CN102320817A - 一种煤矸石脱碳系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矸石脱碳系统，包括冷却风机、与冷却风机出风口相连接的一级骤冷塔、与一级骤冷塔出风口相连接且带有一级下料管的一级分离器和与一级分离器出风口直接连接的脱碳炉，所述脱碳炉出风口依次连接有N级旋风筒；第N级旋风筒与第N-1级旋风筒之间设有煤矸石进料管，第一级旋风筒与一级骤冷塔之间设有第一下料管，第二级旋风筒与脱碳炉之间设有第二下料管，第M级旋风筒与第M-1级旋风筒之间设有第三下料管；其中3≤N≤6，3≤M≤N，且N、M均为正整数。本发明既可以将煤矸石含碳量降低，又不需要掺入其他矿石，从而减少了对生态环境的破坏，降低了安全隐患。

Description

一种煤矸石脱碳系统

技术领域

本发明涉及一种脱碳系统，具体涉及一种煤矸石脱碳系统。

背景技术

陶粒是人造建筑轻骨料的简称，陶粒具有一系列优良的性能，由于质轻、保温、隔热、隔音、强度高而广泛用于高层、超高层建筑及大跨度建筑工程。它不仅可减轻建筑物自重，而且具有良好的抗震性能。同时陶粒混凝土施工适应性强，易与粉刷材料粘结。由于陶粒具有耐热、抗冻、耐酸碱、防腐及热膨胀系数低等性能，也广泛用于高速公路、飞机场跑道的路面材料，还可用作保温、隔音、隔热墙体材料及重油脱水和工业用水的过滤材料。随着墙材革新与建筑节能政策的深入贯彻，陶粒成了众多新型建材中的佼佼者。

作为陶粒的生产原料，粘土和页岩占了绝大部分的份额，但为符合可利用废弃物、节约能源、保护环境，符合经济社会的协调和可持续发展、建立资源节约型社会的要求，我国一些经济发达城市从保护生态环境出发，已禁止开山采石、挖河取砂，部分省市政府的文件规定生产企业可免费使用未经加工的工业固体废弃物。这就为利用煤矸石等废渣制造陶粒技术的发展提供了有利的契机，而且固体废弃物通过一定的配料均可以生产烧结或烧胀陶粒，因此，利用煤矸石等各种固体废弃物生产陶粒对发展循环经济，实施可持续发展战略，保护环境就具有了重大的意义，具有广阔的市场前景。

大部分煤矸石含碳量在5％～30％，而烧制煤矸石陶粒要求煤矸石中含碳量不要过大，以低于13％为宜。现阶段的主要解决办法是大量掺入粘土和页岩等矿石，来降低物料的含碳量，就难免需要开山采石，挖河取砂，导致生态环境被严重破坏。另外，当用煤矸石烧制的陶粒作为墙面保温材料时，含碳量是越低越好，而传统的掺入法只能降低含碳量，不能去除碳，导致使用时存在一定的安全隐患。因此，发明一种解决含碳量矛盾，加强对煤矸石的利用已是一个刻不容缓、亟待研究解决的重要问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种既可以将煤矸石含碳量降低，又不需要掺入其他矿石的煤矸石脱碳系统，减少了对生态环境的破坏，降低了安全隐患。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

本包括冷却风机、与冷却风机出风口相连接的一级骤冷塔、与一级骤冷塔出风口相连接且带有一级下料管的一级分离器和与一级分离器出风口直接连接的脱碳炉，脱碳炉出风口依次连接有N级旋风筒；第N级旋风筒与第N-1级旋风筒之间设有煤矸石进料管，第一级旋风筒与一级骤冷塔之间设有第一下料管，第二级旋风筒与脱碳炉之间设有第二下料管，第M级旋风筒与第M-1级旋风筒之间设有第三下料管；其中3≤N≤6，3≤M≤N，且N、M均为正整数。

本发明还包括与冷却风机出风口相连接的二级骤冷塔和与二级骤冷塔出风口相连接且带有二级出料管的高浓度袋收尘器或二级分离器；一级下料管接二级骤冷塔进料口，高浓度袋收尘器或二级分离器出风口接一级骤冷塔进风口。

上述第N级旋风筒出风口连接有尾排风机，尾排风机出风口连接有废气处理装置，高浓度袋收尘器或二级分离器出风口还与废气处理装置相连接。

上述一级分离器出风口还通过预燃室与脱碳炉相连接，预燃室上设有燃料喷嘴。设置预燃室，防止了因为燃料的燃烧火焰使物料温度局部过高而发生碳酸钙等矿石的分解，使物料发粘而导致的结皮堵塞等问题。预燃室燃料量和通风量均可根据煤矸石热值的不同进行调节，在维持系统脱碳能持续、稳定进行的情况下，减少燃料使用量，避免资源浪费。

上述一级分离器与预燃室及脱碳炉之间分别设有第一阀门和第二阀门。

上述一级骤冷塔与冷却风机及高浓度袋收尘器或二级分离器之间分别设有第三阀门和第四阀门。

上述二级骤冷塔与冷却风机之间设有第五阀门。

上述高浓度袋收尘器或二级分离器与废气处理装置之间设有第六阀门。

上述第三下料管、第二下料管、第一下料管、一级下料管和二级出料管均设有锁风阀。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明解决了大部分煤矸石含碳量过高，不能适应制造煤矸石陶粒要求的问题，同时不需要掺入其他矿石，避免了大量掺入粘土和页岩等矿石而破坏环境的问题；

(2)本发明以煤矸石自身燃烧热为主，以预燃室燃料燃烧热为辅，充分利用煤矸石自身燃烧热，降低额外燃料方面的投资；

(3)本发明借鉴了新型干法水泥的预热技术，使粉料在脱碳之前被脱碳系统释放的高温废气预热，提高了热量利用率，加快了粉料的脱碳速度；另外，在冷却过程中排出的废热得到了再次利用，提高热量的利用率。

(4)本发明在预热、脱碳和冷却过程中，粉料在气流中一直呈悬浮状态，提高了热交换效率，同时提高了生产效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明一实施例的结构示意图。(图中各标号：1、第一级旋风筒，2、第二级旋风筒，3、第三级旋风筒，4、脱碳炉，5、预燃室，6、一级骤冷塔，7、一级分离器，8、二级骤冷塔，9、二级分离器，10、冷却风机，11、煤矸石进料管，12、燃料喷嘴，13、第一阀门，14、第二阀门，15、第六阀门，16、第三阀门，17、第五阀门，18、第四阀门，19、尾排风机。)

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

本发明包括废气处理装置(图中未画出)、脱碳炉4、冷却风机10、与冷却风机10出风口相连接的一级骤冷塔6及二级骤冷塔8、与一级骤冷塔6出风口相连接且带有一级下料管的一级分离器7和与二级骤冷塔8出风口相连接且带有二级出料管的高浓度袋收尘器或二级分离器9，本实施例采用的是二级分离器9，一级分离器7出风口与脱碳炉4直接连接，一级分离器7出风口还通过预燃室5与脱碳炉4相连接，脱碳炉4出风口依次连接有N级旋风筒。N级旋风筒包括第一级旋风筒1、第二级旋风筒2……第N级旋风筒，3≤N≤6。一级骤冷塔6与二级骤冷塔8相互并联，冷却风机10给一级骤冷塔6及二级骤冷塔8提供冷却风，对冷却系统产生一定的正压。一级下料管接二级骤冷塔8进料口，二级分离器9出风口接一级骤冷塔6进风口和废气处理装置。

第N级旋风筒出风口连接有尾排风机19，使第N级旋风筒废气出口处产生一定的负压，尾排风机19出风口接废气处理装置。

在预燃室5上安装有燃料喷嘴12，燃料喷嘴12喷出的燃料在预燃室5燃烧，提供额外热量加热气体，以提供高温气体给脱碳炉4，协助煤矸石中的碳燃烧。本发明是将煤矸石中所含的碳在脱碳炉4中燃烧放热作为脱碳的第一热源；当在点火时需要额外增加助燃高温气体或煤矸石自身热源不足以维持连续脱碳需要时，由预燃室5点燃的燃料作为脱碳的第二热源。从而，一级分离器7排出的高温烟气直接或通过预燃室5进入脱碳炉4，达到热量的充分利用。

本实施例中，包括三级旋风筒(即N＝3)。

从第二级旋风筒2出风口到第三级旋风筒3进风口的连接管上安装有煤矸石进料管11，第三级旋风筒3出料口到第二级旋风筒2进风口连接有第三下料管，第一级旋风筒1出风口与第二级旋风筒2进风口相连接，二级旋风筒2出料口与脱碳炉4进料口之间连接有第二下料管，脱碳炉4出风口接第一级旋风筒1进风口，第一级旋风筒1出料口与一级骤冷塔6进料口之间连接有第一下料管。第一级旋风筒1能使高温气体和物料的分离，并延长煤矸石脱碳的时间。

本发明的第三下料管、第二下料管、第一下料管、一级下料管和二级出料管均安装了锁风阀，具有锁风功能，以防止风从下料管(出料管)中逆向倒流。

在一级分离器7与预燃室5及脱碳炉4之间分别安装有第一阀门13和第二阀门14。脱碳炉4脱碳所需风量由一级分离器7供给，其中一部分直接供给脱碳炉4，另一部分经预燃室5加热后供给脱碳炉4，风量的分配比例由第一阀门13和第二阀门14进行调节，

在一级骤冷塔6与冷却风机10及二级分离器9之间分别安装有第三阀门16和第四阀门18。一级骤冷塔6的冷却风由冷却风机10和二级分离器9提供，具体风量以及分配比例由第三阀门16和第四阀门18进行调节。

在二级骤冷塔8与冷却风机10之间安装有第五阀门17。二级骤冷塔8的冷却风由冷却风机10提供，具体风量由第五阀门17的开量和冷却风机10的转速等来调节。

二级分离器9与废气处理装置之间设有第六阀门15。二级分离器9的废气排放比例由第六阀门15和第四阀门18进行调节。

本发明的工作过程及原理如下：

煤矸石物料经煤矸石进料管11撒进第二级旋风筒2至第三级旋风筒3连接管内，经过第三级旋风筒3和第二级旋风筒2的预热，物料从第二级旋风筒2进入脱碳炉4；煤矸石物料经预燃室5和一级分离器7输送来的高温气体使其沸腾、点燃脱碳，然后物料输送到第一级旋风筒1，没有完全燃烧脱碳的煤矸石物料在连接管和第一级旋风筒1内继续脱碳；在经过第一级旋风筒1分离后，达到含碳量要求的高温粉料进入一级骤冷塔6，通过从二级分离器9引出用来循环利用的和冷却风机10送出的冷却风对高温物料进行第一次快速冷却，然后经过一级分离器7，分离出的物料进入二级骤冷塔8进行第二次快速冷却，再经过二级分离器9分离出冷却物料，即是能够满足生产煤矸石陶粒生产含碳量要求的成品。

本发明内风的走向如下：

冷却风机10送出冷却风到一级骤冷塔6和二级骤冷塔8。进入二级骤冷塔8的风经第二次冷却物料后，携带物料进入二级分离器9，分离出的风一部分送入一级骤冷塔6，剩余部分接废气处理装置。一级骤冷塔6的冷却风第一次冷却高温物料，风的温度快速上升，并携带物料进入一级分离器7，分离出的高温空气一部分进入预燃室5继续加热，进一步提高温度后送入脱碳炉4，另一部分高温空气直接吹入脱碳炉4。进入脱碳炉4的气体温度较高，并富含氧气，使煤矸石中的碳燃烧脱碳，空气温度进一步提高，氧含量急剧降低。从脱碳炉4中，高温气体携带物料进入第一级旋风筒1，经旋风筒的分离作用后，高温气体进入第二级旋风筒2，经第二级旋风筒2分离后，气体进入第三级旋风筒3，经第三级旋风筒3分离后，温度已大大降低的废气输送到尾排风机19后送入废气处理装置。

本发明物料的走向如下：

煤矸石物料经煤矸石进料管11撒进第二级旋风筒2至第三级旋风筒3的连接管内，随着从第二级旋风筒2到第三级旋风筒3的气流进入第三级旋风筒3，并开始随着温度的升高进行预热。经第三级旋风筒3的分离作用后，物料从具有锁风功能的第三下料管中撒进第一级旋风筒1进料口，随着从第一级旋风筒1到第二级旋风筒2的气流进入第二级旋风筒2，并进行再次预热。经第二级旋风筒2分离后，物料从第二下料管送入脱碳炉4，在炉内高温气体的吹拂下快速升温燃烧，然后物料随高温气体通过连接管进入第一级旋风筒1。在经过第一级旋风筒1分离后，物料从第一下料管进入一级骤冷塔6进行第一次快速冷却，然后随气流进入一级分离器7。在经过一级分离器7分离后，已进行过第一次冷却的物料进入二级骤冷塔8进行第二次冷却，然后随气流进入二级分离器9。在经过二级分离器9的分离后，经过第二次冷却的物料已经满足了冷却，通过连接到二级分离器9上的二级出料管排出，即为满足要求的成品。

本发明中预热旋风筒的级数、规格和尺寸，以及换热管道的规格尺寸可根据产量和预热要求进行增减，达到要求的预热效果即可。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种煤矸石脱碳系统，其特征在于，包括冷却风机(10)、与冷却风机(10)出风口相连接的一级骤冷塔(6)、与一级骤冷塔(6)出风口相连接且带有一级下料管的一级分离器(7)和与一级分离器(7)出风口直接连接的脱碳炉(4)，所述脱碳炉(4)出风口依次连接有N级旋风筒；

第N级旋风筒与第N-1级旋风筒之间设有煤矸石进料管(11)，第一级旋风筒(1)与一级骤冷塔(6)之间设有第一下料管，第二级旋风筒(2)与脱碳炉(4)之间设有第二下料管，第M级旋风筒与第M-1级旋风筒之间设有第三下料管；

其中3≤N≤6，3≤M≤N，且N、M均为正整数。

2.根据权利要求1所述的煤矸石脱碳系统，其特征在于，还包括与冷却风机(10)出风口相连接的二级骤冷塔(8)和与二级骤冷塔(8)出风口相连接且带有二级出料管的高浓度袋收尘器或二级分离器(9)；

所述一级下料管接二级骤冷塔(8)进料口，所述高浓度袋收尘器或二级分离器(9)出风口接一级骤冷塔(6)进风口。

3.根据权利要求2所述的煤矸石脱碳系统，其特征在于，所述第N级旋风筒出风口连接有尾排风机(19)，所述尾排风机(19)出风口连接有废气处理装置，所述高浓度袋收尘器或二级分离器(9)出风口还与废气处理装置相连接。

4.根据权利要求3所述的煤矸石脱碳系统，其特征在于，所述一级分离器(7)出风口还通过预燃室(5)与脱碳炉(4)相连接，所述预燃室(5)上设有燃料喷嘴(12)。

5.根据权利要求4所述的煤矸石脱碳系统，其特征在于，所述一级分离器(7)与预燃室(5)及脱碳炉(4)之间分别设有第一阀门(13)和第二阀门(14)。

6.根据权利要求4所述的煤矸石脱碳系统，其特征在于，所述一级骤冷塔(6)与冷却风机(10)及高浓度袋收尘器或二级分离器(9)之间分别设有第三阀门(16)和第四阀门(18)。

7.根据权利要求4所述的煤矸石脱碳系统，其特征在于，所述二级骤冷塔(8)与冷却风机(10)之间设有第五阀门(17)。

8.根据权利要求4所述的煤矸石脱碳系统，其特征在于，所述高浓度袋收尘器或二级分离器(9)与废气处理装置之间设有第六阀门(15)。

9.根据权利要求2或3或4所述的煤矸石脱碳系统，其特征在于，所述第三下料管、第二下料管、第一下料管、一级下料管和二级出料管均设有锁风阀。