CN201779968U

CN201779968U - 一种移动床焙烧系统

Info

Publication number: CN201779968U
Application number: CN2010202139730U
Authority: CN
Inventors: 骆仲泱; 施正伦; 岑可法; 方梦祥; 高翔; 王勤辉; 程乐鸣; 周劲松; 余春江; 王树荣; 倪明江
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2010-06-03
Filing date: 2010-06-03
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2020-06-03

Abstract

本实用新型公开了一种移动床焙烧系统，其包括添加剂料仓、灰渣仓、煤仓、计量给料装置、粉磨装置、成球装置、移动床焙烧炉；所述的移动床焙烧炉包括立式炉体、烟囱、熟料出料装置和鼓风机，所述炉体的顶部设置有加料装置，所述炉体的底部设置熟料卸料装置，所述的熟料出料装置和鼓风机均与熟料卸料装置连接，所述的烟囱位于炉体顶部；所述的添加剂料仓、灰渣仓、煤仓分别独自连接一个计量给料装置，所述的添加剂料仓、灰渣仓、煤仓各自与粉磨装置连接，所述的粉磨装置与成球装置连接，所述的成球装置与焙烧炉的加料装置连接。本实用新型所述移动床焙烧炉具有结构简单、制造容易、安装方便、机械化程度高、热能利用率高、能耗低的特点。

Description

一种移动床焙烧系统

(一)技术领域

本实用新型涉及一种移动床焙烧系统，尤其是一种用于含钒石煤灰渣的成球焙烧的移动床焙烧系统。

(二)背景技术

钒是世界上资源丰富、分布广泛的金属元素，在地壳中含量为0.015％，但无单独可供开采的富矿，总是以低品位与其它矿物共生。钒钛磁铁矿和石煤是提钒的主要原料，目前世界各国生产钒的主要原材料是钒钛磁铁矿在冶炼过程中副产的钒渣和石煤，我国亦然。

在我国的钒钛磁铁矿资源中，V₂O₅的总储量为1741.28万吨，其中攀枝花地区拥有1600万吨，占全国钒钛磁铁矿中V₂O₅总储量的90％以上。

石煤是一种含碳质的页岩，是在还原环境下形成的黑色可燃有机岩，多属变质程度高的腐泥无烟煤，为浅海相沉积物。其主要特性为灰份高，密度大，发热量低，结构致密，着火点高，不易燃烧和难以完全燃烧。在我国，石煤主要赋存于下寒武纪的地层中，形成石煤的物质除泥、硅、钙质等无机盐成分外，有机质部分主要是藻类等低级生物、海绵及一些分类尚不明确的原始动植物。由于碳质页岩在沉积过程中陆屑物的来源不同，藻菌类等低级生物的生成条件或腐化的藻菌类产生的腐植质的络合、吸附作用，以及成岩的热液浸染等影响，石煤中含有或赋集了较多的伴生元素，如钒、铝、铁、镁、钙、镍、钼、铀、铜、硒、镓、镘及贵金属等60余种。在某些层位中，一种或几种伴生元素达到工业单独开采品位或边界品位，可作为某种矿物资源单独开采，并通过冶炼回收有价组分。

目前，我国石煤提钒工艺主要有：钠盐焙烧提钒、苛化泥焙烧提钒、钙盐焙烧提钒、复合添加剂焙烧、湿法提钒、石煤直接酸浸提钒、石煤灰渣直接酸浸提钒等。我国不同地区的石煤矿物组成相异甚大，部分地区的含钒云母类矿物很难运用已有的工艺方法打破，因此需要开发出更多的具有不同适应性的提钒新工艺，来处理不同矿物性质的含钒石煤。石煤提钒通常首先将含钒石煤破碎，焙烧脱碳，得到含钒石煤灰渣，再以含钒石煤灰渣提钒，至少要经过三个主要工序——钠化焙烧、浸出、钒液净化最终得到V₂O₅，国内本行业绝大多数石煤提钒的总收率通常是40％～50％的指标，现在即使是在这三个工序有较大技术突破的工艺，石煤提钒的总收率平均也只达到60％左右。这三个步骤中钠化焙烧是较关键的步骤，焙烧工艺及其焙烧设备对钒的转化都具有重要影响。

目前，平窑是我国钠化焙烧提钒工艺主要采用的焙烧设备，其主要缺点是转化率低、能耗高、占地面积大、机械化程度低等，且大部分民营提钒工厂为追求资金利益最大化，将未处理的废气直接向大气排放，对环境造成严重破坏。政府部门正逐渐关停此类高能耗、高污染、低效率的平窑生产方法。近年来，回转窑逐渐取代平窑，成为我国重要的提钒设备之一。回转窑具有生产规模大、机械化程度高等优点，但仍然存在诸多缺点。首先，回转窑窑尾废气温度一般在600℃以上，而废气中含有较多酸性腐蚀气体，如果直接将废气处理后排放，将大幅降低能源利用效率；如果对废气余热加以利用，则必须解决余热利用中受热面腐蚀的难题。其次，回转窑窑头熟料温度一般在500℃左右，如需冷却并回收热能，势必将增加窑头前的换热设备，这增加了设备系统的复杂程度。

(三)发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单，制造容易，安装方便、机械化程度高、热能利用率高、能耗低的用于含钒石煤灰渣的成球焙烧的移动床焙烧系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种移动床焙烧系统，所述移动床焙烧系统包括添加剂料仓、灰渣仓、煤仓、计量给料装置、粉磨装置、成球装置、移动床焙烧炉；所述的移动床焙烧炉包括立式炉体、烟囱、熟料出料装置和鼓风机，所述炉体的顶部设置有加料装置，所述炉体的底部设置熟料卸料装置，所述的熟料出料装置和鼓风机均与熟料卸料装置连接，所述的烟囱位于炉体顶部；所述的添加剂料仓、灰渣仓、煤仓分别独自连接一个计量给料装置，所述的添加剂料仓、灰渣仓、煤仓各自与粉磨装置连接，所述的粉磨装置与成球装置连接，所述的成球装置与焙烧炉的加料装置连接。

本发明使用的移动式焙烧炉的结构类似于水泥立窑，其中炉体、熟料卸料装置、鼓风机、加料装置等的结构设计均可参照水泥立窑。比如，所述的加料装置包括传动机构和回转撒料溜子。所述的熟料卸料装置9可以是塔篦结构，由颚板、双偏心卸料锥和传动装置构成。

本发明所述的粉磨装置、成球装置均有成熟的商品，本领域技术人员可以根据需要进行选择。

本发明所述移动床焙烧系统的工作过程为：添加剂料仓的添加剂和灰渣料仓的含钒石煤灰渣、煤仓的无烟煤或石煤，按设定比例分别经计量给料装置给入粉磨装置，混合物料在粉磨装置中混合磨细，得到生料粉；生料粉进入成球装置，在成球装置中加入适量水造粒成球，制得生料球；所述的生料球自炉体顶部的加料装置加入炉体，同时空气通过鼓风机经由炉体底部的熟料卸料装置鼓入炉体，生料球和空气在炉内进行焙烧并逆流运动，在炉体内，生料球自上而下经过预热干燥带、氧化烧成带、冷却带后进入熟料卸料装置排出炉体，经熟料出料装置放出熟料，用于后续V₂O₅的浸出；来自鼓风机的空气自下而上经冷却带、氧化烧成带、预热干燥带，最终从炉体顶部的烟囱排出炉体后进入后续废气处理系统。

本发明所述的移动床焙烧系统适用于含钒石煤灰渣的成球焙烧，所述含钒石煤灰渣通常可由如下方法制备得到：将含钒石煤破碎，经850～920℃燃烧脱碳，得到所述含钒石煤灰渣。本领域技术人员可以根据实际需要选择合适的添加剂以及配入需要热量的无烟煤或石煤，通过常规操作实施含钒石煤灰渣的成球焙烧。

与现有技术相比，本发明使用了移动床焙烧系统，其具有下列优势：

(1)首先，本发明使用的移动床焙烧炉具有高效利用热能的优点：移动床焙烧特点是固体料球自上而下移动，氧化介质空气自下而上移动，气固逆流运动，热交换充分，焙烧转化、废气余热利用和熟料余热利用在炉内同时完成，排出焙烧炉的熟料温度可达100℃以下，排出的废气温度可达150℃以下，不仅热能利用率高，还可避免用回转窑焙烧时废气余热利用中受热面腐蚀的难题；其次，移动床焙烧炉具有设备系统简单的优点：移动床焙烧炉中气固逆流运动，焙烧转化、废气余热利用和熟料余热利用在炉中同时完成，免去了外部余热利用设备，优化了设备系统，降低了设备投资。

(2)本发明设置煤仓和成球装置，将焙烧所需的无烟煤或石煤直接加入生料粉中，并在成球装置中造粒成球，具有诸多优点。首先，克服了不成球湿生料的不规则糊块状而导致不利于大规模机械化布料、焙烧转化率波动大、须靠外加燃料燃烧等缺陷。其次，国内已有成熟的成球设备对生料粉进行成球，可实现大规模生产，这满足了移动床焙烧炉大规模生产时对生料的需求；再次，通过成球设备生产的生料球大小均匀，焙烧时间和温度容易控制，通过移动床焙烧炉二次焙烧后的熟料品质稳定；最后，焙烧后的熟料易于实现机械化卸料。

(四)附图说明

图1为本实用新型实施例所采用的移动式焙烧系统，其中1粉磨装置，2计量给料装置，3煤仓，4灰渣仓，5添加剂料仓，6成球装置，7烟囱，8炉体，9熟料卸料装置，10罗茨鼓风机，11熟料出料装置。

(五)具体实施方式

下面以具体实施例对本实用新型的技术方案做进一步说明，但本实用新型的保护范围不限于此。

附图1中，所述移动床焙烧系统包括添加剂料仓5、灰渣仓4、煤仓3、计量给料装置2、粉磨装置1、成球装置6、移动床焙烧炉。所述的移动床焙烧炉包括立式炉体8、烟囱7、熟料出料装置11和罗茨鼓风机10，所述炉体8的顶部设置有加料装置，所述的加料装置包括传动机构和回转撒料溜子；所述炉体8的底部设置熟料卸料装置9，所述的熟料卸料装置9为塔篦结构，由颚板、双偏心卸料锥和传动装置构成，所述的熟料卸料装置9的传动装置的传动轴为内空心，与罗茨鼓风机10相连。所述的熟料出料装置11与熟料卸料装置9连接，所述的烟囱位于炉体顶部。所述成球装置6由成球盘与电机组成。

所述的添加剂料仓5、灰渣仓4、煤仓3分别独自连接一个计量给料装置2，所述的添加剂料仓5、灰渣仓4、煤仓3各自与粉磨装置1连接，所述的粉磨装置1与成球装置6连接，所述的成球装置6与焙烧炉的加料装置连接。

煤仓3、灰渣仓4、添加剂料仓5按指定比例配制生料，进入粉磨装置1磨细并均匀混合。生料粉进入后端成球装置6造粒成球。所得生料球进入后端炉体8，通过回转撒料溜子将生料球均匀地撒在炉面上。料球烧成后通过熟料卸料装置9放出，熟料经过颚板与卸料锥间的环状卸料口，受挤压破碎后卸出，防止熟料自由泻落，保证熟料有控制地卸出。送风由罗茨鼓风机10提供，经熟料卸料装置10塔篦下部风管鼓入炉内。气体与料球在炉体8中燃烧并逆流运动，充分换热后烟气由烟囱7送出移动床焙烧设备。

本实用新型采用的石煤灰渣的成球焙烧方法为：以NaCl、CaF₂和CaCO₃组成复合添加剂，将含矾石煤、复合添加剂、焙烧所需燃料无烟煤或石煤组成混合物物料，其中含矾石煤灰渣与NaCl、CaF₂和CaCO₃的投料质量比为1∶1％～5％∶2％～7％∶10％～15％，配入的热值为每kg混合物料1460～2100kJ，将混合物料混匀细磨至80目～150目得到生料粉，往生料粉中加入质量为生料粉质量8％～20％的水，机械搅拌后在成球机中造粒成球，得到球径3～15mm的生料球，生料球自移动床焙烧炉顶部加入，在移动床焙烧炉中于800～900℃下焙烧，冷却后得到用于V₂O₅浸出的熟料。

实施例1：

取在浙江大学热能工程研究所1MW大型循环流化床试验台中于890～910℃燃烧脱碳后的石煤灰渣15kg(其化学成分为：V₂O₅1.39％，SiO₂67.04％，Fe₂O₃7.65％，Al₂O₃17.84％，CaO 1.64％，MgO 1.94％)，加入复合添加剂，包括0.3kg的NaCl、0.75kg的CaF₂和2.1kg的CaCO₃，外加无烟煤1.05kg，混合物料热值1898kJ/kg，混合均匀并磨细到80目以下得生料粉，然后加入水成球，料球含水分17％，球径5～8mm。料球在内径120mm，高度1000mm的实验室移动床焙烧试验炉顶部加入，在830～850℃焙烧2h，经焙烧炉下部冷却后排出熟料，熟料磨细后在体积浓度为2％、固体质量(kg)与液体体积(L)之比为1∶2.5的稀硫酸溶液中常温搅拌浸取30min。分析得V₂O₅浸出率为73.98％。

实施例2：

取在浙江大学热能工程研究所1MW大型循环流化床试验台中于890～910℃燃烧脱碳后的石煤灰渣15kg(其化学成分为：V₂O₅1.39％，SiO₂67.04％，Fe₂O₃7.65％，Al₂O₃17.84％，CaO 1.64％，MgO 1.94％)，加入复合添加剂，包括0.3kg的NaCl、0.75kg的CaF₂和2.1kg的CaCO₃，外加无烟煤0.9kg，混合物料热值1626kJ/kg，混合均匀并磨细到80目以下得生料粉，然后加入水成球，料球含水分14.5％，球径5～8mm。料球在内径120mm，高度1000mm的实验室移动床焙烧试验炉顶部加入，在820～840℃焙烧2.5h，经焙烧炉下部冷却后排出熟料，熟料磨细后在体积浓度为2％、固体质量(kg)与液体体积(L)之比为1∶2.5的稀硫酸溶液中常温搅拌浸取30min。分析得V₂O₅浸出率为76.14％。

实施例3：

取在浙江大学热能工程研究所1MW大型循环流化床试验台中于890～910℃燃烧脱碳后的石煤灰渣15kg(其化学成分为：V₂O₅1.39％，SiO₂67.04％，Fe₂O₃7.65％，Al₂O₃17.84％，CaO 1.64％，MgO 1.94％)，加入复合添加剂，包括0.3kg的NaCl、0.75kg的CaF₂和2.1kg的CaCO₃，外加脱碳前石煤3.575kg，混合物料热值1643kJ/kg，混合均匀并磨细到80目以下得生料粉，然后加入水成球，料球含水分16.5％，球径5～8mm。料球在内径120mm，高度1000mm的实验室移动床焙烧试验炉顶部加入，在825～845℃焙烧2.5h，经焙烧炉下部冷却后排出熟料，熟料磨细后在体积浓度为2％、固体质量(kg)与液体体积(L)之比为1∶2.5的稀硫酸溶液中常温搅拌浸取30min。分析得V₂O₅浸出率为76.44％。

Claims

1.一种移动床焙烧系统，其特征在于所述移动床焙烧系统包括添加剂料仓、灰渣仓、煤仓、计量给料装置、粉磨装置、成球装置、移动床焙烧炉；所述的移动床焙烧炉包括立式炉体、烟囱、熟料出料装置和鼓风机，所述炉体的顶部设置有加料装置，所述炉体的底部设置熟料卸料装置，所述的熟料出料装置和鼓风机均与熟料卸料装置连接，所述的烟囱位于炉体顶部；所述的添加剂料仓、灰渣仓、煤仓分别独自连接一个计量给料装置，所述的添加剂料仓、灰渣仓、煤仓各自与粉磨装置连接，所述的粉磨装置与成球装置连接，所述的成球装置与焙烧炉的加料装置连接。