CN217498686U - 一种气流床分解磷石膏的系统 - Google Patents

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王勤辉
张晖
郭旭东
资学民
钟晋
骆仲泱
解桂林
张建国
李恒
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Abstract

本实用新型公开了一种气流床分解磷石膏的系统，涉及磷石膏资源化利用技术领域。所述系统，包括依次连接的气流床、排气管、旋风分离器、余热回收室、高温除尘器、进气管，气流床顶部设置有物料进口、辅料进口和高温空气进口，气流床下部的排气口与排气管一端连接，排气管另一端与旋风分离器进口连接，旋风分离器出料口与辅料进口连接，旋风分离器排气口与余热回收室进气口连接，余热回收室内从上往下布置有换热器、空气预热器，换热器进水端与供水管连接，换热器蒸汽出口与蒸汽使用端连接，空气预热器的高温气体出口与高温空气进口连接；余热回收室底部的排气口与高温除尘器连接，高温除尘器通过进气管与排气管连接，排气管顶部设置有辅料料斗。

Description

一种气流床分解磷石膏的系统
技术领域
本实用新型涉及磷石膏资源化利用技术领域，具体涉及一种气流床分解磷石膏的系统。
背景技术
磷石膏是湿法磷酸生产的副产物，采用二水物工艺时，其主要成分为CaSO4·2H2O，每吨磷酸副产约4.5～5.5吨磷石膏，并含有较多的SiO2和少量MgO、Al2O3、Fe2O3、P2O5、氟化物、有机质等杂质。目前，国内磷石膏堆存量高达约7.5亿吨，且每年新增约9000万吨，综合利用处置率不足40％。巨量磷石膏在专门的渣库集中堆存，带来了环保和安全风险，国家已不允许新建磷石膏渣库，国家和各级地方政府相关部门出台了一系列政策文件，对工业固废，尤其针对磷石膏综合利用率提出了越来越高的要求，达不到利用率要求的企业面临关停风险；另一方面，又出台一系列政策文件，鼓励和强化大宗固废和磷石膏综合利用。因此，磷石膏综合利用问题，已成为制约我国湿法磷酸和磷化工行业可持续健康发展而亟需解决的重大问题。
目前，磷石膏一般采用回转窑、流化床等设备进行焙烧，回转窑存在装置占地大，传热、传质较差，能耗高，投资和生产运行费用高，分解率较低等问题；流化床存在焙烧温度受到磷石膏和煤炭灰分及其原料配料的灰熔点限制，一般难以满足温度高于1300度的焙烧工艺要求，更无法实现液态排渣，无法满足高温液态排渣产品的制备和烧渣高值化利用的要求等问题。这些问题均是磷石膏综合利用亟待解决的关键技术问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种气流床分解磷石膏的系统，解决现有回转窑工艺装置占地大，传热、传质较差，能耗高，投资和生产运行费用高，分解率较低，以及现有流化床工艺存在焙烧温度受到磷石膏和煤炭灰分及其原料配料的灰熔点限制，一般难以满足温度高于1300度的焙烧工艺要求，无法实现液态排渣，无法满足高温液态排渣产品的制备和烧渣高值化利用的要求等问题。
本实用新型采用以下技术方案：一种气流床分解磷石膏的系统，其特征在于：包括依次连接的气流床、排气管、旋风分离器、余热回收室、高温除尘器、进气管，所述气流床顶部设置有物料进口、辅料进口和高温空气进口，气流床下部的排气口与排气管一端连接，排气管另一端与旋风分离器进口连接，旋风分离器底部的出料口与辅料进口连接，旋风分离器顶部的排气口与余热回收室顶部的进气口连接，余热回收室内从上往下布置有换热器、空气预热器，换热器进水端与供水管连接，换热器蒸汽出口与蒸汽使用端连接，空气预热器的高温气体出口与高温空气进口连接；余热回收室底部的排气口与高温除尘器连接，高温除尘器通过进气管与排气管连接，排气管顶部设置有辅料料斗。
更进一步的技术方案是所述高温除尘器排气口通过第一风机与进气管连接，进气管上设置有支管，支管与制硫酸设备连接。
更进一步的技术方案是所述排气管下部设置有多根集气管，集气管与进气管出口连接。
更进一步的技术方案是所述进气管上设置有第二风机。
更进一步的技术方案是所述气流床底部熔渣出口与熔渣池连接。
工作原理：磷石膏经还原后得到的CaS与CaSO4混合物从物料进口进入，与加入的、经过粉磨和预热后的硅石等含有硅、铝、镁、铁等的粉状原料混合接触，在气流床内、控制一定O2与CaS比率的高温空气中分解反应，生成含SO2的烟气和熔融炉渣，熔融炉渣通过底部熔渣出口进入熔渣池内暂存，便于下一步再利用。高温烟气进入排气管内，与顶部进入的辅料(硅石粉、铁尾矿等含有硅、铝、镁、铁等的原料)进行接触，并将辅料进行预热，辅料与初步换热的烟气进入旋风分离器内，经分离后，预热后的辅料进入气流床，烟气从顶部排气口进入余热回收室内，先与换热器内的水进行换热，水被加热成蒸汽，可先用于发电，经发电减温、减压后的蒸汽，用于加热等其它用途；烟气再与空气预热器内的空气换热，空气被加热成高温空气送入流化床内，换热降温后的烟气进入高温除尘器内，经进一步除尘后，一部分烟气送到硫酸装置制硫酸，一部分烟气经进气管送入排气管下部，对进入排气管的高温烟气进行急冷。
与现有技术相比，本系统技术的有益效果是：提供一种结构简单的气流床分解磷石膏的系统，与现有回转窑工艺相比，装置占地小，热效率和传热、传质效率高，能耗低，投资和生产运行费用低，磷石膏分解率高。
与已有流化床工艺相比，气流床可达到更高焙烧温度(约1300-1500度)，气、固接触更充分，传热、传质效果更好，大大提高装置设备效率，还可进一步提高磷石膏分解率。更为重要的是，该系统技术可实现液态或固态排渣，液态排渣时，焙烧温度不受磷石膏和煤炭灰分及其原料配料的灰熔点限制，从而满足液态排渣和一些烧渣高值化利用产品的生产要求。
本系统的技术，通过在排气管和旋风分离器内使高温烟气对辅料进行预热，通过余热回收室对烟气的余热进行进一步回收再利用，其中通过空气预热器预热空气将其送入气流床内，换热后的烟气经除尘后再送入排气管内对高温烟气进行急冷，大大节约了能耗，充分对余热进行了回收再利用。
附图说明
图1为本实用新型的结构原理框图。
图中：1-气流床，101-物料进口，102-辅料进口，103-高温空气进口，2-排气管，3-旋风分离器，4-余热回收室，5-高温除尘器，6-进气管，7-换热器，8-空气预热器，9-辅料料斗，10-第一风机，11-支管，12-集气管，13-第二风机，14-熔渣池。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例
图1示出了一种气流床分解磷石膏的系统，包括依次连接的气流床1、排气管2、旋风分离器3、余热回收室4、高温除尘器5、进气管6，所述气流床1顶部设置有物料进口101、辅料进口102和高温空气进口103，气流床1下部的排气口与排气管2一端连接，排气管2另一端与旋风分离器3进口连接，旋风分离器3底部的出料口与辅料进口102连接，旋风分离器3顶部的排气口与余热回收室4顶部的进气口连接，余热回收室4内从上往下布置有换热器7、空气预热器8，换热器7进水端与供水管连接，换热器7蒸汽出口与蒸汽使用端连接，空气预热器8的高温气体出口与高温空气进口103连接；余热回收室4底部的排气口与高温除尘器5连接，高温除尘器5通过进气管6与排气管2连接，排气管6顶部设置有辅料料斗9。高温除尘器5排气口通过第一风机10与进气管6连接，进气管6上设置有支管11，支管11与制硫酸设备连接。所述排气管2下部设置有多根集气管12，集气管12与进气管6出口连接。所述进气管6上设置有第二风机13。所述气流床1底部熔渣出口与熔渣池14连接。
使用时，磷石膏经还原后的CaS/CaSO4混合物从物料进口101进入，与从辅料进口102进入的经过粉磨和预热后的硅石粉、铁尾矿及含镁、铝的原料(辅料)，在高温空气下在气流床1内发生氧化反应和分解反应，生成含SO2烟气和熔融炉渣，熔融炉渣通过底部熔渣出口进入熔渣池14内暂存，便于下一步再利用。从气流床1下部的排气口出来的高温烟气进入排气管2内，先与多根集气管12内进来的经过换热的部分低温烟气混合，使高温烟气急冷，经过急冷后的烟气与从辅料料斗9内进入的辅料硅石粉、铁尾矿及含镁、铝的粉状原料(辅料)进行混合，并将辅料进行预热，辅料与初步换热的烟气进入旋风分离器3内，经分离后，预热后的辅料进入气流床1反应，烟气从顶部排气口进入余热回收室4内，先与换热器7内的水进行换热，水被加热成蒸汽用于发电或者供给蒸汽使用端，再与空气预热器8内的空气换热，空气被加热成高温空气被送入流化床1内，换热后的烟气进入高温除尘器5内经进一步除尘后，进入进气管6，经第一风机10和第二风机13的作用，一部分气体经支管11送入制硫酸设备，一部分气体经进气管6被送入排气管2下部的集气管12内，对进入排气管2的高温烟气进行急冷。
本技术针对目前磷石膏焙烧制酸和烧渣高值化利用存在的以上关键技术瓶颈问题，提出了一种气流床分解磷石膏的系统。磷石膏先在850度左右经还原反应得到CaS与CaSO4的粉状混合物，再加入粉磨、预热好的含有硅、镁、铝、铁等元素的原料，然后严格控制O2与CaS的摩尔比在1.5-2.0，进行焙烧分解后，得到高浓度的SO2烟气和熔融炉渣，烟气用于制备硫酸，液态烧渣用于制备矿渣棉纤维；本实用新型还有一个显著的特点，可以根据目标产物的配料要求，通过调节不同的原料配比和控制不同的工艺条件，同一套装置可以实现液态或固态排渣，烧渣可方便的加工为水泥熟料、水泥混合材、氧化钙和矿渣棉等系列产品；本技术装置占地小，传热、传质效率和热效率高，能耗低，投资和生产运行费用低，且模拟性强，产业化放大风险小，单套装置易于实现大型化，气流床用于磷石膏焙烧分解，具有创新性和突出的技术效果及实用价值。
尽管这里参照本实用新型的多个解释性实施例对本实用新型进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (5)

1.一种气流床分解磷石膏的系统，其特征在于：包括依次连接的气流床(1)、排气管(2)、旋风分离器(3)、余热回收室(4)、高温除尘器(5)、进气管(6)，所述气流床(1)顶部设置有物料进口(101)、辅料进口(102)和高温空气进口(103)，气流床(1)下部的排气口与排气管(2)一端连接，排气管(2)另一端与旋风分离器(3)进口连接，旋风分离器(3)底部的出料口与辅料进口(102)连接，旋风分离器(3)顶部的排气口与余热回收室(4)顶部的进气口连接，余热回收室(4)内从上往下布置有换热器(7)、空气预热器(8)，换热器(7)进水端与供水管连接，换热器(7)蒸汽出口与蒸汽使用端连接，空气预热器(8)的高温气体出口与高温空气进口(103)连接；余热回收室(4)底部的排气口与高温除尘器(5)连接，高温除尘器(5)通过进气管(6)与排气管(2)连接，排气管(6)顶部设置有辅料料斗(9)。
2.根据权利要求1所述的一种气流床分解磷石膏的系统，其特征在于：所述高温除尘器(5)排气口通过第一风机(10)与进气管(6)连接，进气管(6)上设置有支管(11)，支管(11)与制硫酸设备连接。
3.根据权利要求1所述的一种气流床分解磷石膏的系统，其特征在于：所述排气管(2)下部设置有多根集气管(12)，集气管(12)与进气管(6)出口连接。
4.根据权利要求1所述的一种气流床分解磷石膏的系统，其特征在于：所述进气管(6)上设置有第二风机(13)。
5.根据权利要求1所述的一种气流床分解磷石膏的系统，其特征在于：所述气流床(1)底部熔渣出口与熔渣池(14)连接。
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