一种煤矸石立式脱碳烧结装置的制作方法

本发明涉及煤矸石处理，具体公开了一种煤矸石立式脱碳烧结装置。

背景技术：

1、煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石，包括巷道掘进过程中的掘进矸石，采掘过程中从顶板、底板及夹层采出的矸石以及洗煤过程中挑出的水洗矸石，占煤炭总产量的10-20%。只有去除煤矸石中的残碳，使其活化具备一定的活性和稳定性，才具有广泛的应用前景。

2、现有煤矸石的脱碳烧结多采用石灰窑或者水泥窑来进行处理，这是由于煤矸石脱碳烧结温度在700-850℃之间，石灰煅烧温度在920℃左右，使得石灰、水泥焙烧温度与煅烧煤矸石相似。但是由于两者物料性质不同，反应温度不同，物理化学反应不同等等因素，采用传统的石灰窑或者水泥窑对煤矸石进行脱碳烧结处理，会存在连续生产稳定性差、脱碳效果的均匀性不佳，产品活性指数波动大等问题。

3、例如申请号为2015104800405的发明专利就公开了一种节能环保型石灰立窑，包括窑体，窑体的外部一侧设有上料装置，窑体的顶部设有布料装置，窑体的下部四周浇注有耐热混凝土支撑台，窑体底部位于耐热混凝土支撑台中间设有卸料装置，所述卸料装置包括有设置在窑体底部位于耐热混凝土支撑台中心位置的螺锥卸灰塔，螺锥卸灰塔顶部装有风帽，螺锥卸灰塔中心处设有窑进风通道。采用该石灰立窑对煤矸石进行脱碳烧结处理过程中存在以下不足：其一，该石灰立窑一般高度设置在20m左右，而煤矸石的焙烧不宜在高料位和厚料层中操作，根本原因在于煅烧时通风过程无法保障，一旦无法控制通风的稳定性就无法保证工艺煅烧的稳定性；其二，在煤矸石煅烧过程中，因物料自然堆积时自身热量差异、局部区域温度与通风不同，存在偏火现象，而该石灰立窑无法及时针对偏火现象进行快速的纠正，容易产生过烧或欠烧产品，严重影响产品质量的稳定性；其三，该石灰立窑存在底部排料漏风，顶部不上料时也会漏风，不利于节能。基于此，本技术提出了一种能够有效解决上述技术问题的煤矸石立式脱碳烧结装置，以实现煤矸石脱碳烧结处理过程中的热工制度温度，确保生产的连续性和产品质量的改善。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种煤矸石立式脱碳烧结装置，以解决采用现有石灰立窑或者水泥立窑对煤矸石进行烧结脱碳过程中所存在的技术问题。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种煤矸石立式脱碳烧结装置，包括支撑座和烧结窑体，所述烧结窑体的上端设置有圆台罩，圆台罩的的侧端设置有烟气通道，圆台罩的顶端开口设置封盖，所述烧结窑体的下端设置有下料斗，位于下料斗上方的烧结窑体中设置有卸料塔盘，位于卸料塔盘下方的下料斗中设置有进风管，所述烧结窑体从下而上的冷却带、煅烧带和预热带总长度设置在8~12m之间，烧结窑体的内径在4.5~6m之间；

4、所述烧结窑体上设置有呈环形阵列状布置的多组测温热电偶，多组测温热电偶上下间隔设置且伸至烧结窑体中进行测温，位于所述烧结窑体的煅烧带起始端设置有点火纠偏装置，所述点火纠偏装置包括多个周向均匀布置且伸入烧结窑体中的点火器，多个点火器分别对齐每个测温热电偶所对应的垂直料堆区域设置，所述封盖上设置有对烧结窑体内部煅烧窑面进行监测的红外成像仪；

5、所述圆台罩中设置有定点下料的布料器，所述封盖上设置有向布料器中投料的投料斗，且投料斗中设置有可开合的闸板，所述下料斗的下端连接有向下倾斜且长度设置在7~9m的卸料管，所述卸料管的下端连接有锁风装置。

6、本发明公开的煤矸石立式脱碳烧结装置是以现有立窑为结构基础，基于煤矸石在脱碳烧结过程中的特点、特性进行重新设计，以实现煤矸石脱碳烧结进行资源化有效利用。

7、其一，本发明公开的烧结立窑将整体有效烧结高度设置在8~12m之间、将内径设置在4.5~6m之间，实现了在保证整个装置具有高效处理效率的前提下，更能够使得煤矸石烧结过程中窑内的物料厚度控制在最佳范围，使得煤矸石物料压实程度低，保持了煤矸石料层的松散性，进而达到降低通风阻力，提高煅烧过程中通风的效果的作用。

8、其二，本发明在烧结窑体上设置多组呈环形阵列状布置的测温热电偶来对各个区域的煤矸石燃烧温度进行测量，并通过顶部红外成像仪来对窑内煅烧面的情况进行监控、分析和判断，然后根据两者检测情况来及时处理燃烧过程中出现的偏火现象。当发现某区域内的温度低于设置值后，直接启动对应该区域的点火器来进行点燃和补燃，使得该区域内部煤矸石温度能够在3-5min内即可达到煤矸石脱碳烧结温度；当发现某区域内的温度较高时，则直接控制布料器向该区域定点投加煤矸石料，一方面通过投加煤矸石料来增加该区域的料高以降低通风效果，二方面利用新投加煤矸石料的吸热过程来实现该区域内的温度。

9、其三，本发明在敞口设置的投料斗中设置可开合的闸板，在投料过程中将闸板打开进行投料，在不投料过程中则完全将投料斗密封，避免出现漏风。同时，将原本两三米左右的卸料管延伸设置至7~9m，然后还在卸料管端部设置锁风装置，利用更长的料封作用以及锁风装置的作用能够避免卸料管漏风，进而保证由进风管送入的空气只能向上流入进入到烧结窑体中，给煤矸石烧结脱碳过程提供足够的空气，保证煤矸石脱碳烧结过程的稳定运行。

10、作为上述方案的进一步设置，所述冷却带的高度设置在3~5m之间，煅烧带的高度设置在3~5m之间，预热带的高度设置在1~2m之间。

11、作为上述方案的进一步设置，所述烧结窑体的冷却带、煅烧带和预热带总长度设置为10m，其中冷却带的高度为4m，煅烧带的高度为4m，预热带的高度为2m，所述烧结窑体的内径设置为5.3m。

12、作为上述方案的进一步设置，位于所述烧结窑体的煅烧带上至少设置有两组上下间隔的测温热电偶，每组所述测温热电偶设置在8~16个之间。

13、作为上述方案的进一步设置，多个所述点火器通过管道共同连接有设置在烧结窑体外围的环形输气管，且所述管道上设置有电控阀。

14、作为上述方案的进一步设置，所述卸料塔盘为差动式卸料塔盘，所述差动式卸料塔盘包括两个独立旋转运行的中心塔和卸料环塔，所述卸料环塔设置在中心塔的外围。

15、作为上述方案的进一步设置，所述锁风装置是闸阀或者其他具有封闭和打开卸料管下端的密封机构。

16、作为上述方案的进一步设置，所述布料器包括贯穿封盖设置的转轴，所述转轴的上端设置有旋转驱动组件，转轴的下端连接有导料斗，所述导料斗的下端转动连接有可调节倾斜角度的下料滑铲。

17、作为上述方案的进一步设置，所述转轴中空设置，转轴的中空内腔中设置有提吊杆，所述提吊杆的上端连接有提吊机构，下端连接有与下料滑铲相连接拉绳。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果如下:

19、本发明公开的脱碳烧结装置是结合了煤矸石自身特征以及对煤矸石脱碳烧结进行资源化利用过程所存在的问题，对整个烧结窑体的尺寸进行重新设计，使其在满足煤矸石高效处理的前提下，能够有效保证煤矸石稳定脱碳，得到具有高活性和稳定性的建筑材料产品。

20、本发明通过在烧结窑体上设置测温热电偶、点火纠偏装置以及在烧结窑体顶部设置红外成像仪，在煤矸石连续脱碳烧结过程中及时针对偏火现象进行快速纠偏处理，保证了窑炉的热工制度稳定，进而确保煤矸石脱碳烧结生产的连续性和产品质量的改善。

21、本发明还对烧结窑体进料和卸料端进行改进设计，一方面避免不投料过程中的漏风，二方面接料卸料过程中的漏风，增加了整个装置的锁风效果，保证煤矸石烧结过程的稳定性，具有更加的节能效果。

22、本发明还将传统的卸料塔盘改成差动式卸料塔盘，不仅增强卸料能力和破碎能力，而且在不卸料时，通过中心塔的独立转动进而保持底部物料的相对运动，杜绝了黏连、结块的产生，保证了烧结后产品料的顺畅排卸。