CN111380359A - 双热源旋流闪速煅烧系统及双热源旋流闪速煅烧方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双热源旋流闪速煅烧系统，包括依次连接的干燥单元、下料料仓、变频控制的旋转供料器、文丘里供料器、闪速煅烧单元、旋风二次加热物料收集单元，还包括物料冷却单元、第一烟气处理单元和热风炉，热风炉一路连接闪速煅烧单元的高温烟气入口以完成第一煅烧反应，另一路连接闪速煅烧单元的物料出口以完成第二煅烧反应，文丘里供料器连接有气力输送单元，物料冷却单元连接有底部锥斗。本发明还提供一种双热源旋流闪速煅烧方法。本发明粉体煅烧时间短、充分均匀，煅烧后石灰活性度高；能耗低，解决了闪速煅烧单元材质的限制，避免了闪速煅烧单元的堵塞问题，提高了闪速煅烧单元的使用寿命。

Description

双热源旋流闪速煅烧系统及双热源旋流闪速煅烧方法

技术领域：

本发明涉及一种矿物煅烧设备和工艺，特别涉及一种双热源旋流闪速煅烧系统及双热源旋流闪速煅烧方法。

背景技术：

在矿山开采过程中产生的小料，生产过程中产生的矿渣，例如电石炉产生的电石渣、铅锌矿浮选之后的矿渣、脱硫过程产生的脱硫灰等，这些材料因粒径达不到要求而不能用于传统工艺的煅烧，存在着极大的资源浪费，且其往往具有较强的酸碱性，无论是露天堆放，还是采取掩埋的处理方式，都会对环境造成严重的污染，危及居民生活和身体健康。

为了保护环境、变废为宝，有必要对其进行必要的深加工，提高附加值。通过粉体煅烧的方式，可实现资源再利用，从而减轻环境的负担。粉体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，有着广阔的市场前景。目前世界范围内，用于粉体煅烧的技术主要有流化床焙烧工艺、旋流动态煅烧工艺及悬浮煅烧工艺，但这些工艺都存在如下缺陷：设备复杂、庞大，热耗高，产品质量控制难度大，产品活性低。

为解决电石行业电石渣的循环回收利用，本发明的申请人提出了一种闪速煅烧装置（公开号为CN106766865），采取工业固废电石渣作为原料进行煅烧，已经实现电石渣的闪速煅烧。然而，由于不同粉体材料性质各异，同一类粉体材料也存在成分不一的情况，粉体材料在煅烧过程中往往表现出多阶段不同物质的分解，如电石渣第一阶段为低温段的氢氧化钙分解，第二阶段为高温段的碳酸钙分解，如果同在闪速煅烧单元进行高温煅烧来完成这两个阶段的分解，将对煅烧单元的材质提出更高的要求，影响设备的使用寿命，同时也不利于降低能耗。

发明内容：

为克服上述问题，本发明提供一种能够考虑粉体材料在煅烧过程中呈现不同物质多阶段分解特性从而降低系统热耗并提高设备使用寿命的双热源旋流闪速煅烧系统及双热源旋流闪速煅烧方法将是有利的。

为此，根据本发明的一个方面，提供一种双热源旋流闪速煅烧系统，包括依次连接的粉体原料烘干用干燥单元、下料料仓、变频控制的旋转供料器、文丘里供料器、闪速煅烧单元、旋风二次加热物料收集单元，以及分别与旋风二次加热物料收集单元连接的物料冷却单元和第一烟气处理单元，其中，还包括热风炉，该热风炉一路连接闪速煅烧单元的高温烟气入口以在闪速煅烧单元内完成第一煅烧反应，另一路连接闪速煅烧单元的物料出口以再次加热物料从而在旋风二次加热物料收集单元内完成第二煅烧反应，并且，文丘里供料器还连接有气力输送单元以将粉体原料以气固混合物的形式送入闪速煅烧单元，物料冷却单元还连接有底部锥斗。进一步，上述第一煅烧反应为氢氧化钙分解反应，第二煅烧反应为碳酸钙分解反应。

本发明的优点在于：1）粉体煅烧时间短；2）采用闪速煅烧后再进行旋风二次加热，即采用双热源旋流闪速煅烧，使电石渣分阶段分解，闪速煅烧单元实现氢氧化钙分解，旋风二次加热实现碳酸钙分解，这降低了煅烧能耗，妥善地解决了闪速煅烧单元材质的限制，并避免了闪速煅烧单元的堵塞问题，使得一方面提高了闪速煅烧单元的使用寿命，从而提高了整个系统的使用寿命及运转率，另一方面使得粉体物料煅烧后的石灰活性度高，产品质量好；3）通过气力输送单元能够改变物料的输送压力、流量；通过变频控制的旋转供料器能够改变下料量，从而精确控制物料流速及停留时间，通过来自热风炉的高温烟气流量和温度控制闪速煅烧单元内的热负荷、反应温度，从而保证粉体物料煅烧的充分性及均匀性。

再进一步，上述闪速煅烧单元具有煅烧反应螺旋管和围绕该煅烧反应螺旋管的高温烟气炉膛，该煅烧反应螺旋管具有与文丘里供料器连接的物料入口和物料出口，该高温烟气炉膛具有高温烟气入口以与该煅烧反应螺旋管内的物料间接换热。

由于闪速煅烧单元采用间接热交换的方式对粉状物料进行加热，粉状物料与高温烟气相互独立，因此控制相对简单。

又进一步，上述热风炉的另一路具有热风喷口，该热风喷口与物料出口设置成方向一致，旋风二次加热物料收集单元设置有物料切向入口。

通过上述结构设置，输送风带动物料采用切向进入的方式进入闪速煅烧单元的煅烧反应螺旋管后，沿着煅烧反应螺旋管盘旋向下运动，一方面延长了物料在煅烧反应螺旋管内停留的时间，另一方面可以使物料与煅烧反应螺旋管的壁面充分接触，加强煅烧反应螺旋管外的烟气与其内物料的热交换，提高换热效率；为了物料的有效分离，混合后的气固混合物采用切向进入的方式进入旋风二次加热物料收集单元。

还进一步，上述闪速煅烧单元的高温烟气炉膛的内壁上设置有折流板结构。

通过上述结构设置，在强化高温烟气的旋流效果的同时，增强高温烟气与煅烧反应螺旋管的外壁之间的热交换效率。

进一步，上述闪速煅烧单元还与干燥单元连接以向干燥单元提供烘干热源。

通过上述设置，闪速煅烧单元出来的烟气送至闪蒸干燥单元1作为烘干热源，实现热能的充分利用。

再进一步，上述干燥单元还连接有烟囱。

根据本发明的另一个方面，提供一种利用上述双热源旋流闪速煅烧系统进行粉体原料煅烧的双热源旋流闪速煅烧方法，其包括如下步骤：

1）将未烘干的电石渣粉料送入干燥单元进行干燥以生成电石渣干粉；

2）电石渣干粉进入下料料仓，并通过变频控制的旋转供料器送入文丘里供料器；

3）通过气力输送单元向文丘里供料器提供压缩空气作为输送空气将电石渣干粉输送至闪速煅烧单元，通过气力输送的电石渣干粉在闪速煅烧单元内与来自热风炉的高温烟气进行间接换热，进行一次煅烧完成氢氧化钙分解反应并生成气固混合物；

4）一次煅烧后的气固混合物离开闪速煅烧单元并与来自热风炉的另一路高温烟气混合加热，进入旋风二次加热物料收集单元进行二次煅烧完成碳酸钙分解反应，同时对二次煅烧后的气固混合物进行气固分离；

5）气固分离后的粉料经物料冷却单元冷却后由底部锥斗收集，同时气固分离后的二次煅烧烟气经收尘后排放。

进一步，在上述步骤3）中，电石渣干粉以切向形式进入闪速煅烧单元，在闪速煅烧单元内通过输送空气的带动以旋流的方式从由上向下运动，并在700～800℃的温度范围内进行一次煅烧脱去其中氢氧化钙的H2O而生成氧化钙；在步骤4）中，二次煅烧在900℃以上进行，脱去物料中碳酸钙的CO2生成氧化钙。

再进一步,上述一次煅烧的温度为750℃。

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双热源旋流闪速煅烧系统的结构示意图；

图2是图1所示双热源旋流闪速煅烧系统的闪速煅烧单元的煅烧反应螺旋管的放大了的示意性俯视图，图中示出了处于煅烧反应螺旋管切向上的物料入口。

具体实施方式：

下面将结合附图描述本发明的一个具体实施方式。

如图1所示，根据本发明的一个具体实施方式的双热源旋流闪速煅烧系统包括依次连接的粉体原料烘干用干燥单元1、下料料仓2、变频控制的旋转供料器3、文丘里供料器4、闪速煅烧单元6、旋风二次加热物料收集单元7、分别与旋风二次加热物料收集单元7连接的物料冷却单元8和第一烟气处理单元9、热风炉10、第一烟囱11，其中，该热风炉10一路连接闪速煅烧单元6的高温烟气入口61以在闪速煅烧单元6内完成第一煅烧反应，该第一煅烧反应为氢氧化钙分解反应，另一路连接闪速煅烧单元6的物料出口63以再次加热物料，从而在旋风二次加热物料收集单元7内完成第二煅烧反应，该第二煅烧反应为碳酸钙分解反应，并且，文丘里供料器4还连接有气力输送单元5，以将粉体原料以气固混合物的形式送入闪速煅烧单元6，物料冷却单元8还连接有底部锥斗12，该底部锥斗12用作物料收集单元。另外，闪速煅烧单元6还与干燥单元1连接以向干燥单元提供烘干热源，干燥单元还连接有第二烟气处理单元29，第二烟气处理单元29连接有第二烟囱21。

再如图1所示，闪速煅烧单元6具有煅烧反应螺旋管65和围绕该煅烧反应螺旋管65的高温烟气炉膛67，该煅烧反应螺旋管65具有与文丘里供料器4连接的物料入口62和上述物料出口63，该高温烟气炉膛67具有上述高温烟气入口61，从而使得该煅烧反应螺旋管65内的物料能够和高温烟气炉膛67内的高温烟气进行间接换热。

又进一步，上述热风炉10的另一路具有热风喷口（图未示），该热风喷口与物料出口63设置成方向一致。物料入口62设置成物料切向进入煅烧反应螺旋管65，如图2所示。在本实施方式中，旋风二次加热物料收集单元7设置有物料切向入口（图未示）。另外，闪速煅烧单元6的高温烟气炉膛67的内壁上设置有折流板结构（图未示），该折流板结构包括多块交错排列的折流板。

下面，以电石渣煅烧为例，介绍本实施方式的双热源旋流闪速煅烧系统的工艺过程：

将未烘干的电石渣粉料送入双热源旋流闪速煅烧系统的干燥单元1进行干燥以生成干燥物料，干燥物料进入下料料仓2，通过变频控制的旋转供料器3送入文丘里供料器4，通过气力输送单元5向文丘里供料器4提供压缩空气作为输送空气将电石渣物料输送至闪速煅烧单元6，气固混合物以切向形式进入闪速煅烧单元6的煅烧反应螺旋管65，电石渣粉料在输送空气的带动下以旋流的方式在煅烧反应螺旋管65内沿既定旋向从顶部向下运动，在闪速煅烧单元6内，通过气力输送的电石渣干粉与来自热风炉10的高温烟气（虚线箭头所示）进行间接换热，物料在750℃左右的温度下经过煅烧脱去物料中氢氧化钙的H2O生成氧化钙(第一煅烧反应)，煅烧后的气固混合物通过闪速煅烧单元6的煅烧反应螺旋管65进入旋风二次加热物料收集单元7，与来自热风炉10的另一路高温烟气（实线箭头所示）混合进行加热，同时完成物料的气固分离，物料在900℃以上经过二次煅烧脱去物料中碳酸钙的CO2生成氧化钙(第二煅烧反应)，分离后的粉料在物料冷却单元8冷却后，由底部锥斗12收集，经分离后的二次煅烧烟气中仍含有一定量的石灰粉体，进一步从旋风二次加热物料收集单元7输送至第一烟气处理单元9进行收尘，达到排放标准后，通过第一烟囱11排入大气。

另外，来自热风炉10的高温烟气在闪速煅烧单元6的高温烟气炉膛67与煅烧反应螺旋管65内的物料进行换热后，经由高温烟气炉膛67的高温烟气出口68输送到干燥单元1，以为干燥单元1提供烘干热源，实现热能的充分利用，在干燥单元1中完成干燥任务的烟气随后进入第二烟气处理单元29，经第二烟气处理单元29处理后经由第二烟囱21排放出去。

需要说明的是,尽管以电石渣粉料煅烧为例说明了第一煅烧反应的温度为750℃左右,第二煅烧反应的温度为900℃以上,但应当理解的是,本发明的系统和方法并不限于煅烧电石渣粉料,还可以用于煅烧碱式碳酸锌、氢氧化铝等,只是在煅烧碱式碳酸锌、氢氧化铝等时,第一煅烧反应和第二煅烧反应的温度根据煅烧的粉料的不同而作出相应地调整即可。

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 (9)

1.一种双热源旋流闪速煅烧系统，包括依次连接的粉体原料烘干用干燥单元、下料料仓、变频控制的旋转供料器、文丘里供料器、闪速煅烧单元、旋风二次加热物料收集单元，和分别与旋风二次加热物料收集单元连接的物料冷却单元和第一烟气处理单元，其中，还包括热风炉，该热风炉一路连接闪速煅烧单元的高温烟气入口以在闪速煅烧单元内完成第一煅烧反应，另一路连接闪速煅烧单元的物料出口以再次加热物料从而在旋风二次加热物料收集单元内完成第二煅烧反应，并且，文丘里供料器还连接有气力输送单元以将粉体原料以气固混合物的形式送入闪速煅烧单元，物料冷却单元还连接有底部锥斗。

2.根据权利要求1所述的双热源旋流闪速煅烧系统，其特征在于，所述第一煅烧反应为氢氧化钙分解反应，所述第二煅烧反应为碳酸钙分解反应。

3.根据权利要求1或2所述的双热源旋流闪速煅烧系统，其特征在于，所述闪速煅烧单元具有煅烧反应螺旋管和围绕该煅烧反应螺旋管的高温烟气炉膛，该煅烧反应螺旋管具有与所述文丘里供料器连接的物料入口和所述物料出口，该高温烟气炉膛具有所述高温烟气入口从而使得该煅烧反应螺旋管内的物料能够和高温烟气炉膛内的高温烟气进行间接换热。

4.根据权利要求3所述的双热源旋流闪速煅烧系统，其特征在于，所述热风炉的所述另一路具有热风喷口，该热风喷口与所述物料出口设置成方向一致，所述旋风二次加热物料收集单元设置有物料切向入口。

5.根据权利要求3所述的双热源旋流闪速煅烧系统，其特征在于，所述闪速煅烧单元的所述高温烟气炉膛的内壁上设置有折流板结构。

6.根据权利要求1或2所述的双热源旋流闪速煅烧系统，其特征在于，所述闪速煅烧单元还与所述干燥单元连接以向所述干燥单元提供烘干热源。

7.根据权利要求6所述的双热源旋流闪速煅烧系统，其特征在于，所述干燥单元还连接有烟囱。

8.一种利用根据权利要求1所述的双热源旋流闪速煅烧系统进行粉体原料煅烧的双热源旋流闪速煅烧方法，其特征在于包括如下步骤：

1）将未烘干的电石渣粉料送入干燥单元进行干燥以生成电石渣干粉；

2）电石渣干粉进入下料料仓，并通过变频控制的旋转供料器送入文丘里供料器；

3）通过气力输送单元向文丘里供料器提供压缩空气作为输送空气将电石渣干粉输送至闪速煅烧单元，通过气力输送的电石渣干粉在闪速煅烧单元内与来自热风炉的高温烟气进行间接换热，进行一次煅烧完成氢氧化钙分解反应并生成气固混合物；

4）一次煅烧后的气固混合物离开闪速煅烧单元并与来自热风炉的另一路高温烟气混合加热，进入旋风二次加热物料收集单元进行二次煅烧完成碳酸钙分解反应，同时对二次煅烧后的气固混合物进行气固分离；

5）气固分离后的粉料经物料冷却单元冷却后由底部锥斗收集，同时气固分离后的二次煅烧烟气经收尘后排放。

9.根据权利要求8所述的双热源旋流闪速煅烧方法，其特征在于，在所述步骤3）中，电石渣干粉以切向形式进入闪速煅烧单元，在闪速煅烧单元内通过输送空气的带动以旋流的方式从由上向下运动，并在700～800℃的温度范围内进行一次煅烧脱去其中氢氧化钙的H2O而生成氧化钙；在所述步骤4）中，二次煅烧在900℃以上进行，脱去物料中碳酸钙的CO2生成氧化钙。

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