一種煤矸石脫碳系統的製作方法

2023-05-29 12:57:51

專利名稱：一種煤矸石脫碳系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種脫碳系統，具體涉及一種煤矸石脫碳系統。
背景技術：
陶粒是人造建築輕骨料的簡稱，陶粒具有一系列優良的性能，由於質輕、保溫、隔熱、隔音、強度高而廣泛用於高層、超高層建築及大跨度建築工程。它不僅可減輕建築物自重，而且具有良好的抗震性能。同時陶粒混凝土施工適應性強，易與粉刷材料粘結。由於陶粒具有耐熱、抗凍、耐酸鹼、防腐及熱膨脹係數低等性能，也廣泛用於高速公路、飛機場跑道的路面材料，還可用作保溫、隔音、隔熱牆體材料及重油脫水和工業用水的過濾材料。隨著牆材革新與建築節能政策的深入貫徹，陶粒成了眾多新型建材中的佼佼者。作為陶粒的生產原料，粘土和頁巖佔了絕大部分的份額，但為符合可利用廢棄物、 節約能源、保護環境，符合經濟社會的協調和可持續發展、建立資源節約型社會的要求，我國一些經濟發達城市從保護生態環境出發，已禁止開山採石、挖河取砂，部分省市政府的文件規定生產企業可免費使用未經加工的工業固體廢棄物。這就為利用煤矸石等廢渣製造陶粒技術的發展提供了有利的契機，而且固體廢棄物通過一定的配料均可以生產燒結或燒脹陶粒，因此，利用煤矸石等各種固體廢棄物生產陶粒對發展循環經濟，實施可持續發展戰略，保護環境就具有了重大的意義，具有廣闊的市場前景。大部分煤矸石含碳量在5% 30%，而燒制煤矸石陶粒要求煤矸石中含碳量不要過大，以低於13%為宜。現階段的主要解決辦法是大量摻入粘土和頁巖等礦石，來降低物料的含碳量，就難免需要開山採石，挖河取砂，導致生態環境被嚴重破壞。另外，當用煤矸石燒制的陶粒作為牆面保溫材料時，含碳量是越低越好，而傳統的摻入法只能降低含碳量，不能去除碳，導致使用時存在一定的安全隱患。因此，發明一種解決含碳量矛盾，加強對煤矸石的利用已是一個刻不容緩、亟待研究解決的重要問題。

發明內容
針對現有技術存在的不足，本發明目的是提供一種既可以將煤矸石含碳量降低， 又不需要摻入其他礦石的煤矸石脫碳系統，減少了對生態環境的破壞，降低了安全隱患。為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現本包括冷卻風機、與冷卻風機出風口相連接的一級驟冷塔、與一級驟冷塔出風口相連接且帶有一級下料管的一級分離器和與一級分離器出風口直接連接的脫碳爐，脫碳爐出風口依次連接有N級旋風筒；第N級旋風筒與第N-I級旋風筒之間設有煤矸石進料管，第一級旋風筒與一級驟冷塔之間設有第一下料管，第二級旋風筒與脫碳爐之間設有第二下料管，第M級旋風筒與第M-I級旋風筒之間設有第三下料管；其中3彡N彡6，3彡M彡N，且 N、M均為正整數。本發明還包括與冷卻風機出風口相連接的二級驟冷塔和與二級驟冷塔出風口相連接且帶有二級出料管的高濃度袋收塵器或二級分離器；一級下料管接二級驟冷塔進料口，高濃度袋收塵器或二級分離器出風口接一級驟冷塔進風口。上述第N級旋風筒出風口連接有尾排風機，尾排風機出風口連接有廢氣處理裝置，高濃度袋收塵器或二級分離器出風口還與廢氣處理裝置相連接。上述一級分離器出風口還通過預燃室與脫碳爐相連接，預燃室上設有燃料噴嘴。 設置預燃室，防止了因為燃料的燃燒火焰使物料溫度局部過高而發生碳酸鈣等礦石的分解，使物料發粘而導致的結皮堵塞等問題。預燃室燃料量和通風量均可根據煤矸石熱值的不同進行調節，在維持系統脫碳能持續、穩定進行的情況下，減少燃料使用量，避免資源浪費。上述一級分離器與預燃室及脫碳爐之間分別設有第一閥門和第二閥門。上述一級驟冷塔與冷卻風機及高濃度袋收塵器或二級分離器之間分別設有第三閥門和第四閥門。上述二級驟冷塔與冷卻風機之間設有第五閥門。上述高濃度袋收塵器或二級分離器與廢氣處理裝置之間設有第六閥門。上述第三下料管、第二下料管、第一下料管、一級下料管和二級出料管均設有鎖風閥。本發明的有益效果如下(1)本發明解決了大部分煤矸石含碳量過高，不能適應製造煤矸石陶粒要求的問題，同時不需要摻入其他礦石，避免了大量摻入粘土和頁巖等礦石而破壞環境的問題；(2)本發明以煤矸石自身燃燒熱為主，以預燃室燃料燃燒熱為輔，充分利用煤矸石自身燃燒熱，降低額外燃料方面的投資；(3)本發明借鑑了新型幹法水泥的預熱技術，使粉料在脫碳之前被脫碳系統釋放的高溫廢氣預熱，提高了熱量利用率，加快了粉料的脫碳速度；另外，在冷卻過程中排出的廢熱得到了再次利用，提高熱量的利用率。(4)本發明在預熱、脫碳和冷卻過程中，粉料在氣流中一直呈懸浮狀態，提高了熱交換效率，同時提高了生產效率。


下面結合附圖和具體實施方式
來詳細說明本發明；圖1為本發明一實施例的結構示意圖。(圖中各標號1、第一級旋風筒，2、第二級旋風筒，3、第三級旋風筒，4、脫碳爐，5、預燃室，6、一級驟冷塔，7、一級分離器，8、二級驟冷塔，9、二級分離器，10、冷卻風機，11、煤矸石進料管，12、燃料噴嘴，13、第一閥門，14、第二閥門，15、第六閥門，16、第三閥門，17、第五閥門，18、第四閥門，19、尾排風機。)
具體實施例方式為使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體實施方式
，進一步闡述本發明。本發明包括廢氣處理裝置(圖中未畫出)、脫碳爐4、冷卻風機10、與冷卻風機10 出風口相連接的一級驟冷塔6及二級驟冷塔8、與一級驟冷塔6出風口相連接且帶有一級下料管的一級分離器7和與二級驟冷塔8出風口相連接且帶有二級出料管的高濃度袋收塵器或二級分離器9，本實施例採用的是二級分離器9，一級分離器7出風口與脫碳爐4直接連接，一級分離器7出風口還通過預燃室5與脫碳爐4相連接，脫碳爐4出風口依次連接有N 級旋風筒。N級旋風筒包括第一級旋風筒1、第二級旋風筒2……第N級旋風筒，3 < N < 6。 一級驟冷塔6與二級驟冷塔8相互並聯，冷卻風機10給一級驟冷塔6及二級驟冷塔8提供冷卻風，對冷卻系統產生一定的正壓。一級下料管接二級驟冷塔8進料口，二級分離器9出風口接一級驟冷塔6進風口和廢氣處理裝置。第N級旋風筒出風口連接有尾排風機19，使第N級旋風筒廢氣出口處產生一定的負壓，尾排風機19出風口接廢氣處理裝置。在預燃室5上安裝有燃料噴嘴12，燃料噴嘴12噴出的燃料在預燃室5燃燒，提供額外熱量加熱氣體，以提供高溫氣體給脫碳爐4，協助煤矸石中的碳燃燒。本發明是將煤矸石中所含的碳在脫碳爐4中燃燒放熱作為脫碳的第一熱源；當在點火時需要額外增加助燃高溫氣體或煤矸石自身熱源不足以維持連續脫碳需要時，由預燃室5點燃的燃料作為脫碳的第二熱源。從而，一級分離器7排出的高溫煙氣直接或通過預燃室5進入脫碳爐4，達到熱量的充分利用。本實施例中，包括三級旋風筒(即N = 3)。從第二級旋風筒2出風口到第三級旋風筒3進風口的連接管上安裝有煤矸石進料管11，第三級旋風筒3出料口到第二級旋風筒2進風口連接有第三下料管，第一級旋風筒1 出風口與第二級旋風筒2進風口相連接，二級旋風筒2出料口與脫碳爐4進料口之間連接有第二下料管，脫碳爐4出風口接第一級旋風筒1進風口，第一級旋風筒1出料口與一級驟冷塔6進料口之間連接有第一下料管。第一級旋風筒1能使高溫氣體和物料的分離，並延長煤矸石脫碳的時間。本發明的第三下料管、第二下料管、第一下料管、一級下料管和二級出料管均安裝了鎖風閥，具有鎖風功能，以防止風從下料管(出料管)中逆向倒流。在一級分離器7與預燃室5及脫碳爐4之間分別安裝有第一閥門13和第二閥門 14。脫碳爐4脫碳所需風量由一級分離器7供給，其中一部分直接供給脫碳爐4，另一部分經預燃室5加熱後供給脫碳爐4，風量的分配比例由第一閥門13和第二閥門14進行調節，在一級驟冷塔6與冷卻風機10及二級分離器9之間分別安裝有第三閥門16和第四閥門18。一級驟冷塔6的冷卻風由冷卻風機10和二級分離器9提供，具體風量以及分配比例由第三閥門16和第四閥門18進行調節。在二級驟冷塔8與冷卻風機10之間安裝有第五閥門17。二級驟冷塔8的冷卻風由冷卻風機10提供，具體風量由第五閥門17的開量和冷卻風機10的轉速等來調節。二級分離器9與廢氣處理裝置之間設有第六閥門15。二級分離器9的廢氣排放比例由第六閥門15和第四閥門18進行調節。本發明的工作過程及原理如下煤矸石物料經煤矸石進料管11撒進第二級旋風筒2至第三級旋風筒3連接管內， 經過第三級旋風筒3和第二級旋風筒2的預熱，物料從第二級旋風筒2進入脫碳爐4 ；煤矸石物料經預燃室5和一級分離器7輸送來的高溫氣體使其沸騰、點燃脫碳，然後物料輸送到第一級旋風筒1，沒有完全燃燒脫碳的煤矸石物料在連接管和第一級旋風筒1內繼續脫碳； 在經過第一級旋風筒1分離後，達到含碳量要求的高溫粉料進入一級驟冷塔6，通過從二級分離器9引出用來循環利用的和冷卻風機10送出的冷卻風對高溫物料進行第一次快速冷卻，然後經過一級分離器7，分離出的物料進入二級驟冷塔8進行第二次快速冷卻，再經過二級分離器9分離出冷卻物料，即是能夠滿足生產煤矸石陶粒生產含碳量要求的成品。本發明內風的走向如下冷卻風機10送出冷卻風到一級驟冷塔6和二級驟冷塔8。進入二級驟冷塔8的風經第二次冷卻物料後，攜帶物料進入二級分離器9，分離出的風一部分送入一級驟冷塔6， 剩餘部分接廢氣處理裝置。一級驟冷塔6的冷卻風第一次冷卻高溫物料，風的溫度快速上升，並攜帶物料進入一級分離器7，分離出的高溫空氣一部分進入預燃室5繼續加熱，進一步提高溫度後送入脫碳爐4，另一部分高溫空氣直接吹入脫碳爐4。進入脫碳爐4的氣體溫度較高，並富含氧氣，使煤矸石中的碳燃燒脫碳，空氣溫度進一步提高，氧含量急劇降低。從脫碳爐4中，高溫氣體攜帶物料進入第一級旋風筒1，經旋風筒的分離作用後，高溫氣體進入第二級旋風筒2，經第二級旋風筒2分離後，氣體進入第三級旋風筒3，經第三級旋風筒3 分離後，溫度已大大降低的廢氣輸送到尾排風機19後送入廢氣處理裝置。本發明物料的走向如下煤矸石物料經煤矸石進料管11撒進第二級旋風筒2至第三級旋風筒3的連接管內，隨著從第二級旋風筒2到第三級旋風筒3的氣流進入第三級旋風筒3，並開始隨著溫度的升高進行預熱。經第三級旋風筒3的分離作用後，物料從具有鎖風功能的第三下料管中撒進第一級旋風筒1進料口，隨著從第一級旋風筒1到第二級旋風筒2的氣流進入第二級旋風筒2，並進行再次預熱。經第二級旋風筒2分離後，物料從第二下料管送入脫碳爐4，在爐內高溫氣體的吹拂下快速升溫燃燒，然後物料隨高溫氣體通過連接管進入第一級旋風筒 1。在經過第一級旋風筒1分離後，物料從第一下料管進入一級驟冷塔6進行第一次快速冷卻，然後隨氣流進入一級分離器7。在經過一級分離器7分離後，已進行過第一次冷卻的物料進入二級驟冷塔8進行第二次冷卻，然後隨氣流進入二級分離器9。在經過二級分離器 9的分離後，經過第二次冷卻的物料已經滿足了冷卻，通過連接到二級分離器9上的二級出料管排出，即為滿足要求的成品。本發明中預熱旋風筒的級數、規格和尺寸，以及換熱管道的規格尺寸可根據產量和預熱要求進行增減，達到要求的預熱效果即可。以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
權利要求
1.一種煤矸石脫碳系統，其特徵在於，包括冷卻風機(10)、與冷卻風機(10)出風口相連接的一級驟冷塔(6)、與一級驟冷塔(6)出風口相連接且帶有一級下料管的一級分離器 (7)和與一級分離器(7)出風口直接連接的脫碳爐G)，所述脫碳爐(4)出風口依次連接有 N級旋風筒；第N級旋風筒與第N-I級旋風筒之間設有煤矸石進料管(11)，第一級旋風筒(1)與一級驟冷塔(6)之間設有第一下料管，第二級旋風筒( 與脫碳爐(4)之間設有第二下料管， 第M級旋風筒與第M-I級旋風筒之間設有第三下料管；其中3彡N彡6，3彡M彡N，且N、M均為正整數。
2.根據權利要求1所述的煤矸石脫碳系統，其特徵在於，還包括與冷卻風機(10)出風口相連接的二級驟冷塔(8)和與二級驟冷塔(8)出風口相連接且帶有二級出料管的高濃度袋收塵器或二級分離器(9)；所述一級下料管接二級驟冷塔(8)進料口，所述高濃度袋收塵器或二級分離器(9)出風口接一級驟冷塔(6)進風口。
3.根據權利要求2所述的煤矸石脫碳系統，其特徵在於，所述第N級旋風筒出風口連接有尾排風機(19)，所述尾排風機(19)出風口連接有廢氣處理裝置，所述高濃度袋收塵器或二級分離器(9)出風口還與廢氣處理裝置相連接。
4.根據權利要求3所述的煤矸石脫碳系統，其特徵在於，所述一級分離器(7)出風口還通過預燃室(5)與脫碳爐(4)相連接，所述預燃室( 上設有燃料噴嘴(12)。
5.根據權利要求4所述的煤矸石脫碳系統，其特徵在於，所述一級分離器(7)與預燃室 (5)及脫碳爐(4)之間分別設有第一閥門(13)和第二閥門(14)。
6.根據權利要求4所述的煤矸石脫碳系統，其特徵在於，所述一級驟冷塔(6)與冷卻風機(10)及高濃度袋收塵器或二級分離器(9)之間分別設有第三閥門(16)和第四閥門 (18)。
7.根據權利要求4所述的煤矸石脫碳系統，其特徵在於，所述二級驟冷塔(8)與冷卻風機(10)之間設有第五閥門(17)。
8.根據權利要求4所述的煤矸石脫碳系統，其特徵在於，所述高濃度袋收塵器或二級分離器(9)與廢氣處理裝置之間設有第六閥門(15)。
9.根據權利要求2或3或4所述的煤矸石脫碳系統，其特徵在於，所述第三下料管、第二下料管、第一下料管、一級下料管和二級出料管均設有鎖風閥。
全文摘要
本發明公開了一種煤矸石脫碳系統，包括冷卻風機、與冷卻風機出風口相連接的一級驟冷塔、與一級驟冷塔出風口相連接且帶有一級下料管的一級分離器和與一級分離器出風口直接連接的脫碳爐，所述脫碳爐出風口依次連接有N級旋風筒；第N級旋風筒與第N-1級旋風筒之間設有煤矸石進料管，第一級旋風筒與一級驟冷塔之間設有第一下料管，第二級旋風筒與脫碳爐之間設有第二下料管，第M級旋風筒與第M-1級旋風筒之間設有第三下料管；其中3≤N≤6，3≤M≤N，且N、M均為正整數。本發明既可以將煤矸石含碳量降低，又不需要摻入其他礦石，從而減少了對生態環境的破壞，降低了安全隱患。
文檔編號C04B33/132GK102320817SQ20111023204
公開日2012年1月18日 申請日期2011年8月15日 優先權日2011年8月15日
發明者楊世宏, 王福金, 譚長明 申請人:南京西普水泥工程集團有限公司