CN111825351A - 一种制备磷酸镁水泥用中烧氧化镁的装置及其工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制备磷酸镁水泥用中烧氧化镁的装置及其工艺，工艺包括预热工序、煅烧工序、旋风分离工序、保温工序和余热回收工序。一种磷酸镁水泥用中烧氧化镁的制备装置，该装置包括原料仓、原料预热装置、悬浮态煅烧炉、气料分离装置、除尘设备、过渡料仓、产品热量回收装置、产品料仓、废气处理装置、排烟装置等。本发明解决现有工艺中煅烧完成后需要进行研磨，生产周期长，能耗高，质量不稳定的问题。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料外加剂领域，具体是涉及一种制备磷酸镁水泥用中烧氧化镁的装置及其工艺。
背景技术
磷酸镁水泥(MPC)是一种基于氧化镁和磷酸盐的酸碱反应而凝结硬化的新型胶凝材料，该材料具有凝结速度快、早期强度高、粘接性能好、干燥收缩小、耐磨、抗冻等特点，在工程结构快速修补材料、耐火材料、生物黏结剂、固化重金属及放射性废物等方面具有很好的应用前景。
制备磷酸镁水泥的主要原材料是重烧MgO、可溶性磷酸盐、缓凝剂等，其中重烧MgO是MPC的最重要的原料之一，通常由菱镁矿(主要成分为MgCO3)在1300～1700℃高温煅烧后磨细制得，MgO的活性和比表面积(细度)对MPC材料的性能影响较大，MgO的活性越高，磷酸镁水泥的反应速度越快，凝结时间越不可控，无法应用于工程实践；MgO比表面积越大，凝结越快，早期强度越高，因此可以通过控制原料氧化镁的煅烧工艺来控制氧化镁的性质，继而达到控制MPC材料性能的目的。
现有生产工艺流程，通常以块状菱镁矿或轻烧氧化镁压制的球团为原料，以竖炉为主要煅烧设备，煅烧完成后进行研磨，生产周期长，能耗高，调节能力差，产品煅烧内外不均匀，质量不稳定。因此，构建高效稳定的生产工艺具有很大的现实意义。
发明内容
发明目的：本发明提出一种制备磷酸镁水泥用中烧氧化镁的装置及其工艺，其目的在于解决现有工艺中煅烧完成后需要进行研磨，生产周期长，能耗高，质量不稳定的问题。
技术方案：
一种制备磷酸镁水泥用中烧氧化镁的工艺，包括预热工序、煅烧工序、旋风分离工序、保温工序和余热回收工序，
预热工序：将原料经过原料预热装置由常温预热至450-550℃，得到预热后的原料；
煅烧工序：将预热后的原料在悬浮态煅烧炉内在1400℃～1600℃煅烧温度条件下，煅烧时间为2～4s，进行悬浮态煅烧，排出夹带氧化镁的高温烟气；
旋风分离工序：煅烧工序排出夹带氧化镁的高温烟气进入旋风分离工序进行分离，分离出高温烟气和中烧氧化镁，高温烟气进入预热工序；分离出的产物中烧氧化镁进入保温工序；
保温工序：经旋风分离工序排出的中烧氧化镁在过渡料仓内保温0.5～2h，保温后的中烧氧化镁物料进入余热回收工序；
余热回收工序：保温后的中烧氧化镁物料进入产品热量回收装置，中烧氧化镁在产品热量回收装置内与助燃空气换热，最后进入产品料仓获得最终的中烧氧化镁。
煅烧工序中物料投料量、烟气质量流量质量比为1:1.5～1:2；余热回收工序中助燃空气经过产品热量回收装置预热至100～200℃。
一种制备磷酸镁水泥用中烧氧化镁的装置，该装置的原料仓通过物料管路与原料预热装置连通，原料预热装置通过物料管路与悬浮态煅烧炉连通，悬浮态煅烧炉通过气料管路与气料分离装置连通，气料分离装置通过气料管路与除尘设备连通，气料分离装置通过物料管路依次与过渡料仓、产品热量回收装置连通，产品热量回收装置与产品料仓连通；除尘设备通过气体管路与原料预热装置连通，除尘设备通过物料管路与原料预热装置的物料管路汇合并与悬浮态煅烧炉相连，原料预热装置通过气体管路与废气处理装置连通，废气处理装置通过气体管路分别与排烟装置、悬浮态煅烧炉连通；产品热量回收装置与悬浮态煅烧炉下方一体设置的燃烧炉连通，燃烧炉与悬浮态煅烧炉之间设置有加料结构。
除尘设备为金属膜除尘设备。
加料结构的内径为两端渐扩的结构，加料结构中部连通第三气体管路，第三气体管路轴线垂直于加料结构的轴线。
助燃空气与产品热量回收装置连通的管路上设置有助燃空气风机；产品热量回收装置与燃烧室连通的管路上设置有助燃空气阀门；废气处理装置与悬浮态煅烧炉连通的气体管路上依次设置有二次风阀门和二次风风机；废气处理装置与排烟装置连通的气体管路上依次设置有系统风机和烟气阀门。
气料分离装置包括一级回收旋风和二级回收旋风，一级回收旋风通过气料管路与悬浮态煅烧炉连通，一级回收旋风通过气料管路与二级回收旋风连通，二级回收旋风通过气料管路与金属膜除尘设备连通，一级回收旋风的物料管路和二级回收旋风的物料管路汇合并与产品热量回收装置连通。
原料预热装置和产品热量回收装置由多个换热模组堆叠组成，换热模组由多个换热板依次排列组成，相邻换热板之间形成流道，物料和助燃空气的流道以交替的方式间隔设置。
换热板的两侧设置有凸起，一侧凸起相对密集设置，一侧凸起相对稀疏设置，且两个相邻的换热板之间的凸起相错设置。
物料和助燃空气采用逆。
有益效果：
a)采用粒径小、比表面积大的粉料进行煅烧，生产周期短，产品质量均匀稳定。
b)煅烧温度介于轻烧氧化镁和重烧氧化镁之间，产品活性也低于轻烧氧化镁，符合制备磷酸镁水泥用重烧MgO的要求。
c)原料经预热装置预热后，温度可提升至450～550℃；取部分烟气作为二次配风回到悬浮煅烧炉，用于调节烟气温度和风量，可降低悬浮煅烧炉的能耗。
d)利用间壁式换热器实现物料冷却，避免了物料与气体混合，降温后可直接排至料仓；同时将助燃空气预热至100～200℃，提高了燃料的燃烧温度，降低悬浮煅烧炉的能耗。
附图说明
图1为悬浮态煅烧轻烧氧化镁生产中烧氧化镁的工艺示意图；
图2为本发明的悬浮煅烧生产装置系统图；
图3为原料预热装置和产品热量回收装置使用的换热器正面结构示意图；
图4为原料预热装置和产品热量回收装置使用的换热器侧面结构示意图；
图5为换热模组的正面结构示意图；
图6为换热模组的侧面结构示意图；
图7为换热模组的A-A切面结构示意图；
图8为悬浮态煅烧炉内喉部进料区域结构示意图。
附图标记：1.原料仓，1-1.第一物料管路，2.原料预热装置，2-1.第一气体管路，2-2.第二物料管路，3.悬浮煅烧炉，3-1.第一气料管路，4.一级回收旋风，4-1.第二气料管路，4-2.第三物料管路，5.二级回收旋风，5-1.第三气料管路，5-2.第四物料管路，6.金属膜除尘设备，6-1.第五物料管路，6-2.第二气体管路，7.废气处理装置，7-1.第三气体管路，7-2.第四气体管路，8.系统风机，9.烟气阀门，10.排烟装置，11.过渡料仓，12.产品热量回收装置，13.产品料仓，14.助燃空气风机，15.助燃空气阀门，16燃烧室，17.二次风阀门，18.二次风风机，19.气体入口，20.气体出口，21.物料入口，22.物料出口，23.进料仓，24.换热模组，25.换热板，26.氧化镁粉流道，27气体流道，27-1、孔，28、加料结构。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
本发明直接以轻烧氧化镁粉料为原料进行悬浮态煅烧，煅烧后进行保温。考虑到原料为粉料，粒径小，比表面积大，同时煅烧产物低活性和高比表面积的要求，故煅烧温度介于轻烧氧化镁和重烧氧化镁之间，产品活性也低于轻烧氧化镁，将该工艺条件下生产的氧化镁称为中烧氧化镁。
中烧氧化镁指在介于轻烧和重烧的煅烧条件下煅烧轻烧氧化镁生产出的活性较低的氧化镁；装置包括原料仓、原料预热装置、悬浮态煅烧炉、气料分离装置、产品热量回收装置、风机系统、金属膜除尘设备、废气处理装置和产品料仓等；轻烧氧化镁由原料仓送入原料预热装置，经高温烟气预热后进入悬浮态煅烧炉煅烧，然后进入气料分离装置，分离出的高温烟气进入金属膜除尘设备进行降尘，降尘后的烟气进入原料预热装置内预热原料，分离出的产品进入过渡料仓保温，完成保温后进入产品热量回收装置以预热助燃空气；烟气在经过预热原料和烟气处理后，一部分通入炉膛作为二次风使用，剩余部分排放。相比传统磷酸镁水泥用氧化镁生产方法，本发明生产出的氧化镁具有低活性和高比表面积的特点，无需在煅烧完成后进行研磨，使制备磷酸镁水泥的生产周期短、可调节性能好、产品质量稳定、余热利用率高。
如图1所示，一种制备磷酸镁水泥用中烧氧化镁的工艺，包括预热工序、煅烧工序、旋风分离工序、保温工序和余热回收工序：
预热工序：原料预热装置2为原料预热换热器，其型式为间壁式换热器，原料预热装置2内经过高温烟气(通过旋风分离工序分离出的高温烟气)和低温物料(轻烧氧化镁原料)的换热，将轻烧氧化镁原料由常温预热至450-550℃，提高了原料进入煅烧炉的温度，降低了燃耗，而且与现有旋风筒式预热设备相比，经过金属膜除尘后的烟气在预热物料后含尘量不会再次增加，不需要再进行降尘，可以直接进入废气处理装置7；经过换热后的高温烟气经过废气处理装置7废气处理后，部分作为二次风进入煅烧工序，即为悬浮煅烧炉3内提供高温烟气，用于调节悬浮煅烧炉的温度以及辅助物料进入悬浮煅烧炉3，部分通过排烟装置10排出。
煅烧工序：通过控制燃料供给量和二次风供给量来调节进入悬浮煅烧炉3的烟气温度和气体流速，继而控制煅烧的工艺参数，将预热后的原料在1400℃～1600℃煅烧温度条件下，煅烧时间为2～4s，进行悬浮态煅烧，得到活性低的煅烧产物，即排出夹带中烧氧化镁的高温烟气；由于原料为粉料，粒径小，比表面积大，同时煅烧产物低活性和高比表面积的要求，故煅烧温度介于轻烧氧化镁和重烧氧化镁之间，产品活性也低于轻烧氧化镁。
旋风分离工序：煅烧工序排出夹带氧化镁的高温烟气进入旋风分离工序，旋风分离工序即多级回收旋风，对夹带氧化镁的高温烟气进行分离，分离出夹带少量氧化镁的高温烟气和中烧氧化镁，夹带少量氧化镁的高温烟气经多级回收旋风进入金属膜除尘设备6，经过金属膜除尘设备6的高温烟气进入预热工序，即原料预热装置2，以提高原料温度；分离出的产物中烧氧化镁进入保温工序，即进入过渡料仓11进行保温。
保温工序：经旋风分离工序排出的氧化镁保温0.5～2h，保温后的中烧氧化镁物料进入余热回收工序。
余热回收工序：保温后的中烧氧化镁物料进入产品热量回收装置12，在产品热量回收装置12内，中烧氧化镁物料的余热与助燃空气完成换热。以提高助燃空气的温度，进入产品热量回收装置12的物料温度大于800℃，换热后温度为250～350℃，助燃空气从室温预热至100℃～200℃。即经过产品热量回收装置合理的利用了氧化镁的余热，降低了氧化镁产品的温度，提高了助燃空气的温度。
最后经过保温的氧化镁进入产品料仓13，制成磷酸镁水泥用的低活性和高比表面积的中烧氧化镁成品。与传统的采用轻烧氧化镁压球、球团竖炉重烧、细磨的工序相比，简化了生产工序；悬浮煅烧炉3与竖炉焙烧氧化镁球团相比，生产时间大幅降低；轻烧氧化镁粉末原料与焙烧球团相比，直接煅烧粉状物料要求的温度更低、能耗减少、煅烧更加均匀。
煅烧工序产生的高温烟气进入旋风分离工序分离高温烟气与氧化镁(一级回收旋风4、二级回收旋风5)，再进入金属膜除尘设备6降尘，然后进入预热工序预热物料，预热物料后烟气进入废气处理装置处理至达标，最后烟气部分进入煅烧工序，部分排出。
煅烧工序中通过改变物料投料量和高温烟气的质量流量之比，来控制烟气和物料出悬浮煅烧炉的温度，物料投料量：烟气质量流量质量比为1:1.5～1:2，从而控制原料在1400℃～1600℃煅烧温度条件下煅烧。
助燃空气经过换热工序预热至100～200℃，提高了进入燃烧室8内燃料的燃烧温度，进入煅烧工序。
如图2所示，一种制备磷酸镁水泥用中烧氧化镁的装置，该装置的原料仓1通过第一物料管路1-1与原料预热装置2连通，原料预热装置2通过第一气体管路2-1和废气处理装置7连通，原料预热装置2通过第二物料管路2-2与悬浮态煅烧炉3连通，悬浮态煅烧炉3通过第一气料管路3-1与气料分离装置连通，气料分离装置通过第三气料管路5-1与金属膜除尘设备6连通，气料分离装置通过第三物料管路4-2依次与过渡料仓11、产品热量回收装置12连通，产品热量回收装置12与产品料仓13连通；废气处理装置7分别与悬浮态煅烧炉3、排烟装置10连通；助燃空气通过产品热量回收装置12与悬浮态煅烧炉3下方一体设置的燃烧炉16连通，燃烧炉16与悬浮态煅烧炉3之间设置有加料结构28。
通过调节物料投料量和高温烟气的质量流量之比，来控制烟气和物料出悬浮煅烧炉的温度；
助燃空气与产品热量回收装置12连通的气体管路上设置有助燃空气风机14，提供助燃空气进入燃烧室16的动力；
产品热量回收装置12与燃烧室8连通的气体管路上设置有助燃空气阀门15，助燃空气阀门15通过改变阀门开度控制进入产品热量回收装置12的空气量，从而根据实际生产需求，调节助燃空气量以及助燃空气的预热温度。
废气处理装置16与悬浮态煅烧炉7连通的气体管路上依次设置有二次风阀门17和二次风风机18，用于调节回流的烟气流量，达到控制悬浮煅烧炉的温度和炉内气体流速的作用。
废气处理装置7与排烟装置10连通的气体管路上依次设置有系统风机8和烟气阀门9，烟气阀门8用于控制排出系统的烟气流量，与二次风阀门9配合控制回流的烟气流量，维持系统内的压力稳定。
助燃空气风机14、二次风风机18和系统风机8共同组成本装置的风机系统，系统风机8用于维持整个系统内的负压环境，保障烟气的流动速度和在各个设备间的流动方向；助燃空气风机14负责将空气鼓入燃烧室，保障燃烧的正常进行；二次风风机18用于克服悬浮煅烧炉3和废气处理装置7之间由于沿程损失以及各个设备的损失产生的压差，保证烟气能够回流至悬浮态煅烧炉3内。
如图8所示，悬浮态煅烧炉3从内向外分别是耐火材料A、保温材料B、砖结构C以及钢结构D，悬浮煅烧炉3底部设置加料结构28，加料结构28的内径为两端渐扩的结构，通过改变填充的保温材料B厚度达到改变内径的效果，第三气体管路7-1即二次风管路，布置在加料结构28内径最小的部位，即喉部，优选为喉部直径为主炉直径的一半，在增大烟气流速和局部负压的同时，可以避免物料堵塞的发生，而且内径两端渐扩的程度能够达到很好的加速效果。喉部下方连接有燃烧室16。第三气体管路7-1轴线垂直于悬浮态煅烧炉的轴线与悬浮态煅烧炉3内部连通；原料预热装置2的物料出管第二物料管路2-2和金属膜除尘设备6的物料出管第五物料管路6-1汇合后竖直向下汇入第三气体管路7-1中；物料在二次风的推送下进入，向悬浮态煅烧炉运动，同时，悬浮态煅烧炉3内为负压状态，在负压作用下，物料被吸入煅烧炉。炉子直径在喉部缩小的设计，增加了烟气在喉部的流速，增强了对物料的卷吸作用，增强了物料与烟气的混合效果，使燃料充分打散，产品质量更加均匀。
气料分离装置包括一级回收旋风4和二级回收旋风5，一级回收旋风4通过第一气料管路3-1与悬浮态煅烧炉3连通，一级回收旋风4通过第二气料管路4-1与二级回收旋风5连通，二级回收旋风5通过第三气料管路5-1与金属膜除尘设备6连通，一级回收旋风4的第三物料管路4-2和二级回收旋风5的第四物料管路5-2汇合并与过渡料仓11连通。
如图3-7所示，原料预热装置2和产品热量回收装置12均为间壁式换热器结构，换热的工质分别为高温烟气-原料、助燃空气-高温产品，这两个装置所用换热器由多个换热模组24沿重力方向堆叠组成，换热模组24外壳是一个无盖无底的方形箱体，多个换热板25按设计的间距竖直安装在箱体内部，不同换热板25之间相互平行，优选为偶数个换热板25相对成对设置，如图6所示，相邻的两个换热板25形成一个流道以通过物料或者气体，物料和气体的流道交替间隔设置，即“物料-气体-物料-气体-物料……”的方式间隔设置、交替排布，有助于增加物料和气体换热面的接触面积，加强换热效果。如图5-7所示，形成的物料流道上下贯通，气体流道上下封闭，且气体流道底部和顶部侧面均开有孔27-1，用于气体的鼓入和排出。换热板25与换热模组24外壳严密焊接在一起，保证气体流道的气密性，避免气体或粉料逸(溢)出至相邻的物料流道中的情况。换热板25在竖直方向的长度略低于换热模组24外壳的高度，这样在换热板25及相应的流道均可以受到换热模组24外壳的保护，也便于安装。
如图6所示，换热板25的两侧设置有凸起，一侧设置有相对密集的凸起，一侧设置有相对稀疏的凸起，且两个相邻的换热板25之间的凸起相错设置。两个相邻的换热板25之间的流道截面呈矩形。凸起用于增加换热板25与物料或者气体的接触面积，提高换热效果，其中用于流通物料的轻烧氧化镁粉末流道26的内壁设置的凸起较少，避免凸起影响物料的流通；用于流通助燃空气或高温烟气的气体流道27的内壁设置的凸起较多，气体受凸起的影响小，可以忽略不计，还能够尽量的增大换热板25与气体接触的表面积，利于换热。
气体入口19、气体出口20为圆筒状，圆筒一侧有一排圆形管状接口，这些接口与气体流道27开设的孔27-1相接；冷空气在助燃空气风机14推动下进入并充满气体入口19的圆筒，然后在风机作用下沿管道从开孔27-1进入气体流道27并完成与物料的换热，随后空气从气体流道27上部的开孔27-1沿U形管进入安装在该换热模组上方的换热模组对应的气体流道27中；对于布置在最上部的换热模组24，则空气会从上部的开孔27-1沿管路进入气体出口20的圆筒；高温烟气同理，在系统风机8的抽吸造成的负压作用下，高温烟气从气体入口19沿管路从气体流道27的开孔27-1进入换热模组24内预热原料，然后从气体流道27的顶部的开孔27-1沿U形管进入布置在上方的换热模组的气体流道中，对于最上层的换热模组24，则进入气体出口20。
多个换热模组24依次串联，具体为最下层的换热模组24通过气体流道27底部的开孔27-1与气体进口19通过管道相连，最上层的换热模组24通过气体流道27顶部的开孔27-1与空气热侧出口20相通，相邻的换热模组24之间，位于下侧的换热模组24的预气体流道27布置在顶部的开孔27-1通过U形管道与位于上侧的换热模组24的气体流道27底部的开孔27-1相连，从而贯通相邻的两个换热模组24。
整个换热器由上至下依次由进料口21、进料仓23、换热模组24、出料口22堆叠而成，进料仓23底部、换热模组24以及出料口22的上部截面形状相同，通过法兰密封连接以形成整体，原料预热装置2的进料口21与原料仓1的出料口相通，出料口22与悬浮煅烧炉3的进料口相通；产品热量回收装置12的进料口21与过渡料仓11的出料口相通，出料口22与产品料仓13相通。整体装置固定在外加的钢架上以保证装置的稳定性。
物料和助燃空气采用逆流型式，即物料从换热器上方进入，下方排出，助燃空气由下方进入，上方排出，两种工质不直接接触，故物料不会渗入助燃空气中。
产品热量回收装置由多个换热模组沿竖直方向堆叠组成，若产量较大或者保温后的产品温度较高，则可以增加换热模组的数量以达到设计的换热要求。
高温烟气在进入原料预热装置2前，为避免含尘量较高导致原料预热装置2内气体流道长期使用下产生堵塞，需要对烟气进行降尘处理。考虑到烟气温度较高，故采用刚性金属膜作为降尘设备，使用温度高达800℃，出口含尘量低于5mg/Nm3。
实施例1
以下结合工艺与装置描述物料与气体的工作过程：
原料仓1中的轻烧氧化镁粉料通过输送设备进入原料预热装置2内被烟气预热，预热后的原料沿管路下降并与金属除尘设备6截留的粉料汇合，在二次风裹挟和悬浮煅烧炉3内的负压作用下进入悬浮煅烧炉3；轻烧氧化镁在悬浮煅烧炉3内完成加热、煅烧以及致密化，之后先后进入一级回收旋风4、二级回收旋风5进行气料分离，分离出的物料进入过渡料仓11保温，完成保温后的物料进入产品热量回收装置12预热助燃空气，冷却后的物料进入产品料仓13。
助燃空气由助燃空气风机14鼓入系统，在产品热量回收装置12内被保温后的氧化镁预热，预热后的助燃空气进入燃烧室16与燃料混合后燃烧产生高温烟气，烟气进入悬浮煅烧炉3为煅烧过程提供热量，烟气从气料出管排出悬浮煅烧炉3，先后经过一级回收旋风4和二级回收旋风5后含尘量显著降低，进入金属膜除尘设备6降尘后进入原料预热装置2完成原料的预热；预热原料后的烟气在经过废气处理装置7处理后，一部分通过系统风机8进入排烟装置10(烟囱)，另一部分烟气通过二次风风机18回到悬浮煅烧炉3作为二次风使用。
具体的物料流程为：原料仓1中的物料通过第一物料管路1-1进入原料预热装置2内，被经过金属膜除尘设备6降尘后的烟气预热，预热后的物料通过第二物料管路与通过第五物料管路6-1来自金属膜除尘设备6截留的物料汇合后，在二次风的推送以及悬浮态煅烧炉的负压作用下通过管路进入悬浮态煅烧炉3内悬浮煅烧，煅烧后的产物通过第一气料管路3-1进入多级回收旋风装置，首先产物通过第一气料管路3-1进入一级回收旋风4，再通过第二气料管路4-1进入二级回收旋风5，经过一级回收旋风4和二级回收旋风5分离后，含尘量显著降低，氧化镁通过第三物料管路4-2进入过渡料仓11保温，然后进入产品热量回收装置12，经过热量交换、保温后，氧化镁进入产品料仓13。完成磷酸镁水泥用中烧氧化镁成品的制备。
具体的气体流程为：助燃气体在助燃空气风机14的作用下，进入产品热量回收装置12与保温的氧化镁进行热量交换，利用氧化镁的余热将助燃气体温度预热，再进入燃烧室16，提高燃料理论燃烧温度，降低能耗。物料经过悬浮煅烧炉3悬浮煅烧后，煅烧后的产物通过第一气料管路3-1进入多级回收旋风装置，首先煅烧后的产物通过第一气料管路3-1进入一级回收旋风4，经过一级回收旋风4气料分离后，高温烟气夹带少量氧化镁通过第二气料管路4-1进入二级回收旋风5，经过二级回收旋风5分离后，通过第三气料管路5-1进入金属膜除尘设备6降尘，然后高温烟气通过第二气体管路6-2进入原料预热装置2预热原料，预热原料后的烟气温度显著降低，然后通过第一气体管路2-1进入废气处理装置7，废气处理装置7排出的部分气体通过第三气体管路7-1作为二次风进入悬浮煅烧炉3内，二次风用于调节烟气温度和风量，部分气体通过第四气体管路7-2与排烟装置10连通，排烟。
本实施例中，助燃空气预热温度150℃，二次风温度300℃，燃料不预热。
采用天然气(根据第三方检测数据计算，低位发热量为36000kJ/Nm3)为燃料，每燃烧1Nm3的该类型天然气，实际需要空气量10.85Nm3，产生11.88Nm3的燃烧产物。在本实施例的预热条件下，理论燃烧温度为1950℃，考虑热量损失，出烧嘴烟气温度为1658℃。二次风系数为0.262，对应流量为3.12Nm3/Nm3，即为保证炉内气体温度为1400℃，每燃烧1Nm3的天然气，需回流的烟气量为3.12Nm3。
本实施例中，各余热回收装置余热回收量以及对应比例如表1所示，表中第一列为系统中的余热回收环节(装置)；第二列为消耗单位燃料时个余热回收环节(装置)回收利用的热量；第三列为各环节(装置)回收的热量相对燃料低位发热量的比例(换热量/低位发热量)。对年产量30000t的装置系统，余热回收量约为1.94×104MJ/年，相当于使用燃料所含能量的16.3％，其中烟气回流回收热量4.75×103MJ/年，占总回收量的24.6％，产品余热回收装置回收热量6.05×103MJ/年，占总回收量的31.3％，原料多级预热装置回收热量8.55×103MJ/年，占总回收量的44.1％。
表1本发明中各余热利用环节(装置)余热回收情况
Claims (10)
1.一种制备磷酸镁水泥用中烧氧化镁的工艺，其特征在于：包括预热工序、煅烧工序、旋风分离工序、保温工序和余热回收工序，
预热工序：将原料经过原料预热装置(2)由常温预热至450-550℃，得到预热后的原料；
煅烧工序：将预热后的原料在悬浮态煅烧炉(3)内在1400℃～1600℃煅烧温度条件下，煅烧时间为2～4s，进行悬浮态煅烧，排出夹带氧化镁的高温烟气；
旋风分离工序：煅烧工序排出夹带氧化镁的高温烟气进入旋风分离工序进行分离，分离出高温烟气和中烧氧化镁，高温烟气进入预热工序；分离出的产物中烧氧化镁进入保温工序；
保温工序：经旋风分离工序排出的中烧氧化镁在过渡料仓(11)内保温0.5～2h，保温后的中烧氧化镁物料进入余热回收工序；
余热回收工序：保温后的中烧氧化镁物料进入产品热量回收装置(12)，中烧氧化镁在产品热量回收装置(12)内与助燃空气换热，最后进入产品料仓(13)获得最终的中烧氧化镁。
2.根据权利要求1所述的制备磷酸镁水泥用中烧氧化镁的工艺，其特征在于：煅烧工序中物料投料量、烟气质量流量质量比为1:1.5～1:2；余热回收工序中助燃空气经过产品热量回收装置(12)预热至100～200℃。
3.一种如权利要求1所述的制备磷酸镁水泥用中烧氧化镁的装置，其特征在于：该装置的原料仓(1)通过物料管路与原料预热装置(2)连通，原料预热装置(2)通过物料管路与悬浮态煅烧炉(3)连通，悬浮态煅烧炉(3)通过气料管路与气料分离装置连通，气料分离装置通过气料管路与除尘设备连通，气料分离装置通过物料管路依次与过渡料仓(11)、产品热量回收装置(12)连通，产品热量回收装置(12)与产品料仓(13)连通；除尘设备通过气体管路与原料预热装置(2)连通，除尘设备通过物料管路与原料预热装置(2)的物料管路汇合并与悬浮态煅烧炉(3)相连，原料预热装置(2)通过气体管路与废气处理装置(7)连通，废气处理装置(7)通过气体管路分别与排烟装置(10)、悬浮态煅烧炉(3)连通；产品热量回收装置(12)与悬浮态煅烧炉(3)下方一体设置的燃烧炉(16)连通，燃烧炉(16)与悬浮态煅烧炉(3)之间设置有加料结构(28)。
4.根据权利要求3所述的制备磷酸镁水泥用中烧氧化镁的装置，其特征在于：除尘设备为金属膜除尘设备(6)。
5.根据权利要求3所述的制备磷酸镁水泥用中烧氧化镁的装置，其特征在于：加料结构(28)的内径为两端渐扩的结构，加料结构(28)中部连通第三气体管路(7-1)，第三气体管路(7-1)轴线垂直于加料结构(28)的轴线。
6.根据权利要求3所述的制备磷酸镁水泥用中烧氧化镁的装置，其特征在于：助燃空气与产品热量回收装置(12)连通的管路上设置有助燃空气风机(14)；产品热量回收装置(12)与燃烧室(16)连通的管路上设置有助燃空气阀门(15)；废气处理装置(7)与悬浮态煅烧炉(3)连通的气体管路上依次设置有二次风阀门(17)和二次风风机(18)；废气处理装置(7)与排烟装置(10)连通的气体管路上依次设置有系统风机(8)和烟气阀门(9)。
7.根据权利要求3所述的制备磷酸镁水泥用中烧氧化镁的装置，其特征在于：气料分离装置包括一级回收旋风(4)和二级回收旋风(5)，一级回收旋风(4)通过气料管路与悬浮态煅烧炉(3)连通，一级回收旋风(4)通过气料管路与二级回收旋风(5)连通，二级回收旋风(5)通过气料管路与金属膜除尘设备(6)连通，一级回收旋风(4)的物料管路和二级回收旋风(5)的物料管路汇合并与产品热量回收装置(12)连通。
8.根据权利要求3所述的制备磷酸镁水泥用中烧氧化镁的装置，其特征在于：原料预热装置(2)和产品热量回收装置(12)由多个换热模组(24)堆叠组成，换热模组(24)由多个换热板(25)依次排列组成，相邻换热板(25)之间形成流道，物料和助燃空气的流道以交替的方式间隔设置。
9.根据权利要求8所述的制备磷酸镁水泥用中烧氧化镁的装置，其特征在于：换热板(25)的两侧设置有凸起，一侧凸起相对密集设置，一侧凸起相对稀疏设置，且两个相邻的换热板(25)之间的凸起相错设置。
10.根据权利要求8所述的制备磷酸镁水泥用中烧氧化镁的装置，其特征在于：物料和助燃空气采用逆流型式。
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