專利名稱：煤矸石流態(tài)化緩釋燃燒煅燒爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及煅燒爐，具體屬于一種煤矸石流態(tài)化緩釋燃燒煅燒爐。該煅燒爐特別適用于煤矸石煅燒活化，也可用于其它非金屬物料的煅燒活化。
背景技術(shù)：
煤矸石是煤炭在開采和加工過程中排放的固體廢棄物，其占到煤炭產(chǎn)量的10-20%，煤矸石的年排放量達(dá)到5. 6億噸，截止2011年底，煤矸石已累計(jì)堆放60多億噸，占地23萬畝以上，成為我國(guó)排放量最大的工業(yè)固體廢棄物之一，占全國(guó)工業(yè)固體廢棄物排放總量的40%以上。煤矸石的大量堆存帶來了嚴(yán)重的社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)問題。因自燃、淋溶等造成嚴(yán)重的大氣、水體和土壤污染，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境脆弱，給煤炭企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展帶來嚴(yán)重威脅。據(jù)調(diào)查，我國(guó)煤矸石主要是用在鋪路、回填及生產(chǎn)建筑材料等方面，目前煤矸石發(fā)電已經(jīng)成為政府鼓勵(lì)的方向，但由于設(shè)備磨損等原因，利用率較低。煤矸石的基本組成為含S1O240% 60%、含Al2O315 % 40%、含碳10 % 20%。煤矸石中鋁硅含量大，可以提供生產(chǎn)聚合鋁系絮凝劑和白炭黑的原料，這是擴(kuò)大煤矸石利用途徑，解決煤矸石堆存和污染的有效途徑，對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展有重要意義。但是，煤矸石的礦物組成非常穩(wěn)定，即以硅氧四面體和鋁氧三角體聚合成長(zhǎng)鏈。未經(jīng)煅燒的煤矸石中Si02、Al2O3是沒有活性的，無論采用何種方法都無法將Si02、Al2O3有效地提取出來。煅燒是激發(fā)煤矸石活性的有效手段，通過煅燒活化煤矸石，使煤矸石中的高嶺土組分在一定溫度下發(fā)生脫水和分解，生成偏高嶺石和無定形的SiO2及Al2O3,再用化學(xué)方法就可以把 干石中的Si02、Al2O3提取出來，可冋時(shí)生廣招系及娃系化工廣品。目前，國(guó)內(nèi)外公開報(bào)道煅燒活化煤矸石的煅燒爐型很少，采用較多的是傳統(tǒng)沸騰爐。該爐型活化效率低，灰飛大，高溫?zé)煔鉄崃课吹玫接行Ю茫斐赡茉蠢速M(fèi)。同時(shí)，該爐型補(bǔ)熱系統(tǒng)多采用配煤燃燒方式，該補(bǔ)熱方式的缺點(diǎn)是物料與火焰直接接觸，造成物料局部超溫，為了降溫，爐內(nèi)設(shè)置多根埋管，因磨損大，損壞頻繁，停車檢修工作量大。更為嚴(yán)重的是會(huì)使物料有明顯的過燒和結(jié)塊現(xiàn)象，產(chǎn)生廢料。中國(guó)專利CN2491704Y公開了一種《循環(huán)床沸騰煅燒爐》，該爐主要用于煅燒白云石、石灰石及菱鎂石，加熱系統(tǒng)采用煤炭氣化燃燒爐產(chǎn)生的高溫火焰經(jīng)高速旋流裝置進(jìn)入爐體，經(jīng)過燃燒室，火焰與物料直接接觸燃燒并進(jìn)行煅燒，該爐型床溫高，一般會(huì)達(dá)到900°C以上，但該專利沒有提到如何控制溫度的問題。該爐僅適用于不含碳的、且煅燒溫度在900°C以上的物料。煤矸石煅燒活化溫度在650°C 750°C為最佳，該爐煅燒煤矸石存在溫度控制難、冷卻系統(tǒng)投資大以及檢修費(fèi)用高等問題。中國(guó)專利CN2420499Y公開了《一種流態(tài)化煅燒爐》，它與循環(huán)床沸騰爐不同，其采用間接加熱、并帶攪拌及振動(dòng)裝置的圓罐型結(jié)構(gòu)，該爐型主要用于煅燒含碳量較低的高嶺土或不含碳的非金屬礦物。而對(duì)于煅燒含碳量高達(dá)20%左右的煤矸石，則存在燃燒時(shí)間長(zhǎng)、能源消耗大及物料在爐內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)等缺陷。因此，需要研究開發(fā)一種新型的，適應(yīng)煤矸石煅燒活化條件的，且一次性投資小、操作費(fèi)用低、能源消耗少的流態(tài)化緩釋燃燒煅燒爐。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服目前現(xiàn)有的煤矸石煅燒設(shè)備中存在的煅燒溫度不均一、火焰與物料直接接觸所產(chǎn)生的物料局部過熱、結(jié)塊以及煅燒效率低的缺陷，設(shè)計(jì)一種間接加熱的、流態(tài)化的以及緩釋自熱燃燒的煅燒爐，該煅燒爐煅燒溫度均勻、停留時(shí)間均一、連續(xù)活化、帶出物少、煅燒效率高、煅燒產(chǎn)品質(zhì)量均勻。本實(shí)用新型提供一種煤矸石流態(tài)化緩釋燃燒煅燒爐，包括爐體，爐體內(nèi)設(shè)置加熱套，加熱套下部開有高溫氣體入口，上部開有廢氣出口，加熱套內(nèi)為流化床體，流化床體為上大下小的圓筒型結(jié)構(gòu)，流化床體上部開有加料口和高溫?zé)煔獬隹?，下部開有出料口和一次空氣入口，在流化床體底部還設(shè)置有氣體分布板，在流化床體的中下部開有二次空氣入口，廢氣出口連接空氣預(yù)熱器。煅燒爐工藝原理及過程顆粒狀或粉狀的煤矸石通過加料機(jī)構(gòu)送入位于爐體頂部的加料口，進(jìn)入流化床內(nèi)，依靠自身重力緩慢下移至爐子的下部，在緩慢下降的過程中，被加熱套中的高溫氣體間接加熱至700°C左右進(jìn)行煅燒。高溫氣體從高溫氣體入口進(jìn)入加熱套，加熱流化床體后的廢氣，從廢氣出口排出，進(jìn)入空氣預(yù)熱器，將冷空氣加熱至200°C左右，熱能被回收利用。流化用的空氣經(jīng)過空氣預(yù)熱器加熱至200°C左右，分別從一次空氣入口、二次空氣入口進(jìn)入床內(nèi)。一次空氣經(jīng)氣體分布器進(jìn)入流化床內(nèi)，均勻分布后吹動(dòng)物料進(jìn)行流化，物料在流化空氣的吹動(dòng)下處于上下流動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)流化空氣中的氧氣與煤矸石中的碳進(jìn)行緩釋自熱燃燒，煤矸石中的碳大部分在此反應(yīng)，未燃燒完全的碳隨高溫?zé)煔馍仙酱矁?nèi)中上部，又與二次空氣接觸發(fā)生反應(yīng)，直至燃燒完全。燃燒后的煙氣從爐子的頂部高溫?zé)煔獬隹谂懦觯M(jìn)入預(yù)熱回收裝置，并產(chǎn)生蒸汽供生產(chǎn)及生活使用。煅燒好的物料通過出料機(jī)構(gòu)，經(jīng)出料口排入爐外冷卻裝置。該流化床設(shè)計(jì)為上部截面積增大，主要是讓上升氣流速度突然降低，有利于煤矸石進(jìn)行二次燃燒，并且高溫?zé)煔鈳С鑫锩黠@減少。本實(shí)用新型的煤矸石流態(tài)化緩釋煅燒爐與現(xiàn)有煅燒爐相比具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果:本實(shí)用新型涉及的煤矸石流態(tài)化緩釋燃燒技術(shù)，吸取了流化床煅燒爐的優(yōu)點(diǎn)，克服了沸騰煅燒爐的缺點(diǎn)，利用高溫?zé)煔饧訜崃骰泊搀w(間接加熱物料)，使流化床均勻受熱，可以始終保持流化床內(nèi)溫度在650°C 750°C范圍內(nèi)。并且煤矸石不與火焰直接接觸，這樣避免了煤矸石局部過熱，從而避免了煤矸石在煅燒過程中過燒、結(jié)塊現(xiàn)象，提高了煤矸石煅燒活化的效率。同時(shí)，可采用加大空氣量或降低高溫?zé)煔鉁囟鹊仁侄蝸砜刂茰囟龋@樣可以去掉冷卻埋管等爐內(nèi)降溫設(shè)施，較大地節(jié)省了投資和維修費(fèi)用。流化用的熱空氣從爐底部進(jìn)入爐內(nèi)，吹動(dòng)物料呈流態(tài)化，使煤矸石中的碳與熱空氣進(jìn)行緩釋自熱燃燒，燃燒放出的熱量既可以減少加熱用的高溫氣體的用量，又不會(huì)使流化床床內(nèi)產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，不僅充分利用了煤矸石中的碳燃燒所釋放出的熱量，而且達(dá)到了煅燒活化煤矸石的目的，較大地節(jié)約了能量消耗。并且物料轉(zhuǎn)化均勻，煅燒產(chǎn)品質(zhì)量好。煅燒活化后的高溫?zé)煔饨?jīng)爐外設(shè)置的余熱鍋爐回收熱量后，可以產(chǎn)生蒸汽供全廠生產(chǎn)及生活使用。大大降低了系統(tǒng)能耗。本煅燒爐可以間歇煅燒，也可以連續(xù)煅燒。
圖1本實(shí)用新型煅燒爐的結(jié)構(gòu)示意圖圖中1-爐體，2-加熱套，3-流化床體，4-高溫氣體入口，5-廢氣出口，6-空氣預(yù)熱器，7- 二次空氣入口，8- —次空氣入口，9-高溫?zé)煔獬隹冢?0-加料口，11-出料口，12-氣體分布板。
具體實(shí)施方式
一種煤矸石流態(tài)化緩釋燃燒煅燒爐，如圖1所示，包括爐體1，爐體I內(nèi)設(shè)置加熱套2，加熱套2下部開有高溫氣體入口 4，上部開有廢氣出口 5，加熱套2內(nèi)為流化床體3，流化床體3為上大下小的圓筒型結(jié)構(gòu)，流化床體3上部開有加料口 10和高溫?zé)煔獬隹?9，下部開有出料口 11和一次空氣入口 8，在流化床體3底部還設(shè)置有氣體分布板12，在流化床體3的中下部開有二次空氣入口 7，廢氣出口 5連接空氣預(yù)熱器6。
權(quán)利要求1.一種煤矸石流態(tài)化緩釋燃燒煅燒爐，包括爐體(I )，爐體(I)內(nèi)設(shè)置加熱套(2)，加熱套(2)下部開有高溫氣體入口(4)，上部開有廢氣出口(5)，加熱套(2)內(nèi)為流化床體(3)，其特征在于，所述的流化床體(3)為上大下小的圓筒型結(jié)構(gòu)，流化床體(3)上部開有加料口(10)和高溫?zé)煔獬隹?9)，下部開有出料口(11)和一次空氣入口(8)，在流化床體(3)底部還設(shè)置有氣體分布板(12 )，在流化床體(3 )的中下部開有二次空氣入口( 7 )，廢氣出口( 5 )連接空氣預(yù)熱器(6)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種煤矸石流態(tài)化緩釋燃燒煅燒爐，包括爐體(1)，爐體內(nèi)設(shè)置加熱套(2)，加熱套下部開有高溫氣體入口(4)，上部開有廢氣出口(5)，加熱套內(nèi)為上大下小的流化床體(3)，流化床體上部開有加料口(10)和高溫?zé)煔獬隹?9)，下部開有出料口(11)和一次空氣入口(8)，在流化床體底部還設(shè)置有氣體分布板(12)，在流化床體的中下部開有二次空氣入口(7)，廢氣出口(5)連接空氣預(yù)熱器(6)。該煅燒爐煅燒溫度均勻、停留時(shí)間均一、連續(xù)活化、帶出物少、煅燒效率高、煅燒產(chǎn)品質(zhì)量均勻。該煅燒爐特別適用于煤矸石煅燒活化，也可用于包括鋁土礦、粉煤灰等其他非金屬物料的煅燒活化。
文檔編號(hào)F23L15/00GK202868672SQ20122054025
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月22日
發(fā)明者肖亞寧, 程芳琴, 張志宇, 王東飛, 張俊才 申請(qǐng)人:山西潞安礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司, 山西大學(xué)