专利名称：高温高压气流强制切割扩散粉体煅烧处理系统的制作方法
技术领域：
本专利涉及一项高效节能粉体物料煅烧处理技术即高温高压气流强制切割扩散 粉体煅烧处理系统。
背景技术：
工业生产大量需要对物料进行煅烧处理的情况，如水泥、碳酸钙、石膏、滑石等非 金属矿化物的煅烧处理，金属以及金属矿化物的氧化、还原煅烧等等。研究成果与生产实践 表明，细小颗粒物料比表面积大，传热系数也大。在煅烧产品品质要求允许的情况下，将物 料在煅烧处理前进行细化处理，再通过煅烧改变其物理与化学性能，可以达到很好的节能 效果。但是由于粉体物料的特性限制，现有的粉体物料煅烧处理技术如流化床悬浮煅烧、 水泥预分解窑模式的气流悬浮煅烧、回转式流化床煅烧等，它们对粉体物料的煅烧处理存 在许多局限性主要表现有；1、目前的气体悬浮和流化悬浮技术，为了能使物料在特定的空 间充分扩散和悬浮运动，除了保证完全燃烧的主燃空气外，不得不在系统中压入过量气体 来保证气固比等运行参数，由此也带来能耗大幅度增加的弊端。2、为使物料能更好地与热 源进行热交换，将物料直接加入到供热燃气中(如水泥生料的预分解)，这样做虽然可以提 高热效率，却难于避免物料与所采用燃料的交叉污染，使煅烧产品品质下降甚至不可应用 (如白水泥的煅烧)，为避免燃料对煅烧产品品质的影响又极大地限制了对燃料品种的选 择。3、用大流量燃气扩散和悬浮粉体物料的煅烧方式，大多数情况下单位能耗指标难以下 降。为保证系统装置在合适的气固参数下运行，对设备料器的设计要求严格。同时系统在 大流量气体下运行，还会增加收集与排放系统的复杂性，导致系统设备投资成本的扩大。
发明内容
本发明对克服常规粉体物料煅烧处理工艺技术的缺陷和局限性取得技术突破。本发明的核心特征是系统装置由喷放管、收集器、加料仓、给料装置、高温高压气 流管、隔焰气体加热炉、空气压缩机等核心器件组合构成一个单元的煅烧处理装置。根据煅 烧物料不同特性的需要，系统可由一个或多个单元的连接构成。技术特点是窑炉热燃气与物料相隔离各行其道互不干扰。为燃料的清洁完全燃 烧创造良好条件，并为燃料选择的多样性创造前提。采用隔焰加热的高温高压热气流在高热喷放管中对粉体物料进行强制切割、扩 散，物料仅需0.1秒左右时间便达到热平衡，使物料煅烧分解反应用气量少，换热快速，避 免过大流量气体通入窑炉带来的能耗损失，达到高效节能处理的效果。由于粉体物料在特制的空间完成强制扩散和高效换热，无需大容量设备料器来保 证系统运行参数。从而节省设备投资成本。同时由于物料的煅烧反应主要是限制在高热 喷放管内快速完成的，有“瞬间完成即脱离”的特点，所以极大地避免了物料欠烧、过烧等现 象，使煅烧产品品质大幅提高。这是常规煅烧工艺难以企及的显著特点。在多单元的系统中，系统装置合理分配主供热源、辅助供热热源以及余热烟气的综合回收利用，使热源利用更充分，效率更高。本技术在降低单位产品能耗的同时还可极大 地缩短单位产品煅烧时间，大幅度提高生产效率。
附图给出的是三个单元组合连接的工艺系统。单个单元由位于附图底部附有标注 的器件构成。1、喷放管 2、收集器 3、加料仓4、给料装置 5、高温高压气流管6、隔焰气 体加热炉7、空气压缩机8、隔焰气体加热炉热烟气出口 9、尾气换热器。连接组合方式喷放管物料出口端与收集器入口连接，喷放管物料进口端与给料 装置、高温高压气流管喷气端连接。高温高压气流管与喷放管一起置于隔焰气体加热炉的 炉膛顶部，由隔焰气体加热炉进行加热。给料装置上部连接加料仓。收集器尾气出口装有 换热器。通过高温高压气流管的高压气体由空压机从高温高压气流管的空气入口端打入。 由此连接组合方式构成单元煅烧装置。
具体实施例方式系统由核心器件的组合及核心器件各自功能配合应用所形成的总体效应构成单 元煅烧处理装置。根据需要煅烧处理的物料特性，系统可以由一单元或多单元连接组合来 完成对物料的煅烧处理。在多单元系统中，单元煅烧处理装置被分别组合成系统的预热装 置和最终反应装置。位于系统底部的单元为最终反应装置。位于最终反应装置单元上部的 各单元为预热装置，此时各单元的隔焰气体加热炉相互连通，预热装置的隔焰气体加热炉 通过最终反应装置热烟气出口弓I入主供热源的余热烟气，各预热装置的隔焰气体加热炉在 功能上变为辅助加热炉。与最终反应装置余热烟一起，以隔焰加热的方式加热预热用高压 空气和喷放管壳体，被加热至适合温度的高压气体，依靠空气压缩机的压力泵至预热系统 喷放管的物料进口端，喷放管物料出口端与收集器相连，常温粉体物料由加料装置压入一 次预热装置的喷放管中，被空气压缩机泵过来的高温高压气流迅速切割、扩散的过程快速 完成热交换，使常温粉体物料瞬间达到热平衡。由于粉体物料是在高热喷放管中被高温高 压热气流切割、扩散的同时完成热交换的，因此热损耗极低而换热效率极高。经预热后的物 料从喷放管喷出被收集器收集，尾气由收集器分离。从尾气换热器出来的热风，被引入二次 预热装置的气体隔焰加热炉中，与二次预热装置气体隔焰加热炉的热燃气混合，共同对二 次预热高压气体进行隔焰加热的同时，也对二次预热喷放管壳体直接加热。经过一次预热 的粉体物料经收集后，由加料装置压入二次预热装置的喷放管，被高温高压气流于高热状 态的喷放管中再一次切割与扩散，此时粉体物料温度被提升至部分反应或最终反应前的临 界状态，经反复预热升温的物料最后进入最终反应装置进行最终煅烧反应处理，最终反应 装置的收集器可视为“焖料”反应器兼收集分离器，粉体物料从最终反应分离器出来成为符 合要求的煅烧产品。对于只需一次煅烧即完成分解反应的物料由单个单元组成的煅烧装置 来完成。如对煅烧产品携带的余热进行回收，可对系统装置的加热炉供风或对工厂生活供 热。本系统装置过程流畅，主燃烟气与物料相隔离、煅烧温度灵活可控、处理过程高效 快速一气呵成，单元组合可多可少，过程全自动化运行，是粉体物料低耗、快速、高效煅烧处理的理想装备。可以对多种金属、非金属粉体物料进行煅烧处理，特别适合碳酸钙、二水硫 酸钙等粉体物料的煅烧处理。
权利要求
本发明“高温高压气流强制切割扩散粉体煅烧处理系统”由喷放管、收集器、加料仓、给料装置、高温高压气流管、隔焰气体加热炉以及空气压缩机等为核心的器件组合，并以核心器件各自功能配合应用产生的总体效应，构成粉体物料煅烧处理单元装置。对需要进行煅烧处理的粉体物料，利用本装置可以使粉体物料煅烧反应限制在喷放管特定的空间内进行，通过隔焰加热的高温高压气流对喷放管内的物料进行强制切割、扩散，达到瞬间换热，高效快速完成对粉体物料进行煅烧处理的目的。本发明“高温高压气流强制切割扩散粉体煅烧处理系统”的权利要求及保护范围是1、由核心器件，喷放管、收集器、加料仓、给料装置、高温(所指高温为超过摄氏500℃以上)高压(所指高压为超过300kPa以上)气流管、隔焰气体加热炉以及空气压缩机为配合的组合。2、以喷放管、收集器、加料仓、给料装置、高温高压气流管、隔焰气体加热炉以及空气压缩机为核心器件、并由核心器件各自功能配合应用所构成的总体功能效应来完成对粉体物料的煅烧处理为本发明独创。
全文摘要
一种粉体物料煅烧处理系统“高温高压气流强制切割扩散粉体煅烧处理系统”其特征是由喷放管、收集器、加料仓、给料装置、高温高压气流管、隔焰气体加热炉以及空气压缩机等为核心的器件组合，并以核心器件各自功能配合应用所产生的总体效应，构成粉体物料煅烧处理单元装置。在本系统装置中，粉体物料的煅烧处理被限制在高热的喷放管内进行，利用高温高压气流对加入高热喷放管内的粉体物料进行强制切割、扩散，使常温物料在不到0.1秒的瞬间达到热平衡。通过多单元组合，粉体物料依次经过预热到最终分解反应的过程，达到高效节能快速煅烧处理的目的。系统装置可用于多种金属、非金属粉体矿化物的煅烧处理，特别是粉体碳酸钙物料的煅烧反应处理，可大幅降低单位产品能耗和缩短煅烧分解反应的时间。
文档编号C04B2/10GK101957136SQ20091015961
公开日2011年1月26日 申请日期2009年7月18日 优先权日2009年7月18日
发明者朱高阳 申请人:朱高阳;胡文洲;谢远席