专利名称：向矿渣微粉中添加脱硫灰的装置及使用该装置添加脱硫灰的方法
技术领域：
本发明属于脱硫エ艺废弃物脱硫灰处理应用的技术领域，特别是一种在矿渣微粉中添加脱硫灰以形成复合掺合料的添加方法及装置。
背景技术：
为了減少煤燃烧向环境中排放大量的S02污染环境，常将煤中的硫元素用钙基等方法固定成为固体防止燃烧时生成S02，此种技术手段简称脱硫，常见的脱硫方法有燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫等3类。脱硫的实质是把烟气中的气态的ニ氧化硫固定为固态形成脱硫灰(或脱硫石膏)，而脱硫灰(或脱硫石膏)同样需要妥善处理，否则其中的硫仍会对环境造成污染。以钢铁企业为例，其烧结(球団)烟气中S02排放总量巨大，烧结(球団)烟气的特点使干法、半干法烟气脱硫技术(SDA、CFB等)成为主流技术和发展方向之一。干法、半干法脱硫灰粒度细，比表面约5000cm2/g，是CaS03、CaS04、Ca (OH) 2及CaC12的混合物，含水率约2 3%，流动好。脱硫灰处置长久以来在国内国际都是ー个难题。目前钢铁企业多数采用集中堆积的方式处理脱硫灰，然而这种处理方式存在固有的缺陷，即随着生产的不断进行而不断増加的脱硫灰堆积保管所需要的成本也会不断増加，同时其造成环境污染的风险也不断増加，必然成为钢铁企业不必要的负担。专利200410015724. X提出将水泥熟料、脱硫灰、粉煤灰和高炉矿渣混合研磨生产水泥的方法。这些方法需专门建立新的生产线，成本较大。专利201010178521. 8提出利用脱硫灰与矿渣或粉煤灰为主要原料生产保温砌块，加工エ艺简单，实现了脱硫灰的综合利用。但此法所用原料并非全部由钢铁企业产生，需要建立专门的生产线，对于钢铁企业而言一次性投资和生产成本均过高。专利200910074290. 3提出将脱硫灰加工为改性脱硫灰后与水泥熟料、矿渣、钢渣、激发剂和减水剂混合研磨成生态水泥的方法，所用到原料主要为钢铁企业生产废料，可以减少固体废料又能产生经济效益。专利201010510854. 6提出以脱硫灰为主料，辅以矿渣石膏水泥熟料混合研磨成无机凝胶材料，纯机械研磨生产，避免了煅烧造成的高污染高能耗，エ艺简单，成本低廉。专利200910232147. 2提出根据脱硫灰中氯离子含量的不同，可在钢铁厂炼铁副产物高炉水渣经过研磨烘干后得到的矿渣微粉中添加2 6%的脱硫灰，对矿渣微粉的品质没有不良影响，各项指标符合国家标准GB/T 18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣》对矿渣微粉的质量要求。将脱硫灰添加到矿渣微粉中不仅可以解决脱硫灰处置这一令人头疼的难题，而且 可以产生较为可观的副收入。以年产500万吨生铁的中型钢铁企业为例，其年产矿渣微粉约200万吨，年产脱硫灰约6 10万吨。如果保守地将脱硫灰按照2%的比例加入到矿渣微粉中计算，脱硫灰的当前售价约10元/吨(常常无人问律)，矿渣微粉的当前售价约为250元/吨，每年处置脱硫灰4万吨，可形成960万元的副收入。虽然达到一定比表面要求的脱硫灰可以按一定的比例直接添加到矿渣微粉中，但由于脱硫灰的添加比例通常很小，而作为大宗物资的矿渣微粉的产量又非常大，矿渣微粉的品质检验采用的是取样抽检制，这使得添加过程有极大的风险。一方面，如果添加的脱硫灰量过大，或加入过程不均匀引起局部添加脱硫灰的量过大，将会造成矿渣微粉凝固时间延长，相关强度指标及氯离子含量指标不合格，从而造成成千上万吨的矿渣微粉及混凝土工程出现质量事故，给矿渣微粉生产厂家及混凝土用户造成极大损失。另ー方面，矿渣微粉生产线产量大，一般在90 120t/h。由于热エ系统稳定建立比较繁琐,磨机内料床的稳定建立比较困难，因此矿渣微粉生产对整个生产线系统的整体稳定性要求很高。如果脱硫灰加入不当，会造成磨机振动过大而影响矿渣微粉的正常生产。所以采用可靠稳定的加入方法保证添加脱硫灰后的矿渣微粉品质稳定和安全是非常关键的。
发明内容
发明目的本发明的目的是提供一种向矿渣微粉中添加脱硫灰的方法及装置，在不影响原有矿渣微粉生产线的前提下，解决脱硫灰添加量无法精确控制和添加不均匀的问题。为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案一种向矿渣微粉中添加脱硫灰的装置，包括给料装置，所述给料装置依次通过计量装置、锁风装置连接风粉混合装置，所述风粉混合装置分别连接气源和风粉注入装置，所述风粉注入装置分别通过若干支风管连接磨机与布袋除尘器之间的连接管道，所述若干支风管(22)均匀分布在连接管道的同一径向截面的圆周上。其中，所述计量装置为转子称、回转天平或计量皮帯。其中，所述气源为空气、烟气或压缩氮气。使用所述的装置向矿渣微粉中添加脱硫灰的方法，包括以下步骤a、通过给料装置将脱硫灰送入计量装置，计量装置对脱硫灰进行称重计量，并与中控设定的添加量数据进行比较，通过反馈控制对给料装置的给料量进行动态调节；b、将满足中控要求的定量的脱硫灰经过锁风装置后送入风粉混合装置，同时向风粉混合装置通入定量气体，使脱硫灰与气体充分混合形成气固两相流；其中，所述的气体为压缩空气、压缩烟气或压缩氮气；C、将得到的气固两相流送入风粉注入装置，通过风粉注入装置连接的支风管将气固两相流分别通入磨机与布袋除尘器之间的连接管道中，使携帯脱硫灰的气固两相流与携带矿渣微粉的气固两相流进行混合；其中，脱硫灰与矿渣微粉的质量比为O. 01 10%。其中，步骤b中，脱硫灰与气体的气固两相流的固气比为O. I 10 ;脱硫灰与气体的气固两相流的固气比最佳为I 2。其中，步骤c中，脱硫灰与矿渣微粉的质量比为O. I 6%。本发明与现有的向矿渣微粉中添加脱硫灰的技术相比具有以下特点(I)本发明使用计量装置对脱硫灰进行称重计量，与设定添加量数据进行比较，通过反馈控制对给料装置的给料量进行动态调节，实现了实时精确控制脱硫灰添加剂量，保证了混合后矿渣微粉的质量，使其满足国家标准GB/T18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣》。(2)本发明将脱硫灰以气固两相流的形式，在磨机与布袋除尘器之间的管道内，和矿渣微粉与烟气形成的另ー股稀相气固两相流混合，不仅实现脱硫灰的精确定量加入，并与矿渣微粉生产线实时产量的波动保持高度同步，而且同时实现脱硫灰与矿渣微粉的均匀混合。由于此处烟气温度较低，避免出现脱硫灰中所含结晶水脱水后导致粘结现象，有效地減少了粘料对矿渣微粉生产线中磨机、皮带等设备的工作性能的影响，減少混合方法对于原有生产线造成的产能和可靠性的下降、(3)本发明通过两股稀相气固两相流混合，实现两种目标固态粉料的混合，令混合程度更加均匀，杜绝出现混合不均匀导致的脱硫灰含量超标，提高混合后矿渣微粉的质量稳定性和可靠性。
图I为典型的矿渣微粉生产线示意图；图2为本发明的向矿渣微粉中添加脱硫灰的原理示意图；图3为脱硫灰的计量与送料环节示意图；图4为支风管与连接管道的接ロ处截面示意图；图5为本发明在钢铁企业矿渣微粉生产线中的应用示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做更进一歩的解释。典型的矿渣微粉生产流程如图I所示，高炉水渣在室外堆场I进行存储，通过装载机移至室内堆场2堆置一段时间进行自然脱水，再通过皮带3将高炉水渣运至原料仓4进行缓存；在原料仓4的下方设置定量给料机5将一定量的高炉水渣稳定地投入到入磨皮带6，经过入磨皮带6的提升将高炉水渣投入到磨机8内，在磨机8内高炉水渣被研磨成超细粉末(即矿渣微粉);在高炉水渣被研磨成矿渣微粉的同吋，热风炉7不断向磨机8内吹入热烟气，矿渣微粉被热烟气所干燥并携带至布袋收尘器12 ;引风机11与布袋收尘器12连接，将通过布袋收尘器12的热烟气引出，被引出的热烟气一部分被再次导入磨机8内循环利用，另一部分被烟囱10排出；被布袋收尘器12收集下来的矿渣微粉通过空气斜槽13、入库斗提14输送至矿渣微粉成品库15内储存，最后通过汽车(或火车、轮船)16发运至用户。从图I可以看出脱硫灰添加到矿渣微粉中有如下7个时机I)在入磨皮带4上添加；2)在磨机8内添加；3)在磨机8至布袋除尘器12之间的连接管道23中上添加；4)在布袋除尘器12内添加；5)在空气斜槽13中添加；6)在入库斗提14的入口添加；7)在汽车(或火车、轮船)16外运前添加。对于时机I )，由于脱硫灰很干燥犹如水泥，有很强吸水性，高炉水渣的水分通常在8 15%，脱硫灰会粘结在入磨皮带4的表面，造成计量的偏差，同时影响皮带4的正常运 转。
对于时机2)，虽然可以避免时机I)的弱点，但磨机8入口烟气温度通常在180 240°C之间，脱硫灰中的CaS03和CaS04含有结晶水，部分结晶水析出使得脱硫灰粘结在磨辊和磨盘的表面，使磨机振动加大，矿渣微粉生产的稳定性受到影响。专利200910232147. 2提出了ー种研磨掺拌同时进行的方法，很可能会有这种結果。对于时机4)、5)和6),由于磨机产量根据原料情况和热エ情况的不同是波动的，而布袋除尘器12内有很大的容量使得除尘器内常常缓存有很多矿渣微粉。因此在此处添加无法保证脱硫灰添加量与水渣投入量保持同歩，从而无法添加。对于时机7)，需要使用強力混合机等设备采用机械搅拌的方式进行混合，并通过皮带秤等方式进行计量，一次性投资成本较高，经济性较差。时机3)最容易保证脱硫灰添加量与水渣投入量的同歩，同时对矿渣微粉的生产不产生影响，因此为最佳实现方式。
磨机8至布袋除尘器12之间的连接管道23中是矿渣微粉与烟气的气固两相流，固气比约为0. 25 O. 6Kg (固)/Kg (气)，烟气流速16 20m/s，烟温度80 90°C，属于湍流。为了获得较好的混合效果，理想的方法是将脱硫灰也变成气固两相流，并以比较低的固气比，使两股两相流进行混合，利用烟气流动的湍流运动获得极高的混合均匀性。气固两相流随着固气比的増加，其流动形态从均匀流依次演变为分层流、脉动流及柱塞流。随着固气比降低，添加同等脱硫灰量的条件下耗气量将增加，能耗相应増加。从混合均匀性与经济性角度出发，脱硫灰与气体的固气比选择O. I IOKg (固)/Kg (气)，可以获得优良的综合性能。本发明中所述的固气比是指固体的重量与气体的重量百分比。如图2、3和4所示，本发明的一种向矿渣微粉中添加脱硫灰的装置包括给料装置17、计量装置18、锁风装置19、风粉混合装置20、风粉注入装置21、支风管22和气源25。给料装置17负责供给脱硫灰，给料装置17依次通过计量装置18、锁风装置19连接风粉混合装置20，计量装置18直接由中控系统控制，负责脱硫灰的称重，计量装置18可以采用转子称、回转天平或计量皮带，转子称是在带压条件下进行动态计量，回转天平和计量皮带是在常压下进行动态计量；锁风装置19负责将脱硫灰由常压区送入带有一定正压的风粉混合装置20，锁风装置19可以是锁风阀、回转阀、螺旋泵或叶轮给料机；当计量装置18采用转子称时，可以省略锁风装置19。风粉混合装置20为ー容器，风粉混合装置20分别连接气源25和风粉注入装置21，气源25负责向风粉混合装置20内通入所需空气，气源25可以采用压缩氮气气源、压缩空气气源，也可以使用风机从外界导入空气或烟气，风粉混合装置20负责将通入的气体与脱硫灰进行充分混合，形成气固两相流；风粉注入装置21分别通过六根支风管22连接磨机8与布袋除尘器12之间的连接管道23，风粉注入装置21负责通过支风管22将上述气固两相流注入到连接管道23中，风粉注入装置21为输送管道；支风管22和连接管道23的接ロ均匀分布在连接管道23靠近磨机8 一侧的同一径向截面的圆周上，并且每个支风管22的管径相同，这样可以保证通入连接管道23内的携帯脱硫灰的稀相气固两相流与携帯矿渣微粉的热风均匀混合。使用上述装置，在向矿渣微粉中添加脱硫灰时，按照以下步骤进行a、通过给料装置17将脱硫灰送入计量装置18，计量装置18对脱硫灰进行称重计量，并与中控设定的添加量数据进行比较，通过反馈控制对给料装置17的给料量进行动态调节。b、将称量好的满足中控要求数量的脱硫灰经过锁风装置19后送入风粉混合装置20，同时气源25向风粉混合装置20通入气体，使脱硫灰与气体充分混合形成气固两相流，并且保证脱硫灰与气体的形成的气固两相流的固气比为O. I IOKg (固)/Kg (气)，最佳的固气比为1 2Kg (固)/Kg (气)。其中，所述的气体为空气、烟气、压缩空气或压缩氮气，烟气例如可以是エ业烟气等。C、将得到的气固两相流送入风粉注入装置21，通过风粉注入装置21连接的六根支风管22将稀相气固两相流从环周分六个方向通入磨机8与布袋除尘器12之间的连接管道23中，使携帯脱硫灰的气固两相流与携帯矿渣微粉的气固两相流进行均匀混合。其中，脱硫灰与矿渣微粉的质量比为O. 01 10%，最佳为O. I 6%。如图5为本发明在钢铁企业矿渣微粉生产线中的应用示意图。矿渣经过磨机8磨 成矿渣微粉后由热风送至布袋除尘器12，在磨机8与布袋除尘器12的连接管道23中通过风粉注入装置21以稀相气固两相流的形式注入脱硫灰，脱硫灰与矿渣微粉在连接管道中混合后进入布袋除尘器12，布袋除尘器12将风粉进行分离，粉进入添加脱硫灰的矿渣微粉收集装置24，热风由风机11引入后一部分进入畑 10，另一部分与热风混合后返回到磨机8中。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种向矿渣微粉中添加脱硫灰的装置，其特征在于包括给料装置(17)，所述给料装置(17 )依次通过计量装置(18 )、锁风装置(19 )连接风粉混合装置(20 )，所述风粉混合装置(20 )分别连接气源(25 )和风粉注入装置(21)，所述风粉注入装置(21)分别通过若干支风管(22)连接磨机(8)与布袋除尘器(12)之间的连接管道(23)，所述若干支风管(22)均匀分布在连接管道(23)的同一径向截面的圆周上。
2.根据权利要求I所述的ー种向矿渣微粉中添加脱硫灰的装置，其特征在于所述计量装置(18)为转子称、回转天平或计量皮帯。
3.根据权利要求I或2所述的ー种向矿渣微粉中添加脱硫灰的装置，其特征在于所述气源(25)为空气、烟气或压缩氮气。
4.使用权利要求I所述的装置向矿渣微粉中添加脱硫灰的方法，其特征在于，包括以下步骤 a、通过给料装置(17)将脱硫灰送入计量装置(18)，计量装置(18)对脱硫灰进行称重计量，并与中控设定的添加量数据进行比较，通过反馈控制对给料装置(17)的给料量进行动态调节； b、将满足中控要求的定量的脱硫灰经过锁风装置(19)后送入风粉混合装置(20)，同时向风粉混合装置(20)通入定量气体，使脱硫灰与气体充分混合形成气固两相流；其中，所述的气体为压缩空气、压缩烟气或压缩氮气； C、将得到的气固两相流送入风粉注入装置(21)，通过风粉注入装置(21)连接的支风管(22)将气固两相流分别通入磨机(8)与布袋除尘器(12)之间的连接管道(23)中，使携带脱硫灰的气固两相流与携帯矿渣微粉的气固两相流进行混合；其中，脱硫灰与矿渣微粉的质量比为O. 01 10%。
5.根据权利要求4所述的ー种向矿渣微粉中添加脱硫灰的方法，其特征在于步骤b中，脱硫灰与气体的气固两相流的固气比为O. I 10。
6.根据权利要求5所述的ー种向矿渣微粉中添加脱硫灰的方法，其特征在于步骤b中，脱硫灰与气体的气固两相流的固气比为I 2。
7.根据权利要求4所述的ー种向矿渣微粉中添加脱硫灰的方法，其特征在于步骤c中，脱硫灰与矿渣微粉的质量比为O. I 6%。
全文摘要
本发明公开了一种向矿渣微粉中添加脱硫灰的装置，以及使用该装置向矿渣微粉中添加脱硫灰的方法，将脱硫灰以稀相气固两相流的形式，注入到磨机与布袋除尘器之间的管道中，与管道内矿渣微粉与烟气形成的另一股稀相气固两相流混合，不仅实现脱硫灰的精确定量加入，并与矿渣微粉生产线实时产量的波动保持高度同步，而且同时实现脱硫灰与矿渣微粉的均匀混合。由于此处烟气温度较低，可以避免出现脱硫灰中所含结晶水脱水后导致粘结现象，有效地减少了粘料对矿渣微粉生产线中磨机、皮带等设备的工作性能的影响，减少混合方法对于原有生产线造成的产能和可靠性的下降。
文档编号C04B7/26GK102690070SQ20121018470
公开日2012年9月26日 申请日期2012年6月6日 优先权日2012年6月6日
发明者张刘瑜, 张旭, 李雪松, 赵士清, 黄裕东 申请人:江苏大峘集团有限公司, 江苏永钢集团有限公司