專利名稱：高效磁化焙燒沸騰爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硫鐵礦焙燒制酸裝置高效磁化焙燒沸騰爐。
背景技術(shù)：
沸騰爐是硫鐵礦制酸裝置焙燒エ序的主要設(shè)備之一，爐子形狀主要有直筒型和魯齊型(上部擴(kuò)大式)兩種。直筒型沸騰爐多用于有色金屬浮選礦的焙燒，焙燒強(qiáng)度低，而上部擴(kuò)大型的沸騰爐因焙燒強(qiáng)度大多用于硫鐵礦的焙燒，我國(guó)大部分礦焙燒爐屬于此類型。沸騰爐爐體為鋼殼內(nèi)襯保溫磚再襯耐火磚 結(jié)構(gòu)。爐體可分為幾部分，下部是空氣室即風(fēng)室，采用中心立柱送風(fēng)。中間隔著一個(gè)空氣分布裝置，上部為爐膛，包括沸騰床層、中部擴(kuò)大段和上部爐膛。爐床中裝有冷卻水箱，移走沸騰床的余熱。中部為向上擴(kuò)大的錐形段，上部爐膛的截面積比沸騰床的面積大，以降低氣速和減少固體粒子帶出。另外在爐體還設(shè)有下料ロ、燒渣溢流ロ、爐氣出ロ、二次風(fēng)進(jìn)ロ、點(diǎn)火ロ、安全放空ロ等接管。沸騰爐的エ藝實(shí)現(xiàn)過程如下焙燒用的空氣從爐底通入，經(jīng)分布裝置進(jìn)入爐內(nèi)，礦料經(jīng)加料ロ進(jìn)入與沸騰層爐料混合，整個(gè)料層在空氣鼓動(dòng)下上下翻騰，高度達(dá) I. 5m，控制沸騰層焙燒反應(yīng)溫度850 920°C。過程中產(chǎn)生的大量反應(yīng)余熱用于產(chǎn)蒸汽，沸騰爐出ロ含塵氣體溫度約950°C進(jìn)入后序設(shè)備除塵并回收熱量，900°C燒渣經(jīng)沸騰爐溢流ロ排出去排渣系統(tǒng)。沸騰爐的優(yōu)點(diǎn)是硫的燒出率高，能得到較高濃度的SO2氣體，同時(shí)又可得到蒸汽及含大量Fe2O3紅色燒渣等副產(chǎn)品。沸騰爐操作中常見的故障有以下部分
I、下料處堆積，這是指沸騰爐進(jìn)料部位產(chǎn)生不沸騰礦堆積現(xiàn)象，除對(duì)原料的粒度、水分等加強(qiáng)管理外，爐子加料口角度不合理及位置設(shè)置高度不夠也會(huì)造成下料點(diǎn)集中、偏離爐床中心、形成死角或拋撒不均等。下料ロ是在爐身上開ー矩形ロ或采用圓形管，通過伸入爐內(nèi)的傾斜板或管，與爐墻多呈20 30°的傾角。加料ロ位置一般設(shè)置在沸騰層上部，離沸騰層面約300 500mm。2、空氣分布不均勻。風(fēng)室多采用進(jìn)風(fēng)管進(jìn)風(fēng)或中心立柱布風(fēng)方式，這要求風(fēng)室容積足夠大，若空氣在風(fēng)室內(nèi)不能完全消除進(jìn)氣動(dòng)壓頭使之變成靜壓均布，會(huì)造成沸騰狀況不良，嚴(yán)重時(shí)甚至在升溫時(shí)開不起來或會(huì)使局部燒結(jié)而使風(fēng)帽燒壞，空氣室漏進(jìn)灰等后果。3、爐子排紅渣或棕紅渣。紅渣的操作特點(diǎn)是灰渣的主要成分為Fe2O3，燒出率高，且不會(huì)產(chǎn)生升華硫，但爐氣中SO2濃度不高，SO3含量卻較多，這將使?fàn)t氣凈化系統(tǒng)負(fù)荷増大以及酸霧含量增多，對(duì)制酸系統(tǒng)來說成本增多。且排渣只能賣給水泥廠，僅賣90元/噸，不能作為鋼鐵冶煉的原料(800元/噸)，因此生產(chǎn)上一般不希望排出紅渣或棕紅渣。通常沸騰風(fēng)量大小同焙燒效果有密切關(guān)系，當(dāng)風(fēng)量大、氧氣足，礦渣都燒成Fe2O3，呈紅色或棕紅色。反之風(fēng)量小時(shí)，排渣主要成分是Fe3O4,呈黑色或棕黑色。4、排渣系統(tǒng)故障率高，停車頻繁。沸騰爐排出爐渣溫度約900°C，從出渣ロ至冷卻設(shè)備之間常采用不銹鋼管輸送，因高溫導(dǎo)致管道易堵，使用壽命不長(zhǎng)，且排渣不連續(xù)致使后序排渣設(shè)備焊縫熱脹冷縮易開裂，事故率高，并消耗大量的冷卻水，污染了環(huán)境。
目前，隨著礦制酸裝置規(guī)模越來越大，相應(yīng)的沸騰爐規(guī)格也隨之増大，爐膛容積加大使氣體的停留時(shí)間延長(zhǎng)，沸騰爐內(nèi)排出的渣量也增多。以20萬噸/年含硫35%的硫鐵礦制酸裝置(以下同)為例，沸騰爐每小時(shí)排出爐渣約10t，排出爐渣溫度900°C，這部分爐渣多采用冷卻滾筒外噴水降溫到400°C左右送走，爐渣熱沒有回收，且消耗大量水，造成了能源浪費(fèi)和環(huán)境污染。同時(shí)排渣系統(tǒng)操作環(huán)節(jié)多，涉及排渣、輸送、淋水冷卻、排污調(diào)節(jié)，エ藝及控制等復(fù)雜，勞動(dòng)條件差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述問題，提供了一種高效磁化焙燒沸騰爐，既能高效磁性焙燒礦料以得到高濃度SO2煙氣，又確保最大經(jīng)濟(jì)效益的回收余熱及含磁鐵渣(作為鋼鐵冶煉企業(yè)的原料)。 本發(fā)明的技術(shù)方案是本發(fā)明包括殼體，殼體內(nèi)襯保溫層、耐火層，其特征在于，爐體包括設(shè)置在下部的風(fēng)室、設(shè)置在中部的空氣分布裝置和設(shè)置在上部的爐膛
所述的風(fēng)室包括空氣進(jìn)ロ管和送風(fēng)預(yù)分布器，所述的送風(fēng)預(yù)分布器分布在風(fēng)室整個(gè)橫截面上，呈網(wǎng)格狀；
所述空氣分布裝置包括氣體分布裝置和設(shè)置在其上的高密度開ロ風(fēng)帽，其密度達(dá)80-100 個(gè) /m2 ；
所述爐膛包括設(shè)置在氣體分布裝置上部的沸騰床層、中部擴(kuò)大段和上部爐膛，所述爐體側(cè)壁開設(shè)有處于沸騰床上部的加料ロ，所述加料ロ為槽型結(jié)構(gòu)，傾角為33 36°，加料ロ底部距風(fēng)帽距離> 2600mm ;在所述中部擴(kuò)大段側(cè)壁設(shè)有切向開ロ的進(jìn)風(fēng)裝置；
所述爐體側(cè)壁設(shè)有和沸騰床連通的排渣熱回收裝置，排渣熱回收裝置設(shè)有ー爐渣溢流ロ、并通過ー熱回收管道連接空氣進(jìn)ロ管。所述擴(kuò)大段側(cè)壁上下部周向均設(shè)有二次進(jìn)風(fēng)裝置、三次進(jìn)風(fēng)裝置。本發(fā)明的高效磁化焙燒沸騰爐采用磁性焙燒，風(fēng)帽高密度布置使?fàn)t內(nèi)呈弱氧化氣氛，磁化焙燒，礦渣呈棕黑色或黒色，使其中鐵呈磁性Fe3O4形式存在。通過增設(shè)二次進(jìn)風(fēng)裝置、三次進(jìn)風(fēng)裝置保證爐氣中的硫充分燃燒，控制爐上部的礦塵殘硫不能過高。爐渣通過渣熱回收裝置回收余熱并降低渣的溫度后送至排渣系統(tǒng)。本發(fā)明有如下的特征
I、風(fēng)室內(nèi)整個(gè)截面上裝有氣體預(yù)分布器，取消了中心立柱。2、加料ロ為傾角為35°槽型結(jié)構(gòu)，加料ロ底部距風(fēng)帽距離彡2600mm。3、設(shè)置排渣熱回收裝置用于排渣冷卻及熱量回收。4、風(fēng)帽高密度布置，達(dá)80-100個(gè)/m2，優(yōu)化了沸騰床流化狀態(tài)。5、沿爐體切線方向設(shè)置三次風(fēng)裝置。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
I、實(shí)現(xiàn)磁化焙燒，得到含磁性鐵渣。磁化焙燒與通常的氧化焙燒生成的渣不同，主要是焙燒時(shí)氧硫比不同，一般礦(FeS2)磁化焙燒時(shí)氧硫比為I. 333，氧化焙燒時(shí)氧硫比為I. 375，兩者相比氧化焙燒比磁化焙燒多耗氧I. 375/1. 333=1. 031，即多耗3. 1%氧量。要排出磁性渣必須采用弱氧焙燒，而弱氧焙燒易產(chǎn)生升華硫和造成殘硫上升，實(shí)踐表明，通過風(fēng)室加裝預(yù)分布器和氣體分布板上布置的高密度風(fēng)帽，有效改善流化條件保證沸騰層呈弱氧狀態(tài)，氣流分布均勻。改進(jìn)加料ロ傾角角度為35°槽型結(jié)構(gòu)、提升加料高度使礦料不堆積，提高了焙燒溫度，礦渣殘硫含量下降，同時(shí)補(bǔ)加三次風(fēng)，也未產(chǎn)生升華硫。2、回收燒渣熱量產(chǎn)中壓蒸汽，提高熱量利用率。以20萬噸/年硫鐵礦制酸裝置為例，沸騰爐每小時(shí)排出爐渣約10t，按爐渣從900°C降至510°C計(jì)算，經(jīng)計(jì)算爐渣每小時(shí)移出熱量
Qs= 10X 1000X (O. 956X900-0. 918 X510) =3922200KJ/h 渣沸騰所需空氣升溫至510°C需熱量Qs= 4900 KJ/h 可回收熱量Q = 3922200-4900=3917300 KJ/h
可產(chǎn)3. 82MPa、450°C中壓蒸汽I. 21t/h，年增加蒸汽產(chǎn)量為9680噸，節(jié)約標(biāo)煤近llOOt。3、出渣溫度大大降低，減輕了排渣系統(tǒng)的運(yùn)行要求，占地面積小、，操作上更安全，改善了勞動(dòng)環(huán)境。


圖I為背景技術(shù)的沸騰焙燒爐立面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為背景技術(shù)的沸騰焙燒爐平面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明的高效磁化焙燒沸騰爐立面結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明的高效磁化焙燒沸騰爐平面結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明的氣體預(yù)分布器平面結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明的風(fēng)帽布置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中I為保溫層、2為耐火層、3為風(fēng)室、4為空氣進(jìn)ロ管、5為送風(fēng)預(yù)分布器、6為氣體分布裝置、7為高密度風(fēng)帽、8為沸騰床層、9為冷卻水箱、10為加料ロ、11為排渣熱回收裝置、12為爐渣溢流ロ、13為點(diǎn)火口、14為上部焙燒空間、15為二次風(fēng)裝置、16為三次風(fēng)裝置、17為爐氣出口、18為安全放空ロ。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明包括殼體，殼體內(nèi)襯保溫層I、耐火層2，爐體包括設(shè)置在下部的風(fēng)室3、設(shè)置在中部的空氣分布裝置和設(shè)置在上部的爐膛以及處于爐膛上部的爐蓋
所述的風(fēng)室3 :包括空氣進(jìn)ロ管4和送風(fēng)預(yù)分布器5，所述的送風(fēng)預(yù)分布器5分布在風(fēng)室3整個(gè)橫截面上，呈網(wǎng)格狀。所述空氣分布裝置包括氣體分布裝置6和設(shè)置在其上的高密度開ロ風(fēng)帽7，其密度達(dá) 80-100 個(gè)/m2。所述爐膛包括設(shè)置在氣體分布裝置6上部的沸騰床層8、中部擴(kuò)大段和上部爐膛，所述爐體側(cè)壁開設(shè)有處于沸騰床層8上部的加料ロ 10，所述加料ロ 10為槽型結(jié)構(gòu)，傾角為33 36°，加料ロ 10底部距風(fēng)帽7距離彡2600mm ;在所述中部擴(kuò)大段側(cè)壁設(shè)有切向開ロ的二次進(jìn)風(fēng)裝置15、三次進(jìn)風(fēng)裝置16。所述爐體側(cè)壁設(shè)有和沸騰床層8連通的排渣熱回收裝置11，排渣熱回收裝置11設(shè)有ー爐渣溢流ロ 12、并通過一熱回收管道連接空氣進(jìn)ロ管4。所述爐蓋上設(shè)有安全放空ロ 18。本發(fā)明的空氣由空氣進(jìn)ロ管4依次進(jìn)入氣體預(yù)分布器5、氣體分布裝置6及風(fēng)帽7，與經(jīng)加料ロ 10進(jìn)入沸騰爐的礦料經(jīng)點(diǎn)火ロ 13點(diǎn)火在沸騰床層8進(jìn)行磁化焙燒，煙氣在上部焙燒空間14與來自二次進(jìn)風(fēng)裝置15及三次進(jìn)風(fēng)裝置16的空氣再次充分燃燒，后經(jīng)爐氣出口 17進(jìn)入余熱鍋爐回收爐氣余熱，熱渣溢流進(jìn)入排渣熱回收裝置11回收渣渣余熱，排出渣從爐渣溢流ロ 12進(jìn)入排渣系統(tǒng)。本發(fā)明的沸騰爐工作時(shí)維持沸騰床層8溫度850 900°C，爐上部溫度950 1000°C，氣體302濃度約 13%，SO3濃度約O. 1%左右。沸騰床層8間多余熱量由冷卻水箱9移出，熱渣經(jīng)排渣熱回收裝置回收熱量后約510°C排出，渣色呈棕黑色或黒色，為磁性Fe3O4鐵渣，殘硫含量小于O. 5%。
權(quán)利要求
1.高效磁化焙燒沸騰爐，包括殼體，殼體內(nèi)襯保溫層、耐火層，其特征在干，爐體包括設(shè)置在下部的風(fēng)室、設(shè)置在中部的空氣分布裝置和設(shè)置在上部的爐膛 所述的風(fēng)室包括空氣進(jìn)ロ管和送風(fēng)預(yù)分布器，所述的送風(fēng)預(yù)分布器分布在風(fēng)室整個(gè)橫截面上，呈網(wǎng)格狀； 所述空氣分布裝置包括氣體分布裝置和設(shè)置在其上的高密度開ロ風(fēng)帽，其密度達(dá)80-100 個(gè) /m2 ； 所述爐膛包括設(shè)置在氣體分布裝置上部的沸騰床層、中部擴(kuò)大段和上部爐膛，所述爐體側(cè)壁開設(shè)有處于沸騰床上部的加料ロ，所述加料ロ為槽型結(jié)構(gòu)，傾角為33 36°，加料ロ底部距風(fēng)帽距離> 2600mm ;在所述中部擴(kuò)大段側(cè)壁設(shè)有切向開ロ的進(jìn)風(fēng)裝置； 所述爐體側(cè)壁設(shè)有和沸騰床連通的排渣熱回收裝置，排渣熱回收裝置設(shè)有ー爐渣溢流ロ、并通過ー熱回收管道連接空氣進(jìn)ロ管。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高效磁化焙燒沸騰爐，其特征在于，所述加料ロ為傾角35°的槽型結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高效磁化焙燒沸騰爐，其特征在于，所述擴(kuò)大段側(cè)壁上下部周向均設(shè)有二次進(jìn)風(fēng)裝置、三次進(jìn)風(fēng)裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高效磁化焙燒沸騰爐，其特征在于，所述加料ロ底部距風(fēng)帽距離為2600 2800 mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及硫鐵礦焙燒制酸裝置高效磁化焙燒沸騰爐。本發(fā)明在風(fēng)室內(nèi)整個(gè)截面上裝有氣體預(yù)分布器；加料口為傾角為35°槽型結(jié)構(gòu)，加料口底部距風(fēng)帽距離≥2600mm；設(shè)置排渣熱回收裝置用于排渣冷卻及熱量回收；風(fēng)帽高密度布置，達(dá)80-100個(gè)/m2，優(yōu)化了沸騰床流化狀態(tài)；沿爐體切線方向設(shè)置三次風(fēng)裝置。本發(fā)明通過通過風(fēng)室加裝預(yù)分布器和氣體分布板上布置的高密度風(fēng)帽，有效改善流化條件保證沸騰層呈弱氧狀態(tài)，氣流分布均勻；改進(jìn)加料口傾角角度為35°槽型結(jié)構(gòu)、提升加料高度使礦料不堆積，提高了焙燒溫度，礦渣殘硫含量下降，同時(shí)補(bǔ)加進(jìn)風(fēng)，也未產(chǎn)生升華硫，滿足磁性焙燒條件。
文檔編號(hào)C22B1/10GK102679732SQ20111038134
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2011年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月26日
發(fā)明者唐衛(wèi), 張?jiān)? 潘慶洋, 潘志斌, 邱紅俠, 顧廣龍 申請(qǐng)人:建業(yè)慶松集團(tuán)有限公司