本實(shí)用新型屬非金屬礦物加工處理，涉及一種煤系高嶺土大型連續(xù)、低耗、“自熱煅燒”、無污染的煅燒技術(shù)和設(shè)備。

背景技術(shù)：
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我國煤系高嶺土隨煤采出，儲量豐富、質(zhì)地優(yōu)良。自上世紀(jì)七十年代以來，將煤系高嶺土煅燒脫炭生產(chǎn)煅燒高嶺土，應(yīng)用于造紙、油漆、涂料等行業(yè)，作為白色體質(zhì)顏料得到了迅猛的發(fā)展。目前有產(chǎn)煤大省總產(chǎn)已達(dá)百萬噸左右。企業(yè)多為中小型年產(chǎn)3-5萬噸。一些大型企業(yè)年產(chǎn)20萬噸的規(guī)模卻按多套4-5萬噸/年的生產(chǎn)線來配置。究其原因是因?yàn)榧夹g(shù)制約，沒有適合的大型煅燒設(shè)備。國外煅燒爐有兩類：立窯和回轉(zhuǎn)窯。我國也曾引進(jìn)間熱回轉(zhuǎn)窯1萬噸/年，使用不夠理想?，F(xiàn)在國內(nèi)行業(yè)多選用燃?xì)庵毖婕訜岬幕剞D(zhuǎn)窯，雖然能達(dá)到幾萬噸的能力，但能量消耗有的比水泥3240千焦/千克還大。如某企業(yè)能耗210立方米/噸天然氣，折合為7549千焦/千克，而煤系土含碳3-5％的燃燒放熱(約3344-5434千焦/千克)，非但沒被利用反而白白燒掉了，還要外加燃料燃燒消耗大量熱能?！俺?xì)高嶺土煅燒用的快速循環(huán)流態(tài)化煅燒爐”的工業(yè)實(shí)施，實(shí)驗(yàn)結(jié)果能耗為3254千焦/千克。自主研發(fā)的3000噸/年的“多層機(jī)械電爐”(立窯)工業(yè)生產(chǎn)裝置能耗400千瓦時(shí)/噸，折合1438千焦/千克。而理論上煅燒高嶺土失層間水吸熱2257千焦/千克，脫配位水吸熱934千焦/千克，這兩者之和為3191千焦/千克，這正是間接加熱(因爐溫在800度燃碳放熱)利用了這部分燃碳熱能。該爐2003年產(chǎn)出至今仍在運(yùn)轉(zhuǎn)，雖未大型化但結(jié)果證明“自熱煅燒”完全能夠?qū)崿F(xiàn)。

煤系高嶺土在輸送中煅燒、反應(yīng)及熱交換的技術(shù)和螺旋煅燒爐比回轉(zhuǎn)窯具有更高的傳熱能力和熱效率，沒有回轉(zhuǎn)窯內(nèi)“舌形”生料層，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良。特別是“自熱煅燒”能耗低、設(shè)備簡單、運(yùn)轉(zhuǎn)率高、生產(chǎn)大型化、連續(xù)化、尾氣排放量低、易治理且成本低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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煤系高嶺土煅燒脫炭增白、脫羥轉(zhuǎn)偏，是其深加工必須的手段，更是資源開發(fā)和應(yīng)用的技術(shù)瓶頸，研發(fā)先進(jìn)高效、經(jīng)濟(jì)和市場急需的煅燒工藝技術(shù)和設(shè)備，能限制落后的工藝和設(shè)備。淘汰落后的生產(chǎn)能力。

本實(shí)用新型提供的螺旋煅燒爐在產(chǎn)能上大型化、連續(xù)化、產(chǎn)品質(zhì)量好、能耗低、運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。

一種礦物粉體螺旋煅燒爐，為立式爐，由鋼制結(jié)構(gòu)支承并固定在基礎(chǔ)之上；其特征在于，粉體的輸送、煅燒反應(yīng)熱能回收都是在裝有耐高溫螺旋輸送機(jī)的裝置中進(jìn)行的；它包括爐體(1)，所述爐體(1)分為上下兩部分，上部為煅燒爐，由八級耐高溫螺旋輸送機(jī)(2)疊加、串聯(lián)構(gòu)成，整體支承在爐底倉(4)上并與之貫通；下部為倉，倉內(nèi)設(shè)有煤系土預(yù)熱螺旋機(jī)(3)，倉底設(shè)出口(10)連接卸料螺旋機(jī)(5)的氣流輸送管(6)；爐頂設(shè)煤系土入口(9)，供料由原粉貯槽(11)經(jīng)煤系土預(yù)熱螺旋機(jī)(3)、尾氣自排氣口(13)、垂直螺旋(7)、供加料螺旋(8)進(jìn)入八級耐高溫螺旋輸送機(jī)(2)；爐頂設(shè)除塵器(12)，除塵器(12)上設(shè)置排氣口(13)，除塵器(12)底部設(shè)置回轉(zhuǎn)下料器(14)，空氣由耐高溫螺旋輸送機(jī)(2)側(cè)面的螺旋端蓋視孔(28)調(diào)節(jié)。

所述的耐高溫螺旋輸送機(jī)(2)是由筒體(15)、帶螺旋葉片(23)的螺旋軸(22)、內(nèi)外端蓋(20、21)、頂蓋(18)、底蓋(19)、鏈輪(32)、軸承(33)構(gòu)成；筒體(15)內(nèi)殼設(shè)電熱輻射管(30)，外包絕熱保溫層(17)和鋼制外殼(16)，筒體(15)內(nèi)殼底設(shè)弧形磚(26)，筒體(15)兩側(cè)的端蓋設(shè)電偶插孔(27)、電源引線孔(35)、軸孔(36)、及視孔(28)、外殼吊裝環(huán)(29)。

由八級耐高溫螺旋輸送機(jī)(2)疊加串聯(lián)構(gòu)成，粉體依次折流流過各高溫螺旋輸送機(jī)(2)，各級耐高溫螺旋輸送機(jī)(2)之間以鏈條傳動，末級耐高溫螺旋輸送機(jī)(2)由電機(jī)經(jīng)減速機(jī)、聯(lián)軸器與耐高溫螺旋輸送機(jī)(2)連接并進(jìn)行驅(qū)動，并由墊板與基座支承固定。

構(gòu)成礦物粉體螺旋煅燒爐的耐高溫螺旋輸送機(jī)(2)的螺旋軸(22)、螺旋葉片(23)、內(nèi)殼(15)、端蓋(20)、頂蓋(18)、底蓋(19)均由耐高溫材料制作；絕熱保溫層為硅鋁纖維氈；所述的倉內(nèi)壁有耐火層，預(yù)熱粉體后各耐高溫螺旋輸送機(jī)(2)外殼及連接管均加有保溫層；耐高溫螺旋輸送機(jī)(2)的外殼設(shè)吊裝環(huán)(29)供安裝使用。

該礦物粉體螺旋煅燒爐由多個(gè)耐高溫螺旋輸送機(jī)疊加串聯(lián)構(gòu)成。螺旋機(jī)筒體(料槽)內(nèi)殼設(shè)有電能輻射管加熱，螺旋軸主軸由電機(jī)經(jīng)減速機(jī)驅(qū)動、級間以鏈條傳動。粉體輸送、預(yù)熱、煅燒、反應(yīng)等均在耐高溫螺旋輸送機(jī)構(gòu)成的螺旋爐內(nèi)完成。煅燒土直接排入爐下部倉內(nèi)，并與煤系土原粉預(yù)熱螺旋機(jī)間壁錯流換熱后，自倉底出口由卸料螺旋機(jī)卸出，經(jīng)氣流輸送管輸送至產(chǎn)品包裝或倉儲。預(yù)熱后的原粉經(jīng)設(shè)有絕熱保溫層的螺旋輸送機(jī)輸送、提升、加料入螺旋爐進(jìn)行煅燒土生產(chǎn)。

所述的耐高溫螺旋輸送機(jī)以優(yōu)質(zhì)耐熱合金和耐火陶瓷特制，具有高溫下的高強(qiáng)度和耐磨性等優(yōu)良性能，把耐高溫螺旋應(yīng)用于工業(yè)窯爐并應(yīng)用于煅燒土在工業(yè)生產(chǎn)中使用，將對煤系土煅燒克服生產(chǎn)技術(shù)瓶頸提供一種適用的煅燒設(shè)備。

本實(shí)用新型目的是以自主創(chuàng)新的螺旋煅燒爐和利用煤系土自身含碳燃燒實(shí)現(xiàn)自熱燒成并有效回收煅燒土所攜高位熱能循環(huán)利用預(yù)熱原料粉體，提高熱利用率、降耗、降成本，使生產(chǎn)企業(yè)獲大型化、高生產(chǎn)率的螺旋爐帶來的顯著的經(jīng)濟(jì)效益。螺旋煅燒爐由電能輻射管加熱快速、燃碳放熱較直燃燃?xì)饧訜嵛矚馀帕啃?，且使用溫度下達(dá)不到一氧化氮(NO)的形成條件，故而治理成本低、治理徹底，達(dá)標(biāo)排放能有良好的環(huán)境效益。

附圖說明：

圖1為礦物粉體螺旋煅燒爐結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為耐高溫螺旋輸送機(jī)正視示意圖；

圖3為耐高溫螺旋輸送機(jī)俯視示意圖；

圖4為耐高溫螺旋輸送機(jī)剖視示意圖。

具體實(shí)施方式：

粉體的煅燒、輸送、提升、反應(yīng)及熱量回收等都是在裝有螺旋輸送機(jī)構(gòu)成的裝置中進(jìn)行的：螺旋煅燒爐是由多個(gè)耐高溫螺旋輸送機(jī)疊加、串聯(lián)構(gòu)成的，耐高溫螺旋輸送機(jī)的筒體內(nèi)殼設(shè)有加熱面、外敷絕熱保溫層和鋼制外殼，帶螺旋葉片的轉(zhuǎn)軸由電機(jī)驅(qū)動。

工業(yè)試驗(yàn)螺旋煅燒爐由6個(gè)(級)耐高溫螺旋輸送機(jī)疊加串連構(gòu)成，各級間由鏈條傳動，末級由電機(jī)經(jīng)減速機(jī)驅(qū)動：第一級進(jìn)料由入口為螺旋軸送至出口，與二級入口連接，二級螺旋轉(zhuǎn)動方向與一級相反，粉體回彎180度折流被輸送至二級出口，如此往復(fù)移動至末級排出產(chǎn)品。

螺旋煅燒爐是由耐高溫螺旋輸送機(jī)構(gòu)成。圖1所示螺旋煅燒爐包括：爐體(1)，分上下兩部分，上部為由I-VIII共八個(gè)耐高溫螺旋輸送機(jī)疊加串聯(lián)構(gòu)成，粉體的煅燒等反應(yīng)過程依次途經(jīng)八個(gè)螺旋輸送機(jī)完成，自末級排至下部爐底倉(4)內(nèi)與螺旋輸送機(jī)(3)熱交換后由倉底出料螺旋(5)卸出，經(jīng)氣流輸送管(6)送至包裝或倉儲。原料粉體在螺旋機(jī)(3)內(nèi)預(yù)熱后由喂料螺旋(13)垂直螺旋(7)、加料螺旋(8)自爐頂入口(9)加入爐體(1)。爐頂側(cè)設(shè)除塵器(10)除下的粉體由返料器(11)復(fù)入爐內(nèi)煅燒，排氣口(12)接尾氣治理。原粉(煤系土)由研磨工段而來，加入貯槽(11)上設(shè)呼吸管(14)，原粉經(jīng)預(yù)熱螺旋機(jī)(3)與耐高溫螺旋輸送機(jī)(2)排下的煅燒土間接換熱后，經(jīng)煤系土預(yù)熱螺旋機(jī)(3)、垂直螺旋(7)提升供加料螺旋(8)由爐入口(9)加入爐內(nèi)。耐高溫螺旋輸送機(jī)I-VIII疊加串聯(lián)、煤系土在螺旋軸輸送下被加熱煅燒制成煅燒土排入爐下部的倉(4)內(nèi)。高溫煅燒土與原粉預(yù)熱螺旋間接換熱后由倉底卸料螺旋(5)卸出后，經(jīng)氣流輸送管送至產(chǎn)品包裝或倉儲。

煅燒爐頂部設(shè)除塵器(12)除下的原粉經(jīng)廻轉(zhuǎn)下料器(14)復(fù)入爐內(nèi)煅燒。尾氣自排氣口(13)、連接尾氣凈化及有害氣體的環(huán)保治理達(dá)標(biāo)排放。

所述構(gòu)成礦物粉體螺旋煅燒爐的耐高溫螺旋輸送機(jī)適用于密閉輸送，結(jié)構(gòu)簡單、輸送量大、效率高、管理方便，驅(qū)動在機(jī)外。使用溫度可達(dá)1100℃，動力消耗較大。以電能輻射管加熱，利用原粉含碳燃燒自熱，加之粉體在輸送中翻攪，混合多次，折流返混以及全葉式螺片轉(zhuǎn)動中造成的氣流流動大大提高了傳熱速率，實(shí)現(xiàn)粉體快速燒成。爐溫穩(wěn)定保證了煅燒速度，提高了生產(chǎn)能力。煅燒土所攜熱能回收用于煤系土的預(yù)熱實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步節(jié)能降耗。可以說該爐能夠滿足煤系土煅燒的工藝條件和設(shè)備要求，是一臺“大型電熱礦粉、高效、低耗、連續(xù)、環(huán)保、煅燒爐?！?/p>

如圖2-4所示，筒體：內(nèi)殼、外殼(16)、絕熱保溫層(17)、內(nèi)殼頂蓋(18)、內(nèi)殼底蓋(19)、內(nèi)端蓋(20)、外端蓋(21)、進(jìn)料孔(24)、出料孔(25)、弧形磚(26)、電能輻射管(30)、吊裝環(huán)(29)、電偶孔(27)、視孔(28)；

帶螺旋葉片的轉(zhuǎn)軸：螺旋葉片(23)、螺旋軸(22)；

耐高溫螺旋輸送機(jī)(2)由筒體(15)帶螺旋葉片(23)的螺旋軸(22)及兩端的內(nèi)外端蓋(20)、(21)上下裝有頂蓋、底蓋(18、19)。筒體呈一斷面為正方形的長方形盒體。料槽斷面為四邊形。圖4示出底部設(shè)弧形耐火磚(26)以防底部積粉形成死角，并起蓄熱減少筒內(nèi)溫度波動的作用。螺旋葉片(23)、螺旋軸(22)裝于筒體中心并與筒體(15)內(nèi)殼當(dāng)有間隙以防卡料。螺旋軸兩端穿過兩側(cè)內(nèi)外端蓋(20)(21)軸孔外設(shè)軸封(31)外側(cè)裝鏈輪(32)軸端安軸承(33)及軸承座(34)并支承固定。端蓋開視孔(氣孔)(28)，電偶插孔(27)，(31-36)在圖中未示出。筒體絕熱保溫層(17)硅鋁纖維制作。耐高溫螺旋疊加時(shí)相鄰兩層底頂共用加熱面，頂蓋(18)底蓋(19)及內(nèi)殼(15)為管型耐材，安有電熱元件為輻射管(30)，相鄰兩級螺旋葉片旋轉(zhuǎn)方向相反，造成粉體在螺旋機(jī)內(nèi)折流流動。耐高溫螺旋輸送機(jī)主動軸(末級)由電機(jī)經(jīng)減速機(jī)驅(qū)動，級間為鏈傳動，多個(gè)疊加串聯(lián)構(gòu)成螺旋煅燒爐。整體支承固定并與倉連通，配置供出料系統(tǒng)。電力、控溫、鋼制框架、基礎(chǔ)等構(gòu)成完整的成套煅燒裝置。

由多個(gè)耐高溫螺旋輸送機(jī)構(gòu)成的礦物粉體煅燒爐，在輸送礦物粉體中被螺旋輸送機(jī)內(nèi)所設(shè)置的電能輻射管加熱及礦粉含碳燃燒放熱而被煅燒為產(chǎn)品，排至爐底倉內(nèi)與原粉螺旋輸送機(jī)的粉體間壁換熱后自倉底卸出、經(jīng)風(fēng)力輸送至成品包裝或倉儲。預(yù)熱后的原粉經(jīng)垂直螺旋提升至爐頂，計(jì)量加入爐內(nèi)，順序折流通過I-VIII個(gè)耐高溫螺旋輸送機(jī)而完成粉體的煅燒過程。

綜上所述可以看到螺旋煅燒爐具有輸送、煅燒及熱交換三個(gè)作用，但較廻轉(zhuǎn)窯筒體轉(zhuǎn)速要高、粉體受迫運(yùn)動激烈速度快、爐內(nèi)氣體流速高，產(chǎn)量大傳熱速率快，產(chǎn)品單位能耗低。廻轉(zhuǎn)窯填充率約14-18％而螺旋爐填充率在30-33％，容積利用率比廻轉(zhuǎn)窯高，大型化生產(chǎn)廻轉(zhuǎn)窯龐大，設(shè)備造價(jià)高投資大。螺旋爐設(shè)備簡單，操作安全可靠制作砌筑構(gòu)件，現(xiàn)場組裝。

對螺旋煅燒爐雖未工業(yè)實(shí)施，但已在冷、熱模型實(shí)驗(yàn)及擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)后，又在工業(yè)生產(chǎn)裝置上，以六級串聯(lián)的直徑200毫米的耐高溫螺旋輸送機(jī)構(gòu)成的螺旋煅燒爐內(nèi)，將原粉粒度10微米的煤系高嶺土、在爐溫850℃下、產(chǎn)品白度達(dá)到95％左右。據(jù)試驗(yàn)推算大型螺旋爐生產(chǎn)能力可以達(dá)到1000噸/天的產(chǎn)量。