[发明专利]一种石膏制硫酸联产水泥的烘干煅烧工艺及装置

说明书

技术领域

本发明属于石膏制硫酸联产水泥技术领域，涉及一种高效节能的石膏制硫酸联产水泥的烘干煅烧工艺及装置。

背景技术

石膏制硫硫酸联产水泥技术是德国人在第一次世界大战期间发明的，并在当时的德国兴建了一个日产40吨硫酸的装置。而以磷石膏为原料制硫酸和水泥的开发研究始于上世纪六十年代，奥地利林茨化学公司于1968年建成了第一家利用磷石膏制硫酸并联产水泥的工厂，日产硫酸350吨。为了提高过程的热效率，林茨公司采取在回转窑的气体出口加装逆流热交换器，使过程的热耗有所降低。然而，石膏法制水泥能耗指标仍远高于石灰石法生产水泥，加之当时低价硫磺的倾销，使得这种工艺未得到推广。1986年德国鲁齐公司开发了循环流化床节能型磷石膏热分解法制硫酸联产水泥技术，并进行了中试，将过去磷石膏脱水、分解和水泥锻烧在一个长窑中进行的生产方式，改变成在循环流化床中进行磷石膏脱水和分解，在短窑中进行水泥锻烧，但一直未见工业化应用。

硫酸是重要的基础化工原料，其用量列三大强酸之首。2011年，我国硫酸年产量已达7416.6万吨，连续多年居世界首位。然而，我国是硫资源贫乏的国家，每年都要靠大量进口硫磺来满足国内的需求。另一方面，我国的天然石膏储量丰富，且各种工业石膏的排放量巨大。工业石膏一般含有有害物质，长期堆放不仅占用大量土地，而且易造成环境污染，其综合利用迫在眉睫。

我国早在上世纪五十年代就开始了石膏制硫酸联产水泥技术的研究。上世纪八十年代，国家科委组织了“磷石膏制硫酸联产水泥”的攻关试验，在山东无棣硫酸厂进行生产试验取得成功之后，在全国新建了7套年产4万吨硫酸、6万吨水泥的工程项目，但大多运营状况不佳，甚至停产、改产。上世纪九十年代末鲁北化工在国家的扶持下，建成了年产15万吨磷铵、副产磷石膏制20万吨硫酸联产30万吨水泥大型装置，成为世界石膏制硫酸史上技术最先进、规模最大的联产装置。

目前，最先进的石膏制硫酸联产水泥技术是：二水石膏原料经单独烘干烘去物理水，或脱水为半水石膏，再与焦炭和辅料进行联合粉磨，或者它们分别粉磨后经混料机混匀，制成的生料经均化后喂入多级预热器系统进行预热和回转窑煅烧。此工艺流程中原料石膏大多为二水石膏，少数工艺为半水石膏，其剩余结晶水及生料中尚存的少量物理水均进入烧成系统，不仅增加了系统的水蒸气量，而且增加了烧成系统的燃料消耗，进而增加了系统的烟气量，从而导致SO₂浓度降低；且水分过多会降低烟气的露点温度，对设备的运行不利。此外，目前的工艺流程未回收利用出预热器系统的烟气余热，系统热耗较高。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种能够降低烧成系统的燃料消耗且能提高SO₂浓度的石膏制硫酸联产水泥的烘干煅烧工艺及装置。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的一个技术方案是：一种石膏制硫酸联产水泥的烘干煅烧工艺，在将含石膏、还原剂与辅助原料的生料送入烧成系统之前，完全脱除生料中的物理水和结晶水，由烧成系统获得含SO₂的制酸烟气和水泥熟料。

出烧成系统的制酸烟气经换热降温后进入下一工序。

所述石膏是磷石膏、脱硫石膏、氟石膏和天然石膏中的至少一种；所述还原剂是焦炭、无烟煤、石油焦和高硫煤中的至少一种。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的另一个技术方案是：一种石膏制硫酸联产水泥的烘干煅烧装置，包括烘干脱水设备和烧成系统；所述烧成系统包括依次连接的预热器系统、回转窑和熟料冷却机；

所述预热器系统包括3～5级旋风筒，一级旋风筒的进料口与所述烘干脱水设备的出料口连接，一级旋风筒的出料口通过分料阀与其下的所有旋风筒的进风管分别连接，一级旋风筒的出气口与烘干废气出风管连接；二级旋风筒设有制酸烟气出口；最后一级旋风筒与所述回转窑连接。

所述二级旋风筒的制酸烟气出口与热交换器连接。

所述烘干脱水设备包括烘干脱水装置和与其通过管道连接的热风源。

所述热交换器与所述热风源连接。

该装置还包括原料磨，所述一级旋风筒通过所述烘干废气出风管与所述原料磨连接。

该装置还包括原料磨，所述热风源与所述原料磨连接。

所述热风源的出口设有冷风阀。