CN202432853U

CN202432853U - 高效磁化焙烧沸腾炉

Info

Publication number: CN202432853U
Application number: CN2011204777317U
Authority: CN
Inventors: 张元松; 邱红侠; 潘庆洋; 潘志斌; 顾广龙; 唐卫
Original assignee: JIANYE QINGSONG GROUP CO Ltd
Current assignee: JIANYE QINGSONG GROUP CO Ltd
Priority date: 2011-11-26
Filing date: 2011-11-26
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2021-11-26

Abstract

本实用新型涉及硫铁矿焙烧制酸装置高效磁化焙烧沸腾炉。本实用新型在风室内整个截面上装有气体预分布器；加料口为倾角为35°槽型结构，加料口底部距风帽距离≥2600mm；设置排渣热回收装置用于排渣冷却及热量回收；风帽高密度布置，达80-100个/m²，优化了沸腾床流化状态；沿炉体切线方向设置三次风装置。本实用新型通过通过风室加装预分布器和气体分布板上布置的高密度风帽，有效改善流化条件保证沸腾层呈弱氧状态，气流分布均匀；改进加料口倾角角度为35°槽型结构、提升加料高度使矿料不堆积，提高了焙烧温度，矿渣残硫含量下降，同时补加进风，也未产生升华硫，满足磁性焙烧条件。

Description

高效磁化焙烧沸腾炉

技术领域

本实用新型涉及硫铁矿焙烧制酸装置高效磁化焙烧沸腾炉。

背景技术

沸腾炉是硫铁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鲁齐型（上部扩大式）两种。直筒型沸腾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。

沸腾炉炉体为钢壳内衬保温砖再衬耐火砖结构。炉体可分为几部分，下部是空气室即风室，采用中心立柱送风。中间隔着一个空气分布装置，上部为炉膛，包括沸腾床层、中部扩大段和上部炉膛。炉床中装有冷却水箱，移走沸腾床的余热。中部为向上扩大的锥形段，上部炉膛的截面积比沸腾床的面积大，以降低气速和减少固体粒子带出。另外在炉体还设有下料口、烧渣溢流口、炉气出口、二次风进口、点火口、安全放空口等接管。

沸腾炉的工艺实现过程如下：焙烧用的空气从炉底通入，经分布装置进入炉内，矿料经加料口进入与沸腾层炉料混合，整个料层在空气鼓动下上下翻腾，高度达～1.5m，控制沸腾层焙烧反应温度850～920℃。过程中产生的大量反应余热用于产蒸汽，沸腾炉出***尘气体温度约950℃进入后序设备除尘并回收热量， 900℃烧渣经沸腾炉溢流口排出去排渣***。沸腾炉的优点是硫的烧出率高，能得到较高浓度的SO₂气体，同时又可得到蒸汽及含大量Fe₂O₃红色烧渣等副产品。

沸腾炉操作中常见的故障有以下部分：

1、下料处堆积，这是指沸腾炉进料部位产生不沸腾矿堆积现象，除对原料的粒度、水分等加强管理外，炉子加料口角度不合理及位置设置高度不够也会造成下料点集中、偏离炉床中心、形成死角或抛撒不均等。下料口是在炉身上开一矩形口或采用圆形管，通过伸入炉内的倾斜板或管，与炉墙多呈20～30°的倾角。加料口位置一般设置在沸腾层上部，离沸腾层面约300～500mm。

2、空气分布不均匀。风室多采用进风管进风或中心立柱布风方式，这要求风室容积足够大，若空气在风室内不能完全消除进气动压头使之变成静压均布，会造成沸腾状况不良，严重时甚至在升温时开不起来或会使局部烧结而使风帽烧坏，空气室漏进灰等后果。

3、炉子排红渣或棕红渣。红渣的操作特点是灰渣的主要成分为Fe₂O₃，烧出率高，且不会产生升华硫，但炉气中SO₂浓度不高，SO₃含量却较多，这将使炉气净化***负荷增大以及酸雾含量增多，对制酸***来说成本增多。且排渣只能卖给水泥厂，仅卖90元/吨，不能作为钢铁冶炼的原料（800元/吨），因此生产上一般不希望排出红渣或棕红渣。通常沸腾风量大小同焙烧效果有密切关系，当风量大、氧气足，矿渣都烧成Fe₂O₃，呈红色或棕红色。反之风量小时，排渣主要成分是Fe₃O₄，呈黑色或棕黑色。

4、排渣***故障率高，停车频繁。沸腾炉排出炉渣温度约900℃，从出渣口至冷却设备之间常采用不锈钢管输送，因高温导致管道易堵，使用寿命不长，且排渣不连续致使后序排渣设备焊缝热胀冷缩易开裂，事故率高，并消耗大量的冷却水，污染了环境。

目前，随着矿制酸装置规模越来越大，相应的沸腾炉规格也随之增大，炉膛容积加大使气体的停留时间延长，沸腾炉内排出的渣量也增多。以20万吨/年含硫35%的硫铁矿制酸装置（以下同）为例，沸腾炉每小时排出炉渣约10t，排出炉渣温度900℃，这部分炉渣多采用冷却滚筒外喷水降温到400℃左右送走，炉渣热没有回收，且消耗大量水，造成了能源浪费和环境污染。同时排渣***操作环节多，涉及排渣、输送、淋水冷却、排污调节，工艺及控制等复杂，劳动条件差。

实用新型内容

本实用新型针对上述问题，提供了一种高效磁化焙烧沸腾炉，既能高效磁性焙烧矿料以得到高浓度SO₂烟气，又确保最大经济效益的回收余热及含磁铁渣（作为钢铁冶炼企业的原料）。

本实用新型的技术方案是：本实用新型包括壳体，壳体内衬保温层、耐火层，其特征在于，炉体包括设置在下部的风室、设置在中部的空气分布装置和设置在上部的炉膛：

所述的风室：包括空气进口管和送风预分布器，所述的送风预分布器分布在风室整个横截面上，呈网格状；

所述空气分布装置：包括气体分布装置和设置在其上的高密度开口风帽，其密度达80-100个/m²；

所述炉膛：包括设置在气体分布装置上部的沸腾床层、中部扩大段和上部炉膛，所述炉体侧壁开设有处于沸腾床上部的加料口，所述加料口为槽型结构，倾角为33～36o，加料口底部距风帽距离≥2600mm；在所述中部扩大段侧壁设有切向开口的进风装置；

所述炉体侧壁设有和沸腾床连通的排渣热回收装置，排渣热回收装置设有一炉渣溢流口、并通过一热回收管道连接空气进口管。

所述扩大段侧壁上下部周向均设有二次进风装置、三次进风装置。

所述加料口底部距风帽距离为2600～2800 mm。

本实用新型的高效磁化焙烧沸腾炉采用磁性焙烧，风帽高密度布置使炉内呈弱氧化气氛，磁化焙烧，矿渣呈棕黑色或黑色，使其中铁呈磁性Fe₃O₄形式存在。通过增设二次进风装置、三次进风装置保证炉气中的硫充分燃烧，控制炉上部的矿尘残硫不能过高。炉渣通过渣热回收装置回收余热并降低渣的温度后送至排渣***。

本实用新型有如下的特征：

1、风室内整个截面上装有气体预分布器，取消了中心立柱。

2、加料口为倾角为35°槽型结构，加料口底部距风帽距离≥2600mm。

3、设置排渣热回收装置用于排渣冷却及热量回收。

4、风帽高密度布置，达80-100个/m²，优化了沸腾床流化状态。

5、沿炉体切线方向设置三次风装置。

本实用新型的优点是：

1、实现磁化焙烧，得到含磁性铁渣。磁化焙烧与通常的氧化焙烧生成的渣不同，主要是焙烧时氧硫比不同，一般矿（FeS₂）磁化焙烧时氧硫比为1.333，氧化焙烧时氧硫比为1.375，两者相比氧化焙烧比磁化焙烧多耗氧1.375/1.333=1.031，即多耗3.1%氧量。要排出磁性渣必须采用弱氧焙烧，而弱氧焙烧易产生升华硫和造成残硫上升，实践表明，通过风室加装预分布器和气体分布板上布置的高密度风帽，有效改善流化条件保证沸腾层呈弱氧状态，气流分布均匀。改进加料口倾角角度为35°槽型结构、提升加料高度使矿料不堆积，提高了焙烧温度，矿渣残硫含量下降，同时补加三次风，也未产生升华硫。

2、回收烧渣热量产中压蒸汽，提高热量利用率。

以20万吨/年硫铁矿制酸装置为例，沸腾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

渣沸腾所需空气升温至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9680吨，节约标煤近1100t。

3、出渣温度大大降低，减轻了排渣***的运行要求，占地面积小、，操作上更安全，改善了劳动环境。

附图说明

图1为背景技术的沸腾焙烧炉立面结构示意图。

图2为背景技术的沸腾焙烧炉平面结构示意图。

图3为本实用新型的高效磁化焙烧沸腾炉立面结构示意图。

图4为本实用新型的高效磁化焙烧沸腾炉平面结构示意图。

图5为本实用新型的气体预分布器平面结构示意图。

图6为本实用新型的风帽布置结构示意图。

图中1为保温层、2为耐火层、3为风室、4为空气进口管、5为送风预分布器、6为气体分布装置、7为高密度风帽、8为沸腾床层、9为冷却水箱、10为加料口、11为排渣热回收装置、12为炉渣溢流口、13为点火口、14为上部焙烧空间、15为二次风装置、16为三次风装置、17为炉气出口、18为安全放空口。

具体实施方式

本实用新型包括壳体，壳体内衬保温层1、耐火层2，炉体包括设置在下部的风室3、设置在中部的空气分布装置和设置在上部的炉膛以及处于炉膛上部的炉盖：

所述的风室3：包括空气进口管4和送风预分布器5，所述的送风预分布器5分布在风室3整个横截面上，呈网格状。

所述空气分布装置：包括气体分布装置6和设置在其上的高密度开口风帽7，其密度达80-100个/m²。

所述炉膛：包括设置在气体分布装置6上部的沸腾床层8、中部扩大段和上部炉膛，所述炉体侧壁开设有处于沸腾床层8上部的加料口10，所述加料口10为槽型结构，倾角为33～36o，加料口10底部距风帽7距离≥2600mm；在所述中部扩大段侧壁设有切向开口的二次进风装置15、三次进风装置16。

所述炉体侧壁设有和沸腾床层8连通的排渣热回收装置11，排渣热回收装置11设有一炉渣溢流口12、并通过一热回收管道连接空气进口管4。

所述炉盖上设有安全放空口18。

本实用新型的空气由空气进口管4依次进入气体预分布器5、气体分布装置6及风帽7，与经加料口10进入沸腾炉的矿料经点火口13点火在沸腾床层8进行磁化焙烧，烟气在上部焙烧空间14与来自二次进风装置15及三次进风装置16的空气再次充分燃烧，后经炉气出口17进入余热锅炉回收炉气余热，热渣溢流进入排渣热回收装置11回收渣渣余热，排出渣从炉渣溢流口12进入排渣***。

本实用新型的沸腾炉工作时维持沸腾床层8温度850～900℃，炉上部温度950～1000℃，气体SO₂浓度约～13%，SO₃浓度约0.1%左右。沸腾床层8间多余热量由冷却水箱9移出，热渣经排渣热回收装置回收热量后约510℃排出，渣色呈棕黑色或黑色，为磁性Fe₃O₄铁渣，残硫含量小于0.5%。

Claims

1.高效磁化焙烧沸腾炉，包括壳体，壳体内衬保温层、耐火层，其特征在于，炉体包括设置在下部的风室、设置在中部的空气分布装置和设置在上部的炉膛：

2.根据权利要求1所述的高效磁化焙烧沸腾炉，其特征在于，所述加料口为倾角35°的槽型结构。

3.根据权利要求1所述的高效磁化焙烧沸腾炉，其特征在于，所述扩大段侧壁上下部周向均设有二次进风装置、三次进风装置。

4.根据权利要求1所述的高效磁化焙烧沸腾炉，其特征在于，所述加料口底部距风帽距离为2600～2800 mm。