CN102080928A - 硫酸法钛白粉生产中回转窑煅烧烟气热能利用方法及装置 - Google Patents

硫酸法钛白粉生产中回转窑煅烧烟气热能利用方法及装置 Download PDF

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Abstract

硫酸法钛白粉生产中回转窑煅烧烟气热能利用方法，它包括如下三个方面：①将回转煅烧窑中产生的高温烟气通过电除尘净化，干法收尘，回收的产品返回转窑重新煅烧；②净化后的高温烟气一部分用生产过程中产生的浓度20％的废酸来喷淋，进行传质传热，蒸发废酸中水份，将废酸浓度提高至30％，废酸浓缩后的70-80℃的低温尾气再经电除雾系统净化，尾气达标外排；③净化后的另一部分高温烟气再返回回转煅烧窑回用，补充热量，调节窑内温度梯度。本发明将烟气中物料进行了干法回收，提高了产品收率约0.6％左右。将大量的烟气余热进行了综合利用，节能减排效果明显。本发明还同时公开了采用本发明方法设计的一套回转窑煅烧烟气热能利用装置。

Description

硫酸法钛白粉生产中回转窑煅烧烟气热能利用方法及装置
技术领域
本发明涉及硫酸法钛白粉生产中回转窑在煅烧过程中烟气余热的利用方法，本发明还涉及采用该方法设计的一套回转窑煅烧烟气热能利用装置。
背景技术
硫酸法钛白粉生产工艺流程长，生产工序多，产品能耗高，尤其是半成品(偏钛酸或水合二氧化钛)在煅烧过程中排放大量的高温烟气。每生产一吨钛白粉排放2.0-2.5万M3烟气，烟气温度高达380-420℃，热量大。烟气中还含有一定浓度(220-300mg/M3)的二氧化钛，具有可观的回收价值。产品煅烧通常采用回转窑设备，燃料使用天然气或发生炉煤气，每生产一吨钛白粉成品吨产品消耗天然气300-350NM3。
目前国内钛白粉行业传统的处理方式是用废水对烟气进行喷淋降温，喷淋后的酸性废水送污水处理站处理，废水达标排放。降温后的尾气经电除雾净化，尾气达标排放。高温烟气若不进行净化，其中含二氧化钛再进入转窑时会引起过烧，影响产品品质。
现有的这种方法没有将回转窑设备内的烟气热能进行再利用，同时没有将高温烟气净化后再回收产品、不符合国家节能减排的政策，对资源和能源存在较大的浪费。
因此设计一种工艺使回转窑设备内的高温烟气能够循环利用，且烟气能提浓废酸，将烟气热能全部利用，提高了产品回收率，降低了回转窑的燃料成本成为了一项迫切和重要的工作。
发明内容
本发明的第一目的在于克服上述现有背景技术的不足之处，而提供一种硫酸法钛白粉生产中回转窑煅烧烟气热能利用方法。
本发明的第二目的在于提供一种硫酸法钛白粉生产中回转窑煅烧烟气热能利用装置。它适合于硫酸法钛白粉生产过程中回转窑烟气热能综合利用，符合国家节能减排的要求，且具有广泛的推广意义。
本发明的第一目的是通过如下措施来达到的：硫酸法钛白粉生产中回转窑煅烧烟气热能利用方法，其特征在于它包括如下三个方面：①将回转煅烧窑中产生的高温烟气通过电除尘净化，干法收尘，回收的产品返回转窑重新煅烧；②净化后的高温烟气一部分用生产过程中产生的浓度20％的废酸来喷淋，进行传质传热，蒸发废酸中水份，将废酸浓度提高至30％，废酸浓缩后的70-80℃的低温尾气再经电除雾系统净化，尾气达标外排；③净化后的另一部分高温烟气再返回转窑系统回用，补充热量，调节窑内温度梯度。
本发明的第二目的是通过如下措施来达到的：硫酸法钛白粉生产中回转窑煅烧烟气热能利用装置，它包括进料螺旋器，倾斜放置的回转煅烧窑，电除尘器，转筒冷却器，电除雾器，进料螺旋器通入回转煅烧窑的上端，回转煅烧窑通过管道通入转筒冷却器内，燃料进气管通入回转煅烧窑的下端的燃烧室中，有输入气管通入电除尘器内，其特征在于所述的电除尘器的下端有旋转输送机，所述的旋转输送机通入进料螺旋器内，所述电除尘器的输出气管中的一路通过循环风机导入回转煅烧窑下端的燃烧室内；所述电除尘器的输出气管中的另一路通入文氏管中，所述的文氏管与除沫器连接，除沫器的出口与电除雾器连接，电除雾器的上端出口与烟囟连接，电除雾器的下端出口通入去污水处理站，所述除沫器的上端通入20％的硫酸管道，除沫器的下端管道连接有30％的的硫酸管道。
在上述技术方案中，所述的输入气管上连接有事故烟囱。
在上述技术方案中，所述的通过循环风机通过回转煅烧窑下端的燃烧室内的高温烟气通入回转煅烧窑外侧的煅烧室内。
在上述技术方案中，所述转筒冷却器的出口通过助燃风机通入与燃料进气管连接的燃烧室中。
在上述技术方案中，所述文氏管的下端通过二个循环泵分二路通入文氏管上端。
在本发明中来自转窑的高温烟气经电除尘系统净化，得到钛白粉和洁净的高温烟气。回收的钛白粉再返回转窑进料系统，与新鲜物料混合再煅烧成产品。高温烟气分二路，一路在转窑系统循环使用，达到补充热量、调节窑内气氛和温度梯度的作用，另一路去废酸提浓系统，将废酸从20％提浓到30％，然后送蒸汽浓缩进一步提浓。与行业内传统处理方式相比，该方法将烟气中物料进行了干法回收，提高了产品收率约0.6％左右。将大量的烟气余热进行了综合利用，节能减排效果十分明显。
附图说明
图1为本发明硫酸法钛白粉生产中回转窑煅烧烟气热能利用方法的工艺流程图(一部分)。
图2为本发明硫酸法钛白粉生产中回转窑煅烧烟气热能利用方法的工艺流程图(另一部分)。
图中1.进料螺旋器，2.回转煅烧窑，3.电除尘器，4.转筒冷却器，51.输入气管，52.输出气管，6.旋转输送机，7.循环风机，8.文氏管，9.除沫器，10.电除雾器，11.烟囟，12.污水处理站，13.20％的硫酸管道，14.30％的的硫酸管道，15.燃料进气管，16.助燃风机，17.循环泵，19.事故烟囱，21.煅烧室。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。
本发明的基本原理为：偏钛酸即水合二氧化钛(TiO2·xSO3·yH2O)，其中二氧化钛含固量通常在54-56％，其它大部分是水。偏钛酸在回转窑中煅烧时，进行脱水、脱硫、粒子成长和晶型转换，生成具有颜料性能的钛白粉。化学反应式：
TiO2·xSO3·yH2O→TiO2+xSO3↑+yH2O↑
偏钛酸煅烧最高温度达960-980℃，排出的高温烟气气量大、温度高，烟气中含有一定量的产品。每生产一吨钛白粉消耗天然气300-350NM3，排放2.0-2.5万M3烟气，烟气温度高达380-420℃，热量大，同时烟气中还含二氧化钛浓度220-300mg/M3的产品，具有可观的回收价值。
本发明硫酸法钛白粉生产中回转窑煅烧烟气热能利用方法，它包括如下三个方面：①将回转煅烧窑中产生的高温烟气通过电除尘净化，干法收尘，回收的产品返回转窑重新煅烧；②净化后的高温烟气一部分用生产过程中产生的浓度20％的废酸来喷淋，进行传质传热，蒸发废酸中水份，将废酸浓度提高至30％，废酸浓缩后的70-80℃的低温尾气再经电除雾系统净化，尾气达标外排；③净化后的另一部分高温烟气再返回转窑系统回用，补充热量，调节窑内温度梯度。
本发明硫酸法钛白粉生产中回转窑煅烧烟气热能利用装置，它包括进料螺旋器1，倾斜放置的回转煅烧窑2，电除尘器3，转筒冷却器4，电除雾器10，进料螺旋器1通入回转煅烧窑2的上端，回转煅烧窑2通过管道通入转筒冷却器4内，燃料进气管15通入回转煅烧窑2的下端的燃烧室中，有输入气管51通入电除尘器3内，其特征在于所述的电除尘器3的下端有旋转输送机6，所述的旋转输送机6通入进料螺旋器1内，所述电除尘器3的输出气管52中的一路通过循环风机7通过回转煅烧窑2下端的燃烧室内；所述电除尘器3的输出气管52中的另一路通入文氏管8中，所述的文氏管8与除沫器9连接，除沫器9的出口与电除雾器10连接，电除雾器10的上端出口与烟囟11连接，电除雾器10的下端出口通入去污水处理站12，所述除沫器9的上端通入20％的硫酸管道13，除沫器9的下端管道连接有30％的的硫酸管道14。所述的输入气管51上连接有事故烟囱19。所述的通过循环风机7通过回转煅烧窑2下端的燃烧室内的高温烟气分再回用转窑。燃料进气管15通过燃烧室通入回转煅烧窑2外侧的煅烧室21内。所述转筒冷却器4的出口通过助燃风机16通入与燃料进气管15连接的燃烧室中。所述文氏管8的下端通过二个循环泵17分二路通入文氏管8上端。所述在回转煅烧窑2通过管道通入转筒冷却器4内。
本发明的工艺流程及技术指标(以20K t/a钛白粉计)：
参见工艺流程图1：窑尾烟气(380-420℃)大部分是水蒸汽，产生量5.6-6.8万M3/h，烟气含二氧化钛浓度220-300mg/M3，经高压电除尘器(面积50-60M2)后，回收钛白粉12.5-15kg/h，经螺旋输送机至转窑进料系统。净化后的高温烟气温度350-390℃，气量2.52-3.06万M3/h经高温循环风机送回窑头(回转煅烧窑的下端)回用，补充热量，节约天然气，改善和调节窑内气氛。
参见工艺流程图2：净化后的另一部分高温烟气3.08-3.74万M3/h用于废酸浓缩系统。20％废酸从除沫器和文氏管中进行，用循环泵输送文氏管中，与净化后的高温烟气直接接触，进行传质传热，废酸浓度提高至30％左右，之后送下一道工序继续浓缩。降温后的尾气经电除雾净化，尾气达到排放标准。
典型案例
以2万吨/年硫酸法钛白粉生产计(年生产时间8000h、产品2.5t/h)，偏钛酸固含量按55％计，二氧化钛含量为50％计，转窑中偏钛酸进料量5t/h。产生烟气量5.6-6.8万M3/h，烟气中二氧化钛浓度220-300mg/M3，回收钛白粉12.5-15kg/h，年回收钛白粉100-120吨，价值80-96万元。回用高温烟气2.52-3.06万M3/h，烟气温度350-390℃，烟气密度d＝0.566Kg/M3，烟气比热ρ＝1.06KJ/Kg·℃，Q总＝(25200-30600)×0.566×1.06(350-390)＝5291647.2-7159922.6KJ/h。天然气热值按33440KJ/h计，相当节约天然气158.2-214.1NM3/h，即吨产品节约天然气63.3-85.6NM3，天然气按3.5元/NM3计，年节约443.1-599.2万元。
用于废酸浓缩的气量3.08-3.74万M3/h，相当于6467568.8-8751016.6KJ/h热量，可把20％废酸7.5-8.5M3/h浓缩至30％4.3-4.9M3/h，满足下道工序要求。年产生经济价值160-180万元。
其它未详细说明的部分均为现有技术。

Claims (6)

1.硫酸法钛白粉生产中回转窑煅烧烟气热能利用方法，其特征在于它包括如下三个方面：①将回转煅烧窑中产生的高温烟气通过电除尘净化，干法收尘，回收的产品返回转窑重新煅烧；②净化后的高温烟气一部分用生产过程中产生的浓度20％的废酸来喷淋，进行传质传热，蒸发废酸中水份，将废酸浓度提高至30％，废酸浓缩后的70-80℃的低温尾气再经电除雾系统净化，尾气达标外排；③净化后的另一部分高温烟气再返回回转煅烧窑回用，补充热量，调节窑内温度梯度。
2.硫酸法钛白粉生产中回转窑煅烧烟气热能利用装置，它包括进料螺旋器(1)，倾斜放置的回转煅烧窑(2)，电除尘器(3)，转筒冷却器(4)，电除雾器(10)，进料螺旋器(1)通入回转煅烧窑(2)的上端，回转煅烧窑(2)通过管道通入转筒冷却器(4)内，燃料进气管(15)通入回转煅烧窑(2)的下端的燃烧室中，有输入气管(51)通入电除尘器(3)内，其特征在于所述的电除尘器(3)的下端有旋转输送机(6)，所述的旋转输送机(6)通入进料螺旋器(1)内，所述电除尘器(3的输出气管(52中的一路通过循环风机(7通过回转煅烧窑(2)下端的燃烧室内；所述电除尘器(3)的输出气管(52)中的另一路通入文氏管(8)中，所述的文氏管(8)与除沫器(9)连接，除沫器(9)的出口与电除雾器(10)连接，电除雾器(10)的上端出口与烟囟(11)连接，电除雾器(10)的下端出口通入去污水处理站(12)，所述除沫器(9)的上端通入20％的硫酸管道(13)，除沫器(9)的下端管道连接有30％的的硫酸管道(14)。
3.根据权利要求2所述的硫酸法钛白粉生产中回转窑煅烧烟气热能利用装置，其特征在于所述的输入气管(51)上连接有事故烟囱(19)。
4.根据权利要求2所述的硫酸法钛白粉生产中回转窑煅烧烟气热能利用装置，其特征在于所述循环风机(7)内的高温烟气通过管道通入回转煅烧窑(2)外侧的煅烧室(21)内。
5.根据权利要求2所述的硫酸法钛白粉生产中回转窑煅烧烟气热能利用装置，其特征在于所述转筒冷却器(4)的出口通过助燃风机(16)通入与燃料进气管(15)连接的燃烧室中。
6.根据权利要求2所述的硫酸法钛白粉生产中回转窑煅烧烟气热能利用装置，其特征在于所述文氏管(8)的下端通过二个循环泵(17)分二路通入文氏管(8)上端。
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Denomination of invention: Method and device for utilizing heat energy of rotary kiln calcined flue gas in sulfuric acid titanium dioxide production

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Pledgee: Hankou Bank Co.,Ltd. Qianjiang sub branch

Pledgor: QIANJIANG FANGYUAN TITANIUM DIOXIDE CO.,LTD.

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