CN108246211B - 粉体动态煅烧方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种粉体动态煅烧方法，包括：1）将未烘干的原料送入干燥单元干燥以生成干燥物料；2）干燥物料进入料仓，并依次进入料仓下方的变频控制的旋转供料器和文丘里供料器以定量供料；3）通过气力输送单元向文丘里供料器提供高温压缩空气和过热水蒸汽任意比例混合的输送气体，由输送气体将定量供应的干燥物料送至煅烧单元；4）干燥物料切向进入煅烧单元的内筒，在内筒内的螺旋导流片导流下与内筒的壁面及输送气体在内筒内所形成的气流完成换热并进行煅烧，生成煅烧后物料；5）煅烧后物料经由冷却单元冷却后进入物料收集与烟气处理单元，完成物料收集和烟气排放。本发明有助于保证产品纯度、精确稳定物料输送、高运行率和低综合能耗。
Description
技术领域：
本发明涉及粉体煅烧技术领域，特别涉及一种粉体动态煅烧方法。
背景技术：
煅烧用于提纯、分解、还原、改性的工艺过程。在矿山开采过程中产生的小料，生产过程中产生的矿渣，例如铅锌矿浮选之后的矿渣、电石炉产生的电石渣、生产磷酸产生的磷石膏二次利用时产生的硫铵渣等，这些材料由于粒径达不到要求不能用于传统工艺的煅烧，往往只能用来铺路，极少部分用于水泥煅烧，存在着极大的资源浪费。粉体动态煅烧广泛应用于冶金、化工、采矿等领域，也是粉渣固体废弃物再利用的新型处理方式，具有广阔的前景和市场。粉体动态煅烧涉及材料、传热、传质和流体多个领域，通过粉体煅烧的方式，实现资源再利用，从而减轻环境的负担。
粉体动态煅烧相对于传统的块状煅烧方式具有煅烧时间短、换热系数大、产品品质高等优点，但是其与物料输送、煅烧温度、料气比、输送气体成分、装置结构等有着密切的联系。粉体煅烧时间处于秒级级别，各工艺参数如何实现精确控制，降低综合能耗，避免产品的生过烧，保证成品的纯度和设备运行率，是目前粉体动态煅烧行业的难点。
发明内容：
为解决上述问题，本发明提供一种有助于保证产品纯度、精确稳定物料输送、高运行率和低综合能耗的粉体动态煅烧方法将是有利的。
为此，本发明提供一种粉体动态煅烧方法，其包括如下步骤：1) 将未烘干的原料送入粉体动态煅烧系统的干燥单元进行干燥以生成干燥物料；2)干燥物料进入粉体动态煅烧系统的下料单元的料仓，并依次进入料仓下方的变频控制的旋转供料器和文丘里供料器以定量供料；3)通过粉体动态煅烧系统的气力输送单元向文丘里供料器提供高温压缩空气和过热水蒸汽任意比例混合的输送气体，由该输送气体将定量供应的干燥物料连续送至粉体动态煅烧系统的煅烧单元； 4)干燥物料切向进入煅烧单元的内筒，在内筒内的螺旋导流片导流下与内筒的壁面及输送气体在内筒内所形成的气流完成换热并进行煅烧，生成煅烧后物料；5)煅烧后物料经由粉体动态煅烧系统的冷却单元冷却后进入粉体动态煅烧系统的物料收集与烟气处理单元，完成物料收集和烟气排放。
在本发明中，由于煅烧时热源(即热风)不与内筒内的物料直接接触，保证了产品不受热源污染，适合产品精加工，有助于保证产品纯度；采取过热气体作为气源，增加了文丘里供料器的引射能力，进一步保证了旋转供料器-文丘里供料器这种组合式供料器的供粉稳定性，并且通过改变气源流量和下料量，可以改变料气比和煅烧时间，并避免过烧；物料切向进入煅烧空间(即内筒)内，且因内筒内设有螺旋导流片，这种结构与直管式煅烧空间相比，很大程度上能够减少所占用的煅烧空间资源(因为螺旋导流片加长了煅烧路径，从而可以使煅烧空间减小)，同时，物料和输送气体形成的气固两相流在内筒内流动极大的破坏了边界层，增强了换热效果，降低了能耗，同时也避免过烧；气力输送可以根据需要选择不同气氛(不同气氛是指压缩空气和水蒸汽的不同比例、或者压缩空气的种类根据煅烧物料进行相应选择)的气源，例如石灰石煅烧过程中选择过热水蒸汽作为载体，可以降低石灰石的分解温度，起到催化的目的，且煅烧单元的内筒内物料分解生成CO2和CaO成品，内筒内气体为CO2及水蒸汽，为提取高纯度的CO2降低了难度，产生极高的附加值产品；由于本发明供料稳定、换热效率高并且无过烧，从而系统停机修正的几率大大降低，使得整个系统具有高运行率。
进一步，上述气力输送单元包括压缩空气罐、蒸汽发生器、气体加热器、以及输送气体管路，其中，文丘里供料器在其进口端与输送气体管路连通，在其出口端经供料管路与内筒连通，该供料管路的与内筒相接的部分设置成与内筒相切，并在高度方向上有5-10°下倾角度。
进一步，上述干燥单元包括料斗、与料斗连通的具有换热管道的烘干机、以及一端与烘干机连通另一端与料仓连通的溜槽，从而使得未烘干的原料依次经过料斗、烘干机和溜槽进入下料单元的料仓。
进一步，上述冷却单元包括位于内筒的底部外侧的下夹层和与该下夹层连接的下冷却风入口和上冷却风出口，从而使得外部冷却风经由下冷却风入口进入下夹层、并对内筒内的煅烧后物料进行冷却后、经上冷却风出口排出。
进一步，上述物料收集与烟气处理单元包括与内筒连通的旋风筒、与旋风筒连通的成品灰斗、与旋风筒连通并穿过具有冷却水入口和冷却水出口的管壳式换热器的烟气管道、以及与烟气管道连通的布袋除尘器，其中在该烟气管道上还设置有冷风阀来控制排烟温度，从而使得煅烧后物料进入旋风筒完成其中的粉状物料收集，粉状物料收集后进入成品灰斗，其中的烟气接着进入管壳式换热器经由冷却水降温，通过调节冷风阀开度来控制排烟温度，最终使烟气经布袋除尘器后排向大气。
通过参考下面所描述的实施例，本发明的上述这些方面和其他方面将会得到更清晰地阐述。
附图说明：
发明的结构以及进一步的目的和优点将通过下面结合附图的描述得到更好地理解，其中，相同的参考标记标识相同的元件：
图1是根据本发明的一个具体实施方式的粉体动态煅烧方法所涉及的粉体动态煅烧系统的结构示意图；
图2是图1所示粉体动态煅烧系统的煅烧单元和冷却单元的结构示意图；
图3是图1所示粉体动态煅烧系统的下料单元的部分结构示意图。
具体实施方式：
下面将结合附图描述本发明的具体实施方式。
如图1至图3所示，根据本发明的一个具体实施方式的粉体动态煅烧方法包括如下步骤：1)将未烘干的原料送入粉体动态煅烧系统的干燥单元100进行干燥以生成干燥物料；2)干燥物料进入粉体动态煅烧系统的下料单元200的料仓8，并依次进入料仓8下方的变频控制的旋转供料器9和文丘里供料器10以定量供料；3)通过粉体动态煅烧系统的气力输送单元300向文丘里供料器10提供高温压缩空气和过热水蒸汽任意比例混合的输送气体，由该输送气体将定量供应的干燥物料连续送至粉体动态煅烧系统的煅烧单元400；4)干燥物料切向进入煅烧单元400的内筒13，在内筒13内的螺旋导流片130 导流下与内筒13的壁面及输送气体在内筒13内所形成的气流完成换热并进行煅烧，生成煅烧后物料；5)煅烧后物料经由粉体动态煅烧系统的冷却单元500冷却后进入粉体动态煅烧系统的物料收集与烟气处理单元600，完成物料收集和烟气排放。
在本发明中，由于煅烧时热源(即热风)不与内筒内的物料直接接触，保证了产品不受热源污染，适合产品精加工，有助于保证产品纯度；采取过热气体作为气源，增加了文丘里供料器10的引射能力，进一步保证了旋转供料器-文丘里供料器这种组合式供料器的供粉稳定性，并且通过改变气源流量和下料量，可以改变料气比和煅烧时间，并避免过烧；物料切向进入煅烧空间(即内筒13)内，且因内筒内设有螺旋导流片130，这种结构与直管式煅烧空间相比，很大程度上能够减少所占用的煅烧空间资源(因为螺旋导流片加长了煅烧路径，从而可以使煅烧空间减小)，同时，物料和输送气体形成的气固两相流在内筒13内流动极大的破坏了边界层，增强了换热效果，降低了能耗，同时也避免过烧；气力输送可以根据需要选择不同气氛(不同气氛是指压缩空气和水蒸汽的不同比例、或者压缩空气的种类根据煅烧物料进行相应选择)的气源，例如石灰石煅烧过程中选择过热水蒸汽作为载体，可以降低石灰石的分解温度，起到催化的目的，且煅烧单元的内筒13内物料分解生成CO2和CaO成品，内筒内气体为CO2及水蒸汽，为提取高纯度的CO2降低了难度，产生极高的附加值产品。
如图1所示，上述气力输送单元300包括压缩空气罐1、蒸汽发生器2、气体加热器3、以及输送气体管路301，其中，文丘里供料器10在其进口端与输送气体管路301连通，在其出口端经供料管路 302与内筒13连通，该供料管路302的与内筒13相接的部分设置成与内筒13相垂直。
如图1所示，上述干燥单元包括料斗4、与料斗4连通的具有换热管道101的烘干机102、以及一端与烘干机102连通另一端与下料单元200的料仓8连通的溜槽7，从而使得未烘干的原料依次经过料斗4、烘干机102和溜槽7进入下料单元200的料仓8,其中，换热管道101具有热流体进口5和热流体出口6。
如图1所示，下料单元200包括从干燥单元100的溜槽7接收干燥物料的料仓8、以及变频控制的旋转供料器9和文丘里供料器10，旋转供料器9和文丘里供料器10自上而下装设于料仓8下方。
如图1所示，并结合图2，煅烧单元400包括内筒13、位于内筒 13外的上夹层14，在内筒13内设置有螺旋导流片130，上夹层14 构成为具有下热风进口15和上热风出口16并用来供给内筒13内物料升温及煅烧所需热量的热源空间。
再如图1所示，并结合图2，下料单元200中的文丘里供料器10 在其进口端与该输送气体管路301连通，在其出口端经供料管路302 与内筒13连通，该供料管路302的与内筒13相接的部分11设置成与内筒13相切，并在高度方向上有5-10°下倾角度，从而内筒13 可切向接收由输送气体输送的干燥物料。
进一步，上述冷却单元500包括位于内筒13的底部外侧的下夹层17和与该下夹层17连接的下冷却风入口18和上冷却风出口19，从而使得外部冷却风经由下冷却风入口18进入下夹层17、并对内筒 13内的煅烧后物料进行冷却后、经上冷却风出口19排出。
进一步，上述物料收集与烟气处理单元600包括经由物料收集管 12与内筒13连通的旋风筒20、与旋风筒20连通的成品灰斗21、与旋风筒20连通并穿过具有冷却水入口23和冷却水出口24的管壳式换热器22的烟气管道601、以及与烟气管道601连通的布袋除尘器26，其中在该烟气管道601上还设置有冷风阀25来控制排烟温度，从而使得煅烧后物料进入旋风筒20完成其中的粉状物料收集，粉状物料收集后进入成品灰斗21，其中的烟气接着进入管壳式换热器22 经由冷却水降温，通过调节冷风阀25开度来控制排烟温度，最终使烟气经布袋除尘器后排向大气。
煅烧单元400的上夹层14具有下热风进口15和上热风出口16，上夹层内设有折流挡板，保证热风与内筒13充分接触换热，对内筒 13内的物料进行热量供给。
下面再结合图1至图3详细介绍一下本实施方式的粉体动态煅烧方法的具体工艺流程：
1)物料干燥：未烘干的原料在干燥单元100中经料斗4进入烘干机102，换热管道101作为热源对原料进行干燥，其中换热管道101 具有热流体进口5和热流体出口6，其中热流体进口5为热源进口，热流体出口6为热源出口，干燥的物料由溜槽7进入下料单元200中的料仓8；
2)物料输送：料仓8中的干燥物料经变频控制的旋转供料器9 进入文丘里供料器10，物料经由旋转供料器9和文丘里供料器10组成的组合式供料器送至煅烧单元400；
3)输送气体：压缩空气和水蒸汽作为通向文丘里供料器10的气源，即作为用来输送物料的输送气体，其中压缩空气来源于压缩空气罐1，水蒸汽来源于蒸汽发生器2产生的饱和水蒸汽再经气体加热器 3加热后变为过热水蒸汽；
4)物料煅烧：物料经输送气体的气力输送切向进入煅烧单元400 中内筒13，并沿内筒13的壁面做螺旋运动，其中内筒13内设有螺旋导流片130，上夹层14作为热源空间，热风由下热风进口15进入上夹层14，由上热风出口16排出；
5)物料冷却：冷却单元500中的下夹层17作为物料冷却空间，冷却风下冷却风入口18进入，由上冷却风出口19排出；
6)物料收集与烟气处理：来自煅烧单元400的烟气(即物料在煅烧后和输送气体的混合体)进入物料收集与烟气处理单元600的旋风筒20来完成物料收集，物料收集后进入成品灰斗21，烟气接着进入管壳式换热器22，其中冷却水经冷却水入口23进入管壳式换热器22，然后经由冷却水出口24流出用于冷却烟气，通过调节冷风阀25 开度控制排烟温度，最终烟气经布袋除尘器26后排向大气。
本发明优点及效果在于以下几个方面：
1)干燥时，热源流体在干燥单元中与原料不接触，同时，煅烧时热源(指热风)在上夹层14内也不与内筒13内的物料直接接触，保证了产品不受热源污染，有助于保证产品纯度，适合产品精加工；
2)煅烧空间即内筒13内设有螺旋导流片130，这种结构与直管的煅烧空间相比，因为螺旋导流片130加长了煅烧路径，所以可以很大程度上减少煅烧空间，同时由于物料和输送气体形成的气固两相流在管内流动极大的破坏了边界层，增强了换热效果，且避免了局部过烧现象；
3)气力输送可以根据需要选择不同气氛的气源，不同气氛是指压缩空气和水蒸汽可以按不同比例混合作为气源，例如石灰石煅烧过程中选择过热水蒸汽作为载体，可以降低石灰石的分解温度，起到催化的目的；同时，内筒内烟气为物料分解出的CO2、CaO成品和水蒸汽，CaO成品通过旋风收尘及布袋除尘进行二级分离，水蒸汽可通过冷凝方式析出，降低了提取高纯度的CO2的难度，从而产生极高的附加值产品；
4)采取过热气体作为气源，可以增加文丘里供料器10的引射能力，进一步保证旋转供料器与文丘里供料器的组合式供料器的供粉稳定性，通过改变气源流量和下料量，可以改变料气比和煅烧时间。
本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而可以理解，在本发明的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述结构作各种变化和改进，包括这里单独披露的或要求保护的技术特征的组合，以及明显地包括这些特征的其它组合。这些变形和/或组合均落入本发明所涉及的技术领域内，并落入本发明权利要求的保护范围。
Claims (5)
1.一种粉体动态煅烧方法，其特征在于包括如下步骤：1）将未烘干的原料送入粉体动态煅烧系统的干燥单元进行干燥以生成干燥物料；2）干燥物料进入粉体动态煅烧系统的下料单元的料仓，并依次进入料仓下方的变频控制的旋转供料器和文丘里供料器以定量供料；3）通过粉体动态煅烧系统的气力输送单元向文丘里供料器提供高温压缩空气和过热水蒸汽任意比例混合的输送气体，由该输送气体将定量供应的干燥物料连续送至粉体动态煅烧系统的煅烧单元；4）干燥物料切向进入煅烧单元的内筒，在内筒内的螺旋导流片导流下与内筒的壁面及输送气体在内筒内所形成的气流完成换热并进行煅烧，生成煅烧后物料；5）煅烧后物料经由粉体动态煅烧系统的冷却单元冷却后进入粉体动态煅烧系统的物料收集与烟气处理单元，完成物料收集和烟气排放。
2.根据权利要求1所述的粉体动态煅烧方法，其特征在于，所述气力输送单元包括压缩空气罐、蒸汽发生器、气体加热器、以及输送气体管路，其中，所述文丘里供料器在其进口端与输送气体管路连通，在其出口端经供料管路与所述内筒连通，该供料管路与所述内筒相接的部分设置成与所述内筒相切，并在高度方向上有5～10°下倾角度。
3.根据权利要求1所述的粉体动态煅烧方法，其特征在于，所述干燥单元包括料斗、与料斗连通的具有换热管道的烘干机、以及一端与烘干机连通另一端与所述料仓连通的溜槽，从而使得所述未烘干的原料依次经过料斗、烘干机和溜槽进入所述下料单元的所述料仓。
4.根据权利要求1所述的粉体动态煅烧方法，其特征在于，所述冷却单元包括位于所述内筒的底部外侧的下夹层和与该下夹层连接的下冷却风入口和上冷却风出口，从而使得外部冷却风经由下冷却风入口进入下夹层、并对所述内筒内的所述煅烧后物料进行冷却后、经上冷却风出口排出。
5.根据权利要求1所述的粉体动态煅烧方法，其特征在于，所述物料收集与烟气处理单元包括与所述内筒连通的旋风筒、与旋风筒连通的成品灰斗、与旋风筒连通并穿过具有冷却水入口和冷却水出口的管壳式换热器的烟气管道、以及与烟气管道连通的布袋除尘器，其中在该烟气管道上还设置有冷风阀来控制排烟温度，从而使得所述煅烧后物料进入旋风筒完成其中的粉状物料收集，粉状物料收集后进入成品灰斗，其中的烟气接着进入管壳式换热器经由冷却水降温，通过调节冷风阀开度来控制排烟温度，最终使烟气经布袋除尘器后排向大气。
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Denomination of invention: Dynamic calcination method of powder Effective date of registration: 20230922 Granted publication date: 20200811 Pledgee: Chengdong Branch of Nanjing Bank Co.,Ltd. Pledgor: JIANGSU ZHONGSHENGYUAN TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2023980058008 |