一种高铝煤粉炉粉煤灰焙烧活化的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种高铝煤粉炉粉煤灰焙烧活化的装置，实现由高铝煤粉炉粉煤灰提取工业级氧化铝。该装置包括造粒机、干燥床、焙烧炉、冷却床；所述造粒机与干燥床连接，干燥床与焙烧炉连接、焙烧炉与冷却床连接。所述的焙烧炉的炉体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，焙烧炉的给料口设置在锥段以上，设置在底部的布风板采用小风帽，热风进口设置在锥段以下；旋风分离器设置在炉体上，旋风分离器上部设置有烟气出口，旋风分离器下方设置有返料腿，返料腿上设置有排料口。本实用新型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。
【专利说明】一种高铝煤粉炉粉煤灰焙烧活化的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种高铝煤粉炉粉煤灰焙烧活化的装置，实现由高铝煤粉炉粉煤灰提取工业级氧化铝。
【背景技术】
[0002]煤粉炉粉煤灰粉是在炉膛中高温燃烧的产物，主要成份有:Al203、Si02、Fe203、Fe0、T12, CaO、K20、MgO等，其中氧化铝的含量一般可达到20%?40%，最高可达50%以上，可代替铝土矿成为一种很好的氧化铝资源。由于燃烧温度大于1000度，大部份粉煤灰是以玻璃体形式存在，其结构聚合度大，化学性质十分稳定。
[0003]开展粉煤灰的综合利用研究具有重要战略意义，也是近年来国内外的研究热点，通过资源的回收利用，可以有效地保护生态和资源环境。粉煤灰的来源主要是电厂的燃煤锅炉，目前对于循环流化床燃煤锅炉产生的粉煤灰国内已经取得了显著成果，但是由于高铝煤粉炉粉煤灰中的铝与硅以高能键的形式结合，以玻璃体形式存在，其结构聚合度大，化学性质十分稳定，这就给实现氧化铝的提取带来了难度。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种高铝煤粉炉粉煤灰焙烧活化的装置，以实现由高铝煤粉炉粉煤灰提取工业级氧化铝。
[0005]为达到上述目的，本实用新型所采取的技术方案为:
[0006]一种高铝煤粉炉粉煤灰焙烧活化的装置，包括造粒机、干燥床、焙烧炉、冷却床；所述造粒机与干燥床连接，干燥床与焙烧炉连接、焙烧炉与冷却床连接。
[0007]所述的焙烧炉的炉体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，焙烧炉的给料口设置在锥段以上，设置在底部的布风板采用小风帽，热风进口设置在锥段以下；旋风分离器设置在炉体上，旋风分离器上部设置有烟气出口，旋风分离器下方设置有返料腿，返料腿上设置有排料口。
[0008]所述的干燥床为流态化干燥床，采用低风速的负压鼓泡床技术，流化风温不高于150。。。
[0009]所述的焙烧炉为流态化焙烧炉，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。
[0010]所述的冷却床将颗粒的温度降低到80°C以下。
[0011]本实用新型所取得的有益效果为:
[0012]本实用新型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。本发明采用机械造粒方式保证颗粒的强度，采取多级干燥的形式完成颗粒的初步机械干燥过程，通过优化物料的焙烧活化时间，保证氧化铝的焙烧活化提取率，热量回收工艺可以提高能量利用率，最终达到低能耗、高提取率的资源循环利用效果，符合国家节能环保和废弃物资源再利用的产业政策。
[0013](I)造粒过程实现了反应物料以颗粒状进行结合，具备后续流态化焙烧的条件；
(2)物料的焙烧活化过程采用多级干燥、分级焙烧、差温运行，各工艺单元可独立运行，做到互不干扰；(3)系统对高、低温烟气和高温物料颗粒均进行多级余热回收，通过热量的梯级利用实现能耗的最小化；(4)系统有效的解决了高温粉煤灰中的氧化铝活化问题，能够实现粉煤灰资源的综合利用。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型所述高铝煤粉炉粉煤灰焙烧活化的装置结构图；
[0015]图2为本实用新型所述高铝煤粉炉粉煤灰焙烧活化的装置中的焙烧炉结构图；
[0016]图中:1、造粒机；2、干燥床；3、焙烧炉；4、冷却床；5、炉体；6、给料口 ；7、布风板；
8、热风进口 ；9、排料口 ；10、返料腿；11、旋风分离器；12、烟气出口。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
[0018]如图1所示，本实用新型所述的高铝煤粉炉粉煤灰焙烧活化的装置包括造粒机1、干燥床2、焙烧炉3、冷却床4 ;所述造粒机I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；高铝煤粉炉粉煤灰焙烧活化的方法包括造粒、干燥、焙烧活化、物料冷却步骤，具体如下:
[0019]粉煤灰与(NH4) 2S04按照混合摩尔比1:3?5进行掺混配比后进入造粒机I，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。
[0020]所述的造粒过程为机械挤压造粒工艺。粉煤灰与(NH4) #04按照混合摩尔比1:3?5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。由于在挤压过程中，相对高的挤压作用，会使造粒颗粒温度升高，颗粒表面温度可以达到60°C左右。在此高的温度作用下，位于颗粒表面的硫酸铵颗粒被部分融化。被挤压融化的硫酸铵颗粒与周围的粉煤灰颗粒相互粘结，使得造粒颗粒具有高的强度，并且造粒颗粒表面相对光滑。
[0021]所述的干燥过程是通过干燥床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，主要设备为流态化干燥床2。干燥床2主要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。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。
[0022]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。
[0023]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。
【权利要求】
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(I)、干燥床(2)、焙烧炉(3)、冷却床(4);所述造粒机⑴与干燥床⑵连接，干燥床⑵与焙烧炉(3)连接、焙烧炉(3)与冷却床⑷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⑶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。
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，焙烧炉(3)为间歇排料型。
【文档编号】C01F7/02GK204185253SQ201420491134
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年8月28日 优先权日:2014年8月28日
【发明者】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