CN108131665B - 一种循环流化床焙烧回转一体炉使用方法 - Google Patents
一种循环流化床焙烧回转一体炉使用方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及环保和资源循环综合利用技术领域，具体涉及一种循环流化床焙烧回转一体炉使用方法。其特征是：包括焙烧活化回转炉、循环流化床燃煤炉，通过设计在返料管出口旁的导引管，降低返料管出口局部的膛压，从而降低立管的料柱高度，实现物料平衡和保证分离效率的目的，循环流化床燃煤炉与焙烧活化回转炉能够有效结合并正常运转。高温烟气挟带循环流化床燃煤锅炉飞灰从热风道进入喷射器与导向剂等物料混合后经分流锥导引扑向分布器的蜗旋桨叶，受离心力作用沿蜗旋桨叶旋转切线方向甩向焙烧活化回转筒体内壁，高铝球堆层悬浮在其间并相互摩擦研磨获得高岭土成品颗粒。
Description
技术领域
本发明涉及环保和资源循环综合利用技术领域，具体涉及一种循环流化床焙烧回转一体炉使用方法。
背景技术
高岭土用途十分广泛，主要用于造纸、陶瓷、橡塑、化工、涂料、医药等行业，高岭土主要矿物成分是高岭石，高岭石的晶体化学式为2SiO2·Al2O3·2H2O，通过煅烧工艺脱除有机质、晶格重构；机械粉碎和气流粉碎足够的细度以满足制备电缆塑料和橡胶密封圈等填料、造纸涂料、分子筛、催化剂载体的要求。循环流化床燃煤锅炉飞灰是锅炉生产过程中最常见的废弃物，主要成分SiO2、Al2O3是尘肺的的职业病危害因素根源，在工作场所中对人员的伤害较大，容易造成尘肺等职业病，逸散在空气中的粉尘对环境造成污染，如何变废为宝并高值利用制备高岭土一直是本技术领域工程技术人员想予以解决的问题,其中需要解决的现有实际问题包括获得足够的细度、添加各种配比导向剂和适合的工艺装备，从而使循环流化床燃煤锅炉飞灰制备的高岭土满足造纸、陶瓷、橡塑、涂料、搪瓷行业要求的化学成分和物理性能指标。中国发明专利（专利号为CN 201610683499.X，专利名称为污泥滚筒外热干化与循环流化床焚烧一体化及尾气净化装置）公开了一种污泥滚筒外热干化与循环流化床焚烧一体化及尾气净化装置，其特征在于：它包含循环流化床、干化系统和尾气净化系统，干化系统包含回转窑滚筒、风机和冷凝器，回转窑滚筒穿插设置在循环流化床的尾部烟道上，湿污泥干燥过程中产生的水蒸气和臭气经冷凝器冷凝去除水分后，送入循环流化床的炉膛燃烧脱臭；在尾部烟道内设置有两个空气预热器，分别与循环流化床的炉膛上设置的一次风口和二次风口连接；尾气净化系统包含空气预热器后依次设置的活性炭喷射装置、布袋除尘器和湿法脱硫系统；在布袋除尘器与湿法脱硫系统之间设置气体输送管与一次风口连接；本发明用于污泥的干化与焚烧。中国发明专利（专利号为CN201210252301.4，专利名称为煅烧磷石膏的回转炉窑）公开了一种煅烧磷石膏的回转炉窑，其特征是，它包括炉窑、转窑筒、静电除尘器，转窑筒设在炉窑中央，炉窑一端设有燃烧室，炉窑顶部设有三道隔墙和两挡火墙，炉窑底部设有两道下隔墙和三道下挡火墙，将炉窑底部分隔成六个烟尘沉降室和高、中、恒温三个区，转窑筒内壁均布烟气火管，一端设有热烟气进口另一端设有出口并与烟气火管分别连通，出口端设有环形集气罩；沸腾炉与回转窑相结合能充分利用热量，增加磷石膏与转窑烟火管的接触面，并起翻转物料作用，磷石膏不与烟气接触，保证产品的质量和白度，既节约了能源又达到了烟气粉尘的环保要求。
现有技术1提出的技术方案目的是提供一种污泥滚筒外热干化与循环流化床焚烧一体化及尾气净化装置，与本案的设计方案较为接近，但是循环流化床燃煤炉的炉膛的出口温度为900±50℃温度，而高岭土的焙烧活化温度要求达到900～1280℃，其回转窑滚筒穿插设置在循环流化床的尾部烟道上加热只能是烘干作用，而无法满足焙烧活化所需的工艺温度条件；现有技术2采用沸腾炉与回转窑相结合的技术方案，但是沸腾炉的烟气不与物料接触，烟气中烟尘（飞灰）作为污染物采用沉降室、静电除尘器净化后往烟囱排放。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种循环流化床焙烧回转一体炉使用方法，其特征是：
步骤一，燃煤在循环流化床燃煤炉的炉膛流化燃烧后进入旋风分离器，旋风分离器分离下来的较大高温固体颗粒进入返料系统，高温固体颗粒在返料器的立管中形成料柱，立管与返料管之间有U型阀，U型阀底部有等压风室送风以保证高温固体颗粒流化，立管内的料柱与膛压的压差驱动高温固体颗粒通过返料管连续不断向炉膛输送再次燃烧，在返料管的出口端设计导引管，通过引风口导出烟气使导引室始终为负压状态，从而降低返料管出口局部的膛压，落入负压室的高温燃煤颗粒经吹风室送风降温流化并经引风口排出，与此同时旋风分离器排出的循环流化床燃煤锅炉飞灰由高温烟气携带送入焙烧活化回转炉作为制备高岭土的原料。
步骤二，托辊组件包括辊轮组、底座，焙烧活化回转筒体前后镶套两组辊道组件，定位架设在托辊组件上，圈齿轮镶套在焙烧活化回转筒体上，在驱动齿轮组件的驱动下带动焙烧活化回转筒体绕自身中轴线回转，驱动齿轮组件包括驱动齿轮和传动系统。
步骤三，焙烧活化回转炉筒体组件包括机械密封组件Ⅰ、圈齿轮、焙烧活化回转筒体、辊道组件、高铝球堆层、机械密封组件Ⅱ，在焙烧活化回转筒体内敷设高铝球堆层，由于磨损和不停补充的缘故，高铝球堆层形成直径大小不一的球状填料，高铝球在焙烧活化回转筒体内随其回转时不停滚动、相互摩擦。
步骤四，分布器的螺旋输送器将导向剂等物料输送进入喷射器，同时高温烟气挟带循环流化床燃煤锅炉飞灰从热风道进入喷射器与导向剂等物料混合后经分流锥导引扑向分布器的蜗旋桨叶，受离心力作用沿蜗旋桨叶旋转切线方向甩向焙烧活化回转筒体内壁，受焙烧活化回转筒体内壁摩擦、高铝球堆层、重力、蜗旋桨叶阻碍等作用失去动能停留在底部，高铝球堆层悬浮在其间并相互摩擦研磨，在炉内900～1280℃温度下完成活化及研磨成足够细度的高岭土成品颗粒。
步骤五，风选器进口设计为沿圆周方向均布的三个蜗旋进口，能够避免焙烧活化回转炉筒体组件两端烟风流道短接并导引蜗旋桨叶扬起的沿焙烧活化回转筒体内壁螺旋前进的旋风风带，高温烟气沿蜗旋桨叶扬起的螺旋旋风风带的路径前进裹挟细度合格进入风选器，从而分选出活化程度和细度较为均匀的成品颗粒。
发明人发现，由于焙烧活化回转炉焙烧活化的使用温度为900～1280℃，而循环流化床燃煤炉膛的温度为900±50℃，因为超过上述温度后，流化层即结焦失去流化状态导致无法正常运行，同时炉膛除流化层部分布置水冷壁受热面外，不再布置受热面，焙烧活化回转炉所需的工作温度的解决办法是向内输送精煤粉燃烧以补充所需热值。
发明人发现，返料器的作用是把旋风分离器分离下来的高温固体颗粒，经立管通过底部的等压风室送风，通过返料管送回炉膛再次燃烧，立管与返料管之间有U型阀，U型阀底部有等压风室送风以保证高温固体颗粒流化。立管内的立管中料柱与膛压的压差是驱动高温固体颗粒连续不断向炉膛输送的保证。由于本案为循环流化床焙烧回转一体炉，焙烧活化回转炉的出料端为风选器，设计要求烟气流速较低，以降低携带的成品颗粒动能，从而分选出足够的细度的成品颗粒，而向炉膛送风需克服炉膛、旋风分离器、喷射器、蜗旋桨叶、风选器等部件的阻力，因此向循环流化床燃煤炉膛的送风要求为风压大、风量小，因此炉膛的压头较大，按上述立管中料柱与膛压的压差平衡的要求，那么立管的料柱高度要求设计得较高，即高温固体颗粒的返料量就高，而返料量与进入焙烧活化回转炉的循环流化床燃煤锅炉飞灰的比例已经由旋风分离器确定，换言之，返料量增大，循环流化床燃煤锅炉飞灰增大，风选器的负荷增大，分离的效率降低。为解决上述问题，在返料管的出口端设计导引室，导引室为负压状态，通过设计在返料管出口旁的导引管，降低返料管出口局部的膛压，从而降低立管的料柱高度，实现物料平衡和保证分离效率的目的，使循环流化床燃煤炉与焙烧活化回转炉能够有效结合并正常运转。
发明人发现，燃煤经循环流化床炉膛900±50℃温度燃烬后，再经旋风分离器分离，粗颗粒经返料器返回炉膛继续燃烧，旋风分离器排放的烟气中携带的细颗粒粒径38μm～58μm，主要成分为Al2O3、SiO2和未燃尽C，称为循环流化床燃煤锅炉飞灰，其具有良好的活性的主要成分SiO2含量约为45～55%、Al2O3含量约为35～38%，未燃尽C含量约为3～5%，作为煤中杂质成分Si经循环流化床燃煤锅炉炉膛高温燃烬后，在氧量较低的状况下形成SiO2气溶胶，与Al2O3和未燃尽C颗粒被高速烟气挟带、撞击破碎、高温分离进入焙烧活化回转炉，具有较大的比表面积和阳离子交换容量，换而言之，循环流化床燃煤锅炉飞灰细度较高岭石经机械粉碎达到的细度有过之而不及，活化性能更好，杂质更少。
发明人发现，要实现循环流化床燃煤锅炉飞灰的高值利用制备高岭土，需要按照《高岭土及其试验方法》GB/T 14563-2008达到其化学成分和物理性能要求，虽然各行业对高岭土填料的具体要求不完全一致，但其中细度和Al2O3/SiO2比都有较明确的规定，因此利用高铝球在焙烧活化回转炉内随其回转时不停滚动、相互摩擦，实现对停留在焙烧活化回转炉底部循环流化床燃煤锅炉飞灰的研磨，而且焙烧活化的900～1280℃高温下，Al2O3、SiO2完成晶格重构的同时由于分子间键能下降、间距增大，在高铝球摩擦研磨下容易获得细度达到1000～1200目高岭土成品，同时高铝球相互摩擦研磨脱落的组分颗粒也补充到高岭土成品中，没有需要分离的杂质。
发明人发现，要防止废气污染物泄漏，焙烧活化回转炉两端需设计可靠的密封，由于炉体内外温差较大和物料细度达1000目以上，且工况条件为正压状态，迷宫、填料等密封形式很容易失效，只有机械密封比较适合，通常采用在动静环密封面喷淋液压油就能很好解决冷却、润滑、防尘等目的。
发明人发现，设计分布器的目的是补充高铝球和输送导向剂、精煤等粉料，在其出口端设计分流锥主要目的是分散上述物料并与循环流化床燃煤锅炉飞灰均匀混合，均匀混合后的粉料受高温烟气的裹挟扑向蜗旋桨叶，受离心力作用沿蜗旋桨叶旋转切线方向甩向焙烧活化回转炉内壁，受炉体内壁摩擦、高铝球堆层、重力、蜗旋桨叶阻碍等作用失去动能停留在炉体底部，受高铝球相互摩擦研磨，获得足够的细度后受烟气的裹挟送入风选器。
发明人发现，风选器进口设计为沿圆周方向均布的三个蜗旋进口，能够避免焙烧活化回转炉两端烟风流道短接并导引蜗旋桨叶扬起的沿焙烧活化回转筒体内壁螺旋前进的旋风风带，而且由于进口通风面积较出口大，同等通风量的条件下烟气流速降低，也意味携带的颗粒动能降低，从而分选出足够的细度的成品颗粒。
相对于现有技术，本发明至少含有以下优点：第一，循环流化床燃煤锅炉飞灰是锅炉生产过程中最常见的废弃物，在工作场所中对人员的伤害较大，容易造成尘肺等职业病，逸散在空气中的粉尘对环境造成污染，目前主要采用填埋等方法进行处理，既污染土壤，又浪费资源和人力。而本发明则将其变废为宝，用于制备高岭土，不仅可以减少环境污染，而且可以降低生产成本；第二，要实现循环流化床燃煤锅炉飞灰的高值利用制备高岭土，需要按照《高岭土及其试验方法》GB/T 14563-2008达到其化学成分和物理性能要求，虽然各行业对高岭土填料的具体要求不完全一致，但其中细度和Al2O3/SiO2比都有较明确的规定，因此利用高铝球在焙烧活化回转炉内随其回转时不停滚动、相互摩擦，实现对停留在焙烧活化回转炉底部循环流化床燃煤锅炉飞灰的研磨，而且焙烧活化的900～1280℃高温下，Al2O3、SiO2完成晶格重构的同时由于分子间键能下降、间距增大，在高铝球摩擦研磨下容易获得细度达到1000～1200目高岭土成品，同时高铝球相互摩擦研磨脱落的组分颗粒也补充到高岭土成品中，没有需要分离的杂质；第三，焙烧活化回转炉两端密封采用机械密封方案，能够可靠完成高温条件下密封难题，避免废气污染物的排放；第四，风选器进口设计为沿圆周方向均布的三个蜗旋进口，能够避免焙烧活化回转炉两端烟风流道短接并导引蜗旋桨叶扬起的沿焙烧活化回转筒体内壁螺旋前进的旋风风带，而且由于进口通风面积较出口大，同等通风量的条件下烟气流速降低，也意味携带的颗粒动能降低，从而分选出足够的细度的成品颗粒；第五，通过设计在返料管出口旁的导引管，降低返料管出口局部的膛压，从而降低立管的料柱高度，实现物料平衡和保证分离效率的目的，使循环流化床燃煤炉与焙烧活化回转炉能够有效结合并正常运转。
附图说明
图1为本发明一种循环流化床焙烧回转一体炉使用方法的主视结构示意图。
图2为本发明一种循环流化床焙烧回转一体炉使用方法的A-A剖面结构示意图。
图3为本发明一种循环流化床焙烧回转一体炉使用方法的B局部放大结构示意图。
图4为本发明一种循环流化床焙烧回转一体炉使用方法的C大样结构示意图。
图5为本发明一种循环流化床焙烧回转一体炉使用方法的D向结构示意图。
图6为本发明一种循环流化床焙烧回转一体炉使用方法的E局部放大结构示意图。
Ⅰ－焙烧活化回转炉 Ⅱ－循环流化床燃煤炉
1－分布器 2－驱动齿轮组件 3－托辊组件
4－焙烧活化回转炉筒体组件 5－风选器 6－螺旋输送器 7－喷射器
8－冷却夹套 9－分流锥 10－定位架 11－蜗旋桨叶
12－传动系统 13－主动齿轮 14－热风道 15－机械密封组件Ⅰ
16－圈齿轮 17－辊道组件 18－焙烧活化回转筒体
19－高铝球堆层 20－机械密封组件Ⅱ 21－辊轮组 22－底座。
23－旋风分离器 24－炉膛 25－返料系统 26－返料器
27－导引室 28－立管 29－U型阀 30－返料管 31－引风口
32－导引管 33－负压室 34－吹风室。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步的说明。
如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，一种循环流化床焙烧回转一体炉使用方法，其特征是：
步骤一，燃煤在循环流化床燃煤炉Ⅱ的炉膛24流化燃烧后进入旋风分离器23，旋风分离器23分离下来的较大高温固体颗粒进入返料系统25，高温固体颗粒在返料器26的立管28中形成料柱，立管28与返料管30之间有U型阀29，U型阀29底部有等压风室送风以保证高温固体颗粒流化，立管28内的料柱与膛压的压差驱动高温固体颗粒通过返料管30连续不断向炉膛24输送再次燃烧，在返料管30的出口端设计导引管32，通过引风口31导出烟气使导引室27始终为负压状态，从而降低返料管30出口局部的膛压，落入负压室33的高温燃煤颗粒经吹风室34送风降温流化并经引风口31排出，与此同时旋风分离器23排出的循环流化床燃煤锅炉飞灰由高温烟气携带送入焙烧活化回转炉Ⅱ作为制备高岭土的原料。
步骤二，托辊组件3包括辊轮组21、底座22，焙烧活化回转筒体18前后镶套两组辊道组件17，定位架设在托辊组件3上，圈齿轮16镶套在焙烧活化回转筒体18上，在驱动齿轮组件2的驱动下带动焙烧活化回转筒体18绕自身中轴线回转，驱动齿轮组件2包括主动齿轮13和传动系统12。
步骤三，焙烧活化回转炉筒体组件4包括机械密封组件Ⅰ15、圈齿轮16、焙烧活化回转筒体18、辊道组件17、高铝球堆层19、机械密封组件Ⅱ20，在焙烧活化回转筒体18内敷设高铝球堆层19，由于磨损和不停补充的缘故，高铝球堆层19形成直径大小不一的球状填料，高铝球在焙烧活化回转筒体18内随其回转时不停滚动、相互摩擦。
步骤四，分布器1的螺旋输送器6将导向剂等物料输送进入喷射器7，同时高温烟气挟带循环流化床燃煤锅炉飞灰从热风道14进入喷射器7与导向剂等物料混合后经分流锥9导引扑向分布器1的蜗旋桨叶11，受离心力作用沿蜗旋桨叶11旋转切线方向甩向焙烧活化回转筒体18内壁，受焙烧活化回转筒体18内壁摩擦、高铝球堆层19、重力、蜗旋桨叶11阻碍等作用失去动能停留在底部，高铝球堆层19悬浮在其间并相互摩擦研磨，在炉内900～1280℃温度下完成活化及研磨成足够细度的高岭土成品颗粒。
步骤五，风选器5进口设计为沿圆周方向均布的三个蜗旋进口，能够避免焙烧活化回转炉筒体组件4两端烟风流道短接并导引蜗旋桨叶11扬起的沿焙烧活化回转筒体18内壁螺旋前进的旋风风带，高温烟气沿蜗旋桨叶11扬起的螺旋旋风风带的路径前进裹挟细度合格进入风选器5，从而分选出活化程度和细度较为均匀的成品颗粒。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (1)
1.一种循环流化床焙烧回转一体炉使用方法，其特征是：步骤一，燃煤在循环流化床燃煤炉的炉膛流化燃烧后进入旋风分离器，旋风分离器分离下来的较大高温固体颗粒进入返料系统，高温固体颗粒在返料器的立管中形成料柱，立管与返料管之间有U型阀，U型阀底部有等压风室送风以保证高温固体颗粒流化，立管内的料柱与膛压的压差驱动高温固体颗粒通过返料管连续不断向炉膛输送再次燃烧，在返料管的出口端设计导引管，通过引风口导出烟气使导引室始终为负压状态，从而降低返料管出口局部的膛压，落入负压室的高温燃煤颗粒经吹风室送风降温流化并经引风口排出，与此同时旋风分离器排出的循环流化床燃煤锅炉飞灰由高温烟气携带送入焙烧活化回转炉作为制备高岭土的原料；步骤二，托辊组件包括辊轮组、底座，焙烧活化回转筒体前后镶套两组辊道组件，定位架设在托辊组件上，圈齿轮镶套在焙烧活化回转筒体上，在驱动齿轮组件的驱动下带动焙烧活化回转筒体绕自身中轴线回转，驱动齿轮组件包括驱动齿轮和传动系统；步骤三，焙烧活化回转炉筒体组件包括机械密封组件Ⅰ、圈齿轮、焙烧活化回转筒体、辊道组件、高铝球堆层、机械密封组件Ⅱ，在焙烧活化回转筒体内敷设高铝球堆层，由于磨损和不停补充的缘故，高铝球堆层形成直径大小不一的球状填料，高铝球在焙烧活化回转筒体内随其回转时不停滚动、相互摩擦；步骤四，分布器的螺旋输送器将导向剂物料输送进入喷射器，同时高温烟气挟带循环流化床燃煤锅炉飞灰从热风道进入喷射器与导向剂物料混合后经分流锥导引扑向分布器的蜗旋桨叶，受离心力作用沿蜗旋桨叶旋转切线方向甩向焙烧活化回转筒体内壁，受焙烧活化回转筒体内壁摩擦、高铝球堆层、重力、蜗旋桨叶阻碍作用失去动能停留在底部，高铝球堆层悬浮在其间并相互摩擦研磨，在炉内900～1280℃温度下完成活化及研磨成足够细度的高岭土成品颗粒；步骤五，风选器进口设计为沿圆周方向均布的三个蜗旋进口，能够避免焙烧活化回转炉筒体组件两端烟风流道短接并导引蜗旋桨叶扬起的沿焙烧活化回转筒体内壁螺旋前进的旋风风带，高温烟气沿蜗旋桨叶扬起的螺旋旋风风带的路径前进裹挟细度合格进入风选器，从而分选出活化程度和细度较为均匀的成品颗粒。
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