CN102382976B - 一种流态化沸腾焙烧炉 - Google Patents
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Abstract
一种流态化沸腾焙烧炉。产能大，热回收效能更高，且不将含大量灰份的回风直接送入上部炉膛。出渣口与炉渣溢流口通过热交换型后室沸腾床相连；热交换型后室沸腾床包括后室沸腾床体、风室装置和热交换装置；后室沸腾床体包括具有中空腔室的本体、进渣口和排渣口；风室装置设在本体的底部，向本体的腔室内部鼓风；热交换装置包括冷却管束，冷却管束伸入本体的腔室内部，与本体的腔室内部的流动炉渣充分接触；排渣口连接所述炉渣溢流口；进渣口连接沸腾床层侧边的出渣口；且进渣口兼作将后室沸腾床体内的风引导入沸腾床层内的风道。燃烧更充分。提高了经济效益、热量利用率。出渣温度大大降低。结构紧凑，占地面积小、安装简便，操作安全。
Description
技术领域
本发明涉及硫铁矿、锌精矿焙烧制酸装置的沸腾焙烧炉；尤其涉及对该种沸腾焙烧炉出渣部分的改进。
背景技术
流态化沸腾焙烧炉是硫铁矿、锌精矿制酸装置焙烧工序的主要设备之一，炉子形状主要有直筒型和上部扩大型两种。直筒型沸腾焙烧炉多用于有色金属浮选矿的焙烧，焙烧强度低，而上部扩大型的沸腾炉因焙烧强度大多用于硫铁矿的焙烧，我国大部分矿焙烧炉属于此类型。
常规沸腾焙烧炉炉体为钢壳内衬保温砖再衬耐火砖结构（含保温砖内衬1、耐火砖内衬2）。如图6、7所示，整个炉体可分为几部分，上部为炉膛，包括沸腾床层8、中部扩大段和上部炉膛7。炉床中装有冷却水箱9，以移走沸腾床层8的余热，降低沸腾床层8壁面的温度。中部为向上扩大的锥形段，上部炉膛7的截面积比沸腾床层8的面积大，以降低气速和减少固体粒子带出。下部是空气室即下风室3，设有空气进口管4，中间隔着一个空气分布板5，上浇注耐火混凝土，埋设有许多空气分布板风帽6。另外炉体还设有加料口10、炉渣溢流口11、炉气出口12、二次风进口13、点火口14、安全放空口15等接管。
矿的焙烧过程就在炉膛内进行，给料机将合格矿送入沸腾焙烧炉，用风机送来的空气沸腾焙烧，控制沸腾层温度850～950℃。沸腾焙烧炉出口气体温度约920℃进入余热锅炉降温并回收热量，沸腾焙烧炉溢流口排出的高温炉渣900℃进入冷却***。从企业运行情况来看，多存在因沸腾焙烧炉排渣***故障导致停车。高故障的原因主要是：
1、排出炉渣温度高，输送不锈钢管道材质易损坏；
2、沸腾炉溢流口与冷却设备距离远，连接输送管道长，容易堵塞；
3、排渣不连续导致冷却设备冷热不均，焊缝热胀冷缩易开裂。
频繁检修影响***的开车率，维修增加了***运行成本，对***长周期稳定运行存在安全隐患。另外从资源和环保角度看，还存在以下问题：
1、热损失大，900℃炉渣冷却多采用喷水降温到400℃左右送走，炉渣热没有回收，造成了能源浪费。
2、冷却排渣需要消耗大量的水，且对生产环境造成污染。
3、操作环节多，涉及排渣、输送、淋水冷却、排污调节，工艺及控制复杂。
国家知识产权局1998.10.18.公开的公开号“CN1197179A”、名称为“直接送风式沸腾炉炉渣余热回收新方法及其***”的发明专利申请文件公开了一种利用空气冷却炉渣，将被炉渣加热后的热风送入沸腾炉助燃以回收炉渣余热的方法。具体技术手段是：使从沸腾炉的沸腾床排放的炉渣流入炉渣冷却床，与鼓入炉渣冷却床的冷空气进行热交换，其特点在于将经炉渣加热后的热空气从沸腾炉的悬浮段引入炉，作为沸腾炉二次燃烧所需的助燃空气。
根据上述直接送风式沸腾炉炉渣余热回收新方法而设计的直接送风式沸腾炉炉渣余热回收***是与沸腾炉结合在一起的。沸腾炉通常由沸腾床、悬浮段、风室、对流管、尾部受热面及送风机等组成，本***的主要特点是采用多室流化床作为炉渣冷却床，多室流化床包括床身、布风板和多风室进风结构，床身上具有入渣口、排渣口和出风口，其布风板水平或倾斜设置，布风板之上的床身中用隔板分隔成不少于3个的室，各室底部相通，布风板之下则有与床身中的室相对应的数目相同的风室，风室之下为进风口。其入渣口通过炉渣输送管道分别与沸腾床上部的溢流渣渗流口和沸腾床下部的冷渣排出管相连，进风口通过冷风输送管道连到送风机，出风口则通过热风输送管道连到位于沸腾炉悬浮段的热风入炉口。所说的热风入炉口位于沸腾炉悬浮段的负压区。
近年来，随着现代化工业朝向规模化发展，沸腾炉的规模已经从早年的1-5万吨/年，发展到如今的10-50万吨/年。上述专利技术手段，将炉渣引出炉外采用空气冷却已无法适应目前加工业的需求，一旦炉渣流量、流速增大，在出渣口无法得到该文声称的炉渣温度由900℃降低到50℃。并且在实践中即便其流化速度（1-3m/s）、风量按该文声称的要求实施，其出渣温度也难以达到50℃。并且该文中采用渣、回风分道的方式，含有大量灰份的回风直接进入上部炉膛，会对整体加工产生不利影响。
发明内容
本发明针对上述缺陷，提供了一种产能大，热回收效能更高，且不将含大量灰份的回风直接送入上部炉膛的流态化沸腾焙烧炉。
本发明的技术方案是：所述炉体由下至上包括下风室、沸腾床层、扩大段、上直段和顶盖；在所述沸腾床层和下风室之间设有空气分布板，在所述沸腾床层的侧边设有出渣口，所述出渣口下缘高度高于所述空气分布板板面高度；在炉体外设有炉渣溢流口，所述出渣口与所述炉渣溢流口通过热交换型后室沸腾床相连；
所述热交换型后室沸腾床包括后室沸腾床体、风室装置和热交换装置；
所述后室沸腾床体包括具有中空腔室的本体、进渣口和排渣口；
所述风室装置设在所述本体的底部，向本体的腔室内部鼓风；
所述热交换装置包括冷却管束，所述冷却管束伸入所述本体的腔室内部，与所述本体的腔室内部的流动炉渣充分接触；
所述排渣口连接所述炉渣溢流口；
所述进渣口连接所述沸腾床层侧边的出渣口；且所述进渣口兼作将所述后室沸腾床体内的风引导入所述沸腾床层内的风道。
所述沸腾床层的内壁上设有冷却水箱，所述热交换装置与所述冷却水箱相连通。
所述进渣口下缘设有外高内底的斜坡，将由后室沸腾床体底部风室装置鼓出的风导入所述沸腾床层内。
所述进渣口下缘的高度高于所述排渣口下缘的高度。
在所述后室沸腾床体的外端面设有处理门。
所述风室装置包括风室和风帽，所述风室固定连接在所述后室沸腾床本体底板的下部，所述风帽固定连接在所述后室沸腾床本体的底板上。
所述后室沸腾床本体由钢板内衬保温砖及耐热浇注材料构成。
所述后室沸腾床本体内的排渣口外侧设有排渣室，所述排渣室连接所述炉渣溢流口。
本发明将热交换型后室沸腾床与炉本体相连形成一个整体。炉体沸腾床层的炉渣直接流入热交换型后室沸腾床中，流入后，热交换型后室沸腾床的冷却风由下向上作用于炉渣，使炉渣在降温的同时保持“沸腾”状态；并且“沸腾”的炉渣能够与充满热交换介质的冷却管束充分接触进行热交换；冷却风在对炉渣进行作用的同时被加热，从炉体沸腾床层的出渣口（热交换型后室沸腾床的进渣口）逆向渗入炉料中，其中的灰份能被炉料吸收，且经预热的冷风能使燃烧更加充分。
本发明的优点是：1）热回收装置的进气作为二次风在扩大段前直接进入焙烧炉，使燃烧更充分。2）炉渣经过二次空气沸腾焙烧，得到高含铁量的铁渣等，提高了经济效益。3）冷却管束回收的炉渣热量产中压蒸汽(3.82MPa，256℃)，提高热量利用率。4）出渣温度大大降低（480-520℃），减轻了排渣***的运行要求。5）结构紧凑，占地面积小、安装简便，操作安全。
附图说明
图1是本发明的结构示意图，
图2是本发明中热能回收装置的结构示意图，
图3是图1中A-A剖视图，
图4是本发明热能回收装置中冷却管束的结构示意图，
图5是图4的俯视图，
图6是本发明背景技术的结构示意图，
图7是图6中B-B剖视图；
图中1为保温砖内衬、2为耐火砖内衬、3为下风室、4为空气进口管、5为空气分布板、6为空气分布板风帽、7为上部炉膛、8为沸腾床层、81是出渣口、9为冷却水箱、10为加料口、11为炉渣溢流口、12为炉气出口、13为二次空气进口、14为点火口、15为安全放空口、16为后室沸腾床体、161是进渣口下缘、162排渣口下缘、17为耐火内壁、18为风室、19为进气口、20为空气分布板、21为风帽、22为冷却管束、23为排渣室、24为处理门、25是清理门。
具体实施方式
本发明如图1-7所示，所述炉体由下至上包括下风室3、沸腾床层8、扩大段（即上部炉膛7）、上直段和顶盖（顶盖上设安全放空口15）；在所述沸腾床层8和下风室3之间设有空气分布板5，在所述沸腾床层8的侧边设有出渣口81，所述出渣口下缘高度高于所述空气分布板5板面高度；在炉体外设有炉渣溢流口11，所述出渣口81与所述炉渣溢流口11通过热交换型后室沸腾床相连；
所述热交换型后室沸腾床包括后室沸腾床体、风室装置和热交换装置；
所述后室沸腾床体包括具有中空腔室的本体16、进渣口和排渣口；
所述风室装置设在所述本体16的底部，向本体16的腔室内部鼓风；
所述热交换装置包括冷却管束22，所述冷却管束22伸入所述本体16的腔室内部，与所述本体16的腔室内部的流动炉渣充分接触；
所述排渣口连接所述炉渣溢流口11；
所述进渣口连接所述沸腾床层侧边的出渣口81；且所述进渣口81兼作将所述后室沸腾床体内的风引导入所述沸腾床层8内的风道。
所述沸腾床层8的内壁上设有冷却水箱9，所述热交换装置由所述炉体外部与所述冷却水箱9相连通。
所述进渣口下缘161设有外高内底的斜坡，将由后室沸腾床本体16底部风室装置鼓出的风导入所述沸腾床层8内。
所述进渣口下缘161的高度高于所述排渣口下缘162的高度。以利于渣的排出。
在后室沸腾床本体16的外端面设有处理门24。两侧面分别设有清理门25。便于对后室沸腾床体16内部进行充分的清理。
所述风室装置包括风室18和风帽21，所述风室18固定连接在所述后室沸腾床本体16底板的下部，所述风帽21固定连接在所述后室沸腾床本体16的底板上。
所述后室沸腾床本体16由钢板内衬保温砖及耐热浇注材料构成。使得后室沸腾床本体16具有耐火内壁17。
所述后室沸腾床本体16的排渣口处设有排渣室23，所述排渣室23连接所述炉渣溢流口11。
本发明将热渣冷却、输送设备与炉体合二为一，既回收了热渣热量、解决了高温热渣输送材质易损问题，简化了工艺流程。在常规沸腾焙烧炉的沸腾床出渣口设置了炉渣冷却、热量回收及出渣的装置，该装置与炉本体相连形成一个整体。热回收装置包括排渣室的风室、气体分布板、冷却装置（即热交换装置）、排渣箱（即后室沸腾床本体16）、排渣室及处理门等。沸腾焙烧炉排出的热渣在后室沸腾床体内进行二次沸腾冷却。炉前风机所送空气通过风室进入，经分布板及热渣沸腾床层升温后进入焙烧炉，作为焙烧炉的二次风进入烟气***，间接回收了炉渣热量。通过热回收装置冷却水箱与炉渣进行热交换，控制热回收装置沸腾床温度在510℃左右，产生中压蒸汽，提高热量利用率。
以20万吨/年含硫35%的硫铁矿制酸装置为例，沸腾焙烧炉每小时排出炉渣约10t，按炉渣从900℃降至510℃计算，经计算炉渣每小时移出热量：
Q渣= 10×1000×（0.956×900-0.918×510）=3922200KJ/h
空气升温至510℃需热量：Q空= 4900 KJ/h
可回收热量：Q = 3922200-4900=3917300 KJ/h
可产3.82MPa、450℃中压蒸汽1.21t/h，年增加蒸汽产量为9680t，节约标煤近1100t。
炉渣经换热后温度约510℃远低于常规炉渣温度900℃，对后序排渣设备的冷却能力要求大大降低，减少了设备焊口开裂可能性。同时作为沸腾炉的一部分，热回收装置后室沸腾床体由Q345钢板焊接，后室沸腾床体内依次为保温砖、耐火浇注料等，取消了不锈钢热渣输送管及不锈钢喷水冷却设备，节省了制作成本、安装简便，操作上更安全。
本发明的工作原理是：
空气由空气进口管4进入沸腾炉与经加料口10进入沸腾焙烧炉的矿料在沸腾床层8进行焙烧，经上部焙烧空间7后经炉气出口12进入余热锅炉回收余热，焙烧、冷却后的热渣从炉渣溢流口11进入炉渣热能回收装置。来自炉渣热能回收装置的进气口19的空气在后室沸腾床（后室沸腾床本体16内腔）对热渣进行二次沸腾焙烧，同时热渣与冷却管束22换热降温后进入排渣室23出渣，此时炉渣温度约510℃，焙烧后的热空气经出渣口81进入沸腾焙烧炉作为二次风。
本发明的沸腾焙烧炉后室沸腾床体采用Q345，后室沸腾床体内衬保温砖及耐火砖，为了进一步回收热，本发明对矿渣热量进行了回收。
Claims (8)
1.一种流态化沸腾焙烧炉，所述炉体由下至上包括下风室、沸腾床层、扩大段、上直段和顶盖；在所述沸腾床层和下风室之间设有空气分布板，在所述沸腾床层的侧边设有出渣口，所述出渣口下缘高度高于所述空气分布板板面高度；在炉体外设有炉渣溢流口，其特征在于，所述出渣口与所述炉渣溢流口通过热交换型后室沸腾床相连；
所述热交换型后室沸腾床包括后室沸腾床体、风室装置和热交换装置；
所述后室沸腾床体包括具有中空腔室的本体、进渣口和排渣口；
所述风室装置设在所述本体的底部，向本体的腔室内部鼓风；
所述热交换装置包括冷却管束，所述冷却管束伸入所述本体的腔室内部，与所述本体的腔室内部的流动炉渣充分接触；
所述排渣口连接所述炉渣溢流口；
所述进渣口连接所述沸腾床层侧边的出渣口；且所述进渣口兼作将所述后室沸腾床体内的风引导入所述沸腾床层内的风道。
2.根据权利要求1所述的一种流态化沸腾焙烧炉，其特征在于，所述沸腾床层的内壁上设有冷却水箱，所述热交换装置与所述冷却水箱相连通。
3.根据权利要求1所述的一种流态化沸腾焙烧炉，其特征在于，所述进渣口下缘设有外高内底的斜坡，将由后室沸腾床体底部风室装置鼓出的风导入所述沸腾床层内。
4.根据权利要求1所述的一种流态化沸腾焙烧炉，其特征在于，所述进渣口下缘的高度高于所述排渣口下缘的高度。
5.根据权利要求1所述的一种流态化沸腾焙烧炉，其特征在于，在所述后室沸腾床体的外端面设有处理门。
6.根据权利要求1所述的一种流态化沸腾焙烧炉，其特征在于，所述风室装置包括风室和风帽，所述风室固定连接在所述后室沸腾床本体底板的下部，所述风帽固定连接在所述后室沸腾床本体的底板上。
7.根据权利要求1所述的一种流态化沸腾焙烧炉，其特征在于，所述后室沸腾床本体由钢板内衬保温砖及耐热浇注材料构成。
8.根据权利要求1-7中任一所述的一种流态化沸腾焙烧炉，其特征在于，所述后室沸腾床本体内的排渣口外侧设有排渣室，所述排渣室连接所述炉渣溢流口。
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