专利名称：硫铁矿制酸排渣热回收方法及设备系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及硫铁矿制酸过程中固体废弃物的处理及热循环利用，尤其涉及硫铁矿制酸过程中焙烧渣和其配套余热锅炉高温渣的排渣及热量回收工艺方法。本发明还涉及实现上述排渣热回收工艺方法的设备系统。
背景技术：
硫铁矿制酸过程中，需将硫铁矿在焙烧炉中焙烧，焙烧过程中为了充分利用余热， 节能降耗，一般要设置余热锅炉和汽轮机发电，以实现酸、热、电的联产。在硫铁矿制酸过程中，由于焙烧炉和余热锅炉产生大量的废渣，硫铁矿制酸产生的固体废弃物即高温焙烧渣一直是困扰企业生产管理、现场管理和环境保护综合治理的难题，主要原因是焙烧炉和余热锅炉所产出的焙烧渣温度高(850°C-IIO(TC)，粒度细(200目-500目)，原有的处理方式大多为水力冲渣式或对渣直接进行水淋增湿，造成生产现场扬尘和水、汽、尘多重污染，因水、汽、尘中酸性物质较多，对现场设备的腐蚀非常严重，对环境造成很大的污染。并且由于高温渣直接进行淋水或水力冲渣造成大量的水资源浪费，并污染水源，若进行水处理，投入费用高昂，导致大量的热量流失。经过水力冲渣或水淋增湿后的渣若需要重新利用必须进行烘干处理，烘干处理投入成本高昂。中国专利申请200910102626. 2公开了一种硫铁矿制酸中的渣输送方法，焙烧炉高温烧渣通过冷渣机冷却并回收热量后，直接进入皮带输送至既定堆场；废锅、电尘烧渣通过各自的浸没式冷却滚筒冷却、增湿后进入皮带，送入既定堆场；该方法可实现渣灰分离，且高温烧渣的热能得到部分回收利用，有一定的环保效益，但其并未彻底解决细渣冷却及热回收问题。中国专利申请200910115313. 0公开了一种气流输送干式排渣的方法及装置，包括对烧洛的冷却、输送和储存，其将焙烧洛送焙烧洛冷却器冷却，由刮板运输机将冷却后的烧渣送至中间仓，再用气流将中间仓储存的烧渣输送至目标仓，最后集中向外运输。该方法实现了硫铁矿制酸焙烧炉和余热锅炉的全程干式排渣，但其采用的气流输送方式要求相应的设备系统有更高的密闭性，否则会造成更大的环境污染，也易因设备密封失效导致设备运行停止，影响正常生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于硫铁矿制酸过程中焙烧炉及余热锅炉所产生的温度高、粒度细的排渣，既干式排渣和热量回收的工艺方法，以解决硫铁矿制酸过程中排渣处理所产生的环境污染及排渣热回收利用率较低的问题。硫铁矿制酸是将硫铁矿(包括硫精砂)送入焙烧炉内焙烧，生成烧渣和含杂质二氧化硫气体。其第一排渣点为焙烧炉排渣口，排渣温度约在80(T900°C。焙烧炉顶排出温度约90(Ti00(rc的二氧化硫含尘气体进入余热锅炉回收热量并收尘，因此系统的第二排渣点为余热锅炉排渣口，排渣温度约为60(T650°C。出余热锅炉的含尘气体经旋风除尘器收尘后进入电除尘器收尘，最后气体进入净化工序稀酸洗净化。因此，系统的第三及第四排渣口分别为旋风除尘器和电除尘器排灰口，排灰渣温度约30(T600°C。为提高整个系统的综合热回收利用率，并减少环境污染，本发明通过以下技术方案来实施
焙烧炉排出的高温含尘气体经余热锅炉换热、收尘后排出，依次经旋风分离器及电除尘器收尘，同时焙烧炉及余热锅炉排出的高温灰渣经冷却器冷却；其中焙烧炉及余热锅炉排出的高温灰渣经第一高温物料冷却器冷却至80°C -60°C，同时由旋风分离器及电除尘器排出的高温灰渣经第二高温物料冷却器冷却至80°C -60°C ;冷却后的灰渣由密闭式输送装置输送至目的地；其具体步骤包括
第一步，由焙烧炉排渣口排出温度约80(T90(TC的热渣；同时由焙烧炉顶排出温度约90(Ti00(rc的含尘二氧化硫气体，经由高温含尘气体管道进入余热锅炉进行热量回收和收尘，含尘二氧化硫气体温度冷却至60(T700°C ；
第二步，由余热锅炉排渣口排出温度约为60(T65(TC热渣，且由余热锅炉炉顶排出温度为60(T700°C的含尘二氧化硫气体，经由高温管道切线进入旋风除尘器收尘；
第三步，由焙烧炉排渣口和余热锅炉排渣口排出的热渣分别通过一密闭高温料箱管路输送至第一物料冷却器内，经第一高温物料冷却器冷却至80°C -60°C ；
第四步，经旋风除尘器收尘后的含尘二氧化硫气体，经由高温含尘气体管道进入电除尘器再次收尘；
第五步，由旋风除尘器排灰口及电除尘器排灰口排出温度约为30(T60(TC的灰渣分别通过另一密闭高温料箱管路输送至第二物料冷却器内，经第二高温物料冷却器冷却至80 0C -60 0C ；
第六步，冷却后的排渣及灰渣分别由第一高温物料冷却器和第二高温物料冷却器出渣口排出，并分别经由密闭输送装置输送至目的地。与现有工艺方法相比，本发明通过各步骤工艺参数的设计，使整个系统热回收效率最大化，用尽可能简单的设备系统实现了硫铁矿制酸过程排渣热量及渣的再回收利用。为降低设备成本，所述第一高温物料冷却器和第二高温物料冷却器可以是水冷式全密闭冷却器，在冷却器内高温灰渣与冷却水间接换热。在高温灰渣冷却到80°C -60°c的同时，冷却水可由常温15°C -25°C升高到80°C -90°C。冷却水选用锅炉用软化水，加热后可以直接进入锅炉脱氧补水系统，节约锅炉给水加热成本。由于硫铁矿热渣流动性较好，热交换速率快，因此，所述水冷式全密闭冷却器可以是螺旋式或热管式冷却器，基于设备成本及维修成本考虑，可优选水冷式全密闭螺旋冷却器，以确保排渣的连续性和稳定性。同时，基于硫铁矿热渣较好的流动性，水冷式全密闭螺旋冷却器在满足灰渣输送量的前提下，为减少设备磨损，可适当降低滚筒转速，优选转速为4—6转/分钟，并可对相应的驱动电机进行变频调节控制。对于一般中品位硫铁矿制酸系统，其焙烧炉排渣的铁含量通常低于50%，而由旋风分离器及电除尘器排出的高温灰渣的铁 含量高于50%，为了提高排渣回收率，可将渣尘分开输送，即由第一高温物料冷却器和第二高温物料冷却器冷却排出后灰洛分别由密闭式输送装置输送至目的地。本发明要解决的另一个技术问题是提供一种实现上述排渣热回收工艺方法的设备系统。本发明所述设备系统包括焙烧炉、余热锅炉、旋风分离器及电收尘器，高温含尘气体管道依次从焙烧炉上部连通至余热锅炉上部含尘气体进口，再由余热锅炉上部含尘气体出口连通至旋风分离器切线进入进口，并由旋风分离器上部含尘气体出口连通至电收尘器进口 ；设置在焙烧炉底部的第一排渣口及设置在余热锅炉底部的第二排渣口与第一高温物料冷却器进渣口连通；分别设置在旋风分离器及电收尘器底部的第三排渣口和第四排渣口，与第二高温物料冷却器进渣口连通；第一高温物料冷却器和第二高温物料冷却器出渣口与一密闭输送装置连通。为方便排灰、排渣的分别利用，所述第一高温物料冷却器和第二高温物料冷却器出渣口可分别与第一密闭输送装置、第二密闭输送装置连通。第一高温物料冷却器和第二高温物料冷却器可均选择水冷式全密闭螺旋冷却器，在第一高温物料冷却器和第二高温物料冷却器上分别设置的冷却水出口与余热锅炉的脱氧补水系统连通。为了保证冷却处理过程的密闭性，所述水冷式全密闭螺旋冷却器的进渣口及出渣口均采用全封闭结构，全密闭螺旋冷却器进渣口及出渣口与相应连接管道采用法兰连接。为方便灵活地进行整个设备系统的设置，第一排渣口与第二排渣口经密闭高温料箱管路与第一物料冷却器连通，同时，第三排渣口与第四排渣口经另一密闭高温料箱管路与第二物料冷却器连通。焙烧炉的炉和余热锅炉的高温炉渣，旋风分离器和电收尘器收集的高温尘渣，分别经密闭高温料箱管路汇集后进入相对应的高温物料冷却器内进行冷却。为了进一步提高整个系统的热回收率，所述密闭高温料箱管路采用密闭水夹套结构，其冷却水进口与相应的高温物料冷却器的冷却水系统连通，其冷却水出口与余热锅炉脱氧补水系统连通。如此设置，可有效减少高温排渣在输送过程中的热损失，同时降低相应高温物料冷却器的热交换负荷。为了进一步保证冷却器的密闭性，减少冷却器维修成本，所述螺旋冷却器进渣口处设置带水夹套的受料箱，使高温灰渣进入时预先冷却，减少进渣口处高温腐蚀。同时，插入进渣口内的进渣管出口平面低于进渣口处密封面的最低点，使高温灰渣更易进入冷却器的导渣管内，减少堵料，避免进渣口密封面的非正常磨损，更好地确保冷却器的密闭性。所述的密闭式输送装置可以是装设有密闭外壳的皮带输送机、刮板式输送机、斗链式输送机，以达到现场无污染的目的。可按照硫铁矿制酸系统的具体生产能力及相应排渣量，确定本发明各主体及辅属设备的具体规格尺寸。因整个过程物料均在密闭的设备中进行，场区内无烟尘和水蒸气的产生，且排渣热量得以回收用于余热锅炉的给水加热。本发明与现有技术相比较，具有以下有益结果
I、硫铁矿制酸过程中所产生的固体废弃物实现了全密闭式处理，不采用水力冲渣或水淋增湿，而是使用高温物料冷却器将渣与水进行间接热交换。物料的输送采用密闭式输送设备输送，有效地解决了排渣现场环境污染和热量的回收利用。2、不采取水力冲渣或水淋增湿也节约了大量的水资源和污水处理设备的投入费用。同时排渣无需进行烘干，保持了原有渣的品位，节约了烘干费用，为高品位矿渣的后序循环利用提供了方便。
图I为本发明所述工艺流程示意 图2为本发明所述设备系统示意 图3为本发明所采用的物料冷却设备系统示意 图4为本发明所采用的高温物料冷却器结构示意 图5为本发明所采用的密闭高温料箱管路结构示意图； 图6为本发明所述高温物料冷却器进渣口处局部结构示意图。图中1_焙烧炉，2-余热锅炉，3-旋风分离器，4-电收尘器，5-第一高温物料冷却器，6-第一密闭式输送装置,7-第二高温物料冷却器,8-第二密闭式输送装置，11-第一排渣口，12-第一排渣口，13-第三排渣口，14-第四排渣口，15-冷却水出口，16-补水进口； 17-密封面，18-进料管，19-高温料闸，20-水夹套，21-水夹套进水口，22-水夹套出水口 ；30_第一密闭高温料箱管路，31-第二密闭高温料箱管路，301-第一密闭高温料箱管路物料进口，302-第一密闭高温料箱管路物料出口，311-第二密闭高温料箱管路物料进口，312-第二密闭高温料箱管路物料出口。
具体实施例方式如图I所示，本发明优选工艺过程如下焙烧炉的热渣和余热锅炉的热渣汇合经密闭高温料箱管路进入一高温物料冷却器，在高温物料冷却器内通过间接换热将8500C -IlOO0C的高温渣冷却到80°C -60°C，经一密闭式输送装置输送到目的地。焙烧炉排出的高温含尘气体先经余热锅炉回收部分热量和收尘后排出。余热锅炉排出的含尘气体经旋风分离器和电收尘器进行再收尘，收集的尘渣汇集后经另一密闭高温料箱管路在另一台高温物料冷却器冷却后，由另一密闭式输送装置输送到目的地。冷却水在两高温物料冷却器内经间接换热被加热，高温灰渣冷却到80°C _60°C的同时，冷却水由常温15°C _25°C升高到80°C -90°C，并直接作为锅炉给水补充给余热锅炉脱氧补水系统。整个过程物料全部在密闭的设备中进行，场区内无烟尘和水蒸气的产生，同时热量得以回收用于余热锅炉产生蒸汽用于发电。如图2所示，所述设备系统包括焙烧炉I、余热锅炉2、旋风分离器3及电收尘器4，其高温含尘气体由管道联通，依次从焙烧炉I上部连通至余热锅炉2上部进入，余热锅炉2提取部分热量及收尘后，由上部含尘气体出口管道连通至旋风分离器3切线进口，并由旋风分离器3上部含尘气体出口连通至电收尘器4进口。如图2、3所示，设置在焙烧炉I底部的第一排渣口 11及设置在余热锅炉2底部的第二排渣口 12，经第一密闭高温料箱管路30与第一高温物料冷却器5的进渣口连通；分别设置在旋风分离器3及电收尘器4底部的第三排渣口 13和第四排渣口 14，经第二密闭高温料箱管路31与第二高温物料冷却器7进渣口连通；第一高温物料冷却器5和第二高温物料冷却器7的出渣口分别与第一密闭输送装置6、第二密闭输送装置8连通。焙烧炉和余热锅炉的高温炉渣，旋风分离器和电收尘器收集的高温尘渣，分别经密闭高温料箱管路汇集后进入相对应的高温物料冷却器内进行冷却。同时，密闭高温料箱管路、高温物料冷却器及高温物料冷却器进渣口处的水夹套的冷却水出口均与补水进口 16连通，密闭高温料箱管路的冷却水进口与高温物料冷却器的冷却水出口 15连通。如图4所示，第一高温物料冷却器5和第二高温物料冷却器7均为水冷式全密闭螺旋冷却器。如图2、4所示，在第一高温物料冷却器5和第二高温物料冷却器7上分别设置的冷却水出口 15与余热锅炉2的补水进口 16连通。如图3及图5所示，第一密闭高温料箱管路30与第二密闭高温料箱管路31均采用密闭水夹套结构。同时，如图4、图6所示，第一高温物料冷却器5和第二高温物料冷却器7的进渣口及出渣口均采用全封闭结构，其出渣口与相应密闭输送装置的进渣管道口采用法兰连接，进料口处设置高温料闸19。如图6所示，第一高温物料冷却器5和第二高温物料冷却器7的进渣口处设置带水夹套20的受料管，水夹套进水口 21与高温物料冷却器的冷却水出口 15连接，水夹套出水口 22与脱氧补水进口 16连通，使高温灰渣进入时预先冷却。同时，如图6所示，插入进渣口内的进料管18的出口平面低于进渣口处密封面17的最低点，减少进渣口处高温腐蚀。基于硫铁矿热渣较好的流动性，第一高温物料冷却器5和第二高温物料冷却器7的滚筒优选转速为4一6r/min，并可对相应的驱动电机进行变频调节控制，以适应排渣流量变化。本发明在实际使用时，优选工艺过程如下焙烧炉I的炉渣和余热锅炉2炉渣经第一密闭高温料箱管路30进入第一高温物料冷却器5，在第一高温物料冷却器5通过间接换热将850°C -IlOO0C的高温渣冷却到80°C -60°C，经第一密闭式输送装置6输送到目的地。焙烧炉I排出的高温含尘气体先经余热锅炉2回收部分热量，余热锅炉排出的含尘气体经旋风分离器3和电收尘器4进行收尘，所收集的高温尘渣汇集后经第二密闭高温料箱管路31进入第二高温物料冷却器7，经第二高温物料冷却器7冷却后，由第二密闭式输送装置8输送到目的地。冷却水在两高温物料冷却器内经间接换热被加热，在高温灰渣冷却到800C -60°C的同时，冷却水由常温15°C -25°C升高到80°C _90°C，并直接作为锅炉给水补充进入余热锅炉的脱氧补水系统。经实验实施焙烧炉容量为140m3，余热锅炉能力为75_85t/h，焙烧炉I和余热锅炉2产生的高温炉渣约900°C，经第一高温物料冷却器5冷却到65°C，第一高温物料冷却器5的冷却水进水温度为18°C，出水温度为92°C。旋风分离器3和电收尘器4收集的高温尘渣720 V，经第二高温物料冷却器冷7却到58°C。第二高温物料冷却器7的冷却水进水温度为18V，出水温度为85°C。经第一高温物料冷却器5及第二高温物料冷却器7冷却后的物料分别经第一密闭输送装置6和第二密闭输送装置8输送到目的地。第一高温物料冷却器5及第二高温物料冷却器7所产生的热水通过软水管网直接进入余热锅炉2的脱氧补水系统。本发明与原有工艺相比，其相应的技术效果如下表所述
权利要求
1.一种硫铁矿制酸排渣热回收方法，焙烧炉排出的高温含尘气体经余热锅炉换热、收尘后排出，依次经旋风分离器及电除尘器收尘，同时焙烧炉及余热锅炉排出的高温灰渣经冷却器冷却；其特征在于焙烧炉及余热锅炉排出的高温灰渣经第一高温物料冷却器冷却至80°C -60°C，同时由旋风分离器及电除尘器排出的高温灰渣经第二高温物料冷却器冷却至80°C -600C ;冷却后的灰渣由密闭式输送装置输送至目的地；所述硫铁矿制酸排渣热回收方法的具体步骤包括 第一步，由焙烧炉排渣口排出温度约80(T90(TC的热渣；同时由焙烧炉顶排出温度约90(Ti00(rc的含尘二氧化硫气体，经由高温含尘气体管道进入余热锅炉进行热量回收和收尘，含尘二氧化硫气体温度冷却至60(T700°C ； 第二步，由余热锅炉排渣口排出温度约为60(T65(TC热渣，且由余热锅炉炉顶排出温度为60(T700°C的含尘二氧化硫气体，经由高温管道切线进入旋风除尘器收尘； 第三步，由焙烧炉排渣口和余热锅炉排渣口排出的热渣分别通过一密闭高温料箱管路输送至第一物料冷却器内，经第一高温物料冷却器冷却至80°C -60°C ； 第四步，经旋风除尘器收尘后的含尘二氧化硫气体，经由高温含尘气体管道进入电除尘器再次收尘； 第五步，由旋风除尘器排灰口及电除尘器排灰口排出温度约为30(T60(TC的灰渣分别通过另一密闭高温料箱管路输送至第二物料冷却器内，经第二高温物料冷却器冷却至80 0C -60 0C ； 第六步，冷却后的排渣及灰渣分别由第一高温物料冷却器和第二高温物料冷却器出渣口排出，并分别经由密闭输送装置输送至目的地。
2.根据权利要求I所述的硫铁矿制酸排渣热回收方法，其特征在于所述第一高温物料冷却器和第二高温物料冷却器为水冷式全密闭冷却器，在冷却器内高温灰渣与冷却水间接换热；高温灰渣冷却到80°C -60°C的同时，冷却水由15°C -25°C升高到80°C -90°C，并直接进入余热锅炉脱氧补水系统。
3.根据权利要求2所述的硫铁矿制酸排渣热回收方法，其特征在于所述水冷式全密闭冷却器为水冷式全密闭螺旋冷却器，滚筒转速为4一6转/分钟，螺旋冷却器驱动电机进行变频调节控制。
4.一种硫铁矿制酸排渣热回收设备系统，包括焙烧炉、余热锅炉、旋风分离器及电收尘器，高温含尘气体管道依次从焙烧炉上部连通至余热锅炉上部含尘气体进口，再由余热锅炉上部含尘气体出口连通至旋风分离器切线进入进口，并由旋风分离器上部含尘气体出口连通至电收尘器进口 ；其特征在于设置在焙烧炉底部的第一排渣口及设置在余热锅炉底部的第二排渣口与第一高温物料冷却器进渣口连通；分别设置在旋风分离器及电收尘器底部的第三排渣口和第四排渣口，与第二高温物料冷却器进渣口连通；第一高温物料冷却器和第二高温物料冷却器出渣口与一密闭输送装置连通。
5.一种硫铁矿制酸排渣热回收设备系统，包括焙烧炉、余热锅炉、旋风分离器及电收尘器，高温含尘气体管道依次从焙烧炉上部连通至余热锅炉上部含尘气体进口，再由余热锅炉上部含尘气体出口连通至旋风分离器切线进入进口，并由旋风分离器上部含尘气体出口连通至电收尘器进口 ；其特征在于设置在焙烧炉底部的第一排渣口及设置在余热锅炉底部的第二排渣口与第一高温物料冷却器进渣口连通；分别设置在旋风分离器及电收尘器底部的第三排渣口和第四排渣口，与第二高温物料冷却器进渣口连通；第一高温物料冷却器和第二高温物料冷却器出渣口分别与第一密闭输送装置、第二密闭输送装置连通。
6.根据权利要求4或5所述硫铁矿制酸排渣热回收设备系统，其特征在于第一高温物料冷却器和第二高温物料冷却器为水冷式全密闭螺旋冷却器，在第一高温物料冷却器和第二高温物料冷却器上分别设置的冷却水出口与余热锅炉脱氧补水系统连通。
7.根据权利要求6所述硫铁矿制酸排渣热回收设备系统，其特征在于第一排渣口与第二排渣口经密闭高温料箱管路与第一物料冷却器连通，同时，第三排渣口与第四排渣口经另一密闭高温料箱管路与第二物料冷却器连通。
8.根据权利要求7所述硫铁矿制酸排渣热回收设备系统，其特征在于所述密闭高温料箱管路为密闭水夹套结构，其冷却水进口与相应的高温物料冷却器的冷却水系统连通，其冷却水出口与余热锅炉脱氧补水系统连通。
9.根据权利要求6所述硫铁矿制酸排渣热回收设备系统，其特征在于所述水冷式全螺旋冷却器的进渣口处设置带水夹套的受料箱；同时，插入进渣口内的进渣管出口平面低于进渣口处密封面的最低点。
10.根据权利要求4或5所述硫铁矿制酸排渣热回收设备系统，其特征在于所述的密闭式输送装置为装设有密闭外壳的皮带输送机、刮板式输送机或斗链式输送机。
全文摘要
本发明提供一种硫铁矿制酸排渣热回收方法及实现该方法的设备系统，焙烧炉排出的高温含尘气体经余热锅炉换热、收尘后排出，依次经旋风分离器及电除尘器收尘，焙烧炉及余热锅炉排出的高温灰渣经第一高温物料冷却器冷却，同时由旋风分离器及电除尘器排出的高温灰渣经第二高温物料冷却器冷却，冷却后的灰渣由密闭式输送装置输送至目的地供再利用，同时经高温物料冷却器加热的冷却水直接进入余热锅炉脱氧补水系统，达到热量回收目的。本发明减少了硫铁矿制酸过程中排渣处理所产生的环境污染，并可有效提高排渣热回收利用率。
文档编号F22D1/00GK102620574SQ20121013145
公开日2012年8月1日 申请日期2012年5月2日 优先权日2012年5月2日
发明者陈亮 申请人:陈亮