CN1439859A - 用于焙烧包衣球的焙烧系统 - Google Patents

Abstract

一种用于焙烧包衣球的焙烧系统，由鼓风机、换热器、调压器和炉体四部分组成，炉体主要由上气封段、焙烧氧化段、过渡段和下气封段组成。经过鼓风机的压缩空气分别通过热风布风器从焙烧氧化段下部，以及经过调压器、冷风布风器，从焙烧氧化段中部进入炉体，包衣球从上气封段顶部加入，与空气接触进行固化，然后从下气封段底部排出炉体。这种系统可以有效的解决现有技术中无法向被焙烧物料内部供氧气的问题。

Description

用于焙烧包衣球的焙烧系统

技术领域

本发明涉及一种用于固体粒状物料的焙烧系统，具体地说，本发明涉及一种用于焙烧包衣球的焙烧系统。

背景技术

中国专利ZL99109333.X公开了一种用于硫砷金属矿石或精矿的球团包衣焙烧氧化法，其主要特点是，矿石或者精矿与粘接剂混合制成球团；用硫砷固定剂熟石灰在球团外包裹一层连续的、有一定厚度的覆盖层(称之为包衣)；包衣球焙烧；焙烧球(焙烧后的包衣球称之为焙烧球)去衣，将包衣层废料与焙砂分离等。

包衣球的焙烧有三个特点：一是需要有合适的温度，此温度应该大于硫化物的着火点，应该小于硫酸盐、砷酸盐的分解温度；二是需要有充足的氧气供应，以满足包衣球内硫(砷)化物的氧化反应；三是不能含有酸性气体(如二氧化碳)等，以防止酸性气体与包衣球外部的硫砷固定剂发生化合反应，影响硫砷固定效果。

纵观目前工业上常用的几种焙烧固体粒状物料的窑炉，都不具备上述三个条件。冶金行业使用的焙烧团矿的竖炉，是将炉外燃烧室生成的高温烟气直接压入竖炉内，作为焙烧团矿的热介质。水泥行业使用的立窑，热量来自内掺的煤粉，燃烧所需的空气从立窑底部供入，燃烧的废气从顶部排出。水泥行业使用的回转窑，是将燃料和空气一起直接喷入回转窑中部的焙烧区，燃烧产生的烟气从窑尾排出。这三种窑炉的内部都含有大量的酸性气体，主要是二氧化碳。陶瓷行业使用的隔焰隧道窑，窑内几乎不含酸性气体，但存在着无法向被焙烧物料内部供氧气的问题。其他如带式焙烧机、多膛炉、箱式炉、沸腾炉等，都存在这样那样的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决上述窑炉存在的各种不足，提供一种非常适合包衣球焙烧的焙烧系统。

本发明的目的可以通过以下措施来达到：

这种焙烧系统由鼓风机1、换热器2、调压器3和炉体7四部分组成；炉体7由冷风布风器6、上气封段16、焙烧氧化段17、集气器5、过渡段18、热风布风器4和下气封段19组成。空气经过鼓风机成为压缩空气；从鼓风机出来的压缩空气分流成为压缩空气1和压缩空气2；压缩空气1经换热器换热，成为热风，然后通过热风布风器4从焙烧氧化段17下部进入炉体7；压缩空气2经过调压器3、冷风布风器6，从焙烧氧化段中部进入炉体7；包衣球从上气封段16顶部加入，在焙烧氧化段17与混合的压缩空气1和压缩空气2充分接触，进行固化，经过过渡段18和下气封段19后，从下气封段19的底部排出炉体7；压缩空气1和2通过集气器5排出炉体，进入换热器2循环使用。其中压缩空气1和压缩空气2在焙烧氧化段1 7充分接触，生成热空气，并且固化过程为硫(砷)化物的氧化固化过程，特别是一种二氧化硫、三氧化二砷的固化过程。

炉体7主要由上气封段16、焙烧氧化段17、过渡段18和下气封段19四部分组成。上气封段16、焙烧氧化段17、过渡段18和下气封段19的横截面可以呈圆形，这种形状具有最佳的面积/体积比。上气封段16、焙烧氧化段17、过渡段18和下气封段19的横截面还可以呈矩形，这种形状具有更短的给风距离，保证焙烧氧化段17供风的均匀性。

包衣球从上气封段16顶部加入，在焙烧氧化段17与压缩空气1和压缩空气2充分接触，完成硫(砷)化物氧化和二氧化硫、三氧化二砷的固化，经过过渡段18和下气封段19后，从下气封段19底部排出。

上气封段16的作用有二个：一是阻止热空气从炉体7顶部漏出，确保热气通过集气器5，进入换热器2；二是预热包衣球。上气封段16的高度取决于集气器5处热气的压力大小和包衣球的含水率。上气封段16的横截面可以呈圆形，还可以呈矩形。

焙烧氧化段17是炉体7的主要部分，包衣球在此段完成焙烧。在焙烧氧化段17设有多个集气器5，用于排除焙烧放热反应产生的热空气；在下部设有热风布风器4，从换热器2来的压缩空气1，通过热风布风器4沿焙烧氧化段17的横截面均匀地给入炉体7，开始焙烧包衣球；在中部设有多个冷风布风器6，将来自鼓风机1的压缩空气2，通过冷风布风器6沿焙烧氧化段17的横截面均匀地给入炉体7，目的是与来自下面的高温压缩空气1混合，形成适应焙烧温度要求的热空气。焙烧氧化段17的高度和截面面积，取决于包衣球的处理量。

为了保证冷风布风器6能够均匀地给入压缩空气2，冷风布风器6由冷风布风器导风管14和多个冷风布风器风嘴15组成，冷风布风器6可以是一字形、十字形或者十字环形的，一字形、十字形或者十字环形的冷风布风器6工作在高温环境，因此冷风布风器6是耐热铸铁管或者耐热钢管组成的一字形、十字形或者十字环形，一字形、十字形或者十字环形的冷风布风器6的下部，背对包衣球运动的方向，设有很多不同直径的圆形冷风布风器通气孔10。冷风通过这些冷风布风器通气孔10，均匀地进入炉体7。圆形冷风布风器通气孔10的直径为1-10毫米。由冷风布风器导风管14和冷风布风器风嘴15组成的冷风布风器6，设在炉体7外部。冷风布风器风嘴15沿炉体7的法线方向对称分布。压缩空气2通过冷风布风器导风管14进入冷风布风器风嘴15，形成高速气流喷入炉体7，实现均匀供风的目的。

为了保证热风布风器4能够均匀地给入压缩空气1，热风布风器4也由热风布风器导风管12和多个热风布风器风嘴13组成，热风布风器4可以是一字形、十字形或者十字环形的，一字形、十字形或者十字环形的热风布风器4工作在高温环境，因此热风布风器4是耐热铸铁管或者耐热钢管组成的一字形、十字形或者十字环形，一字形、十字形或者十字环形的热风布风器4的下部，背对包衣球运动的方向，设有很多不同直径的圆形热风布风器通气孔9。压缩空气2通过这些热风布风器通气孔9，均匀地进入炉体7。圆形热风布风器通气孔9的直径为1-10毫米。由热风布风器导风管12和热风布风器风嘴13组成的热风布风器4，设在炉体7外部。热风布风器风嘴13沿炉体7的法线方向对称分布。压缩空气1通过热风布风器导风管12进入热风布风器风嘴13，形成高速气流喷入炉内，实现均匀焙烧的目的。

集气器5的作用是将炉体7内部的热气引出，达到控制焙烧温度和减少压缩空气2供入量。集气器5由挡板21和支撑结构23组成，集气器5可以是一字形、十字形或者十字环形的，集气器5工作在高温环境，因此是耐热铸铁管或者耐热钢管组成的一字形、十字形或者十字环形，一字形、十字形或者十字环形的集气器5的下部，背对包衣球运动的方向，设有很多不同直径的圆形集气器通气孔11。压缩空气1通过这些集气器通气孔11，进入集气器5，然后排出炉体7。圆形集气器通气孔11的直径为10-20毫米。由支撑结构23和挡板21组成的集气器5的挡板21上端与炉壁20呈倾斜状相联，下端与支撑结构23相接。支撑结构23一端固定在炉壁20上，另一端与挡板21相接。在炉壁20、挡板21和支撑结构23间，形成一个断面呈三角形的集气空间22。热空气通过这个三角形集气空间22形成的通道排出炉体7。

焙烧氧化段17的横截面可以呈圆形，还可以呈矩形。

下气封段19的目的是防止炉内的热空气从炉体7下部漏掉，下气封段19的横截面可以呈圆形，还可以呈矩形。

过渡段18连接焙烧氧化段17和下气封段19，其主要作用是形成一个良好的卸料条件，防止包衣球形成不动层。过渡段18的上口与焙烧氧化段17相连，下口与下气封段19相连，其高度取决于倾角。过渡段17的横截面可以呈圆形，还可以呈矩形。过渡段的倾角为60-80度。

供风部分由鼓风机1、调压器3、冷风布风器6、热风布风器4、集气器5以及若干管道构成。供风系统有三个作用：一是为包衣球氧化提供充足的氧气；二是通过供入压缩空气，调节炉内温度；三是将焙烧氧化反应产生的热量安全传递给换热器2。

鼓风机产生的压缩空气，一部分经过换热器2，变成压缩空气1，通过热风布风器4给入炉体7，热风温度控制在450-500摄氏度。另一部分压缩空气，经过调压器3、冷风布风器6直接给入炉体7，用于调节炉内焙烧温度。

在焙烧氧化段17产生的热空气，经集气器5汇集后排出炉体7，进入换热器2，预热空气，最后通过烟囱8排入大气。

换热部分主要是一台换热器2，其目的是利用炉体7排出的热空气预热压缩空气。压缩空气经过预热后变成温度为450-500摄氏度的压缩空气1，压缩空气1通过热风布风器4进入焙烧氧化段17，用于维持焙烧氧化反应。考虑到有压、高温两个条件，换热器2采用金属管式，材质为耐热铸铁或者耐热钢。

综上所述，可以看到本发明具有以下优点：

(1)通过调节压缩空气1的温度和给入量或者调节压缩空气2的给入量，可以方便有效的控制焙烧温度。

(2)给入的压缩空气1和压缩空气2清洁干净，无杂质。

(3)焙烧产生的热量可以回收利用。

(4)压缩空气1和压缩空气2分别分段供入，大大减少了换热面积和供风压力。

附图说明

图1为焙烧系统示意图；

图2为一字形热风布风器示意图；

图3为十字形热风布风器示意图；

图4为十字环形热风布风器示意图；

图5为热风布风器断面示意图；

图6为一字形冷风布风器示意图；

图7为十字形冷风布风器示意图；

图8为十字环形冷风布风器示意图；

图9为冷风布风器断面示意图；

图10为一字形集气器示意图；

图11为十字形集气器示意图；

图12为十字环形集气器示意图；

图13为集气器断面示意图；

图14为热风布风器示意图；

图15为冷风布风器示意图；

图16为炉体结构示意图；

图17为集气器示意图。

具体实施方式

矿粉含黄铁矿25％，毒砂10％，日处理量50吨/天(35公斤/分钟)，粘接剂用量5％，固定剂用量500公斤/吨矿粉(18公斤/分钟)，日处理球团76吨/日(53公斤/分钟)。

理论耗氧量11公斤氧气/分钟，相当于46立方标米/分钟。

矿粉完全燃烧放出的热量为165.6兆焦/分钟。

包衣球带出、石灰分解、热损失带走热量为60.7兆焦/分钟。

在焙烧氧化段设有一个热风布风器，三个冷风布风器和一个集气器。

焙烧氧化段直径2米，高度5米。

根据理论和试验的相结合，可以知道在不同供风方案下，焙烧系统可以获得的最高焙烧温度、风压和换热器面积如下表所示：

供风方案	热风布风器	第一冷风布风器	第二冷风布风器	第三冷风布风器	最高焙烧温度℃	风压(帕)	换热器面积(M2)
								理论供风量的倍数
	1	1	0	0								0	＞1600	1520	80
2					2	0	0	0	1400	4830	170
	3	3	0	0								0	1200	9500	299
4					4	0	0	0	1100	15340	427
	5	5	0	0								0	800	22250	680
6					1	0.8	1.2	1.8	800	8970	80

从上表可以看到：采用不同形式的供风方案，可以方便有效的控制焙烧温度，同时调节风压和换热面积。

Claims (8)

1、一种用于焙烧包衣球的焙烧系统，由鼓风机、换热器、调压器和炉体四部分组成，所述炉体由冷风布风器、上气封段、焙烧氧化段、集气器、过渡段、热风布风器和下气封段组成，其特征在于：

(1)空气经过鼓风机成为压缩空气；

(2)从鼓风机出来的压缩空气分流成为压缩空气1和压缩空气2；

(3)压缩空气1经换热器换热，通过热风布风器从焙烧氧化段下部进入炉体；

(4)压缩空气2经过调压器、冷风布风器，从焙烧氧化段中部进入炉体；

(5)包衣球从上气封段顶部加入，在焙烧氧化段与压缩空气1和压缩空气2充分接触，进行固化，经过过渡段和下气封段后，从下气封段底部排出炉体；

(6)压缩空气1和2通过集气器排出炉体，进入换热器循环使用。

2、根据权利要求1所述焙烧系统，其特征在于所述上气封段、焙烧氧化段、过渡段和下气封段的横截面呈圆形或者矩形。

3、根据权利要求1所述焙烧系统，其特征在于冷风布风器由冷风布风器导风管和冷风布风器风嘴组成。

4、根据权利要求1或3所述焙烧系统，其特征在于冷风布风器为耐热铸铁管或者耐热钢管组成的一字形、十字形或者十字环形；冷风布风器下部，背对包衣球运动的方向，设有圆形冷风布风器通气孔。

5、根据权利要求1所述焙烧系统，其特征在于热风布风器由热风布风器导风管和热风布风器风嘴组成。

6、根据权利要求1或5所述焙烧系统，其特征在于热风布风器为耐热铸铁管或者耐热钢管组成的一字形、十字形或者十字环形；热风布风器下部，背对包衣球运动的方向，设有圆形热风布风器通气孔。

7、根据权利要求1所述焙烧系统，其特征在于集气器由挡板和支撑结构组成。

8、根据权利要求1或7所述焙烧系统，其特征在于集气器为耐热铸铁管或者耐热钢管组成的一字形、十字形或者十字环形；集气器的下部，背对包衣球运动的方向，设有圆形集气器通气孔。

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