煤矸石流態化緩釋燃燒煅燒爐制造技術

本實用新型專利技術提供了一種煤矸石流態化緩釋燃燒煅燒爐，包括爐體（1），爐體內設置加熱套（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）和高溫煙氣出口（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）連接空氣預熱器（6）。該煅燒爐煅燒溫度均勻、停留時間均一、連續活化、帶出物少、煅燒效率高、煅燒產品質量均勻。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。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及煅燒爐，具體屬于一種煤矸石流態化緩釋燃燒煅燒爐。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。
技術介紹
煤矸石是煤炭在開采和加工過程中排放的固體廢棄物，其占到煤炭產量的10-20%，煤矸石的年排放量達到5. 6億噸，截止2011年底，煤矸石已累計堆放60多億噸，占地23萬畝以上，成為我國排放量最大的工業固體廢棄物之一，占全國工業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重的社會、環境和經濟問題。因自燃、淋溶等造成嚴重的大氣、水體和土壤污染，導致生態環境脆弱，給煤炭企業的可持續發展帶來嚴重威脅。據調查，我國煤矸石主要是用在鋪路、回填及生產建筑材料等方面，目前煤矸石發電已經成為政府鼓勵的方向，但由于設備磨損等原因，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，可以提供生產聚合鋁系絮凝劑和白炭黑的原料，這是擴大煤矸石利用途徑，解決煤矸石堆存和污染的有效途徑，對實現我國煤炭工業可持續發展有重要意義。但是，煤矸石的礦物組成非常穩定，即以硅氧四面體和鋁氧三角體聚合成長鏈。未經煅燒的煤矸石中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生脫水和分解，生成偏高嶺石和無定形的SiO2及Al2O3,再用化學方法就可以把 干石中的Si02、Al2O3提取出來，可冋時生廣招系及娃系化工廣品。目前，國內外公開報道煅燒活化煤矸石的煅燒爐型很少，采用較多的是傳統沸騰爐。該爐型活化效率低，灰飛大，高溫煙氣熱量未得到有效利用，造成能源浪費。同時，該爐型補熱系統多采用配煤燃燒方式，該補熱方式的缺點是物料與火焰直接接觸，造成物料局部超溫，為了降溫，爐內設置多根埋管，因磨損大，損壞頻繁，停車檢修工作量大。更為嚴重的是會使物料有明顯的過燒和結塊現象，產生廢料。中國專利CN2491704Y公開了一種《循環床沸騰煅燒爐》，該爐主要用于煅燒白云石、石灰石及菱鎂石，加熱系統采用煤炭氣化燃燒爐產生的高溫火焰經高速旋流裝置進入爐體，經過燃燒室，火焰與物料直接接觸燃燒并進行煅燒，該爐型床溫高，一般會達到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、冷卻系統投資大以及檢修費用高等問題。中國專利CN2420499Y公開了《一種流態化煅燒爐》，它與循環床沸騰爐不同，其采用間接加熱、并帶攪拌及振動裝置的圓罐型結構，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。而對于煅燒含碳量高達20%左右的煤矸石，則存在燃燒時間長、能源消耗大及物料在爐內停留時間長等缺陷。因此，需要研究開發一種新型的，適應煤矸石煅燒活化條件的，且一次性投資小、操作費用低、能源消耗少的流態化緩釋燃燒煅燒爐。
技術實現思路
本技術的目的在于克服目前現有的煤矸石煅燒設備中存在的煅燒溫度不均一、火焰與物料直接接觸所產生的物料局部過熱、結塊以及煅燒效率低的缺陷，設計一種間接加熱的、流態化的以及緩釋自熱燃燒的煅燒爐，該煅燒爐煅燒溫度均勻、停留時間均一、連續活化、帶出物少、煅燒效率高、煅燒產品質量均勻。本技術提供一種煤矸石流態化緩釋燃燒煅燒爐，包括爐體，爐體內設置加熱套，加熱套下部開有高溫氣體入口，上部開有廢氣出口，加熱套內為流化床體，流化床體為上大下小的圓筒型結構，流化床體上部開有加料口和高溫煙氣出口，下部開有出料口和一次空氣入口，在流化床體底部還設置有氣體分布板，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構送入位于爐體頂部的加料口，進入流化床內，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左右進行煅燒。高溫氣體從高溫氣體入口進入加熱套，加熱流化床體后的廢氣，從廢氣出口排出，進入空氣預熱器，將冷空氣加熱至200°C左右，熱能被回收利用。流化用的空氣經過空氣預熱器加熱至200°C左右，分別從一次空氣入口、二次空氣入口進入床內。一次空氣經氣體分布器進入流化床內，均勻分布后吹動物料進行流化，物料在流化空氣的吹動下處于上下流動狀態，同時流化空氣中的氧氣與煤矸石中的碳進行緩釋自熱燃燒，煤矸石中的碳大部分在此反應，未燃燒完全的碳隨高溫煙氣上升到床內中上部，又與二次空氣接觸發生反應，直至燃燒完全。燃燒后的煙氣從爐子的頂部高溫煙氣出口排出，進入預熱回收裝置，并產生蒸汽供生產及生活使用。煅燒好的物料通過出料機構，經出料口排入爐外冷卻裝置。該流化床設計為上部截面積增大，主要是讓上升氣流速度突然降低，有利于煤矸石進行二次燃燒，并且高溫煙氣帶出物明顯減少。本技術的煤矸石流態化緩釋煅燒爐與現有煅燒爐相比具有如下優點和效果:本技術涉及的煤矸石流態化緩釋燃燒技術，吸取了流化床煅燒爐的優點，克服了沸騰煅燒爐的缺點，利用高溫煙氣加熱流化床床體(間接加熱物料)，使流化床均勻受熱，可以始終保持流化床內溫度在650°C 750°C范圍內。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、結塊現象，提高了煤矸石煅燒活化的效率。同時，可采用加大空氣量或降低高溫煙氣溫度等手段來控制溫度，這樣可以去掉冷卻埋管等爐內降溫設施，較大地節省了投資和維修費用。流化用的熱空氣從爐底部進入爐內，吹動物料呈流態化，使煤矸石中的碳與熱空氣進行緩釋自熱燃燒，燃燒放出的熱量既可以減少加熱用的高溫氣體的用量，又不會使流化床床內產生過熱現象，不僅充分利用了煤矸石中的碳燃燒所釋放出的熱量，而且達到了煅燒活化煤矸石的目的，較大地節約了能量消耗。并且物料轉化均勻，煅燒產品質量好。煅燒活化后的高溫煙氣經爐外設置的余熱鍋爐回收熱量后，可以產生蒸汽供全廠生產及生活使用。大大降低了系統能耗。本煅燒爐可以間歇煅燒，也可以連續煅燒。附圖說明圖1本技術煅燒爐的結構示意圖圖中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-空氣預熱器，7- 二次空氣入口，8- —次空氣入口，9-高溫煙氣出口，10-加料口，11-出料口，12-氣體分布板。具體實施方式一種煤矸石流態化緩釋燃燒煅燒爐，如圖1所示，包括爐體1，爐體I內設置加熱套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內為流化床體3，流化床體3為上大下小的圓筒型結構，流化床體3上部開有加料口 10和高溫煙氣出口 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連接空氣預熱器6。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種煤矸石流態化緩釋燃燒煅燒爐，包括爐體（1），爐體（1）內設置加熱套（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構，流化床體（3）上部開有加料口（10）和高溫煙氣出口（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）連接空氣預熱器（6）。

【技術特征摘要】
1.一種煤矸石流態化緩釋燃燒煅燒爐，包括爐體(I )，爐體(I)內設置加熱套(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構，流化...

【專利技術屬性】
技術研發人員：肖亞寧，程芳琴，張志宇，王東飛，張俊才，
申請(專利權)人：山西潞安礦業集團有限責任公司，山西大學，
類型：實用新型
國別省市：