CN112923719A - 一种煅烧煤矸石的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种煅烧煤矸石的系统和方法，属于煤矸石处理及资源化利用技术领域。本发明提供的煅烧煤矸石的系统，包括预处理系统(1)、破碎机(4)、筛分系统(5)、提升机(6‑1)、螺旋给料机(6‑2)、回转窑(7)和尾气处理系统(8)；所述破碎机(4)包括锤式破碎机或反击式破碎机；所述筛分系统(5)包括弛张筛或振动筛；所述弛张筛和振动筛均为双层筛网结构；所述双层筛网结构的上层筛网的孔径为25mm，下层筛网的孔径为0.5mm。本发明提供的煅烧煤矸石的系统可以进行粒度25mm以下的煤矸石的煅烧，煅烧过程中利用煤矸石自身的热量，无需外加燃料，无需将煤矸石细磨，处理工艺简单，能耗较低，可以满足不同行业对于煅烧煤矸石的要求。

Description

一种煅烧煤矸石的系统和方法
技术领域
本发明涉及煤矸石处理及资源化利用技术领域，具体涉及一种煅烧煤矸石的系统和方法。
背景技术
煤矸石是煤炭开采和洗选过程中排放的固体煤矸石，是一种与煤层共伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的岩石。煤矸石的主要成分是SiO2、Al2O3，另外还含有数量不等的Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O和微量稀有元素(钛、镓、钒、钴)，煤矸石是煤和各种无机矿物质组成的混合物，煤矸石中的矿物组分是水泥和各种建筑材料的良好原料、辅料和添加材料，采取合理的方式把煤矸石中的煤分离或者燃烧，剩余的煤矸石可以很好的用于建筑材料、无机矿物原料或者功能性材料。为此，开展了煤矸石煅烧资源化利用技术的研究。
例如，中国专利CN1718556A公开了一种预分解窑旁路放风与煤矸石脱水工艺，是将煤矸石粉磨至0.08mm以下，利用预分解窑旁路放风形成的高温烟气对煤矸石进行干燥及煅烧处理，并对烟气中的有害挥发性组分进行处理。中国专利CN103864325A公开了一套悬浮态连续煅烧煤矸石的生产系统，是将煤矸石磨至0.075mm以下，然后通过多级给料以及旋风筒进行物料的冷却和出料，该系统可以稳定连续的进行煤矸石煅烧，而且尾气得到有效的净化。可见，上述煅烧工艺普遍需要将煤矸石粉磨至比较细的粒度，不仅原料的破碎处理、煅烧工艺组织比较复杂，而且煅烧过程的能耗也相对较高。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提供一种煅烧煤矸石的系统和方法，采用本发明提供的装置对煤矸石进行煅烧，无需外加燃料，而是利用煤矸石本身的热量实现煤矸石完全煅烧，煅烧工艺相对简单、能耗较低，且不会造成二次污染。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种煅烧煤矸石的系统，包括预处理系统1；
入料口与所述预处理系统1的出料口连通的破碎机4；
入料口与所述破碎机4的出料口连通的筛分系统5；
入料口与所述筛分系统5的中煤矸石出料口5-1和小煤矸石出料口5-2连通的提升机6-1；
入料口与所述提升机6-1的出料口连通的螺旋给料机6-2；
入料口与所述螺旋给料机6-2出口连通的回转窑7；
烟气入口与所述回转窑7的烟气出口连通的尾气处理系统8；
所述破碎机4包括锤式破碎机或反击式破碎机；
所述筛分系统5包括弛张筛或振动筛；所述弛张筛和振动筛均为双层筛网结构；所述双层筛网结构的上层筛网的孔径为25mm，下层筛网的孔径为0.5mm。
优选的，所述回转窑7的烟气出口分别与所述回转窑7的烟气入口和所述预处理系统1的烟气入口连通；
所述回转窑7的长径比为25～45。
优选的，还包括入料口与所述回转窑7的出料口连通的第一冷却机9；
入料口与所述第一冷却机9的出料口连通的链板传送机10；
和入料口与所述链板传送机10的出料口连通的煅烧煤矸石产品仓11。
优选的，所述尾气处理系统8包括第二冷却机8-1，烟气入口与所述第二冷却机8-1连通的布袋除尘器8-2，烟气入口与所述布袋除尘器8-2的烟气出口连通的脱硫脱硝系统8-3，烟气入口与所述脱硫脱硝系统8-3连通的烟囱8-4以及与所述布袋除尘器8-2的出料口连通的粉尘仓8-5；
所述冷却机8-1的烟气入口分别与所述预处理系统1的烟气出口和回转窑7的烟气出口连通。
本发明提供了一种采用上述技术方案所述系统煅烧煤矸石的方法，包括以下步骤：
将煤矸石输送至预处理系统1中进行预处理，得到预处理煤矸石物；
将所述预处理煤矸石输送至破碎机4中进行破碎，得到破碎煤矸石；
将所述破碎煤矸石输送至筛分系统5中进行筛分，得到大煤矸石、中煤矸石和小煤矸石；所述大煤矸石的粒径>25mm，所述中煤矸石的粒径为0.5～25mm，所述小煤矸石的粒径<0.5mm；
所述中煤矸石和小煤矸石经提升机6-1进行配料和混合，输送至螺旋给料机6-2，然后进入回转窑7中进行煅烧，得到煅烧煤矸石和烟气；所述烟气经尾气处理系统8进行净化后达标排放。
优选的，所述预处理矸石的水分≤5％。
优选的，当煤矸石的哈德格罗夫可磨性指数≥50时，所述破碎机4选用锤式破碎机；
当煤矸石的哈德格罗夫可磨性指数＜50时，所述破碎机4选用反击式破碎机。
优选的，当煤矸石的塑性指数＞10时，所述筛分系统5选用弛张筛；
当煤矸石的塑性指数≤10时，所述筛分系统5选用振动筛。
优选的，所述配料根据煤矸石的发热量确定，具体如下：
当煤矸石的发热量为400～550kC/kg时，所述小煤矸石的添加量占小煤矸石总质量的80～100％；
当煤矸石的发热量为551～700kC/kg时，所述小煤矸石的添加量占小煤矸石总质量的50～75％；
当煤矸石的发热量为701～850kC/kg时，所述小煤矸石的添加量占小煤矸石总质量的25～50％；
当煤矸石的发热量＞850kC/kg时，所述小煤矸石的添加量为0。
优选的，所述煅烧的温度为950～1100℃，时间为50～65min；
所述煅烧的气氛为空气，所述空气中的氧气和煤矸石中的固定碳含量的摩尔比为(1.25～1.50)：1；
所述煅烧煤矸石的烧失量≤8.5％；
所述回转窑中煤矸石的填充系数为12～25％。
本发明提供了一种煅烧煤矸石的系统，包括预处理系统1；入料口与所述预处理系统1的出料口连通的破碎机4；入料口与所述破碎机4的出料口连通的筛分系统5；入料口与所述筛分系统5的中煤矸石出料口5-1和小煤矸石出料5-2连通的提升机6-1；入料口与所述提升机6-1连通的螺旋给料机6-2；入料口与螺旋给料机6-2出料口连通的回转窑7；烟气入口与所述回转窑7的烟气出口连通的尾气处理系统8；所述破碎机4包括锤式破碎机或反击式破碎机；所述筛分系统5包括弛张筛或振动筛；所述弛张筛和振动筛均为双层筛网结构；所述双层筛网结构的上层筛网的孔径为25mm，下层筛网的孔径为0.5mm。本发明提供的系统适用于煅烧粒径为25mm以下的煤矸石，处理煤矸石的粒径范围较宽，能够满足不同行业对于煅烧煤矸石要求；本发明利用煤矸石自身的热量进行煅烧，无需外加燃料，处理过程的能耗较低；而且煅烧烟气经后处理系统处理后不会对环境造成二次污染。
本发明提供了一种采用上述所述系统煅烧煤矸石的方法，包括以下步骤：将煤矸石输送至预处理系统1中进行预处理，得到预处理煤矸石；将预处理煤矸石输送至破碎机4中进行破碎，得到破碎煤矸石；将所述破碎煤矸石输送至筛分系统5中进行筛分，得到大煤矸石、中煤矸石和小煤矸石；所述大煤矸石的粒径>25mm，所述中煤矸石的粒径为0.5～25mm，所述小煤矸石的粒径<0.5mm；所述中煤矸石和小煤矸石配料后经提升机6-1混合提升至螺旋给料机6-2，然后进入回转窑7中进行煅烧，得到煅烧煤矸石和烟气；所述烟气经尾气处理系统8进行净化后达标排放。本发明提供的方法无需对煤矸石进行细磨，而只需将煤矸石破碎至25mm以下即可进行煅烧，对煤矸石的粒度适应性较强；而且本发明提供的方法仅利用煤矸石自身的热量进行煅烧，无需外加燃料，能耗较低；而且煅烧烟气经后处理系统处理后不会对环境造成二次污染。
附图说明
图1为煅烧煤矸石的系统图，其中，1为预处理系统，2为原料仓，2-1为皮带输送机，3为给料系统，4为破碎机，5为筛分系统，5-1为中煤矸石出料口，5-2为小煤矸石出料口，5-3为大煤矸石出料口，6-1为提升机，6-2为螺旋给料机，7为回转窑，8为尾气处理系统，8-1为第二冷却机，8-2为布袋除尘器，8-3为脱硫脱硝系统，8-4为烟囱，8-5为粉尘仓，9为第一冷却机，10为链板传送机，11为煅烧煤矸石产品仓，12-1为第一烟气管道，12-2为第二烟气管道，12-3为第三烟气管道，12-4为第四烟气管道，12-5为第五烟气管道，12-6为第六烟气管道，12-7为第七烟气管道，13-1为第一风机，13-2为第二风机，13-3为第三风机，13-4为第四风机，13-5为第五风机，14为阀门。
具体实施方式
本发明提供了一种煅烧煤矸石的系统，包括预处理系统1；
入料口与所述预处理系统1的出料口连通的破碎机4；
入料口与所述破碎机4的出料口连通的筛分系统5；
入料口与所述筛分系统5的中煤矸石出料口5-1和小煤矸石出料口5-2连通的提升机6-1；
入料口与所述提升机6-1的出料口连通的螺旋给料机6-2；
入料口与所述螺旋给料机6-2出口连通的回转窑7；
烟气入口与所述回转窑7的烟气出口连通的尾气处理系统8；
所述破碎机4包括锤式破碎机或反击式破碎机；
所述筛分系统5包括弛张筛或振动筛；所述弛张筛和振动筛均为双层筛网结构；所述双层筛网结构的上层筛网的孔径为25mm，下层筛网的孔径为0.5mm。
在本发明中，所述系统包括预处理系统1。本发明对所述的预处理系统1没有特殊限定，能够对煤矸石进行脱水干燥即可，所述脱水干燥后的煤矸石的水分≤5％。在本发明中，所述预处理系统1的热量来源为所述回转窑7对煤矸石进行煅烧后产生的烟气。
在本发明的实施例中，所述系统还包括入料口与所述预处理系统1的出料口连通的原料仓2。在本发明的实施例中，所述原料仓为直立筒仓，所述原料仓2的作用是对煤矸石进行初步混合与均质化，同时进行煤矸石的储存。在本发明的实施例中，所述原料仓2的容量为采用本发明的系统进行煤矸石煅烧时煤矸石日处理量的3～4倍。
在本发明的实施例中，所述系统还包括与入料口与所述原料仓2的出料口连通的给料系统3。在本发明中，所述给料系统3设置有计量器，用于计算输入的煤矸石量，以保证煤矸石的稳定连续给料。在本发明的实施例中，所述原料仓2的出料口通过皮带输送机2-1与所述给料系统3的入料口连通。
在本发明中，所述系统还包括与所述给料系统3的出料口连通的破碎机4。在本发明中，所述破碎机4包括锤式破碎机或反击式破碎机。
在本发明中，所述系统还包括入料口与所述破碎机4的出料口连通的筛分系统5；所述筛分系统5设置有中煤矸石出料口5-1、小煤矸石出料口5-2和大煤矸石出料口5-3。在本发明中，所述筛分系统5包括弛张筛或振动筛；所述弛张筛和振动筛均为双层筛网结构；所述双层筛网结构的上层筛网的孔径为25mm，下层筛网的孔径为0.5mm。在本发明的实施例中，经所述筛分系统5筛分后粒径＞25mm的煤矸石经所述筛分系统5的大煤矸石出料口5-3被输送至破碎机4中进行二次破碎。在本发明的实施例中，经所述筛分系统5筛分后，粒径＜0.5mm的小煤矸石进入煤仓。
在本发明中，所述还系统包括入料口与所述筛分系统5的中煤矸石出料口5-1和小煤矸石出料口5-2连通的提升机6-1。在本发明中，所述中煤矸石出料口5-1和提升机6-1连通的管道上设置有计量器，用于计量中煤矸石的量；所述小煤矸石出料口5-2和提升机6-1连通的管道上设置有计量器，用于计量小煤矸石的量。
在本发明中，所述系统还包括入料口与所述提升机6-1的出料口连通的螺旋给料机6-2。在本发明的实施例中，所述回转窑7的进料口与所述螺旋给料机6-2的出料口连通。在本发明的实施例中，所述回转窑7的长径比优选为25～45；所述长径比KL的定义如式(1)所示：
Figure BDA0002931456190000061
在本发明中，所述回转窑的转速优选为0.5～3r/min，更优选为0.5～2.5r/min，最优选为0.5～2r/min。
在本发明的实施例中，所述回转窑7的烟气出口通过第一烟气管道12-1、第二烟气管道12-2和所述回转窑7的烟气入口连通，所述第一烟气管道12-1上设置有第一风机13-1。在发明的实施例中，所述回转窑7产生的烟气通过第一烟气管道12-1经第一风机13-1循环入回转窑7对煤矸石进行加热。
在本发明的实施例中，所述回转窑7的烟气出口与所述预处理系统1的烟气入口连通。在本发明的实施例中，所述回转窑7的烟气出口通过第三烟气管道12-3和所述预处理系统1的烟气入口连通，所述第三烟气管道12-3上设置有第二风机13-2。在发明的实施例中，所述回转窑7产生的烟气通过第三烟气管道12-3经第二风机13-2牵引回预处理系统1，为煤矸石的脱水干燥提供热量。
在本发明中，所述系统还包括烟气入口与所述回转窑7的烟气出口连通的尾气处理系统8。在本发明的实施例中，所述尾气处理系统8包括第二冷却机8-1，烟气入口与所述第二冷却机8-1连通的布袋除尘器8-2，烟气入口与所述布袋除尘器8-2的烟气出口连通的脱硫脱硝系统8-3，烟气入口与所述脱硫脱硝系统8-3连通的烟囱8-4以及与所述布袋除尘器8-2的出料口连通的粉尘仓8-5；所述冷却机8-1的烟气入口分别与所述预处理系统1的烟气出口和回转窑7的烟气出口连通。
在本发明的实施例中，所述预处理系统1产生的烟气与所述回转窑7产生的烟气汇集后进入第一冷却机8-1进行冷却处理。在本发明的实施例中，所述回转窑7的烟气出口通过第一烟气管道12-1和第四烟气管道12-4与所述第一冷却机8-1的烟气入口连通；所述第四烟气管道12-4上设置有阀门14和第三风机13-3。在本发明的实施例中，所述第一烟气管道12-1上设置有烟气监测装置，用于检测回转窑7产生的烟气组成，当烟气中的有害组分的浓度超过预警值时，第四烟气管道12-4上的阀门14打开，烟气通过第四烟气管道12-4经第三风机13-3牵引进入第一冷却机8-1中。在本发明的实施例中，所述预处理系统1的烟气出口通过第五烟气管道12-5和第三风机13-3与所述第一冷却机8-1的烟气入口连通。在本发明中，所述冷却机的作用是对烟气进行冷却。
在本发明的实施例中，所述布袋除尘器8-2的烟气入口与所述第一冷却机8-1连通，所述布袋除尘器8-2的出料口与粉尘仓8-5连通。在本发明中，所述布袋除尘器8-2的作用是过滤烟气中的粉尘颗粒，从所述布袋除尘器8-2回收的粉尘颗粒进入粉尘仓8-5中。
在本发明的实施例中，所述布袋除尘器8-2的烟气出口和所述脱硫脱硝系统8-3的烟气入口通过第六烟气管道12-6连通，所述第六烟气管道12-6上设置有第四风机13-4。在本发明的实施例中，所述脱硫脱硝系统8-3的作用是对烟气进行脱硫和脱硝处理。
在本发明的实施例中，所述脱硫脱硝系统8-3的烟气出口与所述烟囱8-4的烟气入口通过第七烟气管道12-7连通，所述第七烟气管道12-7上设置有第五风机13-5。
在本发明的实施例中，所述系统还包括与所述回转窑7的烟气出口连通的第二冷却机9。在本发明中，所述第二冷却机9用于冷却所述回转窑7煅烧后得到的煅烧煤矸石。
在本发明的实施例中，所述系统还包括入料口与所述第二冷却机9的出料口连通的链板传送机10。在本发明中，所述链板传送机10的作用是对经冷却机冷却后的煅烧煤矸石进行传输。
在本发明的实施例中，所述系统还包括入料口与所述链板传送机10的出料口连通的煅烧煤矸石产品仓11。在本发明的实施例中，所述链板传送机10与煅烧煤矸石产品仓11之间设置有检测装置，检测得到煅烧煤矸石的烧失量指标。其中，烧失量≤8.5％的煅烧煤矸石为合格产品，合格的煅烧煤矸石产品输送至煅烧煤矸石产品仓11中进行储存；当煅烧煤矸石的烧失量不满足≤8.5％的要求时，本发明优选调节煅烧的温度和时间，以满足煅烧煤矸石合格产品的质量指标。
本发明提供了一种采用上述所述系统煅烧煤矸石的方法，包括以下步骤：
将煤矸石输送至预处理系统1中进行预处理，得到预处理煤矸石；
将所述预处理煤矸石输送至破碎机4中进行破碎，得到破碎煤矸石；
将所述破碎煤矸石输送至筛分系统5中进行筛分，得到大煤矸石、中煤矸石和小煤矸石；所述大煤矸石的粒径>25mm，所述中煤矸石的粒径为0.5～25mm，所述小煤矸石的粒径<0.5mm；
所述的中煤矸石和小煤矸石配料后经提升机6-1混合提升至螺旋给料机6-2，然后进入回转窑7中进行煅烧，得到煅烧煤矸石和烟气；所述烟气经尾气处理系统8进行净化后达标排放。
本发明将煤矸石输送至预处理系统1中进行预处理，得到预处理煤矸石。发明对于所述煤矸石的来源没有特殊限定，发热量为400～1000kC/kg的煤矸石即可。在本发明中，所述预处理优选包括脱水和干燥；所述脱水和干燥的热量来源优选为所述回转窑7煅烧产生的烟气；本发明对于所述的脱水和干燥条件没有特殊限定，以所述预处理煤矸石的水分≤5％为准。
得到预处理煤矸石后，本发明将所述预处理煤矸石输送至破碎机4中进行破碎，得到破碎煤矸石。
破碎前，本发明优选还包括将所述预处理煤矸石输送至原料仓2中进行混合，然后经给料系统3计量后输送至破碎机4中进行破碎，得到破碎煤矸石。
在本发明中，所述煤矸石的破碎的方式优选根据煤矸石的哈德格罗夫可磨性指数(HGI)进行选择，具体的，当煤矸石的HGI≥50时，优选采用锤式破碎机进行破碎；当煤矸石的HGI＜50时，优选采用反击式破碎机进行破碎。
得到破碎煤矸石后，本发明将所述破碎煤矸石输送至筛分系统5中进行筛分，得到大煤矸石、中煤矸石和小煤矸石；所述大煤矸石的粒径>25mm，所述中煤矸石的粒径为0.5～25mm，所述小煤矸石的粒径<0.5mm。在本发明中，所述大煤矸石优选被输送至破碎机中进行二次破碎。在本发明中，所述筛分系统采用的筛子优选根据煤矸石的塑性指数(Ip)进行选择，具体的，当煤矸石的Ip＞10时，优选采用弛张筛进行筛分；当煤矸石的Ip≤10时，优选采用振动筛进行筛分。
得到中煤矸石和小煤矸石后，本发明将所述中煤矸石和小煤矸石配料后经提升机6-1混合提升至螺旋给料机6-2，然后进入回转窑7中进行煅烧，得到煅烧煤矸石和烟气；所述烟气经尾气处理系统8进行净化后达标排放。
在本发明中，所述配料优选根据煤矸石的发热量确定，具体的，当所述煤矸石的发热量为400～550kC/kg时，所述小煤矸石添加量优选占小煤矸石总质量的80～100％，更优选为80～95％，最优选为80～90％；当煤矸石的发热量为551～700kC/kg时，所述小煤矸石的添加量优选占小煤矸石总质量的50～75％，更优选为50～70％，最优选为50～65％；当煤矸石的发热量为701～850kC/kg时，所述小煤矸石的添加量优选占小煤矸石总质量的25～50％，更优选为25～45％，最优选为25～40％；当煤矸石的发热量＞850kC/kg时，所述小煤矸石的添加量优选为0。
在本发明中，所述煅烧的温度优选为950～1100℃，更优选为950～1050℃；所述煅烧的时间优选为50～65min，更优选为50～60min。在本发明中，温度由室温升至所述煅烧的温度包括依次进行的第一升温阶段和第二升温阶段。在本发明中，所述第一升温阶段由室温升温至第一升温温度，所述第一升温温度优选为500℃；所述第一升温阶段的时间优选为20～30min，更优选为20～25min；所述第一升温阶段主要是脱除煤矸石中的挥发物；本发明中，所述第二升温阶段，由所述第一升温温度升温至第二升温温度，所述第二升温温度优选为550～750℃，更优选为560～750℃，最优选为565～750℃；所述第二升温阶段的时间优选为5～15min，更优选为5～10min；所述第二升温阶段中主要是进行煤矸石中石英和粘土矿物等矿物质的结构转变并得到稳定。然后再将温度升至950～1100℃，进行煤矸石的煅烧。
所述煅烧后，本发明优选将所述煅烧的体系进行冷却，所述冷却的温度优选为500～850℃，更优选为500～800℃，所述冷却时间优选为10～20min，更优选为15～20min。
在本发明中，所述煅烧的气氛优选为空气，所述空气中的氧气和煤矸石中的固定碳含量的摩尔比为(1.25～1.50)：1，更优选为(1.25～1.45)：1，最优选为(1.25～1.40)：1。在本发明中，所述空气的流速优选为2.0～4.5m/s，更优选为2.0～4.2m/s，最优选为2.0～4.0m/s。
在本发明中，所述回转窑7中煤矸石的填充系数(ρ)优选为12～25％，更优选为15～20％。所述回转窑的填充系数指物料所占回转窑的横断面积与回转窑的净空横断面积之比。
所述煅烧后的煤矸石依次经过第二冷却机9冷却后经链板传送机10输送至煅烧煤矸石产品仓11。在本发明中，所述烟气优选回用于预处理系统进行煤矸石脱水干燥，以及所述回转窑7中对原料进行加热；所述脱水干燥产生的烟气以及回转窑7产生的有害组分浓度超过预警值的烟气，优选依次经过第一冷却机8-1冷却、布袋除尘器8-2除尘、脱硫脱硝系统8-3脱硫和脱硝，达标后经烟囱8-4排放，经布袋除尘器8-2除掉的粉尘颗粒进入粉尘仓8-5中。
下面结合图1说明采用本发明提供的煤矸石煅烧系统对煤矸石进行煅烧的具体方法，包括以下步骤：将煤矸石输送至预处理系统1中进行预处理，得到预处理煤矸石和烟气；将所述预处理煤矸石输送至原料仓2中进行混合均质化并储存，得到均质的煤矸石；所述均质的煤矸石经皮带输送机2-1输送至给料系统3计量，然后输送至破碎机4中进行破碎，得到破碎煤矸石；将所述破碎煤矸石输送至筛分系统5中进行筛分，得到大煤矸石、中煤矸石和小煤矸石；其中，所述大煤矸石被输送至破碎机4中进行二次破碎；所述中煤矸石和小煤矸石配料后经提升机6-1混合提升至螺旋给料机6-2中，然后进入回转窑7中进行煅烧，后依次经第二冷却机9冷却、再经链板传送机10输送至煅烧煤矸石产品仓11中；所述回转窑7产生的烟气还通过第一烟气管道12-1、第一风机13-1牵引经第二烟气管道12-2输送至所述回转窑7中进行原料加热，同时，所述回转窑7产生的烟气还通过第三烟气管道12-3经第二风机13-2牵引输送至预处理系统中进行煤矸石原料的脱水干燥；所述脱水干燥产生的烟气通过第五烟气管道12-5输送至第三风机13-3中，回转窑7产生的烟气通过第一烟气管道12-1和第四烟气管道12-4输送至第三风机13-3中，汇集烟气输送至第一冷却机8-1中进行冷却、布袋除尘器除尘，然后通过第六烟气管道12-6经第四风机13-4牵引输送至脱硫脱硝系统8-3中进行脱硫和脱硝，达标后通过第七烟气管道12-7经第五风机13-5牵引由烟囱8-4排放。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
采用图1所示的系统进行煤矸石的煅烧，具体步骤如下：
煤矸石的HGI为51.5，Ip为10.5，发热量为519kC/kg。
(1)将煤矸石输送至预处理系统1中进行脱水和干燥，得到预处理煤矸石和烟气；
(2)将所述预处理煤矸石输送至原料仓2中经进行混合均质和储存，得到均质煤矸石；
(3)所述均质煤矸石经皮带输送机2-1输送至给料系统3计量，然后输送至锤式破碎机4中进行破碎，得到破碎煤矸石；
(4)将所述破碎煤矸石输送至弛张筛5中进行筛分，得到大煤矸石、中煤矸石和小煤矸石；其中，所述大煤矸石的粒径>25mm，所述中煤矸石的粒径为0.5～25mm，所述小煤矸石的粒径<0.5mm，所述大煤矸石被输送至破碎机中进行二次破碎；
(5)所述中煤矸石和小煤矸石配料后经提升机6-1混合提升至螺旋给料机6-2中，然后进入回转窑7中进行煅烧，得到煅烧煤矸石和烟气；
其中，小煤矸石的添加量占小煤矸石总质量的85.5％；
所述回转窑7的长径比为35，转速为1.2r/min，ρ为19％；
所述煅烧过程中，首先由室温升温至550℃进行煤矸石加热，时间为22.5min；然后由550℃升温至685℃进行矿物质转变和稳定，时间为7.5min；在1050℃条件下煅烧55min；在580℃条件下冷却15min；煅烧过程中，煅烧介质为空气，空气中的氧气和煤矸石中的固定碳含量的摩尔比为1.28：1，空气的流速为2.8m/s；
(6)所述的煅烧煤矸石依次经第二冷却机9冷却、链板传送机10输送至煅烧煤矸石产品仓11中，输送过程中进行检测，其烧失量为7.5％，满足煅烧煤矸石产品的质量指标；
(7)所述回转窑7产生的烟气还通过第一烟气管道12-1、第一风机13-1牵引和第二烟气管道12-2输送至所述回转窑7中进行原料的预热，同时，所述回转窑7产生的烟气还通过第三烟气管道12-3经第二风机13-2牵引输送至预处理系统中进行脱水干燥；所述脱水干燥产生的烟气通过第五烟气管道12-5输送至第三风机13-3中，回转窑7产生的烟气通过第一烟气管道12-1和第四烟气管道12-4输送至第三风机13-3中，汇集烟气输送至第一冷却机8-1中进行冷却、布袋除尘器8-2中脱除粉尘颗粒，然后通过第六烟气管道12-6经第四风机13-4牵引输送至脱硫脱硝系统8-3中进行脱硫和脱硝，达标后通过第七烟气管道12-7经第五风机13-5牵引由烟囱8-4排放至环境中。
实施例2
按照实施例1的方法煅烧煤矸石，与实施例1的区别在于：
煤矸石的HGI为55，Ip为12.6，发热量为650kC/kg；
步骤(3)中采用锤式破碎机；
步骤(4)中采用弛张筛进行筛分；
步骤(5)中小煤矸石的质量占小煤矸石总质量的66.5％；所述回转窑7的长径比为37.5，转速为1.5r/min，ρ为22.5％；所述煅烧过程中，由室温升温至550℃对煤矸石进行加热，时间为20min；然后由550℃升温至660℃进行矿物质转变和稳定，时间为6.5min；在950℃条件下煅烧60min；在600℃条件下冷却15min；煅烧过程中，空气中的氧气和煤矸石中的固定碳含量的摩尔比为1.30：1，流速为2.5m/s；
步骤(6)中烧失量为8.5％。
实施例3
按照实施例1的方法煅烧煤矸石，与实施例1的区别在于：
煤矸石的HGI为41.8，Ip为5.5，发热量为500kC/kg；
步骤(3)中采用反击式破碎机；
步骤(4)中采用振动筛进行筛分；
步骤(5)中小煤矸石的质量占小煤矸石总质量的85％；所述回转窑7的长径比为40，转速为1.5r/min，ρ为20％；所述煅烧过程中，由室温升温至550℃对煤矸石进行预热，时间为23min；然后由550℃升温至700℃进行矿物质转变和稳定，时间为7.5min；在1080℃条件下煅烧55min；在600℃条件下冷却15min；煅烧过程中，空气中的氧气和煤矸石中的固定碳含量的摩尔比为1.35:1，流速为2.8m/s；
步骤(6)中烧失量为8％。
实施例4
按照实施例1的方法煅烧煤矸石，与实施例1的区别在于：
煤矸石的HGI为48.6，Ip为8.5，发热量为885kC/kg；
步骤(3)中采用反击式破碎机；
步骤(4)中采用振动筛进行筛分；
步骤(5)中小煤矸石的添加量为0；所述回转窑7的长径比为42.5，转速为1.5r/min，ρ为16.5％；所述煅烧过程中，由室温升温至550℃对煤矸石进行预热，时间为25min；然后由550℃升温至690℃进行矿物质转变和稳定，时间为7min；在980℃条件下煅烧60min；在580℃条件下冷却15min；煅烧过程中，空气中的氧气和煤矸石中的固定碳含量的摩尔比为1.35：1，流速为2.5m/s；
步骤(6)中烧失量为8.5％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种煅烧煤矸石的系统，其特征在于，包括预处理系统(1)；
入料口与所述预处理系统(1)的出料口连通的破碎机(4)；
入料口与所述破碎机(4)的出料口连通的筛分系统(5)；
入料口分别与所述筛分系统(5)的中煤矸石出料口(5-1)和小煤矸石出料口(5-2)连通的提升机(6-1)；
入料口与所述提升机(6-1)的出料口连通的螺旋给料机(6-2)；
入料口与所述螺旋给料机(6-2)连通的回转窑(7)；
烟气入口与所述回转窑(7)的烟气出口连通的尾气处理系统(8)；
所述破碎机(4)包括锤式破碎机或反击式破碎机；
所述筛分系统(5)包括弛张筛或振动筛；所述弛张筛和振动筛均为双层筛网结构；所述双层筛网结构的上层筛网的孔径为25mm，下层筛网的孔径为0.5mm。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述回转窑(7)的烟气出口分别与所述回转窑(7)的烟气入口和所述预处理系统(1)的烟气入口连通；
所述回转窑(7)的长径比为25～45。
3.根据权利要求1～2任一项所述的系统，其特征在于，还包括
入料口与所述回转窑(7)的出料口连通的第一冷却机(9)；
入料口与所述第一冷却机(9)的出料口连通的链板传送机(10)；
和入料口与所述链板传送机(10)的出料口连通的煅烧煤矸石产品仓(11)。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述尾气处理系统(8)包括第二冷却机(8-1)，烟气入口与所述第二冷却机(8-1)连通的布袋除尘器(8-2)，烟气入口与所述布袋除尘器(8-2)的烟气出口连通的脱硫脱硝系统(8-3)，烟气入口与所述脱硫脱硝系统(8-3)连通的烟囱(8-4)以及与所述布袋除尘器(8-2)的出料口连通的粉尘仓(8-5)；
所述冷却机(8-1)的烟气入口分别与所述预处理系统(1)的烟气出口和回转窑(7)的烟气出口连通。
5.一种采用权利要求1～4任一项所述系统煅烧煤矸石的方法，包括以下步骤：
将煤矸石输送至预处理系统(1)中进行预处理，得到预处理煤矸石；
将所述预处理煤矸石输送至破碎机(4)中进行破碎，得到破碎煤矸石；
将所述破碎煤矸石输送至筛分系统(5)中进行筛分，得到大煤矸石、中煤矸石和小煤矸石；所述大煤矸石的粒径>25mm，所述中煤矸石的粒径为0.5～25mm，所述小煤矸石的粒径<0.5mm；
所述中煤矸石和小煤矸石配料后经提升机(6-1)混合提升至螺旋给料机(6-2)，然后进入回转窑(7)中进行煅烧，得到煅烧煤矸石和烟气；所述烟气经尾气处理系统(8)进行净化后达标排放。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预处理煤矸石的水分≤5％。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当煤矸石的哈德格罗夫可磨性指数≥50时，所述破碎机(4)选用锤式破碎机；
当煤矸石的哈德格罗夫可磨性指数＜50时，所述破碎机(4)选用反击式破碎机。
8.根据权利要求5所述方法，其特征在于，当煤矸石的塑性指数＞10时，所述筛分系统(5)选用弛张筛；
当煤矸石的塑性指数≤10时，所述筛分系统(5)选用振动筛。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述配料根据煤矸石的发热量确定，具体如下：
当煤矸石的发热量为400～550kC/kg时，所述小煤矸石的添加量占小煤矸石总质量的80～100％；
当煤矸石的发热量为551～700kC/kg时，所述小煤矸石的添加量占小煤矸石总质量的50～75％；
当煤矸石的发热量为701～850kC/kg时，所述小煤矸石的添加量占小煤矸石总质量的25～50％；
当煤矸石的发热量＞850kC/kg时，所述小煤矸石的添加量为0。
10.根据权利要求5或9所述的方法，其特征在于，所述煅烧的温度为950～1100℃，时间为50～65min；
所述煅烧的气氛为空气，所述空气中的氧气和煤矸石中的固定碳含量的摩尔比为(1.25～1.50)：1；
所述煅烧煤矸石的烧失量≤8.5％；
所述回转窑的填充系数为12～25％。
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