CN204057990U - 干法、半干法脱硫灰两段回转富氧外加热氧化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种干法、半干法脱硫灰两段回转富氧外加热氧化装置，包括依次连接的脱硫灰储仓、氧化窑、成品冷却仓、提升机和成品储仓，氧化窑为回转式，分为预热段和加热段，其中加热段外设加热炉，从加热炉顶部引出的烟气管道经烟气换热器后连接排烟风机、布袋除尘器和烟囱，通入氧化窑窑口的热风管道经烟气换热器后连接窑头鼓风机，氧气储罐通过氧气输送管接入热风管道。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1)脱硫灰在氧化窑中有适合的氧化氛围，成本低；2)成套生产线，适合工业化生产；3)通过PC机控制，确保适宜的氧化条件；4)有利于推动干法、半干法脱硫技术的发展；5)实现了脱硫灰的资源化利用，促进节能减排和环境保护。

Description

干法、半干法脱硫灰两段回转富氧外加热氧化装置

技术领域

本实用新型涉及干法、半干法烟气脱硫副产物综合利用技术领域，尤其涉及一种干法、半干法脱硫灰中的CaCO₃氧化处理装置。

背景技术

我国是煤炭生产和消费大国，也是SO₂排放大国。全国工业SO₂排放50％来自燃煤电厂，11％来自钢铁行业，其中钢铁行业排放的70％又来自矿石烧结，因此，控制电厂和烧结烟气脱硫环节对SO₂减排具有重要意义。

目前，我国烟气脱硫主要采用湿法、干法和半干法工艺，其中干法、半干法包括旋转喷雾干燥吸收法(SDA)、循环流化床法(CFB)、炉内喷钙炉后烟气增湿活化法(LIFAC)、及MEROS法、NID法等。干法、半干法脱硫以CaCO₃或Ca(OH)₂为脱硫剂，产生的副产物为浅白色干粉状物质—脱硫灰。

由于干法、半干法脱硫投资少、占地面积小、节水节能、无废水废酸排放等优点，在老电厂改造、新建中小电厂，特别是在铁矿烧结机烟气脱硫中被广泛采用。目前，我国约有30％的燃煤机组和90％以上的铁矿烧结机采用干法、半干法脱硫。但这种工艺存在一个严重的缺点，那就是脱硫副产物利用困难，原因是脱硫灰中含有大量亚硫酸钙(CaSO₃)，这种物质一是水化反应慢，不能直接凝结产生强度；二是稳定性差，在空气中会慢慢膨胀；三是遇高温SO₂会重新释放，造成二次污染。因此，不能直接大掺量用于生产水泥和掺拌混凝土等建筑材料。目前，全国脱硫灰年排放量已超过2000万吨，绝大部分只能用于回填或露天堆放，不仅占用大量土地，而且对环境和水源造成严重污染。

要实现脱硫灰资源化综合利用就必须首先把其中的CaSO₃转化成友好的可利用的物质。试验证明，脱硫灰中的CaSO₃在适合的温度、时间、湿度、氧气条件下可以氧化成CaSO₄，并代替天然石膏广泛用于建材、建筑和装修等领域。一些大专院校、科研机构和相关企业也积极探索和研究能够实现CaSO₃氧化的技术和装备，其中绝大部分采用催化氧化法，即在常温条件下把高锰酸钾、乙酸、锰铁合金渣、硫铁矿渣、硫酸、硫酸盐等做为催化剂与脱硫灰搅拌混合，以促进脱硫灰氧化。这种办法的缺点是氧化时间长，生产效率低，占地面积大，因此，不适合工业化、连续化生产。还有的采用高温氧化法，中国专利也公开了有关高温氧化脱硫灰中CaSO₃的内容，如CN102319714A专利提到“利用液态钢渣余热氧化钙基干法或半干法烟气脱硫渣”；CN102701618A专利提到“将亚硫酸钙型脱硫石膏放入沸腾炉中在温度为480～500℃的条件下进行炒制20～40min后将其主要成分亚硫酸钙氧化制成Ⅱ型无水石膏”；CN102010146A专利提到“将经过微细化处理后的脱硫灰放置于温度为450～700℃的密闭容器中，在密闭容器中鼓入氧气或者空气，反应20～60分钟”；CN103055687A专利提到“一种亚硫酸钙氧化反应的模拟装置及方法，装置包括：恒温水浴锅；置于恒温水浴锅中的反应槽及位于反应槽内的第一搅拌器”；以上方法和装置虽然能够实现脱硫灰中CaSO₃的氧化，但由于技术、工艺和设备等原因，很难保证温度、时间、氧气氛围等氧化条件的稳定和均衡，而且由于能耗高、成本高，都不具备工业化生产的条件，更谈不上大规模推广。据查询和了解，目前国内外脱硫灰中的CaSO₃氧化技术均处于理论研究和实验室试验阶段，还没有技术成熟、经济适用，特别是能实现工业化生产的先例。因此，急需一种生产成本低并适合工业化生产的技术和装备，以推动脱硫灰氧化和资源化利用。

发明内容

本实用新型提供了一种低能耗、低成本、适合工业化大规模生产的干法、半干法脱硫灰两段回转富氧外加热氧化装置。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

干法、半干法脱硫灰两段回转富氧外加热氧化装置，包括依次连接的脱硫灰储仓、氧化窑、成品冷却仓、提升机和成品储仓，氧化窑为回转窑，分为预热段和加热段，其中加热段外设加热炉，从加热炉顶部引出的烟气管道经烟气换热器后连接排烟风机、布袋除尘器和烟囱，通入氧化窑窑口的热风管道经烟气换热器后连接窑头鼓风机，氧气储罐通过氧气输送管接入热风管道。

所述氧化窑内壁设有螺旋条板和斜面扬料板。

所述加热炉具有钢结构炉壳，炉顶为半圆形，炉内壁铺设陶瓷耐火纤维，炉体下方均匀设置数个加热装置，炉体安装在整体钢底盘上，可调节倾角，倾角为1～5°。

所述加热装置为燃气烧嘴、燃煤炉膛或高温烟气喷嘴中的一种。

所述脱硫灰储仓和成品储仓的仓顶安装除尘器。

所述氧化窑及加热炉连接PC机监控系统。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)提供了两段回转富氧外加热氧化装置，使脱硫灰在氧化窑中有稳定的氧化时间、均衡的氧化温度、充足的氧气含量、适合的氧化氛围，并辅以自动控制、余热利用、除尘环保等技术措施，使干法、半干法脱硫灰实现了低成本和高效率氧化；

2)提供了一套系统的脱硫灰氧化生产线，适合工业化和大规模生产要求；有益于解决目前脱硫灰氧化和工业化生产对系统技术和成套设备的需求；

3)通过PC机监控系统对氧化过程中工艺参数进行控制，实现了窑炉转速可调、温度可控，氧含量可保，满足脱硫灰中的CaSO₃氧化对温度、时间和氧含量的特殊要求，使脱硫灰氧化实现工业化和自动化生产；

4)提供的脱硫灰氧化装置，实现了脱硫灰低成本氧化和工业化生产，解决了干法、半干法脱硫技术副产物难以利用的关键问题，将有助于这一具有明显优势的脱硫技术进一步推广和应用；

5)使脱硫灰中的CaSO₃变为友好可利用的物质，脱硫灰由废变宝，可促进干法、半干法脱硫灰资源化利用，改变因无法利用而四处堆放、占用土地、污染水源的状况，有益于保护环境、保护土地和节能减排。

附图说明

图1是本实用新型的设备连接示意图。

图中：1.脱硫灰储仓  2.储仓下料口  3.螺旋给料机  4.氧化窑窑口  5.氧化窑预热段  6.氧化窑加热段  7.加热炉  8.加热炉顶部排烟口  9.氧化窑下料口  10.成品冷却仓  11.冷却仓换热器  12.冷却仓换热风机  13.加热装置  14.成品余热回收管道  15.提升机  16.成品储仓仓顶除尘器  17.成品储仓  18.成品装袋机  19.成品散装机  20.烟气换热器  21.氧化窑窑头鼓风机  22.氧气储罐  23.排烟风机  24.布袋除尘器  25.烟囱  26.脱硫灰储仓仓顶除尘器

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

见图1，是本实用新型的设备连接示意图，本实用新型干法、半干法脱硫灰两段回转富氧外加热氧化装置，包括依次连接的脱硫灰储仓1、氧化窑、成品冷却仓10、提升机15和成品储仓17，氧化窑为回转窑，分为预热段5和加热段6，其中加热段外设加热炉7，从加热炉7顶部引出的烟气管道经烟气换热器20后连接排烟风机23、布袋除尘器24和烟囱25，通入氧化窑窑口4的热风管道经烟气换热器20后连接窑头鼓风机21，氧气储罐22通过氧气输送管接入热风管道。

所述氧化窑内壁设有螺旋条板和斜面扬料板。

所述加热炉7具有钢结构炉壳，炉顶为半圆形，炉内壁铺设陶瓷耐火纤维，炉体下方均匀设置数个加热装置13，炉体安装在整体钢底盘上，可调节倾角，倾角为1～5°。

所述加热装置13为燃气烧嘴、燃煤炉膛或高温烟气喷嘴中的一种。

所述脱硫灰储仓1和成品储仓17的仓顶安装除尘器26、16。

所述氧化窑及加热炉7连接PC机监控系统。

本实用新型干法、半干法脱硫灰两段回转富氧外加热氧化装置的工作原理及工作过程如下：

脱硫灰储仓1中的脱硫灰通过储仓下料口2由底部螺旋给料机3送入两段式回转氧化窑，在预热段5由热空气进行预热，并在窑体的回转作用下向加热段6移动；

氧气储罐22中的氧气通过氧气输送管输送到窑头鼓风机21前端，随热风同时进入氧化窑，氧化窑内氧含量保持在20％～25％；

在吹入热风的同时注入氧气，可以保证氧化窑内的氧含量和适宜的氧化气氛，加快脱硫灰中的CaSO₃氧化速度，提高氧化率和生产效率。

预热升温至200℃后的脱硫灰进入加热段6，由外部加热炉7加热，窑内温度控制在550～600℃之间，氧化窑回转转速0.5～3.0r/min，脱硫灰在加热段6停留20～30min，在恒温状态下与氧气充分接触并逐步向前移动，完成CaSO₃转化为CaSO₄的氧化过程；

本实用新型所述氧化窑为筒式回转窑，其结构组成为公知技术，在此不作详细介绍。氧化窑常用转速1.8r/min，可调范围0.5-3r/min。氧化窑内壁设有螺旋条板和斜面扬料板，引导脱硫灰上下翻腾形成气固状幕帘，随着滚筒的转动，物料上下层交替均匀受热，在翻动前移的同时与氧气充分接触，能够更好地完成氧化过程。

氧化窑为两段式，确保脱硫灰有充分的氧化时间，同时充分利用余热，降低能耗和氧化成本。加热段6由窑外加热炉7加热，窑外加热的优点是窑内温度便于控制，炉内受热均匀，并避免物料受到烟气污染。加热装置13可以是燃气烧嘴、燃煤炉膛或高温烟气喷嘴，燃料可以是煤或其它燃气，也可利用高温烟气。加热炉7采用耐火纤维炉膛，蓄散热量少，保温好，炉表温度小于50℃。

脱硫灰氧化后由氧化窑下料口9排入成品冷却仓10冷却，冷却后的氧化脱硫灰由提升机15送入成品储仓17，经散装机19或装袋机18包装后运出销售或深加工。

所述加热炉7燃烧所产生的300℃～350℃高温烟气，由顶部排烟口8经排烟风机23抽出，经烟气换热器20为空气加热，加热到250℃～300℃的空气即前述热空气，由窑头鼓风机21吹进氧化窑预热段5。

所述氧化脱硫灰进入成品冷却仓时的温度为350～400℃，由安装在冷却仓10内的换热器11回收，然后由换热风机12吹入加热炉7，用于热风助燃；冷却仓10中设换热器11回收成品余热，可以进一步节约能源，降低生产成本，同时有利于成品冷却，与余热换热后的空气由换热风机12通过成品余热回收管道14送到加热炉7燃烧室作为助燃风，以提高燃烧温度。

氧化过程工艺参数及监控均由PC机控制。通过对滚筒回转式氧化窑内温度、氧含量及氧化窑回转速度的控制，可以准确调控物料在窑内的推进速度和停留时间。物料在窑内回转扬撒，与热量和氧气充分接触，氧化均匀，速度快产量高，适合大规模工业化生产。

利用监控系统可以对窑炉进行现场数据采集、显示、设定、修改及监控，为操作人员提供直观的人机对话界面，以保证氧化条件和节能要求，减少人为因素对产品质量的影响。同时还可以实现安全报警功能。

所述换热后的高温烟气经脉冲布袋除尘器24回收粉尘，达到排放标准后通过烟囱排放。所述脱硫灰储仓1的粉尘经其顶端安装的除尘器26除尘后排放，成品冷却仓10、提升机15和散装机19装车产生的粉尘通过成品仓顶端除尘器16除尘后排放。

本实用新型干法、半干法脱硫灰两段回转富氧外加热氧化装置，严格按国家环保与除尘标准设计，脱硫灰储仓1顶部设有除尘器26，吸收脱硫灰输入时的灰尘、煤或其他燃气燃烧产生的高温烟气。在烟气管道上配备脉冲式布袋除尘器24回收粉尘，达到排放标准的乏气由烟囱25垂直向上引出厂房顶自然抽排。成品仓17的顶端安装有除尘器16，成品冷却仓10、提升机15和成品仓装车产生的粉尘统一通过除尘器16收集后排空。

鞍钢三座自备电厂的大部分机组和烧结厂8台烧结机烟气脱硫全部采用干法、半干法技术，年排放脱硫灰超过15万吨。为保护环境实现脱硫灰综合利用，我们与国内外大学和科研机构合作，经数年坚持不懈的努力和上百次试验研究，终于在国内外率先研发成功了干法、半干法脱硫灰两段回转富氧外加热氧化技术，设计出低成本、工业化生产线，并完成了工业化生产试验。同时，氧化后的脱硫灰在水泥等建材生产上应用试验也非常成功，经检测都达到和超过了国家相关标准。

Claims (6)

1.干法、半干法脱硫灰两段回转富氧外加热氧化装置，其特征在于，包括依次连接的脱硫灰储仓、氧化窑、成品冷却仓、提升机和成品储仓，氧化窑为回转窑，分为预热段和加热段，其中加热段外设加热炉，从加热炉顶部引出的烟气管道经烟气换热器后连接排烟风机、布袋除尘器和烟囱，通入氧化窑窑口的热风管道经烟气换热器后连接窑头鼓风机，氧气储罐通过氧气输送管接入热风管道。

2.根据权利要求1所述的干法、半干法脱硫灰两段回转富氧外加热氧化装置，其特征在于，所述氧化窑内壁设有螺旋条板和斜面扬料板。

3.根据权利要求1所述的干法、半干法脱硫灰两段回转富氧外加热氧化装置，其特征在于，所述加热炉具有钢结构炉壳，炉顶为半圆形，炉内壁铺设陶瓷耐火纤维，炉体下方均匀设置数个加热装置，炉体安装在整体钢底盘上，可调节倾角，倾角为1～5°。

4.根据权利要求3所述的干法、半干法脱硫灰两段回转富氧外加热氧化装置，其特征在于，所述加热装置为燃气烧嘴、燃煤炉膛或高温烟气喷嘴中的一种。

5.根据权利要求1所述的干法、半干法脱硫灰两段回转富氧外加热氧化装置，其特征在于，所述脱硫灰储仓和成品储仓的仓顶安装除尘器。

6.根据权利要求1所述的干法、半干法脱硫灰两段回转富氧外加热氧化装置，其特征在于，所述氧化窑及加热炉连接PC机监控系统。