渣灰余热利用设备及包括该设备的硫铁矿制酸装置的制造方法

文档序号:9590607阅读:224来源:国知局
渣灰余热利用设备及包括该设备的硫铁矿制酸装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种热量利用设备及利用该设备的装置,具体涉及一种渣灰余热利用设备以及包括该设备进行硫铁矿制备硫酸的装置,属于化工与有色金属冶金技术领域。
【背景技术】
[0002]化工生产制造及有色金属冶炼等工艺过程中,常常会产生大量的高温炉渣,如,我国每年有色冶金产出的炉渣约250万吨,其温度为1200?1350°C,高温炉渣是量大质高的余热资源。目前的利用途径主要分为水淬法和风淬法两类。水淬法是将炉渣水淬,使渣中热量转换为热水用于加热或采暖。风淬法是将炉渣的余热转换为热空气后加以利用,目前使用渣一空气换热器和直接接触换热有许多困难,换热器价格也必较昂贵。而某些有色冶金也有原料干燥工段,原料干燥需要热量的提供,由于目前没有成熟的余热回收技术,高温炉渣的余热常常会白白耗散,原料干燥也需要另行提供热源,增加浪费;而且,很多时候,生产过程中产生的炉渣冷却后可回收利用,为了实现炉渣的回收利用,通常会使用大量冷却水等对炉渣进行降温冷却,不仅仅造成了大量的冷却水的浪费,另外,由于通过冷却水降温的炉渣含水量较高,其纯度降低,再利用价值相应降低。
[0003]以硫铁矿制酸工艺为例:
[0004]硫铁矿制硫酸的生产工艺流程包括原料干燥、焙烧、排渣、净化、气体干燥、转化及吸收等操作单元。该原料即硫铁矿,主要成分是FeS2。
[0005]在原料干燥过程中需要使用热媒,通常使用热风炉,消耗大量的燃煤或燃油等能源。以200kt/a硫铁矿制硫酸装置为例:热风炉使用的燃煤小时消耗量:150?250kg/h,燃煤年消耗量:1080?1800t/a(参考文献:《硫铁矿渣显热回收利用的探讨》,硫磷设计与粉体工程,2011,6 ;此燃煤指工业用煤,由于产地或批次不同而热值不同,此消耗量约合标准煤772?1542t,标准煤平均消耗量1157t/a),燃煤在生产过程中产生大量含尘二氧化碳气体,会对环境造成一定程度的污染。在排渣工艺过程中还需要消耗大量的水对高温矿渣进行降温、增湿及除尘。以浸没式冷却滚筒(Φ1200ΧΦ2400X17330)为例:额定消耗水量70t/h (数据引用云浮集团公司40万吨/年硫酸项目设备图纸A701a/b)。
[0006]在焙烧工艺过程中同时伴生大量高温硫铁矿渣灰,包括沸腾炉除渣、废热锅炉除灰、旋风除尘器除灰和静电除尘器除灰。沸腾炉除渣温度800?850°C,三种除灰温度范围:300?650°C,每吨渣灰的平均带出热438358kJ?466954kJ,相当于标准煤14.95kg?
15.93kg的发热值。如以200kt/a硫铁矿制硫酸装置为例:年排渣灰量约15万吨,显热含量总计约合标准煤2243?2390t的发热值(参考文献:《硫铁矿渣显热回收利用的探讨》,硫磷设计与粉体工程,2011,6) ο
[0007]另外,硫铁矿渣的粒度分布范围较大,其中旋风除尘器和静电除尘器所排矿渣(尘)粒度较小、含水率低,不需经过筛分、磨粉、干燥加工,可以直接作为无机化工和冶金原料(铁红Fe203),单独销售价格较高;沸腾炉和废热锅炉所排大颗粒矿渣宜用于建筑材料。现有排渣生产过程中需要把沸腾炉、废热锅炉、旋风除尘器及静电除尘器等不同设备的排除渣进行混合并增湿,粗渣和细尘混合输送后不易进行分类利用,增加了选矿工作量,降低了硫铁矿渣的价值。
[0008]因此,1个硫铁矿制酸装置排出渣灰所含余热是原料干燥所需热量的1.9?2.1倍(按平均值计算),如能利用渣灰余热的50%?55%,既可满足原料干燥生产所需热量,实现原料干燥、排渣两个工段的自身能量平衡,使硫铁矿制酸生产过程节能、环保,同时获得一定的经济效益。
[0009]综上所述,若能将工艺过程中产生的高温炉渣的余热用于原料干燥等,会大大降低工艺过程中的能源消耗。

【发明内容】

[0010]发明目的:本发明的第一目的是针对现有生产工艺对节能、环保及余热利用的需要,提供一种渣灰余热利用设备,本发明的第二目的是提供一种包括该渣灰余热利用设备的硫铁矿制酸装置。
[0011]技术方案:本发明所述的渣灰余热利用设备,包括利用渣灰与物料初次换热的第一级双滚筒输送机,以及利用渣灰与初次换热后物料二次换热的第二级双滚筒输送机;该第一级双滚筒输送机包括套叠设置的分别用于输送渣灰的一级外筒和用于输送物料的一级内筒,所述一级外筒和一级内筒独立传动;该第二级双滚筒输送机包括套叠设置的分别用于输送初次换热后物料的二级外筒和用于输送渣灰的二级内筒,所述二级外筒和二级内筒独立传动;一级内筒中的物料与一级外筒中的渣灰初次换热后进入二级外筒,初次换热后物料再与二级内筒中的渣灰二次换热。
[0012]优选的,上述一级内筒和二级内筒的筒体表面向外延伸形成沿筒体外壁螺旋卷绕的凸筋,该凸筋与筒体之间形成螺旋形的输送辊道;一级外筒和二级外筒的内表面上装有抄板。物料或渣灰顺着内筒筒壁及螺旋形辊道滚动,以稳定的速度向内筒的出料口输送,螺旋形辊道能够增加内筒筒壁的表面积,加大换热面积,提高换热效率,同时可以缩短双滚筒输送机的长度,减轻设备重量,降低能耗;抄板可以使得物料或渣灰均匀分布在外筒内,也能够以稳定的速度向外筒的出料口输送。
[0013]优选的,分别与物料初次换热和二次换热的渣灰种类不同。将某一种或某几种渣灰单独用于初次换热或者二次换热,可使得工艺生产现场的设备连接更为简单,避免生产现场的复杂化以及由此引发的安全、清洁等问题。
[0014]具体来说,上述渣灰为硫铁矿渣灰,物料为硫铁矿原料。将硫铁矿渣灰的余热用于使硫铁矿原料干燥,经初次换热及二次换热后原料的含水率由8?12%降至4%,成为合格的干燥原料,同时,高温渣灰得到冷却。
[0015]上述硫铁矿渣灰为沸腾炉除渣、废热锅炉除灰、旋风除尘器除灰和静电除尘器除灰中的至少一种。
[0016]进一步的,用于初次换热的硫铁矿渣灰为废热锅炉除灰、旋风除尘器除灰和静电除尘器除灰,用于二次换热的硫铁矿渣灰为沸腾炉除渣。三种除灰的温度相近、且与沸腾炉除渣的温度相差较大,将三种除灰与沸腾炉除渣分开使用,有利于换热时的温度控制。此时,一级内筒和一级外筒的转向可以相同,二级内筒与二级外筒的转向可以相反。这一设置可使得干燥原料的出料方向与现有生产装置的设备布置协调一致,便于干燥原料的投入使用。
[0017]更进一步的,用于初次换热的硫铁矿渣灰为沸腾炉除渣,用于二次换热的硫铁矿渣灰为废热锅炉除灰、旋风除尘器除灰和静电除尘器除灰。由于沸腾炉除渣的温度相较除灰的温度要高,第一级双滚筒输送机利用较高温的热源,此时原料温度低,含水率高,可承受的温度起伏范围较大,相较于将沸腾炉除渣用于二次换热,可在一定程度上降低换热时原料温度过高引起的火灾风险。
[0018]本发明所述的一种包括渣灰余热利用设备的硫铁矿制酸装置,包括与一级内筒连接的硫铁矿原料存放设备,为一级外筒、二级内筒提供硫铁矿渣灰的渣灰输送设备,以及用于收集一级外筒和二级内筒排出的渣灰的渣仓;硫铁矿原料经二次换热后进入沸腾炉。
[0019]有益效果:与现有技术相比,本发明的显著优点为:
[0020](1)采用两级双滚筒输送机,充分回收再利用渣灰中的余热,两次干燥物料,提高了工艺过程中的渣灰余热利用率,经测算,可回收利用余热约50?55% ;
[0021 ] (2)本发明中,待干燥物料所需热量完全由渣灰余热提供,实现生产工艺的自身循环,有效降低工艺过程中的能耗;
[0022](3)本发明可以通过利用渣灰余热进行硫铁矿原料干燥,原料的含水量可由8?12%降至4%以下,同时,燃煤用量大大减少,以200kt/a硫铁矿制硫酸装置为例,每年可节约燃煤1080?1800t/a,节能效果明显,而且燃煤用量的减少使得含尘烟气的排放降低,减排效果明显,实现硫铁矿制酸的工艺环保;
[0023](4)将本发明的渣灰余热利用设备用于硫铁矿制酸,高温渣灰与待干燥原料换热后即得冷却渣灰,不需使用循环水降温、冷却,不仅取代了浸没式冷却滚筒这一耗水设备(循环冷却水用量70t/h),节水效果显著提升,同时也无需使用渣灰喷水降温,如此渣灰含水率低,提高了其分类利用的价
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