煤气综合利用烧结陶粒生产装置的制作方法

本发明涉及废弃排放物综合利用技术领域，具体涉及一种煤气综合利用烧结陶粒生产装置。

背景技术：

自1913年人造轻质陶粒在美国问世以后，世界各国根据实际情况，积极开发以粉煤灰为主要原材料，采用烧结工艺(机立窑、回转窑、烧结机)生产的替代碎石、卵石等不可再生资源的人造轻质陶粒，广泛应用于高层建筑结构、混凝土构件、高速公路、内外墙板等建筑交通行业，并开发出用于治理城市污水、工业废水、农业土壤改制等领域的生物滤料。

依据英国莱泰克公司资料介绍，其生产的陶粒用于结构混凝土每立方约20～25英镑，高于当地碎石价格2～3倍，但由于轻质结构混凝土较普通混凝土自重减轻25％，干缩减少35％，热涨系数减少42％，导热系数减少62％，耐温达到千度左右，则节约整体投资为5～10％，故在国外应用较为普通。

陶粒在国内应用较晚，上个世纪末产量每年平均在400万m³。大部分为粘土、页岩陶粒，少数为粉煤灰陶粒，并取得一定的成果，如天津市湖水路16号剪力墙结构大开间住宅楼、上海市岚皋路22号剪力墙结构办公楼等。

综上所述，粉煤灰烧结陶粒由于其轻质、高强、耐磨、抗渗、抗震、吸声、保温等特性而广泛应用于各领域。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种煤气综合利用烧结陶粒生产装置，能利用粉煤灰为原料制备粉煤灰烧结陶粒，充分利用粉煤灰资源，变废为宝。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种煤气综合利用烧结陶粒生产装置，包括煤气发生系统、添加料预制系 统、陶粒生产系统和陶粒烧结冷却尾气处理系统；

所述煤气发生系统包括两段式煤气发生炉、焦油收集器、旋风除尘器、紧急切断器和炉前水封罐，所述两段式煤气发生炉包括顶部钟罩阀、上部干馏段炉体、下部气化段炉体和底部灰盘，所述干馏段炉体与焦油收集器连接，所述气化段炉体与旋风除尘器连接，所述焦油收集器和旋风除尘器的出口管道汇合后通过紧急切断器引入炉前水封罐；

所述添加料预制系统包括燃烧炉引风机、燃烧炉、添加料烘干机、添加料粉磨机、添加料筛分器和添加料仓，所述炉前水封罐的煤气出口管道与燃烧炉连接，所述燃烧炉引风机的出风管道与燃烧炉连接，所述燃烧炉的热空气出口管道与添加料烘干机连接，所述添加料烘干机的干料出口与添加料粉磨机连接，所述添加料粉磨机的粉料出口与添加料筛分器连接，所述添加料筛分器的粉料出口与添加料仓连接；

所述陶粒生产系统包括粉煤灰仓、称重配料系统、混料机、搅拌成核机、成球盘、陶粒烧结机、点火炉引风机、点火炉、陶粒冷却机、冷空气引风机、陶粒破碎机、陶粒筛分器和成品仓，所述添加料仓和粉煤灰仓分别与称重配料系统连接，所述称重配料系统、混料机、搅拌成核机、成球盘、陶粒烧结机、陶粒冷却机、陶粒破碎机、陶粒筛分器和成品仓依次连接，所述炉前水封罐的煤气出口管道与点火炉连接，所述点火炉引风机的出风管道与点火炉连接，所述点火炉与陶粒烧结机连接，所述冷空气引风机的出风管道与陶粒冷却机连接；

所述陶粒烧结冷却尾气处理系统包括沉降室、洗涤塔、沉淀池和清水池，所述陶粒烧结机的烧结尾气出口管道和陶粒冷却机的冷却尾气出口管道汇合后与沉降室连接，所述沉降室的尾气出口管道与洗涤塔下部连接，所述洗涤塔顶部与废气排放烟囱连接，所述清水池与自来水管网连接，所述清水池通过循环泵与洗涤塔内的喷淋系统连接，所述洗涤塔底部与沉淀池连接，所述沉淀池与清水池连接。

进一步，所述煤气发生系统还包括汽包和煤气发生炉引风机，所述气化段 炉体设有夹水套，所述汽包与软化水管网连接，气化段炉体的夹水套入口和出口分别与汽包连接，汽包的水蒸汽出口分为两路，一路引入两段式煤气发生炉用作气封蒸汽，另一路与煤气发生炉引风机的出风管道汇合后引入两段式煤气发生炉底部用作气化剂。

进一步，所述煤气发生系统还包括剩余煤气水封箱和水封给水管道，工业水管网通过水封给水管道分别与剩余煤气水封箱、灰盘、紧急切断器和炉前水封罐连接。

进一步，所述添加料烘干机为滚筒烘干机，所述添加料筛分器为旋振筛。

进一步，所述添加料筛分器的粉料出口通过单螺旋输送机与添加料仓连接。

进一步，所述混料机为双螺旋搅拌混料机，所述搅拌成核机为双叶片搅拌成核机，所述陶粒冷却机为回转式冷却机，所述陶粒破碎机为双辊破碎机，所述陶粒筛分器为平板振动筛。

进一步，所述添加料仓与称重配料系统之间、粉煤灰仓与称重配料系统之间、称重配料系统与混料机之间、混料机与搅拌成核机之间以及搅拌成核机与成球盘之间均通过单螺旋输送机连接。

进一步，所述成球盘与陶粒烧结机之间、陶粒烧结机与陶粒冷却机之间、陶粒冷却机与陶粒破碎机之间、陶粒破碎机与陶粒筛分器之间、陶粒筛分器与成品仓之间均通过皮带输送机连接。

本发明的有益效果在于：

1、本发明设置了添加料烘干机对块状或糊状的添加料(如煤矸石、尾矿渣、粘土)进行烘干处理，然后设置添加料粉磨机对烘干的添加料进行粉磨，粉磨后的添加料经过添加料筛分器筛分，得到合格的干燥粉状添加料。

2、本发明利用粉煤灰为原料，与添加料配料，经过混料、成核、成球、烧结、冷却、破碎、筛分等工序制得粉煤灰烧结陶粒产品，充分利用了粉煤灰资源，变废为宝。

3、本发明采用两段式煤气发生炉作为热源设备，两段式煤气发生炉包括上 部干馏段炉体和下部气化段炉体；上部干馏段炉体形成的焦油为低温干馏产物，其流动性较好，通过焦油收集器收集起来进行集中处置；下部气化段炉体生成的气化煤气不含焦油；气化煤气与干馏煤气形成的混合煤气为半水煤气，也是热煤气，较为纯净，不含焦油，不需冷却净化。因此，本发明提高了煤气热值与气化效率，并且减少了环境污染。

4、本发明将陶粒烧结尾气和陶粒冷却尾气共用一套尾气处理系统，陶粒烧结冷却尾气含有破碎陶粒粉尘，尾气首先通过沉降室除去较大颗粒粉尘，再进入洗涤塔用水进行喷淋洗涤，进一步除尘，处理后的尾气经废气排放烟囱排放。因此，本发明对粉煤灰烧结陶粒生产过程中产生的陶粒烧结尾气和陶粒冷却尾气进行了充分处理，保证了环保清洁生产。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为煤气发生系统的结构示意图；

图2为添加料预制系统的结构示意图；

图3为陶粒生产系统的结构示意图；

图4为陶粒烧结冷却尾气处理系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

本发明的煤气综合利用烧结陶粒生产装置，包括煤气发生系统、添加料预制系统、陶粒生产系统和陶粒烧结冷却尾气处理系统。

图1为煤气发生系统的结构示意图，如图所示，煤气发生系统包括两段式煤气发生炉11、焦油收集器12、旋风除尘器13、紧急切断器14和炉前水封罐15，所述两段式煤气发生炉11包括顶部钟罩阀111、上部干馏段炉体112、下部气化段炉体113和底部灰盘114，所述干馏段炉体112与焦油收集器12连接， 所述气化段炉体113与旋风除尘器13连接，所述焦油收集器12和旋风除尘器13的出口管道汇合后通过紧急切断器14引入炉前水封罐15。

所述煤气发生系统还包括汽包16和煤气发生炉引风机17，所述气化段炉体113设有夹水套，所述汽包16与软化水管网18连接，气化段炉体113的夹水套入口和出口分别与汽包16连接，汽包16的水蒸汽出口分为两路，一路引入两段式煤气发生炉11用作气封蒸汽，另一路与煤气发生炉引风机17的出风管道汇合后引入两段式煤气发生炉11底部用作气化剂。

所述煤气发生系统还包括剩余煤气水封箱19和水封给水管道，工业水管网10通过水封给水管道分别与剩余煤气水封箱19、灰盘114、紧急切断器14和炉前水封罐15连接。

首先煤从炉顶煤仓经两组钟罩阀111进入两段式煤气发生炉11，煤在干馏段炉体112经过充分的干燥和长时间的低温干馏，逐渐形成半焦，进入气化段炉体113，炽热的半焦在气化段炉体113与炉底鼓入的气化剂充分反应，经过炉内还原层、氧化层而形成煤灰渣，由炉栅驱动从底部灰盘114自动排出。

煤在低温干馏的过程中，以挥发份析出为主生成的煤气称为干馏煤气，组成两段式煤气发生炉11的顶部煤气，约占总煤气量的40％，其热值较高(6700kJ/Nm³)温度较低(120℃左右)，并含有大量的焦油。这种在干馏段炉体112形成的焦油为低温干馏产物，其流动性较好，通过焦油收集器12收集起来进行集中处置。在气化段炉体113，炽热的半焦和气化剂(空气、水蒸汽)经过还原、氧化等一系列化学反应生成的煤气，称为气化煤气，组成两段式煤气发生炉11的底部煤气，约占总煤气量的60％，其热值相对较低(6400kJ/Nm³)，温度较高(450℃左右)。因煤在干馏段炉体112低温干馏时间充足，进入气化段炉体113的煤已变成半焦，因此生成的气化煤气不含焦油。气化煤气经旋风除尘器13除尘后与干馏煤气形成混合煤气经紧急切断器14和炉前水封罐15去燃烧用于提供热源。

在气化段炉体113设置有水夹套，将汽包16内的软化水引入水夹套，通过 此自产水蒸汽，水蒸汽一部分用作气封蒸汽，另一部分与煤气发生炉引风机17引入的空气混合用作气化剂。

煤气发生系统由于采用了双段式热脱焦油工艺，得到的煤气为半水煤气，也是热煤气，较为纯净，不含焦油，不需冷却净化。煤气成分为CO、H₂、CH₄、CnHm等可燃成分和CO₂、N₂等不可燃成分，以及在气化过程中未完全反应的助燃剂氧以及未完全分解的水蒸汽。煤气发生炉采用块状无烟煤，不需破碎；煤气为连续产生和使用，不需气柜储存。

图2为添加料预制系统的结构示意图，如图所示，添加料预制系统包括燃烧炉引风机21、燃烧炉22、添加料烘干机23、添加料粉磨机24、添加料筛分器25和添加料仓26，所述炉前水封罐15的煤气出口管道与燃烧炉22连接，所述燃烧炉引风机的21出风管道与燃烧炉22连接，所述燃烧炉22的热空气出口管道与添加料烘干机23连接，所述添加料烘干机23的干料出口与添加料粉磨机24连接，所述添加料粉磨机24的粉料出口与添加料筛分器25连接，所述添加料筛分器25的粉料出口与添加料仓26连接。

所述添加料烘干机23为滚筒烘干机，所述添加料筛分器25为旋振筛。

所述添加料筛分器25的粉料出口通过单螺旋输送机与添加料仓26连接。

煤气在燃烧炉22中与燃烧炉引风机21引入的空气混合燃烧产生热空气，从燃烧炉22来的热空气与块状或糊状的添加料(如煤矸石、尾矿渣、粘土)并流至添加料烘干机23进行热交换，经热空气干燥后的添加料从添加料烘干机23出口流至添加料粉磨机24进行粉磨，粉磨后的添加料经过添加料筛分器25筛分出合格的干燥粉状添加料流入添加料仓26。

图3为陶粒生产系统的结构示意图，如图所示，陶粒生产系统包括粉煤灰仓30、称重配料系统31、混料机32、搅拌成核机33、成球盘34、陶粒烧结机35、点火炉引风机301、点火炉302、陶粒冷却机36、冷空气引风机303、陶粒破碎机37、陶粒筛分器38和成品仓39，所述添加料仓26和粉煤灰仓30分别与称重配料系统31连接，所述称重配料系统31、混料机32、搅拌成核机33、 成球盘34、陶粒烧结机35、陶粒冷却机36、陶粒破碎机37、陶粒筛分器38和成品仓39依次连接，所述炉前水封罐15的煤气出口管道与点火炉302连接，所述点火炉引风机301的出风管道与点火炉302连接，所述点火炉302与陶粒烧结机35连接，所述冷空气引风机303的出风管道与陶粒冷却机36连接。

所述混料机32为双螺旋搅拌混料机，所述搅拌成核机33为双叶片搅拌成核机，所述陶粒冷却机36为回转式冷却机，所述陶粒破碎机37为双辊破碎机，所述陶粒筛分器38为平板振动筛。

所述添加料仓26与称重配料系统31之间、粉煤灰仓30与称重配料系统31之间、称重配料系统31与混料机32之间、混料机32与搅拌成核机33之间以及搅拌成核机33与成球盘34之间均通过单螺旋输送机连接。所述成球盘34与陶粒烧结机35之间、陶粒烧结机35与陶粒冷却机36之间、陶粒冷却机36与陶粒破碎机37之间、陶粒破碎机37与陶粒筛分器38之间、陶粒筛分器38与成品仓39之间均通过皮带输送机连接。

将粉煤灰与添加料通过称重配料系统31精确计量后送入混料机32均匀搅拌，混合后的物料送入搅拌成核机33外加一定量的水湿混成核，将含有晶核的湿混料送入成球盘34，并根据工艺要求配制水量，进行成球(按照陶粒技术性能、粒径级配调整成球盘的倾角、角速度、挡板高度、刮板位置、进料量和配水量及状态)，再将合格生料球送入陶粒烧结机35，利用煤气在点火炉302中点火后对陶粒烧结机35中的生料球进行烧结，烧结得到的陶粒送入陶粒冷却机36中，由冷空气引风机303鼓入空气进行冷却处理，最后由陶粒破碎机37和陶粒筛分器38对板结、粘接的陶粒破碎、筛分后得到粉煤灰烧结陶粒产品。

图4为陶粒烧结冷却尾气处理系统的结构示意图，如图所示，陶粒烧结冷却尾气处理系统包括沉降室41、洗涤塔42、沉淀池43和清水池44，所述陶粒烧结机35的烧结尾气出口管道和陶粒冷却机36的冷却尾气出口管道汇合后与沉降室41连接，所述沉降室41的尾气出口管道与洗涤塔42下部连接，所述洗涤塔42顶部与废气排放烟囱连接，所述清水池44与自来水管网45连接，所述 清水池44通过循环泵46与洗涤塔42内的喷淋系统连接，所述洗涤塔42底部与沉淀池43连接，所述沉淀池43与清水池44连接。

所述沉降室41为重力沉降室。

所述沉淀池43为两级沉淀池，上一级沉淀池通过溢流口与下一级沉淀池连接。

所述洗涤塔42为填料塔。

陶粒烧结尾气和陶粒冷却尾气共用一套尾气处理系统，陶粒烧结冷却尾气含有破碎陶粒粉尘，尾气首先通过沉降室41除去较大颗粒粉尘，再进入洗涤塔42用水进行喷淋洗涤，进一步除尘，处理后的尾气经废气排放烟囱排放。洗涤塔42喷淋洗涤废水在沉淀池43沉淀出沉渣排放，上层清水流入清水池44循环喷淋使用。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。