一种矿物粉体螺旋煅烧炉的制作方法

本实用新型属非金属矿物加工处理，涉及一种煤系高岭土大型连续、低耗、“自热煅烧”、无污染的煅烧技术和设备。

背景技术：
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我国煤系高岭土随煤采出，储量丰富、质地优良。自上世纪七十年代以来，将煤系高岭土煅烧脱炭生产煅烧高岭土，应用于造纸、油漆、涂料等行业，作为白色体质颜料得到了迅猛的发展。目前有产煤大省总产已达百万吨左右。企业多为中小型年产3-5万吨。一些大型企业年产20万吨的规模却按多套4-5万吨/年的生产线来配置。究其原因是因为技术制约，没有适合的大型煅烧设备。国外煅烧炉有两类：立窑和回转窑。我国也曾引进间热回转窑1万吨/年，使用不够理想。现在国内行业多选用燃气直焰加热的回转窑，虽然能达到几万吨的能力，但能量消耗有的比水泥3240千焦/千克还大。如某企业能耗210立方米/吨天然气，折合为7549千焦/千克，而煤系土含碳3-5％的燃烧放热(约3344-5434千焦/千克)，非但没被利用反而白白烧掉了，还要外加燃料燃烧消耗大量热能。“超细高岭土煅烧用的快速循环流态化煅烧炉”的工业实施，实验结果能耗为3254千焦/千克。自主研发的3000吨/年的“多层机械电炉”(立窑)工业生产装置能耗400千瓦时/吨，折合1438千焦/千克。而理论上煅烧高岭土失层间水吸热2257千焦/千克，脱配位水吸热934千焦/千克，这两者之和为3191千焦/千克，这正是间接加热(因炉温在800度燃碳放热)利用了这部分燃碳热能。该炉2003年产出至今仍在运转，虽未大型化但结果证明“自热煅烧”完全能够实现。

煤系高岭土在输送中煅烧、反应及热交换的技术和螺旋煅烧炉比回转窑具有更高的传热能力和热效率，没有回转窑内“舌形”生料层，产品质量优良。特别是“自热煅烧”能耗低、设备简单、运转率高、生产大型化、连续化、尾气排放量低、易治理且成本低。

技术实现要素：
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煤系高岭土煅烧脱炭增白、脱羟转偏，是其深加工必须的手段，更是资源开发和应用的技术瓶颈，研发先进高效、经济和市场急需的煅烧工艺技术和设备，能限制落后的工艺和设备。淘汰落后的生产能力。

本实用新型提供的螺旋煅烧炉在产能上大型化、连续化、产品质量好、能耗低、运转稳定可靠等优点。

一种矿物粉体螺旋煅烧炉，为立式炉，由钢制结构支承并固定在基础之上；其特征在于，粉体的输送、煅烧反应热能回收都是在装有耐高温螺旋输送机的装置中进行的；它包括炉体(1)，所述炉体(1)分为上下两部分，上部为煅烧炉，由八级耐高温螺旋输送机(2)叠加、串联构成，整体支承在炉底仓(4)上并与之贯通；下部为仓，仓内设有煤系土预热螺旋机(3)，仓底设出口(10)连接卸料螺旋机(5)的气流输送管(6)；炉顶设煤系土入口(9)，供料由原粉贮槽(11)经煤系土预热螺旋机(3)、尾气自排气口(13)、垂直螺旋(7)、供加料螺旋(8)进入八级耐高温螺旋输送机(2)；炉顶设除尘器(12)，除尘器(12)上设置排气口(13)，除尘器(12)底部设置回转下料器(14)，空气由耐高温螺旋输送机(2)侧面的螺旋端盖视孔(28)调节。

所述的耐高温螺旋输送机(2)是由筒体(15)、带螺旋叶片(23)的螺旋轴(22)、内外端盖(20、21)、顶盖(18)、底盖(19)、链轮(32)、轴承(33)构成；筒体(15)内壳设电热辐射管(30)，外包绝热保温层(17)和钢制外壳(16)，筒体(15)内壳底设弧形砖(26)，筒体(15)两侧的端盖设电偶插孔(27)、电源引线孔(35)、轴孔(36)、及视孔(28)、外壳吊装环(29)。

由八级耐高温螺旋输送机(2)叠加串联构成，粉体依次折流流过各高温螺旋输送机(2)，各级耐高温螺旋输送机(2)之间以链条传动，末级耐高温螺旋输送机(2)由电机经减速机、联轴器与耐高温螺旋输送机(2)连接并进行驱动，并由垫板与基座支承固定。

构成矿物粉体螺旋煅烧炉的耐高温螺旋输送机(2)的螺旋轴(22)、螺旋叶片(23)、内壳(15)、端盖(20)、顶盖(18)、底盖(19)均由耐高温材料制作；绝热保温层为硅铝纤维毡；所述的仓内壁有耐火层，预热粉体后各耐高温螺旋输送机(2)外壳及连接管均加有保温层；耐高温螺旋输送机(2)的外壳设吊装环(29)供安装使用。

该矿物粉体螺旋煅烧炉由多个耐高温螺旋输送机叠加串联构成。螺旋机筒体(料槽)内壳设有电能辐射管加热，螺旋轴主轴由电机经减速机驱动、级间以链条传动。粉体输送、预热、煅烧、反应等均在耐高温螺旋输送机构成的螺旋炉内完成。煅烧土直接排入炉下部仓内，并与煤系土原粉预热螺旋机间壁错流换热后，自仓底出口由卸料螺旋机卸出，经气流输送管输送至产品包装或仓储。预热后的原粉经设有绝热保温层的螺旋输送机输送、提升、加料入螺旋炉进行煅烧土生产。

所述的耐高温螺旋输送机以优质耐热合金和耐火陶瓷特制，具有高温下的高强度和耐磨性等优良性能，把耐高温螺旋应用于工业窑炉并应用于煅烧土在工业生产中使用，将对煤系土煅烧克服生产技术瓶颈提供一种适用的煅烧设备。

本实用新型目的是以自主创新的螺旋煅烧炉和利用煤系土自身含碳燃烧实现自热烧成并有效回收煅烧土所携高位热能循环利用预热原料粉体，提高热利用率、降耗、降成本，使生产企业获大型化、高生产率的螺旋炉带来的显著的经济效益。螺旋煅烧炉由电能辐射管加热快速、燃碳放热较直燃燃气加热尾气排量小，且使用温度下达不到一氧化氮(NO)的形成条件，故而治理成本低、治理彻底，达标排放能有良好的环境效益。

附图说明：

图1为矿物粉体螺旋煅烧炉结构示意图；

图2为耐高温螺旋输送机正视示意图；

图3为耐高温螺旋输送机俯视示意图；

图4为耐高温螺旋输送机剖视示意图。

具体实施方式：

粉体的煅烧、输送、提升、反应及热量回收等都是在装有螺旋输送机构成的装置中进行的：螺旋煅烧炉是由多个耐高温螺旋输送机叠加、串联构成的，耐高温螺旋输送机的筒体内壳设有加热面、外敷绝热保温层和钢制外壳，带螺旋叶片的转轴由电机驱动。

工业试验螺旋煅烧炉由6个(级)耐高温螺旋输送机叠加串连构成，各级间由链条传动，末级由电机经减速机驱动：第一级进料由入口为螺旋轴送至出口，与二级入口连接，二级螺旋转动方向与一级相反，粉体回弯180度折流被输送至二级出口，如此往复移动至末级排出产品。

螺旋煅烧炉是由耐高温螺旋输送机构成。图1所示螺旋煅烧炉包括：炉体(1)，分上下两部分，上部为由I-VIII共八个耐高温螺旋输送机叠加串联构成，粉体的煅烧等反应过程依次途经八个螺旋输送机完成，自末级排至下部炉底仓(4)内与螺旋输送机(3)热交换后由仓底出料螺旋(5)卸出，经气流输送管(6)送至包装或仓储。原料粉体在螺旋机(3)内预热后由喂料螺旋(13)垂直螺旋(7)、加料螺旋(8)自炉顶入口(9)加入炉体(1)。炉顶侧设除尘器(10)除下的粉体由返料器(11)复入炉内煅烧，排气口(12)接尾气治理。原粉(煤系土)由研磨工段而来，加入贮槽(11)上设呼吸管(14)，原粉经预热螺旋机(3)与耐高温螺旋输送机(2)排下的煅烧土间接换热后，经煤系土预热螺旋机(3)、垂直螺旋(7)提升供加料螺旋(8)由炉入口(9)加入炉内。耐高温螺旋输送机I-VIII叠加串联、煤系土在螺旋轴输送下被加热煅烧制成煅烧土排入炉下部的仓(4)内。高温煅烧土与原粉预热螺旋间接换热后由仓底卸料螺旋(5)卸出后，经气流输送管送至产品包装或仓储。

煅烧炉顶部设除尘器(12)除下的原粉经廻转下料器(14)复入炉内煅烧。尾气自排气口(13)、连接尾气净化及有害气体的环保治理达标排放。

所述构成矿物粉体螺旋煅烧炉的耐高温螺旋输送机适用于密闭输送，结构简单、输送量大、效率高、管理方便，驱动在机外。使用温度可达1100℃，动力消耗较大。以电能辐射管加热，利用原粉含碳燃烧自热，加之粉体在输送中翻搅，混合多次，折流返混以及全叶式螺片转动中造成的气流流动大大提高了传热速率，实现粉体快速烧成。炉温稳定保证了煅烧速度，提高了生产能力。煅烧土所携热能回收用于煤系土的预热实现进一步节能降耗。可以说该炉能够满足煤系土煅烧的工艺条件和设备要求，是一台“大型电热矿粉、高效、低耗、连续、环保、煅烧炉。”

如图2-4所示，筒体：内壳、外壳(16)、绝热保温层(17)、内壳顶盖(18)、内壳底盖(19)、内端盖(20)、外端盖(21)、进料孔(24)、出料孔(25)、弧形砖(26)、电能辐射管(30)、吊装环(29)、电偶孔(27)、视孔(28)；

带螺旋叶片的转轴：螺旋叶片(23)、螺旋轴(22)；

耐高温螺旋输送机(2)由筒体(15)带螺旋叶片(23)的螺旋轴(22)及两端的内外端盖(20)、(21)上下装有顶盖、底盖(18、19)。筒体呈一断面为正方形的长方形盒体。料槽断面为四边形。图4示出底部设弧形耐火砖(26)以防底部积粉形成死角，并起蓄热减少筒内温度波动的作用。螺旋叶片(23)、螺旋轴(22)装于筒体中心并与筒体(15)内壳当有间隙以防卡料。螺旋轴两端穿过两侧内外端盖(20)(21)轴孔外设轴封(31)外侧装链轮(32)轴端安轴承(33)及轴承座(34)并支承固定。端盖开视孔(气孔)(28)，电偶插孔(27)，(31-36)在图中未示出。筒体绝热保温层(17)硅铝纤维制作。耐高温螺旋叠加时相邻两层底顶共用加热面，顶盖(18)底盖(19)及内壳(15)为管型耐材，安有电热元件为辐射管(30)，相邻两级螺旋叶片旋转方向相反，造成粉体在螺旋机内折流流动。耐高温螺旋输送机主动轴(末级)由电机经减速机驱动，级间为链传动，多个叠加串联构成螺旋煅烧炉。整体支承固定并与仓连通，配置供出料系统。电力、控温、钢制框架、基础等构成完整的成套煅烧装置。

由多个耐高温螺旋输送机构成的矿物粉体煅烧炉，在输送矿物粉体中被螺旋输送机内所设置的电能辐射管加热及矿粉含碳燃烧放热而被煅烧为产品，排至炉底仓内与原粉螺旋输送机的粉体间壁换热后自仓底卸出、经风力输送至成品包装或仓储。预热后的原粉经垂直螺旋提升至炉顶，计量加入炉内，顺序折流通过I-VIII个耐高温螺旋输送机而完成粉体的煅烧过程。

综上所述可以看到螺旋煅烧炉具有输送、煅烧及热交换三个作用，但较廻转窑筒体转速要高、粉体受迫运动激烈速度快、炉内气体流速高，产量大传热速率快，产品单位能耗低。廻转窑填充率约14-18％而螺旋炉填充率在30-33％，容积利用率比廻转窑高，大型化生产廻转窑庞大，设备造价高投资大。螺旋炉设备简单，操作安全可靠制作砌筑构件，现场组装。

对螺旋煅烧炉虽未工业实施，但已在冷、热模型实验及扩大实验后，又在工业生产装置上，以六级串联的直径200毫米的耐高温螺旋输送机构成的螺旋煅烧炉内，将原粉粒度10微米的煤系高岭土、在炉温850℃下、产品白度达到95％左右。据试验推算大型螺旋炉生产能力可以达到1000吨/天的产量。