒸汽的溫度、壓力及流量要求。

如圖1所示，位于第一爐段10頂部的燃料入口管20設(shè)置成用于向第一爐段10輸送燃料，該燃料為占總量70%的高爐煤氣并與占總量45%的助燃空氣預(yù)混成混合氣后一起被輸送，該混合氣溫度約為700℃、空氣系數(shù)為0.7。該混合氣首先進(jìn)入第一爐段10的爐膛頂部的陶瓷小球蓄熱體內(nèi)，然后在爐膛內(nèi)進(jìn)行燃燒。占總量25%的助燃空氣經(jīng)過預(yù)熱(熱源來自于經(jīng)過二次氣固分離后氣體的余熱）后經(jīng)由第一爐段10的中下部通入該第一爐段10內(nèi)，隨爐內(nèi)氣流運動，并與爐內(nèi)燃料中剩余的可燃?xì)怏w接觸后繼續(xù)燃燒，即進(jìn)一步助燃，從而保證整個第一爐段10內(nèi)的燃料和助燃空氣均為系統(tǒng)總負(fù)荷的70%，即第一爐段10內(nèi)的燃料和助燃空氣占閃速煅燒系統(tǒng)中各自總量的70%，第一爐段10內(nèi)的混合氣系數(shù)為1.1。

位于第二爐段30頂部的燃料入口管20設(shè)置成用于向第二爐段30輸送燃料，該燃料為占總量30%即剩余30%的高爐煤氣并與占總量20%的助燃空氣預(yù)混成混合氣后一起被輸送，該混合氣的溫度約為700℃、空氣系數(shù)為0.7。該混合氣首先進(jìn)入第二爐段30的爐膛頂部的陶瓷小球蓄熱體內(nèi)，然后在爐膛內(nèi)進(jìn)行燃燒。占總量10%的助燃空氣經(jīng)由第二爐段30的中下部通入該第二爐段30內(nèi)，并通過第二爐段30底部的螺旋反應(yīng)管外壁熱交換器90換熱后，溫度得到提升，并隨爐內(nèi)氣流運動與第二爐段30內(nèi)剩余的燃料中的可燃?xì)怏w接觸后繼續(xù)燃燒，即進(jìn)一步助燃，從而保證整個第二爐段30內(nèi)的燃料和助燃空氣均為系統(tǒng)總負(fù)荷的30%，即第二爐段30內(nèi)的燃料和助燃空氣占閃速煅燒系統(tǒng)中各自總量的30%，第二爐段30內(nèi)的空氣系數(shù)也為1.1。

再如圖1所示，經(jīng)過二次氣固分離后溫度約為790℃的高溫氣體首先進(jìn)入煙氣鍋爐60加熱軟水產(chǎn)生約300℃的過熱蒸汽用于物料輸送；然后進(jìn)入空氣換熱器80與上述占總量25%的助燃空氣進(jìn)行換熱，將這部分助燃空氣預(yù)熱至約200℃再通入爐膛進(jìn)行助燃。

本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點已揭示如上，然而可以理解，在本發(fā)明的創(chuàng)作思想下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對上述結(jié)構(gòu)作各種變化和改進(jìn)，包括這里單獨披露的或要求保護(hù)的技術(shù)特征的組合，以及明顯地包括這些特征的其它組合。這些變形和/或組合均落入本發(fā)明所涉及的技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，并落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。