CN112944901B - 一种可以降低高度的悬浮煅烧改性炉及热回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于无机非金属技术领域，尤其涉及一种可以降低高度的悬浮煅烧改性炉及热回收系统，所述可以降低高度的悬浮煅烧改性炉包括可控温度悬浮煅烧改性炉和配套的悬浮预热器、悬浮冷却系统，所述可控温悬浮煅烧改性炉包括燃烧供热段、煅烧改性段，所述燃料供热段通过缩口与煅烧改性段相连接，所述悬浮冷却系统的预热器分为并联的两列悬浮冷却器，所述冷却器采用防积灰低阻力弯头及管道连接，打破常规高度的布置，降低了装置高度。本发明提供一种解决了目前改性设备占地面积大、热回收效率低、煅烧炉局部温度不可控、塔架高宽比大的缺点，具有装置可靠、热耗低、占地面积小、装置高度低、动态设备少、操作简单易于控制的优点的可以降低高度的悬浮煅烧改性炉及热回收系统。

Description

一种可以降低高度的悬浮煅烧改性炉及热回收系统

技术领域

本发明属于无机非金属技术领域，尤其涉及一种可以降低高度的悬浮煅烧改性炉及热回收系统。

背景技术

现有技术和缺陷：

越来越多的非金属加工处置领域物料水分大、来源不稳定、有机质多，物料煅烧改性的需求越来越广泛。无机非金属粉体煅烧改性一般是指脱除非金属原矿或废渣中的水分、结晶水、有机质、CO₂中一种或者几种的组合，以提高品位、增加经济附加值的过程。这部分的反应温度区间基本上在200-1200℃范围内，现有技术多采用回转窑进行煅烧改性，其一次性设备投资大，占地面积大，物料为堆积态，其迁移、热量传递和反应效率低，另外由于废气热回收效率低导致整体热耗高。近年来也出现了采用悬浮技术进行粉体煅烧改性的报道，但是易于产生局部温度过高，煅烧产品不合格的现象，同时由于悬浮预热器的高度较高，框架的高宽比超过了工业建筑物的设计规范，被动放大了平面占地尺寸，一次性投资较大。

解决上述技术问题的难度和意义：

因此，基于这些问题，提供一种解决了目前改性设备占地面积大、热耗高、煅烧炉局部温度不可控、塔架高宽比大的缺点，具有装置可靠、热耗低、占地面积小、装置高度低、动态设备少、操作简单易于控制的优点的可以降低高度的悬浮煅烧改性炉及热回收系统具有重要的现实意义。

发明内容

本发明目的在于为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种解决了目前改性设备占地面积大、热回收效率低、煅烧炉局部温度不可控、塔架高宽比大的缺点，具有装置可靠、热耗低、占地面积小、装置高度低、动态设备少、操作简单易于控制的优点的可以降低高度的悬浮煅烧改性炉及热回收系统。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种可以降低高度的悬浮煅烧改性炉，所述可以降低高度的悬浮煅烧改性炉包括可控温度悬浮煅烧改性炉和配套的悬浮预热器、悬浮冷却系统，所述可控温悬浮煅烧改性炉包括燃烧供热段、煅烧改性段，所述燃料供热段通过缩口与煅烧改性段相连接，所述悬浮冷却系统的预热器分为并联的两列悬浮冷却器，A列冷却器由C6、C7两个旋风筒组成，C6、C7旋风筒通过防积灰、低阻力弯头及管道连接将C7抬高，经A列冷却器冷却后的热生料进入B列悬浮冷却器，B列冷却器由C8、C9两个旋风筒组成，经B列冷却器冷却后的热生料继续降温得到成品，B列冷却器经过热回收换热后的热空气经过收尘器，一部分排入大气中，另一部分循环进入C7，作为A列冷却器的冷风源。

A列冷却器由C6、C7两个旋风筒组成，用于回收热生料的热量进而加热空气提供煅烧改性炉所需要的氧气，C6、C7旋风筒通过防积灰、低阻力弯头及管道连接将C7抬高，土建布置上将C7和C9在一个土建平台高度上，C6和C8在一个土建平台高度上，打破了以往按照气流方向C7位于C6的下方的布置从而降低了塔架高度，整个系统的框架可以控制在高宽比小于6.5的土建设计规范要求范围内。防积灰低阻力弯头顶部风速，上行及下行连接部位角度不低于45°，上行及下行管道风速为12-20m/s。燃烧供热段和煅烧改性段之间设置了缩口，可以避免喂料的短路，通过喷腾效果，提高反应效率。煅烧改性炉出口的热物料采用悬浮预热进行气固分离、烟气热回收、原料预热，预热器末级旋风筒收集下来的热物料进入冷却器，预热器顶级旋风筒的烟气进入废气处理车间。

本发明还可以采用以下技术方案：

在上述的可以降低高度的悬浮煅烧改性炉中，进一步的，所述燃烧供热段设置了燃料燃烧器和热风进口，煅烧改性段设置了高分散撒料装置、补充燃料燃烧器或替代燃料进口、改性炉主体，所述改性炉主体通过延伸管道与悬浮预热器的末级旋风筒相连接，改性炉煅烧改性之后的烟气及热物料通过悬浮预热器末级旋风筒气固分离后，热生料进入悬浮冷却系统。

在上述的可以降低高度的悬浮煅烧改性炉中，进一步的，所述悬浮预热器的末次二级旋风筒的物料通过分料阀梯度进入煅烧改性炉三处不同高度的部位，其中最下一层料点位于燃烧供热段燃烧器的上部，中部料点位于煅烧改性段补充燃料燃烧器的上部，上部料点位于替代燃料燃烧器的上部。燃烧供热段燃料提供的热量占整个系统热耗的50-90％，燃烧供热段的温度控制为800-1200℃，煅烧改性段的温度控制为500-950℃，相当于替代了传统的热风炉供热方式对煅烧改性进行供热，流程更简单、能耗更低。

悬浮预热器末次二级旋风筒的物料通过分料阀梯度进入改性炉不同的高度位置，燃烧供热段的分料比例为10-30％，煅烧改性段的分料比例为70-90％。燃烧供热段的分料可以控制供热段的气体温度，使燃料充分燃烧，提供的热气流进入煅烧改性段，然后与物料接触后进行初始反应，补充燃料进一步调配温度，以上避免了局部高温。设置的替代燃料燃烧器使提升了整个装置对燃料的适应性和废弃物处置功能。

在上述的可以降低高度的悬浮煅烧改性炉中，进一步的，所述悬浮预热器的末次二级旋风筒的物料通过高分散物料装置进入改性炉不同位置。

每个进料口均有一个高分散撒料装置，撒料装置在改性炉上高度不同，利用不同比例的进料产生的吸热不同、不同比例的燃料产生的放热不同，使改性炉处于一个温度场、气氛场梯度状态，根据产品需要可以灵活调整。

在上述的可以降低高度的悬浮煅烧改性炉中，进一步的，所述燃烧供热段设置了不同高度的燃料喷嘴喷入燃料，针对高水分原料，所述燃烧供热段增加热风炉进口或循环烟气进口。

通过热风炉、循环烟气、燃料进行三种或其中一种或者两种的组合，提供煅烧改性需要的热源，此外因为梯度可控制比例地进入燃料、物料，还有稳定流场，调配温度、压力和反应进程的作用。

一种可以降低高度的热回收系统，所述可以降低高度的热回收系统采用了上述任一项所述的可以降低高度的悬浮煅烧改性炉。

在上述的可以降低高度的热回收系统中，进一步的，所述控温度悬浮煅烧改性炉和悬浮冷却系统的高温废气冷却至150-400℃范围内，进入粉磨或者其他需要热源的烘干车间，最后进入废气处理除尘脱硫脱硝净化后排入大气中。

在上述的可以降低高度的热回收系统中，进一步的，所述悬浮冷却系统的余风及部分燃料进入热风炉，热风炉的风一部分进入煅烧系统，一部分进入烘干系统。

综上所述，本发明具有以下优点和积极效果：

1、本发明通过悬浮分解炉、悬浮预热器、悬浮冷却器煅烧物料并进行烟气热量回收，完成产品冷却；呈分散状态的物料与气流充分接触、快速完成热量交换，并在较短时间内完成煅烧改性反应；通过悬浮冷却系统旋风筒的并联设计、低阻防积灰弯头连接管道连接，打破了常规串联旋风筒的布置形式，降低了整个装置的高度，并对烟气进行了循环利用，降低了能耗。

2、本发明解决了目前改性设备占地面积大、热回收效率低、煅烧炉局部温度不可控、塔架高宽比大的缺点，具有装置可靠、热耗低、占地面积小、装置高度低、动态设备少、操作简单易于控制的优点，可广泛用于干燥、脱除结晶水、脱除有机碳等煅烧改性反应温度在200-1200℃范围内的粉体物料。

3、本发明解决了目前煅烧改性装置一次性设备投资大、适应性差、热耗高的问题，可以应用于粉体原料(粉煤灰，火山灰，高炉水渣，高岭土，黑滑石)的煅烧改性，包括干燥脱水及脱除部分有机质等反应。

4、本发明达到了简化烘干装置、快速实现烘干及煅烧改性的目的，可以灵活用于无机非金属物料的烘干、脱水或者脱有机质，温度可以根据物料成品需要在200-1200℃灵活控制，改性炉的设计通过热风炉及废气循环实现了稳定流场的作用，为燃料充分燃尽及换热提供了稳定的环境，避免出现塌料等故障，提高了装置运转率。

附图说明

图1是本发明实施例一的工艺流程图；

图2是本发明实施例一的悬浮煅烧改性装置示意图；

图3是本发明的实施例二的悬浮煅烧改性工艺系统及全厂工艺流程图；

图4是本发明的实施例三的水分较高状态下的悬浮煅烧改性工艺系统图。

图中：

1、悬浮预热系统的第一旋风预热器，2、悬浮预热系统的第二旋风预热器，3、悬浮预热系统的第三旋风预热器，4、悬浮预热系统的第四旋风预热器，5、悬浮预热系统的第五旋风预热器，6、悬浮冷却器A列C6，7、悬浮冷却器A列C7，8、悬浮冷却器B列C8，9、悬浮冷却器B列C9，10、燃烧供热段，11、煅烧改性段，12、收尘器，13、成品拉链机，14、缩口，15、低阻防积灰弯头，16、燃烧供热段燃料燃烧器，17、煅烧改性段补充燃料燃烧器，18、替代燃料燃烧器，19、热风炉进口或循环烟气进口。

具体实施方式

下面就结合图1至图4具体说明本发明。

本发明可以应用于粉体原料(粉煤灰，火山灰，高炉水渣，高岭土，黑滑石)的煅烧改性，包括干燥脱水及脱除部分有机质等反应。

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

实施例1

一种可以降低高度的悬浮煅烧改性炉及热回收系统，包括可控温度悬浮煅烧改性炉和配套的悬浮预热器、悬浮冷却系统，可控温悬浮煅烧改性炉包括燃烧供热段、煅烧改性段两部分。燃烧供热段设置了燃料燃烧器、热风进口；燃料供热段通过缩口与煅烧改性段相连接，煅烧改性段设置了高分散撒料装置、补充燃料燃烧器或替代燃料进口、改性炉主体；改性炉主体通过延伸管道与悬浮预热器相连接；改性炉煅烧改性之后的烟气及热物料通过悬浮预热器末级旋风筒气固分离；热生料进入悬浮冷却系统，悬浮冷却系统的预热器分为并联的两列悬浮冷却器，A列冷却器由C6、C7两个旋风筒组成，用于回收热生料的热量进而加热空气提供煅烧改性炉所需要的氧气，C6、C7旋风筒通过防积灰、低阻力弯头及管道连接将C7抬高，打破以往C7位于C6的下方的布置从而降低了塔架高度；防积灰低阻力弯头顶部风速，上行及下行连接部位角度不低于45°，上行及下行管道风速为12-20m/s；其热生料进入B列悬浮冷却器(C8、C9)，用于热生料继续降温得到成品，B列冷却器经过热回收换热后的热空气经过收尘器，一部分排入大气中，另一部分循环进入C7，作为A列冷却器的冷风源；待反应的物料经过预热器换热后再通过高分散物料装置梯度进入改性炉不同位置，与燃烧供热段提供的热气接触后进行初始反应，补充燃料进一步调配温度。

煅烧改性炉燃烧的供热段设置了不同高度的燃料喷嘴喷入燃料，可以增加热风炉进口或循环烟气进口，通过热风炉、循环烟气、燃料进行三种或其中一种或者两种的组合，提供煅烧改性需要的热源，此外因为梯度进入燃料，还有稳定流场，调配压力的作用。燃烧供热段和煅烧改性段之间设置了缩口，可以避免喂料的短路，通过喷腾效果，提高反应效率。悬浮预热器末次二级旋风筒的物料通过分料阀梯度进入改性炉不同的高度，以及补充燃料或替代燃料的进口，提升了整个装置对燃料的适应性和废弃物处置功能。

燃烧供热段燃料提供的热量占整个系统热耗的50-90％，燃烧供热段的温度控制为800-1200℃，煅烧改性段的温度控制为500-950℃，燃烧供热段的分料比例为10-30％，煅烧改性段的分料比例为70-90％。根据原料性质的波动，梯度可控制比例地进入燃料、物料，还有稳定流场，调配温度、压力和反应进程的作用

煅烧改性炉出口的热物料采用悬浮预热进行气固分离、烟气热回收、原料预热，预热器末级旋风筒收集下来的热物料进入冷却器，预热器顶级旋风筒的烟气进入废气处理车间。

实施例2

参考图3，为了进一步实现有效利用反应完成的高温废气，将煅烧改性段出口的高温烟气，增加一级至五级悬浮预热器，冷却烟气至150-400℃范围内，引入粉磨或者其他需要热源的烘干车间，最后进入废气处理除尘脱硫脱硝最后排入大气中。

待反应物料细度为80μm筛余10-30％，进行预热器预热经过高分散撒料装置进入煅烧改性段，将反应完成段旋风筒收集下来的热物料送入并联的悬浮冷却器，充分冷却物料至50-200℃，冷却风吸收热物料热量被加热后一部分进入燃烧供热段满足燃料燃烧所需要的空气量，剩余一部分进入收尘或者烘干等需要热风的工序。

实施例3

参考图4，与实施例一不同的是，针对水分含量较大(10-50％)的物料增加了烘干工艺步骤和热风炉工艺步骤，悬浮预热器的级数减少为一至两级，冷却系统的余风及部分燃料进入热风炉，热风炉的风一部分进入煅烧系统，一部分进入烘干系统。进一步的，煅烧改性段补充燃料采用替代燃料，降低了生产运行成本，增加了煅烧炉的废弃物处置功能。

综上所述，本发明提供一种解决了目前改性设备占地面积大、热回收效率低、煅烧炉局部温度不可控、塔架高宽比大的缺点，具有装置可靠、热耗低、占地面积小、装置高度低、动态设备少、操作简单易于控制的优点的可以降低高度的悬浮煅烧改性炉及热回收系统。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，例如悬浮预热器采用0级至5级中的一种或几种、悬浮冷却采用0至5级的一种或几种，燃烧供热段采用循环烟气、燃烧器或者热风炉提供热源的一种或几种的组合，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可以降低高度的悬浮煅烧改性炉，其特征在于：所述可以降低高度的悬浮煅烧改性炉包括可控温度悬浮煅烧改性炉和配套的悬浮预热器、悬浮冷却系统，所述可控温度悬浮煅烧改性炉包括燃烧供热段、煅烧改性段，所述燃烧供热段通过缩口与煅烧改性段相连接，所述悬浮冷却系统的预热器分为并联的两列悬浮冷却器，A列冷却器由C6、C7两个旋风筒组成，C6旋风筒下料管与C7的入风管连接，C7旋风筒出风管上行出风通过防积灰低阻力弯头及管道下行与低于C7高度的C6入口连接，C7下料管与B列冷却器连接，B列冷却器由C8、C9两个旋风筒组成，经A列冷却器冷却后的热料通过C7气固分离后进入B列悬浮冷却器中的C8，经B列冷却器冷却后的热料继续降温得到成品，B列冷却器经过热回收换热后的热空气经过收尘器，一部分排入大气中，另一部分循环进入C7，作为A列冷却器的冷风源，C6、C7旋风筒通过防积灰、低阻力弯头及管道连接将C7从原来低于C6的常规高度相对抬高，缩短系统整体高度使C7和C9在一个土建平面高度上，C6和C8在一个土建平面高度上，防积灰低阻力弯头顶部风速，上行及下行连接部位角度不低于45°，上行及下行的管道风速为12-20m/s。

2.根据权利要求1所述的可以降低高度的悬浮煅烧改性炉，其特征在于：所述燃烧供热段底部与C6相连，中下部设置了燃料燃烧器、高分散撒料装置，上部与煅烧改性段通过缩口相连；煅烧改性段设置了高分散撒料装置、补充燃料燃烧器、改性炉主体，所述改性炉主体通过延伸管道与悬浮预热器的末级旋风筒相连接，改性炉煅烧改性之后的烟气及热物料通过悬浮预热器末级旋风筒气固分离后，热料进入悬浮冷却系统。

3.根据权利要求1所述的可以降低高度的悬浮煅烧改性炉，其特征在于：所述燃烧供热段燃料提供的热量占整个系统热耗的50-90%，煅烧改性段设置了补充燃料燃烧器和替代燃料燃烧器。

4.根据权利要求1所述的可以降低高度的悬浮煅烧改性炉，其特征在于：所述悬浮预热器的末次二级旋风筒的物料通过分料阀及高分散撒料装置梯度进入煅烧改性炉三处不同的高度的部位，最下一层料点位于燃烧供热段的燃料燃烧器的上部，中部料点位于煅烧改性段补充燃料燃烧器的上部。

5.根据权利要求1所述的可以降低高度的悬浮煅烧改性炉，其特征在于：所述悬浮预热器的末次二级旋风筒的物料通过高分散物料装置进入改性炉不同位置，燃烧供热段的分料比例为10-30%，煅烧改性段的分料比例为70-90%。

6.根据权利要求1所述的可以降低高度的悬浮煅烧改性炉，其特征在于：所述燃烧供热段设置了不同高度的燃料燃烧器喷入燃料，并设计了温度压力仪检测点，所述燃烧供热段的温度控制为800-1200℃，所述煅烧改性段的温度控制为500-950℃。

7.一种可以降低高度的热回收系统，其特征在于：所述可以降低高度的热回收系统采用了权利要求1-6任一项所述的可以降低高度的悬浮煅烧改性炉。

8.根据权利要求7所述的可以降低高度的热回收系统，其特征在于：所述可控温度悬浮煅烧改性炉和悬浮冷却系统的高温废气冷却至150-400℃范围内，进入粉磨或者其他需要热源的烘干车间，最后进入废气处理除尘脱硫脱硝净化后排入大气中。

9.根据权利要求7所述的可以降低高度的热回收系统，其特征在于：针对水分高的物料设置了热风炉，所述悬浮冷却系统的余风及部分燃料进入热风炉，热风炉的风一部分进入煅烧系统，一部分进入烘干系统。

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