CN113045224A - 一种改造水泥熟料生产线制备粉状活性石灰的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改造水泥熟料生产线制备粉状活性石灰的系统及方法，系统包括相连通的粉磨单元和均化库，还包括将粉磨后的石灰石粉进行干燥的预热单元，对石灰石粉进行煅烧的分解炉以及对煅烧后石灰石粉进行冷却的悬浮冷却单元；分解炉的出料口连接有用于气固分离的旋风筒，旋风筒的出料口与悬浮冷却单元的进料口连接。本发明的方法采用悬浮冷却，使得整体换热效率高，能耗低，且多级冷却串联的方式最大限度的回收了分解炉出口高温石灰的热量，冷却风量少，回分解炉的风温高；可以充分利用水泥熟料线原有的设备和系统，改造量小，提供的方法使得石灰生产能力大。

Description

一种改造水泥熟料生产线制备粉状活性石灰的系统及方法
技术领域
本发明属于粉状活性石灰生产系统和方法，尤其涉及一种通过改造水泥熟料成产线来生产制备粉状活性石灰的系统及方法。
背景技术
活性石灰是指在一定的温度范围内通过煅烧以碳酸钙为主要成分的石灰原料所得到的一类粉状材料。其因具有高气孔率，低体积密度以及大比表面积从而广泛应用于钢铁，建材等行业中，其石灰晶粒细小，在造渣过程中，熔解能力很高。
生产活性石灰的方法很多，普遍的工艺是采用石灰煅烧窑进行制备。但随着对资源利用和转化的要求大幅提高，针对现有的一些已经淘汰的如水泥熟料生产线，将其改进并进一步应用于制备活性石灰也为活性石灰的生产提供了新的方向。但现有的改进方案中，普遍是直接利用水泥线原有的设备和系统，使得活性石灰在生产过程中存在加热不充分或冷却不完全，严重影响活性石灰的性能和产量。因此，对于已关停、无法参与或不愿意产能置换的水泥熟料生产线，通过对其进行改造以便活性石灰生产是一个亟待解决的问题。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种通过改造现有水泥产线以提高活性石灰性能和产量的制备系统；本发明的第二目的在于提供上述一种改造水泥熟料生产线制备粉状活性石灰的方法。
技术方案：本发明的一种改造水泥熟料生产线制备粉状活性石灰的系统，包括相连通的粉磨单元和均化库，还包括将粉磨后的石灰石粉进行干燥的预热单元，对石灰石粉进行煅烧的分解炉以及对煅烧后石灰石粉进行冷却的悬浮冷却单元；所述预热单元的进料口与均化库连通，所述预热单元的出料口与分解炉的进料口相连，所述分解炉的出料口连接有用于气固分离的旋风筒，所述旋风筒的出料口与悬浮冷却单元的进料口连接。
进一步的，所述悬浮冷却单元包括旋风散热器、流化床冷却器、物料收集筒以及除尘装置；旋风散热器的进料口与旋风筒的出料口连接，旋风散热器的出料口通过下料管与流化床冷却器的进料口连接；所述流化床冷却器的出风口通过风管与物料收集筒的进料口连接；所述物料收集筒的出风口与除尘装置连通。所述旋风散热器的出风口与分解炉连通，出风口的烟气温度为600～800℃。为了提高冷却效果，在物料收集筒前还可以选择多组旋风散热器和流化床冷却器进行串联，分解炉出口石灰粉被第一个旋风散热器收集后从其下料管进入第一个流化床冷却器，在气流作用下分散、悬浮在气流中冷却，并随气流进入第二个旋风散热器，气料分离后，料粉通过翻板阀进入第二个流化床冷却器，然后随气流进入第三个旋风散热器，以这样类似的方式，石灰粉分别经多级换热后，得到了充分冷却，随之进入成品灰输送单元。本系统石灰的冷却均在悬浮状态下完成，使得粉状石灰可以与空气充分接触，与传统的篦冷机相比，其换热效率高，能耗低，确保了粉状石灰的活性。同时，采用多级冷却串联的方式最大限度的回收了分解炉出口高温石灰的热量，冷却风量少，回分解炉的风温高，资源利用率高。
进一步的，所述流化床冷却器包括筒体，筒体的顶部设置与风管连接的出风管道，所述筒体的外部分别设置有与下料管连接的进料管以及用于通冷风的进气管；所述筒体内设置有用于气体置换的风帽，风帽一侧的筒体上设有空气进气管；所述筒体的底部还设置有排渣口和出料端口。该流化床能不仅能有效增加石灰冷却效果，还能保证系统的安全性，若系统发生塌料等事故时，可作为高温热粉料的临时储仓。
进一步的，所述分解炉内的煅烧温度为900～1000℃，石灰石粉在分解炉内的停留时间为6～10s。分解炉需要满足石灰的煅烧要求，即石灰石在炉内分解率大于97％，现有的水泥熟料生产线中，其采用的煅烧炉温度难以满足石灰的锻造要求，因此需要采用更有利于石灰充分燃烧的分解炉。此外，还可以对分解率进一步改改造，改造包括分解炉的扩容及燃料系统的改造。扩容包括离线式管道分解炉改为在线式喷旋管道分解炉、分解炉鹅颈管改造、拆除预燃炉分解炉扩容改造、分解炉由圆变方改造、分解炉外挑悬空扩容改造等，用于提高石灰粉在炉内的停留时间，燃料系统改造包括喷煤管一分多及上下左右高度方位上的调整；喷煤系统改为煤气、天然气燃烧系统等，以提高煅烧的温度。
进一步的，所述预热单元包括若干上至下串联的旋风预热器，相邻的旋风预热器之间连接有用于运输料粉的料管和用于通气的吹气管。采用多级的预热器，使之低阻高效。其中，预热单元由N个旋风预热器组成，石灰石粉由提升机送入旋风预热器C2出气管，在气流作用下分散、悬浮在气流中，并随气流进入旋风预热器C1。气料分离后，料粉通过翻板阀进入旋风预热器C3气体出口管道，并随气流进入旋风预热器C2。以这样类似的方式，石灰石粉分别经过C1、C2、C3、C4……CN-1级旋风预热器连接管道N-1级热交换后，得到了充分预热，随之进入分解炉。预热单元中第一个旋风预热器C1出口废气可根据需要去余热发电或是烘干车间后去废气处理车间处理达标后排放。
进一步的，还包括成品灰输送单元，所述成品灰输送单元包括链斗输送机、斗提、皮带输送机和成品灰库；悬浮冷却单元的出料口与链斗输送机的进料口连接，链斗输送机通过斗提与皮带输送机连接，皮带输送机的出料口与成品灰库连通；所述成品灰库的库底设置散装头或包装机。
进一步的，粉磨单元制备的石灰石粉粒度为70～100μm，优选为80μm，筛余5％～15％。
本发明还保护一种改造水泥熟料生产线制备粉状活性石灰的方法，包括以下步骤：
步骤一、将符合石灰生产要求的石灰石通过原熟料生产线的储运发送单元输送至粉磨单元，粉磨单元将其粉磨至一定粒度后送入均化库，通过斜槽、斗式提升机送入预热单元，石灰石粉在预热单元内被预热至700～900℃，预热单元出口废气温度为260～350℃，作为余热发电或原料粉磨烘干热源；
步骤二、预热后的石灰石粉在预热系统最后一级旋风预热器被收集后进入分解炉进行煅烧，分解炉内温度通过燃料燃烧维持900～1000℃，石灰石粉在其内进行吸热煅烧分解，生成石灰，并被热烟气携带至旋风筒进行气固分离，气体返回预热单元预热原料，旋风筒收集的石灰通过下料管进入悬浮冷却单元；
步骤三、石灰进入悬浮冷却单元后被逐级上升的冷却气冷却至100℃以下后进入成品灰输送单元，冷却气与分解炉出口的高温灰逐级接触被加热到600～700℃后进入分解炉作为助燃风，多余冷却风收尘达标后外排；
步骤四、成品灰通过链斗输送机、斗提、皮带输送机输送至成品灰库进行存储。
进一步的，成品灰输送单元和储运发送单元均为增设车间。
有益效果：与现有技术相比，本发明的具有如下显著优点：本发明采用悬浮冷却，整体换热效率高，能耗低，且多级冷却串联的方式最大限度的回收了分解炉出口高温石灰的热量，冷却风量少，回分解炉的风温高；本发明通过改造分解炉以达到石灰石粉充分燃烧，提高活性的目的；本发明可以充分利用水泥熟料线原有的设备和系统，改造量小，系统产量大，投资少，提供的方法使石灰生产能力大，改造后系统石灰产能为水泥熟料设计产量的80％-85％。
附图说明
图1为本发明整体流程工艺图；
图2为本发明悬浮冷却单元结构示意图；
图3为本发明预热单元和分解炉连接示意图；
图4为本发明流化床冷却器结构示意图；
图5为本发明成品灰输送单元结构示意图；
图6为本发明粉磨单元和均化库的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
参见图1-6的一种改造水泥熟料生产线制备粉状活性石灰的系统，包括依次相连的储运发送单元、粉磨单元1和均化库2、预热单元3、分解炉4、悬浮冷却单元5、旋风筒6和成品灰输送单元7。
参见图2，悬浮冷却单元5包括旋风散热器51、流化床冷却器52、物料收集筒53以及除尘装置54；本实施例中设置两组旋风散热器51和两组流化床冷却器52，其中来自分解炉4的料粉在气体的作用下进入第一个旋风散热器51，在气流作用下分散、悬浮在气流中冷却，然后通过下料管55进入第一个流化床冷却器52，在其中通过与冷空气的接触进行冷却，然后通过风管56进入第二组旋风散热器51中，以同样的运行方式再一次进行冷却；其中，第一个旋风散热器51内产生的热烟气温度为800℃左右，其可以与分解炉4连通，进入分解炉4作为助燃风，第二个旋风散热器51的出风口将来自分解炉的料粉吹送至第一个旋风散热器51内；第二个流化床冷却器52的出风口直接与物料收集筒53连接，物料收集筒53将料粉进行收集，其上部的出风口与除尘装置54连通，除尘后多余冷却风温度为150℃左右，达标后外排即可。参见图4，流化床冷却器52包括筒体521，筒体521的顶部设置与风管56连接的出风管道522，筒体521的外部分别设置有与下料管55连接的进料管523以及用于通冷风的进气管524；筒体521内设置有用于气体置换的风帽525，风帽525一侧的筒体上设有空气进气管526；所述筒体521的底部还设置有排渣口527和出料端口528。流化床冷却器52能保证系统的安全性，若系统发生塌料等事故时，可作为高温热粉料的临时储仓，也可以提高整体石灰粉的产量。
参见图3，预热单元3包括若干上至下串联的旋风预热器31，相邻的旋风预热器31之间连接有用于运输料粉的料管32和用于通气的吹气管33。本实施例中设置4组旋风预热器31，石灰石粉由提升机送入旋风预热器C2的出气管，在气流作用下分散、悬浮在气流中，并随气流进入旋风预热器C1。气料分离后，料粉通过翻板阀进入旋风预热器C3的气体出口管道，并随气流进入旋风预热器C2。以这样类似的方式，石灰石粉分别经过C1、C2、C3、C4后，得到了充分预热，随之进入分解炉。旋风预热器C1出口废气可根据需要去余热发电或是烘干车间后去废气处理车间处理达标后排放。
参见图5，成品灰输送单元7包括链斗输送机71、斗提72、皮带输送机73和成品灰库74；悬浮冷却单元7的出料口与链斗输送机71的进料口连接，链斗输送机71通过斗提72与皮带输送机73连接，皮带输送机73的出料口与成品灰库74连通；成品灰库74的库底设置散装头75或包装机76。
在实际制备过程中，参见图6，先将符合石灰生产要求的石灰石通过原熟料生产线原料的储运发送单元输送至粉磨单元1，粉磨单元1将其粉磨至一定粒度后送入均化库2，通过斜槽、斗式提升机送入预热单元3，粉磨单元1制备的石灰石粉粒度为80μm；然后，石灰石粉在预热单元3内被预热至800℃，预热单元3出口废气温度为300℃，作为余热发电或原料粉磨烘干热源；接着，预热后的石灰石粉在预热单元3最后一级旋风预热器31被收集后进入分解炉4进行煅烧，分解炉4内温度通过燃料燃烧维持1000℃，石灰石粉在其内进行吸热煅烧分解，生成石灰，停留时间为10s，并被热烟气携带至旋风筒6进行气固分离，分解炉4产生的气体返回预热单元3预热原料，旋风筒6收集的石灰通过下料管进入悬浮冷却单元5；石灰进入悬浮冷却单元5后被逐级上升的冷却气冷却至100℃以下后进入成品灰输送单元7，冷却气与分解炉4出口的高温灰逐级接触被加热到600℃后进入分解炉4作为助燃风，多余冷却风收尘达标后外排；最后，成品灰通过链斗输送机71、斗提72、皮带输送机输73送至成品灰库74进行存储。改造后系统石灰产能为水泥熟料设计产量的80％-85％。以2500t/d熟料生产线为例，改造后单线粉灰产能可达2000t/d，高于目前石灰旋窑最大单线产能。

Claims (10)

1.一种改造水泥熟料生产线制备粉状活性石灰的系统，包括相连通的粉磨单元(1)和均化库(2)，其特征在于：还包括将粉磨后的石灰石粉进行干燥的预热单元(3)，对石灰石粉进行煅烧的分解炉(4)以及对煅烧后石灰石粉进行冷却的悬浮冷却单元(5)；所述预热单元(3)的进料口与均化库(2)连通，所述预热单元(3)的出料口与分解炉(4)的进料口相连，所述分解炉(4)的出料口连接有用于气固分离的旋风筒(6)，所述旋风筒(6)的出料口与悬浮冷却单元(5)的进料口连接。
2.根据权利要求1所述的改造水泥熟料生产线制备粉状活性石灰的系统，其特征在于：所述悬浮冷却单元(5)包括旋风散热器(51)、流化床冷却器(52)、物料收集筒(53)以及除尘装置(54)；旋风散热器(51)的进料口与旋风筒(6)的出料口连接，旋风散热器(51)的出料口通过下料管(55)与流化床冷却器(52)的进料口连接；所述流化床冷却器(52)的出风口通过风管(56)与物料收集筒(53)的进料口连接；所述物料收集筒(53)的出风口与除尘装置(54)连通。
3.根据权利要求2所述的改造水泥熟料生产线制备粉状活性石灰的系统，其特征在于：所述流化床冷却器(52)包括筒体(521)，筒体(521)的顶部设置与风管(56)连接的出风管道(522)，所述筒体(521)的外部分别设置有与下料管(55)连接的进料管(523)以及用于通冷风的进气管(524)；所述筒体(521)内设置有用于气体置换的风帽(525)，风帽(525)一侧的筒体上设有空气进气管(526)；所述筒体(521)的底部还设置有排渣口(527)和出料端口(528)。
4.根据权利要求2所述的改造水泥熟料生产线制备粉状活性石灰的系统，其特征在于：所述旋风散热器(51)的出风口与分解炉(4)连通，出风口的烟气温度为600～800℃。
5.根据权利要求1所述的改造水泥熟料生产线制备粉状活性石灰的系统，其特征在于：所述分解炉(4)内的煅烧温度为900～1000℃，石灰石粉在分解炉(4)内的停留时间为6～10s。
6.根据权利要求1所述的改造水泥熟料生产线制备粉状活性石灰的系统，其特征在于：所述预热单元(3)包括若干由上至下串联的旋风预热器(31)，相邻的旋风预热器(31)之间连接有用于运输料粉的料管(32)和用于通气的吹气管(33)。
7.根据权利要求1所述的改造水泥熟料生产线制备粉状活性石灰的系统，其特征在于：还包括成品灰输送单元(7)，所述成品灰输送单元(7)包括链斗输送机(71)、斗提(72)、皮带输送机(73)和成品灰库(74)；悬浮冷却单元(7)的出料口与链斗输送机(71)的进料口连接，链斗输送机(71)通过斗提(72)与皮带输送机(73)连接，皮带输送机(73)的出料口与成品灰库(74)连通；所述成品灰库(74)的库底设置散装头(75)或包装机(76)。
8.根据权利要求1所述的改造水泥熟料生产线制备粉状活性石灰的系统，其特征在于：粉磨单元(1)制备的石灰石粉粒度为70～100μm，筛余5％～15％。
9.一种改造水泥熟料生产线制备粉状活性石灰的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将符合石灰生产要求的石灰石通过原熟料生产线的储运发送单元输送至粉磨单元(1)，粉磨单元(1)将其粉磨至一定粒度后送入均化库(2)，通过斜槽、斗式提升机送入预热单元(3)，石灰石粉在预热单元(3)内被预热至700～900℃，预热单元(3)出口废气温度为260～350℃，作为余热发电或原料粉磨烘干热源；
步骤二、预热后的石灰石粉在预热单元(3)最后一级旋风预热器(31)被收集后进入分解炉(4)进行煅烧，分解炉(4)内温度通过燃料燃烧维持900～1000℃，石灰石粉在其内进行吸热煅烧分解，生成石灰，并被热烟气携带至旋风筒(6)进行气固分离，气体返回预热单元(3)预热原料，旋风筒(6)收集的石灰通过下料管进入悬浮冷却单元(5)；
步骤三、石灰进入悬浮冷却单元(5)后被逐级上升的冷却气冷却至100℃以下后进入成品灰输送单元(7)，冷却气与分解炉(4)出口的高温灰逐级接触被加热到600～700℃后进入分解炉(4)作为助燃风，多余冷却风收尘达标后外排；
步骤四、成品灰通过链斗输送机(71)、斗提(72)、皮带输送机输(73)送至成品灰库(74)进行存储。
10.根据权利要求9所述的改造水泥熟料生产线制备粉状活性石灰的方法，其特征在于：成品灰输送单元(7)和储运发送单元均为增设车间。
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