专利名称：一种石膏分解煅烧生产硫酸与水泥的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及水泥和硫酸生产设备，尤其涉及一种石膏分解煅烧生产硫酸与水泥装置。
背景技术：
用石膏为原料生产硫酸与水泥技术始于1916年德国，一直采用中空长窑设备，上世纪70年代奥地利设计了在煅烧窑尾设多级立筒预热器进行预热，生产硫酸与水泥的设 备，我国在上世纪90年代则使用多级旋风预热器对石膏生料进行预热分离。虽然节约了部 分热耗，分解气体S02浓度提高，满足硫酸生产水、热平衡需要。但都存在很大的不足需高 大厂房和很长的煅烧窑，投资高；旋风预热器阻力大，煅烧窑动力大，运行费用高；预热效 率低，仍靠煅烧窑内预热，基本上是中空长窑生产方法的延伸；极易堵塞、结疤，运转率低。 生产成本高，经济效益差。
发明内容
技术问题本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种石膏分解煅烧生产硫 酸与水泥装置。技术方案为达到上述目的，本发明采用如下技术方案一种石膏分解煅烧生产硫酸与水泥的装置，包括煅烧窑、烟室、第一旋风预热器、 除尘器、排风机、硫酸制造设备和水泥制备，其特征在于还包括复合预热器，所述复合预热 器上下两端各设有一个开口，复合预热器上端开口通过管道与第一旋风预热器侧面开口固 定连接，复合预热器下端开口与烟室上端开口固定连接，复合预热器一侧设有撒料阀，撒料 阀通过管道与第一旋风预热器下端开口固定连接，管道上设有锁风阀；第一旋风预热器上 端设有物料进口，第一旋风预热器上端开口通过管道与除尘器固定连接；除尘器通过管道 与排风机固定连接；排风机通过管道与硫酸制造设备固定连接；烟室下端开口与煅烧窑窖 尾动密封连接；煅烧窑窖头与水泥制造设备固定连接。所述第一旋风预热器上端开口通过管道与螺旋加料器固定连接，螺旋加料器与储 料斗固定连接。所述装置中还设有与第一旋风预热器结构一致的第二旋风预热器，其中第二旋风 预热器上端开口通过管道与除尘器固定连接，下端开口通过管道与复合预热器上端开口固 定连接，管道上设有锁风阀，第二旋风预热器侧面开口通过管道与第一旋风预热器上端开 口固定连接。所述复合预热器包括偏锥室、喷腾室；其中偏锥室一侧为锥形，另一侧上部为柱形 下部为锥形，偏锥室下部锥形高度hi与偏锥室高度h的比值h/h = 0. 2 0. 5，形成偏锥 结构；偏锥室的外壳是金属钢板，中间层是隔热材料，内层是耐火材料；上下两端各设一开 口 ；偏锥室偏心距e与偏锥室上截面椭圆半径R1的比值e/% = 0 3 ；所述撒料阀位于偏 锥室一侧1/2 3/4高度处。上下两端各设一开口，下端开口为热气进口，上端开口与喷腾室下端开口固定连接，撒料阀位于偏锥室一侧1/2 3/4高度处。所述的喷腾室为柱形中空结构，其中外壳是金属钢板，中间层是隔热材料，内层是 耐火材料，上下两端各设一开口，进口为锥台形，出口为倒锥台形。所述煅烧窑窑头设有冷却器。本发明工作原理 本发明所述装置中使用的各设备结构除3外均为公知结构，不再阐述。复合预热 器3由中空偏锥室b、喷腾室a、可调撒料阀c组成，外壳由钢焊接结构，内衬隔热材料和耐 火材料，撒料阀c用耐热钢材料。中空偏锥室b为偏锥结构、高度小、截面为扁椭圆形。0为 偏锥室截面中心，也是热窑气进口和热生料出口中心A是喷腾室a的开口中心；O1O2距离 e是偏心距，由于e的存在，进入的物料在热窑气作用下在偏锥室内做上下、左右旋转运动， 增加换热效率而不堵塞和结疤；喷腾室a是进出口截面小，中间截面大，高度小的中空室， 物料在内部和热烟气喷腾运动，增加换热效果。可调撒料阀c位于第一旋风预热器4预热后 物料入口下方，偏锥室1/2 3/4高度处，使进偏锥室b的物料均勻撒散。复合预热器3的 特点是阻力小、耐高温、效率高、不堵塞、不结疤、结构简单。预热生料温度达600 800°C， 进口气温800 1000°C，出口气温650 850°C，生料有部分在此设备中分解。本发明工作时，生料加入后和窑气逆流接触，复合预热器既起预热作用，又将物料 和窑气分离。含水份在O 15%的石膏生料储存在储料斗9中，经螺旋加料器10计量加入 第一旋风预热器4出口，和出第一旋风预热器4的热烟气在悬浮状态一起进入第二旋风预 热器5，预热分离的物料温度达到200 300°C，经第二旋风预热器5下部进入第一旋风预 热器4入口和复合预热器3出口的热烟气在悬浮状态一起进入第一旋风预热器4，再预热分 离的物料温度达到300 400°C，经第一旋风预热器4下部到复合预热器3撒料阀进入复合 预热器3中，与来自煅烧窑1的800 1000°C热烟气喷腾、悬浮换热，停留时间2 5秒， 达到600 800°C，并有0 20%的生料分解。预热后的生料经烟室2进入到煅烧窑1内 继续进行分解和煅烧。煅烧窑1从窑头部加入的燃料为煤或油和空气，预热后的物料进入 煅烧窑1尾部并向窑头运动，预热温度达到900°C完全分解，达到1450°C烧制成水泥熟料， 从煅烧窑头冷却器排出的熟料温度< 100°C经水泥制备装置11磨制成水泥产品。煅烧窑1 长度与直径比为15 19。长度大幅度减少，动力消耗及散热损失降低，较其它工艺节约热 耗10 25%，动力消耗节约10 20%。煅烧窑1出口窑气温度800 1000°C依次经过复 合预热器3降到650-850°C、第一旋风预热器4降到350 550°C、第二旋风预热器5降到 220 350°C、除尘器6降到200 320°C、经排风机7进入硫酸制造8制成硫酸产品。硫酸 质量达到国家工业硫酸标准，水泥质量达到国家普通硅酸盐水泥标准。有益效果与现有技术相比，本发明具有以下优点装置采用了复合预热器，大幅度提高了换热效率，大幅度降低了厂房高度和设备 投资，煅烧窑长度减少30 40%。杜绝堵塞、结疤，能长周期安全运行，无二次污染，降低了 投资成本和运行成本，经济效益显著。
图1为实施例1的结构示意图。图2为实施例2的结构示意图。
图3为复合预热器的结构示意图。图4为复合预热器A-A剖面图。图中1、煅烧窑；2、烟室；3、复合预热器；4、第一旋风预热器；5、第二旋风预热器； 6、除尘器；7、排风机；8、硫酸制造设备9、储料斗；10、螺旋加料器；11、水泥制备；b、偏锥 室；a、喷腾室；C、撒料阀；f、锁风阀；0、偏锥室截面中心^、偏锥室b和喷腾室a焊接口中 心；礼、偏锥室上截面椭圆半径；e、偏锥室b偏心距即O1O2间距离；
具体实施方式
复合预热器3包括偏锥室b、喷腾室a、撒料阀C。用普通钢板卷制焊接出偏锥室 b、喷腾室a的外壳。偏锥室b —侧为锥形，另一侧上部为柱形下部为锥形，上下两端各设一 开口，进口气速8m/s，出口气速9m/s，截面风速4m/s ；偏心距e与偏锥室上截面椭圆半径R1 比值e/礼=1. 5 ；在偏锥室b —侧3/4高度处设有撒料阀C。撒料阀c用耐热钢加工螺旋 状固定在偏锥室侧面并起调节作用。喷腾室a为中空结构，上下两端各设有一开口，进出口 均为锥形，中间为圆柱形，进出口气速9m/s，截面风速6m/s。O1是偏锥室b和喷腾室a焊接 口中心，焊接口直径lm。偏锥室b下口直径1.3m，喷腾室a上端开口直径1.3m。以上全部 焊接安装后，内部以IOOmm间隔焊长度120mm直径6mm的不锈钢爪钉，然后中间衬50mm厚 硅酸钙板，内衬IOOmm厚耐火浇筑料。将复合预热器3下端与烟室2上端焊接，撒料阀c通 过管道与第一旋风预热器4上端开口焊接；第一旋风预热器4下端设有锁风阀，第一旋风预 热器4下端开口通过管道与除尘器6焊接；除尘器6通过管道与排风机7焊接；烟室2下端 与煅烧窑1窖尾动密封连接。物料从螺旋加料器10加入后经各预热器在复合预热器3下 端进入烟室，由烟室进入窑尾。将按一定要求配制的生料加入储斗9，经螺旋加料器10加入第二旋风预热器5进 口，与来自第一旋风预热器4的热气体悬浮状态下混合换热，进入第二旋风预热器5中继续 换热并分离，气体从上部出去至除尘器6，经排风机7、硫酸制造8制取硫酸。分离生料进入 第一旋风预热器4，同样的原理，再预热的生料经撒料阀c进入复合预热器3偏锥室b内，与 来自煅烧窑1通过烟室2的高温含SO2气体在悬浮状态下做上下旋转运动，进一步热交换， 20%的热生料随气体进入喷腾室a做上下喷腾运动，继续换热，出喷腾室a与第二旋风预热 器5分离的生料混合进入第一旋风预热器4。80%的热生料由复合预热器3偏锥室b下部 进入烟室2，再进入煅烧窑1尾部，热生料在煅烧窑运转情况下从窑尾向窑头运动，随着温 度的升高而分解出SO2气体，当物料温度达到1450°C时形成水泥熟料，空气和燃料从窑头喷 入燃烧，水泥熟料经窑头冷却器冷却后排出，进入水泥粉磨制成水泥产品。分解出含SO2气 体经上述各预热器降温制成硫酸。下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明实施例1.如图1所示的装置其中煅烧窑1是回转式头部带多筒冷却器，也可不带，长径比为L/D = 15 19。 与烟室2下端开口动密封连接；将复合预热器3下端与烟室2上端焊接，撒料阀c通过管道 与第一旋风预热器4下端开口焊接；管道上设有锁风阀；第一旋风预热器4上端设有物料 进口，旋风预热器下部的锁风阀作用是只允许旋风预热器分离的物料向下运动，而阻止下 部气体通过锁风阀到上部。第一旋风预热器4上端开口通过管道与除尘器6焊接；除尘器6通过管道与排风机7焊接；排风机7通过管道与硫酸制造设备8焊接；螺旋加料器10通过 管道与第一旋风预热器4上端开口焊接，储料斗9下端开口与螺旋加料器10与焊接。在第 一旋风预热器4进口通过螺旋加料器10定量加入石膏生料。硫酸制造设备即为普通硫酸 设备，硫酸制造采用酸洗净化、两转两吸流程，将窑气净化和干燥后，SO2经转化氧化成SO3, 和水反应制成硫酸。煅烧窑1窖头与直径3米长11米水泥磨机焊接。
本发明工作时，生料加入后和窑气逆流接触，预热器既起预热作用，又将物料和窑 气分离。其中复合预热器3的结构及制造用普通钢板卷制焊接出偏锥室b、喷腾室a的 外壳。偏锥室b—侧为锥形，另一侧上部为柱形下部为锥形，上下两端各设一开口，进口气 速8m/s，出口气速9m/s，截面风速4m/s ；偏心距e与偏锥室上截面椭圆半径R1比值e/队= 1. 5 ；在偏锥室b —侧3/4高度处设有撒料阀C。撒料阀c用耐热钢加工螺旋状固定在偏锥 室侧面并起调节作用。喷腾室a为中空结构，上下两端各设有一开口，进出口均为锥形，中 间为圆柱形，进出口气速9m/s，截面风速6m/s。O1是偏锥室b和喷腾室a焊接口中心，焊接 口直径lm。偏锥室b下口直径1.3m，喷腾室a上端开口直径1.3m。以上全部焊接安装后， 内部以IOOmm间隔焊长度120mm直径6mm的不锈钢爪钉，然后中间衬50mm厚硅酸钙板，内 衬IOOmm厚耐火浇筑料。实施例2.如图2所示的装置如图2所示本实施例与实施例1的区别仅在于增加了与第一旋风预热器4结构 一致的第二旋风预热器5，其中第二旋风预热器5上端开口通过管道与除尘器6焊接，下端 开口通过管道与复合预热器3上端开口焊接，管道上设有锁风阀f，第二旋风预热器5侧面 开口通过管道与第一旋风预热器4上端开口焊接。如图2所示装置的结构制造用普通钢板卷制焊接出偏锥室b、喷腾室a的外壳。 偏锥室b —侧为锥形，另一侧上部为柱形下部为锥形，上下两端各设一开口，进口气速Sm/ s，出口气速9m/s，截面风速4m/s ；偏心距e与偏锥室上截面椭圆半径R1比值e/礼=1. 5 ； 在偏锥室b —侧3/4高度处设有撒料阀C。撒料阀c用耐热钢加工螺旋状固定在偏锥室侧 面并起调节作用。喷腾室a为中空结构，上下两端各设有一开口，进出口均为锥形，中间为 圆柱形，进出口气速9m/s，截面风速6m/s。O1是偏锥室b和喷腾室a焊接口中心，焊接口直 径lm。偏锥室b下口直径1.3m，喷腾室a上端开口直径1.3m。以上全部焊接安装后，内部 以IOOmm间隔焊长度60mm、直径6mm的不锈钢爪钉，然后中间衬20mm厚硅酸硅酸铝毡，内衬 60mm厚可塑耐火浇筑料。将复合预热器3下端与烟室2上端焊接，撒料阀c通过管道与第 一旋风预热器4上端开口焊接；第一旋风预热器4下端设有锁风阀，第一旋风预热器4上端 开口通过管道与第二旋风预热器5下端开口固定连接，第二旋风预热器5上端开口通过管 道与除尘器6固定相连；除尘器6通过管道与排风机7焊接；烟室2下端与煅烧窑1窖尾动 密封连接。物料从螺旋加料器10加入后经各预热器在复合预热器3下端进入烟室，由烟室 进入窑尾。实施例3.采用实施例1所述的装置以脱硫石膏做原料将含水份在0 15%的石膏生料储存在储斗9中，经螺旋加 料器10计量加入第一旋风预热器4进口，和出复合预热器3喷腾室的热烟气在悬浮状态一 起进入第一旋风预热器4，预热分离的物料温度达到230 360°C，经第一旋风预热器4下部进入到复合预热器3撒料阀进入复合预热器3中，与来自煅烧窑1的800 1000°C热烟 气喷腾、悬浮换热，停留时间2-5秒，达到600 800°C，并有0 20%的生料分解。预热后 的生料经烟室2进入到煅烧窑1内继续进行分解和煅烧。煅烧窑1从窑头加入的燃料为 煤或油和空气，预热后的物料进入煅烧窑1尾部并向窑头运动，预热温度达到900°C完全分 解，达到1450°C烧制成水泥熟料，从煅烧窑头冷却器排出的熟料温度< 100°C经水泥制备 器11磨制成水泥产品。煅烧窑1长度与直径比为15 19。长度大幅度减少，动力消耗及 散热损失降低，较其它装置节约热耗7 18%，动力消耗节约9 18%。煅烧窑1出口烟 气800 1000°C依次经过复合预热器3降到650 850°C、第一旋风预热器4降到260 390°C、除尘器6降到250 380°C、经排风机7进入硫酸制造8制成硫酸产品。主要原料脱硫石膏、粘土、焦炭、煤的成分如下(1)脱硫石膏(二水基)主要化学成分 (2)粘土主要化学成分 (3)焦炭工业分析、灰份分析 (4)烧成用煤工业分析、灰份分析 2、生料的配比、主要成分(1)生料的配比控制为脱硫石膏82. 0% ；粘土 11. 0% ；焦炭7. 0%。(2)配成的生料主要化学成分 3、煅烧窑主要操作指标 4、熟料的主要成分、矿物组成(1)生成的熟料的主要化学成分 (2)熟料的矿物组成:CaS为 1. 66%;FCa0为0. 61%;C3S为45. 89%;C2S为 28. 24%； C3A % 7. 60% ；C4AF 为 6. 27。5、硫酸装置主要操作指标
6、水泥磨制混合材和石膏的配比混合材粉煤灰渣掺加量为13%;石膏(二水基) 掺加量为3%。7、主要消耗指标 实施例4.采用实施例2所述的装置以硬石膏做原料将含水份在0 15%的石膏生料储存在储斗9中，经螺旋加料 器10计量加入第一旋风预热器4出口，和出第一旋风预热器4的热烟气在悬浮状态一起进 入第二旋风预热器5，预热分离的物料温度达到200 300°C，经第二旋风预热器5下部进 入第一旋风预热器4入口和复合预热器3出口的热烟气在悬浮状态一起进入第一旋风预热 器4，再预热分离的物料温度达到300 400°C，经旋风预热器4下部到复合预热器3撒料 阀进入复合预热器3中，与来自煅烧窑1的800 1000°C热烟气喷腾、悬浮换热，停留时间 2-5秒，达到600 800°C，并有0 20%的生料分解。预热后的生料经烟室2进入到煅烧 窑1内继续进行分解和煅烧。煅烧窑1从窑头加入的燃料为煤或油和空气，预热后的物料 进入煅烧窑1尾部并向窑头运动，预热温度达到900°c完全分解，达到1450°C烧制成水泥熟 料，从煅烧窑头冷却器排出的熟料温度< 100°C经水泥制备器11磨制成水泥产品。煅烧窑 1长度与直径比为15 19。长度大幅度减少，动力消耗及散热损失降低，较其它装置节约 热耗10 25%，动力消耗节约10 20%。因增加了第二旋风预热器5，比实施例1热耗减 少3 8%。煅烧窑1出口烟气800 1000°C依次经过复合预热器3降到650 850°C、 第一旋风预热器4降到350 550°C、第二旋风预热器5降到220 350°C、除尘器6降到 200 320°C、经排风机7进入硫酸制造8制成硫酸产品。主要原料脱硫石膏、粘土、焦炭、煤的成分如下(1)硬石膏主要化学成分 (2)粘土主要化学成分 (3)焦炭工业分析、灰份分析 (4)烧成用煤工业分析、灰份分析 2、生料的配比、主要成分(1)生料的配比控制为硬石膏85. 4% ；粘土 8. 5% ；焦炭6.1%。(2)配成的生料主要化学成分 3、煅烧窑主要操作指标 4、熟料的主要成分、矿物组成(1)生成的熟料的主要化学成分 (2)熟料的矿物组成:CaS为 1. 67%;FCa0为0. 60%;C3S为45. 87%;C2S为 28. 26%； C3A % 7. 60% ；C4AF 为 6. 27。5、硫酸装置主要操作指标 6、水泥磨制混合材和石膏的配比混合材粉煤灰渣掺加量为12%;石膏(二水基) 掺加量为3%。7、主要消耗指标 实验得出实施例2所述的装置因增加了第二旋风预热器5，比实施例1所述的装 置热耗减少3 8%。
权利要求
一种石膏分解煅烧生产硫酸与水泥的装置，包括煅烧窑(1)、烟室(2)、第一旋风预热器(4)、除尘器(6)、排风机(7)、硫酸制造设备(8)和水泥制备(11)，其特征在于还包括复合预热器(3)，所述复合预热器(3)上下两端各设有一个开口，复合预热器(3)上端开口通过管道与第一旋风预热器(4)侧面开口固定连接，复合预热器(3)下端开口与烟室(2)上端开口固定连接，复合预热器(3)一侧设有撒料阀(c)，撒料阀(c)通过管道与第一旋风预热器(4)下端开口固定连接，管道上设有锁风阀(f)；第一旋风预热器(4)上端设有物料进口，第一旋风预热器(4)上端开口通过管道与除尘器(6)固定连接；除尘器(6)通过管道与排风机(7)固定连接；排风机(7)通过管道与硫酸制造设备(8)固定连接；烟室(2)下端开口与煅烧窑(1)窖尾动密封连接；煅烧窑(1)窖头与水泥制造设备(11)固定连接。
2.根据权利要求1所述的石膏分解煅烧生产硫酸与水泥的装置，其特征在于所述第一 旋风预热器⑷上端开口通过管道与螺旋加料器(10)固定连接，螺旋加料器(10)与储料 斗(9)固定连接。
3.根据权利要求1或2所述的石膏分解煅烧生产硫酸与水泥的装置，其特征在于所述 装置中还设有与第一旋风预热器(4)结构一致的第二旋风预热器(5)，其中第二旋风预热 器(5)上端开口通过管道与除尘器(6)固定连接，下端开口通过管道与复合预热器(3)上 端开口固定连接，管道上设有锁风阀(f)，第二旋风预热器(5)侧面开口通过管道与第一旋 风预热器(4)上端开口固定连接。
4.根据权利要求1或2所述的石膏分解煅烧生产硫酸与水泥的装置，其特征在于所述 复合预热器(3)包括偏锥室(b)、喷腾室(a)；其中偏锥室(b) —侧为锥形，另一侧上部为柱 形下部为锥形，偏锥室(b)下部锥形高度h与偏锥室(b)高度h的比值h/hzO.〗 0.5， 形成偏锥结构；偏锥室(b)的外壳是金属钢板，中间层是隔热材料，内层是耐火材料；上下 两端各设一开口 ；偏锥室(b)偏心距e与偏锥室(b)上截面椭圆半径队的比值e/% = 0 3 ；所述撒料阀(c)位于偏锥室(b) —侧1/2 3/4高度处。上下两端各设一开口，下端开 口为热气进口，上端开口与喷腾室(a)下端开口固定连接，撒料阀(c)位于偏锥室(b) —侧 1/2 3/4高度处。
5.根据权利要求5所述的石膏分解煅烧生产硫酸与水泥的装置，其特征在于所述的喷 腾室(a)为柱形中空结构，其中外壳是金属钢板，中间层是隔热材料，内层是耐火材料，上 下两端各设一开口，进口为锥台形，出口为倒锥台形。
6.根据权利要求1所述的石膏分解煅烧生产硫酸与水泥的装置，其特征在于所述煅烧 窑(1)窑头设有冷却器。
全文摘要
本发明公开了一种石膏分解煅烧生产硫酸与水泥装置。本发明装置采用了复合预热器，工作时，生料加入后和窑气逆流接触，复合预热器既起预热作用，又将物料和窑气分离。大幅度提高了换热效率，大幅度降低了厂房高度和设备投资，煅烧窑长度减少30～40％。杜绝堵塞、结疤，能长周期安全运行，无二次污染，降低了投资成本和运行成本，经济效益显著。
文档编号C04B7/04GK101844879SQ20101010562
公开日2010年9月29日 申请日期2010年2月4日 优先权日2010年2月4日
发明者刘飞 申请人:南京创能电力科技开发有限公司