CN104072000B - 焙烧石膏和煤矸石生产建材及发电装备系统 - Google Patents
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Abstract
一种焙烧石膏和煤矸石生产建材及发电的装备系统，包括原料破碎预处理单元、计量配料单元、焙烧单元、余热发电单元、制粉单元，所述原料破碎预处理单元、计量配料单元、焙烧单元、余热发电单元依次连接，焙烧单元与制粉单元连接。本发明装备简单，投资小，生产出的焙烧渣及系列建材产品市场广，成本又低，性能又好，具有产业竞争力；可大量利用工业废石膏和煤矸石，化解废弃物对环境的污染和次生灾害问题，且可节省下大量的不可再生的燃煤和粘土；可使高耗煤、耗电的耗能建材生产转化为对燃煤和外界电能基本零消耗，有利于社会的可持续发展，对环境友好。
Description
技术领域
本发明涉及一种焙烧石膏和煤矸石生产建材及利用焙烧废气余热的发电装备系统。
背景技术
随着工业的发展，尤其是磷化工工业的发展及工业企业脱硫脱硝环保政策的强制推行，各种废石膏尤其是磷石膏和脱硫石膏已成为又一大水土污染源，当前处理废石膏的主要方法有：
1）觅地堆存或填埋，有的甚至直接将废石膏倒入山洞、矿井、暗河和偏僻的沟河之中，导致对水土环境的严重污染；
2）改性或固化后代替天然石膏作水泥调凝剂，消化量有限，主要是因为废石膏所含有害杂质对水泥性能有一定影响；同时，加工过程需要消耗能源和石灰、水泥等改性固化剂；
3）将废石膏干燥、焙烧、粉磨为建筑石膏粉或硬石膏粉，用于制石膏板、砖，既要消耗大量优质煤炭资源，所生产的石膏制品强度偏低又不耐水，用途受限，且废石膏中的重金属化合物难以固融于硫酸钙结晶体中而易于浸出；
4）将废石膏干燥、粉磨用于制硫酸和副产水泥，事实证明，不仅需要消耗大量优质烟煤和电能，且污染环境，投资大、成本高，当前，企业因没有经济性，基本停产；
5）将废石膏制粉复合成“土壤改性剂”，但实践表明，这种所谓“土壤改性剂”并不能真正改良土壤，反而板结了土壤，扩大了重金属污染。
另一方面，随着釆煤的规模扩大，煤矸石堆积如山，在不少矿区已产生了不少次生灾害，为鼓励煤矿利用煤矸石，政府出台了每用一吨煤矸石补贴100元的优惠政策，但收效仍微。
解决大量产生的工业废石膏和煤矸石的环境污染问题和资源浪费问题，关键是，迫切需要一套适宜的装备系统或组合装置系统。
发明内容
本发明所要解决的问题是，提供一种投资少、可直接利用工业废石膏和煤矸石生产建材并发电的装备系统。
本发明解决其技术问题釆用的技术方案是，一种焙烧石膏和煤矸石生产建材及发电的装备系统，包括：
原料预处理单元，所述原料预处理单元由破碎机和输送器Ι构成，破碎机的出料口与输送器的进料口对接；
计量配料单元，所述计量配料单元由料仓、计量配料器Ι和输送器II依次连接构成；原料预处理单元的输送器I的出料口与料仓的进料口对接；
焙烧单元，所述焙烧单元由喂料器、焙烧炉、鼓风机、除尘器Ι、排渣器和输送器III构成，所述计量配料单元的输送器II的出料口与所述喂料器的进料口对接，所述喂料器设于焙烧炉的一侧下部，所述鼓风机和排渣器设于焙烧炉底部，所述除尘器I设于焙烧炉一侧，所述输送器III的进料口与焙烧炉底部的出料口对接；
余热发电单元，所述余热发电单元由余热锅炉、汽轮机、发电机和除氧供排水器、除尘器II、排风机构成，所述焙烧单元的除尘器Ι的烟气出口与所述余热锅炉通过管道相连；所述余热锅炉与汽轮机、发电机依次连接，余热锅炉和汽轮机与除氧供排水器相连，余热锅炉的废气管道上依次设有除尘器II和排风机；
制粉单元，所述制粉单元由储渣仓、计量配料器II、输送器IV和磨粉机构成，所述焙烧单元的焙烧炉底部的出渣口通过输送器III与储渣仓连通，所述储渣仓的底部下方设置计量配料器II，所述计量配料器II通过输送器IV与磨粉机相连。
进一步，所述焙烧炉为立式窑炉、链条炉、流化床炉或沸腾炉。
进一步，所述焙烧单元的除尘器Ι为沉降除尘室或/和旋风除尘器。
进一步，所述所述余热发电单元的除尘器II为布袋除尘器或电除尘器或电布袋除尘器。
工作时，所述预处理单元的破碎机将各物料（煤矸石、废石膏等）破碎后，经输送器I送入计量配料单元的料仓，所述料仓内各物料经计量配料器进行计量配料后，通过输送器II送入焙烧单元的喂料器，再经喂料器喂入所述焙烧单元的焙烧炉内，鼓风机给焙烧炉鼓风供氧，焙烧物料煤矸石、废石膏等产生的高温烟气经除尘器I除尘后送余热发电单元的余热锅炉产生蒸汽，余热锅炉产生的蒸汽进入汽轮机，驱动汽轮机带动发电机发电，产生电能，余热锅炉出来的低温烟气经除尘器II精除尘达标后，经排风机排放；焙烧单元的焙烧炉的灰渣经排渣器排出后，经输送器III送至制粉单元5的储渣仓，经计量配料器II计量配料，再通过输送器IV输送至磨粉机制粉，所制粉料用于生产建材。除氧供排水器收集汽轮机蒸汽作功后的冷凝水，排出部分废水，补充新水，经除氧后将水供给余热锅炉使用。
本发明的技术原理：
1）煤矸石大多含有500～1200Kcal/kg的热值，研究表明，采用合适的装置和方法可焙烧利用其热值，可用于发电，同时，煤矸石焙烧后其化学成分铝含量一般在30%以上，且在700℃～1150℃温度范围内焙烧煤矸石，其主要矿物硅铝酸盐矿物会受热分解为有潜在水化活性的SiO2、Al2O3、Fe2O3，这些有潜在水化活性的SiO2、Al2O3、Fe2O3在CaSO4和CaO存在下会反应生成具有抗水性的水合硅酸钙凝胶和水合硫铝酸钙和水合硫铁酸钙，从而具有相当强度，可用于生产建筑材料。选用便于颗粒状煤矸石燃烧的立式窑炉、流化床炉、沸腾炉等作为焙烧单元的焙烧炉，可将煤矸石燃烧产生的热能，在700℃～1150℃温度范围内焙烧，热分解煤矸石中的主要矿物硅铝酸盐矿物为有潜在水化活性的SiO2、Al2O3、Fe2O3等，同时，同步在700℃～1150℃温度范围内焙烧废石膏，使废石膏转化为有水化活性的硬石膏，利用这些有潜在水化活性的SiO2、Al2O3、Fe2O3等在硬石膏（CaSO4）和Ca（OH）2存在下会水化反应生成具有抗水性的水合硅酸钙凝胶和水合硫铝酸钙及水合硫铁酸钙，无水硬石膏水化为二水石膏，从而具有相当强度，可以用于生产建筑材料。
2）选用应用成熟而价亷的余热发电机组单元，以焙烧炉废气350℃～450℃余热进行余热发电，使预处理、配料、焙热及粉磨，对外界电能基本实现零消耗。
本发明具有以下有益效果：1）装备简单，投资小，生产出的焙烧渣及系列建材产品市场广，成本又低，性能又好，具有产业竞争力；2）可大量利用工业废石膏和煤矸石，化解废弃物对环境的污染和次生灾害问题，且可节省下大量的不可再生的燃煤和粘土；3）本发明的应用，可使高耗煤、耗电的耗能建材生产转化为对燃煤和外界电能基本零消耗，有利于社会的可持续发展，对环境友好。
附图说明
图1为本发明装备系统实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本实施例包括：
原料预处理单元1，其由破碎机101和输送器I102构成，破碎机101的出料口与输送器I102的进料口对接；
计量配料单元2，其由料仓201、计量配料器I202和输送器II203依次连接构成；原料预处理单元1的输送器I102的出料口与料仓201的进料口对接；
焙烧单元3，其由喂料器301、焙烧炉302、鼓风机303、除尘器I（选用沉降室加旋风除尘器）304、排渣器305和输送器III306构成，计量配料单元2的输送器II203的出料口与所述喂料器301的进料口对接，所述喂料器301设于焙烧炉302一侧下部，所述鼓风机303和排渣器305设于焙烧炉302底部，除尘器I304设于焙烧炉302一侧，输送器III306的进料口与焙烧炉302底部的出料口对接；
余热发电单元4，其由余热锅炉401、汽轮机402、发电机403和除氧供排水器404、除尘器II405、排风机406构成，焙烧单元3的除尘器I304的烟气出口与所述余热锅炉401通过管道相连；所述余热锅炉401与汽轮机402、发电机403依次连接，余热锅炉401和汽轮机402与除氧供排水器404相连，余热锅炉401的废气管道上依次设除尘器II405和排风机406；
制粉单元5，其由储渣仓501、计量配料器II502、输送器IV503和磨粉机504构成，焙烧单元3的焙烧炉302底部的出渣口通过输送器III306与储渣仓501连通，储渣仓501底部下方设置配料器II502，所述计量配料器II502通过输送器IV503与磨粉机504相连。
所述焙烧炉302优选立式窑炉、链条炉、流化床炉或沸腾炉等。
所述除尘器II405选用布袋除尘器或电除尘器或电布袋除尘器。
工作时，所述预处理单元1的破碎机101将各物料（煤矸石、废石膏等）破碎后，经输送器I102送入计量配料单元2的料仓201，所述料仓201内各物料经计量配料器202进行计量配料后，通过输送器II203送入焙烧单元3的喂料器301，再经喂料器301喂入所述焙烧单元3的焙烧炉302内，鼓风机303给焙烧炉302鼓风供氧，焙烧物料煤矸石、废石膏等产生的高温烟气经除尘器Ι304除尘后送余热发电单元4的余热锅炉401产生蒸汽，余热锅炉401产生的蒸汽进入汽轮机402，驱动汽轮机402带动发电机403发电，产生电能，余热锅炉401出来的低温烟气经除尘器II405精除尘达标后，经排风机406排放；焙烧单元3的焙烧炉302的灰渣经排渣器305排出后，经输送器III306送至制粉单元5的储渣仓501，经计量配料器II502计量配料，再通过输送器IV503输送至磨粉机504制粉，所制粉料用于生产建材。
Claims (5)
1.一种焙烧石膏和煤矸石生产建材及发电的装备系统，其特征在于，包括：
原料预处理单元，所述原料预处理单元由破碎机和输送器Ι构成，破碎机的出料口与输送器的进料口对接；
计量配料单元，所述计量配料单元由料仓、计量配料器Ι和输送器II依次连接构成；原料预处理单元的输送器I的出料口与料仓的进料口对接；
焙烧单元，所述焙烧单元由喂料器、焙烧炉、鼓风机、除尘器Ι、排渣器和输送器III构成，所述计量配料单元的输送器II的出料口与所述喂料器的进料口对接，所述喂料器设于焙烧炉的一侧下部，所述鼓风机和排渣器设于焙烧炉底部，所述除尘器I设于焙烧炉一侧，所述输送器III的进料口与焙烧炉底部的出料口对接；
余热发电单元，所述余热发电单元由余热锅炉、汽轮机、发电机和除氧供排水器、除尘器II、排风机构成，所述焙烧单元的除尘器Ι的烟气出口与所述余热锅炉通过管道相连；所述余热锅炉与汽轮机、发电机依次连接，余热锅炉和汽轮机与除氧供排水器相连，余热锅炉的废气管道上依次设有除尘器II和排风机；
制粉单元，所述制粉单元由储渣仓、计量配料器II、输送器IV和磨粉机构成，所述焙烧单元的焙烧炉底部的出渣口通过输送器III与储渣仓连通，所述储渣仓的底部下方设置计量配料器II，所述计量配料器II通过输送器IV与磨粉机相连。
2.如权利要求1所述的焙烧石膏和煤矸石生产建材及发电的装备系统，其特征在于，所述焙烧炉为立式窑炉、链条炉、流化床炉或沸腾炉。
3.如权利要求1或2所述的焙烧石膏和煤矸石生产建材及发电的装备系统，其特征在于，所述焙烧单元的除尘器Ι为沉降除尘室或/和旋风除尘器。
4.如权利要求1或2所述的焙烧石膏和煤矸石生产建材及发电的装备系统，其特征在于，所述余热发电单元的除尘器II为布袋除尘器或电除尘器或电布袋除尘器。
5.如权利要求3所述的焙烧石膏和煤矸石生产建材及发电的装备系统，其特征在于，所述余热发电单元的除尘器II为布袋除尘器或电除尘器或电布袋除尘器。
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