CN113834338A - 短流程悬浮煅烧冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种短流程悬浮煅烧冷却装置，包括原料处理设备、均化库、新风机、悬浮煅烧炉、多级冷却设备、换热设备、除尘净化设备，引风机，其中原料经过破碎烘干磨细，均化，进入悬浮煅烧炉快速反应，反应后的气体和固体物料分离和冷却，分离后的高温烟气经过换热器冷却后部分循环或净化排放，固体物料经过多级冷却设备冷却进入成品库，本发明的悬浮煅烧炉和多级冷却装置工作压力范围扩大至0.65～9.8atm，煅烧和冷却的氧化和还原过程可以独立运行，不仅能有效提高反应速度，缩短工艺流程，还可以实现更精准的温度、压力控制以及更高效率的能量回收，本发明适用于诸多无机非金属材料的煅烧反应，可满足大规模材料的制备及生产要求。

Description

短流程悬浮煅烧冷却装置

技术领域

本发明涉及悬浮煅烧和冷却领域。更具体地说，本发明涉及一种短流程悬浮煅烧冷却装置。

背景技术

当前无机非金属材料煅烧和制备领域，最常见的固体煅烧反应以块状煅烧(颗粒直径一般要求大于10mm)、颗粒煅烧(颗粒小于10mm)、粉末煅烧(颗粒小于0.5mm)应用最广。现在的煅烧和冷却设备以粉末悬浮煅烧为主要发展方向，诸多材料制备行业都在倾力开发相关工艺和设备，以悬浮预热器和分解炉生产水泥熟料规模最大，生产最稳定，当前主流的标准化生产设备小时单机生产能力达到240吨以上，但是当前的水泥熟料仅是在预热和分解部分实现了悬浮流程，主要反应的熟料合成和冷却还是在回转窑和篦冷机内以块状固体完成，依然是长流程制备过程，以现在的工业水平很难再继续降低能耗。

随着工业的产能发展以及节能减排的要求，长流程反应的产能以及节能减排的潜力已经接近现在工业的极限，随着设备的规模扩大，投入产出比变化不大，需要寻找新的制备装置和方法，粉末煅烧以其传热快，表面积大的多，在悬浮状态下，可以使反应时间缩短至1分钟以内，具备短流程反应的基础。

在镁砂、陶料砂、α-型氧化铝、莫来石、生石灰、轻烧氧化镁、水泥熟料、碱石灰法煅烧氧化铝、磁化焙烧、还原铁粉、偏高岭土，煅烧高岭土、稀土冶炼、镍土冶炼、生物炭、褐煤半焦、页岩油、IGCC等行业都在发展粉末悬浮的生产工艺，全流程悬浮是短流程制备材料的前提，但是每一个行业在专业领域内尚没有真正实现。

当前的技术普遍采用预热、反应、冷却全部分开的长流程的工艺设计和生产方法，一方面因为设备多，生产周期长，散热环节多，必然造成热量消耗多，另一方面，物料在预热和反应环节是分开的，物料在预热和失水结晶水后活性最高，预热和反应如果充分融合在一个时间段内，物料在活性最高阶段发生反应，可以有效的降低能耗，并且随着装备和控制技术的发展，无机材料的短流程制备技术将会得到快速发展。当前的主要工艺都是利用预热原料来降低排放烟气的温度，这样的工艺不需要从高温烟气中回收大量的热能，相当于原料换热，排放的烟气经过处理后就可以直接排放，因此工艺更简单，但是随着排放法规和环保要求越来越高，这样的长流程工艺存在的能耗无法再进一步降低。

以现有的技术采用短流程工艺，不可避免的会产生反应过程中固体物料和反应气体的匹配问题，诸如物料悬浮需要一定的速度、能量传递需要一定的气体量、快速反应需要气体热量集中释放，以上要素的匹配以当前的技术很难在一套设备内有效的完成，特别是在反应和冷却过程中的温度、压力、气氛很难进行平衡、调整和控制，需要新的技术和工艺路线才能真正实现短流程煅烧和冷却。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种短流程悬浮煅烧冷却装置，其能够可以实现更好的成品温度控制和能量回收，适用于诸多无机非金属材料的煅烧反应，可满足大规模材料的制备及生产要求。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种短流程悬浮煅烧冷却装置，包括：

原料处理设备，其将原料进行破碎、烘干和磨细，控制粒径小于4.75mm，外部水分小于8％；

均化库，其内部设有机械或气力均化结构，所述均化库具有原料进口与原料出口；

新风机，其具有进风口、出风口；

悬浮煅烧炉，其内部自上至下设有稳定区、反应区、过渡区，所述悬浮煅烧炉的反应区或过渡区的侧面具有原料进口、燃料进口、新风进口，所述悬浮煅烧炉的底部具有物料出口，所述悬浮煅烧炉的顶部具有混合出口；

多级冷却设备，其由自上至下的至少三级旋风分离器串联布置组成，一级或二级旋风分离器的顶部具有烟气出口、侧部具有混合进口，中部的旋风分离器的顶部具有热风出口，最末一级旋风分离器的侧部具有冷风进口、底部具有物料出口；

换热设备，其采用余热锅炉，所述换热设备的顶部具有烟气进口、底部具有烟气出口；

除尘净化设备，其具有烟气进口、烟气出口，所述除尘净化设备底部具有出料口；

引风机，其具有进风口、出风口；

其中，所述原料处理设备的原料出口与所述均化库的原料进口连通，所述悬浮煅烧炉的原料进口与所述均化库的原料出口连通，所述悬浮煅烧炉的燃料进口与燃料源通过管道连通，所述悬浮煅烧炉的混合出口与所述多级冷却设备的混合进口连通，所述多级冷却设备的物料出口与成品仓物料进口连通，所述悬浮煅烧炉的物料出口与废料箱连通；

所述多级冷却设备的烟气出口与所述换热设备的烟气进口连通，所述换热设备的烟气出口与所述除尘净化设备的烟气进口连通，所述除尘净化设备的烟气出口与引风机的进风口连通，所述引风机的出风口与烟囱连通，所述除尘净化设备的出料口与副产品仓连通；

所述多级冷却设备的冷风进口与新风机的出风口连通，所述多级冷却设备的热风出口与所述悬浮煅烧炉的新风进口连通。

优选的是，所述装置为煅烧炉物料循环型，其还包括：

循环旋风分离器，其具有混合进口、烟气出口、物料出口；

所述悬浮煅烧炉的反应区的侧面还具有回料口，所述悬浮煅烧炉的反应区侧面具有燃料进口，所述悬浮煅烧炉的过渡区的侧面具有新风进口；

所述多级冷却设备的混合进口替换为烟气进口、物料进口；

其中，所述悬浮煅烧炉的混合出口改与所述循环旋风分离器的混合进口连通，所述悬浮煅烧炉的物料出口改与所述多级冷却设备的物料进口连通，所述循环旋风分离器的物料出口与所述悬浮煅烧炉的回料口连通，所述循环旋风分离器的烟气出口与所述多级冷却设备的烟气进口连通。

优选的是，所述装置为煅烧炉烟气循环型，其还包括：

混流引射器，其具有进风口、出风口、侧风口；

其中，所述多级冷却设备的烟气出口还与所述混流引射器的侧风口连通，所述多级冷却设备的热风出口改与所述混流引射器的进风口连通，所述混流引射器的出风口也与所述悬浮煅烧炉的新风进口连通；

烟气循环系数比值为烟气生成总量、煅烧循环的烟气量、冷却循环的烟气量的体积比值，烟气循环系数比值范围是1:0.10～0.75:0。

优选的是，所述装置为冷却烟气循环型，其还包括：

循环风机，其具有进风口、出风口；

所述换热设备采用板式气体换热器或列管式气体换热器，其顶部具有烟气进口、底部具有烟气出口，所述换热设备还具有新风进口、热风出口；

其中，所述新风机的出风口仅与所述换热设备的新风进口连通，所述换热设备的热风出口与所述悬浮煅烧炉的新风进口连通，所述换热设备的烟气出口还与所述循环风机的进风口连通，所述多级冷却设备的冷风进口改与所述循环风机的出风口连通；

烟气循环系数比值为烟气生成总量、煅烧循环的烟气量、冷却循环的烟气量的体积比值，烟气循环系数比值范围是1:0:0.30～1.50。

优选的是，所述装置为煅烧炉双循环型，其还包括：

循环旋风分离器，其具有混合进口、烟气出口、物料出口；

所述悬浮煅烧炉的反应区的侧面还具有回料口，所述悬浮煅烧炉的反应区侧面具有燃料进口，所述悬浮煅烧炉的过渡区的侧面具有新风进口；

所述多级冷却设备的混合进口替换为烟气进口、物料进口，所述多级冷却设备还具有第二冷风进口；

循环风机，其具有进风口、出风口；

其中，所述悬浮煅烧炉的混合出口改与所述循环旋风分离器的混合进口连通，所述悬浮煅烧炉的物料出口改与所述多级冷却设备的物料进口连通，所述循环旋风分离器的物料出口与所述悬浮煅烧炉的回料口连通，所述循环旋风分离器的烟气出口与所述多级冷却设备的烟气进口连通；

所述多级冷却设备的烟气出口还与所述换热设备的烟气进口连通，所述换热设备的烟气出口也与循环风机的进风口连通，所述多级冷却设备的冷风进口改与所述循环风机的出风口连通，所述多级冷却设备的第二冷风进口与所述新风机的出风口连通；所述引风机的出风口与储气罐连通；

烟气循环系数比值为烟气生成总量、煅烧循环的烟气量、冷却循环的烟气量的体积比值，烟气循环系数比值范围是1:0:0.10～0.75。

优选的是，所述装置为煅烧炉混合循环型，其还包括：

循环旋风分离器，其具有混合进口、烟气出口、物料出口；

所述悬浮煅烧炉的反应区的侧面还具有回料口，所述悬浮煅烧炉的反应区侧面具有燃料进口，所述悬浮煅烧炉的过渡区的侧面具有新风进口；

所述多级冷却设备的混合进口替换为烟气进口、物料进口；

循环风机，其具有进风口、出风口；

所述换热设备采用板式气体换热设备或列管式气体换热设备，其顶部具有烟气进口、底部具有烟气出口，所述换热设备还具有新风进口、热风出口；

其中，所述悬浮煅烧炉的混合出口改与所述循环旋风分离器的混合进口连通，所述悬浮煅烧炉的物料出口改与所述多级冷却设备的物料进口连通，所述循环旋风分离器的物料出口与所述悬浮煅烧炉的回料口连通，所述循环旋风分离器的烟气出口与所述多级冷却设备的烟气进口连通；

所述新风机的出风口仅与所述换热设备的新风进口连通，所述换热设备的热风出口与所述悬浮煅烧炉的新风进口连通，所述换热设备的烟气出口还与所述循环风机的进风口连通，所述多级冷却设备的冷风进口改与所述循环风机的出风口连通；

烟气循环系数比值为烟气生成总量、煅烧循环的烟气量、冷却循环的烟气量的体积比值，烟气循环系数比值范围是1:0:0.30～1.50。

优选的是，所述装置为烟气双循环型，其还包括：

混流引射器，其具有进风口、出风口、侧风口；

循环风机，其具有进风口、出风口；

所述换热设备采用余热锅炉和板式气体换热器或列管式气体换热器串联，所述余热锅炉的顶部具有烟气进口，所述板式气体换热器或列管式气体换热器的底部具有烟气出口，所述板式气体换热器或列管式气体换热器还具有新风进口、热风出口；

其中，所述多级冷却设备的烟气出口还与所述混流引射器的侧风口连通，所述换热设备的热风出口与所述混流引射器的进风口连通，所述混流引射器的出风口也与所述悬浮煅烧炉的新风进口连通；

所述新风机的出风口仅与所述换热设备的新风进口连通，所述换热设备的烟气出口还与所述循环风机的进风口连通，所述多级冷却设备的冷风进口改与所述循环风机的出风口连通；

烟气循环系数比值为烟气生成总量、煅烧循环的烟气量、冷却循环的烟气量的体积比值，烟气循环系数比值范围是1:0.1～0.75:0.30～1.50。

优选的是，所述装置为三循环型，其还包括：

混流引射器，其具有进风口、出风口、侧风口；

循环风机，其具有进风口、出风口；

所述换热设备采用板式气体换热器或列管式气体换热器，其顶部具有烟气进口、底部具有烟气出口，所述换热设备还具有新风进口、热风出口；

循环旋风分离器，其具有混合进口、烟气出口、物料出口；

所述悬浮煅烧炉的反应区的侧面还具有回料口，所述悬浮煅烧炉的反应区侧面具有燃料进口，所述悬浮煅烧炉的过渡区的侧面具有新风进口；

所述多级冷却设备的混合进口替换为烟气进口、物料进口；

其中，所述悬浮煅烧炉的混合出口改与所述循环旋风分离器的混合进口连通，所述悬浮煅烧炉的物料出口改与所述多级冷却设备的物料进口连通，所述循环旋风分离器的物料出口与所述悬浮煅烧炉的回料口连通，所述循环旋风分离器的烟气出口与所述多级冷却设备的烟气进口、所述混流引射器的侧风口连通，所述换热设备的热风出口与所述混流引射器的进风口连通，所述悬浮煅烧炉的新风进口改与所述混流引射器的出风口连通；

所述新风机的出风口仅与所述换热设备的新风进口连通，所述换热设备的烟气出口还与所述循环风机的进风口连通，所述多级冷却设备的冷风进口改与所述循环风机的出风口连通；

烟气循环系数比值为烟气生成总量、煅烧循环的烟气量、冷却循环的烟气量的体积比值，烟气循环系数比值范围是1:0.1～0.75:0.30～1.50。

优选的是，所述装置为喷淋回收型，其不包括所述除尘净化设备与引风机，还包括：

高温除尘设备，其具有进风口、出风口、物料出口；

循环水喷淋设备，其具有进风口、出风口、进水口、出水口、焦油出口；

所述多级冷却设备的一级或二级旋风分离器还具有物料进口、第二烟气出口；

循环风机，其具有进风口、出风口；

煤气风机，其具有进风口、出风口；

第二引风机，其具有进风口、出风口；

所述悬浮煅烧炉的过渡区的侧面具有煤气进口，所述悬浮煅烧炉的反应区侧面具有燃料进口，所述悬浮煅烧炉的过渡区的侧面具有新风进口；

所述换热设备采用板式气体换热器或列管式气体换热器，其顶部具有烟气进口、底部具有烟气出口，所述换热设备还具有新风进口、热风出口；

其中，所述多级冷却设备的第二烟气出口与所述换热设备的烟气进口连通，所述多级冷却设备的烟气出口改与所述高温除尘设备的进风口连通，所述高温除尘设备的出风口与所述循环水喷淋设备的进风口连通，所述高温除尘设备的物料出口与所述多级冷却设备的物料进口连通，所述循环水喷淋设备的出风口与所述第二引风机的进风口、所述循环风机的进风口、所述煤气风机的进风口连通，所述第二引风机的出风口与储气罐连通，所述煤气风机的出风口所述悬浮煅烧炉的煤气进口连通；

所述新风机的出风口仅与所述换热设备的新风进口连通，所述换热设备的热风出口与所述悬浮煅烧炉的新风进口连通，所述换热设备的烟气出口也与所述循环风机的进风口连通，所述多级冷却设备的冷风进口改与所述循环风机的出风口连通；

所述循环水喷淋设备的进水口、出水口分别与冷却塔的出水口和进水口连通，所述循环水喷淋设备的焦油出口与出油设备的进口连通；

烟气循环系数比值为烟气生成总量、煅烧循环的烟气量、冷却循环的烟气量的体积比值，烟气循环系数比值范围是1:0:0.30～1.50。

优选的是，所述装置为二次反应型，还包括：

混流引射器，其具有进风口、出风口、侧风口；

循环风机，其具有进风口、出风口；

煤气风机，其具有进风口、出风口；

第二引风机，其具有进风口、出风口；

二次风机，其具有进风口、出风口；

所述换热设备采用板式气体换热器或列管式气体换热器，其顶部具有烟气进口、底部具有烟气出口，所述换热设备还具有新风进口、热风出口；

循环旋风分离器，其具有混合进口、烟气出口、物料出口；

所述悬浮煅烧炉的反应区的侧面还具有回料口，所述悬浮煅烧炉的反应区侧面具有燃料进口，所述悬浮煅烧炉的过渡区的侧面具有新风进口；

所述多级冷却设备的混合进口替换为物料进口，所述多级冷却设备的最后一级旋风分离器的侧部具有二次进风口；

高温除尘设备，其具有进风口、出风口、物料出口；

循环水喷淋设备，其具有进风口、出风口、进水口、出水口、焦油出口；

其中，所述悬浮煅烧炉的混合出口改与所述循环旋风分离器的混合进口连通，所述悬浮煅烧炉的物料出口改与所述多级冷却设备的物料进口连通，所述循环旋风分离器的物料出口与所述悬浮煅烧炉的回料口连通，所述循环旋风分离器的烟气出口与所述高温除尘设备的进风口、所述混流引射器的侧风口连通，所述高温除尘设备的出料口也与所述多级冷却设备的物料进口连通；

所述高温除尘设备的出风口与所述循环水喷淋设备的进风口连通，所述循环水喷淋设备的出风口与所述第二引风机的进风口、所述煤气风机的进风口连通，所述第二引风机的出风口与储气罐连通，所述煤气风机的出风口与所述混流引射器的进风口连通；

所述换热设备的热风出口与所述混流引射器的侧风口连通，所述悬浮煅烧炉的新风进口改与所述混流引射器的出风口连通；

所述新风机的出风口仅与所述换热设备的新风进口连通，所述换热设备的烟气出口还与所述循环风机的进风口连通，所述多级冷却设备的冷风进口改与所述循环风机的出风口连通，所述多级冷却设备的二次进风口与所述二次风机的出风口连通；

所述循环水喷淋设备的进水口、出水口分别与冷却塔的出水口和进水口连通，所述循环水喷淋设备的焦油出口与出油设备的进口连通；

烟气循环系数比值为烟气生成总量、煅烧循环的烟气量、冷却循环的烟气量的体积比值，烟气循环系数比值范围是1:0.1～0.75:0.30～1.50。

本发明至少包括以下有益效果：

本发明提供的一种短流程悬浮煅烧冷却装置，将生料的预热、分解和合成反应放在一个煅烧炉内进行，通过对煅烧炉内氧气、物料浓度、温度、压力的精确控制，实现生料粉末悬浮快速煅烧和反应，省却了多级预热环节，主要反应流程进行最大限度的压缩，极大的缩短了流程，使生料分解的同时进行相关合成反应，相关工艺流程高度重合，最后在冷却阶段通过多级冷却，使能量尽可能的回收，降低能耗。

本发明提供的一种短流程悬浮煅烧冷却装置，原料制备为小颗粒和粉末，生物材料和轻质原料为颗粒状，粒度小于4.75mm，其它原料则普遍小于1mm，根据反应需要可以采用100～400目的粒度范围，充分提高反应速度至1分钟以内甚至几秒以内，同样的冷却效率也能大幅度提高。

本发明通过提供一种短流程悬浮煅烧冷却装置，在工艺和设备环节引入物料循环、烟气煅烧循环、烟气冷却循环等新装置和新技术，为便于设计和工艺计算，本发明引入了烟气循环系数的概念，所述的烟气循环系数(为区别于当前煅烧系统没有烟气循环，本发明采用在煅烧和冷却装置采用烟气回流参与煅烧和冷却，为便于设计和计算，针对特定的物料计算烟气循环量，以煅烧炉反应生成的烟气标况体积量为计算基准，与返回到煅烧炉的标况烟气体积量和返回多级冷却设备的标况烟气体积量的比值称为烟气循环系数)为烟气生成总量、煅烧循环的烟气量、冷却循环的烟气量的体积比值(按标况进行计算，在计算中为便于对比，没有循环的系数按0计算，在设计环节再换算为具体工况)，本发明通过对烟气循环系数的调整和控制，可以应用于诸多无机材料的反应和制备系统。

本发明通过提供一种短流程悬浮煅烧冷却装置，通过对不同设备的组合和设计可以有效的平衡物料悬浮、能量传递和气体速度的关系，通过调整烟气和物料循环可以充分满足在热交换过程中物料悬浮和能量传递的需要，进而解决了很多无机材料行业的物料悬浮、能量传递、气体速度的诸多矛盾，因此可以设计出稳定运行的适合于诸多无机材料行业所需要的悬浮煅烧和冷却设备。

本发明通过提供一种短流程悬浮煅烧冷却装置，其新风机供风压力控制范围0.75～9.5atm，新风氧含量大于20％，并具有压力调整和脉动供风功能，高密度的新风可以提供更多的氧气，在有限的空间内可以提供更多的能量，使物料的颗粒之间的距离极大的缩短，使反应的概率和速度快速增加，这样的工艺设计在降低设备重量的同时，还可以通过增加反应速度，增加产能，同时周期性的压力脉动变化，可以使反应物料在粒度和温度及工况变化时提高主动适应能力，从而保持整个工艺过程的稳定运行。

本发明通过提供一种短流程悬浮煅烧冷却装置，在新风设备中采用增压和增氧的设备，使反应过程中可以更更好的进行温度、压力、气氛的调整和控制，使物料活性最高时完成反应成为可能，并且能量回收效率更高，其中物料和烟气循环技术的一种和两种以及三种的独立或组合运用，可以满足不同无机非金属材料的煅烧和冷却过程，同时采用的新风机压力调整和脉动供风技术可调整新风量和控制风压周期性变化，使生产物料和气体流动进行周期性的变化，可以有效改善堵料状况和提高热交换效率，从而改善整个短流程悬浮煅烧冷却装置的工况和适应性。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的一种技术方案的结构示意图；

图2为本发明的另一种技术方案煅烧炉物料循环型的结构示意图；

图3为本发明的另一种技术方案煅烧炉烟气循环型的结构示意图；

图4为本发明的另一种技术方案冷却烟气循环型的结构示意图；

图5为本发明的另一种技术方案煅烧炉双循环型的结构示意图；

图6为本发明的另一种技术方案煅烧炉混合循环型的结构示意图；

图7为本发明的另一种技术方案烟气双循环型的结构示意图；

图8为本发明的另一种技术方案三循环型的结构示意图；

图9为本发明的另一种技术方案喷淋回收型的结构示意图；

图10为本发明的另一种技术方案二次反应型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“设置”具有”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明提供一种短流程悬浮煅烧冷却装置，包括：

原料处理设备(图中未示出)，其将原料进行破碎、烘干和磨细，控制粒径小于4.75mm，外部水分小于8％，原料粒度针对秸秆等有机材料时颗粒度较大，一般小于4.75mm，针对矿物或废弃物等无机非金属材料时一般小于1mm，为增加反应速度，有些原料采用更细的100～400目，所述原料处理设备具有原料进口与原料出口；

均化库2，其内部设有机械或气力均化结构，所述均化库2具有原料进口与原料出口；

新风机1，其具有进风口、出风口，采用高压风机，主要用于悬浮煅烧反应器的氧气供应，包括空气、富氧空气和纯氧，供气压力可以1MPa内运行，采用增压设备或增压增氧设备控制新风的压力和氧气含量，新风机1供风压力控制范围0.65～9.8atm，新风氧含量大于20％，并具有压力调整和脉动供风功能。所述新风机1压力调整和脉动供风是使悬浮煅烧和冷却装置内部的压力进行发生周期性的变化，可以3～1000秒范围内进行一个周期，使悬浮煅烧炉内的物料移动速度有一个周期性的变化，物料之间的距离也会发生一个明显周期性的变化，这样周期性变化可以明显防止物料在均匀速度下的堵料和积料，还可以实现控制物料反应后的粒度大小，提高成品率。实现的方法包括：指新风机1转速可变时，通过新风机1主轴转速变化调整新风量和控制风压周期性变化，新风机1转速不可变时，通过增加脉动风机并使其转速变化调整新风量和控制风压周期性变化；

悬浮煅烧炉3，其内部自上至下设有稳定区、反应区、过渡区，悬浮煅烧炉3可以选择稀相负压煅烧和正压密相煅烧，绝对压力范围为0.65～9.8atm，所述悬浮煅烧炉3的反应区或过渡区的侧面具有原料进口、燃料进口、新风进口，所述悬浮煅烧炉3的底部具有物料出口，所述悬浮煅烧炉3的顶部具有混合出口；

多级冷却设备4，其由自上至下的至少三级旋风分离器串联布置组成，一级或二级旋风分离器的顶部具有烟气出口、侧部具有混合进口，中部的旋风分离器的顶部具有热风出口，最末一级旋风分离器的侧部具有冷风进口、底部具有物料出口；

换热设备，其采用余热锅炉51，热量充足时采用余热锅炉51发电，降低用电成本，所述换热设备的顶部具有烟气进口、底部具有烟气出口；

除尘净化设备6，其具有烟气进口、烟气出口，采用袋式除尘器、湿式电除尘器或喷淋水除油设备，所述除尘净化设备6底部具有出料口；

引风机7，其具有进风口、出风口，采用离心风机，控制悬浮煅烧炉3内的压力并排出烟气；

其中，所述原料处理设备的原料出口与所述均化库2的原料进口连通，所述悬浮煅烧炉3的原料进口与所述均化库2的原料出口连通，所述悬浮煅烧炉3的燃料进口与燃料源通过管道连通，所述悬浮煅烧炉3的混合出口与所述多级冷却设备4的混合进口连通，所述多级冷却设备4的物料出口与成品仓物料进口连通，所述悬浮煅烧炉3的物料出口与废料箱连通；

所述多级冷却设备4的烟气出口与所述换热设备的烟气进口连通，所述换热设备的烟气出口与所述除尘净化设备6的烟气进口连通，所述除尘净化设备6的烟气出口与引风机7的进风口连通，所述引风机7的出风口与烟囱连通，所述除尘净化设备6的出料口与副产品仓连通；

所述多级冷却设备4的冷风进口与新风机1的出风口连通，所述多级冷却设备4的热风出口与所述悬浮煅烧炉3的新风进口连通。

在上述技术方案中，基本型是最基本的氧化煅烧和氧化冷却工艺，布置容易，连接简便，其预热、分解、合成和冷却全部采用粉末悬浮工艺，将生料的预热、分解、合成三个流程放在悬浮煅烧炉3内完成，其中悬浮煅烧炉3内的氧气、压力、温度、浓度被精确控制并稳定运行，悬浮煅烧炉3可以采用负压稀相到正压密相煅烧，绝对压力可以0.65～9.8atm范围内设计和调整，冷却流程通过多级冷却设备4单独完成，可以实现更好的成品温度控制和能量回收，适用于诸多无机非金属材料的煅烧反应，可满足大规模无机材料的制备及生产要求。

在上述技术方案中，包括原料处理设备、均化库、新风机、悬浮煅烧炉、多级冷却设备、换热设备、除尘净化设备，引风机，其中原料经过破碎烘干磨细后，进入均化库，经过均化后直接进入悬浮煅烧炉快速完成反应，反应后的气体和固体物料进入多级冷却设备分离和冷却，分离后的高温烟气经过换热器冷却后循环或净化后排放，固体物料经过多级冷却设备冷却后进入成品库，本发明的悬浮煅烧炉和多级冷却装置反应压力范围0.65～9.8atm，煅烧和冷却可以实现独立，不仅能有效提高反应速度，缩短工艺流程，还可以实现更精准的温度、压力控制，并提高能量回收效率，适用于诸多无机非金属材料的煅烧反应，可满足材料的大规模制备及生产要求。

在另一种技术方案中，如图2所示，所述装置为煅烧炉物料循环型，一部分离开悬浮煅烧炉3的物料和烟气分离后返回悬浮煅烧炉3内，其还包括：

循环旋风分离器31，其具有混合进口、烟气出口、物料出口；

所述悬浮煅烧炉3的反应区的侧面还具有回料口，所述悬浮煅烧炉3的反应区侧面具有燃料进口，所述悬浮煅烧炉3的过渡区的侧面具有新风进口；

所述多级冷却设备4的混合进口替换为烟气进口、物料进口；

所述原料处理设备的原料出口与所述均化库2的原料进口连通，所述悬浮煅烧炉3的原料进口与所述均化库2的原料出口连通，所述悬浮煅烧炉3的燃料进口与燃料源通过管道连通，所述悬浮煅烧炉3的混合出口与所述循环旋风分离器31的混合进口连通，所述循环旋风分离器31的烟气出口与所述多级冷却设备4的烟气进口连通，所述循环旋风分离器31的物料出口与所述悬浮煅烧炉3的回料口连通，所述悬浮煅烧炉3的物料出口与所述多级冷却设备4的物料进口连通，所述多级冷却设备4的物料出口与成品仓物料进口连通；

所述多级冷却设备4的烟气出口与所述换热设备的烟气进口连通，所述换热设备的烟气出口与所述除尘净化设备6的烟气进口连通，所述除尘净化设备6的烟气出口与引风机7的进风口连通，所述引风机7的出风口与烟囱连通，所述除尘净化设备6的出料口与副产品仓连通；

所述多级冷却设备4的冷风进口与所述新风机1的出风口连通，所述多级冷却设备4的热风出口与所述悬浮煅烧炉3的新风进口连通。

在基本型的工艺基础上，发展的悬浮煅烧炉3物料循环型，在悬浮煅烧炉3顶部布置有旋风分离器，一部分离开悬浮煅烧炉3的物料分离后返回悬浮煅烧炉3内，增加的物料循环，使未反应完全的较轻的细颗粒物料返回到悬浮煅烧炉3内继续反应，针对密度大的原料以及反应后体积增大重量增加的陶粒砂和镁砂比较适用，在陕西某地页岩和粉煤灰制备陶粒砂项目的设计中，采用物料循环的方法，可以有效控制陶粒砂的粒径，成品质量容易控制，调整和控制气流速度，使反应后的成品直接下降进入过渡区后进一步冷却，避免反应后的物料粘结成大块，最后落入物料出口，再进入多级冷却设备4进行冷却，适合规模化生产，产能大，质量好。

在另一种技术方案中，如图3所示，所述装置为悬浮煅烧炉3烟气循环型，一部分高温烟气返回到悬浮煅烧炉3内参与反应，其还包括：

混流引射器9，其具有进风口、出风口、侧风口；

所述原料处理设备的原料出口与所述均化库2的原料进口连通，所述悬浮煅烧炉3的原料进口与所述均化库2的原料出口连通，所述悬浮煅烧炉3的燃料进口与燃料源通过管道连通，所述悬浮煅烧炉3的混合出口与所述多级冷却设备4的混合进口连通，所述多级冷却设备4的物料出口与成品仓物料进口连通，所述悬浮煅烧炉3的物料出口与废料箱连通；

所述多级冷却设备4的烟气出口与所述换热设备的烟气进口、所述混流引射器9的侧风口连通，所述换热设备的烟气出口与所述除尘净化设备6的烟气进口连通，所述除尘净化设备6的烟气出口与引风机7的进风口连通，所述引风机7的出风口与烟囱连通，所述除尘净化设备6的出料口与副产品仓连通；

所述多级冷却设备4的冷风进口与新风机1的出风口连通，所述多级冷却设备4的热风出口与所述混流引射器9的进风口连通，所述混流引射器9的出风口与所述悬浮煅烧炉3的新风进口连通；

为明显区别于当前煅烧和冷却系统的特征，采用烟气循环系数作为装置设计和运行的重要参数，烟气循环系数比值为烟气生成总量、煅烧循环的烟气量、冷却循环的烟气量的体积比值本方案中，仅有煅烧部分采用了烟气循环，可控制的烟气循环系数比值范围是1:0.10～0.75:0。

在基本型的工艺基础上，增加混流引射器9，悬浮煅烧炉3侧部增加烟气进口，悬浮煅烧炉3进入多级冷却设备4的烟气经过分离后，一部分高温烟气返回到悬浮煅烧炉3内，这样的工艺和装置增加了悬浮煅烧炉3内的压力，氧气浓度降低，气体的载热能力提高，有利于分解吸热量较大的材料，本装置针对α-型氧化铝、莫来石的制备和生产，在反应炉的温度比较高，烟气循环可以降低氧气深度，有利于降低氮氧化物的排放。在内蒙古准格尔地区的氧化铝代加工生产线中，采用本装置的工艺方案进行技术改造，生产能力提高50％，产品品质也相应提高。

在另一个技术方案中，如图4所示，所述装置为冷却烟气循环型，一部分低温烟气返回多级冷却设备4内冷却物料，其还包括：

循环风机10，其具有进风口、出风口；

所述换热设备采用板式气体换热器或列管式气体换热器，其顶部具有烟气进口、底部具有烟气出口，所述换热设备还具有新风进口、热风出口；

所述原料处理设备的原料出口与所述均化库2的原料进口连通，所述悬浮煅烧炉3的原料进口与所述均化库2的原料出口连通，所述悬浮煅烧炉3的燃料进口与燃料源通过管道连通，所述悬浮煅烧炉3的混合出口与所述多级冷却设备4的混合进口连通，所述多级冷却设备4的物料出口与成品仓物料进口连通，所述悬浮煅烧炉3的物料出口与废料箱连通；

所述多级冷却设备4的烟气出口与所述换热设备的烟气进口连通，所述换热设备的烟气出口与所述除尘净化设备6的烟气进口、所述循环风机10的进风口连通，所述多级冷却设备4的冷风进口与所述循环风机10的出风口连通，所述除尘净化设备6的烟气出口与引风机7的进风口连通，所述引风机7的出风口与烟囱连通，所述除尘净化设备6的出料口与副产品仓连通；

所述换热设备的新风进口与新风机1的出风口连通，所述换热设备的热风出口与所述悬浮煅烧炉3的新风进口连通；

烟气循环系数比值为烟气生成总量、煅烧循环的烟气量、冷却循环的烟气量的体积比值，烟气循环系数比值范围是1:0:0.30～1.50。

在基本型的工艺基础上，发展冷却烟气循环型，其换热设备采用板式或列管结构，在换热设备后增加循环风机10，一部分低温烟气返回多级冷却设备4内；其中循环风机10进口与换热设备烟气出口连通，循环风机10出口与多级冷却设备4新风进口连通，新风机1与换热设备新风进口连接，换热设备热风出口与悬浮煅烧炉3的新风进口连接，换热设备烟气进口与多级冷却设备4烟气出口连通，本装置的烟气循环系数比值范围是1:0:0.30～1.50，此循环方式和炉型适用于活性生石灰和轻烧氧化镁的制备和生产，能源利用效率高，产能大。本装置用于辽宁营口地区某公司轻烧氧化镁的粉末煅烧改造设计，使产品质量稳定，产能提高1倍，节能20％，同样在石灰生产中也适用，生石灰活性350以上。

在另一个技术方案中，如图5所示，所述装置为悬浮煅烧炉3双循环型，出悬浮煅烧炉3的烟气经过分离后，一部分烟气返回到悬浮煅烧炉3内过渡区，一部分物料也返回到煅烧炉内反应区，其还包括：

循环旋风分离器31，其具有混合进口、烟气出口、物料出口；

所述悬浮煅烧炉3的反应区的侧面还具有回料口，所述悬浮煅烧炉3的反应区侧面具有燃料进口，所述悬浮煅烧炉3的过渡区的侧面具有新风进口；

所述多级冷却设备4的混合进口替换为烟气进口、物料进口，所述多级冷却设备4还具有第二冷风进口；

循环风机10，其具有进风口、出风口；

所述原料处理设备的原料出口与所述均化库2的原料进口连通，所述悬浮煅烧炉3的原料进口与所述均化库2的原料出口连通，所述悬浮煅烧炉3的燃料进口与燃料源通过管道连通，所述悬浮煅烧炉3的混合出口与所述循环旋风分离器31的混合进口连通，所述循环旋风分离器31的烟气出口与所述多级冷却设备4的烟气进口连通，所述循环旋风分离器31的物料出口与所述悬浮煅烧炉3的回料口连通，所述悬浮煅烧炉3的物料出口与所述多级冷却设备4的物料进口连通，所述多级冷却设备4的物料出口与成品仓物料进口连通；

所述多级冷却设备4的烟气出口与所述换热设备的烟气进口连通，所述换热设备的烟气出口与所述除尘净化设备6的烟气进口、所述循环风机10的进风口连通，所述循环风机10的出风口与所述多级冷却器的冷风进口连通，所述除尘净化设备6的烟气出口与引风机7的进风口连通，所述引风机7的出风口与储气罐连通，所述除尘净化设备6的出料口与副产品仓连通；

所述多级冷却设备4的第二冷风进口与新风机1的出风口连通，所述多级冷却设备4的热风出口与所述悬浮煅烧炉3的新风进口连通；

烟气循环系数比值为烟气生成总量、与煅烧循环的烟气量、以及冷却循环的烟气量的体积比值，烟气循环系数比值范围是1:0:0.10～0.75。

在基本型的工艺基础上，发展悬浮煅烧炉3双循环型，悬浮煅烧炉3采用双循环，在悬浮煅烧炉3采用物料循环，一部分物料返回到悬浮煅烧炉3内反应区，其中悬浮煅烧炉3过渡区与两台混流引射器9连接，本装置的烟气循环系数比值范围是1:0:0.10～0.75，这种循环煅烧炉型适合反应过程中颗粒增大，密度增大，反应过程受时间和颗粒度的限制，适用于水泥熟料和碱石灰法煅烧氧化铝的制备和生产，在北京某水泥悬浮煅烧试验的设计方案中，采用空气压缩机供气，压力控制在0.3～0.4MPa，成功制备水泥熟料颗粒，为规模更大的水泥生产提供了可行的方案，并且能耗可以降低10％以上。

在另一种技术方案中，如图6所示，所述装置为悬浮煅烧炉3混合循环型，出悬浮煅烧炉3的物料和烟气经过分离后，一部分烟气返回到悬浮煅烧炉3内过渡区，一部分物料也返回悬浮到煅烧炉内反应区，出换热设备的低温烟气回到多级冷却设备4里参与冷却循环，其还包括：

循环旋风分离器31，其具有混合进口、烟气出口、物料出口；

所述悬浮煅烧炉3的反应区的侧面还具有回料口，所述悬浮煅烧炉3的反应区侧面具有燃料进口，所述悬浮煅烧炉3的过渡区的侧面具有新风进口；

所述多级冷却设备4的混合进口替换为烟气进口、物料进口；

循环风机10，其具有进风口、出风口；

所述换热设备采用板式气体换热设备或列管式气体换热设备52，其顶部具有烟气进口、底部具有烟气出口，所述换热设备还具有新风进口、热风出口；

所述原料处理设备的原料出口与所述均化库2的原料进口连通，所述悬浮煅烧炉3的原料进口与所述均化库2的原料出口连通，所述悬浮煅烧炉3的燃料进口与燃料源通过管道连通，所述悬浮煅烧炉3的混合出口与所述循环旋风分离器31的混合进口连通，所述循环旋风分离器31的烟气出口与所述多级冷却设备4的烟气进口连通，所述循环旋风分离器31的物料出口与所述悬浮煅烧炉3的回料口连通，所述悬浮煅烧炉3的物料出口与所述多级冷却设备4的物料进口连通，所述多级冷却设备4的物料出口与成品仓物料进口连通；

所述多级冷却设备4的烟气出口与所述换热设备的烟气进口连通，所述换热设备的烟气出口与所述除尘净化设备6的烟气进口、所述循环风机10的进风口连通，所述多级冷却设备4的冷风进口与所述循环风机10的出风口连通，所述除尘净化设备6的烟气出口与引风机7的进风口连通，所述引风机7的出风口与烟囱连通，所述除尘净化设备6的出料口与副产品仓连通；

所述换热设备的新风进口与新风机1的出风口连通，所述换热设备的热风出口与所述悬浮煅烧炉3的新风进口连通；

烟气循环系数比值为烟气生成总量、煅烧循环的烟气量、冷却循环的烟气量的体积比值，烟气循环系数比值范围是1:0:0.30～1.50。

在基本型的工艺基础上，发展煅烧炉混合循环型，同时采用悬浮煅烧炉3物料循环和冷却器烟气循环，出悬浮煅烧炉3的烟气经过分离后，一部分物料也返回到悬浮煅烧炉3内反应区，出换热设备的低温烟气回到多级冷却设备4里参与冷却循环，本装置的烟气循环系数比值范围是1:0:0.30～1.50。因为参与反应的物料较重，冷却循环需要还原气氛，此煅烧炉型和工艺采用氧化煅烧和还原冷却，适用于磁化焙烧和还原铁粉的大规模制备和生产，产能大，质量稳定，在内蒙朱日和的褐铁矿磁化焙烧试验中，替代回转窑煅烧方案，经过试验对比，采用煅烧炉混合循环型的设计，反应速度提高5倍，产率提高30％。

在另一种技术方案中，如图7所示，所述装置为烟气双循环型，出悬浮煅烧炉3的高温烟气，一部分直接返回到悬浮煅烧炉3内过渡区，另一部分进入换热设备后的低温烟气回到多级冷却设备4里参与冷却循环，其还包括：

混流引射器9，其具有进风口、出风口、侧风口；

循环风机10，其具有进风口、出风口；

所述换热设备采用余热锅炉51和板式气体换热器或列管式气体换热器串联，所述余热锅炉51的顶部具有烟气进口，所述板式气体换热器或列管式气体换热器的底部具有烟气出口，所述板式气体换热器或列管式气体换热器还具有新风进口、热风出口；

所述原料处理设备的原料出口与所述均化库2的原料进口连通，所述悬浮煅烧炉3的原料进口与所述均化库2的原料出口连通，所述悬浮煅烧炉3的燃料进口与燃料源通过管道连通，所述悬浮煅烧炉3的混合出口与所述多级冷却设备4的混合进口连通，所述多级冷却设备4的物料出口与成品仓物料进口连通，所述悬浮煅烧炉3的物料出口与废料箱连通；

所述多级冷却设备4的烟气出口与所述换热设备的烟气进口、所述混流引射器9的侧风口连通，所述换热设备的热风出口与所述混流引射器9的进风口连通，所述混流引射器9的出风口与所述悬浮煅烧炉3的新风进口连通，所述换热设备的新风进口与新风机1的出风口连通，所述换热设备的烟气出口与所述除尘净化设备6的烟气进口、所述循环风机10的进风口连通，所述多级冷却设备4的冷风进口与所述循环风机10的出风口连通，所述引风机7的出风口与烟囱连通，所述除尘净化设备6的出料口与副产品仓连通；

烟气循环系数比值为烟气生成总量、煅烧循环的烟气量、冷却循环的烟气量的体积比值，烟气循环系数比值范围是1:0.1～0.75:0.30～1.50。

在基本型的工艺基础上，发展烟气双循环型，在煅烧炉采用烟气循环，在冷却器也采用烟气循环，出悬浮煅烧炉3的烟气经过分离后，一部分烟气返回到悬浮煅烧炉3内过渡区，出换热设备的低温烟气回到多级冷却设备4里参与冷却循环，其中悬浮煅烧炉3与混流引射器9连接；本装置的烟气循环系数比值范围是1:0.1～0.75:0.30～1.50；悬浮煅烧炉3和冷却器的气氛调整为还原型，炉型和工艺采用氧化煅烧和还原冷却，适用于偏高岭土和煅烧高岭土的大规模生产和制备适用于偏高岭土，煅烧高岭土的生产，在鄂尔多斯某地高岭土公司，采用本方案的设计，进行试验对比，窑炉的容积产量提高3倍，还原产品控制的更均匀，质量好，能耗低。

在另一种技术方案中，如图8所示，所述装置为三循环型，出悬浮煅烧炉3的物料和烟气经过分离后，一部分高温烟气返回到悬浮煅烧炉3内过渡区，一部分物料也返回到悬浮煅烧炉3内反应区，一部分烟气经换热设备降温后的低温烟气回到多级冷却设备4里参与冷却循环，其还包括：

混流引射器9，其具有进风口、出风口、侧风口；

循环风机10，其具有进风口、出风口；

所述换热设备采用板式气体换热器或列管式气体换热器，其顶部具有烟气进口、底部具有烟气出口，所述换热设备还具有新风进口、热风出口；

循环旋风分离器31，其具有混合进口、烟气出口、物料出口；

所述悬浮煅烧炉3的反应区的侧面还具有回料口，所述悬浮煅烧炉3的反应区侧面具有燃料进口，所述悬浮煅烧炉3的过渡区的侧面具有新风进口；

所述多级冷却设备4的混合进口替换为烟气进口、物料进口；

所述原料处理设备的原料出口与所述均化库2的原料进口连通，所述悬浮煅烧炉3的原料进口与所述均化库2的原料出口连通，所述悬浮煅烧炉3的燃料进口与燃料源通过管道连通，所述悬浮煅烧炉3的混合出口与所述循环旋风分离器31的混合进口连通，所述循环旋风分离器31的烟气出口与所述多级冷却设备4的烟气进口、所述混流引射器9的侧风口连通，所述混流引射器9的出风口与所述悬浮煅烧炉3的新风进口连通，所述循环旋风分离器31的物料出口与所述悬浮煅烧炉3的回料口连通，所述悬浮煅烧炉3的物料出口与所述多级冷却设备4的物料进口连通，所述多级冷却设备4的物料出口与成品仓物料进口连通；

所述多级冷却设备4的烟气出口与所述换热设备的烟气进口连通，所述换热设备的烟气出口与所述除尘净化设备6的烟气进口、所述循环风机10的进风口连通，所述多级冷却设备4的冷风进口与所述循环风机10的出风口连通，所述除尘净化设备6的烟气出口与引风机7的进风口连通，所述引风机7的出风口与烟囱连通，所述除尘净化设备6的出料口与副产品仓连通；

所述换热设备的新风进口与新风机1的出风口连通，所述换热设备的热风出口与所述混流引射器9的进风口连通；

烟气循环系数比值为烟气生成总量、煅烧循环的烟气量、冷却循环的烟气量的体积比值，烟气循环系数比值范围是1:0.1～0.75:0.30～1.50。

在基本型的工艺基础上，发展三循环型，在悬浮煅烧炉3同时采用物料循环和烟气循环，在冷却器采用烟气循环，出悬浮煅烧炉3的烟气经过分离后，一部分烟气返回到悬浮煅烧炉3内过渡区，一部分物料也返回到悬浮煅烧炉3内反应区，出换热设备的低温烟气回到多级冷却设备4里参与冷却循环，其中悬浮煅烧炉3新风和烟气进口分开布置，也可以合并布置，本装置的烟气循环系数比值范围是1:0.1～0.75:0.30～1.50，由于在煅烧物料，煅烧气氛及冷却气氛都容易调节和控制，炉型和工艺采用氧化煅烧和还原冷却，适用于稀土冶炼和镍土冶炼工艺，在包头某稀土公司进行的试验，设备产能提高50％，能耗降低30％。

在另一种技术方案中，如图9所示，所述装置为喷淋回收型，其不包括所述除尘净化设备6与引风机7，增加高温除尘设备54和循环水喷淋设备53，回收烟气中的焦油和液体，以高温除尘设备54净化烟气中的含固颗粒，以循环水喷淋系统回收烟气中的油和液体，除油后的煤气一部分回到悬浮煅烧炉3参与反应，一部分参与冷却设备的烟气循环冷却，还包括：

高温除尘设备54，其具有进风口、出风口、物料出口；

循环水喷淋设备53，其具有进风口、出风口、进水口、出水口、焦油出口；

所述多级冷却设备4的一级或二级旋风分离器还具有物料进口、第二烟气出口；

循环风机10，其具有进风口、出风口；

煤气风机11，其具有进风口、出风口；

第二引风机12，其具有进风口、出风口；

所述悬浮煅烧炉3的过渡区的侧面具有煤气进口，所述悬浮煅烧炉3的反应区侧面具有燃料进口，所述悬浮煅烧炉3的过渡区的侧面具有新风进口；

所述换热设备采用板式气体换热器或列管式气体换热器，其顶部具有烟气进口、底部具有烟气出口，所述换热设备还具有新风进口、热风出口；

所述原料处理设备的原料出口与所述均化库2的原料进口连通，所述悬浮煅烧炉3的原料进口与所述均化库2的原料出口连通，所述悬浮煅烧炉3的燃料进口与燃料源通过管道连通，所述悬浮煅烧炉3的混合出口与所述多级冷却设备4的混合进口连通，所述多级冷却设备4的物料出口与成品仓物料进口连通，所述悬浮煅烧炉3的物料出口与废料箱连通；

所述高温除尘设备54的进风口与所述多级冷却设备4的烟气出口连通，所述高温除尘设备54的物料出口与所述多级冷却设备4的物料进口连通，所述多级冷却设备4的第二烟气出口与所述换热设备的烟气进口连通，所述换热设备的烟气出口与所述循环风机10的进风口连通，所述多级冷却设备4的冷风进口与所述循环风机10的出风口连通，所述高温除尘设备54的出风口与所述循环水喷淋设备53的进风口连通，所述循环水喷淋设备53的出风口与第二引风机12的进风口、所述循环风机10的进风口、煤气风机11的进风口连通，所述第二引风机12的出风口与储气罐连通，所述煤气风机11的出风口所述悬浮煅烧炉3的煤气进口连通；

所述换热设备的新风进口与新风机1的出风口连通，所述换热设备的热风出口与所述悬浮煅烧炉3的新风进口连通；

烟气循环系数比值为烟气生成总量、煅烧循环的烟气量、冷却循环的烟气量的体积比值，烟气循环系数比值范围是1:0:0.30～1.50。

在基本型的工艺基础上，发展喷淋回收型，增加高温除尘设备54和循环水喷淋设备53，回收烟气中的焦油和液体，在冷却器烟气循环的基础上，以高温除尘设备54净化烟气中的含固颗粒，以循环水喷淋系统回收烟气中的油和液体，其中高温除尘设备54进风口与多级冷却设备4烟气出口连接，出风口与循环水喷淋设备53进风口连接，循环水喷淋设备53的出风口与烟气净化设备进风口和多级冷却设备4的进风口连接；炉型和工艺采用氧化煅烧和还原冷却，适用于生物炭、褐煤半焦的生产工艺，在内蒙白彦花褐煤试验过程中，采用喷淋回收型设计方案，新风采用氧气70％的富氧空气，成功的制造了煤气和代替焦碳的半焦产品，在辽宁朝阳进行的玉米秸秆制备生物炭试验中，也采用这种设计方案，新风采用氧含量50％的富氧空气，成功制造了生物炭，生物煤气能够稳定生产，回收的焦油和木醋液质量稳定。

在另一种技术方案中，如图10所示，所述装置为二次反应型，增加二次风机8促进半焦产品的继续反应，出悬浮煅烧炉3的物料和烟气经过分离后，一部分高温烟气返回到悬浮煅烧炉3内过渡区，一部分物料也返回到悬浮煅烧炉3内反应区，一部分烟气经换热设备降温后的低温烟气回到多级冷却设备4里参与冷却循环，以高温除尘设备54净化烟气中的含固颗粒，以循环水喷淋系统回收烟气中的油和液体，还包括：

混流引射器9，其具有进风口、出风口、侧风口；

循环风机10，其具有进风口、出风口；

煤气风机11，其具有进风口、出风口；

二次风机8，其具有进风口、出风口；

第二引风机12，其具有进风口、出风口；

所述换热设备采用板式气体换热器或列管式气体换热器，其顶部具有烟气进口、底部具有烟气出口，所述换热设备还具有新风进口、热风出口；

循环旋风分离器31，其具有混合进口、烟气出口、物料出口；

所述悬浮煅烧炉3的反应区的侧面还具有回料口，所述悬浮煅烧炉3的反应区侧面具有燃料进口，所述悬浮煅烧炉3的过渡区的侧面具有新风进口；

所述多级冷却设备4的混合进口替换为物料进口，所述多级冷却设备4的最后一级旋风分离器的侧部具有二次进风口；

高温除尘设备54，其具有进风口、出风口、物料出口；

循环水喷淋设备53，其具有进风口、出风口、进水口、出水口、焦油出口；

所述原料处理设备的原料出口与所述均化库2的原料进口连通，所述悬浮煅烧炉3的原料进口与所述均化库2的原料出口连通，所述悬浮煅烧炉3的燃料进口与燃料源通过管道连通，所述悬浮煅烧炉3的混合出口与所述循环旋风分离器31的混合进口连通，所述循环旋风分离器31的烟气出口与所述高温除尘设备54的进风口、所述混流引射器9的侧风口连通，所述混流引射器9的出风口与所述悬浮煅烧炉3的新风进口连通，所述循环旋风分离器31的物料出口与所述悬浮煅烧炉3的回料口连通，所述悬浮煅烧炉3的物料出口、所述高温除尘设备54的物料出口与所述多级冷却设备4的物料进口连通，所述多级冷却设备4的二次进风口与二次风机8的出风口连通，所述多级冷却设备4的物料出口与成品仓物料进口连通；

所述换热设备的新风进口与新风机1的出风口连通，所述换热设备的热风出口与所述混流引射器9的侧气口连通，所述多级冷却设备4的烟气出口与所述换热设备的烟气进口连通，所述换热设备的烟气出口与所述循环风机10的进风口、所述除尘净化设备6的烟气进口连通，所述多级冷却设备4的冷风进口与所述循环风机10的出风口连通，所述除尘净化设备6的烟气出口与引风机7的进风口连通，所述引风机7的出风口与储气罐连通，所述除尘净化设备6的出料口与副产品仓连通；

所述高温除尘设备54的出风口与所述循环水喷淋设备53的进风口连通，所述循环水喷淋设备53的出风口与第二引风机12的进风口、煤气风机11的进风口连通，所述第二引风机12的出风口与储气罐连通，所述煤气风机11的出风口所述悬浮煅烧炉3的燃料进口连通；

烟气循环系数比值为烟气生成总量、煅烧循环的烟气量、冷却循环的烟气量的体积比值，烟气循环系数比值范围是1:0.1～0.75:0.30～1.50。

在基本型的工艺基础上，发展二次反应型，增加高温除尘设备54和循环水喷淋设备53，回收烟气中的焦油和液体，二次风机8促进半焦产品的继续氧化反应，降低排渣的碳含量，以节省回收能源，用高温除尘设备54净化烟气中的含固颗粒，用循环水喷淋系统回收烟气中的油和液体；其中高温除尘设备54进风口与多级冷却设备4烟气出口连接，出风口与循环水喷淋设备53进风口连接，循环水喷淋设备53的出风口与烟气净化设备进风口和多级冷却设备4的进风口连接，二次风机8与多级冷却设备4中间部位的二次进风口连接。因为二次风可以继续对半焦进行二次氧化反应，最大限度的提取热量，且炉型和工艺采用氧化煅烧和氧化冷却，因此二次反应型适用于页岩油和IGCC，产能大，油品和煤制气质量稳定。

以辽宁抚顺页岩油生产为例，原设备的排出的半焦为黑色，碳含量大于4％，因为含碳量高，无法直接使用，外排渣堆成山，含碳高造成渣山自然，严重污染空气，采用本发明的二次反应型的试验中，半焦的碳含量可以降低到1％以下，外排渣为灰色，可以当水泥混合材使用，有效的解决了环保问题。在北京某地煤制气联合蒸汽发电系统的试验中，采用本方案的设计装置，采用氧化含量85％的空气，有效的解决了煤气纯度问题，使提高发电效率成为可能。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.短流程悬浮煅烧冷却装置，其特征在于，包括：

原料处理设备，其将原料进行破碎、烘干和磨细，控制粒径小于4.75mm，外部水分小于8％；

均化库，其内部设有机械或气力均化结构，所述均化库具有原料进口与原料出口；

新风机，其具有进风口、出风口；

悬浮煅烧炉，其内部自上至下设有稳定区、反应区、过渡区，所述悬浮煅烧炉的反应区或过渡区的侧面具有原料进口、燃料进口、新风进口，所述悬浮煅烧炉的底部具有物料出口，所述悬浮煅烧炉的顶部具有混合出口；

多级冷却设备，其由自上至下的至少三级旋风分离器串联布置组成，一级或二级旋风分离器的顶部具有烟气出口、侧部具有混合进口，中部的旋风分离器的顶部具有热风出口，最末一级旋风分离器的侧部具有冷风进口、底部具有物料出口；

换热设备，其采用余热锅炉，所述换热设备的顶部具有烟气进口、底部具有烟气出口；

除尘净化设备，其具有烟气进口、烟气出口，所述除尘净化设备底部具有出料口；

引风机，其具有进风口、出风口；

其中，所述原料处理设备的原料出口与所述均化库的原料进口连通，所述悬浮煅烧炉的原料进口与所述均化库的原料出口连通，所述悬浮煅烧炉的燃料进口与燃料源通过管道连通，所述悬浮煅烧炉的混合出口与所述多级冷却设备的混合进口连通，所述多级冷却设备的物料出口与成品仓物料进口连通，所述悬浮煅烧炉的物料出口与废料箱连通；

所述多级冷却设备的烟气出口与所述换热设备的烟气进口连通，所述换热设备的烟气出口与所述除尘净化设备的烟气进口连通，所述除尘净化设备的烟气出口与引风机的进风口连通，所述引风机的出风口与烟囱连通，所述除尘净化设备的出料口与副产品仓连通；

所述多级冷却设备的冷风进口与新风机的出风口连通，所述多级冷却设备的热风出口与所述悬浮煅烧炉的新风进口连通。

2.如权利要求1所述的短流程悬浮煅烧冷却装置，其特征在于，所述装置为煅烧炉物料循环型，其还包括：

循环旋风分离器，其具有混合进口、烟气出口、物料出口；

所述悬浮煅烧炉的反应区的侧面还具有回料口，所述悬浮煅烧炉的反应区侧面具有燃料进口，所述悬浮煅烧炉的过渡区的侧面具有新风进口；

所述多级冷却设备的混合进口替换为烟气进口、物料进口；

其中，所述悬浮煅烧炉的混合出口改与所述循环旋风分离器的混合进口连通，所述悬浮煅烧炉的物料出口改与所述多级冷却设备的物料进口连通，所述循环旋风分离器的物料出口与所述悬浮煅烧炉的回料口连通，所述循环旋风分离器的烟气出口与所述多级冷却设备的烟气进口连通。

3.如权利要求1所述的短流程悬浮煅烧冷却装置，其特征在于，所述装置为煅烧炉烟气循环型，其还包括：

混流引射器，其具有进风口、出风口、侧风口；

其中，所述多级冷却设备的烟气出口还与所述混流引射器的侧风口连通，所述多级冷却设备的热风出口改与所述混流引射器的进风口连通，所述混流引射器的出风口也与所述悬浮煅烧炉的新风进口连通；

烟气循环系数比值为烟气生成总量、煅烧循环的烟气量、冷却循环的烟气量的体积比值，烟气循环系数比值范围是1:0.10～0.75:0。

4.如权利要求1所述的短流程悬浮煅烧冷却装置，其特征在于，所述装置为冷却烟气循环型，其还包括：

循环风机，其具有进风口、出风口；

所述换热设备采用板式气体换热器或列管式气体换热器，其顶部具有烟气进口、底部具有烟气出口，所述换热设备还具有新风进口、热风出口；

其中，所述新风机的出风口仅与所述换热设备的新风进口连通，所述换热设备的热风出口与所述悬浮煅烧炉的新风进口连通，所述换热设备的烟气出口还与所述循环风机的进风口连通，所述多级冷却设备的冷风进口改与所述循环风机的出风口连通；

烟气循环系数比值为烟气生成总量、煅烧循环的烟气量、冷却循环的烟气量的体积比值，烟气循环系数比值范围是1:0:0.30～1.50。

5.如权利要求1所述的短流程悬浮煅烧冷却装置，其特征在于，所述装置为煅烧炉双循环型，其还包括：

循环旋风分离器，其具有混合进口、烟气出口、物料出口；

所述悬浮煅烧炉的反应区的侧面还具有回料口，所述悬浮煅烧炉的反应区侧面具有燃料进口，所述悬浮煅烧炉的过渡区的侧面具有新风进口；

所述多级冷却设备的混合进口替换为烟气进口、物料进口，所述多级冷却设备还具有第二冷风进口；

循环风机，其具有进风口、出风口；

其中，所述悬浮煅烧炉的混合出口改与所述循环旋风分离器的混合进口连通，所述悬浮煅烧炉的物料出口改与所述多级冷却设备的物料进口连通，所述循环旋风分离器的物料出口与所述悬浮煅烧炉的回料口连通，所述循环旋风分离器的烟气出口与所述多级冷却设备的烟气进口连通；

所述多级冷却设备的烟气出口还与所述换热设备的烟气进口连通，所述换热设备的烟气出口也与循环风机的进风口连通，所述多级冷却设备的冷风进口改与所述循环风机的出风口连通，所述多级冷却设备的第二冷风进口与所述新风机的出风口连通；所述引风机的出风口与储气罐连通；

烟气循环系数比值为烟气生成总量、煅烧循环的烟气量、冷却循环的烟气量的体积比值，烟气循环系数比值范围是1:0:0.10～0.75。

6.如权利要求1所述的短流程悬浮煅烧冷却装置，其特征在于，所述装置为煅烧炉混合循环型，其还包括：

循环旋风分离器，其具有混合进口、烟气出口、物料出口；

所述悬浮煅烧炉的反应区的侧面还具有回料口，所述悬浮煅烧炉的反应区侧面具有燃料进口，所述悬浮煅烧炉的过渡区的侧面具有新风进口；

所述多级冷却设备的混合进口替换为烟气进口、物料进口；

循环风机，其具有进风口、出风口；

所述换热设备采用板式气体换热设备或列管式气体换热设备，其顶部具有烟气进口、底部具有烟气出口，所述换热设备还具有新风进口、热风出口；

其中，所述悬浮煅烧炉的混合出口改与所述循环旋风分离器的混合进口连通，所述悬浮煅烧炉的物料出口改与所述多级冷却设备的物料进口连通，所述循环旋风分离器的物料出口与所述悬浮煅烧炉的回料口连通，所述循环旋风分离器的烟气出口与所述多级冷却设备的烟气进口连通；

所述新风机的出风口仅与所述换热设备的新风进口连通，所述换热设备的热风出口与所述悬浮煅烧炉的新风进口连通，所述换热设备的烟气出口还与所述循环风机的进风口连通，所述多级冷却设备的冷风进口改与所述循环风机的出风口连通；

烟气循环系数比值为烟气生成总量、煅烧循环的烟气量、冷却循环的烟气量的体积比值，烟气循环系数比值范围是1:0:0.30～1.50。

7.如权利要求1所述的短流程悬浮煅烧冷却装置，其特征在于，所述装置为烟气双循环型，其还包括：

混流引射器，其具有进风口、出风口、侧风口；

循环风机，其具有进风口、出风口；

所述换热设备采用余热锅炉和板式气体换热器或列管式气体换热器串联，所述余热锅炉的顶部具有烟气进口，所述板式气体换热器或列管式气体换热器的底部具有烟气出口，所述板式气体换热器或列管式气体换热器还具有新风进口、热风出口；

其中，所述多级冷却设备的烟气出口还与所述混流引射器的侧风口连通，所述换热设备的热风出口与所述混流引射器的进风口连通，所述混流引射器的出风口也与所述悬浮煅烧炉的新风进口连通；

所述新风机的出风口仅与所述换热设备的新风进口连通，所述换热设备的烟气出口还与所述循环风机的进风口连通，所述多级冷却设备的冷风进口改与所述循环风机的出风口连通；

烟气循环系数比值为烟气生成总量、煅烧循环的烟气量、冷却循环的烟气量的体积比值，烟气循环系数比值范围是1:0.1～0.75:0.30～1.50。

8.如权利要求1所述的短流程悬浮煅烧冷却装置，其特征在于，所述装置为三循环型，其还包括：

混流引射器，其具有进风口、出风口、侧风口；

循环风机，其具有进风口、出风口；

所述换热设备采用板式气体换热器或列管式气体换热器，其顶部具有烟气进口、底部具有烟气出口，所述换热设备还具有新风进口、热风出口；

循环旋风分离器，其具有混合进口、烟气出口、物料出口；

所述悬浮煅烧炉的反应区的侧面还具有回料口，所述悬浮煅烧炉的反应区侧面具有燃料进口，所述悬浮煅烧炉的过渡区的侧面具有新风进口；

所述多级冷却设备的混合进口替换为烟气进口、物料进口；

其中，所述悬浮煅烧炉的混合出口改与所述循环旋风分离器的混合进口连通，所述悬浮煅烧炉的物料出口改与所述多级冷却设备的物料进口连通，所述循环旋风分离器的物料出口与所述悬浮煅烧炉的回料口连通，所述循环旋风分离器的烟气出口与所述多级冷却设备的烟气进口、所述混流引射器的侧风口连通，所述换热设备的热风出口与所述混流引射器的进风口连通，所述悬浮煅烧炉的新风进口改与所述混流引射器的出风口连通；

所述新风机的出风口仅与所述换热设备的新风进口连通，所述换热设备的烟气出口还与所述循环风机的进风口连通，所述多级冷却设备的冷风进口改与所述循环风机的出风口连通；

烟气循环系数比值为烟气生成总量、煅烧循环的烟气量、冷却循环的烟气量的体积比值，烟气循环系数比值范围是1:0.1～0.75:0.30～1.50。

9.如权利要求1所述的短流程悬浮煅烧冷却装置，其特征在于，所述装置为喷淋回收型，其不包括所述除尘净化设备与引风机，还包括：

高温除尘设备，其具有进风口、出风口、物料出口；

循环水喷淋设备，其具有进风口、出风口、进水口、出水口、焦油出口；

所述多级冷却设备的一级或二级旋风分离器还具有物料进口、第二烟气出口；

循环风机，其具有进风口、出风口；

煤气风机，其具有进风口、出风口；

第二引风机，其具有进风口、出风口；

所述悬浮煅烧炉的过渡区的侧面具有煤气进口，所述悬浮煅烧炉的反应区侧面具有燃料进口，所述悬浮煅烧炉的过渡区的侧面具有新风进口；

所述换热设备采用板式气体换热器或列管式气体换热器，其顶部具有烟气进口、底部具有烟气出口，所述换热设备还具有新风进口、热风出口；

其中，所述多级冷却设备的第二烟气出口与所述换热设备的烟气进口连通，所述多级冷却设备的烟气出口改与所述高温除尘设备的进风口连通，所述高温除尘设备的出风口与所述循环水喷淋设备的进风口连通，所述高温除尘设备的物料出口与所述多级冷却设备的物料进口连通，所述循环水喷淋设备的出风口与所述第二引风机的进风口、所述循环风机的进风口、所述煤气风机的进风口连通，所述第二引风机的出风口与储气罐连通，所述煤气风机的出风口所述悬浮煅烧炉的煤气进口连通；

所述新风机的出风口仅与所述换热设备的新风进口连通，所述换热设备的热风出口与所述悬浮煅烧炉的新风进口连通，所述换热设备的烟气出口也与所述循环风机的进风口连通，所述多级冷却设备的冷风进口改与所述循环风机的出风口连通；

所述循环水喷淋设备的进水口、出水口分别与冷却塔的出水口和进水口连通，所述循环水喷淋设备的焦油出口与出油设备的进口连通；

烟气循环系数比值为烟气生成总量、煅烧循环的烟气量、冷却循环的烟气量的体积比值，烟气循环系数比值范围是1:0:0.30～1.50。

10.如权利要求1所述的短流程悬浮煅烧冷却装置，其特征在于，所述装置为二次反应型，还包括：

混流引射器，其具有进风口、出风口、侧风口；

循环风机，其具有进风口、出风口；

煤气风机，其具有进风口、出风口；

第二引风机，其具有进风口、出风口；

二次风机，其具有进风口、出风口；

所述换热设备采用板式气体换热器或列管式气体换热器，其顶部具有烟气进口、底部具有烟气出口，所述换热设备还具有新风进口、热风出口；

循环旋风分离器，其具有混合进口、烟气出口、物料出口；

所述悬浮煅烧炉的反应区的侧面还具有回料口，所述悬浮煅烧炉的反应区侧面具有燃料进口，所述悬浮煅烧炉的过渡区的侧面具有新风进口；

所述多级冷却设备的混合进口替换为物料进口，所述多级冷却设备的最后一级旋风分离器的侧部具有二次进风口；

高温除尘设备，其具有进风口、出风口、物料出口；

循环水喷淋设备，其具有进风口、出风口、进水口、出水口、焦油出口；

其中，所述悬浮煅烧炉的混合出口改与所述循环旋风分离器的混合进口连通，所述悬浮煅烧炉的物料出口改与所述多级冷却设备的物料进口连通，所述循环旋风分离器的物料出口与所述悬浮煅烧炉的回料口连通，所述循环旋风分离器的烟气出口与所述高温除尘设备的进风口、所述混流引射器的侧风口连通，所述高温除尘设备的出料口也与所述多级冷却设备的物料进口连通；

所述高温除尘设备的出风口与所述循环水喷淋设备的进风口连通，所述循环水喷淋设备的出风口与所述第二引风机的进风口、所述煤气风机的进风口连通，所述第二引风机的出风口与储气罐连通，所述煤气风机的出风口与所述混流引射器的进风口连通；

所述换热设备的热风出口与所述混流引射器的侧风口连通，所述悬浮煅烧炉的新风进口改与所述混流引射器的出风口连通；

所述新风机的出风口仅与所述换热设备的新风进口连通，所述换热设备的烟气出口还与所述循环风机的进风口连通，所述多级冷却设备的冷风进口改与所述循环风机的出风口连通，所述多级冷却设备的二次进风口与所述二次风机的出风口连通；

所述循环水喷淋设备的进水口、出水口分别与冷却塔的出水口和进水口连通，所述循环水喷淋设备的焦油出口与出油设备的进口连通；

烟气循环系数比值为烟气生成总量、煅烧循环的烟气量、冷却循环的烟气量的体积比值，烟气循环系数比值范围是1:0.1～0.75:0.30～1.50。

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