专利名称：循环流化床矿物还原焙烧装置及还原焙烧方法
技术领域：
本发明涉及一种循环流化床无机矿物的还原焙烧装置及还原焙烧方法，属于无机矿物还原焙烧的技术领域。
背景技术：
通常，无机盐产品(如碳酸锶和碳酸钡等)以天然矿物为原料，经过矿石预处理、焙烧、浸取和碳化等工序加工制得，其中焙烧是其生产关键。例如，以天青石为原料碳还原法生产的碳酸锶，是将矿石与煤在高温下还原焙烧成硫化锶，经水浸过滤后碳酸化设计产品，其中还原焙烧是其关键。由于采用反射炉焙烧设备，人工翻动物料、设备简陋、工艺落后、产品效率低、能量消耗大、操作环境恶劣、改变其落后的生产设备已迫在眉睫。
流化床是一种广泛使用的新型反应器，用于矿物焙烧，具有物料混合迅速、平移、床内等温、生产强度大、熟料松散不结块、利于后部加工等优点。日本专利(昭48——4318等)公布了一种流化床焙烧工艺。该工艺采用普通的流化床焙烧炉，由于扬析飞灰量大且还原率低，导致产品产量和质量低，能耗居高不下如将原料造粒后焙烧、还原率的改善有限，但成本却大量增加。
发明内容
技术问题本发明的目的是提供一种循环流化床矿物还原焙烧装置及还原焙烧方法，旨在克服上述已有焙烧设备的缺陷，降低产品原材料消耗和能量消耗，改善生产环境，实现物料循环，还原率低的飞灰可返回至床内循环区域，大幅度提高还原率。
技术方案本发明采用如下配置方案来实现发明目的。该装置由焙烧炉悬浮段、焙烧炉过渡段、焙烧炉流化段、换热装置、布风板及底部风箱所组成焙烧炉，以焙烧炉为中心，在焙烧炉流化段的下部两侧分别连接有矿物调速螺旋和煤调速螺旋，矿物调速螺旋的另一端与矿斗相连通，煤调速螺旋的另一端与煤斗相连通；在焙烧炉流化段的底部设有布风板，在布风板的下面设有风箱，在风箱的外侧设有启动燃烧室，在风箱的下面为出渣口；在焙烧炉流化段的中部设有床内水-气换热装置，在焙烧炉流化段的上部连接有熟料储罐和返料管；在焙烧炉悬浮段的上部连接有中温绝热除尘器，中温绝热除尘器的上部连接气-气换热器，中温绝热除尘器的下部通过立管连接“J”阀和返料管；鼓风机的输出端分两路，一路通过气-气换热器与风箱相连接，另一路与启动燃烧室相连接。启动燃烧室的一路接鼓风机输入空气，另一路接燃油管道。
还原焙烧的方法为a、将预处理的矿石提升至矿斗中，用矿物调速螺旋送入焙烧炉流化段；原料煤提升至煤斗中，用煤调速螺旋送入焙烧炉流化段，预处理矿石控制粒度≤2mm，原料煤筛分至≤10mm，矿煤重量比1.5～1.65，b、由鼓风机提供燃烧风，经气-气换热器升温回收热量后从焙烧炉底部风箱送入，经布风板进入焙烧炉流化段，在此区域煤进行不完全燃烧，表观反应时间1.3～1.5小时，流化床的床温范围控制在900～935℃，由气-水换热装置来调节床温；C、焙烧炉排气中携带的扬析飞灰在经过中温绝热除尘器后被收集，沿立管下落并经“J”阀由返料管将返料送返流化床内，d、中温绝热除尘器的排气进入气-气换热器，被降温至110～150℃再经过布袋除尘器进一步除尘，再由排风机送入烟囱排空，e、焙烧熟料从床体侧面溢流排出至熟料储罐。
由所述的中温绝热除尘器，立管和“J”阀组成的物料循环焙烧系统，其返料的控制风为氮气或过热水蒸汽。
本发明的循环流化床矿物还原焙烧装置以流化床焙烧炉为中心，该流化床从下至上依次为风箱、布风板、流化段和悬浮段。下部风箱侧面设有预热空气进气口和燃油启动燃烧室，启动燃烧室的雾化风、一次风、二次风及燃油均经计量。流化段下部两侧设有调速螺旋，螺旋分别与料斗相连，用于矿石和原料煤的可控加料。流化段中部设有水-气换热面，流化段上部有熟料溢流口和循环飞灰入口，溢流口和熟料储罐相连，飞灰入口与“J”阀相连。悬浮段出口烟气进入中温绝热除尘器，除尘器下设有立管，而立管下部与“J”阀相通。中温绝热除尘器后设有气-气换热器和布袋除尘器，降温除尘后烟气由引风机送入烟囱排空。
本发明涉及的矿物还原焙烧是通过以下操作过程来实现的。预处理的矿石粒度≤2mm，煤的粒度≤10mm，提升至相应料斗并经调速螺旋可控地加入至焙烧炉流化段，燃烧风由鼓风机提供，并经气-气换热器升温后经风箱和布风板在焙烧炉流化段与煤进行不完全燃烧，实现矿石还原反应。床内设有换热面，控制床温900～935℃，表观反应时间1.3～4.5小时，焙烧料溢流排出至熟料罐。悬浮段排气进入除尘器，收集的扬析飞灰沿立管下落经“J”阀和返料管返回床内。中温除尘器排气经气-气换热器温度降至110～150℃，进入布袋除尘器内由引风机送至烟囱排空。
有益效果与传统生产碳酸锶的反射炉相比，循环流化床还原焙烧炉具有下列优点1.采用循环流化床焙烧，设备运行可靠，易于控制，操作环境大为改观、便于实现机械化连续化生产，减轻了工人劳动强度，提高劳动生产率。
2.与反射平炉相比，矿石水溶锶收率提高12％以上，节煤达30％以上。
3.采用飞灰循环的方法提高细灰的还原率可以获得较为满意的效果，其还原率可提高20％以上。
4.在循环流化床焙烧的条件下，酸溶性锶的生成量将达10％以上，如用盐酸浸取回收可以提高锶的总收率。
5.流化床焙烧的熟料具有松散的良好特性，有利于后部浸取加工，从而可以改观碳酸锶的生产环境，并提高生产指标。
6.可以回收排出烟气的余热，热损失减少，装置的总体热效率有较大幅度的提高。
7.风箱和启动燃烧室，实现快速床下点火和启动。
图1是本发明还原焙烧方法的流程示意图。
图2是本发明装置中的循环流化床焙烧炉示意图。
以上的图中有矿斗1、煤斗2、调速螺旋3、调速螺旋4、焙烧炉流化段5、布风板6、风箱7、焙烧炉悬浮段8、熟料储罐9、启动燃烧炉10、水-气换热装置11、中温绝热除尘器12、立管13、“J”阀14、返料管15、气-气换热器16、鼓风机17、焙烧炉过渡段18。
具体实施例方式
下面参照附图描述本发明的实施方案。
预处理矿石控制粒度≤2mm，提升至矿斗1，并用调速螺旋3，送入焙烧炉流化段5，原料煤粒度筛分至≤10mm提升至煤斗2，用调速螺旋4送入焙烧炉流化段5，矿煤重量比1.5～1.65，燃烧风由鼓风机17提供，经气-气换热器16升温回收热量后从焙烧炉底部风箱7送入，经布风板6进入焙烧炉流化段5，在此区域煤进行不完全燃烧，控制床内温度900～935℃，表观反应时间1.3～1.5小时。焙烧炉排气中携带的扬析飞灰在经过中温绝热除尘器12后被收集，沿立管13下落并经“J”阀14由返料管15送返床内还原区域，“J”阀14具有调节返料量的功能。中温绝热除尘器12的排气进入气-气换热器16，被降温至110～150℃再经过布袋除尘器进一步除尘，再由排风机送入烟囱排空。焙烧熟料从床体侧面溢流排出至熟料储罐9。
该装置以焙烧炉悬浮段8、焙烧炉过渡段18、焙烧炉流化段5、换热装置11、布风板6及底部风箱7所组成的焙烧炉为中心，在焙烧炉流化段5的下部两侧分别连接有矿物调速螺旋3和煤调速螺旋4，矿物调速螺旋3的另一端与矿斗1相连通，煤调速螺旋4的另一端与煤斗2相连通；在焙烧炉流化段5的底部设有布风板6，在布风板6的下面设有风箱7，在风箱7的外侧设有启动燃烧室10，在风箱7的下面为出渣口；在焙烧炉流化段5的中部设有床内水-气换热装置11，在焙烧炉流化段5的上部连接有熟料储罐9和返料管15；在焙烧炉悬浮段8的上部连接有中温绝热除尘器12，中温绝热除尘器12的上部连接气-气换热器16，中温绝热除尘器12的下部通过立管13连接“J”阀14和返料管15；鼓风机17的输出端分两路，一路通过气-气换热器16与风箱7相连接，另一路与启动燃烧室10相连接。启动燃烧室10的一路接鼓风机17输入空气，另一路接燃油管道。
如图2，表明了循环流化床还原焙烧炉的结构和配置。矿斗1、煤斗2、调速螺旋3、4分别用于可控地加入预处理后的矿料和原料煤，也用于启动床料添加。焙烧炉底部风箱7衬有耐火材料，侧面设有燃油启动燃烧炉，所用雾化风、一次风、二次风均经计量并与焙烧炉主风由一台鼓风机17供给。焙烧炉流化段5底部设有装有风帽的布风板6以保证布风均匀。焙烧炉各部砌有保温砖和耐火砖。流化段设有水-气换热装置11用于控制和调节床温，中温绝热除尘器12设在换热器16前并为耐磨绝热型。“J”阀14通过控制风可以有效地调节返料量，控制风为氮气或过热水蒸汽，立管13、“J”阀14和返料管15均保温以提高热利用率，返料管15出口设在还原区域。换热器16可使空气预热至500～600℃，空气管道也设保温层。焙烧熟料从床体侧面溢出至熟料罐9，也可从床底不定期排出。
权利要求
1.一种循环流化床矿物还原焙烧装置，其特征在于该装置由焙烧炉悬浮段(8)、焙烧炉过渡段(18)、焙烧炉流化段(5)、换热装置(11)、布风板(6)及底部风箱(7)所组成焙烧炉，以焙烧炉为中心，在焙烧炉流化段(5)的下部两侧分别连接有矿物调速螺旋(3)和煤调速螺旋(4)，矿物调速螺旋(3)的另一端与矿斗(1)相连通，煤调速螺旋(4)的另一端与煤斗(2)相连通；在焙烧炉流化段(5)的底部设有布风板(6)，在布风板(6)的下面设有风箱(7)，在风箱(7)的外侧设有启动燃烧室(10)，在风箱(7)的下面为出渣口；在焙烧炉流化段(5)的中部设有床内水-气换热装置(11)，在焙烧炉流化段(5)的上部连接有熟料储罐(9)和返料管(15)；在焙烧炉悬浮段(8)的上部连接有中温绝热除尘器(12)，中温绝热除尘器(12)的上部连接气-气换热器(16)，中温绝热除尘器(12)的下部通过立管(13)连接“J”阀(14)和返料管(15)；鼓风机(17)的输出端分两路，一路通过气-气换热器(16)与风箱(7)相连接，另一路与启动燃烧室(10)相连接。
2.根据权利要求1所述的循环流化床矿物还原焙烧装置，其特征在于启动燃烧室(10)的一路接鼓风机(17)输入空气，另一路接燃油管道。
3.一种如权利要求1所述的循环流化床矿物还原焙烧装置的还原焙烧方法，其特征在于还原焙烧的方法为a、将预处理的矿石提升至矿斗(1)中，用矿物调速螺旋(3)送入焙烧炉流化段(5)；原料煤提升至煤斗(2)中，用煤调速螺旋(4)送入焙烧炉流化段(5)，预处理矿石控制粒度≤2mm，原料煤筛分至≤10mm，矿煤重量比1.5～1.65，b、由鼓风机(17)提供燃烧风，经气-气换热器(16)升温回收热量后从焙烧炉底部风箱(7)送入，经布风板(6)进入焙烧炉流化段(5)，在此区域煤进行不完全燃烧，表观反应时间1.3～1.5小时，流化床的床温范围控制在900～935℃，由气-水换热装置(11)来调节床温；C、焙烧炉排气中携带的扬析飞灰在经过中温绝热除尘器(12)后被收集，沿立管(13)下落并经“J”阀(14)由返料管(15)将返料送返流化床内，d、中温绝热除尘器(12)的排气进入气-气换热器(16)，被降温至110～150℃再经过布袋除尘器进一步除尘，再由排风机送入烟囱排空，e、焙烧熟料从床体侧面溢流排出至熟料储罐(9)。
4.根据权利要求3所述的循环流化床矿物还原焙烧装置的还原焙烧方法，其特征是由所述的中温绝热除尘器(12)，立管(13)和“J”阀(14)组成的物料循环焙烧系统，其返料的控制风为氮气或过热水蒸汽。
全文摘要
循环流化床矿物还原焙烧装置及还原焙烧方法涉及一种循环流化床无机矿物的还原焙烧装置及还原焙烧方法，还原焙烧的方法为a.将预处理的矿石和原料煤送入焙烧炉流化段(5)，b.由鼓风机(17)提供燃烧风从焙烧炉底部风箱(7)送入，经布风板(6)进入焙烧炉流化段(5)，C.焙烧炉排气中携带的扬析飞灰在经过中温绝热除尘器(12)后被收集，沿立管(13)下落并经“J”阀(14)由返料管(15)将返料送返流化床内，d.中温绝热除尘器(12)的排气进入气－气换热器(16)，被降温至110～150℃再经过布袋除尘器进一步除尘，再由排风机送入烟囱排空，e、焙烧熟料从床体侧面溢流排出至熟料储罐(9)。
文档编号C22B1/10GK1605637SQ20041004193
公开日2005年4月13日 申请日期2004年9月10日 优先权日2004年9月10日
发明者兰计香, 金保升, 仲兆平, 肖睿, 黄亚继 申请人:南京东大能源环保科技有限公司