CN110128040A - 一种规模化消纳磷石膏制硬石膏粉的装备系统 - Google Patents

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Abstract

一种规模化消纳磷石膏制硬石膏粉的装备系统，包括配给料装置、立磨、立磨收尘装置、生粉输送装置、生粉库、生粉计量给料输送装置、组合型旋风预热器、流化床炉、热风炉、换热输送机、熟粉输送装置和熟粉库。利用本发明装备系统，以工业废渣磷石膏为原料制硬石膏粉，可以直接大量消纳含水磷石膏，对含水磷石膏进行同步改性、干燥、粉磨，并能快速完成“脱水+焙烧”过程，且易于有效控制焙烧质量，能耗低。

Description

一种规模化消纳磷石膏制硬石膏粉的装备系统
技术领域
本发明涉及硬石膏胶凝材料制造技术领域，具体涉及一种规模化用磷石膏制硬石膏粉的装备系统。
背景技术
现有的硬石膏胶凝材料的制备，一般是采用天然硬石膏粉磨加活化剂制成，或采用回转窑煅烧二水石膏转化为硬石膏再粉磨复合活化添加剂制成。
在利用各类工业废石膏，尤其是磷石膏制硬石膏粉的方法中，目前的先进技术和装备是采用三台回转窑三级组合工艺，组合式工艺装备中的第一级回转窑为烘干回转窑（即转筒式烘干机）、第二级为煅烧（制硬石膏）回转窑（即直热式回转焙烧炉）、第三级为粉料冷却回转窑（即转筒式冷却机），经焙烧冷却的硬石膏粉再经粉磨制成硬石膏粉。
无论是传统的“回转窑煅烧+粉磨”装备系统，还是当前先进水平的“组合三级回转窑+粉磨”装备系统，焙烧质量上都存在过烧或欠烧问题，且能耗较高，产能较低。
现有先进工艺及其设备系统在技术方面的局限性，使得其生产规模大多处于10万t/a～30t/a的产能范围。而10万t/a～30t/a的产能的消纳处理能力对于堆存量逾数亿吨，年新增排放总量近5000万吨的磷石膏的规模来说明显不足。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种便于直接大量消纳含水磷石膏，同步改性干燥粉磨，并能快速完成“脱水+焙烧”过程，且易于有效控制焙烧质量，能耗低的磷石膏制硬石膏粉的装备系统。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是， 一种规模化消纳磷石膏制硬石膏粉的装备系统，主要包括：配给料装置、立磨、立磨收尘装置、生粉输送装置、生粉库、生粉计量给料输送装置、组合型旋风预热器、流化床炉、热风炉、换热输送机、熟粉输送装置、熟粉库，所述组合型旋风预热器由从下往上依次连接的至少两级旋风预热器组合构成，即至少由第一旋风预热器、第二旋风预热器组合构成，每级旋风预热器包括上部的出风口上行管道、底部的带锁风翻板阀的卸料管道和侧上部的风料进口，下一级旋风预热器的出风口上行管道与上一级旋风预热器的风料进口相连；所述的配给料装置与立磨的进料口相连，立磨的风料出口与立磨收尘装置的风料进口相连，立磨收尘装置的粉料出口与生粉输送装置的进料口相连，生粉输送装置的出料口与生粉库的进料口相连，生粉库的库底排料口与生粉计给料输送装置的进料口相连，生粉计量给料输送装置的出料口与第二旋风预热器的进料口相连，组合型旋风预热器的第二旋风预热器的卸料管道与流化床炉的进料口相连，流化床炉上部的风料出口与组合型旋风预热器的第一旋风预热器的风料进口相连，组合型旋风预热器的第一旋风预热器的卸料管道与换热输送机的进料口相连，换热输送机的出料口与熟粉输送装置的进口相连，熟粉输送装置的出口与熟粉库的进口相连，换热输送机的热风出口与热风炉的进风口管道相连，热风炉的热风出口分别与立磨、流化床炉的热风进口以管道相连，组合型旋风预热器的顶部旋风预热器的废气出口与立磨的热风进口以管道相连。
进一步，所述组合型旋风预热器还包括第三旋风预热器，或者还包括第四旋风预热器,或者还包括第五旋风预热器。
可见，所述组合型旋风预热器可以由二～五级旋风预热器组合构成。
进一步，所述流化床炉的下部或中下部还设有燃料燃烧装置，所述燃料燃烧装置可以提供流化床炉所需的全部热能或部分热能。
进一步，还设有立磨热风炉，所述立磨热风炉与立磨的热风进口以管道相连。
进一步，还设有流化床炉热风炉，所述流化床炉热风炉与流化床炉的热风进口以管道相连。
进一步，所述配给料装置为磷石膏喂料装置。
进一步，所述配给料装置还包括改性剂加料装置和/或添加剂加料装置。
进一步，所述立磨收尘装置由依次相连的旋风分离器、风机、收尘器构成。
本发明规模化消纳磷石膏制硬石膏粉的装备系统可利用现有干法旋窑水泥生产线的生料立磨系统、窑尾的分解炉和五级预热器系统改造而成，作为大量消纳磷石膏制硬石膏粉的装备系统。
本发明装备系统的基本工艺流程为：含水磷石膏（散料或块状料）和改性添加剂经配给料装置连续喂入立磨内，起始时，由热风炉向立磨供应热风，正常运行状况下，可由组合型旋风预热器出口废气余热供应热能，进入立磨的磷石膏经改性、干燥、粉磨后，随废气流进入立磨收尘装置，立磨收尘装置收集的生粉输送入生粉库，生粉经计量连续送入“组合型旋风预热器+流化床炉”内快速完成脱水焙烧，成为硬石膏粉，连续排出的热硬石膏粉经换热输送装置回收余热后，输送入熟粉（即硬石膏粉）库；回收的余热供流化床炉循环利用。
本发明的技术原理及技术优势： 1）可以利用其他行业如水泥等生产行业已成熟应用的节能型立磨系统的能耗低、产能高、对物料适应性较强的特点，用于将工业废渣含水磷石膏经干燥、粉磨制成干粉末，并剥离磷石膏晶体颗粒上的杂质及包裹于簇状石膏晶体中的有机杂质而净化石膏晶体，且易于同步实施磷石膏的改性、干燥、粉磨，为磷石膏的快速焙烧及有机杂质的充分烧蚀创造条件；2）利用组合型旋风预热器+流化床炉，即“二级～五级旋风预热器+流化床炉”的“脱水+焙烧”，以热气流和粉末制硬石膏粉系统，效率高而节能，突破了传统的磷石膏焙烧控制理念，使磷石膏干粉末在8～40秒内快速脱水预热，然后，再在流化床炉内700℃～950℃温度范围下5秒～15秒的时间内焙烧为硬石膏，并烧蚀掉有机杂质，且可抑制无水石膏晶体的致密化，即易于防止欠烧和过烧；同时，以换热式输送机装置回收硬石膏粉的余热供流化床炉系统循环利用，且将脱水焙烧系统的组合型旋风预热器出口废气余热用作立磨制干粉系统的主要热源，以最大限度地节省能耗；3）消纳磷石膏规模易于达到3000～10000吨/天，且易于实现自动化控制，稳定产品质量。
附图说明
图1为发明装备系统实施例1的结构示意图；
图2 为发明装备系统实施例2的结构示意图；
图3为发明装备系统实施例3的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1所示，本实施例主要包括配给料装置1、立磨2、立磨收尘装置3、生粉输送装置4、生粉库5、生粉计量给料输送装置6、二级组合型旋风预热器7、流化床炉8、热风炉9、换热输送机10、熟粉输送装置11、熟粉库12，所述配给料装置1包括磷石膏喂料装置101和改性剂加料装置102，所述立磨收尘装置3包括依次相连的旋风分离器301、风机302、收尘器303，所述的二级组合型旋风预热器7由从下往上依次相连的第一旋风预热器7A、第二旋风预热器7B组合构成，每级旋风预热器包括上部的出风口上行管道、底部的带锁风翻板阀的卸料管道和侧上部的风料进口，下一级旋风预热器的出风口上行管道与上一级旋风预热器的风料进口相连；所述的磷石膏配给料装置1的磷石膏喂料装置101和改性剂加料装置102与立磨2的进料口相连，热风炉9的热风出口与立磨2的热风进口以管道相连，立磨2的风料出口与旋风分离器301的风料进口以管道相连，旋风分离器301的含尘气流出风口与风机302的进风口以管道相连，风机302的出风口与收尘器303的进风口以管道相连，所述的生粉输送装置4的进料口与旋风分离器301和收尘器303的粉料出口相连，生粉输送装置4的出料口与生粉库5的进料口相连，生粉计量给料输送装置6的进料口与生粉库5底部的出料口相连，生粉计量给料输送装置6的末端出料口与二级组合型旋风预热器7的第二旋风预热器7B的进料口相连，二级组合型预热器7中的第二旋风预热器7B的卸料管道与流化床炉8的进料口相连，流化床炉8顶部的风料出口与二级组合型预热器7的第一旋风预热器7A的风料进口相连，二级组合型旋风预热器7的第一旋风预热器7A的卸料管道与换热输送机10的进料口相连，换热输送机10的出料口与熟粉输送装置11的进料口相连，熟粉输送装置11的出料口与熟粉库12的进料口相连，换热输送机10的余热气流出口与热风炉9的进风口以管道相连，热风炉9的热风出口分别与立磨2和流化床炉8的热风进口以管道相连，二级组合型旋风预热器7的顶部旋风预热器（即本实施例的第二旋风预热器）7B的废气出口与立磨2热风进口以管道相连。
工作过程：所述的热风炉9通过热风管道提供立磨2入磨热风（运行起始阶段，立磨2所需的热风由热风炉9供给），磷石膏配给料装置1将含水磷石膏从立磨2的进料口连续喂入立磨2内（必要时可配加适量改性剂，所述改性剂通过改性剂加料装置102喂入立磨2内），进入立磨2内的含水磷石膏物料同时高效进行改性、干燥和粉磨，粉磨物料随湿热气流从立磨2的上部风料出口排出经连接管道直接进入旋风分离器301内，旋风分离器301分选收集的粗颗粒粉末经粉料出口排出，通过生粉输送装置4送入生粉库5，旋风分离器301的含尘气流从旋风分离器301的出风口排出经连接管道通过风机302引风从收尘器303的进风口进入收尘器303内，含湿废气经收尘器303净化粉尘后从收尘器303的废气出口排出，收尘器303收集的细颗粒粉末经收尘器303的粉料出口排出，通过生粉输送装置4送入生粉库5，生粉库5内的生粉经库底生粉计量给料输送装置6输送入二级组合型旋风预热器7的第二旋风预热器7B的进料口，经第二旋风预热器7B预热，通过卸料管道卸出进入流化床炉8，控制流化床炉8底部密相区温度800～950℃、稀相区温度820～860℃、炉膛出口温度810～850℃，在流化床炉区域内800℃～950℃温度下，在通过流化床炉8的9～11秒的时间范围内，焙烧为硬石膏，并烧蚀掉有机杂质，同时抑制无水石膏晶体的致密化；从流化床炉8连续排出的热硬石膏粉经换热输送机10回收余热后，经熟粉输送装置11输送入熟粉（即硬石膏粉）库12内，换热输送机10回收的余热供给热风炉9循环利用，以节约能耗。
实施例2
如图2所示，本实施例主要包括配给料装置1、立磨2、立磨收尘装置3、生粉输送装置4、生粉库5、生粉计量给料输送装置6、三级组合型旋风预热器7、流化床炉8、立磨热风炉9a、换热输送机10、熟粉输送装置11、熟粉库12，所述配给料装置1包括磷石膏喂料装置101，立磨收尘装置3包括依次相连的旋风分离器301、风机302、收尘器303，所述的三级组合型旋风预热器7由从下往上依次相连的第一旋风预热器7A、第二旋风预热器7B、第三旋风预热器7C组合构成，每级旋风预热器包括上部的出风口上行管道、底部的带锁风翻板阀的卸料管道和侧上部的风料进口，下一级旋风预热器的出风口上行管道与上一级旋风预热器的风料进口相连，所述的磷石膏配给料装置1的磷石膏喂料装置101与立磨2的进料口相连，立磨热风炉9a的热风出口与立磨2的热风进口以管道相连，立磨2的风料出口与旋风分离器301的风料进口以管道相连，旋风分离器301的含尘气流出风口与风机302的进风口以管道相连，风机302的出风口与收尘器303的进风口以管道相连，所述的生粉输送装置4的进料口与旋风分离器301和收尘器303的粉料出口相连，生粉输送装置4的出料口与生粉库5的进料口相连，生粉计量给料输送装置6的进料口与生粉库5的出料口相连，生粉计量给料输送装置6的末端出料口与三级组合型旋风预热器7的第三旋风预热器7C的进料口相连，三级预热器7中的第二旋风预热器7B的卸料管道与流化床炉8的进料口相连，所述的流化床炉8的中下部设有燃料燃烧装置801，流化床炉8顶部的风料出口与三级预热器7的第一旋风预热器7A的风料进口相连，三级组合型旋风预热器7的第一旋风预热器7A的卸料管道与换热输送机10的进料口相连，换热输送机10的出料口与熟粉输送装置11的进料口相连，熟粉输送装置11的出料口与熟粉库12的进料口相连，换热输送机10的余热气流出口与流化床炉8中下部燃料燃烧装置801和底部的进风口以管道相连，三级组合型旋风预热器7的第三旋风预热器7C的废气出口与立磨2的热风进口以管道相连，所述的流化床炉8的中下部设置的燃料燃烧装置801，可提供流化床炉8所需的全部热能。
工作过程：所述的立磨热风炉9a通过热风管道提供立磨2入磨热风（初始时，立磨2所需的热风由热风炉供给），磷石膏配给料装置1的磷石膏喂料装置101将含水磷石膏从立磨2的进料口连续喂入立磨2内，进入立磨2内的含水磷石膏物料同时高效进行干燥和粉磨，粉磨物料随湿热气流从立磨2的上部风料出口排出经连接管道直接进入旋风分离器301内，旋风分离器301分选收集的粗颗粒粉末经粉料出口排出，经生粉输送装置4送入生粉库5，旋风分离器301的含尘气流从旋风分离器301的出风口排出经连接管道通过风机302引风从收尘器303的进风口进入收尘器303内，含湿废气经收尘器303净化粉尘后从收尘器303的废气出口排出，收尘器303收集的细颗粒粉末经粉料出口排出，经生粉输送装置4送入生粉库5，生粉库5内的生粉经库底生粉计给料输送装置6输送入三级组合型旋风预热器7的第三旋风预热器7C的进料口，经第三旋风预热器7C、第二旋风预热器7B预热后通过卸料管道卸出进入流化床炉8，控制流化床炉底部密相区温度860～980℃、稀相区温度810～920℃、炉膛出口温度800～910℃，在流化床炉区域内810℃～980℃温度范围下，8～10秒的时间内，焙烧为硬石膏，并烧蚀掉有机杂质、同时抑制无水石膏晶体的致密化，从流化床炉8连续排出的热硬石膏粉经换热输送机10回收余热后，经熟粉输送装置11输送入熟粉（即硬石膏粉）库12内，换热输送机10回收的余热供给流化床炉8循环利用，以节约能耗。
实施例3
如图3所示，本实施例主要包括配给料装置1、立磨2、立磨收尘装置3、生粉输送装置4、生粉库5、生粉计给料输送装置6、五级组合型旋风预热器7、流化床炉8、立磨热风炉9a、流化床炉热风炉9b、换热输送机10、熟粉输送装置11、熟粉库12，所述配给料装置1包括磷石膏喂料装置101、改性剂加料装置102和添加剂加料装置103，所述立磨收尘装置3包括依次相连的旋风分离器301、风机302、收尘器303，所述的五级组合型旋风预热器7由从下往上依次相连的第一旋风预热器7A、第二旋风预热器7B、第三旋风预热器7C、第四旋风预热器7D、第五旋风预热器7E组合构成，每级旋风预热器包括上部的出风口上行管道、底部的带锁风翻板阀的卸料管道和侧上部的风料进口，下一级旋风预热器的出风口上行管道与上一级旋风预热器的风料进口相连，所述的磷石膏配给料装置1的磷石膏喂料装置101、改性剂加料装置102和添加剂加料装置103与立磨2的进料口相连，立磨热风炉9a的热风出口与立磨2的热风进口以管道相连，立磨2的风料出口与旋风分离器301的风料进口以管道相连，旋风分离器301的含尘气流出风口与风机302的进风口以管道相连，风机302的出风口与收尘器303的进风口以管道相连，所述的生粉输送装置4的进料口与旋风分离器301和收尘器303的粉料出口相连，生粉输送装置4的出料口与生粉库5的进料口相连，生粉计量给料输送装置6的进料口与生粉库5的出料口相连，生粉计量给料输送装置6的出料口与五级组合型旋风预热器7的第五旋风预热器7E的进料口相连，五级组合型旋风预热器7中的第二旋风预热器7B的卸料管道与流化床炉8的进料口相连，流化床炉8顶部的风料出口与五级组合型旋风预热器7的第一旋风预热器7A的风料进口相连，五级组合型旋风预热器7的第一旋风预热器7A的卸料管道与换热输送机10的进料口相连，换热输送机10的出料口与熟粉输送装置11的进料口相连，熟粉输送装置11的出料口与熟粉库12的进料口相连，换热输送机10的余热气流出口与流化床炉热风炉9b的进风口以管道相连，流化床炉热风炉9b的热风出口与流化床炉8的热风进口以管道相连，五级组合型旋风预热器7的顶部旋风预热器7E（即第五旋风预热器7E）的废气出口与立磨2热风进口以管道相连。
工作过程：所述的立磨热风炉9a通过热风管道提供立磨2入磨热风（初始时，立磨2所需的热风由热风炉9a供给），磷石膏配给料装置1的磷石膏喂料装置101、改性剂加料装置102和添加剂加料装置103分别将含水磷石膏、改性剂和添加剂按照预定比例从立磨2的进料口连续喂入立磨2内，进入立磨2内的含水磷石膏物料同时高效进行改性、干燥和粉磨，粉磨物料随湿热气流从立磨2的上部风料出口排出经连接管道直接进入旋风分离器301内，旋风分离器301分选收集的粗颗粒粉末经粉料出口排出，经生粉输送装置4送入生粉库5，旋风分离器301的含尘气流从旋风分离器301的出风口排出经连接管道通过风机302引风从收尘器303的进风口进入收尘器303内，含湿废气经收尘器303净化粉尘后从收尘器303的废气出口排出，收尘器303收集的细颗粒粉末经粉料出口排出，经生粉输送装置4送入生粉库5，生粉库5内的生粉经库底生粉计量给料输送装置6输送入五级组合型旋风预热器7的第五旋风预热器7E的进料口，经第五旋风预热器7E、第四旋风预热器7D、第三旋风预热器7C、第二旋风预热器7B预热后通过卸料管道卸出进入流化床炉8，控制流化床炉底部密相区温度900～1050℃、稀相区温度860～980℃、炉膛出口温度850～970℃，在流化床炉区域内850℃～1050℃温度范围下，经6～8秒的时间焙烧为硬石膏，并烧蚀掉有机杂质，同时抑制无水石膏晶体的致密化，从流化床炉8连续排出的热硬石膏粉经换热输送机10回收余热后，通过熟粉输送装置11输送入熟粉（即硬石膏粉）库12内，换热输送机10回收的余热供给流化床炉热风炉9b循环利用，以节约能耗。

Claims (8)

1.一种规模化消纳磷石膏制硬石膏粉的装备系统，其特征在于，主要包括：配给料装置（1）、立磨（2）、立磨收尘装置（3）、生粉输送装置（4）、生粉库（5）、生粉计量给料输送装置（6）、组合型旋风预热器（7）、流化床炉（8）、热风炉（9）、换热输送机（10）、熟粉输送装置（11）、熟粉库（12），所述组合型旋风预热器（7）由从下往上依次连接的至少两级旋风预热器组合构成，即至少由第一旋风预热器（7A）、第二旋风预热器（7B）组合构成，每级旋风预热器包括上部的出风口上行管道、底部的带锁风翻板阀的卸料管道和侧上部的风料进口，下一级旋风预热器的出风口上行管道与上一级旋风预热器的风料进口相连；所述的配给料装置（1）与立磨（2）的进料口相连，立磨（2）的风料出口与立磨收尘装置（3）的风料进口相连，立磨收尘装置（3）的粉料出口与生粉输送装置（4）的进料口相连，生粉输送装置（4）的出料口与生粉库（5）的进料口相连，生粉库（5）的库底排料口与生粉计量给料输送装置（6）的进料口相连，生粉计量给料输送装置（6）的出料口与旋风预热器（7）的进料口相连，组合型旋风预热器（7）的第二旋风预热器（7B）的卸料管道与流化床炉（8）的进料口相连，流化床炉（8）上部的风料出口与组合型旋风预热器（7）的第一旋风预热器（7A）的风料进口相连，组合型旋风预热器（7）的第一旋风预热器（7A）的卸料管道与换热输送机（10）的进料口相连，换热输送机（10）的出料口与熟粉输送装置（11）的进口相连，熟粉输送装置（11）的出口与熟粉库（12）的进口相连，换热输送机（10）的热风出口与热风炉（9）的进风口管道相连，热风炉（9）的热风出口分别与立磨（2）、流化床炉（8）的热风进口以管道相连，组合型旋风预热器（7）的顶部旋风预热器的废气出口与立磨（2）的热风进口以管道相连。
2.根据权利要求1所述的规模化消纳磷石膏制硬石膏粉的装备系统，其特征在于，所述组合型旋风预热器（7）还包括第三旋风预热器（7C），或者还包括第四旋风预热器（7D）,或者还包括第五旋风预热器（7E）。
3.根据权利要求1或2所述的规模化消纳磷石膏制硬石膏粉的装备系统，其特征在于，所述流化床炉（8）的下部或中下部设有燃料燃烧装置（801）。
4.根据权利要求1-3之一所述的规模化消纳磷石膏制硬石膏粉的装备系统，其特征在于，还设有立磨热风炉（9a），所述立磨热风炉（9a）与立磨（2）的热风进口以管道相连。
5.根据权利要求1-4之一所述的规模化消纳磷石膏制硬石膏粉的装备系统，其特征在于，还设有流化床炉热风炉（9b），所述流化床炉热风炉（9b）与流化床炉（8）的热风进口以管道相连。
6.根据权利要求1-5之一所述的规模化消纳磷石膏制硬石膏粉的装备系统，其特征在于，所述配给料装置（1）为磷石膏喂料装置（101）。
7.根据权利要求6所述的规模化消纳磷石膏制硬石膏粉的装备系统，其特征在于，所述配给料装置（1）还包括改性剂加料装置（102）和/或添加剂加料装置（103）。
8.根据权利要求1-7之一所述的规模化消纳磷石膏制硬石膏粉的装备系统，其特征在于，所述立磨收尘装置（3）由依次相连的旋风分离器（301）、风机（302）、收尘器（303）构成。
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