CN201074208Y

CN201074208Y - 一种循环流化床式焙烧炉

Info

Publication number: CN201074208Y
Application number: CNU2007201696078U
Authority: CN
Inventors: 方承仕
Original assignee: FUJIAN HAIYAUN AUTOMATIC MACHINES EQUIPMENT Co Ltd; Beijing Dongrun Technology Development Co Ltd
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-07-06
Filing date: 2007-07-06
Publication date: 2008-06-18
Anticipated expiration: 2017-07-06

Abstract

本实用新型提供一种循环流化床式焙烧炉，包括焙烧炉主体及与焙烧炉主体相连通的供热送风系统，该焙烧炉主体包括加料口、风室、流化层、炉膛、溢流口，以及在焙烧炉主体外设立的物料集料回流系统，该物料集料回流系统包括用于从气流中分离气体并收集气流带出炉膛的物料的回流集料器、把收集的带出物料向流化层输送的回流器及回流管，该回流集料器与炉膛相通，该回流器设于该回流集料器的下方，该回流管一端与该回流器相连，另一段伸入流化层，并且该回流管伸入流化层的一端向下倾斜。由于本实用新型在炉膛外设置物料集料回流系统，可以采用比普通沸腾床大得多的气流速度，对于被气流带出炉膛的颗粒可以循环返回流化层，从而保证了流化层的稳定。

Description

一种循环流化床式焙烧炉

技术领域

本发明涉及一种焙烧化学石膏的设备，尤其涉及一种用于焙烧化学石膏的循环流化床式培烧炉。

背景技术

化学石膏是工业生产过程中产生的工业废料或副产品。根据来源不同，可以为脱硫石膏，磷石膏，钛石膏，柠檬石膏等多种，但其主要化学成分都是含有二个结晶水的硫酸钙(CaSO₄·2H₂O)。其中，燃煤电厂烟气脱硫产生的脱硫石膏是继电厂粉煤灰之后，电厂的又一大宗工业废料(或副产品)；磷石膏，钛石膏，柠檬石膏等是磷肥，钛白粉，柠檬酸等化工生产过程产生的大宗工业废料(或副产品)。随着我国对于防止污染，保护环境的日益重视，电厂烟气脱硫势在必行，大量脱硫石膏的处理利用问题已经提上日程；磷石膏等多年排放堆积，严重污染江河，正在寻求有效的解决途径。据不完全统计，这类工业废料或副产品化学石膏我国每年的排放量近五千万吨左右。如此大量的工业废料(或副产品)排放堆积，占用土地，污染环境，已经是一个急待解决的问题；如果能够寻觅到经济有效的途径，进行科学的处理，使其成为有用的资源，进行综合利用，就可以变废为宝，保护环境，为构建和谐社会作出贡献。

化学石膏的处理和综合利用迄今主要有三个途径：

一是，简单加工，直接作为水泥缓凝剂，用于水泥生产；或作为填充料用于其他产品的生产、筑路等。

二是，经过焙烧，成为石膏胶凝材料，再进一步深加工成建筑制品，作为墙体材料用于建筑工程；或深加工成石膏粉体材料，用于建筑装修等。

三是，采用化学工艺，复合生产水泥，化肥或复合肥料。

第一种途径，简单易行，只有部分化学石膏可以应用，是一种初级的利用；第三条途径，产品价值较高，但成本也高，工艺复杂，有些技术还不十分成熟；第二条途径，把化学石膏经过焙烧，转化成为石膏胶凝材料，就可以用于生产建筑材料。不仅可以增值，而且技术成熟，市场容纳量大，可以使这类工业废料(或副产品)得到综合利用，具有很好的发展前景。

化学石膏是以二水石膏的形态排放出来的：

CaSO₄·2H₂O 其中含有结晶水20.93％；

二水石膏(即生石膏)在常压下经一定温度的焙烧，可以脱水，形成不同形态的石膏脱水产物，

在145℃温度下焙烧，得到的主要产物是β型半水石膏(βCaSO₄.¹/₂H₂O)，这就是广泛使用的熟石膏粉的主要成分。但是，随着焙烧温度的提高，也会产生其他形态的石膏，如无水石膏AIII，无水石膏AII，当温度超过700～1000℃，就会产生无水石膏AI(硬石膏I)。因此，设计适用的设备，掌握工艺条件，以最少的能耗生产出最优成分的熟石膏粉就成为石膏焙烧技术的关键。

石膏的焙烧设备有各种各样，目前主要有：炒锅，回转窑，皮特磨和流化焙烧炉等。

炒锅是由最初的手工炒制石膏方式发展而来的，既有间歇式，也有连续式。主要采用间接加热，也有直接加热方式。间接加热对能源要求较低，可以用煤，油，天然气等；直接加热必须采用清洁能源。间歇式炒锅适合于较小规模生产，产品质量较差，能耗较高，生产条件较差；连续式炒锅适合较大规模生产，能耗较低，产品质量较好，是目前国内外使用较多的石膏焙烧设备之一。

回转窑也是焙烧石膏的一种常用设备。既有单筒式，也有套筒是；既有内热式，也有外热式。操作稳定，但是，热效率较低。

皮特磨式焙烧炉是一类干燥，粉磨和焙烧选粉一体化设备，也有采用锤式磨的相似设备。

流化焙烧以其高效和节能的特点倍受关注。目前生产上主要有沸腾焙烧炉和悬浮焙烧炉。是目前比较先进的一类焙烧设备。这类焙烧是气流与固体颗粒直接接触形成流体态，有利于热流的传递和物料的化学反应。为了补充气流供热的不足，常常在流化层采用间接换热或补充燃烧，使流化层物料达到工艺要求的温度。

从提高焙烧效率，节省能源和稳定产品质量等方面考虑，采用直热式的流化焙烧是最理想的技术路线。但是，对于焙烧化学石膏，因其物理特性，目前的几类流化焙烧炉都存在一定的问题：

1、化学石膏粒径较小，一般仅为1--400μm，平均粒径不到100μm。如此细小的颗粒，在沸腾床中，临界气流速度和带出气流速度(颗粒终端速度)都很小，限制了操作气流速度的提高；气流速度稍大一点，颗粒极易被吹出流化层，影响了流化层的稳定性。因此，限制了沸腾焙烧炉床能力的提高或影响了流化层操作的稳定性。

2、悬浮焙烧炉使整个物料处于悬浮运动焙烧状态，很难保持焙烧温度的稳定性，难以满足物料焙烧的工艺要求。而且循环运送物料，也增大了能耗。

3、为了达到流化层反应温度的要求，在流化层采用间接换热或补燃的方式，降低了热效率，影响操作稳定性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种可以高效，节能和稳定的循环流化床式焙烧炉，使焙烧过程中带出的物料颗粒能够循环返回到流化层，保持流化床的稳定性，从而使大量的化学石膏稳定焙烧转化成为有用的资源。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种循环流化床式焙烧炉，用于焙烧物料，包括焙烧炉主体及供热送风系统。该焙烧炉主体包括加料口、风室、流化层、炉膛、溢流口，供热送风系统包括热风炉和鼓风机。该焙烧炉的特征在于，在焙烧炉主体外设置有物料集料回流系统，该物料集料回流系统包括：用于从气流中分离气体并收集气流带出炉膛的物料的回流集料器、把收集的带出物料向流化层输送的回流器及回流管，该回流集料器与炉膛相通，该回流器设于该回流集料器的下方，该回流管一端与该回流器相连，另一端伸入流化层，并且该回流管伸入流化层的一端向下倾斜。

所述该流化式焙烧炉回流器还包括一排料管，设置于该回流器的下方。

所述该排料管外还设置有一取样管，所述排料管具有一控制阀门，所述取样管在所述排料管控制阀门上方的位置与所述排料管相通。

所述取样管设置于该回流管靠近该回流器的一端。

所述回流集料器为一台旋风收集器或者布袋收尘器。

所述回流器为螺旋输送机或格式给料机。

本实用新型的循环流化床式焙烧炉在炉膛外设置物料集料回流系统，流化层可以采用比普通沸腾床大得多的气流速度，流化层操作气流速度较普通沸腾床可以提高2-10倍，对于被气流带出炉膛的颗粒可以由回流集料器收集起来，经由回流管循环返回流化层，提高焙烧效率，这样，加料，出料，和回流三者建立了平衡，保持流化层的稳定性，便于控制产品质量，运行能耗较小，有利于节能和降低成本。另外，本实用新型的回流器下方设置排料管，在排料管外与排料管相通设置有取样管，通过取样管的取样口取样检测带出物料的脱水率，对于焙烧好的物料可以通过排料管放出，不用返回到流化层再次焙烧，从而降低了能耗。

附图说明

图1为本实用新型的循环流化床式焙烧炉的示意图；

图2为焙烧炉主体剖视图；

图3为本实用新型的物料集料回流系统的结构图。

其中，附图标记

1：热风炉 2：鼓风机、

3：加料口 4：风室

5：流化层 6：炉膛

7：回流集料器 8：回流器

9：排料管 10：溢流口

11：回流管 12：取样管

13：气体分布板 14：进风管

15：排烟管 16：保温层

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的循环流化床式焙烧炉作详细说明。

本实用新型提供的循环流化床式焙烧炉，用于焙烧化学石膏，图1为本实用新型的循环流化床式焙烧炉的示意图，其包括以下部分，热风炉1、鼓风机2、加料口3、风室4、流化层5、炉膛6、回流集料器7、回流器8、排料管9、溢流口10、回流管11、取样管12。

热风炉1和鼓风机2构成焙烧炉的供热送风系统。热风炉是燃料燃烧生成热风的供热设备。可以采用煤，燃油或燃气作为燃料，燃烧产生热风温度达300-600℃。产生的净化热风通过鼓风机2直接送入焙烧炉底的风室4。

图2为焙烧炉主体剖视图，如图2所示，焙烧炉主体由加料口3，风室4，流化层5，炉膛6和溢流口10组成，类似于常规的沸腾炉，焙烧炉内所需的热量由系统配置的热风炉提供，流化层5物料反应所需的温度由进入风室4的气流温度来控制，而风室4的气流温度由设定的热风炉1送风温度来自动控制和调节。加料口由加料斗和加料管组成，风室是一个用耐火材料建成的炉体，进风管14伸入风室4中，风室4接受送来的热风，进行缓冲，稳压和分气；流化层5由气体分布板13及其上部的钢制倒锥台构成。气体分布板13是一块多孔耐热钢板并装有耐热钢铁制成的风管和风帽，倒锥台是气体分布板上的流化层空间，是主要化学反应段；风室4中的热风通过风管和风帽均匀分布进入流化层空间，对物料完全直热式加热，高温的热风直接与料层接触，迅速与料层进行传质和传热，使物料很快达到反应温度，处于沸腾流化状态，并保持温度在145-200℃，使化学石膏迅速焙烧脱水。炉膛6是物料颗粒上升滞留的空间，部分物料随气流进入炉膛6停留沉降，返回流化层5，部分颗粒随气流通过排烟管15带出炉膛6，炉膛6外设置有保温层16，防止炉膛内的热量散失。在流化层5烧成的产品，即熟石膏粉由溢流口10排出，进入输送机送往成品仓。

本实用新型最大的特色是在炉膛外设立物料集料回流系统，图3为本实用新型的物料集料回流系统的结构图，如图3所示，该物料集料回流系统包括回流集料器7，回流器8及回流管11。该回流集料器7与炉膛6相通，该回流器8设于该回流集料器7的下方，该回流管11一端与该回流器8相连，另一端伸入该流化层5，并且该回流管11伸入该流化层5的一端向下倾斜。回流集料器7可以是一台旋风收集器、布袋收尘器或其他收集器，主要用来从气流中分离气体，收集气流带出炉膛的物料颗粒，这些物料部分是没有反应完全的颗粒，部分可能已经完成反应。分离的气体排出后进入除尘器，经除尘后排放。回流器8可以是各式给料机或专设计的可控回流器，如螺旋输送机，格式给料机等。回流器8把收集的带出物料向流化层输送，并通过与其连接的回流管送回流化层5，实现部分物料的循环。另外，本实用新型在回流器8的下方还设置有一排料管9，并且在该排料管9外设置有一取样管12，所述排料管9具有一控制阀门，所述取样管12在所述排料管9的控制阀门上方的位置与所述排料管相通。所述取样管12上设置有取样口(未示出)，通过取样口取样检测，当发现外循环物料达到脱水率的情况下，也可以开启排料管9的控制阀门直接放出完成焙烧的物料，进入成品输送机。当然，本实用新型的该取样管12也可设置于该回流管11靠近该回流器的一端(图未示)。

另外，在图3中示意了热气流(A)、熟石膏粉(P)、原料石膏颗粒(G)的流向，如图中箭头方向所示。

下面结合具体实施例来说明使用本实用新型的循环流化床式焙烧炉焙烧物料(原料石膏颗粒)的过程：

实施例1：

设计一台年处理磷石膏8000吨的循环流化床式焙烧炉，以燃油为燃料，磷石膏含水率10％，石膏纯度88％。

按照本实用新型，可设计一台每小时投料量为1吨的循环流化床式磷石膏焙烧炉。

经计算该焙烧炉床径为1米，炉高7.5米。采用一台CLT/A-4型单管式旋风除尘器为回流集料器7，选用一台LS100型螺旋输送机为回流器8。供热送风系统可以选用专业设计制造的直燃式燃油热风炉与相应的鼓风机2。(例如普恩杰热能设备有限公司生产的HPL组合式热风炉)供热量为25×10⁴大卡/小时。供风量为1500NM³/小时。

运行时，予处理好的磷石膏(含水率10％)由加料口3送入炉内，燃油热风炉产生的热风(500℃)送入焙烧炉风室4，通过气体分布板13的风管和风帽，热风均匀的送入流化层5，在与物料颗粒接触后，使磷石膏颗粒呈流化状态，由于加热物料，水分蒸发和脱水反应的吸热，气流温度迅速降到操作温度，烧成的熟石膏粉，在溢流口10排出，送入成品库；部分进入炉膛的物料被带出炉体，进入旋风除尘器收集后，通过螺旋输送机输送并经回流管11返回流化层5，由于采用了收集回流措施，以循环流态化操作，操作气流速度达到0.3～1.0m/s，由旋风除尘器排出的烟气，经布袋除尘器净化，达到排放标准后排放。正常操作，每小时可以处理磷石膏1-1.2吨。烧成的熟石膏粉气干抗压强度可以达到10Mpa左右。在此过程中，也可以通过取样管12上的取样口取样检测带出物料的脱水率，当带出物料的脱水率达到75％以上时，也可以通过排料管9直接放出。

实施例2：

某电厂每小时排放脱硫石膏8-10吨，石膏纯度94％，含水率5-8％。拟以煤为燃料，建设流化式焙烧炉生产熟石膏粉。

按本实用新型，设计SFC-10型流化焙烧炉。

设计能力：10吨/小时，每年处理脱硫石膏79200吨，生产高强石膏粉61200吨。

经设计计算，焙烧炉的炉径3.6米，炉膛直径4.2米。焙烧炉高度8.5米。选用CLT/A-2×7.5旋风除尘器为回流集料器7，选用LS200型螺旋输送机为同流器8，选用HPL燃煤组合热风炉1，供热量250×10⁴大卡/小时.供风量18000NM³/小时。

运行时，物料经料斗，加料口3送入炉内。来自热风炉1的热风450℃由鼓风机2送入风室4，经气体分布板13均匀分布并进入流化层5，在与物料颗粒接触后，使脱硫石膏颗粒呈流化状态，由于加热物料，水分蒸发和脱水反应的吸热，气流温度迅速降到操作温度，烧成的熟石膏粉，在溢流口10排出，送入成品库；部分进入炉膛6的物料被带出炉体，进入旋风除尘器收集后，通过螺旋输送机输送并经由回流管11返回流化层5。由旋风除尘器排出的烟气，经布袋除尘器净化，达到排放标准后排放。成品经检验，气干45℃烘干抗压强度达到13MPa以上。另外，在此过程中，也可以通过取样管12上的取样口取样检测带出物料的脱水率，当带出物料的脱水率达到75％以上时，也可以通过排料管9直接放出。

采用本实用新型的循环流化床式焙烧炉焙烧物料，由于在炉膛外设置物料集料回流系统，流化层可以采用比普通沸腾床大得多的气流速度，而对于被气流带出炉膛的颗粒可以由回流集料器收集起来，经由回流管循环返回流化层，提供了焙烧效率，加料，出料，和回流三者建立了平衡，保持流化层的稳定性，温度均衡，便于控制产品质量，运行能耗较小，有利于节能和降低成本。另外，采用本实用新型的循环流化床式焙烧炉可以直接焙烧含水率为5-15％的潮湿物料；而且，本实用新型的回流器下方设置排料管，在排料管外与排料管相通设置有取样管，通过取样管的取样口取样检测带出物料的脱水率，对于培烧好的物料可以通过排料管放出，不用返回到流化层再次焙烧，从而降低了能耗。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的普通技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种循环流化床式焙烧炉，用于焙烧物料，包括焙烧炉主体及与焙烧炉主体相连通的供热送风系统，所述焙烧炉主体包括加料口、风室、流化层、炉膛、溢流口，所述供热送风系统包括热风炉和鼓风机，其特征在于，在焙烧炉主体外设置有物料集料回流系统，所述物料集料回流系统包括：用于从气流中分离气体并收集气流带出炉膛的物料的回流集料器、把收集的带出物料向流化层输送的回流器及回流管，所述回流集料器与炉膛相通，所述回流器设于所述回流集料器的下方，所述回流管一端与所述回流器相连，另一端伸入流化层，并且所述回流管伸入流化层的一端向下倾斜。

2.根据权利要求1所述的循环流化床式焙烧炉，其特征在于，所述回流器还包括一排料管，设置于所述回流器的下方。

3.根据权利要求2所述的循环流化床式焙烧炉，其特征在于，所述回流器还包括一取样管，设置于所述排料管外，所述排料管具有一控制阀门，所述取样管在所述排料管控制阀门上方的位置与所述排料管相通。

4.根据权利要求2所述的循环流化床式焙烧炉，其特征在于，还包括一取样管，设置于所述回流管靠近所述回流器的一端。

5.根据权利要求3或4所述的循环流化床式焙烧炉，其特征在于，所述取样管上设置有取样口。

6.根据权利要求1所述的循环流化床式焙烧炉，其特征在于，所述回流集料器为旋风收集器或者布袋收尘器。

7.根据权利要求1所述的循环流化床式焙烧炉，其特征在于，所述回流器为螺旋输送机，或格式给料机。

8.根据权利要求1中任意一项所述的循环流化床式焙烧炉，其特征在于，所述流化层由气体分布板及其上部的钢制倒锥台构成。

9.根据权利要求1中任意一项所述的循环流化床式焙烧炉，其特征在于，所述供热送风系统包括热风炉、鼓风机。