水泥窑系统及水泥窑系统的生物质燃料利用方法与流程

1.本发明涉及燃烧设备技术领域，尤其涉及一种水泥窑系统及水泥窑系统的生物质燃料利用方法。

背景技术：

2.当前，二氧化碳减排的应对措施之一就是采用生物质燃料来替代煤炭、石油等化石能源，但是在水泥企业中，水泥窑利用生物质替代化石能源存在一定的困难，主要原因是，生物质固废燃料密度低、纤维多，在应用过程中，通常是把秸秆、树枝等生物质，经过消耗电能对其进行破碎再压缩，以提高燃料能量密度，但是存在压缩机的挤压头很容易磨损，耗能较高(反而增加了二氧化碳的排放量)的问题；另外，由于秸秆中残存的少量石子、土块、秸秆绑扎物等杂物，都会对设备造成损坏，导致挤压机运行故障频发。然而，生物质在挤压成型之后反而降低了燃料的表面积，减少了燃料与氧气的反应接触面积，导致燃烧延迟，当采用挤压成型的生物质燃料之后，反而影响了水泥窑的煅烧工艺质量。

3.另外，由于生物质的结构特点，破碎后的秸秆如果不采用压缩处理，在输送时，由于秸秆的密度和质量均比较低，所以导致其存在难以堆积密实输送的问题，输送行走过程中，很容易从输送设备上被风吹落，造成皮带机、提升装置等输送设备的输送效率很低，浪费电能增加二氧化碳排放。

4.因此，有必要针对上述问题进行改进，以改变现状。

技术实现要素：

5.本发明提供一种水泥窑系统及水泥窑系统的生物质燃料利用方法，通过对生物质进行利用，可以达到二氧化碳减排的效果。

6.本发明提出一种水泥窑系统，包括：

7.燃烧装置；

8.气化炉结构，连接于所述燃烧装置，所述气化炉结构用于收容生物质燃料，所述燃烧装置用于对所述气化炉结构内的所述生物质燃料进行气化，其中，气化后的所述生物质燃料能够进入所述燃烧装置内进行放热；以及

9.输料组件，连接于所述气化炉结构，并用于将所述生物质燃料输送至所述气化炉结构。

10.根据本发明的一个实施例，所述燃烧装置包括窑头罩和回转窑，所述回转窑至少部分插设于所述窑头罩内；所述气化炉结构包括炉体和连接件，所述炉体内部设有用于容纳所述生物质燃料的气化腔，所述连接件设于所述炉体和所述窑头罩之间，且所述连接件开设有分别连通于所述窑头罩和所述气化腔的交换孔道。

11.根据本发明的一个实施例，所述气化炉结构还包括炉篦，所述炉篦连接于所述气化腔的内壁，并位于所述气化腔的下侧。

12.根据本发明的一个实施例，所述水泥窑系统还包括捅料机构，所述捅料机构连接

于所述炉篦，并用于驱动所述炉篦移动。

13.根据本发明的一个实施例，所述输料组件包括料斗和锁风罩，所述料斗开设有下料口，所述下料口连通于所述炉体，所述锁风罩开设有用于输送所述生物质燃料的输送通道，所述输送通道的一端连通于所述下料口，所述输料组件用于将所述生物质燃料输送至所述输送通道内。

14.根据本发明的一个实施例，所述输料组件还包括输料件，所述输料件的一端连接于所述输送通道，且所述输料件包括提升皮带。

15.根据本发明的一个实施例，所述输料组件还包括顶推机构，所述顶推机构用于驱使所述生物质燃料沿所述输送通道输送至所述下料口。

16.根据本发明的一个实施例，所述水泥窑系统还包括排料组件，所述排料组件连接于所述炉体的下侧，并用于排出所述生物质燃料燃烧后产生的物料。

17.根据本发明的一个实施例，所述排料组件包括排料管和排料控制件，所述排料管连通于所述炉体，并用于排出所述物料，所述排料控制件用于控制所述排料管的通断。

18.根据本发明的一个实施例，所述排料控制件包括锁风下料器，所述锁风下料器连接于所述排料管。

19.本发明还提供了一种水泥窑系统的生物质燃料利用方法，包括如下步骤：

20.将生物质燃料输入气化炉结构中；

21.通过燃烧装置对气化炉结构内的生物质燃料进行气化；

22.所述燃烧装置内建立负压；

23.气化后的所述生物质燃料通过所述负压吸入所述燃烧装置内进行助燃。

24.实施本发明实施例，具有如下有益效果：

25.使用本实施例的水泥窑系统时，生物质燃料经输料组件输送至气化炉结构中，此时燃烧装置中的高温热辐射可以使气化炉结构内的生物质燃料气化，气化之后的生物质燃料可以进入燃烧装置中，并进行放热助燃。

26.在本实施例的水泥窑系统中，通过设置气化炉结构与燃烧装置的配合，可以对生物质燃料进行气化，以提高燃料的放热效率，并对燃烧装置进行助燃，从而达到利用生物质燃料的目的，进而达到二氧化碳减排的效果。

附图说明

27.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

28.其中：

29.图1是本发明的实施例中水泥窑系统的结构示意图；

30.图2是本发明的实施例中水泥窑系统的俯视结构示意图；

31.图3是本发明的实施例中水泥窑系统的局部结构示意图；

32.图4是本发明的实施例中连接件的结构示意图；

33.图5是本发明的实施例中加热方法的流程示意图；

34.附图标记：

35.10、水泥窑系统；

36.100、燃烧装置；110、窑头罩；120、回转窑；130、三次风管；

37.200、气化炉结构；210、炉体；211、气化腔；220、连接件；221、交换孔道；230、炉篦230；240、捅料机构；

38.300、输料组件；310、料斗；311、下料口；320、锁风罩；330、输料件；340、顶推机构；

39.400、排料组件；410、排料管；420、排料控制件；

40.500、窑头平台；

41.20、生物质燃料。

具体实施方式

42.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

43.参阅图1所示，本发明实施例提供了一种水泥窑系统10，其包括燃烧装置100、气化炉结构200和输料组件300，燃烧装置100用于对待加工物料进行加热；气化炉结构200连接于燃烧装置100，气化炉结构200用于收容生物质燃料20，燃烧装置100用于对气化炉结构200内的生物质燃料20进行气化，其中，气化后的生物质燃料20能够进入燃烧装置100内进行放热；输料组件300连接于气化炉结构200，并用于将生物质燃料20输送至气化炉结构200。

44.使用本实施例的水泥窑系统10时，生物质燃料20经输料组件300输送至气化炉结构200中，此时燃烧装置100中的高温热辐射可以使气化炉结构200内的生物质燃料20气化，气化之后的生物质燃料20可以进入燃烧装置100中，并进行放热助燃。

45.在本实施例的水泥窑系统10中，通过设置气化炉结构200与燃烧装置100的配合，可以对生物质燃料20进行气化，以提高燃料的放热效率，并对燃烧装置100进行助燃，从而达到利用生物质燃料20的目的，进而达到二氧化碳减排的效果。

46.需要说明的是，在本实施例中，经由输料组件300输送的生物质燃料20优选为秸秆体，需要说明的是，秸秆体的形状包括但不限于立方体、圆柱体；可以理解地是，秸秆体仅需要通过简单的捆扎即可形成，加工效率较高，且加工成本较低，当应用于本实施例的水泥窑系统10中时，无需设置过多的额外设备即可投入生产，结构简单，使用效果好；另外，秸秆体中具有较大的空隙，由此可以使秸秆体中具有较大的空气可接触面积，从而使生物质燃料20具有较高的燃烧效率，使用效果好。

47.参阅图1和图2所示，在本实施例中，燃烧装置100包括窑头罩110、回转窑120和三次风管130，回转窑120至少部分插设于窑头罩110内；气化炉结构200包括炉体210和连接件220，炉体210内部设有用于容纳生物质燃料20的气化腔211，连接件220设于炉体210和窑头罩110之间，且连接件220开设有分别连通于窑头罩110和气化腔211的交换孔道221。

48.通过设置连接件220与炉体210连接，在保证生物质燃料20气化后形成的可燃气体可以经由气化腔211输送至窑头罩110内的前提下，可以降低热量的外泄量；参阅图4所示，

在一实施例中，连接件220可以设置有多个矩形的交换孔道221，并且多个交换孔道221均匀地设置在连接件220上，在其他实施例中，交换孔道221也可以是圆形或多边形，在此不做唯一限定。

49.具体地，在本实施例中，水泥窑系统10还包括窑头平台500，窑头平台500用于安装燃烧装置100和气化炉结构200；如图1和图2所示，在本实施例中，窑头罩110固定在窑头平台500上，并且气化炉结构200设置在窑头罩110的一侧，并连接于窑头平台500，当操作人员对水泥窑系统10进行相关操作时，也可以站立在窑头平台500上。

50.进一步地，参阅图3所示，气化炉结构200还包括炉篦230，炉篦230连接于气化腔211的内壁，并位于气化腔211的下侧。

51.由此设置，当生物质燃料20经由燃烧装置100的热量气化之后，可燃气体通过连接件220的交换孔道221输送至燃烧装置100中，而生物质燃料20形成的例如草木灰等杂质会掉落在炉篦230上，操作人员可以通过移动炉篦230以对杂质进行清理，结构简单，操作便捷。

52.在本实施例中，水泥窑系统10还包括捅料机构240，捅料机构240连接于炉篦230，并用于驱动炉篦230移动。

53.使用本实施例的水泥窑系统10时，当杂质在炉篦230上发生堆积时，捅料机构240可以通过驱动炉篦230振动而使杂质经由炉篦230落下，使用效果好。具体地，捅料机构240可以是振动电机等具有驱动炉篦230移动功能的部件，在此不做唯一限定。

54.具体地，参阅图2所示，输料组件300包括料斗310和锁风罩320，料斗310开设有下料口311，下料口311连通于炉体210，锁风罩320开设有用于输送生物质燃料20的输送通道，输送通道的一端连通于下料口311，输料组件300用于将生物质燃料20输送至输送通道内。

55.在本实施例中，锁风罩320可以对进入料斗310内的生物质燃料20进行导向，并且锁风罩320的开口与下料口311之间设置有一段输送通道，当生物质燃料20进入锁风罩320时，多个生物质燃料20可以依次排列，并通过向输送通道内输送生物质燃料20而驱使靠近下料口311一端的生物质燃料20经由下料口311进入炉体210中，此时容置于输送通道内的生物质燃料20还可以对输送通道内的气流进行封堵，从而实现对气化腔211进行锁风的功能。

56.参阅图3所示，在一实施例中，输料组件300还包括输料件330，输料件330的一端连接于输送通道，且输料件330包括提升皮带。

57.如图1所示，在本实施例中，生物质燃料20可以通过提升皮带进行举升输送，在其他实施例中，输料件330也可以是输送管道，在此不做唯一限定。

58.进一步地，输料组件300还包括顶推机构340，顶推机构340用于驱使生物质燃料20沿输送通道输送至下料口311。

59.由此设置，当使用本实施例的水泥窑系统10时，参阅图2所示的摆放状态，生物质燃料20可以沿输料件330输送至锁风罩320开口处的中转位置，此时顶推机构340可以驱使生物质燃料20朝上移动，当生物质燃料20未移动到下料口311处时，可以暂时停留在锁风罩320内，之后输料件330再驱使下一个生物质燃料20输送至中转位置，当顶推机构340顶推第二个生物质燃料20时，可以驱使第一个生物质燃料20继续朝下料口311移动，直至掉落在炉体210内，结构简单，使用效果好。在一些实施例中，也可以取消设置的顶推机构340，并通过

外部的输送装置直接将生物质燃料20输送至下料口311内，在此不做唯一限定。

60.参阅图1和图3所示，在本实施例中，水泥窑系统10还包括排料组件400，排料组件400连接于炉体210的下侧，并用于排出生物质燃料20燃烧后产生的物料。

61.由此设置，在生物质燃料20气化后形成的杂质可以经由排料组件400排出，从而可以避免杂质在气化腔211内堆积，使用效果好。

62.具体地，排料组件400包括排料管410和排料控制件420，排料管410连通于炉体210，并用于排出物料，排料控制件420用于控制排料管410的通断。

63.在一实施例中，排料控制件420包括锁风下料器，锁风下料器连接于排料管410。

64.可以理解的是，通过采用锁风下料器，可以避免气化腔211内的可燃气体经由排料管410排出而造成环境污染；在其他实施例中，排料控制件420也可以是电控阀，并通过控制模组进行控制，在此不做赘述。

65.进一步地，在一些实施例中，气化炉结构200可以设置有多个，且多个气化炉结构200均连接于燃烧装置100的窑头罩110，并通过燃烧装置100对气化腔211内的生物质燃料20进行加热气化；当气化炉结构200的数量为两个时，两个气化炉结构200可以对称设于窑头罩110的相对两侧，由此不仅可以通过气化炉结构200对生物质燃料20进行气化，以实现对燃烧装置100进行助燃的效果，设置有多个气化炉结构200还可以提高生物质燃料20的输送量，从而达到提高二氧化碳减排的效果。具体地，气化炉结构200的数量还可以是三个或三个以上，在此不做唯一限定。

66.参阅图5所示，本发明还提供了一种水泥窑系统的生物质燃料利用方法，其包括如下步骤：

67.步骤s100、将生物质燃料20输入气化炉结构200中；在本步骤中，可以通过外部的输送组件将生物质燃料20输送至水泥窑系统10中的气化炉结构200中，以使生物质燃料20到达反应空间内。需要说明的是，在本实施例中，可以通过外部的加工设备对松散的生物质燃料20进行规整加工(包括但不限于打捆、绑扎、压制)；优选地，规整加工后的生物质燃料20内部具有孔隙，例如打捆和绑扎，此时生物质燃料20内部即存在较大的空气可接触面积，以达到提高燃烧气化的效率，同时也可以提高加工设备的加工流程，操作简单，加工成本得以降低。

68.步骤s200、通过燃烧装置100对气化炉结构200内的生物质燃料20进行气化；可以理解的是，在水泥窑系统10运行的过程中，燃烧装置100的窑头罩110内部具有高温，并可以对气化炉结构200内部进行高温辐射烘烤，从而可以使生物质燃料20在气化炉结构200内部迅速气化燃烧，并形成富含微碳粒和一氧化碳的可燃气体。

69.步骤s300、燃烧装置100内建立负压；步骤s400、气化后的生物质燃料20通过负压吸入燃烧装置100内进行助燃。此时，通过在燃烧装置100内部建立负压，可以将气化炉结构200内部的可燃气体吸入窑头罩110和/或回转窑120中，以实现对燃烧装置100进行助燃的效果，从而降低水泥窑系统10中例如原煤等化学燃料的使用量，从而达到二氧化碳减排的效果。

70.使用本实施例的水泥窑系统的生物质燃料利用方法时，通过对生物质燃料进行气化，不仅可以降低生物质燃料的加工工序，从而达到节约加工成本和加工效率的目的，同时也可以实现对生物质燃料进行充分利用的效果，以降低水泥窑系统中例如原煤等化学燃料

的使用量，进而达到二氧化碳减排的目的，节能环保。

71.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

72.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

73.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

74.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

75.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。技术特征：

1.一种水泥窑系统，其特征在于，包括：燃烧装置；气化炉结构，连接于所述燃烧装置，所述气化炉结构用于收容生物质燃料，所述燃烧装置用于对所述气化炉结构内的所述生物质燃料进行气化，其中，气化后的所述生物质燃料能够进入所述燃烧装置内进行放热；以及输料组件，连接于所述气化炉结构，并用于将所述生物质燃料输送至所述气化炉结构。2.根据权利要求1所述的水泥窑系统，其特征在于，所述燃烧装置包括窑头罩和回转窑，所述回转窑至少部分插设于所述窑头罩内；所述气化炉结构包括炉体和连接件，所述炉体内部设有用于容纳所述生物质燃料的气化腔，所述连接件设于所述炉体和所述窑头罩之间，且所述连接件开设有分别连通于所述窑头罩和所述气化腔的交换孔道。3.根据权利要求2所述的水泥窑系统，其特征在于，所述气化炉结构还包括炉篦，所述炉篦连接于所述气化腔的内壁，并位于所述气化腔的下侧。4.根据权利要求3所述的水泥窑系统，其特征在于，所述水泥窑系统还包括捅料机构，所述捅料机构连接于所述炉篦，并用于驱动所述炉篦移动。5.根据权利要求2所述的水泥窑系统，其特征在于，所述输料组件包括料斗和锁风罩，所述料斗开设有下料口，所述下料口连通于所述炉体，所述锁风罩开设有用于输送所述生物质燃料的输送通道，所述输送通道的一端连通于所述下料口，所述输料组件用于将所述生物质燃料输送至所述输送通道内。6.根据权利要求5所述的水泥窑系统，其特征在于，所述输料组件还包括输料件，所述输料件的一端连接于所述输送通道，且所述输料件包括提升皮带。7.根据权利要求6所述的水泥窑系统，其特征在于，所述输料组件还包括顶推机构，所述顶推机构用于驱使所述生物质燃料沿所述输送通道输送至所述下料口。8.根据权利要求2所述的水泥窑系统，其特征在于，所述水泥窑系统还包括排料组件，所述排料组件连接于所述炉体的下侧，并用于排出所述生物质燃料燃烧后产生的物料。9.根据权利要求8所述的水泥窑系统，其特征在于，所述排料组件包括排料管和排料控制件，所述排料管连通于所述炉体，并用于排出所述物料，所述排料控制件用于控制所述排料管的通断。10.根据权利要求9所述的水泥窑系统，其特征在于，所述排料控制件包括锁风下料器，所述锁风下料器连接于所述排料管。11.一种水泥窑系统的生物质燃料利用方法，其特征在于，包括如下步骤：将生物质燃料输入气化炉结构中；通过燃烧装置对气化炉结构内的生物质燃料进行气化；所述燃烧装置内建立负压；气化后的所述生物质燃料通过所述负压吸入所述燃烧装置内进行助燃。

技术总结

本发明提供了一种水泥窑系统及水泥窑系统的生物质燃料利用方法。水泥窑系统包括燃烧装置、气化炉结构和输料组件；气化炉结构连接于燃烧装置，气化炉结构用于收容生物质燃料，燃烧装置用于对气化炉结构内的生物质燃料进行气化，其中，气化后的生物质燃料能够进入燃烧装置内进行放热；输料组件连接于气化炉结构，并用于将生物质燃料输送至气化炉结构。在本实施例的水泥窑系统中，通过设置气化炉结构与燃烧装置的配合，可以对生物质燃料进行气化，以提高燃料的放热效率，并对燃烧装置进行助燃，从而达到利用生物质燃料的目的，进而达到二氧化碳减排的效果。到二氧化碳减排的效果。到二氧化碳减排的效果。

技术研发人员：王肇嘉 王图强 郝洁 刘鹏飞 东芳 王钰 杨楠 关淯尹

受保护的技术使用者：北京建筑材料科学研究总院有限公司

技术研发日：2021.08.18

技术公布日：2021/12/23