一種石煤一步沸騰焙燒的方法與流程
2023-05-25 13:53:09
本發明屬於石煤提釩焙燒技術領域。具體涉及一種石煤一步沸騰焙燒的方法。
背景技術：
隨著石煤傳統的鈉化焙燒-水浸提釩工藝逐漸被新型提釩工藝所取代，對石煤提釩過程中空白焙燒環節的裝備及工藝研究日益深入。近些年來，基於流態化焙燒技術焙燒效率高、燃料適應性強、調節速度快等特點，以及該技術在有色冶金領域的廣泛應用，流態化焙燒技術及裝備在石煤提釩領域也得到了深入研究及廣泛應用。
由於石煤特殊的運動狀態及受熱方式，採用流態化沸騰爐對石煤進行空白焙燒，該空白焙燒具有焙燒時間短、脫碳效率高和釩轉化率高等特點。然而，正是其特殊的加熱原理，也帶來了一系列過程問題，制約實際生產。進入沸騰爐的石煤粒度組成往往比較複雜，破碎過程會產生大量的細粒級石煤。一方面，為了使大部分石煤能夠具有較好的沸騰狀態，流化床的鼓風強度往往優先適應粗粒級石煤，因而在引風及鼓風的雙重作用下，細粒級石煤損失率較高，導致釩的損失。另一方面，適應不同粒級石煤的焙燒制度實際是不同的，單一的焙燒制度往往只能適應相應的特定粒級，無法使不同粒級的石煤都得到理想的焙燒效果，同時也會降低能源利用效率。
針對上述石煤沸騰焙燒過程存在的問題，「一種含釩石煤分粒級流態化焙燒提取釩的方法」（CN104099484A）專利技術，先將石煤分成四個不同粒級，對小於0.1mm的細粒級石煤進行加水泥造球作業，再將四個粒級的石煤分別置於四個流態化焙燒爐中，在相同的焙燒制度下進行沸騰焙燒。該方法儘管能夠獲得80%以上的焙燒料產率，而實施過程比較複雜，焙燒時間長，且會引入水泥，對焙燒料的後續作業產生影響。「環保一次焙燒石煤酸浸取釩的方法」（CN104711437A）專利技術，用沸騰爐對破碎至60目以下石煤進行焙燒，收集進入到除塵系統的細塵和燒渣，與粗粒燒渣合併得到焙燒混合物。該過程一方面對入爐原料粒度要求高，增加入爐前磨礦能耗；另一方面，進入除塵系統中的細灰及燒渣量大，影響整體物料的焙燒效果，並且為這細粒級物料的收集帶來不便。「含釩石煤原生礦提取五氧化二釩的焙燒方法」（CN101913652A）專利技術，將0.074~10mm的石煤同時加入到設有主、副流化床的沸騰爐內，控制主床鼓風強度大於副床，使得細粒級石煤進入到副床中進行二次焙燒。該方法能夠改善細粒級石煤的焙燒效果，而主、副床單一的焙燒制度對不同粒級石煤的適應性不強。
綜上所述，現有的針對石煤沸騰焙燒過程存在問題的處理方法，依然存在原料適應性差、處理過程複雜、焙燒料產率低、焙燒效率低及能源利用率低等問題。
技術實現要素：
本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種原料適應性強、操作簡單、焙燒產率高、焙燒效率高和能源利用率高的石煤一步沸騰焙燒的方法。
為實現上述目的，本發明採取的技術方案為：所述沸騰焙燒方法所採用的設備為「用於石煤一步焙燒的沸騰爐」，其具體步驟是：
步驟一、將石煤破碎至粒徑小於等於15mm，得石煤破碎料。打開第四風機，調節風口的風速為9~15m/s，同時將石煤破碎料由入料口給入爐體內，給入量為60~150kg/h；粒級為大於8mm且小於等於15mm佔90%以上的石煤破碎料落入第一流化床，粒級為大於3mm且小於等於8mm佔90%以上的石煤破碎料落入第二流化床，粒級為小於等於3mm佔90%以上的石煤破碎料落入第三流化床。
步驟二、給料結束後，關閉第四風機；打開第一風機、第二風機和第三風機，調節第一風機、第二風機和第三風機的鼓風量至第一流化床、第二流化床和第三流化床內的石煤破碎料在沸騰狀態下的料層厚度均為第一擋火牆高度的1/3~2/3。
步驟三、分別調節第一煤氣燒嘴、第二煤氣燒嘴和第三煤氣燒嘴的煤氣量，使第一流化床以9~10℃/s的升溫速率、第二流化床以8~9℃/s的升溫速率和第三流化床以7~8℃/s的升溫速率同時升溫至各自的預定焙燒溫度，保溫時間均為40~60秒；第一流化床、第二流化床和第三流化床的預定焙燒溫度依次為950~1050℃，850~950℃和800~850℃。
步驟四、焙燒結束後同時關閉第一煤氣燒嘴、第二煤氣燒嘴和第三煤氣燒嘴；再調節第一風機的鼓風量、第二風機的鼓風量和第三風機的鼓風量至第一流化床內的焙燒料、第二流化床內的焙燒料和第三流化床內的焙燒料依次從第一出料口、第二出料口和第三出料口排出，將第一出料口、第二出料口和第三出料口排出的焙燒料合併，得到石煤焙燒料。
所述「用於石煤一步焙燒的沸騰爐」的結構是：靠近爐體的底部從左向右依次設置有第一流化床、第二流化床和第三流化床，第一流化床和第二流化床由第一擋火牆隔開，第二流化床和第三流化床由第二擋火牆隔開，第一風室和第二風室由第一擋火牆隔開，第二風室和第三風室由第二擋火牆隔開，第一擋火牆與第二擋火牆將爐體左右兩側牆體內壁間的距離等分為三份。第一風室、第二風室和第三風室通過管道依次與第一風機、第二風機和第三風機連通，第一流化床、第二流化床和第三流化床均勻地布有風帽。
在爐體的後側牆體從左向右依次均勻地設有第一煤氣燒嘴、第二煤氣燒嘴和第三煤氣燒嘴，第一煤氣燒嘴、第二煤氣燒嘴和第三煤氣燒嘴依次位於第一流化床、第二流化床和第三流化床的上方中間位置處，第一煤氣燒嘴、第二煤氣燒嘴和第三煤氣燒嘴通過煤氣管道外接煤氣源。
在第一流化床、第二流化床和第三流化床的前側依次設有第一溢流板、第二溢流板和第三溢流板，第一溢流板、第二溢流板和第三溢流板靠近爐體的前側牆體；爐體的底部從左向右依次設有第一出料口、第二出料口和第三出料口，第一出料口、第二出料口和第三出料口依次位於第一溢流板、第二溢流板和第三溢流板與爐體的前側牆體間。
爐體右側牆的上部中間位置處設置有煙道；爐體左側牆的上部設有風口，風口靠近爐體的後側牆，風口通過風管與第四風機相通；靠近後側牆的爐體頂部設有入料口，入料口位於第一流化床的正上方。入料口的中心延長線與風口的中心延長線相交。
所述第一擋火牆與第二擋火牆長度和高度相同，高度為爐體高度的4/8~5/8，長度為前側牆和後側牆內壁間的距離。
所述第一流化床長度為爐體的內壁長度8/10~9/10，寬度為爐體的內壁寬度8/30~9/30；第二流化床和第三流化床與第一流化床相同。
所述第一溢流板的高度為擋火牆高度的4/6~5/6，寬度與第一流化床的寬度相同；第二溢流板和第三溢流板與第一溢流板相同。
所述第一煤氣燒嘴、第二煤氣燒嘴和第三煤氣燒嘴與爐體底部的垂直距離相同，所述距離為擋火牆高度的1/6~3/6。
所述風口與爐體頂部的垂直距離為爐體高度的3/24~4/24。
由於採用上述技術方案，本發明具有如下有益效果：
1.本發明通過調節入料速度及風口的側向風風速，使得石煤按不同粒級分布於第一流化床、第二流化床和第三流化床內，實現石煤破碎料在沸騰爐內的一步分級，避免爐外篩分作業；細粒石煤破碎料無需爐外製粒，直接進行沸騰焙燒，工藝流程短，操作簡單易行。
2.本發明在同一沸騰爐內，分別對第一流化床、第二流化床和第三流化床實行不同的鼓風制度和焙燒制度，強化沸騰焙燒對不同粒級石煤破碎料的適應性，粗粒級石煤破碎料採用高鼓風強度和高溫焙燒，提高焙燒效率；細粒級石煤破碎料採用低鼓風強度和低溫焙燒，減少焙燒料損失，在40~60秒內使石煤焙燒料的總產率達到86%以上，脫碳率達到80%以上，釩轉化率達到90%以上。
3.本發明在同一沸騰爐內，對不同粒級的石煤破碎料分別實行不同的焙燒制度，能夠有效降低焙燒過程能耗，提高能源利用效率。
因此，本發明具有原料適應性強、操作簡單、焙燒料產率高、焙燒效率高及能源利用率高的特點。
附圖說明
圖1是本發明的一種結構示意圖；
圖2是圖1的A-A剖視示意圖；
圖3是圖1的B-B剖視示意圖。
具體實施方式
下面結合具體實施方式對本發明做進一步的描述，並非對其保護範圍的限制：
實施例1
一種石煤一步沸騰焙燒的方法。所述沸騰焙燒方法所採用的設備為「用於石煤一步焙燒的沸騰爐」，所述「用於石煤一步焙燒的沸騰爐」的結構是：
如圖1和圖3所示，靠近爐體10的底部從左向右依次設置有第一流化床1、第二流化床2和第三流化床14，第一流化床1和第二流化床2由第一擋火牆11隔開，第二流化床2和第三流化床14由第二擋火牆12隔開；如圖1所示，第一風室17和第二風室16由第一擋火牆11隔開，第二風室16和第三風室15由第二擋火牆12隔開。如圖1和圖3所示，第一擋火牆11與第二擋火牆12將爐體10左右兩側牆體內壁間的距離等分為三份。第一風室17、第二風室16和第三風室15通過管道依次與第一風機22、第二風機23和第三風機24連通，第一流化床1、第二流化床2和第三流化床14均勻地布有風帽3。
如圖1所示，在爐體10的後側牆體從左向右依次均勻地設有第一煤氣燒嘴4、第二煤氣燒嘴5和第三煤氣燒嘴13，第一煤氣燒嘴4、第二煤氣燒嘴5和第三煤氣燒嘴13依次位於第一流化床1、第二流化床2和第三流化床14的上方中間位置處，第一煤氣燒嘴4、第二煤氣燒嘴5和第三煤氣燒嘴13通過煤氣管道外接煤氣源。
如圖1和圖3所示，在第一流化床1、第二流化床2和第三流化床14的前側依次設有第一溢流板18、第二溢流板21和第三溢流板25，第一溢流板18、第二溢流板21和第三溢流板25靠近爐體10的前側牆體。如圖2和圖3所示，爐體10的底部從左向右依次設有第一出料口19、第二出料口20和第三出料口26，第一出料口19、第二出料口20和第三出料口26依次位於第一溢流板18、第二溢流板21和第三溢流板25與爐體10的前側牆體間。
如圖1和圖2所示，爐體10右側牆的上部中間位置處設置有煙道9；爐體10左側牆的上部設有風口7，風口7靠近爐體10的後側牆，風口7通過風管與第四風機6相通；靠近後側牆的爐體10頂部設有入料口8，入料口8位於第一流化床1的正上方。入料口8的中心延長線與風口7的中心延長線相交。
如圖1、圖2和圖3所示，所述第一擋火牆11和第二擋火牆12長度和高度相同，高度為爐體10高度的8/16~9/16，長度為前側牆和後側牆內壁間的距離。
如圖1、圖2和圖3所示，所述第一流化床1長度為爐體10的內壁長度16/20~17/20，寬度為爐體10的內壁寬度16/60~17/60；第二流化床2和第三流化床14與第一流化床1相同。
如圖2和圖3所示，所述第一溢流板18的高度為擋火牆高度的8/12~9/12，寬度與第一流化床1的寬度相同；第二溢流板21和第三溢流板25與第一溢流板18相同。
如圖2和圖3所示，所述第一煤氣燒嘴4、第二煤氣燒嘴5和第三煤氣燒嘴13與爐體10底部的垂直距離相同，所述距離為擋火牆高度的1/6~2/6。
如圖1所示，所述風口7與爐體10頂部的垂直距離為爐體10高度的6/48~7/48。
本實施例所述石煤一步沸騰焙燒的方法的具體步驟是：
步驟一、將石煤破碎至粒徑小於等於15mm，得石煤破碎料。打開第四風機6，調節風口7的風速為9~12m/s，同時將石煤破碎料由入料口8給入爐體10內，給入量為60~110kg/h；粒級為大於8mm且小於等於15mm佔90%以上的石煤破碎料落入第一流化床1，粒級為大於3mm且小於等於8mm佔90%以上的石煤破碎料落入第二流化床2，粒級為小於等於3mm佔90%以上的石煤破碎料落入第三流化床14。
步驟二、給料結束後，關閉第四風機6；打開第一風機22、第二風機23和第三風機24，調節第一風機22、第二風機23和第三風機24的鼓風量至第一流化床1、第二流化床2和第三流化床14內的石煤破碎料在沸騰狀態下的料層厚度均為第一擋火牆11高度的2/6~3/6。
步驟三、分別調節第一煤氣燒嘴4、第二煤氣燒嘴5和第三煤氣燒嘴13的煤氣量，使第一流化床1以9~10℃/s的升溫速率、第二流化床2以8~9℃/s的升溫速率和第三流化床14以7~8℃/s的升溫速率同時升溫至各自的預定焙燒溫度，保溫時間均為40~50秒；第一流化床1、第二流化床2和第三流化床14的預定焙燒溫度依次為950~1000℃，850~900℃和800~830℃。
步驟四、焙燒結束後同時關閉第一煤氣燒嘴4、第二煤氣燒嘴5和第三煤氣燒嘴13；再調節第一風機22的鼓風量、第二風機23的鼓風量和第三風機24的鼓風量至第一流化床1內的焙燒料、第二流化床2內的焙燒料和第三流化床14內的焙燒料依次從第一出料口19、第二出料口20和第三出料口26排出，將第一出料口19、第二出料口20和第三出料口26排出的焙燒料合併，得到石煤焙燒料。
本實施例的焙燒產率為86%~91%，脫碳率為87%~93%，釩轉化率為91%~95%。
實施例2
一種石煤一步沸騰焙燒的方法。本實施例採用的設備為「用於石煤一步焙燒的沸騰爐」，所述「用於石煤一步焙燒的沸騰爐」的結構除下述技術參數外，其餘同實施例1：
所述第一擋火牆11和第二擋火牆12長度和高度相同，高度為爐體10高度的9/16~10/16；
所述第一流化床1長度為爐體10的內壁長度17/20~18/20，寬度為爐體10的內壁寬度17/60~18/60；
所述第一溢流板18的高度為擋火牆高度的9/12~10/12；
所述第一煤氣燒嘴4、第二煤氣燒嘴5和第三煤氣燒嘴13與爐體10底部的垂直距離相同，所述距離為擋火牆高度的2/6~3/6；
所述風口7與爐體10頂部的垂直距離為爐體10高度的7/48~8/48。
本實施例所述石煤一步沸騰焙燒的方法除下述技術參數外，其餘同實施例1：
調節風口7的風速為12~15m/s，同時將石煤破碎料由入料口8給入爐體10內，給入量為100~150kg/h；
調節第一風機22、第二風機23和第三風機24的鼓風量至第一流化床1、第二流化床2和第三流化床14內的石煤破碎料在沸騰狀態下的料層厚度均為第一擋火牆11高度的3/6~4/6。
保溫時間均為50~60秒；第一流化床1、第二流化床2和第三流化床14的預定焙燒溫度依次為1000~1050℃，900~950℃和820~850℃。
本實施例的焙燒產率為88%~93%，脫碳率為82%~92%，釩轉化率為90%~93%。
本具體實施方法與現有技術比較具有如下積極效果：
1.本具體實施方法通過調節入料速度及風口7的側向風風速，使得石煤破碎料按不同粒級分布於第一流化床1、第二流化床2和第三流化床14內，實現石煤破碎料在沸騰爐內的一步分級，避免爐外篩分作業；細粒石煤破碎料無需爐外製粒，直接進行沸騰焙燒，工藝流程短，操作簡單易行。
2.本具體實施方法在同一沸騰爐內，分別對第一流化床1、第二流化床2和第三流化床14實行不同的鼓風制度和焙燒制度，強化沸騰焙燒對不同粒級石煤破碎料的適應性，粗粒級石煤破碎料採用高鼓風強度和高溫焙燒，提高焙燒效率；細粒級石煤破碎料採用低鼓風強度和低溫焙燒，減少焙燒料損失，在40~60秒內使石煤焙燒料的總產率達到86%以上，脫碳率達到80%以上，釩轉化率達到90%以上。
3.本具體實施方法在同一沸騰爐內，對不同粒級的石煤破碎料分別實行不同的焙燒制度，能夠有效降低焙燒過程能耗，提高能源利用效率。
因此，本具體實施方法具有原料適應性強、操作簡單、焙燒料產率高、焙燒效率高及能源利用率高的特點。