CN105481275A - 一种利用工业脱硫副产石膏生产建筑石膏的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种利用工业脱硫副产石膏生产建筑石膏的系统及方法，通过预处理装置的打散机将黏性石膏打散成细小颗粒后，增大了与热风的接触面积，在烘干炉内可以实现短时间内将游离水蒸发；然后通过煅烧炉内的温度和物料在煅烧炉内的停留时间，使脱除游离水的二水石膏粉分解成半水石膏，生成的半水石膏通过锥形出风口迅速进入产品收集装置，有效防止了半水石膏进一步分解成无水石膏。得到的建筑石膏纯度高，质量好，而且从喂料、打散、烘干和结晶水分解以及成品半水石膏的收集，整个生产过程是连续进行的，整个过程可以控制在10秒钟左右，大大提高了生产效率，可以实现大宗工业副产石膏的工业化加工处理和回收利用。

Description

一种利用工业脱硫副产石膏生产建筑石膏的系统及方法
技术领域
本发明属于石膏煅烧设备领域，具体地，涉及一种利用工业脱硫副产石膏生产建筑石膏的系统及方法。
背景技术
目前国内各类燃煤锅炉因烟气脱硫产生的工业副产物脱硫石膏每年排放量达到6000万砘以上，只有约10%得到有效利用。有效利用的途径是加热脱水分解生成半水石膏，可用为建筑材料使用。目前有限的几条生产线基本上都是采用回转式烘干窑进行烘干和煅烧。这种工艺装备的缺点是物料在窑内呈堆积状态，与热风接触面积小，导致水分蒸发速度慢，结晶水分解不均匀，部分物料已过度分解为无用的无水石膏，同时部分二水石膏还没有完成半水石膏的转变。这就使得所生产的建筑石膏质量不稳定。同时热耗高，设备投资大，制约了工业副产石膏的规模化深加工利用。
工业副产石膏主要有烟气脱硫石膏和制磷酸排出的磷石膏，成分与天然石膏类似，都是二水石膏（CaSO4●2H2O），在一定温度条件下，结晶水分解生成有使用价值的半水石膏（建筑石膏，CaSO4●0.5H2O），温度继续升高时，半水石膏会继续分解生成无水石膏CaSO4。工业生产要解决的主要问题如何提高二水石膏的分解率，同时尽可能减少产生无水石膏。关键问题是石膏在系统中停留时间和系统中烟气温度的高低。目前国内各类燃煤锅炉因烟气脱硫产生的工业副产物脱硫石膏每年排放量达到6000万砘以上，只有约10%得到有效利用。有效利用的途径是加热脱水分解生成半水石膏，可用为建筑材料使用。目前有限的几条生产线基本上都是采用回转式烘干窑进行烘干和煅烧。这种工艺装备的缺点是物料在窑内呈堆积状态，与热风接触面积小，导致水分蒸发速度慢，结晶水分解不均匀，部分物料已过度分解为无用的无水石膏，同时部分二水石膏还没有完成半水石膏的转变。这就使得所生产的建筑石膏质量不稳定。同时热耗高，设备投资大，制约了工业副产石膏的规模化深加工利用。
工业副产石膏主要有烟气脱硫石膏和制磷酸排出的磷石膏，成分与天然石膏类似，都是二水石膏（CaSO4●2H2O），在一定温度条件下，结晶水分解生成有使用价值的半水石膏（建筑石膏，CaSO4●0.5H2O），温度继续升高时，半水石膏会继续分解生成无水石膏CaSO4。工业生产要解决的主要问题如何提高二水石膏的分解率，同时尽可能减少产生无水石膏。关键问题是石膏在系统中停留时间和系统中烟气温度的高低。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供了一种利用工业脱硫副产石膏生产建筑石膏的系统及方法，可以将工业脱硫副产石膏快速烘干和分解为半水石膏，即建筑石膏，得到的产品纯度高、质量好，生产效率高。
为解决上述技术问题，本发明提供一种利用工业脱硫副产石膏生产建筑石膏的系统，包括预处理装置、烘干炉、煅烧炉、产品收集装置和排风装置；
所述预处理装置包括热风炉和打散机，所述热风炉上设有热风炉出风管道，所述热风炉出风管道与所述烘干炉相连通，所述热风炉出风管道与所述烘干炉之间设有进料口，所述打散机置于进料口处；所述烘干炉竖直放置，置于所述煅烧炉的正下方；所述煅烧炉和所述烘干炉的结合处设有补热风管，所述补热风管一端与所述煅烧炉连通，另一端与所述热风炉出风管道连通，所述补热风管上设有冷风阀；所述煅烧炉包括外筒和内筒，所述外筒为锥形，所述内筒包括固定内筒和活动内筒，所述固定内筒固定在所述外筒内壁的上部，所述固定内筒的两侧内壁上设有滑槽，所述活动内筒活动安装在所述滑槽上，所述活动内筒与所述滑槽之间设有定位块，所述活动内筒的顶部设有螺杆，螺杆通过螺母固定在煅烧炉上的平台上；所述煅烧炉的出风口通过出风弯管与所述产品收集装置相连，所述出风弯管上设有测温传感器，所述产品收集装置与所述排风装置相连。
进一步，所述固定内筒通过支架固定在所述外筒内壁上。
进一步，所述外筒上部设有一体成型的锥形出风口，所述锥形出风口与所述出风弯管相连。
进一步，所述补热风管与所述煅烧炉连通的端部为环形，环形套设在所述煅烧炉的外周，环形内侧设有若干个孔，孔上设有支管，支管与所述煅烧炉连通。
进一步，所述产品收集装置包括旋风收集器和布袋收集器，所述旋风收集器的进风口与所述出风弯管相连，所述旋风收集器的出风口与所述布袋收集器的进风口相连，所述布袋收集器的出风口与排风装置相连。
进一步，所述排风装置包括离心通风机和烟囱，所述离心通风机的进风口与所述布袋收集器的出风口相连，所述离心通风机的出风口与烟囱的进风口相连。
进一步，所述系统还包括余热管道，所述余热管道的一端与烟囱相连，所述余热管道的另一端与热风炉出风管道相连，所述余热管道上设有余热风量控制阀。
一种利用工业脱硫副产石膏生产建筑石膏的方法，包括以下步骤：
步骤一，预处理；将工业脱硫副产石膏从进料口进入系统，石膏在打散机的作用下形成颗粒，悬浮进入烘干炉，同时热风炉输送热风；
步骤二，脱水处理；步骤一获得的颗粒状石膏在烘干炉内与热风炉的热风充分接触，游离水被蒸发，脱除了游离水的石膏粉随气流进入煅烧炉；
步骤三，煅烧处理；调节煅烧炉内的温度和物料停留时间，将进入煅烧炉的石膏粉分解生成建筑石膏粉；
步骤四，产品收集；生成的建筑石膏粉通过外筒的锥形出风口进入产品收集装置；
步骤五，系统中的气流经过离心通风机由烟囱排出。
进一步，所述步骤三中，煅烧炉内温度调节的具体过程为，设置在出风弯管上的测温传感器检测煅烧炉内的温度，打开设置在补热风管上的冷风阀将冷气输送进煅烧炉，降低煅烧炉内的温度，关闭冷风阀，只有热风炉内的热风输送进煅烧炉，提高煅烧炉内的温度。
进一步，所述步骤三中，煅烧炉内物料停留时间调节的具体过程为，旋转螺杆，带动活动内筒沿着固定内筒内壁上的滑槽上下移动，从而改变物料流通过锥形外筒时的横截面积，横截面积越大物料的流速越大，在煅烧炉内的停留时间越短，反之，停留时间越长。
本发明所达到的有益技术效果：本发明通过预处理装置的打散机将黏性石膏打散成细小颗粒后，增大了与热风的接触面积，在烘干炉内可以实现短时间内将游离水蒸发；然后通过煅烧炉内的温度和物料在煅烧炉内的停留时间，使脱除游离水的二水石膏粉分解成半水石膏，生成的半水石膏通过锥形出风口迅速进入产品收集装置，有效防止了半水石膏进一步分解成无水石膏。通过发明处理的工业脱硫副产石膏生产出的建筑石膏纯度高，质量好，而且从喂料、打散、烘干和结晶水分解以及成品半水石膏的收集，整个生产过程是连续进行的，整个过程可以控制在10秒钟左右，大大提高了生产效率，可以实现大宗工业副产石膏的工业化加工处理和回收利用。
附图说明
图1本发明之系统结构示意图。
图2本发明之煅烧炉结构示意图。
图3本发明之具体实施例物料气流横截面积最小时的结构示意图。
图4本发明之具体实施例物料气流横截面积最大时的结构示意图。
其中：1热风炉；2热风炉出风管道；3冷风阀；4打散机；5进料口；6补热风管；7煅烧炉；8旋风收集器锁风阀门；9测温传感器；10出风弯管；11旋风收集器；12布袋收集器；13离心通风机；14烟囱；15螺旋输送机；16布袋收集器锁风阀门；17余热管道；18成品输送设备；19余热风量控制阀门；20螺母；21平台；22支架；23固定内筒；24螺杆；25定位块；26活动内筒；27烘干炉。
具体实施方式
为了能更好的了解本发明的技术特征、技术内容及其达到的技术效果，现将本发明的附图结合实施例进行更详细的说明。
下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明。
如图1-2所示，本发明提供一种利用工业脱硫副产石膏生产建筑石膏的系统，包括预处理装置、烘干炉27、煅烧炉7、产品收集装置和排风装置；
所述预处理装置包括热风炉1和打散机4，所述热风炉1上设有热风炉出风管道2，所述热风炉出风管道2与所述烘干炉27相连通，所述热风炉出风管道2与所述烘干炉27之间设有进料口5，所述打散机4置于进料口5处；
所述烘干炉27为立式悬浮顺流烘干炉，竖直放置，置于所述煅烧炉7的正下方，物料在烘干炉27内呈悬浮状态，大大提高了热风与物料的接触面积，缩短了游离水的蒸发时间；
所述煅烧炉7和所述烘干炉27的结合处设有补热风管6，所述补热风管6一端与所述煅烧炉7连通，另一端与所述热风炉出风管道2连通，所述补热风管6设有冷风阀3；通过补热风管6上的冷风阀3可以调节煅烧炉7内的煅烧温度。所述补热风管6与所述煅烧炉5连通的端部为环形，环形套设在所述煅烧炉7的外周，环形内侧设有若干个孔，孔上设有支管，支管与所述煅烧炉7连通。
所述煅烧炉7包括外筒和内筒，所述外筒为锥形，所述外筒上部设有一体成型的锥形出风口，所述锥形出风口与所述出风弯管10相连，当二水石膏分解成半水石膏时，半水石膏通过锥形出风口时，由于锥形出风口的横截面积收缩，气流速度急剧上升，使得半水石膏快速进入后续的产品收集装置，有效阻止了半水石膏中的结晶水进一步分解，避免了无水石膏的生成。
所述内筒包括固定内筒23和活动内筒26，所述固定内筒23通过支架22固定在所述外筒内壁上部。所述固定内筒23的两侧内壁上设有滑槽，所述活动内筒26活动安装在所述滑槽上，所述活动内筒26与所述滑槽之间设有定位块25，用于固定活动内筒26，所述活动内筒26的顶部设有螺杆24；螺杆24通过螺母20固定在煅烧炉上的平台上，通过旋转螺杆24，带动活动内筒26沿着固定内筒23内壁上的滑槽上下移动，从而改变物料流通过锥形外筒时的横截面积，横截面积越大物料的流速越大，在煅烧炉7内的停留时间越短，反之，停留时间越长。
所述煅烧炉7的出风口通过出风弯管10与所述产品收集装置相连，所述出风弯管10上设有测温传感器9，所述产品收集装置与所述排风装置相连。所述产品收集装置包括旋风收集器11和布袋收集器12，所述旋风收集器11的进风口与所述出风弯管10相连，所述旋风收集器11的出风口与所述布袋收集器12的进风口相连，所述布袋收集器12的出风口与排风装置相连。
所述排风装置包括离心通风机13和烟囱14，所述离心通风机13的进风口与所述布袋收集器12的出风口相连，所述离心通风机13的出风口与烟囱14的进风口相连。从煅烧炉内出来的产品大部分进入旋风收集器11，一些较细小的产品随着气流进入布袋收集器12，附着在布袋收集器12内的过滤网上，再由螺旋输送机15送至成品输送设备18。
所述系统还包括余热管道17，所述余热管道17的一端与烟囱14相连，所述余热管道17的另一端与热风炉出风管道2相连，所述余热管道17上设有余热风量控制阀19。系统中热风通过余热管道17进入预处理装置，实现了余热的回收利用。
一种利用工业脱硫副产石膏生产建筑石膏的方法，包括以下步骤：
步骤一，预处理；将工业脱硫副产石膏从进料口进入系统，石膏在打散机的作用下形成颗粒，悬浮进入烘干炉，同时热风炉输送热风；
步骤二，脱水处理；步骤一获得的颗粒状石膏在烘干炉内与热风炉的热风充分接触，游离水被蒸发，脱除了游离水的石膏粉随气流进入煅烧炉；
步骤三，煅烧处理；调节煅烧炉内的温度和物料停留时间，将进入煅烧炉的石膏粉分解生成建筑石膏粉；
煅烧炉内温度调节的具体过程为，设置在出风弯管上的测温传感器检测煅烧炉内的温度，打开设置在补热风管上的冷风阀将冷气输送进煅烧炉，降低煅烧炉内的温度，关闭冷风阀，只有热风炉内的热风输送进煅烧炉，提高煅烧炉内的温度。
煅烧炉内物料停留时间调节的具体过程为，旋转螺杆，带动活动内筒沿着固定内筒内壁上的滑槽上下移动，从而改变物料流通过锥形外筒时的横截面积，横截面积越大物料的流速越大，在煅烧炉内的停留时间越短，反之，停留时间越长。
步骤四，产品收集；生成的建筑石膏粉通过外筒的锥形出风口进入产品收集装置；
步骤五，系统中的气流经过离心通风机由烟囱排出。
具体实施例
为了说明本发明煅烧炉内物料停留时间的调节过程，现通过具体实施例进行说明：煅烧炉内活动内筒沿着固定内筒内壁上的滑槽滑到最低时，气流通过煅烧炉的区域为直径为d的圆形筒体，如图3所示，此时，热风通过的横截面积最小，则流速最大，气流带动物料快速通过煅烧炉，从而物料在煅烧炉内的停留时间最短，因此，部分二水石膏不能充分与热气流接触，分解成半水石膏不完全。逆向旋转螺杆，活动内筒沿着固定内筒内壁上的滑槽向上移动。在滑槽的最高处，同样的热风气流通过装置的区域就变成了直径为D的圆形筒体，如附图4所示。此时热风气流所通过的横截面积最大，气流速度则最小，物料在煅烧炉内的停留时间最长，那么就会存在部分半水石膏结晶水继续分解成无水石膏。此时可以顺向旋转螺杆，活动内筒沿着固定内筒内壁上的滑槽向下移动至合适位置。因此可以通过建筑石膏中二水石膏或无水石膏的含量，来调整活动内筒的位置，进一步控制物料在煅烧炉内的停留时间。其中，顺向和逆向如图2中箭头所示。
采用本发明提供的系统和方法，生产的建筑石膏的纯度达到99%以上，远远超过现在卧式回转煅烧窑生产的建筑石膏的纯度。
以上已以较佳实施例公布了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采取等同替换或等效变换的方案所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种利用工业脱硫副产石膏生产建筑石膏的系统，其特征在于：包括预处理装置、烘干炉、煅烧炉、产品收集装置和排风装置；
所述预处理装置包括热风炉和打散机，所述热风炉上设有热风炉出风管道，所述热风炉出风管道与所述烘干炉相连通，所述热风炉出风管道与所述烘干炉之间设有进料口，所述打散机置于进料口处；所述烘干炉竖直放置，置于所述煅烧炉的正下方；所述煅烧炉和所述烘干炉的结合处设有补热风管，所述补热风管一端与所述煅烧炉连通，另一端与所述热风炉出风管道连通，所述补热风管上设有冷风阀；所述煅烧炉包括外筒和内筒，所述外筒为锥形，所述内筒包括固定内筒和活动内筒，所述固定内筒固定在所述外筒内壁的上部，所述固定内筒的两侧内壁上设有滑槽，所述活动内筒活动安装在所述滑槽上，所述活动内筒与所述滑槽之间设有定位块，所述活动内筒的顶部设有螺杆，螺杆通过螺母固定在煅烧炉上的平台上；所述煅烧炉的出风口通过出风弯管与所述产品收集装置相连，所述出风弯管上设有测温传感器，所述产品收集装置与所述排风装置相连。
2.根据权利要求1所述的利用工业脱硫副产石膏生产建筑石膏的系统，其特征在于：所述固定内筒通过支架固定在所述外筒内壁上。
3.根据权利要求1所述的利用工业脱硫副产石膏生产建筑石膏的系统，其特征在于：所述外筒上部设有一体成型的锥形出风口，所述锥形出风口与所述出风弯管相连。
4.根据权利要求1所述的利用工业脱硫副产石膏生产建筑石膏的系统，其特征在于：所述补热风管与所述煅烧炉连通的端部为环形，环形套设在所述煅烧炉的外周，环形内侧设有若干个孔，孔上设有支管，支管与所述煅烧炉连通。
5.根据权利要求1所述的利用工业脱硫副产石膏生产建筑石膏的系统，其特征在于：所述产品收集装置包括旋风收集器和布袋收集器，所述旋风收集器的进风口与所述出风弯管相连，所述旋风收集器的出风口与所述布袋收集器的进风口相连，所述布袋收集器的出风口与排风装置相连。
6.根据权利要求5所述的利用工业脱硫副产石膏生产建筑石膏的系统，其特征在于：所述排风装置包括离心通风机和烟囱，所述离心通风机的进风口与所述布袋收集器的出风口相连，所述离心通风机的出风口与烟囱的进风口相连。
7.根据权利要求1所述的利用工业脱硫副产石膏生产建筑石膏的系统，其特征在于：所述系统还包括余热管道，所述余热管道的一端与烟囱相连，所述余热管道的另一端与热风炉出风管道相连，所述余热管道上设有余热风量控制阀。
8.一种利用工业脱硫副产石膏生产建筑石膏的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，预处理；将工业脱硫副产石膏从进料口进入系统，石膏在打散机的作用下形成颗粒，悬浮进入烘干炉，同时热风炉输送热风；
步骤二，脱水处理；步骤一获得的颗粒状石膏在烘干炉内与热风炉的热风充分接触，游离水被蒸发，脱除了游离水的石膏粉随气流进入煅烧炉；
步骤三，煅烧处理；调节煅烧炉内的温度和物料停留时间，将进入煅烧炉的石膏粉分解生成建筑石膏粉；
步骤四，产品收集；生成的建筑石膏粉通过外筒的锥形出风口进入产品收集装置；
步骤五，系统中的气流经过离心通风机由烟囱排出。
9.根据权利要求8所述的利用工业脱硫副产石膏生产建筑石膏的方法，其特征在于：所述步骤三中，煅烧炉内温度调节的具体过程为，设置在出风弯管上的测温传感器检测煅烧炉内的温度，打开设置在补热风管上的冷风阀将冷气输送进煅烧炉，降低煅烧炉内的温度，关闭冷风阀，只有热风炉内的热风输送进煅烧炉，提高煅烧炉内的温度。
10.根据权利要求8所述的利用工业脱硫副产石膏生产建筑石膏的方法，其特征在于：所述步骤三中，煅烧炉内物料停留时间调节的具体过程为，旋转螺杆，带动活动内筒沿着固定内筒内壁上的滑槽上下移动，从而改变物料流通过锥形外筒时的横截面积，横截面积越大物料的流速越大，在煅烧炉内的停留时间越短，反之，停留时间越长。
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