颗粒的含水量控制在5%以内。同时减小在颗粒在加热过程中形成的热应力，防止颗粒在焙烧活化炉在发生破裂。造粒后的颗粒含有较高的水分，直接进入到焙烧炉3后会增加焙烧炉的热负荷和产气量，同时增加了颗粒粘结的可能性。干燥床2采用低风速的负压鼓泡床技术，减少了颗粒的破碎。为了防止颗粒中硫酸铵发生分解，所以流化风温不高于150°C。干燥床2的气源来自于焙烧炉3的高温烟气，有效的对烟气热量进行了回收利用，热烟气经干燥床底部进风口进入床内，与床内的颗粒进行换热，颗粒失水，经干燥床底部排料口排出，热空气与颗粒换热后进行排放。
[0027]如图2所示，所述的焙烧活化过程通过流态化焙烧炉3实现。循环流化床焙烧炉主要用于高温高铝粉煤灰中氧化铝与硫酸铵的反应，使绝大部分的莫来石中的氧化铝转化成硫酸铝氨。根据粉煤灰与硫酸铵反应特性，选取焙烧炉炉内设计温度为370?400°C。由于粉煤灰与硫酸铵反应需要一定时间，故此焙烧炉3为间歇排料型。焙烧炉3采用负压运行的循环流化床技术，炉体5采用立式的圆筒形结构，保证颗粒在炉内有近似的停留时间。由于粉煤灰和硫酸铵颗粒在反应过程中和脱水过程中产生大量气体，同时需要大量的反应热，所以此过程会有大量的气体产生，因此将颗粒的主要反应区密相区做成锥段，用以缓冲气体产生带来的空截面风速增加。焙烧炉3的给料口 6设置在锥段以上，热风进口 8设置在锥段以下，为保证物料颗粒能够良好的流化，床层底部的布风板7采用小风帽，保证由热风进口 8进入的热风布风均匀，同时保证流化风的刚劲有力。旋风分离器11设置在炉体5上，旋风分离器11上部设置有烟气出口 12，旋风分离器11下方设置有返料腿10，返料腿10上设置有排料口 9 ;颗粒通过热风的夹带在炉内进行循环，热烟气与固体颗粒在旋风分离器11发生气固分离，固体颗粒通过旋风分离器11下方的返料腿10返回炉内继续进行反应，待颗粒达到一定反应时间后从返料器上的排料口 9排出炉外。
[0028]所述的物料冷却过程由冷却床4实现。冷却床4主要用来对焙烧后的颗粒进行冷却，将颗粒的温度降低到80°C以下。冷却床4采用低风速的正压的鼓泡床技术。采用冷空气对颗粒进行冷却。冷空气经冷却床4底部进入床内，与床内的颗粒进行换热，颗粒温度降低，经排料口排出。热空气与颗粒换热后进入焙烧炉3作为助燃空气使用。
【主权项】
1.一种高铝煤粉炉粉煤灰焙烧活化的装置，其特征在于:该装置包括造粒机(1)、干燥床(2)、焙烧炉(3)、冷却床(4);所述造粒机(1)与干燥床(2)连接，干燥床(2)与焙烧炉(3)连接、焙烧炉(3)与冷却床(4)连接。2.根据权利要求1所述的高铝煤粉炉粉煤灰焙烧活化的装置，其特征在于:所述的焙烧炉(3)的炉体(5)采用立式的圆筒形结构，颗粒的主要反应区密相区做成锥段，焙烧炉(3)的给料口(6)设置在锥段以上，设置在底部的布风板(7)采用小风帽，热风进口(8)设置在锥段以下；旋风分离器(11)设置在炉体(5)上，旋风分离器(11)上部设置有烟气出口(12)，旋风分离器(11)下方设置有返料腿(10)，返料腿(10)上设置有排料口(9)。3.根据权利要求1所述的高铝煤粉炉粉煤灰焙烧活化的装置，其特征在于:所述的干燥床(2)为流态化干燥床，采用低风速的负压鼓泡床技术，流化风温不高于150°C。4.根据权利要求1所述的高铝煤粉炉粉煤灰焙烧活化的装置，其特征在于:所述的焙烧炉(3)为流态化焙烧炉，选取焙炉3炉内设计温度为370?400°C，焙烧炉(3)为间歇排料型。5.根据权利要求1所述的高铝煤粉炉粉煤灰焙烧活化的装置，其特征在于:所述的冷却床⑷将颗粒的温度降低到80°C以下。6.一种高铝煤粉炉粉煤灰焙烧活化的方法，其特征在于:该方法包括造粒、干燥、焙烧活化、物料冷却步骤:粉煤灰与(NH4)2S04进行掺混配比后进入造粒机(1)，经过挤压成形，形成粉煤灰-硫酸铵颗粒；造粒形成的固体颗粒进入干燥床(2)，与来自焙烧炉(3)的高温烟气进行热交换，实现高温热量的回收利用；干燥后的颗粒输送至焙烧炉(3);反应完成的固体颗粒输送至冷却床(4)进行冷却；采用冷空气对颗粒进行冷却，换热后的空气进入焙烧炉(3)提供助燃空气，同步完成热量的回收利用过程。7.根据权利要求6所述的高铝煤粉炉粉煤灰焙烧活化的方法，其特征在于:所述的造粒过程为机械挤压造粒工艺，粉煤灰与(NH4)2S0j$照混合摩尔比1:3?5进行掺混配比后进入造粒机(1)。8.根据权利要求6所述的高铝煤粉炉粉煤灰焙烧活化的方法，其特征在于:所述的干燥过程通过干燥床(2)实现，颗粒造粒后进入干燥床(2)，干燥方式采用鼓泡流态化技术，设备为流态化干燥床，干燥床(2)用来减少造粒后颗粒中的水含量，将颗粒的含水量控制在5%以内，同时减小在颗粒在加热过程中形成的热应力，防止颗粒在焙烧活化炉在发生破裂；干燥床(2)采用低风速的负压鼓泡床技术，减少颗粒的破碎，流化风温不高于150°C，干燥床(2)的气源来自于焙烧炉(3)的高温烟气，有效的对烟气热量进行了回收利用，热烟气经干燥床底部进风口进入床内，与床内的颗粒进行换热，颗粒失水，经干燥床底部排料口排出，热空气与颗粒换热后进行排放。9.根据权利要求6所述的高铝煤粉炉粉煤灰焙烧活化的方法，其特征在于:所述的焙烧活化过程通过流态化焙烧炉(3)实现，循环流化床焙烧炉用于高温高铝粉煤灰中氧化铝与硫酸铵的反应，使绝大部分的氧化铝转化成硫酸铝氨，根据粉煤灰与硫酸铵反应特性，选取焙烧炉炉内设计温度为370?400°C，焙烧炉(3)为间歇排料型；焙烧炉(3)采用负压运行的循环流化床技术，炉体(5)采用立式的圆筒形结构，颗粒的主要反应区密相区做成锥段，用以缓冲气体产生带来的空截面风速增加，焙烧炉(3)的给料口(6)设置在锥段以上，热风进口(8)设置在锥段以下，为保证物料颗粒能够良好的流化，床层底部的布风板(7)采用小风帽，保证由热风进口(8)进入的热风布风均匀，同时保证流化风的刚劲有力，旋风分离器(11)设置在炉体(5)上，旋风分离器(11)上部设置有烟气出口(12)，旋风分离器(11)下方设置有返料腿(10)，返料腿(10)上设置有排料口(9);颗粒通过热风的夹带在炉内进行循环，热烟气与固体颗粒在旋风分离器(11)发生气固分离，固体颗粒通过旋风分离器(11)下方的返料腿(10)返回炉内继续进行反应，待颗粒达到一定反应时间后从返料器上的排料口(9)排出炉外。10.根据权利要求6所述的高铝煤粉炉粉煤灰焙烧活化的方法，其特征在于:所述的物料冷却过程由冷却床(4)实现，冷却床(4)用来对焙烧后的颗粒进行冷却，将颗粒的温度降低到80°C以下；冷却床(4)采用低风速的正压的鼓泡床技术，采用冷空气对颗粒进行冷却，冷空气经冷却床(4)底部进入床内，与床内的颗粒进行换热，颗粒温度降低，经排料口排出，热空气与颗粒换热后进入焙烧炉(3)作为助燃空气使用。
【专利摘要】本发明涉及一种高铝煤粉炉粉煤灰焙烧活化的方法及装置，实现由高铝煤粉炉粉煤灰提取工业级氧化铝。该方法包括造粒、干燥、焙烧活化、物料冷却步骤：粉煤灰与(NH4)2SO4进行掺混配比后进入造粒机，经过挤压成形，形成粉煤灰-硫酸铵颗粒；造粒形成的固体颗粒进入干燥床，与来自焙烧炉的高温烟气进行热交换，实现高温热量的回收利用；干燥后的颗粒输送至焙烧炉；反应完成的固体颗粒输送至冷却床进行冷却；采用冷空气对颗粒进行冷却，换热后的空气进入焙烧炉提供助燃空气，同步完成热量的回收利用过程。本发明以硫酸铝铵为中间物质，采用合适的焙烧温度破坏粉煤灰中的Al-Si键，使氧化铝热活化，实现由高铝煤粉炉粉煤灰提取工业级氧化铝的目的。
【IPC分类】C01F7/02, B09B3/00
【公开号】CN105366699
【申请号】CN201410429766
【发明人】钱永康, 王会宁, 丁建亮, 宋小飞, 赵录辉, 刘天虎, 张颖泰
【申请人】北京航天动力研究所
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2014年8月28日