CN106040316B - 一种有效防止漏入空气接触焙烧物料的焙烧工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种有效防止漏入空气接触焙烧物料的焙烧工艺，该工艺在微负压操作工况下能够防止和杜绝焙烧炉动静密封处漏入空气接触焙烧物料，能在同一设备内实现贫氧与富氧焙烧反应。该工艺包括以下步骤：物料由给料机送入焙烧炉，在炉内进行焙烧反应，焙烧后的物料从出料端排出炉外，去后续工序；焙烧过程中向焙烧炉加入的工艺气体，同时从焙烧炉进料端和出料端分别向外引风，将工艺气体、焙烧释放出的气体以及焙烧炉进、出料端动静密封处漏入的空气一并作为尾气引出，控制焙烧炉内为微负压条件；焙烧炉进、出料端引出的尾气经与过滤后空气混合送入袋式除尘器，经除尘后的尾气引入尾气处理系统，捕集的焙烧物料回收利用。

Description

一种有效防止漏入空气接触焙烧物料的焙烧工艺

技术领域

本发明涉及一种物料焙烧的新型工艺技术，可应用于微负压操作工况下，防止漏入空气接触焙烧物料的工业生产过程；对于需要贫氧与富氧反应，以及需要经常更换焙烧物料的操作工况具有独特优势，其典型应用为处理汽车尾气的沸石催化剂焙烧。

背景技术

目前，汽车尾气催化净化器使用的主要载体为3mm～4mm的活性氧化铝小球体，技术成熟，成本较低，但其吸收净化率较低，使用周期短。沸石催化剂是一种用于净化汽车尾气的新型催化剂，用作汽车机外尾气净化装置载体，可以克服上述产品不足，提高尾气净化能力，因此，沸石催化剂生产，顺应技术市场发展趋势。

汽车尾气处理用沸石催化剂，比表面积大，机械强度高，装填容易，与活性组分亲和力好，世界上只有屈指可数的几家企业能够生产此类产品。利用沸石催化剂处理汽车尾气，已在一些环保要求较高的国家得到应用，沸石催化剂是汽车尾气吸收载体的升级换代产品。

沸石催化剂焙烧过程工艺要求焙烧物料不得与环境空气接触，否则空气中的水分会严重影响产品品质；焙烧过程需要首先经过炭化然后再进行氧化，生产操作不易控制。

发明内容

本发明旨在提供一种在微负压操作工况下，能够防止和杜绝焙烧炉动静密封处漏入空气接触焙烧物料，能在同一设备内实现贫氧与富氧焙烧反应，满足类似于处理汽车尾气的沸石催化剂焙烧要求的新型工艺技术。

本发明通过以下技术方案实现：

一种微负压操作工况防止漏入空气接触焙烧物料的新工艺，该工艺包括以下步骤：

1）物料由给料机送入焙烧炉，在炉内进行焙烧反应，焙烧后的物料从出料端排出炉外，去后续工序；

2）焙烧过程中向焙烧炉加入的工艺气体，同时从焙烧炉进料端和出料端分别向外引风，将工艺气体、焙烧释放出的气体以及焙烧炉进、出料端动静密封处漏入的空气一并作为尾气引出，控制焙烧炉内为微负压条件；

3）焙烧炉进、出料端引出的尾气经与过滤后空气混合送入袋式除尘器，经除尘后的尾气引入尾气处理系统，捕集的焙烧物料回收利用。

本发明的进一步设计在于：

焙烧炉的操作压力条件为0～-200Pa.G。

焙烧炉进、出料端引风管路上设置节流装置，该节流装置采用孔板、阀门型结构。

焙烧炉采用单台式，单台式的焙烧炉分为炭化区和氧化区，工作时向炭化区引入炭化工艺气体，向氧化区引入氧化工艺气体。

焙烧炉也可采用炭化炉和氧化炉串联的双台式，两台焙烧炉采用从炭化炉尾部引入炭化工艺气体，从氧化炉尾部引入氧化工艺气体，炭化焙烧炉处理后的物料送入氧化焙烧炉进一步处理后出料，炭化炉和氧化炉的进料端和出料端分别向外引风，引出的尾气经与过滤后空气混合送入袋式除尘器。

焙烧炉膛开设通风口，该通风口与鼓风机或引风机相连。

该工艺适用于沸石催化剂焙烧及类似物料的生产。

本发明的焙烧工艺采用微负压操作，进出料端引出尾气，炉膛设置通风口，稳态除尘等技术，主要特点如下：

1、焙烧炉微负压操作，在焙烧炉两端的动静密封处会有少量空气漏入，通过在焙烧炉进出料端设置引风口，分别引出设备两端动静密封处漏入焙烧炉中的空气，从而防止了漏入空气流经焙烧炉，避免了焙烧过程中催化剂物料与环境空气接触的可能性，保证了焙烧产品质量。

2、通过调节焙烧炉两端的引风量，可随意改变焙烧炉内焙烧尾气的流动方向，可在一台或二台焙烧炉中实现靠近进料端的尾气向进料端流动、靠近出料端的尾气向出料端流动的分流流动状态，从而在同一设备中能够形成不同的操作氛围。利用这种操作工艺模式，可在一台焙烧炉中同时完成焙烧物料的炭化和氧化过程，减少了物料炭化与氧化过程分别处理带来的防止高温炭化物料遇氧燃烧而需冷却、物料氧化又需加热至氧化起始温度的工艺过程，简化了焙烧流程。同时也可在二台焙烧炉中分别完成炭化和氧化过程。

3、焙烧炉引出尾气采用袋式除尘工艺，通过在焙烧炉出口高温尾气管路设置节流装置，平衡系统阻力，既实现了冷空气与高温尾气混合降温可靠操作与尾气引风系统的稳定调节，保证了进入袋式除尘器的含尘气体温度满足滤袋使用要求；同时减少了袋式除尘器反吹清灰操作对焙烧炉带来的压力波动，改善了焙烧炉动静密封处向外喷料的现象。

4、焙烧炉炉膛设置通风口，对于焙烧炉内物料具有氧化或其他强放热反应过程以及需要经常更换焙烧物料等操作工况，能够方便地实现焙烧炉炉膛的快速降温和冷却设备操作。炉膛通风操作可以是微负压引风方式，也可采用正压鼓风实现。

本发明的优点和产生的有益效果：

微负压操作的常规催化剂焙烧工艺，其焙烧尾气均从焙烧炉一端排出，这种工艺方法不可避免地会将环境空气从焙烧炉动静密封处吸入，在通过焙烧炉的过程中与物料接触，若生产沸石催化剂采用此工艺将会严重影响催化剂品质。此外，沸石催化剂焙烧需要经过炭化和氧化两种相反的操作过程，采用常规催化剂焙烧工艺也不能在一台炉内满足沸石催化剂的焙烧工艺要求，本发明的物料焙烧工艺技术，可满足汽车尾气处理用沸石催化剂等类似工艺的焙烧要求。

1、该焙烧工艺采用进出料端同时引风方式，可避免环境空气与焙烧过程中的物料接触。对于需要进行高温炭化等贫氧操作氛围，采用进出料端同时引风工艺，可避免动静密封处漏入焙烧炉的空气与物料接触，消除了炉内炭化物料可能发生氧化反应存在的系统安全隐患。对于焙烧过程物料不能接触湿分的工况，采用进出料端同时引风工艺，可保证焙烧产品质量。此外，采用进出料端同时引风工艺，可在一台焙烧炉内实现不同的焙烧氛围，如贫氧和富氧操作。

2、该焙烧系统引风管路采用节流装置平衡系统阻力，可方便地实现进入袋式除尘器的高温含尘尾气温度的调节操作，当除尘器进行布袋反吹清料时，节流装置的存在，可大幅减小焙烧炉内的压力波动，焙烧炉喷料现象大大改善。

3、该工艺系统的焙烧炉炉膛设置通风口，可方便灵活地对炉膛进行加热和实施冷却操作，实现设备一炉多能。

附图说明

图1为沸石催化剂采用单台焙烧炉实现炭化和氧化过程的工艺流程框图。

图2a为沸石催化剂采用炭化焙烧炉和氧化焙烧炉两台串联操作的炭化工艺流程框图。

图2b为沸石催化剂采用炭化焙烧炉和氧化焙烧炉两台串联操作的氧化工艺流程框图。

图3为实施例一中单台焙烧炉的结构示意图。

图3中：1.物料进口； 2.进料螺旋 ；3.进料箱； 4.进料端动静密封； 5.进料端尾气出口； 6.齿圈 ；7.前滚圈；8.炉筒；9.炉膛；10.后滚圈 ；11.出料侧动静密封；12.氧化工艺气体进口；13.出料箱；14.物料出口；15.炭化工艺气体进口；16.氧化工艺气体中心管 ；17.炭化工艺气体中心管；18.出料端尾气出口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

本发明中，焙烧炉可实现在0Pa.G～-1000Pa.G下操作，炉筒转速控制在0.1rpm～5rpm，焙烧停留时间通过焙烧炉炉筒转速和设备长度调节，焙烧需要的热量由焙烧炉炉膛电热器或燃气、燃油等方式提供，焙烧温度在400℃～800℃，炉膛温度在400℃～1000℃。炭化工艺气体和氧化工艺气体可以采用工艺氮气或其他工艺气体。

实施例一：

单台焙烧炉实现炭化、氧化反应，结构如图3所示。炭化工艺气体（工艺氮气）由进料端15加入，氧化工艺气体由出料端12加入；动静密封处4和11，动静密封处4是进料箱与炉筒之间的配合处，进料箱不动，炉筒转动；动静密封处11是出料箱与炉筒之间的配合处。

炉内引风量根据进风大小调节，一般不相同；在一台炉子实现炭化和氧化工艺时，进料端引风5一般为来自进料端炭化工艺气体(如工艺氮气) +进料端动静密封处4漏风量+物料炭化反应产生的气体+物料中的水分，出料端引风18一般为来自出料端氧化工艺气体12及与物料氧化反应产生的气体+出料端动静密封处11漏风量。

该炉的炉膛还可以设置通风口，以调节炉膛温度及反应速度。

实施例二：

如图1所示，本发明所涉及的沸石催化剂焙烧工艺描述如下：

本实例采用单台焙烧炉焙烧（实例一的单台焙烧）沸石催化剂，具体工艺过程如下：

沸石催化剂由给料机2从焙烧炉进料箱3加入，物料在焙烧炉中向出料箱13移动的过程中首先进入炭化区进行物料的干燥与炭化焙烧，然后进入氧化区进行物料的氧化反应，焙烧后的物料从出料端卸出，炉膛温度如控制在610℃～670℃，焙烧温度可控制在600℃～650℃左右。

物料在干燥和炭化过程中，焙烧炉通入工艺气体，工艺氮气从进料端中心管（炭化工艺气体中心管17）进入炭化区，物料干燥水分及炭化过程产生的气体，随工艺氮气与焙烧物料逆向流动，与从进料端漏入的环境空气一起从进料端引出。

物料氧化反应过程，焙烧炉通入含氧工艺气体，从出料端中心管（氧化工艺气体中心管16）进入氧化区，与炭化后的物料进行氧化反应，该过程中产生的尾气与焙烧物料同向流动，与从出料端漏入的环境空气一起从出料端引出。

从焙烧炉进出料端分别引出的炭化和氧化高温尾气，实现炉内微负压操作（压力如控制在-10Pa.G～-30Pa.G），并经内设节流装置的尾气管道，与三级过滤净化后的冷空气混合降温，达到袋式除尘器使用温度要求的尾气进入除尘器，捕集回收尾气夹带的粉尘物料，除尘净化后的焙烧尾气经进出料端引风机去后续系统。除尘器捕集下来的焙烧物料回收利用。

焙烧炉炉膛设有通风口，当炉内物料氧化反应过速，在停止炉膛加热后物料温度仍不能得到控制时，通过开启通风口可快速降低炉膛温度，防止物料快速氧化反应超过设备许用温度损坏焙烧炉。此外，若焙烧炉更换物料等需要快速冷却设备时，可开启焙烧炉炉膛通风口快速降低炉膛温度，缩短设备降温时间。

实施例三：

本实例采用两台焙烧炉串联完成沸石催化剂的焙烧，分别为炭化焙烧炉和氧化焙烧炉，具体工艺过程如下：

如图2a，沸石催化剂由给料机加入炭化焙烧炉，物料在炭化焙烧炉中向出料端移动的过程中完成炭化反应，炭化后的物料去下游进行氧化处理。炭化焙烧炉炉膛温度如控制在650℃～700℃，焙烧温度可控制在630℃～680℃左右。

炭化反应的工艺气体从炭化焙烧炉出料端炭化工艺气体中心管进入炭化区，与焙烧物料逆流接触，物料干燥湿份及焙烧炭化释放的气体随工艺气体与物料逆向流动，与从炭化焙烧炉进料端漏入的环境空气一起从进料端引出。

由于炭化焙烧炉进、出料端分别设有引风机，从炭化焙烧炉出料端漏入的环境空气及少量工艺氮气从出料端被引出，实现炭化焙烧炉的微负压操作（压力如控制在-70Pa.G～-90Pa.G）。

从炭化焙烧炉进、出料端分别引出的高温尾气，其处理方式与实例二相同。

如图2b，来自炭化焙烧炉的沸石催化剂，经给料机加入，物料在氧化焙烧炉中向出料端移动的过程中完成氧化反应。氧化焙烧炉的焙烧温度可与炭化焙烧炉温度相同或不同，根据具体工艺要求确定。

氧化反应的工艺气体从出料端氧化工艺气体中心管进入焙烧炉氧化区，物料氧化生成的气体及未反应的工艺气体与炉内物料逆流接触，与从氧化焙烧炉进料端漏入的环境空气一起从氧化焙烧炉进料端引出。

由于氧化焙烧炉进、出料端分别设有引风机，从氧化焙烧炉出料端漏入的环境空气及少量工艺气体从氧化焙烧炉出料端被引出，实现氧化焙烧炉的微负压操作（压力如控制在-60Pa.G～-80Pa.G）。

从氧化焙烧炉进、出料端分别引出的高温尾气，其处理方式与实例二相同。炉膛撤热通风口的设置与实例二中相同。

本发明采用的工艺方法可以有效调节、控制各工艺参数，焙烧产品满足工艺要求合格率大大提高，对此种催化剂的生产具有重要意义。

Claims (6)

1.一种有效防止漏入空气接触焙烧物料的焙烧工艺，该工艺包括以下步骤：

1)物料由给料机送入焙烧炉，在炉内进行焙烧反应，焙烧后的物料从出料端排出炉外，去后续工序；并控制焙烧炉进、出料端的引风量至焙烧炉的微负压条件为0～-200Pa.G；

2)焙烧过程中向焙烧炉加入的工艺气体，同时从焙烧炉进料端和出料端分别向外引风，将工艺气体、焙烧释放出的气体以及焙烧炉进、出料端动静密封处漏入的空气一并作为尾气引出，控制焙烧炉内为微负压条件；

3)焙烧炉进、出料端引出的尾气，经尾气管道内设的节流装置，再与过滤后空气混合送入袋式除尘器，除尘后的尾气引入尾气处理系统，捕集的焙烧物料回收利用。

2.根据权利要求1所述焙烧工艺，其中，焙烧炉进、出料端引风管路上设置节流装置，该节流装置采用孔板、阀门型结构。

3.根据权利要求1-2任一所述焙烧工艺，其中，焙烧炉采用单台式，单台式的焙烧炉分为炭化区和氧化区，工作时向炭化区引入炭化工艺气体，向氧化区引入氧化工艺气体。

4.根据权利要求1-2任一所述焙烧工艺，其中，焙烧炉采用炭化炉和氧化炉串联的双台式，两台焙烧炉采用从炭化炉尾部引入炭化工艺气体，从氧化炉尾部引入氧化工艺气体，炭化焙烧炉处理后的物料送入氧化焙烧炉进一步处理后出料，炭化炉和氧化炉的进料端和出料端分别向外引风，引出的尾气经与过滤后空气混合送入袋式除尘器。

5.根据权利要求1所述焙烧工艺，其中，焙烧炉膛开设通风口，该通风口与鼓风机或引风机相连。

6.根据权利要求1所述焙烧工艺，其中，该工艺适用于沸石催化剂焙烧的生产。