專利名稱：一種循環(huán)流化床式焙燒爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焙燒化學(xué)石膏的設(shè)備，尤其涉及一種用于焙燒化學(xué)石膏的 循環(huán)流化床式培燒爐。
背景技術(shù)：
化學(xué)石膏是工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢料或副產(chǎn)品。根據(jù)來源不同，可 以為脫硫石膏，磷石膏，鈦石膏，檸檬石膏等多種，但其主要化學(xué)成分都是含
有二個結(jié)晶水的硫酸鈣(CaS04 . 2H20)。其中，燃煤電廠煙氣脫硫產(chǎn)生的脫硫 石膏是繼電廠粉煤灰之后，電廠的又一大宗工業(yè)廢料(或副產(chǎn)品)；磷石膏， 鈦石膏，檸檬石膏等是磷肥，鈦白粉，檸檬酸等化工生產(chǎn)過程產(chǎn)生的大宗工業(yè) 廢料(或副產(chǎn)品)。隨著我國對于防止污染，保護環(huán)境的日益重視，電廠煙氣 脫硫勢在必行，大量脫硫石膏的處理利用問題已經(jīng)提上日程；磷石膏等多年排 放堆積，嚴重污染江河，正在尋求有效的解決途徑。據(jù)不完全統(tǒng)計，這類工業(yè) 廢料或副產(chǎn)品化學(xué)石膏我國每年的排放量近五千萬噸左右。如此大量的工業(yè)廢 料(或副產(chǎn)品)排放堆積，占用土地，污染環(huán)境，已經(jīng)是一個急待解決的問題； 如果能夠?qū)ひ挼浇?jīng)濟有效的途徑，進行科學(xué)的處理，使其成為有用的資源，進 行綜合利用，就可以變廢為寶，保護環(huán)境，為構(gòu)建和諧社會作出貢獻。 化學(xué)石膏的處理和綜合利用迄今主要有三個途徑
一是，簡單加工，直接作為水泥緩凝劑，用于水泥生產(chǎn)；或作為填充料用 于其他產(chǎn)品的生產(chǎn)、筑路等。
二是，經(jīng)過焙燒，成為石膏膠凝材料，再進一步深加工成建筑制品，作為 墻體材料用于建筑工程；或深加工成石膏粉體材料，用于建筑裝修等。
三是，采用化學(xué)工藝，復(fù)合生產(chǎn)水泥，化肥或復(fù)合肥料。
第一種途徑，簡單易行，只有部分化學(xué)石膏可以應(yīng)用，是一種初級的利用；
第三條途徑，產(chǎn)品價值較高，但成本也高，工藝復(fù)雜，有些技術(shù)還不十分成熟;
第二條途徑，把化學(xué)石膏經(jīng)過焙燒，轉(zhuǎn)化成為石膏膠凝材料，就可以用于生產(chǎn)建筑材料。不僅可以增值，而且技術(shù)成熟，市場容納量大，可以使這類工業(yè)廢
料(或副產(chǎn)品)得到綜合利用，具有很好的發(fā)展前景。
化學(xué)石膏是以二水石膏的形態(tài)排放出來的
CaS04 2H20 其中含有結(jié)晶水20. 93 %;
二水石膏(即生石膏)在常壓下經(jīng)一定溫度的焙燒，可以脫水，形成不同 形態(tài)的石膏脫水產(chǎn)物，
CaS04 2H20- P CaS04 A H20+ 1 '/2 H20
CaS04(AIII) CaS04 (A II) CaS04(A I)
在l 4 5。C溫度下焙燒，得到的主要產(chǎn)物是P型半水石膏(eCaS(V1/2 H20)，這就是廣泛使用的熟石膏粉的主要成分。但是，隨著焙燒溫度的提高， 也會產(chǎn)生其他形態(tài)的石膏，如無水石膏AIII，無水石膏AII，當溫度超過700 1 0 0 0 °C，就會產(chǎn)生無水石膏A I (硬石膏I )。因此，設(shè)計適用的設(shè)備， 掌握工藝條件，以最少的能耗生產(chǎn)出最優(yōu)成分的熟石膏粉就成為石膏焙燒技術(shù) 的關(guān)鍵。
石
膏的焙燒設(shè)備有各種各樣，目前主要有炒鍋，回轉(zhuǎn)窯，皮特磨和流化 焙燒爐等。
炒鍋是由最初的手工炒制石膏方式發(fā)展而來的，既有間歇式，也有連續(xù)式。 主要采用間接加熱，也有直接加熱方式。間接加熱對能源要求較低，可以用煤， 油，天然氣等；直接加熱必須采用清潔能源。間歇式炒鍋適合于較小規(guī)模生產(chǎn), 產(chǎn)品質(zhì)量較差，能耗較高，生產(chǎn)條件較差；連續(xù)式炒鍋適合較大規(guī)模生產(chǎn)，能 耗較低，產(chǎn)品質(zhì)量較好，是目前國內(nèi)外使用較多的石膏焙燒設(shè)備之一。
回轉(zhuǎn)窯也是焙燒石膏的一種常用設(shè)備。既有單筒式，也有套筒是；既有內(nèi) 熱式，也有外熱式。操作穩(wěn)定，但是，熱效率較低。
皮特磨式焙燒爐是一類干燥，粉磨和焙燒選粉一體化設(shè)備，也有采用錘式 磨的相似設(shè)備。
流化焙燒以其高效和節(jié)能的特點倍受關(guān)注。目前生產(chǎn)上主要有沸騰焙燒爐 和懸浮焙燒爐。是目前比較先進的一類焙燒設(shè)備。這類焙燒是氣流與固體顆粒
直接接觸形成流體態(tài)，有利于熱流的傳遞和物料的化學(xué)反應(yīng)。為了補充氣流供 熱的不足，常常在流化層采用間接換熱或補充燃燒，使流化層物料達到工藝要 求的溫度。
從提高焙燒效率，節(jié)省能源和穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量等方面考慮，采用直熱式的流 化焙燒是最理想的技術(shù)路線。但是，對于焙燒化學(xué)石膏，因其物理特性，目前 的幾類流化焙燒爐都存在一定的問題
1、 化學(xué)石膏粒徑較小， 一般僅為l一400um，平均粒徑不到l 0 0 pm。 如此細小的顆粒，在沸騰床中，臨界氣流速度和帶出氣流速度(顆粒終端速度) 都很小，限制了操作氣流速度的提高；氣流速度稍大一點，顆粒極易被吹出流 化層，影響了流化層的穩(wěn)定性。因此，限制了沸騰焙燒爐床能力的提高或影響 了流化層操作的穩(wěn)定性。
2、 懸浮焙燒爐使整個物料處于懸浮運動焙燒狀態(tài)，很難保持焙燒溫度的 穩(wěn)定性，難以滿足物料焙燒的工藝要求。而且循環(huán)運送物料，也增大了能耗。
3、 為了達到流化層反應(yīng)溫度的要求，在流化層采用間接換熱或補燃的方 式，降低了熱效率，影響操作穩(wěn)定性。

實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種可以高效，節(jié)能和穩(wěn)定的循 環(huán)流化床式焙燒爐，使焙燒過程中帶出的物料顆粒能夠循環(huán)返回到流化層，保 持流化床的穩(wěn)定性，從而使大量的化學(xué)石膏穩(wěn)定焙燒轉(zhuǎn)化成為有用的資源。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種循環(huán)流化床式焙燒爐，用于焙燒 物料，包括焙燒爐主體及供熱送風系統(tǒng)。該焙燒爐主體包括加料口、風室、流 化層、爐膛、溢流口，供熱送風系統(tǒng)包括熱風爐和鼓風機。該焙燒爐的特征在 于，在焙燒爐主體外設(shè)置有物料集料回流系統(tǒng)，該物料集料回流系統(tǒng)包括用 于從氣流中分離氣體并收集氣流帶出爐膛的物料的回流集料器、把收集的帶出 物料向流化層輸送的回流器及回流管，該回流集料器與爐膛相通，該回流器設(shè) 于該回流集料器的下方，該回流管一端與該回流器相連，另一端伸入流化層， 并且該回流管伸入流化層的一端向下傾斜。
所述該流化式焙燒爐回流器還包括一排料管，設(shè)置于該回流器的下方。
所述該排料管外還設(shè)置有一取樣管，所述排料管具有一控制閥門，所述取樣管在所述排料管控制閥門上方的位置與所述排料管相通。 所述取樣管設(shè)置于該回流管靠近該回流器的一端。 所述回流集料器為一臺旋風收集器或者布袋收塵器。 所述回流器為螺旋輸送機或格式給料機。
本實用新型的循環(huán)流化床式焙燒爐在爐膛外設(shè)置物料集料回流系統(tǒng)，流化 層可以采用比普通沸騰床大得多的氣流速度，流化層操作氣流速度較普通沸騰床可以提高2-10倍，對于被氣流帶出爐膛的顆?？梢杂苫亓骷掀魇占饋恚?經(jīng)由回流管循環(huán)返回流化層，提高焙燒效率，這樣，加料，出料，和回流三者 建立了平衡，保持流化層的穩(wěn)定性，便于控制產(chǎn)品質(zhì)量，運行能耗較小，有利 于節(jié)能和降低成本。另外，本實用新型的回流器下方設(shè)置排料管，在排料管外 與排料管相通設(shè)置有取樣管，通過取樣管的取樣口取樣檢測帶出物料的脫水 率，對于焙燒好的物料可以通過排料管放出，不用返回到流化層再次焙燒，從 而降低了能耗。


圖1為本實用新型的循環(huán)流化床式焙燒爐的示意圖； 圖2為焙燒爐主體剖視圖3為本實用新型的物料集料回流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。 其中，附圖標記
1:熱風爐2 :鼓風機、
3:加料口4:風室
5 :流化層6 :爐膛
7 :回流集料器8 :回流器
9 :排料管10:溢流口
11:回流管12:取樣管
13:氣體分布板14:進風管
15:排煙管16:保溫層
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的循環(huán)流化床式焙燒爐作詳細說明。本實用新型提供的循環(huán)流化床式焙燒爐，用于焙燒化學(xué)石膏，圖1為本實 用新型的循環(huán)流化床式焙燒爐的示意圖，其包括以下部分，熱風爐l、鼓風機2、加料口3、風室4、流化層5、爐膛6、回流集料器7、回流器8、排料 管9、溢流口IO、回流管ll、取樣管12。
熱風爐1和鼓風機2構(gòu)成焙燒爐的供熱送風系統(tǒng)。熱風爐是燃料燃燒生成 熱風的供熱設(shè)備?？梢圆捎妹海加突蛉細庾鳛槿剂?，燃燒產(chǎn)生熱風溫度達 300-60CTC 。產(chǎn)生的凈化熱風通過鼓風機2直接送入焙燒爐底的風室4。
圖2為焙燒爐主體剖視圖，如圖2所示，焙燒爐主體由加料口3，風室4， 流化層5，爐膛6和溢流口 IO組成，類似于常規(guī)的沸騰爐，焙燒爐內(nèi)所需的 熱量由系統(tǒng)配置的熱風爐提供，流化層5物料反應(yīng)所需的溫度由進入風室4 的氣流溫度來控制，而風室4的氣流溫度由設(shè)定的熱風爐1送風溫度來自動控 制和調(diào)節(jié)。加料口由加料斗和加料管組成,風室是一個用耐火材料建成的爐體， 進風管14伸入風室4中，風室4接受送來的熱風，進行緩沖，穩(wěn)壓和分氣； 流化層5由氣體分布板13及其上部的鋼制倒錐臺構(gòu)成。氣體分布板13是一塊 多孔耐熱鋼板并裝有耐熱鋼鐵制成的風管和風帽，倒錐臺是氣體分布板上的流 化層空間，是主要化學(xué)反應(yīng)段；風室4中的熱風通過風管和風帽均勻分布進入 流化層空間，對物料完全直熱式加熱，高溫的熱風直接與料層接觸，迅速與料 層進行傳質(zhì)和傳熱，使物料很快達到反應(yīng)溫度，處于沸騰流化狀態(tài)，并保持溫 度在145-20(TC，使化學(xué)石膏迅速焙燒脫水。爐膛6是物料顆粒上升滯留的空 間，部分物料隨氣流進入爐膛6停留沉降，返回流化層5，部分顆粒隨氣流通 過排煙管15帶出爐膛6，爐膛6外設(shè)置有保溫層16，防止爐膛內(nèi)的熱量散失。 在流化層5燒成的產(chǎn)品，即熟石膏粉由溢流口 IO排出，進入輸送機送往成品 倉。
本實用新型最大的特色是在爐膛外設(shè)立物料集料回流系統(tǒng)，圖3為本實用 新型的物料集料回流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，如圖3所示，該物料集料回流系統(tǒng)包括回 流集料器7，回流器8及回流管11。該回流集料器7與爐膛6相通，該回流器 8設(shè)于該回流集料器7的下方，該回流管11 一端與該回流器8相連，另一端 伸入該流化層5，并且該回流管11伸入該流化層5的一端向下傾斜?；亓骷?料器7可以是一臺旋風收集器、布袋收塵器或其他收集器，主要用來從氣流中 分離氣體，收集氣流帶出爐膛的物料顆粒，這些物料部分是沒有反應(yīng)完全的顆
粒，部分可能已經(jīng)完成反應(yīng)。分離的氣體排出后進入除塵器，經(jīng)除塵后排放。
回流器8可以是各式給料機或?qū)ＴO(shè)計的可控回流器，如螺旋輸送機，格式給料 機等?；亓髌?把收集的帶出物料向流化層輸送，并通過與其連接的回流管送 回流化層5，實現(xiàn)部分物料的循環(huán)。另外，本實用新型在回流器8的下方還設(shè) 置有一排料管9，并且在該排料管9外設(shè)置有一取樣管12，所述排料管9具有 一控制閥門，所述取樣管12在所述排料管9的控制閥門上方的位置與所述排 料管相通。所述取樣管12上設(shè)置有取樣口 (未示出)，通過取樣口取樣檢測， 當發(fā)現(xiàn)外循環(huán)物料達到脫水率的情況下，也可以開啟排料管9的控制閥門直接 放出完成焙燒的物料，進入成品輸送機。當然，本實用新型的該取樣管12也 可設(shè)置于該回流管ll靠近該回流器的一端(圖未示)。
另外，在圖3中示意了熱氣流(A)、熟石膏粉(P)、原料石膏顆粒(G) 的流向，如圖中箭頭方向所示。
下面結(jié)合具體實施例來說明使用本實用新型的循環(huán)流化床式焙燒爐焙燒 物料(原料石膏顆粒)的過程
實施例1:
設(shè)計一臺年處理磷石膏8000噸的循環(huán)流化床式焙燒爐，以燃油為燃料， 磷石膏含水率10%，石膏純度88%。
按照本實用新型，可設(shè)計一臺每小時投料量為1噸的循環(huán)流化床式磷石膏 焙燒爐。
經(jīng)計算該焙燒爐床徑為1米，爐高7. 5米。采用一臺CLT/A-4型單管式旋 風除塵器為回流集料器7，選用一臺LS100型螺旋輸送機為回流器8。供熱送 風系統(tǒng)可以選用專業(yè)設(shè)計制造的直燃式燃油熱風爐與相應(yīng)的鼓風機2。(例如 普恩杰熱能設(shè)備有限公司生產(chǎn)的HPL組合式熱風爐)供熱量為25xl04大卡/小 時。供風量為1500NM7小時。
運行時，予處理好的磷石膏(含水率10%)由加料口 3送入爐內(nèi)，燃油 熱風爐產(chǎn)生的熱風(500°C)送入焙燒爐風室4，通過氣體分布板13的風管和 風帽，熱風均勻的送入流化層5，在與物料顆粒接觸后，使磷石膏顆粒呈流化 狀態(tài)，由于加熱物料，水分蒸發(fā)和脫水反應(yīng)的吸熱，氣流溫度迅速降到操作溫 度，燒成的熟石膏粉，在溢流口10排出，送入成品庫；部分進入爐膛的物料 被帶出爐體，進入旋風除塵器收集后，通過螺旋輸送機輸送并經(jīng)回流管11返回流化層5，由于采用了收集回流措施，以循環(huán)流態(tài)化操作，操作氣流速度達 到0.3 1.0m/s，由旋風除塵器排出的煙氣，經(jīng)布袋除塵器凈化，達到排放標 準后排放。正常操作，每小時可以處理磷石膏1-1.2噸。燒成的熟石膏粉氣干 抗壓強度可以達到10Mpa左右。在此過程中，也可以通過取樣管12上的取樣 口取樣檢測帶出物料的脫水率，當帶出物料的脫水率達到75%以上時，也可 以通過排料管9直接放出。
實施例2:
某電廠每小時排放脫硫石膏8-10噸，石膏純度94%，含水率5-8%。擬以 煤為燃料，建設(shè)流化式焙燒爐生產(chǎn)熟石膏粉。 按本實用斬型，設(shè)計SFC-10型流化焙燒爐。
設(shè)計能力10噸/小時，每年處理脫硫石膏79200噸，生產(chǎn)高強石膏粉61200噸。
經(jīng)設(shè)計計算，焙燒爐的爐徑3.6米，爐膛直徑4.2米。焙燒爐高度8.5 米。選用CLT/A-2x7.5旋風除塵器為回流集料器7，選用LS200型螺旋輸送機 為冋流器8，選用HPL燃煤組合熱風爐1,供熱量25(^104大卡/小時.供風量 18000NMV小時。
運行時，物料經(jīng)料斗，加料口3送入爐內(nèi)。來自熱風爐1的熱風45(TC由 鼓風機2送入風室4，經(jīng)氣體分布板13均勻分布并進入流化層5，在與物料顆 粒接觸后，使脫硫石膏顆粒呈流化狀態(tài)，由于加熱物料，水分蒸發(fā)和脫水反應(yīng) 的吸熱，氣流溫度迅速降到操作溫度，燒成的熟石膏粉，在溢流口 IO排出， 送入成品庫；部分進入爐膛6的物料被帶出爐體，進入旋風除塵器收集后，通 過螺旋輸送機輸送并經(jīng)由回流管11返回流化層5。由旋風除塵器排出的煙氣， 經(jīng)布袋除塵器凈化，達到排放標準后排放。成品經(jīng)檢驗，氣干45。C烘干抗壓 強度達到13MPa以上。另外，在此過程中，也可以通過取樣管12上的取樣口 取樣檢測帶出物料的脫水率，當帶出物料的脫水率達到75%以上時，也可以 通過排料管9直接放出。
采用本實用新型的循環(huán)流化床式焙燒爐焙燒物料，由于在爐膛外設(shè)置物料 集料回流系統(tǒng)，流化層可以采用比普通沸騰床大得多的氣流速度，而對于被氣 流帶出爐膛的顆?？梢杂苫亓骷掀魇占饋恚?jīng)由回流管循環(huán)返回流化層， 提供了焙燒效率，加料，出料，和回流三者建立了平衡，保持流化層的穩(wěn)定性，
溫度均衡，便于控制產(chǎn)品質(zhì)量，運行能耗較小，有利于節(jié)能和降低成本。另夕卜，
采用本實用新型的循環(huán)流化床式焙燒爐可以直接焙燒含水率為5-15%的潮濕
物料；而且，本實用新型的回流器下方設(shè)置排料管，在排料管外與排料管相通 設(shè)置有取樣管，通過取樣管的取樣口取樣檢測帶出物料的脫水率，對于培燒好 的物料可以通過排料管放出，不用返回到流化層再次焙燒，從而降低了能耗。 當然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情 況下，熟悉本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員當可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應(yīng)的改變和變 形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求1、一種循環(huán)流化床式焙燒爐，用于焙燒物料，包括焙燒爐主體及與焙燒爐主體相連通的供熱送風系統(tǒng)，所述焙燒爐主體包括加料口、風室、流化層、爐膛、溢流口，所述供熱送風系統(tǒng)包括熱風爐和鼓風機，其特征在于，在焙燒爐主體外設(shè)置有物料集料回流系統(tǒng)，所述物料集料回流系統(tǒng)包括用于從氣流中分離氣體并收集氣流帶出爐膛的物料的回流集料器、把收集的帶出物料向流化層輸送的回流器及回流管，所述回流集料器與爐膛相通，所述回流器設(shè)于所述回流集料器的下方，所述回流管一端與所述回流器相連，另一端伸入流化層，并且所述回流管伸入流化層的一端向下傾斜。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)流化床式焙燒爐，其特征在于，所述回流 器還包括一排料管，設(shè)置于所述回流器的下方。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的循環(huán)流化床式焙燒爐，其特征在于，所述回流器還包括一取樣管，設(shè)置于所述排料管外，所述排料管具有一控制閥門，所述 取樣管在所述排料管控制閥門上方的位置與所述排料管相通。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的循環(huán)流化床式焙燒爐，其特征在于，還包括一 取樣管，設(shè)置于所述回流管靠近所述回流器的一端。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的循環(huán)流化床式焙燒爐，其特征在于，所述 取樣管上設(shè)置有取樣口。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)流化床式焙燒爐，其特征在于，所述回流 集料器為旋風收集器或者布袋收塵器。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)流化床式焙燒爐，其特征在于，所述回流 器為螺旋輸送機，或格式給料機。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1中任意一項所述的循環(huán)流化床式焙燒爐，其特征在于， 所述流化層由氣體分布板及其上部的鋼制倒錐臺構(gòu)成。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1中任意一項所述的循環(huán)流化床式焙燒爐，其特征在于， 所述供熱送風系統(tǒng)包括熱風爐、鼓風機。
專利摘要本實用新型提供一種循環(huán)流化床式焙燒爐，包括焙燒爐主體及與焙燒爐主體相連通的供熱送風系統(tǒng)，該焙燒爐主體包括加料口、風室、流化層、爐膛、溢流口，以及在焙燒爐主體外設(shè)立的物料集料回流系統(tǒng)，該物料集料回流系統(tǒng)包括用于從氣流中分離氣體并收集氣流帶出爐膛的物料的回流集料器、把收集的帶出物料向流化層輸送的回流器及回流管，該回流集料器與爐膛相通，該回流器設(shè)于該回流集料器的下方，該回流管一端與該回流器相連，另一段伸入流化層，并且該回流管伸入流化層的一端向下傾斜。由于本實用新型在爐膛外設(shè)置物料集料回流系統(tǒng)，可以采用比普通沸騰床大得多的氣流速度，對于被氣流帶出爐膛的顆?？梢匝h(huán)返回流化層，從而保證了流化層的穩(wěn)定。
文檔編號C04B11/00GK201074208SQ20072016960
公開日2008年6月18日 申請日期2007年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月6日
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