[实用新型]一种工业副产石膏制水泥联产硫酸的煅烧装置

说明书

技术领域

本实用新型属于工业固体废弃物再利用领域，尤其涉及工业副产石膏回收制水泥联产硫酸。

背景技术

用工业副产石膏制水泥联产硫酸是利用工业副产石膏（包括磷石膏、盐石膏、脱硫石膏等）代替石灰质原料制成水泥生料，经煅烧将石膏的主要成分硫酸钙（CaSO₄）分解产生氧化钙（CaO）和二氧化硫（SO₂），通过与其它原料配合煅烧形成水泥熟料和含一定浓度的二氧化硫气体，气体中二氧化硫浓度达到一定比例满足制取硫酸的要求可用于制取硫酸。

现有煅烧技术多数采用干法中空窑煅烧，物料煅烧的所有反应过程都在堆积状态下进行，致使热交换效率低，窑体体积大，产量低，热耗高；另有少数采用了旋风预热器窑煅烧，甚至预热器级数达到四级，但这种多级预热器并没有改变工业副产石膏的分解特性，分解反应仍需要在窑内进行，而且由于预热的温度区间并没有实质性改变，预热器级数太多反而使每一级的换热效率下降，布置空间增加，投资高，此外工艺参数控制点多，甚至容易使焦炭还原剂提前燃烧，影响后续的分解反应，也使系统的控制更加复杂化。有些甚至提出在预热器中进行部分分解反应，但因硫酸钙分解吸热反应所需热量比碳酸钙增加了约40%，而且需要还原气氛促进分解，可补充热量需要氧化气氛，预热器本身没有补热措施，导致反应更加难以控制，反而造成能耗浪费和运转率降低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提出一种工业副产石膏制水泥联产硫酸的煅烧装置，克服现有干法中空窑体积庞大、煅烧能耗高、产量低的弊端；同时也克服现有多级旋风预热器窑系统控制复杂，单级换热效率低，装备构造设计落后的弱点；使得煅烧过程能分区发挥最大效能，简化了系统配置和生产控制，使能源利用更合理有效，同时减少系统投资。

工业副产石膏制成的生料分解反应的特点是分解吸热大，热耗高，分解温度高，必须有还原剂（如焦炭），若无还原剂，即使将其加热到1400℃以上产生熔融也无明显分解；还有就是分解机制复杂，有中间产物硫化钙（CaS）产生，甚至在中性气氛下发生副反应生成单质硫（S₂）。中间产物会降低气体的二氧化硫浓度，更对水泥熟料矿物形成产生不利影响，单质硫还可导致制酸系统设备堵塞。因此，煅烧过程中必须同时控制好分解率和脱硫率，还必须控制好煅烧气氛，才能达到好的效果。

由于干法中空窑本身存在较大弱点，很多研究都试图把预热和部分分解移到窑外进行，但本申请发明人经过深入研究，得出：预热过程在窑外进行是可行的，但分解反应必须控制在窑内，曾经有采用循环流化床在窑外进行分解的研究，因其效果不佳，也未取得突破。因为，如果分解反应在预热器中开始进行，吸热反应就会使温度降低，还原气氛会促进硫酸钙分解，但中间产物也会增加，脱硫率降低，但补燃增加热量却又需要氧化气氛，因此这样的反应机制实际上很难在悬浮预热器中进行，所以，将分解反应控制在回转窑内是关键。因此，最现实有效的煅烧方案就是使预热过程在预热器中进行，分解反应入窑进行，将部分分解移至窑外进行实际上是不现实的。

本实用新型目的通过下述技术方案来实现：

一种工业副产石膏制水泥联产硫酸的煅烧装置，所述煅烧装置的预热器系统由低温端的二级旋风预热器与高温端的双室逆流换热器组成；所述双室逆流换热器经窑尾烟室连通至回转窑；所述二级旋风预热器由第一、二级旋风预热器连通组成，所述第一、二级旋风预热器均设有上出口、下出口和侧入口；所述双室逆流换热器设有上出口、上入口和下出口，其下出口与所述窑尾烟室连通；所述第二级旋风预热器的上出口与第一级旋风预热器的侧入口通过风管连通，该风管上设有入料点，所述第二级旋风预热器的下出口通过可切换的风管分别与与所述双室逆流换热器的上入口，以及所述窑尾烟室连通；所述第一级旋风预热器的下出口通过风管连通至所述双室逆流换热器的上出口至第二级旋风预热器的侧入口之间的风管上。

上述方案中，第二级旋风预热器可切换至双室逆流换热器或窑尾烟室，使得本预热器系统具备可以有效控制调节窑尾烟室温度的手段，确保窑尾烟室温度处于700℃～750℃，避免分解在预热器系统中进行，确保煅烧过程的预热过程控制在预热器系统中进行，而分解反应严格控制在窑内进行，也具备了可以根据预热情况变化切换为二级预热器的方案；此外，高温端采用逆流换热器，与三级旋风预热器或四级旋风预热器相比，逆流换热器对物料的粘堵适应性优于旋风预热器，即便是控制不当或出现了少量粘堵情况，逆流换热器可以照常生产，其生产更为可靠，而旋风预热器一旦出现粘堵，就会影响生产。