一种矿物煅烧装置和方法与流程

本发明涉及矿物煅烧技术领域，特别是一种采用预热段直接换热和冷却段间接换热的矿物煅烧装置和方法。

背景技术：

目前，对非金属矿物的煅烧主要有以下几种方法：竖窑、回转窑、倒烟窑、隧道窑、推板窑等，这些煅烧方式很难按照矿物最佳的加热和冷却曲线进行，从而使晶体的应用特性不能完全体现，具有生产效率低、能耗大、产品性能不稳定等缺点。

以国内使用较多的回转窑煅烧石灰石的工艺为例，其首先通过专用的竖式预热器将10～60mm的细粒级石灰石颗粒预热到800℃左右，此时，石灰石分解率在30％左右，经过预热的石灰石随后进入回转窑进行煅烧，在约1250℃的高温煅烧下完成石灰石的分解，具有煅烧所得产品性能相对较好、系统较稳定等优点。

但是，其喂入竖式预热系统的物料为粒状物料，相较于更细小的粉状物料在悬浮预热器中的表现，其换热仍属于较差水平；同时，回转窑内主要是热效率不高的辐射换热，且回转窑筒体的表面散热大，造成系统能耗高。

现有技术中也有在预热段和冷却段均采用旋风筒式的悬浮换热装置的煅烧工艺，虽然其悬浮换热装置换热效率高，但预热段与冷却段旋风筒串联且中间无法加设接力风机，实际操作中会导致系统阻力较大，同时，这也意味着系统中负压很大，从而造成实际生产中内漏风(下料管与旋风筒蹿风)和外漏风(系统外风漏入系统内)严重，生产的稳定性较难保证；同时，预热段与冷却段旋风筒的串联式布置必须在同一框架上，这使得整个装置的高度较高，建设难度及成本均较大。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种矿物煅烧装置和方法，采用预热段直接换热和冷却段间接换热的方式，设计节省空间，布置灵活，生产稳定性好。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明首先提供一种矿物煅烧装置，包括喂料装置及相互连接的多级旋风预热器，还包括流态化煅烧炉和间接换热装置；所述喂料装置与一级旋风预热器和二级旋风预热器间的连接风管相连；所述流态化煅烧炉的带料气流出口与所述多级旋风预热器的末级旋风预热器的进口风管相连，流态化煅烧炉的物料入口与所述多级旋风预热器的倒数第二级旋风预热器的下料口相连；所述间接换热装置的物料入口与最下一级旋风预热器的下料口相连，间接换热装置的进风口与鼓风机相连，出风口与流态化煅烧炉的供风口相连。

作为进一步的优选实施方案，流态化煅烧炉的供风口包括侧面供风口和底部供风口，所述侧面供风口与间接换热装置的出风口相连；所述底部供风口与流化风机相连，所述流化风机进风口同时与间接换热装置的出风口和自然空气相连。

作为进一步的优选实施方案，所述流化风机与底部供风口相连的供风管路上、所述间接换热装置的出风口与侧面供风口相连的供风管路上、间接换热装置的出风口与流化风机进风口相连的供风管路上以及自然空气与流化风机进风口相连的供风管路上均设有风阀。

作为进一步的优选实施方案，所述多级旋风预热器的级数为2～到7级；所述间接换热装置为热管式换热器或列管式换热器或喷流管式换热器；所述多级旋风预热器的首级旋风预热器的出风口与引风机相连；所述间接换热装置的出料口与存储仓相连。

本发明还提供一种矿物煅烧装置，包括喂料装置及相互连接的多级旋风预热器，还包括流态化煅烧炉、间接换热装置及冷却旋风筒；所述喂料装置与一级旋风预热器和二级旋风预热器间的连接风管相连；所述流态化煅烧炉的带料气流出口与所述多级旋风预热器的最下一级旋风筒的进口风管相连，流态化煅烧炉的物料入口与所述多级旋风预热器的倒数第二级旋风筒的下料口相连；所述间接换热装置的进风口与鼓风机相连，出风口通过供风管道与冷却旋风筒的进风口相连，冷却旋风筒的出风口与流态化煅烧炉的供风口相连，间接换热装置的物料入口与冷却旋风筒的下料口相连，末级旋风预热器的下料口与所述供风管道相连。

作为进一步的优选实施方案，流态化煅烧炉的供风口包括侧面供风口和底部供风口，所述侧面供风口与冷却旋风筒的出风口相连；所述底部供风口与流化风机相连，所述流化风机进风口同时与冷却旋风筒的出风口和自然空气相连。

作为进一步的优选实施方案，所述流化风机与底部供风口相连的供风管路上、所述冷却旋风筒的出风口与侧面供风口相连的供风管路上、冷却旋风筒的出风口与流化风机进风口相连的供风管路上以及自然空气与流化风机进风口相连的供风管路上均设有风阀。

作为进一步的优选实施方案，所述多级旋风预热器的级数为2～到7级；所述间接换热装置为热管式换热器或列管式换热器或喷流管式换热器；所述多级旋风预热器的首级旋风预热器的出风口与引风机相连；所述间接换热装置的出料口与存储仓相连。

本发明还提供了一种矿物煅烧方法，包括以下步骤：

s1：粉状物料喂入最上一级旋风预热器；

s2：各级旋风预热器依次对物料进行预热；

s3：经过预热的物料进入流态化煅烧炉进行煅烧；

s4：煅烧后的物料经过间接换热装置进行冷却以得到具有高活性的产品，同时环境空气经间接换热装置换热后成为高温气体，将其作为助燃空气进入流态化煅烧炉供燃料燃烧使用。

本发明还提供另外一种矿物煅烧方法，包括以下步骤：

s1：粉状物料喂入最上一级旋风预热器；

s2：各级旋风预热器依次对物料进行预热；

s3：经过预热的物料进入流态化煅烧炉进行煅烧；

s4：煅烧后的物料首先经过冷却旋风筒进行初步冷却，然后进入间接换热装置进行进一步冷却以得到具有高活性的产品，同时环境空气经间接换热装置换热后成为高温气体，将其作为助燃空气进入流态化煅烧炉供燃料燃烧使用。

本发明的积极效果：

1)能够煅烧处理多种矿物；

2)高效低阻旋风预热器的应用可以有效降低系统热耗和电耗；

3)流态化煅烧炉先进的低氮燃烧技术的应用有效降低了nox的排放；

4)系统操作简单，响应时间短；活动部件少，维护成本低，装备寿命长；对燃料的适应性强，传统和替代燃料均可正常使用。

5)冷却段的间接换热装置换热效率高，对粉状物料适应性好，维护费用低(运动部件少)，无尘的工作环境(换热介质不与粉尘接触)，模块化的设计更节省空间，运行电耗低，布置灵活，出口温度波动小，磨损量极小(物料移动速度极慢)，还可作为系统额外的物料存储空间。

总之，本发明采用了预热段直接换热和冷却段间接换热的组合方式，生产稳定性好。

附图说明

图1是本发明实施例1所述矿物燃烧装置的结构示意图；

图2是本发明实施例2所述矿物燃烧装置的结构示意图。

图中：1、一级旋风预热器，2、二级旋风预热器，3、三级旋风预热器，4、四级旋风预热器，5、五级旋风预热器，6、流态化煅烧炉，7、间接换热装置，8、存储仓，9、引风机，10、流化风机，11、鼓风机，12、风阀，13、冷却旋风筒。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

实施例1

参照图1，本发明优选实施例1提供一种矿物煅烧装置，包括喂料装置及相互连接的五级旋风预热器，还包括流态化煅烧炉6和间接换热装置7；所述喂料装置与一级旋风预热器1和二级旋风预热器2间的连接风管相连；所述流态化煅烧炉6的带料气流出口与五级旋风预热器5的进口风管相连，流态化煅烧炉6的物料入口与四级旋风预热器4的下料口相连；所述间接换热装置7的物料入口与五级旋风预热器5的下料口相连，间接换热装置7的进风口与鼓风机11相连，出风口与流态化煅烧炉7的供风口相连。

五级旋风预热器及流态化煅烧炉组成本矿物煅烧装置的预热与煅烧部分，间接换热装置组成本矿物煅烧装置的冷却部分，此两部分可并排设置，可有效避免煅烧装置的整体高度过高，降低了架设难度和成本。

优选的，流态化煅烧炉7的供风口包括侧面供风口和底部供风口，所述侧面供风口与间接换热装置的出风口相连；所述底部供风口与流化风机10相连，所述流化风机10的进风口同时与间接换热装置的出风口和自然空气相连。多个供风口的设置可以方便的调节流态化煅烧炉中流场的分布，进而有助于燃料的充分燃烧以及物料的充分换热。

所述流化风机与底部供风口相连的供风管路上、所述间接换热装置的出风口与侧面供风口相连的供风管路上、间接换热装置的出风口与流化风机进风口相连的供风管路上以及自然空气与流化风机进风口相连的供风管路上均设有风阀12，可通过风阀12控制自然风和冷却段的回收热风之间的比例。

根据所需煅烧矿物的不同，所述五级旋风预热器可以替换为其它级数。

所述间接换热装置7可为热管式换热器或列管式换热器或喷流管式换热器。

一级旋风预热器的出风口与引风机9相连，它为整个系统中的风和物料的运行提供动力，并保证整个系统处于负压运行状态，保证系统安全运行。

所述间接换热装置7的出料口与存储仓8相连。

所述流态化煅烧炉可采用低氮燃烧技术，以有效较低系统nox的排放。

所述流态化煅烧炉可使用单一燃料或多种燃料。

本实施例1还提供一种利用上述煅烧装置对矿物进行煅烧的方法，包括以下步骤：

s1：粉状物料喂入最上一级旋风预热器；

s2：各级旋风预热器依次对物料进行预热；

s3：经过预热的物料进入流态化煅烧炉进行煅烧；

s4：煅烧后的物料经过间接换热装置进行冷却以得到具有高活性的产品，同时环境空气经间接换热装置换热后成为高温气体，将其作为助燃空气进入流态化煅烧炉供燃料燃烧使用。

具体的，本实施例1的基本工艺流程为：

预热风路：自然风通过流化风机进入流态化煅烧炉后，依次进入五、四、三、二、一级旋风预热器，最后经废气处理后排入大气。

冷却风路(余热回收风路)：冷风经鼓风机鼓入间接换热装置，气体经换热后进入流态化煅烧炉作为助燃空气。

物料料流：喂入一、二级旋风预热器间的连接风管→一级旋风预热器→二、三级旋风预热器间的连接风管→二级旋风预热器→三、四级旋风预热器间的连接风管→三级旋风预热器→四、五级旋风预热器间的连接风管→四级旋风预热器→流态化煅烧炉→五级旋风预热器→间接换热装置→物料存储仓。

实施例2

参照图2，本发明优选实施例2提供一种矿物煅烧装置，包括喂料装置及相互连接的五级旋风预热器(也可为其它级)，还包括流态化煅烧炉6、间接换热装置7及冷却旋风筒13；所述喂料装置与一级旋风预热器1和二级旋风预热器2间的连接风管相连；所述流态化煅烧炉6的带料气流出口与五级旋风预热器5的进口风管相连，流态化煅烧炉6的物料入口与四级旋风预热器4的下料口相连；所述间接换热装置7的进风口与鼓风机11相连，出风口通过供风管道与冷却旋风筒13的进风口相连，冷却旋风筒13的出风口与流态化煅烧炉6的供风口相连，间接换热装置7的物料入口与冷却旋风筒13的下料口相连，五级旋风预热器5的下料口与所述供风管道相连。

流态化煅烧炉的供风口包括侧面供风口和底部供风口，所述侧面供风口与冷却旋风筒的出风口相连；所述底部供风口与流化风机10相连，所述流化风机10的进风口同时与冷却旋风筒13的出风口和自然空气相连。

所述流化风机10与底部供风口相连的供风管路上、所述冷却旋风筒的出风口与侧面供风口相连的供风管路上、冷却旋风筒的出风口与流化风机进风口相连的供风管路上以及自然空气与流化风机进风口相连的供风管路上均设有风阀12。

所述间接换热装置为热管式换热器或列管式换热器或喷流管式换热器；所述多级旋风预热器的首级旋风预热器的出风口与引风机9相连；所述间接换热装置的出料口与存储仓8相连。

本实施例2还提供一种利用上述煅烧装置对矿物进行煅烧的方法，包括以下步骤：

s1：粉状物料喂入最上一级旋风预热器；

s2：各级旋风预热器依次对物料进行预热；

s3：经过预热的物料进入流态化煅烧炉进行煅烧；

s4：煅烧后的物料首先经过冷却旋风筒进行初步冷却，然后进入间接换热装置进行进一步冷却以得到具有高活性的产品，同时环境空气经间接换热装置换热后成为高温气体，将其作为助燃空气进入流态化煅烧炉供燃料燃烧使用。

具体的，本实施例2的基本工艺流程为：

预热风路：风通过鼓风机进入流态化煅烧炉后，依次进入五、四、三、二、一级旋风预热器，最后经废气处理后排入大气。

冷却(余热回收)风路：自然风经风机鼓入间接换热装置，气体经加热后进入冷却旋风筒与物料进一步换热，随后通过冷却旋风筒出风管进入流态化煅烧炉作为助燃空气。

物料料流：喂入一、二级旋风预热器间的连接风管→一级旋风预热器→二、三级旋风预热器间的连接风管→二级旋风预热器→三、四级旋风预热器间的连接风管→三级旋风预热器→四、五级旋风预热器间的连接风管→四级旋风预热器→流态化煅烧炉→五级旋风预热器→冷却旋风筒→间接换热装置→物料存储仓。

实施例2是对实施例1的补充，其主要目的是在煅烧后的物料进入间接换热装置进行换热前，先经冷却旋风筒进行初步冷却，可以降低进入间接换热装置的物料的温度，达到改善间接换热装置工况的目的。

以上所述的仅为本发明的优选实施例，所应理解的是，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的思想和原则之内所做的任何修改、等同替换等等，均应包含在本发明的保护范围之内。