專利名稱：用于焙燒包衣球的焙燒系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于固體粒狀物料的焙燒系統(tǒng)，具體地說，本發(fā)明涉及一種用于焙燒包衣球的焙燒系統(tǒng)。
包衣球的焙燒有三個特點一是需要有合適的溫度，此溫度應該大于硫化物的著火點，應該小于硫酸鹽、砷酸鹽的分解溫度；二是需要有充足的氧氣供應，以滿足包衣球內(nèi)硫(砷)化物的氧化反應；三是不能含有酸性氣體(如二氧化碳)等，以防止酸性氣體與包衣球外部的硫砷固定劑發(fā)生化合反應，影響硫砷固定效果。
縱觀目前工業(yè)上常用的幾種焙燒固體粒狀物料的窯爐，都不具備上述三個條件。冶金行業(yè)使用的焙燒團礦的豎爐，是將爐外燃燒室生成的高溫煙氣直接壓入豎爐內(nèi)，作為焙燒團礦的熱介質。水泥行業(yè)使用的立窯，熱量來自內(nèi)摻的煤粉，燃燒所需的空氣從立窯底部供入，燃燒的廢氣從頂部排出。水泥行業(yè)使用的回轉窯，是將燃料和空氣一起直接噴入回轉窯中部的焙燒區(qū)，燃燒產(chǎn)生的煙氣從窯尾排出。這三種窯爐的內(nèi)部都含有大量的酸性氣體，主要是二氧化碳。陶瓷行業(yè)使用的隔焰隧道窯，窯內(nèi)幾乎不含酸性氣體，但存在著無法向被焙燒物料內(nèi)部供氧氣的問題。其他如帶式焙燒機、多膛爐、箱式爐、沸騰爐等，都存在這樣那樣的問題。
本發(fā)明的目的可以通過以下措施來達到這種焙燒系統(tǒng)由鼓風機1、換熱器2、調(diào)壓器3和爐體7四部分組成；爐體7由冷風布風器6、上氣封段16、焙燒氧化段17、集氣器5、過渡段18、熱風布風器4和下氣封段19組成。空氣經(jīng)過鼓風機成為壓縮空氣；從鼓風機出來的壓縮空氣分流成為壓縮空氣1和壓縮空氣2；壓縮空氣1經(jīng)換熱器換熱，成為熱風，然后通過熱風布風器4從焙燒氧化段17下部進入爐體7；壓縮空氣2經(jīng)過調(diào)壓器3、冷風布風器6，從焙燒氧化段中部進入爐體7；包衣球從上氣封段16頂部加入，在焙燒氧化段17與混合的壓縮空氣1和壓縮空氣2充分接觸，進行固化，經(jīng)過過渡段18和下氣封段19后，從下氣封段19的底部排出爐體7；壓縮空氣1和2通過集氣器5排出爐體，進入換熱器2循環(huán)使用。其中壓縮空氣1和壓縮空氣2在焙燒氧化段1 7充分接觸，生成熱空氣，并且固化過程為硫(砷)化物的氧化固化過程，特別是一種二氧化硫、三氧化二砷的固化過程。
爐體7主要由上氣封段16、焙燒氧化段17、過渡段18和下氣封段19四部分組成。上氣封段16、焙燒氧化段17、過渡段18和下氣封段19的橫截面可以呈圓形，這種形狀具有最佳的面積/體積比。上氣封段16、焙燒氧化段17、過渡段18和下氣封段19的橫截面還可以呈矩形，這種形狀具有更短的給風距離，保證焙燒氧化段17供風的均勻性。
包衣球從上氣封段16頂部加入，在焙燒氧化段17與壓縮空氣1和壓縮空氣2充分接觸，完成硫(砷)化物氧化和二氧化硫、三氧化二砷的固化，經(jīng)過過渡段18和下氣封段19后，從下氣封段19底部排出。
上氣封段16的作用有二個一是阻止熱空氣從爐體7頂部漏出，確保熱氣通過集氣器5，進入換熱器2；二是預熱包衣球。上氣封段16的高度取決于集氣器5處熱氣的壓力大小和包衣球的含水率。上氣封段16的橫截面可以呈圓形，還可以呈矩形。
焙燒氧化段17是爐體7的主要部分，包衣球在此段完成焙燒。在焙燒氧化段17設有多個集氣器5，用于排除焙燒放熱反應產(chǎn)生的熱空氣；在下部設有熱風布風器4，從換熱器2來的壓縮空氣1，通過熱風布風器4沿焙燒氧化段17的橫截面均勻地給入爐體7，開始焙燒包衣球；在中部設有多個冷風布風器6，將來自鼓風機1的壓縮空氣2，通過冷風布風器6沿焙燒氧化段17的橫截面均勻地給入爐體7，目的是與來自下面的高溫壓縮空氣1混合，形成適應焙燒溫度要求的熱空氣。焙燒氧化段17的高度和截面面積，取決于包衣球的處理量。
為了保證冷風布風器6能夠均勻地給入壓縮空氣2，冷風布風器6由冷風布風器導風管14和多個冷風布風器風嘴15組成，冷風布風器6可以是一字形、十字形或者十字環(huán)形的，一字形、十字形或者十字環(huán)形的冷風布風器6工作在高溫環(huán)境，因此冷風布風器6是耐熱鑄鐵管或者耐熱鋼管組成的一字形、十字形或者十字環(huán)形，一字形、十字形或者十字環(huán)形的冷風布風器6的下部，背對包衣球運動的方向，設有很多不同直徑的圓形冷風布風器通氣孔10。冷風通過這些冷風布風器通氣孔10，均勻地進入爐體7。圓形冷風布風器通氣孔10的直徑為1-10毫米。由冷風布風器導風管14和冷風布風器風嘴15組成的冷風布風器6，設在爐體7外部。冷風布風器風嘴15沿爐體7的法線方向對稱分布。壓縮空氣2通過冷風布風器導風管14進入冷風布風器風嘴15，形成高速氣流噴入爐體7，實現(xiàn)均勻供風的目的。
為了保證熱風布風器4能夠均勻地給入壓縮空氣1，熱風布風器4也由熱風布風器導風管12和多個熱風布風器風嘴13組成，熱風布風器4可以是一字形、十字形或者十字環(huán)形的，一字形、十字形或者十字環(huán)形的熱風布風器4工作在高溫環(huán)境，因此熱風布風器4是耐熱鑄鐵管或者耐熱鋼管組成的一字形、十字形或者十字環(huán)形，一字形、十字形或者十字環(huán)形的熱風布風器4的下部，背對包衣球運動的方向，設有很多不同直徑的圓形熱風布風器通氣孔9。壓縮空氣2通過這些熱風布風器通氣孔9，均勻地進入爐體7。圓形熱風布風器通氣孔9的直徑為1-10毫米。由熱風布風器導風管12和熱風布風器風嘴13組成的熱風布風器4，設在爐體7外部。熱風布風器風嘴13沿爐體7的法線方向對稱分布。壓縮空氣1通過熱風布風器導風管12進入熱風布風器風嘴13，形成高速氣流噴入爐內(nèi)，實現(xiàn)均勻焙燒的目的。
集氣器5的作用是將爐體7內(nèi)部的熱氣引出，達到控制焙燒溫度和減少壓縮空氣2供入量。集氣器5由擋板21和支撐結構23組成，集氣器5可以是一字形、十字形或者十字環(huán)形的，集氣器5工作在高溫環(huán)境，因此是耐熱鑄鐵管或者耐熱鋼管組成的一字形、十字形或者十字環(huán)形，一字形、十字形或者十字環(huán)形的集氣器5的下部，背對包衣球運動的方向，設有很多不同直徑的圓形集氣器通氣孔11。壓縮空氣1通過這些集氣器通氣孔11，進入集氣器5，然后排出爐體7。圓形集氣器通氣孔11的直徑為10-20毫米。由支撐結構23和擋板21組成的集氣器5的擋板21上端與爐壁20呈傾斜狀相聯(lián)，下端與支撐結構23相接。支撐結構23一端固定在爐壁20上，另一端與擋板21相接。在爐壁20、擋板21和支撐結構23間，形成一個斷面呈三角形的集氣空間22。熱空氣通過這個三角形集氣空間22形成的通道排出爐體7。
焙燒氧化段17的橫截面可以呈圓形，還可以呈矩形。
下氣封段19的目的是防止爐內(nèi)的熱空氣從爐體7下部漏掉，下氣封段19的橫截面可以呈圓形，還可以呈矩形。
過渡段18連接焙燒氧化段17和下氣封段19，其主要作用是形成一個良好的卸料條件，防止包衣球形成不動層。過渡段18的上口與焙燒氧化段17相連，下口與下氣封段19相連，其高度取決于傾角。過渡段17的橫截面可以呈圓形，還可以呈矩形。過渡段的傾角為60-80度。
供風部分由鼓風機1、調(diào)壓器3、冷風布風器6、熱風布風器4、集氣器5以及若干管道構成。供風系統(tǒng)有三個作用一是為包衣球氧化提供充足的氧氣；二是通過供入壓縮空氣，調(diào)節(jié)爐內(nèi)溫度；三是將焙燒氧化反應產(chǎn)生的熱量安全傳遞給換熱器2。
鼓風機產(chǎn)生的壓縮空氣，一部分經(jīng)過換熱器2，變成壓縮空氣1，通過熱風布風器4給入爐體7，熱風溫度控制在450-500攝氏度。另一部分壓縮空氣，經(jīng)過調(diào)壓器3、冷風布風器6直接給入爐體7，用于調(diào)節(jié)爐內(nèi)焙燒溫度。
在焙燒氧化段17產(chǎn)生的熱空氣，經(jīng)集氣器5匯集后排出爐體7，進入換熱器2，預熱空氣，最后通過煙囪8排入大氣。
換熱部分主要是一臺換熱器2，其目的是利用爐體7排出的熱空氣預熱壓縮空氣。壓縮空氣經(jīng)過預熱后變成溫度為450-500攝氏度的壓縮空氣1，壓縮空氣1通過熱風布風器4進入焙燒氧化段17，用于維持焙燒氧化反應?？紤]到有壓、高溫兩個條件，換熱器2采用金屬管式，材質為耐熱鑄鐵或者耐熱鋼。
綜上所述，可以看到本發(fā)明具有以下優(yōu)點(1)通過調(diào)節(jié)壓縮空氣1的溫度和給入量或者調(diào)節(jié)壓縮空氣2的給入量，可以方便有效的控制焙燒溫度。
(2)給入的壓縮空氣1和壓縮空氣2清潔干凈，無雜質。
(3)焙燒產(chǎn)生的熱量可以回收利用。
(4)壓縮空氣1和壓縮空氣2分別分段供入，大大減少了換熱面積和供風壓力。
礦粉含黃鐵礦25％，毒砂10％，日處理量50噸/天(35公斤/分鐘)，粘接劑用量5％，固定劑用量500公斤/噸礦粉(18公斤/分鐘)，日處理球團76噸/日(53公斤/分鐘)。
理論耗氧量11公斤氧氣/分鐘，相當于46立方標米/分鐘。
礦粉完全燃燒放出的熱量為165.6兆焦/分鐘。
包衣球帶出、石灰分解、熱損失帶走熱量為60.7兆焦/分鐘。
在焙燒氧化段設有一個熱風布風器，三個冷風布風器和一個集氣器。
焙燒氧化段直徑2米，高度5米。
根據(jù)理論和試驗的相結合，可以知道在不同供風方案下，焙燒系統(tǒng)可以獲得的最高焙燒溫度、風壓和換熱器面積如下表所示

從上表可以看到采用不同形式的供風方案，可以方便有效的控制焙燒溫度，同時調(diào)節(jié)風壓和換熱面積。
權利要求
1.一種用于焙燒包衣球的焙燒系統(tǒng)，由鼓風機、換熱器、調(diào)壓器和爐體四部分組成，所述爐體由冷風布風器、上氣封段、焙燒氧化段、集氣器、過渡段、熱風布風器和下氣封段組成，其特征在于(1)空氣經(jīng)過鼓風機成為壓縮空氣；(2)從鼓風機出來的壓縮空氣分流成為壓縮空氣1和壓縮空氣2；(3)壓縮空氣1經(jīng)換熱器換熱，通過熱風布風器從焙燒氧化段下部進入爐體；(4)壓縮空氣2經(jīng)過調(diào)壓器、冷風布風器，從焙燒氧化段中部進入爐體；(5)包衣球從上氣封段頂部加入，在焙燒氧化段與壓縮空氣1和壓縮空氣2充分接觸，進行固化，經(jīng)過過渡段和下氣封段后，從下氣封段底部排出爐體；(6)壓縮空氣1和2通過集氣器排出爐體，進入換熱器循環(huán)使用。
2.根據(jù)權利要求1所述焙燒系統(tǒng)，其特征在于所述上氣封段、焙燒氧化段、過渡段和下氣封段的橫截面呈圓形或者矩形。
3.根據(jù)權利要求1所述焙燒系統(tǒng)，其特征在于冷風布風器由冷風布風器導風管和冷風布風器風嘴組成。
4.根據(jù)權利要求1或3所述焙燒系統(tǒng)，其特征在于冷風布風器為耐熱鑄鐵管或者耐熱鋼管組成的一字形、十字形或者十字環(huán)形；冷風布風器下部，背對包衣球運動的方向，設有圓形冷風布風器通氣孔。
5.根據(jù)權利要求1所述焙燒系統(tǒng)，其特征在于熱風布風器由熱風布風器導風管和熱風布風器風嘴組成。
6.根據(jù)權利要求1或5所述焙燒系統(tǒng)，其特征在于熱風布風器為耐熱鑄鐵管或者耐熱鋼管組成的一字形、十字形或者十字環(huán)形；熱風布風器下部，背對包衣球運動的方向，設有圓形熱風布風器通氣孔。
7.根據(jù)權利要求1所述焙燒系統(tǒng)，其特征在于集氣器由擋板和支撐結構組成。
8.根據(jù)權利要求1或7所述焙燒系統(tǒng)，其特征在于集氣器為耐熱鑄鐵管或者耐熱鋼管組成的一字形、十字形或者十字環(huán)形；集氣器的下部，背對包衣球運動的方向，設有圓形集氣器通氣孔。
全文摘要
一種用于焙燒包衣球的焙燒系統(tǒng)，由鼓風機、換熱器、調(diào)壓器和爐體四部分組成，爐體主要由上氣封段、焙燒氧化段、過渡段和下氣封段組成。經(jīng)過鼓風機的壓縮空氣分別通過熱風布風器從焙燒氧化段下部，以及經(jīng)過調(diào)壓器、冷風布風器，從焙燒氧化段中部進入爐體，包衣球從上氣封段頂部加入，與空氣接觸進行固化，然后從下氣封段底部排出爐體。這種系統(tǒng)可以有效的解決現(xiàn)有技術中無法向被焙燒物料內(nèi)部供氧氣的問題。
文檔編號C22B1/04GK1439859SQ0310904
公開日2003年9月3日 申請日期2003年4月2日 優(yōu)先權日2003年4月2日
發(fā)明者郭民, 孫小衛(wèi), 邱長青 申請人:中國地質科學院