專利名稱：一種工業副產石膏制水泥聯產硫酸的煅燒方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于エ業固體廢棄物再利用領域，尤其涉及エ業副產石膏回收制水泥聯產硫酸。
背景技術：
用エ業副產石膏制水泥聯產硫酸是利用エ業副產石膏(包括磷石膏、鹽石膏、脫硫石膏等)代替石灰質原料制成水泥生料，經煅燒將石膏的主要成分硫酸鈣(CaSO4)分解產生氧化鈣(CaO)和ニ氧化硫(SO2),通過與其它原料配合煅燒形成水泥熟料和含一定濃度的ニ氧化硫氣體，氣體中二氧化硫濃度達到一定比例滿足制取硫酸的要求可用于制取硫酸。現有煅燒技術多數采用干法中空窯煅燒，物料煅燒的所有反應過程都在堆積狀態下進行，致使熱交換效率低，窯體體積大，產量低，熱耗高；另有少數采用了旋風預熱器窯煅·燒，甚至預熱器級數達到四級，但這種多級預熱器并沒有改變エ業副產石膏的分解特性，分解反應仍需要在窯內進行，而且由于預熱的溫度區間并沒有實質性改變，預熱器級數太多反而使每一級的換熱效率下降，布置空間增加，投資高，此外エ藝參數控制點多，甚至容易使焦炭還原劑提前燃燒，影響后續的分解反應，也使系統的控制更加復雜化。有些甚至提出在預熱器中進行部分分解反應，但因硫酸鈣分解吸熱反應所需熱量比碳酸鈣増加了約40%，而且需要還原氣氛促進分解，可補充熱量需要氧化氣氛，預熱器本身沒有補熱措施，導致反應更加難以控制，反而造成能耗浪費和運轉率降低。

發明內容
本發明的目的在干提出ー種エ業副產石膏制水泥聯產硫酸的煅燒方法及裝置，克服現有干法中空窯體積龐大、煅燒能耗高、產量低的弊端；同時也克服現有多級旋風預熱器窯系統控制復雜，單級換熱效率低，裝備構造設計落后的弱點；使得煅燒過程能分區發揮最大效能，簡化了系統配置和生產控制，使能源利用更合理有效，同時減少系統投資。エ業副產石膏制成的生料分解反應的特點是分解吸熱大，熱耗高，分解溫度高，必須有還原劑(如焦炭)，若無還原劑，即使將其加熱到1400°C以上產生熔融也無明顯分解；還有就是分解機制復雜，有中間產物硫化鈣(CaS)產生，甚至在中性氣氛下發生副反應生成單質硫(S2X中間產物會降低氣體的ニ氧化硫濃度，更對水泥熟料礦物形成產生不利影響，單質硫還可導致制酸系統設備堵塞。因此，煅燒過程中必須同時控制好分解率和脫硫率，還必須控制好煅燒氣氛，才能達到好的效果。由于干法中空窯本身存在較大弱點，很多研究都試圖把預熱和部分分解移到窯外進行，但本申請發明人經過深入研究，得出預熱過程在窯外進行是可行的，但分解反應必須控制在窯內，曾經有采用循環流化床在窯外進行分解的研究，因其效果不佳，也未取得突破。因為，如果分解反應在預熱器中開始進行，吸熱反應就會使溫度降低，還原氣氛會促進硫酸鈣分解，但中間產物也會増加，脫硫率降低，但補燃增加熱量卻又需要氧化氣氛，因此這樣的反應機制實際上很難在懸浮預熱器中進行，所以，將分解反應控制在回轉窯內是關鍵。因此，最現實有效的煅燒方案就是使預熱過程在預熱器中進行，分解反應入窯進行，將部分分解移至窯外進行實際上是不現實的。本發明目的通過下述技術方案來實現
ー種エ業副產石膏制水泥聯產硫酸的煅燒方法采用低溫端ニ級旋風預熱器與高溫端雙室逆流換熱器相結合的預熱器系統，將窯尾煙室溫度控制在700°C 750°C，煅燒過程的預熱過程在預熱器系統中進行，而分解反應在窯內進行；所述雙室逆流換熱器經窯尾煙室連通至回轉窯。上述方案中，通過預熱器系統將窯尾煙室中的溫度控制在700°C 750°C，避開分解溫度，避免分解在預熱器系統中進行，確保煅燒過程的預熱過程控制在預熱器系統中進行，而分解反應嚴格控制在窯內進行。作為優選方式，所述ニ級旋風預熱器的第二級旋風預熱器的出料ロ通過可切換的管路分別與所述雙室逆流換熱器的入料ロ，以及所述窯尾煙室連通。·作為優選方式，生料中還原劑焦炭的細度控制在100 i! m以上。上述方案中，生料中焦炭的細度控制在IOOiim以上，減少焦炭提前燃燒而影響分解反應。因為本發明申請人得出，焦炭的初始反應溫度與其細度有明顯關系，在懸浮狀態下焦炭細度粗，反應溫度高，因此要將焦炭細度控制在預熱器系統中不反應的限值，保證后續的分解反應有充足的還原劑，并確保分解反應和還原劑(焦炭)燃燒嚴格控制在窯內進行。ー種上述エ業副產石膏制水泥聯產硫酸的煅燒方法的預熱器系統，所述ニ級旋風預熱器由第一、ニ級旋風預熱器連通組成，所述第一、ニ級旋風預熱器均設有上出口、下出ロ和側入口 ；所述雙室逆流換熱器設有上出ロ、上入口和下出口，其下出口與所述窯尾煙室連通；所述第二級旋風預熱器的上出口與第一級旋風預熱器的側入口通過風管連通，該風管上設有入料點，所述第二級旋風預熱器的下出口通過可切換的風管分別與與所述雙室逆流換熱器的上入口，以及所述窯尾煙室連通；所述第一級旋風預熱器的下出口通過風管連通至所述雙室逆流換熱器的上出口至第二級旋風預熱器的側入口之間的風管上。上述方案中，第二級旋風預熱器可切換至雙室逆流換熱器或窯尾煙室，使得本預熱器系統具備可以有效控制調節窯尾煙室溫度的手段，確保窯尾煙室溫度處于700°C 750°C，避免分解在預熱器系統中進行，確保煅燒過程的預熱過程控制在預熱器系統中進行，而分解反應嚴格控制在窯內進行，也具備了可以根據預熱情況變化切換為ニ級預熱器的方案；此外，高溫端采用逆流換熱器，與三級旋風預熱器或四級旋風預熱器相比，逆流換熱器對物料的粘堵適應性優于旋風預熱器，即便是控制不當或出現了少量粘堵情況，逆流換熱器可以照常生產，其生產更為可靠，而旋風預熱器一旦出現粘堵，就會影響生產。作為優選方式，所述雙室逆流換熱器其上設有縮ロ，且縮ロ ー側壁的開ロ寬度及縮進深度均大于相對另ー側壁，所述雙室逆流換熱器的上入口偏離雙室逆流換熱器的軸線、位于縮ロ縮進量(即開ロ寬度及縮進深度)大的ー側，并朝縮ロ縮進量小的一側傾斜入料；所述雙室逆流換熱器的上、下出ロ位于雙室逆流換熱器的軸線上；所述雙室逆流換熱器的縮口上方還設有撒料錐，所述撒料錐中心偏離雙室逆流換熱器的軸線、偏向縮ロ縮進量小的ー側。作為優選方式，所述縮口上部為變斜度的斜坡，自上而下錐角逐漸增大，形成近似于雙曲面形狀的錐ロ，所述縮ロ下部為錐形結構。上述方案中，獨特結構的縮ロ形式以及特定的物料、氣流出入口位置分布，進入換熱器的物料與氣流入ロ偏心結構促使氣料混合，提高換熱效率；為強化換熱器核心區域固氣相間換熱效果，防止物料塌落短路，在縮口上部設置了偏心的撒料錐，使部分核心區域的氣流分流至邊部區域而形成一個準核心區，加強換熱器邊部物料換熱，延長了物料在核心區域的停留時間，從而加強了氣固換熱效果；縮口上部雙曲面形狀的錐ロ有助于粉料下滑；縮ロ下部采用錐形結構，消除了死角引起的流體阻力増大，對氣流起到導向作用。作為優選方式，所述與第一、ニ級旋風預熱器相連的風管為變徑風管。作為優選方式，所述變徑風管為管路上設有縮ロ的風管。上述方案中，變徑風管可形成氣流“脈動”，可避免低風速時物料短路，增強了物料分散和氣固間換熱，因此相比現有技術預熱器級數可大大減少。作為優選方式，所述第一、ニ級旋風預熱器的側入ロ為下切角形進風ロ，進風ロ切角角度與第一、ニ級旋風預熱器的蝸殼下沿光滑連接。上述方案中，進風ロ切角順應旋風預熱器內氣流向下傾斜流動的需要，避免了進·ロ水平段的積料現象。工作過程為用エ業副產石膏與其它輔助原料配制的水泥生料加入細度在IOOym以上的焦炭等還原劑混合組成成分均勻的物料從入料點加入到預熱器系統的第二級旋風預熱器至第一級旋風預熱器之間的風管中，物料隨氣流進入第一級旋風預熱器，氣流分離出含符合生產硫酸要求濃度的ニ氧化硫的氣體排出，分離的固體物料進入雙室逆流換熱器至第二級旋風預熱器之間的風管中，物料隨氣流進入第二級旋風預熱器，重復上述分離過程，分離的氣體進入第一級旋風預熱器，固體物料則進入雙室逆流換熱器的入口，在雙室逆流換熱器內與熱氣體進行逆流熱交換，然后經過窯尾煙室進入回轉窯內。同時，第二級旋風預熱器分離的固體物料還可以切換直接進入窯尾煙室再進入回轉窯，此時不經過雙室逆流換熱器，以此起到控制調節窯尾煙室中的溫度，確保溫度處于700°C 750°C，避免分解在預熱器系統中進行，確保煅燒過程的預熱過程控制在預熱器系統中進行，而分解反應嚴格控制在窯內進行。本發明的有益效果
I、為エ業副產石膏制水泥聯產硫酸提供了實用且新穎的煅燒方法及裝置，使煅燒過程能分區發揮最大效能，簡化了系統配置和生產控制，使能源利用更合理有效，同時減少系統投資。2、克服了現有干法中空窯體積龐大、煅燒能耗高、產量低的弊端；同時也克服了現有多級旋風預熱器窯系統控制復雜，單級換熱效率低，裝備構造設計落后的弱點。


圖I是本發明實施例的裝置流程示意 圖2是本發明實施例的第一級旋風預熱器的結構示意 圖3是圖2的俯視不意 圖4是本發明實施例的第二級旋風預熱器的結構示意 圖5是圖4的首I]視不意 圖6是本發明實施例的雙室逆流換熱器的結構示意 其中I-第一級旋風預熱器，2-第二級旋風預熱器，3-雙室逆流換熱器，4-窯尾煙室，5-回轉窯，6-縮ロ，7-撒料錐。
具體實施例方式下列非限制性實施例用于說明本發明。ー種エ業副產石膏制水泥聯產硫酸的煅燒方法，采用低溫端ニ級旋風預熱器與高溫端雙室逆流換熱器3相結合的預熱器系統，將窯尾煙室4溫度控制在700°C 750°C，煅燒過程的預熱過程在預熱器系統中進行，而分解反應在窯內進行；雙室逆流換熱器3經窯尾煙室4連通至回轉窯5。ニ級旋風預熱器的第二級旋風預熱器2的出料ロ(即下出ロ)通過可切換的管路分別與雙室逆流換熱器3的入料ロ(即上入口)，以及窯尾煙室4連通。生料中還原劑焦炭的細度控制在IOOiim以上。如圖I至6所示，上述エ業副產石膏制水泥聯產硫酸的煅燒方法的預熱器系統，ニ級旋風預熱器由第一、ニ級旋風預熱器1、2連通組成，第一、ニ級旋風預熱器1、2采用三心270°包角蝸殼(見圖3、圖5)，氣流平緩旋流入筒內，導引渦殼內分離的物料在氣流帶動下沿殼渦貼壁下滑至筒體和錐體，因而降低了阻カ損失，提高了分離效率，其熱態阻カ低于750Pa，具有明顯低阻特性。第一、ニ級旋風預熱器I、2均設有上出ロ(頂部氣流出ロ)、下出ロ(底部物料出口)和側入口(側面氣、料入口)，第一、ニ級旋風預熱器1、2的側入口為下切角形進風ロ，進風ロ切角角度(如圖2、4所示，優選50°角)與第一、ニ級旋風預熱器1、2的蝸殼下沿光滑連接；雙室逆流換熱器3設有上出ロ(頂部氣流出ロ)、上入口(頂側物料入口)和下出ロ(底部物料出ロ)，其下出口與窯尾煙室4連通；第二級旋風預熱器2的上出口與第一級旋風預熱器I的側入口通過風管連通，該風管上設有入料點，第二級旋風預熱器2的下出口通過可切換的風管分別與與雙室逆流換熱器3的上入口，以及窯尾煙室4連通 ,第一級旋風預熱器I的下出ロ通過風管連通至雙室逆流換熱器3的上出ロ至第二級旋風預熱器2的側入口之間的風管上。前述與第一、ニ級旋風預熱器1、2相連的風管為變徑風管。變徑風管為管路上設有縮ロ的風管。雙室逆流換熱器3其上設有縮ロ 6，且縮ロ 6—側壁的開ロ寬度及縮進深度均大于相對另ー側壁，雙室逆流換熱器3的上入口偏離雙室逆流換熱器3的軸線、位于縮ロ 6縮進量(開ロ寬度及縮進深度)大的ー側，并朝縮ロ 6縮進量小的ー側傾斜入料；雙室逆流換熱器3的上、下出口位于雙室逆流換熱器3的軸線上；雙室逆流換熱器3的縮ロ 6上方還設有撒料錐7，撒料錐7中心偏離雙室逆流換熱器3的軸線、偏向縮ロ6縮進量小的ー側。縮ロ 6上部為變斜度的斜坡，自上而下錐角逐漸增大，形成近似于雙曲面形狀的錐ロ，縮ロ 6下部為錐形結構。工作過程為用エ業副產石膏與其它輔助原料配制的水泥生料加入細度在IOOym以上的焦炭等還原劑混合組成成分均勻的物料從入料點加入到預熱器系統的第二級旋風預熱器2至第一級旋風預熱器I之間的風管中，物料隨第二級旋風預熱器2上出ロ的氣流進入第一級旋風預熱器1，氣流分離出含符合生產硫酸要求濃度的ニ氧化硫的氣體從第一級旋風預熱器I上出ロ排出，分離的固體物料進入雙室逆流換熱器3至第二級旋風預熱器2之間的風管中，物料隨雙室逆流換熱器3上出口的氣流進入第二級旋風預熱器2，重復上述分離過程，分離的氣體進入第一級旋風預熱器1，固體物料則進入雙室逆流換熱器3的上入口，在雙室逆流換熱器3內與熱氣體進行逆流熱交換，然后經過窯尾煙室4進入回轉窯5內。同時，第二級旋風預熱器2分離的固體物料還可以切換直接進入窯尾煙室4再進入回轉窯5，此時不經過雙室逆流換熱器3，以此起到控制調節窯尾煙室4中的溫度，確保溫度處于700°C 750°C，避免分解在預熱器系統中進行，確保煅燒過程的預熱過程控制在預熱器系統中進行，而分解反應嚴格控制在窯內進行。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。·
權利要求
1.一種工業副產石膏制水泥聯產硫酸的煅燒方法，其特征在于采用低溫端二級旋風預熱器與高溫端雙室逆流換熱器相結合的預熱器系統，將窯尾煙室溫度控制在700°C 750°C，煅燒過程的預熱過程在預熱器系統中進行，而分解反應在窯內進行；所述雙室逆流換熱器經窯尾煙室連通至回轉窯。
2.如權利要求I所述的工業副產石膏制水泥聯產硫酸的煅燒方法，其特征在于所述二級旋風預熱器的第二級旋風預熱器的出料口通過可切換的管路分別與所述雙室逆流換熱器的入料口，以及所述窯尾煙室連通。
3.如權利要求I或2所述的工業副產石膏制水泥聯產硫酸的煅燒方法，其特征在于生料中還原劑焦炭的細度控制在IOOiim以上。
4.一種權利要求I所述的工業副產石膏制水泥聯產硫酸的煅燒方法的預熱器系統，其特征在于所述二級旋風預熱器由第一、二級旋風預熱器連通組成，所述第一、二級旋風預 熱器均設有上出口、下出口和側入口 ；所述雙室逆流換熱器設有上出口、上入口和下出口，其下出口與所述窯尾煙室連通；所述第二級旋風預熱器的上出口與第一級旋風預熱器的側入口通過風管連通，該風管上設有入料點，所述第二級旋風預熱器的下出口通過可切換的風管分別與與所述雙室逆流換熱器的上入口，以及所述窯尾煙室連通；所述第一級旋風預熱器的下出口通過風管連通至所述雙室逆流換熱器的上出口至第二級旋風預熱器的側入口之間的風管上。
5.如權利要求4所述的工業副產石膏制水泥聯產硫酸的煅燒方法的預熱器系統，其特征在于所述雙室逆流換熱器其上設有縮口，且縮口一側壁的開口寬度及縮進深度均大于相對另一側壁，所述雙室逆流換熱器的上入口偏離雙室逆流換熱器的軸線、位于縮口縮進量大的一側，并朝縮口縮進量小的一側傾斜入料；所述雙室逆流換熱器的上、下出口位于雙室逆流換熱器的軸線上；所述雙室逆流換熱器的縮口上方還設有撒料錐，所述撒料錐中心偏離雙室逆流換熱器的軸線、偏向縮口縮進量小的一側。
6.如權利要求5所述的工業副產石膏制水泥聯產硫酸的煅燒方法的預熱器系統，其特征在于所述縮口上部為變斜度的斜坡，自上而下錐角逐漸增大，形成近似于雙曲面形狀的錐口，所述縮口下部為錐形結構。
7.如權利要求4至6中任一權利要求所述的工業副產石膏制水泥聯產硫酸的煅燒方法的預熱器系統，其特征在于所述與第一、二級旋風預熱器相連的風管為變徑風管。
8.如權利要求7所述的工業副產石膏制水泥聯產硫酸的煅燒方法的預熱器系統，其特征在于所述變徑風管為管路上設有縮口的風管。
9.如權利要求4至6中任一權利要求所述的工業副產石膏制水泥聯產硫酸的煅燒方法的預熱器系統，其特征在于所述第一、二級旋風預熱器的側入口為下切角形進風口，進風 口切角角度與第一、二級旋風預熱器的蝸殼下沿光滑連接。
全文摘要
本發明公開了一種工業副產石膏制水泥聯產硫酸的煅燒方法及裝置，屬于工業固體廢棄物再利用領域，采用低溫端二級旋風預熱器與高溫端雙室逆流換熱器相結合的預熱器系統，將窯尾煙室溫度控制在700℃～750℃，煅燒過程的預熱過程在預熱器系統中進行，而分解反應在窯內進行。第二級旋風預熱器的出料口通過可切換的管路分別與雙室逆流換熱器的入料口，以及窯尾煙室連通。本發明克服了現有干法中空窯體積龐大、煅燒能耗高、產量低的弊端；同時也克服了現有多級旋風預熱器窯系統控制復雜，單級換熱效率低，裝備構造設計落后的弱點；煅燒過程能分區發揮最大效能，簡化了系統配置和生產控制，使能源利用更合理有效，同時減少系統投資。
文檔編號C04B7/24GK102786035SQ20121028716
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月14日 優先權日2012年8月14日
發明者劉建, 文柏鳴, 李宏偉, 沈咸, 程宏偉, 蔡順華, 陳濤, 高敏 申請人:成都建筑材料工業設計研究院有限公司