CN101786648A - 石膏还原-氧化自除渣循环流化床分解炉 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种石膏还原-氧化自除渣循环流化床分解炉；其特征在于由分解炉体、流化床、旋风筒和循环溢流装置组成；分解炉体内设有固定的炉体除渣装置或者是活动的炉体除渣装置；流化床为设有单口出粗渣装置的倾斜式流化床面，或者是设有多口出粗渣装置的水平式流化床面。本发明工艺简单，使用安全，易于推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及工业废弃物循环利用和硫酸生产领域；尤其是涉及一种石膏还原-氧化自除渣循环流化床分解炉。
背景技术
目前，脱硫石膏和磷石膏的处理有一定的困难，我国大多采用堆存的方式处理。脱硫石膏的堆存每年将占用上万亩的土地资源，且对周围的空气、土壤和地下水等造成污染。虽然目前我国少数电厂脱硫石膏得到一定的利用，但是由于技术水平较低，产品质量和稳定性差，利用量一直很小。在相关方面只有“磷石膏生产硫酸联产水泥”技术，但是应用不成功。目前国内外没有大规模成功解决脱硫石膏和磷石膏利用问题的方法。这就造成脱硫石膏在电厂大量堆积，影响发电机组的正常运转，许多电厂由于脱硫石膏无法处理而被迫停用脱硫装置。这也是近几年我国脱硫设备大量装备而二氧化硫排放量还在增加的一个重要原因。这已经危害到社会生产和人民的正常生活。
发明内容
本发明的目的是为了改进现有技术的不足而提供了一种石膏还原-氧化自除渣循环流化床分解炉。
本发明的技术方案为：通过对化学石膏(含脱硫石膏、磷石膏、天然石膏等)分解过程中石膏在CO还原分解产物再经过高温氧化的动力学特性进行研究，得出石膏分解过程动力学特性数据，特别是在石膏分解过程中通过分解炉划分氧化和还原区域和循环分解提高磷石膏分解率和脱硫率；克服原来无法工业化稳定运行的石膏分解问题，提供一种可以使化学石膏(含脱硫石膏、磷石膏、天然石膏等)由原来是对环境严重污染的工业废弃物分解转变为对经济建设有用的高纯度CaO和可以制备硫酸的高浓度气体SO2的石膏高效还原-氧化自除渣循环流化床分解炉及工艺。
本发明的具体技术方案为：一种石膏还原-氧化自除渣循环流化床分解炉，其特征在于由分解炉体1、流化床2、旋风筒6和循环溢流装置7组成；分解炉体1连接在流化床2上面，分解炉体1分为还原段炉1a和氧化段炉1b连接成一体式炉体，氧化段炉1b出口与旋风筒6连接，旋风筒6下料管与循环溢流装置7连接，循环溢流装置7一端出料口为产品出口，另一端出料口为循环物料喂料口13，连接分解炉体1的还原段炉1a下部；流化床2上有与流化空气供气系统10连接的流化喷嘴；流化床2上端和还原段炉1a下部交界处设有石膏喂料口12；分解炉体内设有固定的炉体除渣装置8a或者是活动的炉体除渣装置8b；流化床2为设有单口出粗渣装置9a的倾斜式流化床面，或者是设有多口出粗渣装置9b的水平式流化床面。
分解炉体1由钢制外壳内砌筑耐火材料11；在氧化段炉1b下部设有二次空气入口5；旋风筒6上部设有硫烟气出口；还原段炉1a下部设有燃料喷嘴3和助燃空气入口4。
优选流化床2为倾斜式流化床面，倾斜度为6-15度；或者优选流化床2采用水平式流化床面时，在流化喷嘴间隙安装和流化喷嘴对应数量的出粗渣口。
上述的炉体除渣装置为固定的炉体除渣装置8a，在炉体高度方向上间隔距离，预先固定尺寸略小于炉体内径的耐热钢制作环形管，管下部均匀开有多个喷口，环形管通过连接管与外部水管连接，定时通过连接管道输入高压水，从环形管向下喷出，清除炉壁结渣；或者为上下活动式炉体除渣装置8b，使用尺寸略小于炉体内径的耐热钢制作环形管，管下部均匀开有多个喷口，从炉体顶部进入的可活动的连接管道与环形管联通并固定住环形管，环形管可以和连接管道一起上下移动。
优选耐热钢制作环形管的尺寸比分解炉体内径小20-50mm。
有益效果：
本发明建立了化学石膏(含脱硫石膏、磷石膏、天然石膏等)分解生产线，可以使原来是对环境严重污染的工业废弃物(如脱硫石膏、磷石膏)分解转变为对经济建设有用的高纯度CaO和可以制备硫酸的高浓度气体SO2，提供一种可以使石膏分解在工业化条件下稳定运行的石膏高效还原-氧化自除渣循环流化床分解炉。工艺简单，使用安全，易于推广应用。
附图说明
图1为实施例1结构示意图；
图2为实施例2结构示意图；
图3为实施例3设有多口出粗渣装置9b的水平式流化床面结构示意图；
其中：1-分解炉体，1a-还原段炉，1b-氧化段炉；2-流化床，3-燃料喷嘴；4-助燃空气入口；5-二次空气入口；6-旋风筒；7-循环溢流装置；8a-固定的炉体除渣装置；8b-活动的炉体除渣装置；9a-单口出粗渣装置；9b-多口出粗渣装置；10-流化空气供气系统；11-耐火材料；12-石膏喂料口；13-循环物料喂料口；A-高压水；B-二次风；C-石膏；D-助燃空气；E-粗渣；F-燃料；G-氯化钙；H-硫烟气；I-流化空气。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的结构和工作原理进一步说明
实施例1
如图1所示一种石膏高效还原-氧化自除渣循环流化床分解炉主要有分解炉体1、流化床2、燃料喷嘴3、助燃空气入口4、二次空气入口5、旋风筒6、循环溢流装置7、炉体除渣装置8、粗渣卸料装置9、流化空气供气系统10、耐火材料11、石膏喂料口12、循环物料喂料口13组成。
分解炉体1连接在流化床2上面；分解炉体1由钢制外壳内砌筑耐火材料11；分解炉体1分为还原段炉1a和氧化段炉1b连接成一体式炉体1；在氧化段炉1b下部设有二次空气入口5；氧化段炉1b出口与旋风筒6连接；旋风筒6下料管与循环溢流装置7连接；循环溢流装置7一端出料口为产品出口，另一端出料口连接分解炉体1的还原段炉1a下部；流化床2上面的还原段炉1a下部设有燃料喷嘴3、助燃空气入口4；流化床2设有与流化空气供气系统10连接的流化喷嘴；在氧化段炉(1b)装有炉体除渣装置8a；炉体除渣装置8a在炉体高度方向上间隔放5个尺寸小于炉体内径40mm的耐热钢制作环形管，预先固定于炉体内，管下部均匀开有多个喷口，环形管通过连接管与外部水管连接，定时通过连接管道输入高压水，从环形管向下喷出，清除炉壁结渣；流化床2为设有单口出粗渣装置9a的倾斜式流化床面，倾斜度为12度。
其中：石膏分解理论原理：
石膏在1000℃-1200℃下，首先在还原气氛下CaSO4发生还原反应，原理如下：
CaSO4+CO＝CaO+SO2↑+CO2↑
CaSO4+4CO＝CaS+4CO2↑
然后CaS在氧化气氛下
2CaS+3O2＝2CaO+2SO2↑
CaS+2O2＝CaSO4
形成的少量CaSO4通过循环重新加入循环煅烧流化床分解。
工作原理：
使用天然气、发生炉煤气、工业油燃料以及煤粉等作燃料，从分解炉流化床2面周边喷入，助燃空气通过入口4在燃料喷嘴3上部附近分解炉周边喷入；经过烘干脱水加热升温的石膏从分解炉石膏喂料口12喂入，在流化床2通过高压风形成流化状态，石膏和燃料燃烧的950--1150℃高温气体一起，在系统引风机作用下，边沿分解炉向上运动在还原段炉1a进行热交换同时分解CaSO4，在到氧化段炉1b，通过在氧化段炉1b的二次空气入口5喷入助燃空气，使未燃烧的燃料完全燃烧，并使反应气氛呈氧化状态，使少量分解成为CaS的物料氧化重新分解，然后和其他已分解物料和气体一起进入旋风筒6，经过旋风筒6将气体和固体进行分离，含高浓度SO2气体通过降温和除尘到制备硫酸系统，收集的固体根据CaSO4分解率情况，通过循环溢流装置7一部分排出进行冷却成为高纯度CaO，另一部分通过循环物料喂料口13因此在重新入流化床分解炉进行循环分解，保证CaSO4分解率达95％以上。由于氧化段炉1b分解温度高，石膏的少量杂质会熔化形成熔渣在炉壁粘结，通过使用炉体除渣装置8a在炉体高度方向上间隔一段距离，预先固定尺寸略小于炉体内径的耐热钢制作环形管，管下部均匀开有多个喷口，环形管通过连接管与外部水管连接，定时通过连接管道输入高压水，从环形管向下喷出，清除炉壁结渣；沉积在流化床2面的熔渣会影响流化床运行，通过设计的倾斜流化床面，粗渣自动汇集到倾斜式流化床面最低点，根据流化风压力变化，通过通过粗渣卸料装置9a，锁风阀自动排出，保证系统可以稳定连续运行。
实施例2
如图2所示，炉体除渣装置使用上下活动式装置8b，尺寸小于炉体内径20mm的耐热钢制作环形管，管下部均匀开有多个喷口，从炉体顶部进入的可活动的连接管道与环形管联通并固定住环形管，这样环形管可以和连接管道一起上下移动。在环形管向下移动时，通过连接管道输入高压水，从环形管向下喷出，清除炉壁结渣。其余同原理实施例1。
实施例3
如图3所示，流化床2如果使用水平式流化床面，在流化床风帽之间的空间都开有排渣口，粗渣通过排渣口流入排渣管下部，通过出粗渣装置9b排出，其余同原理实施例1。
本发明使用时，可以根据不同使用目的和场合自行调整组合。
以上所述仅是本发明较佳实施例，并非对本发明的材料和结构作任何形式上的限制，凡是依据本发明的实质对以上实施例所作的任何简单、等同变化或修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种石膏还原-氧化自除渣循环流化床分解炉，其特征在于由分解炉体(1)、流化床(2)、旋风筒(6)和循环溢流装置(7)组成；分解炉体(1)连接在流化床(2)上面，分解炉体(1)分为还原段炉(1a)和氧化段炉(1b)连接成一体式炉体，氧化段炉(1b)出口与旋风筒(6)连接，旋风筒(6)下料管与循环溢流装置(7)连接，循环溢流装置(7)一端出料口为产品出口，另一端出料口为循环物料喂料口(13)，连接分解炉体(1)的还原段炉(1a)下部；流化床(2)上有与流化空气供气系统(10)连接的流化喷嘴；流化床(2)上端和还原段炉(1a)下部交界处设有石膏喂料口(12)；分解炉体(1)内设有固定的炉体除渣装置(8a)或者是活动的炉体除渣装置(8b)；流化床(2)为设有单口出粗渣装置(9a)的倾斜式流化床面，或者是设有多口出粗渣装置(9b)的水平式流化床面。
2.根据权利要求1所述的分解炉，特征在于分解炉体(1)由钢制外壳内砌筑耐火材料(11)；在氧化段炉(1b)下部设有二次空气入口(5)；旋风筒(6)上部设有硫烟气出口；还原段炉(1a)下部设有燃料喷嘴(3)和助燃空气入口(4)。
3.根据权利要求1所述的分解炉，特征在于流化床(2)为倾斜式流化床面，倾斜度为6-15度。
4.根据权利要求1所述的分解炉，特征在于流化床(2)为水平式流化床面时，在流化喷嘴间隙安装和流化喷嘴对应数量的出粗渣口。
5.根据权利要求1所述的分解炉，特征在于所述的固定的炉体除渣装置(8a)为尺寸略小于分解炉体内径的耐热钢制作环形管，在分解炉体(1)高度方向上间隔距离固定，管下部均匀开有喷口，环形管通过连接管与外部水管连接，定时通过连接管道输入高压水，从环形管向下喷出，清除炉壁结渣；所述的活动的炉体除渣装置(8b)为尺寸略小于炉体内径的耐热钢制作环形管，管下部均匀开有喷口，从炉体顶部进入的活动的连接管道与环形管联通并固定住环形管，环形管和连接管道一起上下移动。
6.根据权利要求5所述的分解炉，其特征在于耐热钢制作环形管的尺寸比分解炉体内径小20-50mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20100728 |