CN114345521B - 一种用建筑垃圾制地板石膏粉的制备系统及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及专门适用于焚烧废物或低品位燃料的方法或设备技术领域，公开了一种用建筑垃圾制地板石膏粉的制备系统及其使用方法，采用废弃石膏板制备地板石膏粉，包括用于将废弃石膏板粉碎成粗石膏粉的粉碎子系统、用于去除粗石膏粉中的重杂质的气流分选装置、以及用于去除粗石膏粉中的轻杂质的旋风锅炉；粉碎子系统的出料口沿输送机通入气流分选装置的进料口，旋风锅炉的烟气出口通入脱硫脱硝装置。本发明中，通过文丘里管将粗石膏粉中的轻杂质以及石膏吹扫出来与空气形成可气力输送的混合物，然后在旋风锅炉中与燃气混合燃烧，一步完成轻杂质的去除、石膏颗粒的煅烧、以及石膏颗粒的收集。
Description
技术领域
本发明涉及专门适用于焚烧废物或低品位燃料的方法或设备技术领域，特别是涉及一种用建筑垃圾制地板石膏粉的制备系统及其使用方法。
背景技术
建筑装修过程，石膏板的应用极为普遍，其不仅应用于天花板吊顶，还应用于墙壁隔音以及墙壁保温，或者作为装饰板/地板使用。这也就意味着每次装修或者重新装修或者是房屋的拆除，都会产生巨量的废弃石膏板作为建筑垃圾。
相较于别的建筑垃圾，石膏板的成分是相对比较单一的，因此可以在磨碎后掺入到石膏板的原料中以实现再生。但由于废弃石膏板中含有不少杂质，因此掺入到石膏板原料中的废弃石膏板粉末的比例不能过高，一般在百分之十几左右，并且废弃石膏板粉末的掺入会影响到石膏板的强度及外形，因此在一些高品质的石膏板中是不能掺杂废弃石膏板粉末的。
地板石膏，也即高温煅烧石膏，由天然二水石膏（其原料不能采用废弃石膏板，否则由于杂质，地板强度不达标）在900-1000摄氏度下煅烧后磨细（由于需要让部分石膏分解，其煅烧过程需要时间）而制成，因其中含有少量游离的氧化钙，加水后能生成碱式硫酸钙，起触媒剂的作用，其硬化体的抗水性、耐磨性、耐久性较好，宜制作地板。
废弃石膏板在打碎时，一般会采用各种手段去除掉一定的杂质。如采用磁选的方式去除里面的螺钉等安装过程中的连接件，采用过筛的方式去除墙纸，采用气流分选的方式去除纸张纤维。
但废弃石膏板中的杂质不仅于此，发明人在实际使用中发现，除了上述杂质之外，废弃石膏板中还含有渗入到石膏板内的铁锈（螺栓生锈时渗入到石膏板中），被石膏板中的空隙吸附的有机物（石膏板中有空隙，以起到保温隔声作用），打碎后依然与石膏板颗粒紧密粘连的有机污渍、废涂料以及废胶。上述去除方法无法去除这些杂质。因此目前废弃石膏板的使用依然受到严重限制。发明人在分析经上述除杂方法处理后的废弃石膏板粉末后发现，除了铁锈及碎石之外，其余的杂质普遍较轻且可燃。
旋风锅炉，相当于将旋风分离器作为锅炉使用，燃烧煤粉时，相较于普通的煤粉锅炉，其煤粉停留时间更长，燃烧更充分。
发明内容
本发明提供一种用建筑垃圾制地板石膏粉的制备系统及其使用方法。
解决的技术问题是：废弃石膏板中含有很多难以去除的杂质，会对以其为原料制成的石膏板的强度及外形带来不利影响，这对废弃石膏板的重复利用带来了严重限制。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种用建筑垃圾制地板石膏粉的制备系统，采用废弃石膏板制备地板石膏粉，包括用于将废弃石膏板粉碎成粗石膏粉的粉碎子系统，所述粗石膏粉中的杂质中，真密度大于石膏的杂质记作重杂质，真密度小于石膏的杂质记作轻杂质；所述重杂质包括铁锈和碎石，所述轻杂质包括有机污渍、纸张纤维、废涂料以及废胶；所述用建筑垃圾制备洁净地板石膏粉的装置还包括用于去除粗石膏粉中的重杂质的气流分选装置、以及用于去除粗石膏粉中的轻杂质的旋风锅炉；
所述粉碎子系统的出料口沿输送机通入气流分选装置的进料口，所述气流分选装置的出料口及出风口汇合后沿气力输送管道通入旋风锅炉的进料口，所述气力输送管道还与燃气管道连通；
所述旋风锅炉的烟气出口通入脱硫脱硝装置。
进一步，所述粉碎子系统包括用于洗涤废弃石膏板的洗涤装置、用于对洗涤后的石膏板进行破碎的破碎装置、用于去除碎石膏板中的铁质零件的磁选装置、以及用于将去除了铁质零件的碎石膏板研磨成粗石膏粉的研磨装置；所述铁质零件包括螺钉、膨胀螺栓、钉子以及型钢段。
进一步，所述气流分选装置包括风机和文丘里管，所述文丘里管水平设置，文丘里管的两端开口中，一端开口与风机的出风口连通、且另一端开口同时作为气流分选装置的出料口及出风口与旋风锅炉的进料口连通；所述文丘里管的喉管上方开设有用于使粗石膏粉竖直落入喉管的进料口，文丘里管的喉管下方与进料口上下对齐的位置开设有用于使重杂质离开文丘里管的出杂口。
进一步，所述旋风锅炉的烟气出口设置有用于加热风机排出的空气的换热器，所述风机排出的空气作为冷流体经换热器加热后通入文丘里管，所述旋风锅炉的烟气作为热流体经换热器冷却后通入脱硫脱硝装置。
进一步，所述用建筑垃圾制备洁净地板石膏粉的装置靠近石膏板厂设置，所述石膏板厂中设置有用于将二水石膏煅烧为半水石膏的沸腾炉，所述旋风锅炉的烟气出口与沸腾炉的流态化空气入口连通。
进一步，所述旋风锅炉的外壁设置有保温层。
进一步，所述燃气管道中的燃气为分子含碳数少于5的烷烃、一氧化碳以及氢气中的一种或几种的混合物。
进一步，所述旋风锅炉的过量空气系数为1.3-1.4。
一种用建筑垃圾制地板石膏粉的制备系统的使用方法，采用上述的一种用建筑垃圾制地板石膏粉的制备系统来制备地板石膏粉，并包括以下步骤：
步骤一：将废弃石膏板送入粉碎子系统，按顺序经洗涤、破碎、磁选、研磨后，制成粗石膏粉；
步骤二：将粗石膏粉送入气流分选装置，重杂质沿出杂口排出，轻杂质及石膏粉与空气混合为含石膏空气后与燃气混合通入旋风锅炉；
步骤三：在旋风锅炉中，轻杂质以及燃气燃烧形成烟气从顶部的烟气出口排出，石膏在高温下形成地板石膏从下方的出料口排出。
进一步，所述重杂质作为配制铁锈红混凝土的细骨料使用或外售。
本发明一种用建筑垃圾制地板石膏粉的制备系统及其使用方法与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明中，通过文丘里管将粗石膏粉中的轻杂质（经发明人分析，轻杂质普遍为可燃的有机物）以及石膏吹扫出来与空气形成可气力输送的混合物，然后在旋风锅炉中与燃气混合燃烧，一步完成轻杂质的去除、石膏颗粒的煅烧、以及石膏颗粒的收集（旋风锅炉本质上是旋风除尘器），整个装置结构紧凑、生产效率高、且能够使用废弃石膏板作为原料；
本发明中，通过先将石膏板磨碎，然后在旋风锅炉（相当于PFR反应器）的气相中进行煅烧，相较于常规的煅烧窑（煅烧石膏块），传热传质过程都得到了极大的加强，可以用很短的停留时间就完成锻烧工作，显著节约了燃料并提升了生产效率；相较于间歇操作的沸腾炉（煅烧石膏粉），其可以连续操作，效率更高；相较于连续操作的沸腾炉，其不存在返混（连续操作时沸腾炉是典型的CSTR反应器，返混无限大，石膏粉的停留时间从零到无穷大都有，因此产品中同时存在大量煅烧过度及煅烧不充分的颗粒），所有石膏粉的停留时间一致，从而确保石膏粉的锻烧质量。
附图说明
图1是本发明一种用建筑垃圾制地板石膏粉的制备系统的结构示意图；
其中，1-粉碎子系统，21-文丘里管，22-风机，3-旋风锅炉，4-脱硫脱硝装置。
具体实施方式
如图1所示，一种用建筑垃圾制地板石膏粉的制备系统，采用废弃石膏板制备地板石膏粉，包括用于将废弃石膏板粉碎成粗石膏粉的粉碎子系统1，粗石膏粉中的杂质中，真密度大于石膏的杂质记作重杂质，真密度小于石膏的杂质记作轻杂质；重杂质包括铁锈和碎石，轻杂质包括有机污渍、纸张纤维、废涂料以及废胶；用建筑垃圾制备洁净地板石膏粉的装置还包括用于去除粗石膏粉中的重杂质的气流分选装置、以及用于去除粗石膏粉中的轻杂质的旋风锅炉3。
这里的旋风锅炉3是典型的旋风分离器结构，包括一个进料口、一个用于排出气体的烟气出口、一个用于排出固体颗粒的出料口。注意这里旋风锅炉3的炉内温度应该与常规的锻烧炉的温度相似，需要使炉内温度高于900℃，但低于石膏的熔点，也即1000℃，温度过高的话，石膏粉将会熔化烧结，甚至粘在锅炉壁上。
这里的轻杂质，我们经分析仪器进行分析，发现其普遍为可燃的有机物。因此在一开始尝试先对废弃石膏板进行煅烧，然后再进行后续的加工，但发现这样烧不干净，不能充分去除轻杂质。而重杂质，除了密度大于石膏之外，由于其相较于石膏更难以被磨碎，因此其粒径也大于石膏颗粒。
粉碎子系统1的出料口沿输送机通入气流分选装置的进料口，气流分选装置的出料口及出风口汇合后沿气力输送管道通入旋风锅炉3的进料口，气力输送管道还与燃气管道连通。这里的输送机需要选用螺旋输送机或传送带这样的连续输送设备，因为本发明是一个连续操作的系统。同时气力输送管道要尽可能的短，最好直接把气流分选装置的出料口以及出气口连到旋风锅炉3的进料口上。
旋风锅炉3的烟气出口通入脱硫脱硝装置4。这是由于石膏在煅烧过程中会产生硫的氧化物，同时由于锅炉中过量空气系数高，还会产生一定的氮氧化物。常规的石膏煅烧炉，出于同样的原因，同样需要配备脱硫脱硝装置4，因此可以直接利用现成的脱硫脱硝装置4。
本实施例中，旋风锅炉3的过量空气系数为1.3-1.4，这基本上是燃气锅炉的过量空气系数的上限了，以确保轻杂质能够充分被烧干净并避免出现积碳。当然本实施例中的旋风锅炉3不是纯粹的燃气锅炉，其燃料还包括石膏粉末中的轻杂质，因此在这种贴近过量空气系数上限的参数下，依然可以稳定燃烧。
粉碎子系统1包括用于洗涤废弃石膏板的洗涤装置、用于对洗涤后的石膏板进行破碎的破碎装置、用于去除碎石膏板中的铁质零件的磁选装置、以及用于将去除了铁质零件的碎石膏板研磨成粗石膏粉的研磨装置；铁质零件包括螺钉、膨胀螺栓、钉子以及型钢段。这是常规的处理方式，本申请中直接进行使用，这里不再赘述。但应注意这里的粗石膏粉应研磨得足够碎，以方便后续的气力输送。
气流分选装置包括风机22和文丘里管21，文丘里管21水平设置，文丘里管21的两端开口中，一端开口与风机22的出风口连通、且另一端开口同时作为气流分选装置的出料口及出风口与旋风锅炉3的进料口连通；文丘里管21的喉管上方开设有用于使粗石膏粉竖直落入喉管的进料口，文丘里管21的喉管下方与进料口上下对齐的位置开设有用于使重杂质离开文丘里管21的出杂口。
这里文丘里管21的作用有两个，一个是加快气流速度，使石膏颗粒以及轻杂质被充分吹走，只留下重杂质，二是将轻杂质以及石膏颗粒与空气充分混合，形成可通过气力输送的方式送入旋风锅炉3的混合物。
这里来治旋风锅炉3的高温烟气中的热量可以进行回收，可选的方案有以下两种：
旋风锅炉3的烟气出口设置有用于加热风机22排出的空气的换热器，风机22排出的空气作为冷流体经换热器加热后通入文丘里管21，旋风锅炉3的烟气作为热流体经换热器冷却后通入脱硫脱硝装置4。
用建筑垃圾制备洁净地板石膏粉的装置靠近石膏板厂设置，石膏板厂中设置有用于将二水石膏煅烧为半水石膏的沸腾炉，旋风锅炉3的烟气出口与沸腾炉的流态化空气入口连通，然后经由沸腾炉的脱硫脱硝装置4完成脱硫脱硝工作。
由于不凝气之间的热交换的效率相对较低，排出换热器的烟气的温度依然很高，以上两种方式可以进行结合，也即旋风锅炉3的烟气先对风机22排出的空气进行加热，然后再通入到沸腾炉中。
旋风锅炉3的外壁设置有保温层。旋风锅炉3在将锅炉内的热量引出这一方面存在劣势，但本发明中不需要引出旋风锅炉3中的热量，反倒是需要将热量保留在旋风锅炉3内，因此这里设置保温层，以减少旋风锅炉3内的热量外泄，可很大程度上节约燃气。
燃气管道中的燃气为分子含碳数少于5的烷烃、一氧化碳以及氢气中的一种或几种的混合物。这几种燃气都是在燃烧过程中不易出现积碳的类型，可进一步避免在燃烧过程中出现积碳，影响石膏粉的品质。
一种用建筑垃圾制地板石膏粉的制备系统的使用方法，采用上述的一种用建筑垃圾制地板石膏粉的制备系统来制备地板石膏粉，并包括以下步骤：
步骤一：将废弃石膏板送入粉碎子系统1，按顺序经洗涤、破碎、磁选、研磨后，制成粗石膏粉；
步骤二：将粗石膏粉送入气流分选装置，重杂质沿出杂口排出，轻杂质及石膏粉与空气混合为含石膏空气后与燃气混合通入旋风锅炉3；
步骤三：在旋风锅炉3中，轻杂质以及燃气燃烧形成烟气从顶部的烟气出口排出，石膏在高温下形成地板石膏从下方的出料口排出。
本发明中的重杂质是铁锈的粉末，还含有一些碎石，非常适合用来配制铁锈红混凝土，因此可以视作副产品，作为配制铁锈红混凝土的细骨料使用或外售。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种用建筑垃圾制地板石膏粉的制备系统，采用废弃石膏板制备地板石膏粉，包括用于将废弃石膏板粉碎成粗石膏粉的粉碎子系统（1），所述粗石膏粉中的杂质中，真密度大于石膏的杂质记作重杂质，真密度小于石膏的杂质记作轻杂质；所述重杂质包括铁锈和碎石，所述轻杂质包括有机污渍、纸张纤维、废涂料以及废胶；其特征在于：所述用建筑垃圾制备洁净地板石膏粉的装置还包括用于去除粗石膏粉中的重杂质的气流分选装置、以及用于去除粗石膏粉中的轻杂质的旋风锅炉（3）；
所述粉碎子系统（1）的出料口沿输送机通入气流分选装置的进料口，所述气流分选装置的出料口及出风口汇合后沿气力输送管道通入旋风锅炉（3）的进料口，所述气力输送管道还与燃气管道连通；
所述旋风锅炉（3）的烟气出口通入脱硫脱硝装置（4）；
所述粉碎子系统（1）包括用于洗涤废弃石膏板的洗涤装置、用于对洗涤后的石膏板进行破碎的破碎装置、用于去除碎石膏板中的铁质零件的磁选装置、以及用于将去除了铁质零件的碎石膏板研磨成粗石膏粉的研磨装置；所述铁质零件包括螺钉、膨胀螺栓、钉子以及型钢段；
所述气流分选装置包括风机（22）和文丘里管（21），所述文丘里管（21）水平设置，文丘里管（21）的两端开口中，一端开口与风机（22）的出风口连通、且另一端开口同时作为气流分选装置的出料口及出风口与旋风锅炉（3）的进料口连通；所述文丘里管（21）的喉管上方开设有用于使粗石膏粉竖直落入喉管的进料口，文丘里管（21）的喉管下方与进料口上下对齐的位置开设有用于使重杂质离开文丘里管（21）的出杂口。
2.根据权利要求1所述的一种用建筑垃圾制地板石膏粉的制备系统，其特征在于：所述旋风锅炉（3）的烟气出口设置有用于加热风机（22）排出的空气的换热器，所述风机（22）排出的空气作为冷流体经换热器加热后通入文丘里管（21），所述旋风锅炉（3）的烟气作为热流体经换热器冷却后通入脱硫脱硝装置（4）。
3.根据权利要求1所述的一种用建筑垃圾制地板石膏粉的制备系统，其特征在于：所述用建筑垃圾制备洁净地板石膏粉的装置靠近石膏板厂设置，所述石膏板厂中设置有用于将二水石膏煅烧为半水石膏的沸腾炉，所述旋风锅炉（3）的烟气出口与沸腾炉的流态化空气入口连通。
4.根据权利要求1所述的一种用建筑垃圾制地板石膏粉的制备系统，其特征在于：所述旋风锅炉（3）的外壁设置有保温层。
5.根据权利要求1所述的一种用建筑垃圾制地板石膏粉的制备系统，其特征在于：所述燃气管道中的燃气为分子含碳数少于5的烷烃、一氧化碳以及氢气中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种用建筑垃圾制地板石膏粉的制备系统，其特征在于：所述旋风锅炉（3）的过量空气系数为1.3-1.4。
7.一种用建筑垃圾制地板石膏粉的制备系统的使用方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的一种用建筑垃圾制地板石膏粉的制备系统来制备地板石膏粉，并包括以下步骤：
步骤一：将废弃石膏板送入粉碎子系统（1），按顺序经洗涤、破碎、磁选、研磨后，制成粗石膏粉；
步骤二：将粗石膏粉送入气流分选装置，重杂质沿出杂口排出，轻杂质及石膏粉与空气混合为含石膏空气后与燃气混合通入旋风锅炉（3）；
步骤三：在旋风锅炉（3）中，轻杂质以及燃气燃烧形成烟气从顶部的烟气出口排出，石膏在高温下形成地板石膏从下方的出料口排出。
8.根据权利要求7所述的一种用建筑垃圾制地板石膏粉的制备系统的使用方法，其特征在于：所述重杂质作为配制铁锈红混凝土的细骨料使用或外售。
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