一種循環(huán)流化床分解磷石膏熱能綜合利用裝置及方法

專利名稱：一種循環(huán)流化床分解磷石膏熱能綜合利用裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磷石膏分解循環(huán)流化床余熱利用一體化裝置的流化風(fēng)供應(yīng)裝置 及供風(fēng)方式，尤其是在利用循環(huán)流化床分解磷石膏熱分解綜合利用、節(jié)能、高效的循環(huán)流化 床鍋爐的流化風(fēng)供應(yīng)裝置，屬于固體廢物資源化設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
磷石膏是磷酸生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣，主要成分CaS04。目前我國(guó)磷石膏排放 量已達(dá)3000萬(wàn)t/a。磷石膏堆放占用大量土地，其中的可溶性P2O5和氟化物等有害成分通 過(guò)水體向周圍環(huán)境擴(kuò)散，對(duì)土壤、水、大氣造成嚴(yán)重污染。因此，磷石膏無(wú)害化處理及綜合利 用成為固體廢物處理處置與資源化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，也是磷化工持續(xù)發(fā)展的迫切需要。目 前，利用磷石膏分解制取水泥熟料聯(lián)產(chǎn)硫酸工藝已成為磷石膏大量利用的主要發(fā)展趨勢(shì)。 隨著循環(huán)流化床技術(shù)的發(fā)展，人們傾向利用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)磷石膏分解制取水泥熟料聯(lián)產(chǎn)硫酸 的目的。循環(huán)流化床燃燒裝置是利用氣固兩相流的燃燒原理進(jìn)行反應(yīng)的化工裝置，其主要 包括流化床反應(yīng)塔、供風(fēng)裝置、氣固分離器、進(jìn)料和返料器、換熱器等。目前的流化風(fēng)供風(fēng)主 要分為兩部分，一是布風(fēng)板下方的主體供風(fēng)部分(一次風(fēng))，二是爐體中上段的輔助供風(fēng)部 分(二次風(fēng)及三次風(fēng))，二者配合供風(fēng)以滿足燃料燃燒的需要和流化操作的基本要求。傳統(tǒng) 的流化床工藝的一次風(fēng)是通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)直接提供以滿足底部燃料燃燒和流化狀態(tài)的需要，配 以輔助供風(fēng)進(jìn)行流化床操作。而流化床反應(yīng)器分解磷石膏制取水泥熟料聯(lián)產(chǎn)硫酸的工藝要 求較高的磷石膏分解率和穩(wěn)定的高濃度SO2氣源，因此需對(duì)反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)氣氛嚴(yán)格控制 以便實(shí)現(xiàn)該工藝的要求。但傳統(tǒng)的供風(fēng)裝置及方式是鼓入的大量的空氣，不利于形成弱還 原一氧化雙氣氛條件，因此對(duì)磷石膏的分解及SO2濃度等產(chǎn)生不利影響。其主要表現(xiàn)是為 維持流化狀態(tài)和燃料燃燒的需要必將鼓入大量的流化空氣進(jìn)入主爐內(nèi)，致使在磷石膏分解 的過(guò)程中床體中下段無(wú)法形成穩(wěn)定的弱還原條件不利于磷石膏的分解和SO2的生成，同時(shí) 大量空氣也使SO2濃度因稀釋而降低，增加了后續(xù)制酸工藝的難度和成本。實(shí)用新型專利 CN201261720Y公開(kāi)了一種磷石膏分解循環(huán)流化床余熱利用一體化裝置，其所應(yīng)用的流化風(fēng) 供應(yīng)裝置即典型傳統(tǒng)的用一次風(fēng)機(jī)和二次風(fēng)機(jī)配合以空氣為流化氣源的供風(fēng)裝置。發(fā)明 專利CN117084C公開(kāi)了一種提供流化風(fēng)的裝置，其使用的流化風(fēng)裝置是一次風(fēng)機(jī)與二次加 壓風(fēng)機(jī)配合的改進(jìn)型裝置，流化空氣經(jīng)外置式預(yù)熱器后進(jìn)入床體進(jìn)行流化操作。發(fā)明專利 CN1389663A公開(kāi)了一種提供流化風(fēng)的一種方法，其是通過(guò)增加二次加壓風(fēng)機(jī)向非機(jī)械式氣 固控制閥或外置式換熱器提供小流量、高壓力的流化風(fēng)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)目前利用循環(huán)流化床分解磷石膏制取水泥熟料聯(lián)產(chǎn)硫酸技術(shù)存在的主要問(wèn) 題，本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種新型流化風(fēng)供風(fēng)裝置及供風(fēng)方式，達(dá)到磷石膏高 分解率、低能耗、穩(wěn)定的高濃度SO2氣源的目的。
本發(fā)明一種循環(huán)流化床分解磷石膏熱能綜合利用裝置及方法是采用以下技術(shù)方 案實(shí)現(xiàn)的，包括煙氣循環(huán)裝置、一次鼓風(fēng)裝置、輔助供風(fēng)裝置，其特征在于在循環(huán)流化床的 旋風(fēng)干燥高溫分離器(4)下方加裝煙氣循環(huán)進(jìn)氣調(diào)控裝置，并將排煙管道的排氣端改成二 通道型管路，煙氣循環(huán)進(jìn)氣調(diào)控裝置與鼓風(fēng)機(jī)(1)以循環(huán)煙氣和空氣為流化氣源，并利用 循環(huán)煙氣實(shí)施物料的氣力輸送，所述煙氣循環(huán)進(jìn)氣調(diào)控裝置由截止閥(5)、循環(huán)煙氣管道
(6)、單向閥(7)、煙氣緩沖罐(8)、循環(huán)空氣壓縮機(jī)(9)組成。采用空氣為主循環(huán)煙氣為輔的流化風(fēng)氣源，并利用循環(huán)流煙氣氣力輸送物料送入 流化床主爐內(nèi)，在循環(huán)流化床的旋風(fēng)干燥高溫分離器(4)下方加裝煙氣循環(huán)進(jìn)氣調(diào)控裝 置，煙氣循環(huán)進(jìn)氣調(diào)控裝置與鼓風(fēng)機(jī)(1)以循環(huán)煙氣和空氣為流化氣源，并利用循環(huán)煙氣 實(shí)施物料的氣力輸送，將排煙管道的排氣端改成二通道型管路，用含CO的弱還原性煙氣配 合輔助供風(fēng)控制流化床中下段的反應(yīng)氣氛，在主爐內(nèi)部縱向形成還原-氧化氣氛。所述的煙氣循環(huán)進(jìn)氣調(diào)控裝置由截止閥(5)、循環(huán)煙氣管道(6)、單向閥(7)、煙氣 緩沖罐(8)、循環(huán)空氣壓縮機(jī)(9)組成。本發(fā)明磷石膏分解循環(huán)流化床余熱利用一體化裝置的新型流化風(fēng)供應(yīng)裝置，其將 循環(huán)流化床的排煙管道改造為排煙與循環(huán)雙用的管路并在旋風(fēng)分離器4下方加裝截止閥 5、循環(huán)煙氣管道6、單向閥7、煙氣緩沖罐8、循環(huán)空氣壓縮機(jī)9等裝置將煙氣并氣力帶動(dòng)循 環(huán)物料輸送入主爐內(nèi)以替代部分流化空氣進(jìn)行流化和循環(huán)物料的輸送操作，這樣即降低了 流化風(fēng)總量對(duì)SO2的稀釋，又使煙氣余熱得以有效利用，物料輸送更為舒暢并減少了傳動(dòng)能 耗。同時(shí)因循環(huán)煙氣內(nèi)含有部分C0，其在主爐內(nèi)可形成縱向的還原-氧化反應(yīng)氣氛更利于 磷石膏有效分解得到高濃度SO2氣源和高品質(zhì)水泥熟料。本發(fā)明其基礎(chǔ)投資有少許增加但 對(duì)提高磷石膏分解效率、獲取穩(wěn)定的高濃度SO2氣源和高品質(zhì)的水泥熟料及降低能耗方面 有明顯效果。從經(jīng)濟(jì)性和工業(yè)化角度分析此流化風(fēng)供應(yīng)裝置及供風(fēng)方式是比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用的 磷石膏分解循環(huán)流化床余熱利用一體化裝置的流化風(fēng)供應(yīng)裝置。本發(fā)明有以下有益效果1、本發(fā)明與傳統(tǒng)流化床的流化風(fēng)供應(yīng)裝置及供風(fēng)方式不同。傳統(tǒng)的流化風(fēng)供應(yīng)是 采用鼓風(fēng)機(jī)將空氣送入主爐，而改進(jìn)的流化風(fēng)供應(yīng)裝置是采用循環(huán)煙氣調(diào)控裝置和鼓風(fēng)機(jī) 等裝置以煙氣和空氣為流化氣源的協(xié)同供風(fēng)的流化風(fēng)供應(yīng)方式。2、本發(fā)明是在磷石膏分解循環(huán)流化床余熱利用一體化裝置基礎(chǔ)上采用新型流化 風(fēng)供風(fēng)裝置及供風(fēng)方式將帶有余熱的煙氣直接循環(huán)利用，比余熱換熱利用方式更為有效可 以節(jié)約更多的能源，同時(shí)也使部分裝置的建造和維護(hù)更加方便。3、本發(fā)明在實(shí)施過(guò)程中將弱還原煙氣送入主爐可更好控制爐內(nèi)的反應(yīng)氣氛使得 磷石膏有較高的分解率并獲得穩(wěn)定的高濃度SO2氣源和高品質(zhì)的水泥熟料。4、本發(fā)明在實(shí)施過(guò)程中利用循環(huán)煙氣氣力輸送循環(huán)物料，即節(jié)約了能源也有效的 保證了循環(huán)物料的輸送暢通。


圖1為本發(fā)明的循環(huán)流化床裝置圖。其中鼓風(fēng)機(jī)1、循環(huán)流化床反應(yīng)塔2、高溫旋風(fēng)分離器3、旋風(fēng)干燥高溫分離器4、 截止閥5、循環(huán)煙氣排放管道6、單向閥7、氣體緩沖罐8和循環(huán)空氣壓縮機(jī)9及其它必備附
4件結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖以實(shí)例進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容并不限 于此。本發(fā)明采用空氣為主循環(huán)煙氣為輔的流化風(fēng)氣源并利用循環(huán)流煙氣氣力輸送物 料送入流化床主爐內(nèi)，同時(shí)對(duì)排煙管道進(jìn)行相應(yīng)的改造以便實(shí)現(xiàn)煙氣的排放和循環(huán)雙重目 的。本發(fā)明的磷石膏分解循環(huán)流化床余熱利用一體化裝置的新型流化風(fēng)供應(yīng)裝置，其主要 包括煙氣循環(huán)裝置、一次鼓風(fēng)裝置、輔助供風(fēng)裝置等。其主要特征在于，在循環(huán)流化床的旋 風(fēng)干燥高溫分離器4下方加裝截止閥5、循環(huán)煙氣管道6、單向閥7、煙氣緩沖罐8、循環(huán)空氣 壓縮機(jī)9等裝置將煙氣循環(huán)進(jìn)氣調(diào)控裝置與鼓風(fēng)機(jī)1以循環(huán)煙氣和空氣為流化氣源并利用 循環(huán)煙氣實(shí)施物料的氣力輸送，同時(shí)將排煙管道的排氣端改成二通道型管路以便實(shí)現(xiàn)煙氣 循環(huán)和排煙雙重功能。利用循環(huán)空氣壓縮機(jī)將部分帶有余熱的煙氣送入主爐內(nèi)并氣力輸送物料，減少流化風(fēng)的總量以降低對(duì)SO2濃度的稀釋并降低能耗。弱還原性煙氣(含一定濃度的CO)配合輔助供風(fēng)可有效控制流化床中下段的反應(yīng) 氣氛，在主爐內(nèi)部縱向形成還原一氧化氣氛，使得磷石膏高效分解并得到高濃度的SO2和高 品質(zhì)的水泥熟料。請(qǐng)參閱圖1所示，循環(huán)流化床燃燒裝置所需的一次風(fēng)由一次風(fēng)機(jī)1和由截止閥5、 循環(huán)煙氣管道6、單向閥7、煙氣緩沖罐8和循環(huán)空氣壓縮機(jī)9等裝置組成的循環(huán)煙氣調(diào)控 裝置共同提供，分別經(jīng)底端和物料輸送管進(jìn)入爐內(nèi)。二次風(fēng)由二次風(fēng)機(jī)從爐膛側(cè)壁送入爐 內(nèi)。煙氣緩沖罐8起平衡氣流的作用。在運(yùn)行之初，啟動(dòng)一次風(fēng)機(jī)1進(jìn)行主爐的點(diǎn)火與升 溫操作，在達(dá)到穩(wěn)定燃燒后開(kāi)始調(diào)整一次風(fēng)機(jī)1、截止閥5和循環(huán)壓縮機(jī)9對(duì)流化空氣和煙 氣進(jìn)行調(diào)整，在不影響正常運(yùn)行的前提下將預(yù)計(jì)量的煙氣送入主爐內(nèi)并升溫至操作溫度， 隨后經(jīng)由螺旋干燥進(jìn)料器4進(jìn)料進(jìn)行磷石膏的分解操作。實(shí)施例1原料1磷石膏磷石膏的主要成分見(jiàn)下表 原料2原煤原煤含碳量為63. 9 %，灰分為28. 67 %，發(fā)熱量為24. 22MJ/kg，原料采于云南楚雄。實(shí)施方法在維持正常操作溫度(1000 1200°C )條件下，按930kg/h將磷石膏經(jīng)螺旋干燥 送料器均勻輸送到流化床內(nèi)，流化風(fēng)風(fēng)量為700 800m3/h，煙氣循環(huán)量10%，經(jīng)多次循環(huán) 焙燒后，其熟料主要為CaO，煙氣中含有高濃度的S02。
實(shí)施結(jié)果熟料成分及煙氣成分分析如下 結(jié)合數(shù)據(jù)分析可知CaSO4分解率約為81.2%，SO2體積分?jǐn)?shù)為16. 00%。實(shí)施例2原料1磷石膏磷石膏的主要成分見(jiàn)下表 原料2原煤原煤含碳量為73.9%，灰分為28. 67%，發(fā)熱量為24. 22MJ/kg，原料采于云南楚雄。實(shí)施方法在維持正常操作溫度(1000 1200°C )條件下，按930kg/h將磷石膏經(jīng)螺旋干燥 送料器均勻輸送到流化床內(nèi)，流化風(fēng)風(fēng)量為700 800m3/h，煙氣(120 200°C )循環(huán)量為 20%，經(jīng)多次循環(huán)焙燒后，其熟料主要為CaO，煙氣中含有高濃度的S02。實(shí)施結(jié)果熟料成分及煙氣成分分析如下 結(jié)合數(shù)據(jù)分析可知CaSO4分解率為85. 18 %，SO2體積分?jǐn)?shù)為16. 03 %。實(shí)施例3原料1磷石膏磷石膏的主要成分見(jiàn)下表 原料2原煤原煤含碳量為63. 9 %，灰分為28. 67 %，發(fā)熱量為24. 22MJ/kg，原料采于云南楚雄。實(shí)施方法在維持正常操作溫度(1000 1200°C )條件下，按930kg/h將磷石膏經(jīng)螺旋干燥 送料器均勻輸送到流化床內(nèi)，流化風(fēng)風(fēng)量為700 800m3/h，煙氣(120 200°C )循環(huán)量為 30%，經(jīng)多次循環(huán)焙燒后，其熟料主要為CaO，煙氣中含有高濃度的S02。實(shí)施結(jié)果熟料成分及煙氣成分分析如下 結(jié)合數(shù)據(jù)分析可知CaSO4分解率為90. 25 %，SO2體積分?jǐn)?shù)為16. 09 %。本發(fā)明可以有效控制流化床內(nèi)的反應(yīng)氣氛，使磷石膏在還原-氧化氣氛條件下進(jìn) 行分解進(jìn)而提高其分解效率。帶有余熱的循環(huán)煙氣的綜合利用減少了空氣加熱及物料輸送 過(guò)程的能量損耗進(jìn)而節(jié)約了能源，同時(shí)循環(huán)煙氣替代了部分空氣降低流化風(fēng)對(duì)SO2的稀釋 作用實(shí)現(xiàn)了獲取高濃度SO2的目的。
權(quán)利要求
一種循環(huán)流化床分解磷石膏熱能綜合利用裝置及方法，包括煙氣循環(huán)裝置、一次鼓風(fēng)裝置、輔助供風(fēng)裝置，其特征在于在循環(huán)流化床的旋風(fēng)干燥高溫分離器(4)下方加裝煙氣循環(huán)進(jìn)氣調(diào)控裝置，并將排煙管道的排氣端改成二通道型管路，煙氣循環(huán)進(jìn)氣調(diào)控裝置與鼓風(fēng)機(jī)(1)以循環(huán)煙氣和空氣為流化氣源，并利用循環(huán)煙氣實(shí)施物料的氣力輸送，所述煙氣循環(huán)進(jìn)氣調(diào)控裝置由截止閥(5)、循環(huán)煙氣管道(6)、單向閥(7)、煙氣緩沖罐(8)、循環(huán)空氣壓縮機(jī)(9)組成。
2.一種循環(huán)流化床分解磷石膏熱能綜合利用裝置及方法，其特征在于采用空氣為主 循環(huán)煙氣為輔的流化風(fēng)氣源，并利用循環(huán)流煙氣氣力輸送物料送入流化床主爐內(nèi)，在循環(huán) 流化床的旋風(fēng)干燥高溫分離器(4)下方加裝煙氣循環(huán)進(jìn)氣調(diào)控裝置，煙氣循環(huán)進(jìn)氣調(diào)控裝 置與鼓風(fēng)機(jī)(1)以循環(huán)煙氣和空氣為流化氣源，并利用循環(huán)煙氣實(shí)施物料的氣力輸送，將 排煙管道的排氣端改成二通道型管路，用含CO的弱還原性煙氣配合輔助供風(fēng)控制流化床 中下段的反應(yīng)氣氛，在主爐內(nèi)部縱向形成還原-氧化氣氛。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的循環(huán)流化床分解磷石膏熱能綜合利用裝置及方法，其特 征在于所述的煙氣循環(huán)進(jìn)氣調(diào)控裝置由截止閥(5)、循環(huán)煙氣管道(6)、單向閥(7)、煙氣 緩沖罐(8)、循環(huán)空氣壓縮機(jī)(9)組成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種循環(huán)流化床分解磷石膏熱能綜合利用裝置及方法，則一種磷石膏分解循環(huán)流化床余熱利用一體化裝置的新型流化風(fēng)供應(yīng)裝置及其在利用循環(huán)流化床分解磷石膏制取水泥熟料聯(lián)產(chǎn)硫酸過(guò)程中降低能耗、提高CaSO4分解率和SO2濃度的方法。其是采用空氣為主循環(huán)煙氣為輔的流化風(fēng)氣源并利用循環(huán)流煙氣氣力輸送物料送入流化床主爐內(nèi)，同時(shí)對(duì)排煙管道進(jìn)行相應(yīng)的改造以便實(shí)現(xiàn)煙氣的排放和循環(huán)雙重目的。本發(fā)明可以有效控制流化床內(nèi)的反應(yīng)氣氛，使磷石膏在還原-氧化氣氛條件下進(jìn)行分解進(jìn)而提高其分解效率。帶有余熱的循環(huán)煙氣的綜合利用減少了空氣加熱及物料輸送過(guò)程的能量損耗進(jìn)而節(jié)約了能源，同時(shí)循環(huán)煙氣替代了部分空氣降低流化風(fēng)對(duì)SO2的稀釋作用實(shí)現(xiàn)了獲取高濃度SO2的目的。
文檔編號(hào)C04B7/24GK101880032SQ20101019182
公開(kāi)日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月4日
發(fā)明者寧平, 張偉, 杜亞雷, 牛學(xué)奎, 鄭紹聰, 陳宇航, 馬麗萍 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)