CN103771465A - 一种粉煤灰熟料烧结方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及粉煤灰熟料烧结技术，尤其涉及一种应用于“粉煤灰-硫酸铵烧结法制取氧化铝工艺”中的熟料烧结方法，解决现有技术中存在的难于适应大型化生产要求、换热效率低、制作成本高等问题。该方法包括下述步骤：采用热风炉制备清洁热风作为熟料烧结的热源。粉煤灰与硫酸铵制备的生料经过预热器进入烧结窑，预热器中生料被烧结窑尾气预热，烧结窑尾气降温后进入氨气吸收系统。生料在烧结窑中烧结成熟料，熟料进入冷却机中被冷风冷却，换热后的冷风进入热风炉制备清洁热风。本发明在满足可大型工业化生产的基础上，不仅避免了烧结产生氨气的损耗，而且有效回收了系统中的热量，实现了节能降耗。

Description

一种粉煤灰熟料烧结方法

技术领域

本发明涉及粉煤灰熟料烧结技术，尤其涉及一种应用于“粉煤灰-硫酸铵烧结法制取氧化铝工艺”中的熟料烧结方法。

背景技术

“粉煤灰-硫酸铵烧结法制取氧化铝工艺”中熟料烧结窑里硫酸铵与粉煤灰反应生成熟料（主要硫酸铝铵与硅渣）及氨气，这部分氨气需要回收利用。一旦热源中含有二氧化碳，则在氨气吸收系统中二氧化碳会与氨气反应生成碳酸氢铵，造成氨气的损耗。

目前有两种相应的烧结技术，即间接外加热式反应窑技术和专利201120263968.5提出的“一种低温氨法用粉煤灰生产氧化铝的烧结回转窑装置”。

“间接外加热式反应窑技术”采用间接外加热式反应窑烧制粉煤灰熟料，并提出其优点如下：

1、间接外加热式反应窑中燃料燃烧的烟气与回转窑中的氨气不接触，不会造成氨气的损耗。

2、燃料燃烧的烟气不与熟料烧结产生的氨气混合，降低了回转窑后连接的氨气吸收系统的负担。

但是根据详细的研究表明，间接外加热式反应窑烧制粉煤灰熟料具有以下几个缺点：

1、采用间接外热式反应窑技术，由于窑设备受外热套筒结构及现阶段设备加工能力的影响，内筒最大规格为Φ3.5ｍ，难于适应大型化生产要求。

2、间接外热式反应窑的燃料烟气走窑外套筒，烟气与窑内生料换热面为窑壁钢材，其换热效率低于内热式反应窑。

3、为保证熟料烧结温度达到500℃，燃料烟气温度约为800℃，回转窑外壁为保证有效换热需采用昂贵的耐热钢，导致整个回转窑制作成本高。

中国专利201120263968.5提出的“一种低温氨法用粉煤灰生产氧化铝的烧结回转窑装置”提出采用内热式窑制备烧结熟料，但该技术仍有如下缺点：

1、生料直接进入烧结窑进行烧结，由于烧结时间长导致烧结窑长度过长，不利于大型工业生产的应用；

2、烧结成的熟料直接进入溶出槽，由于烧结后熟料温度较高，溶出槽放热量大，热损失大；

3、燃料燃烧的烟气直接进入回转窑与回转窑中反映生成的氨气混合，由于燃料烟气中含有二氧化碳，会导致在氨气吸收系统中的氨气损失；

4、该工艺出回转窑的烟气温度高，但氨气吸收系统要求进烟气温度低，为解决该问题，回转窑的烟气必须降温冷却，这样会增大系统热损失。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种粉煤灰熟料烧结方法，解决现有技术中存在的难于适应大型化生产要求、换热效率低、制作成本高等问题。

本发明的技术方案是：

一种粉煤灰熟料烧结方法，包括下述步骤：

（1）采用清洁热风作为熟料烧结的热源；

（2）采用烧结窑作为熟料烧结设备；

（3）采用生料预热工艺回收烧结窑尾气中的热量；

（4）采用冷却机降低烧结后熟料的温度；

（5）冷却机排出的热风不进入烧结窑；

（6）回收冷却机排出热风的热量；

（7）热风经收尘器收尘后外排。

所述的粉煤灰熟料烧结方法，所述的采用清洁热风作为熟料烧结的热源是指采用热风炉制备清洁热风为烧结过程提供热源。

所述的粉煤灰熟料烧结方法，所述的回收烧结窑尾气中的热量是指在烧结窑尾设置预热器回收烧结窑尾气中的热。

所述的粉煤灰熟料烧结方法，在预热器中粉煤灰生料与烧结窑尾气逆流换热。

所述的粉煤灰熟料烧结方法，所述的冷却机排出热风不进入烧结窑是指冷却机排出的热风进入空气预热器回收热量，不进入烧结窑与烧结窑尾气混合，避免进入氨气吸收系统的气量过大，降低氨气吸收系统的负担。

所述的粉煤灰熟料烧结方法，所述的回收冷却机排出热风的热量是指在空气换热器中，冷却机排出的热风（A4）与冷风（A5）换热，冷风（A5）升温后成的热风（A6）进入热风炉制备清洁热风（A1）。

所述的粉煤灰熟料烧结方法，该方法在粉煤灰熟料烧结装置完成，粉煤灰熟料烧结装置设有预热器、烧结窑、冷却机、空气换热器、热风炉、收尘系统，预热器与烧结窑窑尾连接，冷却机和热风炉分别与烧结窑窑头连接，空气换热器分别与冷却机、热风炉和冷却机收尘系统连接，预热器与回转窑收尘系统连接。

所述的粉煤灰熟料烧结方法，预热器、烧结窑、冷却机、空气换热器、热风炉、收尘系统在一个车间内；

生料置于预热器中，预热器出料口与烧结窑的窑尾进料端连接，预热器的排风口与旋风收尘器连接；

预热器通过下料管与烧结窑连接，烧结窑的尾气与预热后的生料均流经下料管；

烧结窑的窑头出料端与冷却机的进口及热风炉的热风管连接，冷却机出料即为烧结好的熟料；

空气换热器的烟气进口与冷却机排风口连接，空气换热器的烟气出口与布袋收尘器Ⅰ连接；

空气换热器的新风进口直接连大气，空气换热器的新风出口与热风炉的进风口连接；

热风炉的烟气出口共有两个支路，一个支路与热风炉连接，为热风炉提供回调风，另一个外排烟气；

热风炉的新风进口与空气换热器的新风出口连接，热风炉的热风出口与烧结窑连接。

所述的粉煤灰熟料烧结方法，回转窑收尘系统设有旋风收尘器、布袋收尘器Ⅱ、风机Ⅱ、收尘储仓，旋风收尘器的进气口与预热器的排风口连接，旋风收尘器的出风口与布袋收尘器Ⅱ的进口连接，布袋收尘器Ⅱ的出口与风机Ⅱ连接，风机Ⅱ的出口与氨气吸收系统连接，旋风收尘器和布袋收尘器Ⅱ的排尘口均与收尘储仓连接。

所述的粉煤灰熟料烧结方法，冷却机收尘系统设有布袋收尘器、风机和烟筒，布袋收尘器Ⅰ进口与空气换热器连接，布袋收尘器Ⅰ的出口与风机Ⅱ的进风口连接，风机Ⅱ的排风口与烟筒连接。

所述的粉煤灰熟料烧结方法，布袋收尘器Ⅰ的进口与空气换热器连接，布袋收尘器Ⅰ的出口与风机Ⅰ连接，风机Ⅰ的出口连接大气将热风外排。

所述的粉煤灰熟料烧结方法，预热器为逆流直接换热式预热器。

所述的粉煤灰熟料烧结方法，烧结窑为内热式回转窑。

所述的粉煤灰熟料烧结方法，冷却机为风冷直接换热式冷却机。

所述的粉煤灰熟料烧结方法，冷却机与烧结窑间设置有锁风装置。

所述的粉煤灰熟料烧结方法，空气换热器为间接换热式换热器，空气换热器为管式空气预热器或回转式空气预热器。

所述的粉煤灰熟料烧结方法，热风炉为间接换热式热风炉。

所述的粉煤灰熟料烧结方法，所述的收尘器为旋风收尘器、布袋收尘器或电收尘器。

所述的粉煤灰熟料烧结方法，具体步骤如下：

（1）采用间接换热的热风炉加热空气制备清洁热风（A1），热风输送进入烧结窑作为烧结熟料的热源；

（2）粉煤灰生料先进入安装于烧结窑窑尾的预热器，采用生料预热工艺回收烧结窑尾气中的热量，在预热器中被烧结窑的尾气（A2）预热；

（3）粉煤灰进入预热器与烧结窑尾气（A2）逆流换热升温，预热后的生料进入烧结窑，采用烧结窑作为熟料烧结设备；降温后的烧结窑尾气经收尘后，进入氨气吸收系统；

（4）烧结窑采用内热式回转窑结构，生料在窑中被清洁热风（A1）加热完成烧结过程；

（5）采用冷却机降低烧结后熟料的温度，烧结后的熟料进入安装于烧结窑窑头的冷却机与冷风（A3）逆流换热，熟料在冷却机中被冷风（A3）冷却，降温后的熟料进入熟料浸出车间，冷却机排出的热风不进入烧结窑，冷风（A3）经加热升温后形成的热风（A4）进入空气换热器，回收冷却机排出热风的热量；

（6）在空气换热器中，热风（A4）与冷空气（A5）逆流换热，使热风（A4）降温成为热风（A7），热风（A7）经收尘器收尘后外排；冷空气（A5）升温成热风（A6）后进入热风炉被燃料燃烧间接加热成为清洁热风（A1）后，输送进入烧结窑。

本发明有如下优点：

1、本发明采用热风炉制备清洁热风作为熟料烧结的热源。粉煤灰与硫酸铵制备的生料经过预热器进入烧结窑，预热器中生料被烧结窑尾气预热，烧结窑尾气降温后进入氨气吸收系统。生料在烧结窑中烧结成熟料，熟料进入冷却机中被冷风冷却，换热后的冷风进入热风炉制备清洁热风。

2、本发明采用间接加热式热风炉准备清洁热空气，避免了燃料燃烧的烟气与烧结窑尾气混合导致在氨气损耗的发生；

3、本发明在窑尾设置预热器，并采用烧结窑尾气预热生料方法回收了尾气中的热，同时降低了氨气吸收系统的负担；

4、本发明采用直接换热式烧结窑，不仅能够有效的应用于大型工业生产，同时热效率高与间接加热式烧结窑；

5、本发明采用冷却机冷却熟料，不仅有效回收熟料中的热量，同时获得低温熟料，保证下一阶段熟料浸出的生产顺利进行；

6、本发明将冷却机换热后的热风（A4）与进入热风炉的冷风（A5）换热，进一步回收系统中的热，实现了节能降耗。

7、本发明在满足可大型工业化生产的基础上，不仅避免了烧结产生氨气的损耗，而且有效回收了系统中的热量，实现了节能降耗。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

图2为本发明的装置示意图。

图中：1、预热器；2、烧结窑；3、冷却机；4、热风炉；5、空气换热器；6、布袋收尘器Ⅰ；7、风机Ⅰ；8、旋风收尘器；9、布袋收尘器Ⅱ；10、风机Ⅱ；11、收尘储仓；12、氨气吸收系统。

具体实施方式

如图2所示，主要包括预热器1、烧结窑2、冷却机3、热风炉4、空气换热器5、布袋收尘器Ⅰ6、风机Ⅰ7、旋风收尘器8、布袋收尘器Ⅱ9、风机Ⅱ10、收尘储仓11、氨气吸收系统12等，具体结构如下：

生料进入预热器1，预热器1出料口与烧结窑2的窑尾进料端连接，预热器1的排风口与旋风收尘器8连接；

烧结窑2的窑头出料端与冷却机3的进口及热风炉4的热风管连接，冷却机3出料即为烧结好的熟料；

空气换热器5的烟气进口与冷却机3排风口连接，空气换热器5的烟气出口与布袋收尘器Ⅰ6连接；空气换热器5的新风进口直接连大气，空气换热器5的新风出口与热风炉4的进风口连接；

热风炉4的烟气出口共有两个支路，一个支路与热风炉4连接，为热风炉提供回调风，另一个外排烟气；

热风炉4的新风进口与空气换热器5的新风出口连接，热风炉4的热风出口与烧结窑2连接。

本实施例中，收尘系统共分为两部分，分别为回转窑收尘系统和冷却机收尘系统。其中：

所述回转窑收尘系统是由旋风收尘器8、布袋收尘器Ⅱ9、风机Ⅱ10、收尘储仓11组成，旋风收尘器8的进气口与预热器1的排风口连接，旋风收尘器8的出风口与布袋收尘器Ⅱ9的进口连接，布袋收尘器Ⅱ9的出口与风机Ⅱ10连接，风机Ⅱ10的出口与氨气吸收系统12连接，旋风收尘器8和布袋收尘器Ⅱ9的排尘口与收尘储仓11连接；

所述冷却机收尘系统是由布袋收尘器Ⅰ6、风机Ⅱ10和烟筒组成，布袋收尘器Ⅰ6进口与空气换热器5连接，布袋收尘器Ⅰ6的出口与风机Ⅱ10的进风口连接，风机Ⅱ10的排风口与烟筒连接。

布袋收尘器Ⅰ6的进口与空气换热器5连接，布袋收尘器Ⅰ6的出口与风机Ⅰ7连接，风机Ⅰ7的出口连接大气将热风外排；

本实施例中，预热器1为逆流直接换热式预热器。

本实施例中，预热器1通过下料管与烧结窑2连接，烧结窑2的尾气与预热后的生料均流经下料管。

本实施例中，烧结窑2为内热式回转窑。

本实施例中，冷却机3为风冷直接换热式冷却机。

本实施例中，冷却机3外侧可以同时设置有水喷淋装置，可以通过在冷却机外壁喷淋水的方式，结合冷风冷却的方式，更好地实现为冷却筒内熟料降温。

本实施例中，冷却机3与烧结窑2间设置有锁风装置。

本实施例中，空气换热器5为间接换热式换热器，空气换热器可以为管式空气预热器，也可以是回转式空气预热器。

本实施例中，热风炉4为间接换热式热风炉。

本实施例中，收尘器为旋风收尘器、布袋收尘器或电收尘器。

如图1所示，本发明粉煤灰熟料烧结方法，包含以下步骤：

（1）采用间接换热的热风炉加热空气制备清洁热风（A1），热风输送进入烧结窑作为烧结熟料的热源；

（2）粉煤灰生料先进入安装于烧结窑窑尾的预热器，采用生料预热工艺回收烧结窑尾气中的热量，在预热器中被烧结窑的尾气（A2）预热；

（3）粉煤灰进入预热器与烧结窑尾气（A2）逆流换热升温，预热后的生料进入烧结窑，采用烧结窑作为熟料烧结设备；降温后的烧结窑尾气经收尘后，进入氨气吸收系统；

（4）烧结窑采用内热式回转窑结构，生料在窑中被清洁热风（A1）加热完成烧结过程；

（5）采用冷却机降低烧结后熟料的温度，烧结后的熟料进入安装于烧结窑窑头的冷却机与冷风（A3）逆流换热，熟料在冷却机中被冷风（A3）冷却，降温后的熟料进入熟料浸出车间，冷却机排出的热风不进入烧结窑，冷风（A3）经加热升温后形成的热风（A4）进入空气换热器，回收冷却机排出热风的热量；

所述的冷却机排出热风不进入烧结窑是指冷却机排出的热风进入空气预热器回收热量，不进入烧结窑与烧结窑尾气混合，这样可以避免进入氨气吸收系统的气量过大，降低氨气吸收系统的负担。

（6）在空气换热器中，热风（A4）与冷空气（A5）逆流换热，使热风（A4）降温成为热风（A7），热风（A7）经收尘器收尘后外排；冷空气（A5）升温成热风（A6）后进入热风炉被燃料燃烧间接加热成为清洁热风（A1）后，输送进入烧结窑。

Claims (19)

1.一种粉煤灰熟料烧结方法，其特征在于，包括下述步骤：

（1）采用清洁热风作为熟料烧结的热源；

（2）采用烧结窑作为熟料烧结设备；

（3）采用生料预热工艺回收烧结窑尾气中的热量；

（4）采用冷却机降低烧结后熟料的温度；

（5）冷却机排出的热风不进入烧结窑；

（6）回收冷却机排出热风的热量；

（7）热风经收尘器收尘后外排。

2.根据权利要求1所述的粉煤灰熟料烧结方法，其特征在于，所述的采用清洁热风作为熟料烧结的热源是指采用热风炉制备清洁热风为烧结过程提供热源。

3.根据权利要求1所述的粉煤灰熟料烧结方法，其特征在于，所述的回收烧结窑尾气中的热量是指在烧结窑尾设置预热器回收烧结窑尾气中的热。

4.根据权利要求3所述的粉煤灰熟料烧结方法，其特征在于，在预热器中粉煤灰生料与烧结窑尾气逆流换热。

5.根据权利要求1所述的粉煤灰熟料烧结方法，其特征在于，所述的冷却机排出热风不进入烧结窑是指冷却机排出的热风进入空气预热器回收热量，不进入烧结窑与烧结窑尾气混合，避免进入氨气吸收系统的气量过大，降低氨气吸收系统的负担。

6.根据权利要求1所述的粉煤灰熟料烧结方法，其特征在于，所述的回收冷却机排出热风的热量是指在空气换热器中，冷却机排出的热风（A4）与冷风（A5）换热，冷风（A5）升温后成的热风（A6）进入热风炉制备清洁热风（A1）。

7.根据权利要求1所述的粉煤灰熟料烧结方法，其特征在于，该方法在粉煤灰熟料烧结装置完成，粉煤灰熟料烧结装置设有预热器、烧结窑、冷却机、空气换热器、热风炉、收尘系统，预热器与烧结窑窑尾连接，冷却机和热风炉分别与烧结窑窑头连接，空气换热器分别与冷却机、热风炉和冷却机收尘系统连接，预热器与回转窑收尘系统连接。

8.根据权利要求7所述的粉煤灰熟料烧结方法，其特征在于，

预热器、烧结窑、冷却机、空气换热器、热风炉、收尘系统在一个车间内；

生料置于预热器中，预热器出料口与烧结窑的窑尾进料端连接，预热器的排风口与旋风收尘器连接；

预热器通过下料管与烧结窑连接，烧结窑的尾气与预热后的生料均流经下料管；

烧结窑的窑头出料端与冷却机的进口及热风炉的热风管连接，冷却机出料即为烧结好的熟料；

空气换热器的烟气进口与冷却机排风口连接，空气换热器的烟气出口与布袋收尘器Ⅰ连接；

空气换热器的新风进口直接连大气，空气换热器的新风出口与热风炉的进风口连接；

热风炉的烟气出口共有两个支路，一个支路与热风炉连接，为热风炉提供回调风，另一个外排烟气；

热风炉的新风进口与空气换热器的新风出口连接，热风炉的热风出口与烧结窑连接。

9.根据权利要求7所述的粉煤灰熟料烧结方法，其特征在于，回转窑收尘系统设有旋风收尘器、布袋收尘器Ⅱ、风机Ⅱ、收尘储仓，旋风收尘器的进气口与预热器的排风口连接，旋风收尘器的出风口与布袋收尘器Ⅱ的进口连接，布袋收尘器Ⅱ的出口与风机Ⅱ连接，风机Ⅱ的出口与氨气吸收系统连接，旋风收尘器和布袋收尘器Ⅱ的排尘口均与收尘储仓连接。

10.根据权利要求7所述的粉煤灰熟料烧结方法，其特征在于，冷却机收尘系统设有布袋收尘器、风机和烟筒，布袋收尘器Ⅰ进口与空气换热器连接，布袋收尘器Ⅰ的出口与风机Ⅱ的进风口连接，风机Ⅱ的排风口与烟筒连接。

11.根据权利要求10所述的粉煤灰熟料烧结方法，其特征在于，布袋收尘器Ⅰ的进口与空气换热器连接，布袋收尘器Ⅰ的出口与风机Ⅰ连接，风机Ⅰ的出口连接大气将热风外排。

12.根据权利要求1、7或8所述的粉煤灰熟料烧结方法，其特征在于，预热器为逆流直接换热式预热器。

13.根据权利要求1、7或8所述的粉煤灰熟料烧结方法，其特征在于，烧结窑为内热式回转窑。

14.根据权利要求1、7或8所述的粉煤灰熟料烧结方法，其特征在于，冷却机为风冷直接换热式冷却机。

15.根据权利要求1、7或8所述的粉煤灰熟料烧结方法，其特征在于，冷却机与烧结窑间设置有锁风装置。

16.根据权利要求1、7或8所述的粉煤灰熟料烧结方法，其特征在于，空气换热器为间接换热式换热器，空气换热器为管式空气预热器或回转式空气预热器。

17.根据权利要求1、7或8所述的粉煤灰熟料烧结方法，其特征在于，热风炉为间接换热式热风炉。

18.根据权利要求1所述的粉煤灰熟料烧结方法，其特征在于，所述的收尘器为旋风收尘器、布袋收尘器或电收尘器。

19.根据权利要求1或8所述的粉煤灰熟料烧结方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）采用间接换热的热风炉加热空气制备清洁热风（A1），热风输送进入烧结窑作为烧结熟料的热源；

（2）粉煤灰生料先进入安装于烧结窑窑尾的预热器，采用生料预热工艺回收烧结窑尾气中的热量，在预热器中被烧结窑的尾气（A2）预热；

（3）粉煤灰进入预热器与烧结窑尾气（A2）逆流换热升温，预热后的生料进入烧结窑，采用烧结窑作为熟料烧结设备；降温后的烧结窑尾气经收尘后，进入氨气吸收系统；

（4）烧结窑采用内热式回转窑结构，生料在窑中被清洁热风（A1）加热完成烧结过程；

（5）采用冷却机降低烧结后熟料的温度，烧结后的熟料进入安装于烧结窑窑头的冷却机与冷风（A3）逆流换热，熟料在冷却机中被冷风（A3）冷却，降温后的熟料进入熟料浸出车间，冷却机排出的热风不进入烧结窑，冷风（A3）经加热升温后形成的热风（A4）进入空气换热器，回收冷却机排出热风的热量；

（6）在空气换热器中，热风（A4）与冷空气（A5）逆流换热，使热风（A4）降温成为热风（A7），热风（A7）经收尘器收尘后外排；冷空气（A5）升温成热风（A6）后进入热风炉被燃料燃烧间接加热成为清洁热风（A1）后，输送进入烧结窑。

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