专利名称：煤矸石流态化缓释燃烧煅烧炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及煅烧炉，具体属于一种煤矸石流态化缓释燃烧煅烧炉。该煅烧炉特别适用于煤矸石煅烧活化，也可用于其它非金属物料的煅烧活化。
背景技术：
煤矸石是煤炭在开采和加工过程中排放的固体废弃物，其占到煤炭产量的10-20%，煤矸石的年排放量达到5. 6亿吨，截止2011年底，煤矸石已累计堆放60多亿吨，占地23万亩以上，成为我国排放量最大的工业固体废弃物之一，占全国工业固体废弃物排放总量的40%以上。煤矸石的大量堆存带来了严重的社会、环境和经济问题。因自燃、淋溶等造成严重的大气、水体和土壤污染，导致生态环境脆弱，给煤炭企业的可持续发展带来严重威胁。据调查，我国煤矸石主要是用在铺路、回填及生产建筑材料等方面，目前煤矸石发电已经成为政府鼓励的方向，但由于设备磨损等原因，利用率较低。煤矸石的基本组成为含S1O240% 60%、含Al2O315 % 40%、含碳10 % 20%。煤矸石中铝硅含量大，可以提供生产聚合铝系絮凝剂和白炭黑的原料，这是扩大煤矸石利用途径，解决煤矸石堆存和污染的有效途径，对实现我国煤炭工业可持续发展有重要意义。但是，煤矸石的矿物组成非常稳定，即以硅氧四面体和铝氧三角体聚合成长链。未经煅烧的煤矸石中Si02、Al2O3是没有活性的，无论采用何种方法都无法将Si02、Al2O3有效地提取出来。煅烧是激发煤矸石活性的有效手段，通过煅烧活化煤矸石，使煤矸石中的高岭土组分在一定温度下发生脱水和分解，生成偏高岭石和无定形的SiO2及Al2O3,再用化学方法就可以把 干石中的Si02、Al2O3提取出来，可冋时生广招系及娃系化工广品。目前，国内外公开报道煅烧活化煤矸石的煅烧炉型很少，采用较多的是传统沸腾炉。该炉型活化效率低，灰飞大，高温烟气热量未得到有效利用，造成能源浪费。同时，该炉型补热系统多采用配煤燃烧方式，该补热方式的缺点是物料与火焰直接接触，造成物料局部超温，为了降温，炉内设置多根埋管，因磨损大，损坏频繁，停车检修工作量大。更为严重的是会使物料有明显的过烧和结块现象，产生废料。中国专利CN2491704Y公开了一种《循环床沸腾煅烧炉》，该炉主要用于煅烧白云石、石灰石及菱镁石，加热系统采用煤炭气化燃烧炉产生的高温火焰经高速旋流装置进入炉体，经过燃烧室，火焰与物料直接接触燃烧并进行煅烧，该炉型床温高，一般会达到900°C以上，但该专利没有提到如何控制温度的问题。该炉仅适用于不含碳的、且煅烧温度在900°C以上的物料。煤矸石煅烧活化温度在650°C 750°C为最佳，该炉煅烧煤矸石存在温度控制难、冷却系统投资大以及检修费用高等问题。中国专利CN2420499Y公开了《一种流态化煅烧炉》，它与循环床沸腾炉不同，其采用间接加热、并带搅拌及振动装置的圆罐型结构，该炉型主要用于煅烧含碳量较低的高岭土或不含碳的非金属矿物。而对于煅烧含碳量高达20%左右的煤矸石，则存在燃烧时间长、能源消耗大及物料在炉内停留时间长等缺陷。因此，需要研究开发一种新型的，适应煤矸石煅烧活化条件的，且一次性投资小、操作费用低、能源消耗少的流态化缓释燃烧煅烧炉。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服目前现有的煤矸石煅烧设备中存在的煅烧温度不均一、火焰与物料直接接触所产生的物料局部过热、结块以及煅烧效率低的缺陷，设计一种间接加热的、流态化的以及缓释自热燃烧的煅烧炉，该煅烧炉煅烧温度均匀、停留时间均一、连续活化、带出物少、煅烧效率高、煅烧产品质量均匀。本实用新型提供一种煤矸石流态化缓释燃烧煅烧炉，包括炉体，炉体内设置加热套，加热套下部开有高温气体入口，上部开有废气出口，加热套内为流化床体，流化床体为上大下小的圆筒型结构，流化床体上部开有加料口和高温烟气出口，下部开有出料口和一次空气入口，在流化床体底部还设置有气体分布板，在流化床体的中下部开有二次空气入口，废气出口连接空气预热器。煅烧炉工艺原理及过程颗粒状或粉状的煤矸石通过加料机构送入位于炉体顶部的加料口，进入流化床内，依靠自身重力缓慢下移至炉子的下部，在缓慢下降的过程中，被加热套中的高温气体间接加热至700°C左右进行煅烧。高温气体从高温气体入口进入加热套，加热流化床体后的废气，从废气出口排出，进入空气预热器，将冷空气加热至200°C左右，热能被回收利用。流化用的空气经过空气预热器加热至200°C左右，分别从一次空气入口、二次空气入口进入床内。一次空气经气体分布器进入流化床内，均匀分布后吹动物料进行流化，物料在流化空气的吹动下处于上下流动状态，同时流化空气中的氧气与煤矸石中的碳进行缓释自热燃烧，煤矸石中的碳大部分在此反应，未燃烧完全的碳随高温烟气上升到床内中上部，又与二次空气接触发生反应，直至燃烧完全。燃烧后的烟气从炉子的顶部高温烟气出口排出，进入预热回收装置，并产生蒸汽供生产及生活使用。煅烧好的物料通过出料机构，经出料口排入炉外冷却装置。该流化床设计为上部截面积增大，主要是让上升气流速度突然降低，有利于煤矸石进行二次燃烧，并且高温烟气带出物明显减少。本实用新型的煤矸石流态化缓释煅烧炉与现有煅烧炉相比具有如下优点和效果:本实用新型涉及的煤矸石流态化缓释燃烧技术，吸取了流化床煅烧炉的优点，克服了沸腾煅烧炉的缺点，利用高温烟气加热流化床床体(间接加热物料)，使流化床均匀受热，可以始终保持流化床内温度在650°C 750°C范围内。并且煤矸石不与火焰直接接触，这样避免了煤矸石局部过热，从而避免了煤矸石在煅烧过程中过烧、结块现象，提高了煤矸石煅烧活化的效率。同时，可采用加大空气量或降低高温烟气温度等手段来控制温度，这样可以去掉冷却埋管等炉内降温设施，较大地节省了投资和维修费用。流化用的热空气从炉底部进入炉内，吹动物料呈流态化，使煤矸石中的碳与热空气进行缓释自热燃烧，燃烧放出的热量既可以减少加热用的高温气体的用量，又不会使流化床床内产生过热现象，不仅充分利用了煤矸石中的碳燃烧所释放出的热量，而且达到了煅烧活化煤矸石的目的，较大地节约了能量消耗。并且物料转化均匀，煅烧产品质量好。煅烧活化后的高温烟气经炉外设置的余热锅炉回收热量后，可以产生蒸汽供全厂生产及生活使用。大大降低了系统能耗。本煅烧炉可以间歇煅烧，也可以连续煅烧。
图1本实用新型煅烧炉的结构示意图图中1-炉体，2-加热套，3-流化床体，4-高温气体入口，5-废气出口，6-空气预热器，7- 二次空气入口，8- —次空气入口，9-高温烟气出口，10-加料口，11-出料口，12-气体分布板。
具体实施方式
一种煤矸石流态化缓释燃烧煅烧炉，如图1所示，包括炉体1，炉体I内设置加热套2，加热套2下部开有高温气体入口 4，上部开有废气出口 5，加热套2内为流化床体3，流化床体3为上大下小的圆筒型结构，流化床体3上部开有加料口 10和高温烟气出口 9，下部开有出料口 11和一次空气入口 8，在流化床体3底部还设置有气体分布板12，在流化床体3的中下部开有二次空气入口 7，废气出口 5连接空气预热器6。
权利要求1.一种煤矸石流态化缓释燃烧煅烧炉，包括炉体(I )，炉体(I)内设置加热套(2)，加热套(2)下部开有高温气体入口(4)，上部开有废气出口(5)，加热套(2)内为流化床体(3)，其特征在于，所述的流化床体(3)为上大下小的圆筒型结构，流化床体(3)上部开有加料口(10)和高温烟气出口(9)，下部开有出料口(11)和一次空气入口(8)，在流化床体(3)底部还设置有气体分布板(12 )，在流化床体(3 )的中下部开有二次空气入口( 7 )，废气出口( 5 )连接空气预热器(6)。
专利摘要本实用新型提供了一种煤矸石流态化缓释燃烧煅烧炉，包括炉体(1)，炉体内设置加热套(2)，加热套下部开有高温气体入口(4)，上部开有废气出口(5)，加热套内为上大下小的流化床体(3)，流化床体上部开有加料口(10)和高温烟气出口(9)，下部开有出料口(11)和一次空气入口(8)，在流化床体底部还设置有气体分布板(12)，在流化床体的中下部开有二次空气入口(7)，废气出口(5)连接空气预热器(6)。该煅烧炉煅烧温度均匀、停留时间均一、连续活化、带出物少、煅烧效率高、煅烧产品质量均匀。该煅烧炉特别适用于煤矸石煅烧活化，也可用于包括铝土矿、粉煤灰等其他非金属物料的煅烧活化。
文档编号F23L15/00GK202868672SQ20122054025
公开日2013年4月10日 申请日期2012年10月22日 优先权日2012年10月22日
发明者肖亚宁, 程芳琴, 张志宇, 王东飞, 张俊才 申请人:山西潞安矿业(集团)有限责任公司, 山西大学