專利名稱：一種煤矸石脫碳系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種脫碳系統(tǒng)，具體涉及一種煤矸石脫碳系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
陶粒是人造建筑輕骨料的簡稱，陶粒具有一系列優(yōu)良的性能，由于質(zhì)輕、保溫、隔熱、隔音、強度高而廣泛用于高層、超高層建筑及大跨度建筑工程。它不僅可減輕建筑物自重，而且具有良好的抗震性能。同時陶?；炷潦┕みm應(yīng)性強，易與粉刷材料粘結(jié)。由于陶粒具有耐熱、抗凍、耐酸堿、防腐及熱膨脹系數(shù)低等性能，也廣泛用于高速公路、飛機場跑道的路面材料，還可用作保溫、隔音、隔熱墻體材料及重油脫水和工業(yè)用水的過濾材料。隨著墻材革新與建筑節(jié)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(chǎn)原料，粘土和頁巖占了絕大部分的份額，但為符合可利用廢棄物、 節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境，符合經(jīng)濟社會的協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展、建立資源節(jié)約型社會的要求，我國一些經(jīng)濟發(fā)達(dá)城市從保護(hù)生態(tài)環(huán)境出發(fā)，已禁止開山采石、挖河取砂，部分省市政府的文件規(guī)定生產(chǎn)企業(yè)可免費使用未經(jīng)加工的工業(yè)固體廢棄物。這就為利用煤矸石等廢渣制造陶粒技術(shù)的發(fā)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(chǎn)燒結(jié)或燒脹陶粒，因此，利用煤矸石等各種固體廢棄物生產(chǎn)陶粒對發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，保護(hù)環(huán)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，以低于13%為宜?，F(xiàn)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，就難免需要開山采石，挖河取砂，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境被嚴(yán)重破壞。另外，當(dāng)用煤矸石燒制的陶粒作為墻面保溫材料時，含碳量是越低越好，而傳統(tǒng)的摻入法只能降低含碳量，不能去除碳，導(dǎo)致使用時存在一定的安全隱患。因此，發(fā)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(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)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(tǒng)，減少了對生態(tài)環(huán)境的破壞，降低了安全隱患。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)本包括冷卻風(fēng)機、與冷卻風(fēng)機出風(fēng)口相連接的一級驟冷塔、與一級驟冷塔出風(fēng)口相連接且?guī)в幸患壪铝瞎艿囊患壏蛛x器和與一級分離器出風(fēng)口直接連接的脫碳爐，脫碳爐出風(fēng)口依次連接有N級旋風(fēng)筒；第N級旋風(fēng)筒與第N-I級旋風(fēng)筒之間設(shè)有煤矸石進(jìn)料管，第一級旋風(fēng)筒與一級驟冷塔之間設(shè)有第一下料管，第二級旋風(fēng)筒與脫碳爐之間設(shè)有第二下料管，第M級旋風(fēng)筒與第M-I級旋風(fēng)筒之間設(shè)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(shù)。本發(fā)明還包括與冷卻風(fēng)機出風(fēng)口相連接的二級驟冷塔和與二級驟冷塔出風(fēng)口相連接且?guī)в卸壋隽瞎艿母邼舛却諌m器或二級分離器；一級下料管接二級驟冷塔進(jìn)料口，高濃度袋收塵器或二級分離器出風(fēng)口接一級驟冷塔進(jìn)風(fēng)口。上述第N級旋風(fēng)筒出風(fēng)口連接有尾排風(fēng)機，尾排風(fēng)機出風(fēng)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(fēng)口還與廢氣處理裝置相連接。上述一級分離器出風(fēng)口還通過預(yù)燃室與脫碳爐相連接，預(yù)燃室上設(shè)有燃料噴嘴。 設(shè)置預(yù)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(fā)生碳酸鈣等礦石的分解，使物料發(fā)粘而導(dǎo)致的結(jié)皮堵塞等問題。預(yù)燃室燃料量和通風(fēng)量均可根據(jù)煤矸石熱值的不同進(jìn)行調(diào)節(jié)，在維持系統(tǒng)脫碳能持續(xù)、穩(wěn)定進(jìn)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(yù)燃室及脫碳爐之間分別設(shè)有第一閥門和第二閥門。上述一級驟冷塔與冷卻風(fēng)機及高濃度袋收塵器或二級分離器之間分別設(shè)有第三閥門和第四閥門。上述二級驟冷塔與冷卻風(fēng)機之間設(shè)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(shè)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(shè)有鎖風(fēng)閥。本發(fā)明的有益效果如下(1)本發(fā)明解決了大部分煤矸石含碳量過高，不能適應(yīng)制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(huán)境的問題；(2)本發(fā)明以煤矸石自身燃燒熱為主，以預(yù)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(fā)明借鑒了新型干法水泥的預(yù)熱技術(shù)，使粉料在脫碳之前被脫碳系統(tǒng)釋放的高溫廢氣預(yù)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(fā)明在預(yù)熱、脫碳和冷卻過程中，粉料在氣流中一直呈懸浮狀態(tài)，提高了熱交換效率，同時提高了生產(chǎn)效率。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
來詳細(xì)說明本發(fā)明；圖1為本發(fā)明一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。(圖中各標(biāo)號1、第一級旋風(fēng)筒，2、第二級旋風(fēng)筒，3、第三級旋風(fēng)筒，4、脫碳爐，5、預(yù)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(fēng)機，11、煤矸石進(jìn)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(fēng)機。)
具體實施例方式為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施方式
，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。本發(fā)明包括廢氣處理裝置(圖中未畫出)、脫碳爐4、冷卻風(fēng)機10、與冷卻風(fēng)機10 出風(fēng)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(fēng)口相連接且?guī)в幸患壪铝瞎艿囊患壏蛛x器7和與二級驟冷塔8出風(fēng)口相連接且?guī)в卸壋隽瞎艿母邼舛却諌m器或二級分離器9，本實施例采用的是二級分離器9，一級分離器7出風(fēng)口與脫碳爐4直接連接，一級分離器7出風(fēng)口還通過預(yù)燃室5與脫碳爐4相連接，脫碳爐4出風(fēng)口依次連接有N 級旋風(fēng)筒。N級旋風(fēng)筒包括第一級旋風(fēng)筒1、第二級旋風(fēng)筒2……第N級旋風(fēng)筒，3 < N < 6。 一級驟冷塔6與二級驟冷塔8相互并聯(lián)，冷卻風(fēng)機10給一級驟冷塔6及二級驟冷塔8提供冷卻風(fēng)，對冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生一定的正壓。一級下料管接二級驟冷塔8進(jìn)料口，二級分離器9出風(fēng)口接一級驟冷塔6進(jìn)風(fēng)口和廢氣處理裝置。第N級旋風(fēng)筒出風(fēng)口連接有尾排風(fēng)機19，使第N級旋風(fēng)筒廢氣出口處產(chǎn)生一定的負(fù)壓，尾排風(fēng)機19出風(fēng)口接廢氣處理裝置。在預(yù)燃室5上安裝有燃料噴嘴12，燃料噴嘴12噴出的燃料在預(yù)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(xié)助煤矸石中的碳燃燒。本發(fā)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(dāng)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(xù)脫碳需要時，由預(yù)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?zé)煔庵苯踊蛲ㄟ^預(yù)燃室5進(jìn)入脫碳爐4，達(dá)到熱量的充分利用。本實施例中，包括三級旋風(fēng)筒(即N = 3)。從第二級旋風(fēng)筒2出風(fēng)口到第三級旋風(fēng)筒3進(jìn)風(fēng)口的連接管上安裝有煤矸石進(jìn)料管11，第三級旋風(fēng)筒3出料口到第二級旋風(fēng)筒2進(jìn)風(fēng)口連接有第三下料管，第一級旋風(fēng)筒1 出風(fēng)口與第二級旋風(fēng)筒2進(jìn)風(fēng)口相連接，二級旋風(fēng)筒2出料口與脫碳爐4進(jìn)料口之間連接有第二下料管，脫碳爐4出風(fēng)口接第一級旋風(fēng)筒1進(jìn)風(fēng)口，第一級旋風(fēng)筒1出料口與一級驟冷塔6進(jìn)料口之間連接有第一下料管。第一級旋風(fēng)筒1能使高溫氣體和物料的分離，并延長煤矸石脫碳的時間。本發(fā)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(fēng)閥，具有鎖風(fēng)功能，以防止風(fēng)從下料管(出料管)中逆向倒流。在一級分離器7與預(yù)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(fēng)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(jīng)預(yù)燃室5加熱后供給脫碳爐4，風(fēng)量的分配比例由第一閥門13和第二閥門14進(jìn)行調(diào)節(jié)，在一級驟冷塔6與冷卻風(fēng)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(fēng)由冷卻風(fēng)機10和二級分離器9提供，具體風(fēng)量以及分配比例由第三閥門16和第四閥門18進(jìn)行調(diào)節(jié)。在二級驟冷塔8與冷卻風(fēng)機10之間安裝有第五閥門17。二級驟冷塔8的冷卻風(fēng)由冷卻風(fēng)機10提供，具體風(fēng)量由第五閥門17的開量和冷卻風(fēng)機10的轉(zhuǎn)速等來調(diào)節(jié)。二級分離器9與廢氣處理裝置之間設(shè)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(jìn)行調(diào)節(jié)。本發(fā)明的工作過程及原理如下煤矸石物料經(jīng)煤矸石進(jìn)料管11撒進(jìn)第二級旋風(fēng)筒2至第三級旋風(fēng)筒3連接管內(nèi)， 經(jīng)過第三級旋風(fēng)筒3和第二級旋風(fēng)筒2的預(yù)熱，物料從第二級旋風(fēng)筒2進(jìn)入脫碳爐4 ；煤矸石物料經(jīng)預(yù)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，然后物料輸送到第一級旋風(fēng)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(fēng)筒1內(nèi)繼續(xù)脫碳； 在經(jīng)過第一級旋風(fēng)筒1分離后，達(dá)到含碳量要求的高溫粉料進(jìn)入一級驟冷塔6，通過從二級分離器9引出用來循環(huán)利用的和冷卻風(fēng)機10送出的冷卻風(fēng)對高溫物料進(jìn)行第一次快速冷卻，然后經(jīng)過一級分離器7，分離出的物料進(jìn)入二級驟冷塔8進(jìn)行第二次快速冷卻，再經(jīng)過二級分離器9分離出冷卻物料，即是能夠滿足生產(chǎn)煤矸石陶粒生產(chǎn)含碳量要求的成品。本發(fā)明內(nèi)風(fēng)的走向如下冷卻風(fēng)機10送出冷卻風(fēng)到一級驟冷塔6和二級驟冷塔8。進(jìn)入二級驟冷塔8的風(fēng)經(jīng)第二次冷卻物料后，攜帶物料進(jìn)入二級分離器9，分離出的風(fēng)一部分送入一級驟冷塔6， 剩余部分接廢氣處理裝置。一級驟冷塔6的冷卻風(fēng)第一次冷卻高溫物料，風(fēng)的溫度快速上升，并攜帶物料進(jìn)入一級分離器7，分離出的高溫空氣一部分進(jìn)入預(yù)燃室5繼續(xù)加熱，進(jìn)一步提高溫度后送入脫碳爐4，另一部分高溫空氣直接吹入脫碳爐4。進(jìn)入脫碳爐4的氣體溫度較高，并富含氧氣，使煤矸石中的碳燃燒脫碳，空氣溫度進(jìn)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(jìn)入第一級旋風(fēng)筒1，經(jīng)旋風(fēng)筒的分離作用后，高溫氣體進(jìn)入第二級旋風(fēng)筒2，經(jīng)第二級旋風(fēng)筒2分離后，氣體進(jìn)入第三級旋風(fēng)筒3，經(jīng)第三級旋風(fēng)筒3 分離后，溫度已大大降低的廢氣輸送到尾排風(fēng)機19后送入廢氣處理裝置。本發(fā)明物料的走向如下煤矸石物料經(jīng)煤矸石進(jìn)料管11撒進(jìn)第二級旋風(fēng)筒2至第三級旋風(fēng)筒3的連接管內(nèi)，隨著從第二級旋風(fēng)筒2到第三級旋風(fēng)筒3的氣流進(jìn)入第三級旋風(fēng)筒3，并開始隨著溫度的升高進(jìn)行預(yù)熱。經(jīng)第三級旋風(fēng)筒3的分離作用后，物料從具有鎖風(fēng)功能的第三下料管中撒進(jìn)第一級旋風(fēng)筒1進(jìn)料口，隨著從第一級旋風(fēng)筒1到第二級旋風(fēng)筒2的氣流進(jìn)入第二級旋風(fēng)筒2，并進(jìn)行再次預(yù)熱。經(jīng)第二級旋風(fēng)筒2分離后，物料從第二下料管送入脫碳爐4，在爐內(nèi)高溫氣體的吹拂下快速升溫燃燒，然后物料隨高溫氣體通過連接管進(jìn)入第一級旋風(fēng)筒 1。在經(jīng)過第一級旋風(fēng)筒1分離后，物料從第一下料管進(jìn)入一級驟冷塔6進(jìn)行第一次快速冷卻，然后隨氣流進(jìn)入一級分離器7。在經(jīng)過一級分離器7分離后，已進(jìn)行過第一次冷卻的物料進(jìn)入二級驟冷塔8進(jìn)行第二次冷卻，然后隨氣流進(jìn)入二級分離器9。在經(jīng)過二級分離器 9的分離后，經(jīng)過第二次冷卻的物料已經(jīng)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(fā)明中預(yù)熱旋風(fēng)筒的級數(shù)、規(guī)格和尺寸，以及換熱管道的規(guī)格尺寸可根據(jù)產(chǎn)量和預(yù)熱要求進(jìn)行增減，達(dá)到要求的預(yù)熱效果即可。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)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(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.一種煤矸石脫碳系統(tǒng)，其特征在于，包括冷卻風(fēng)機(10)、與冷卻風(fēng)機(10)出風(fēng)口相連接的一級驟冷塔(6)、與一級驟冷塔(6)出風(fēng)口相連接且?guī)в幸患壪铝瞎艿囊患壏蛛x器 (7)和與一級分離器(7)出風(fēng)口直接連接的脫碳爐G)，所述脫碳爐(4)出風(fēng)口依次連接有 N級旋風(fēng)筒；第N級旋風(fēng)筒與第N-I級旋風(fēng)筒之間設(shè)有煤矸石進(jìn)料管(11)，第一級旋風(fēng)筒(1)與一級驟冷塔(6)之間設(shè)有第一下料管，第二級旋風(fēng)筒( 與脫碳爐(4)之間設(shè)有第二下料管， 第M級旋風(fēng)筒與第M-I級旋風(fēng)筒之間設(shè)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(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤矸石脫碳系統(tǒng)，其特征在于，還包括與冷卻風(fēng)機(10)出風(fēng)口相連接的二級驟冷塔(8)和與二級驟冷塔(8)出風(fēng)口相連接且?guī)в卸壋隽瞎艿母邼舛却諌m器或二級分離器(9)；所述一級下料管接二級驟冷塔(8)進(jìn)料口，所述高濃度袋收塵器或二級分離器(9)出風(fēng)口接一級驟冷塔(6)進(jìn)風(fēng)口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤矸石脫碳系統(tǒng)，其特征在于，所述第N級旋風(fēng)筒出風(fēng)口連接有尾排風(fēng)機(19)，所述尾排風(fēng)機(19)出風(fēng)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(fēng)口還與廢氣處理裝置相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煤矸石脫碳系統(tǒng)，其特征在于，所述一級分離器(7)出風(fēng)口還通過預(yù)燃室(5)與脫碳爐(4)相連接，所述預(yù)燃室( 上設(shè)有燃料噴嘴(12)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的煤矸石脫碳系統(tǒng)，其特征在于，所述一級分離器(7)與預(yù)燃室 (5)及脫碳爐(4)之間分別設(shè)有第一閥門(13)和第二閥門(14)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的煤矸石脫碳系統(tǒng)，其特征在于，所述一級驟冷塔(6)與冷卻風(fēng)機(10)及高濃度袋收塵器或二級分離器(9)之間分別設(shè)有第三閥門(16)和第四閥門 (18)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的煤矸石脫碳系統(tǒng)，其特征在于，所述二級驟冷塔(8)與冷卻風(fēng)機(10)之間設(shè)有第五閥門(17)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的煤矸石脫碳系統(tǒng)，其特征在于，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(shè)有第六閥門(15)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的煤矸石脫碳系統(tǒng)，其特征在于，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(shè)有鎖風(fēng)閥。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煤矸石脫碳系統(tǒng)，包括冷卻風(fēng)機、與冷卻風(fēng)機出風(fēng)口相連接的一級驟冷塔、與一級驟冷塔出風(fēng)口相連接且?guī)в幸患壪铝瞎艿囊患壏蛛x器和與一級分離器出風(fēng)口直接連接的脫碳爐，所述脫碳爐出風(fēng)口依次連接有N級旋風(fēng)筒；第N級旋風(fēng)筒與第N-1級旋風(fēng)筒之間設(shè)有煤矸石進(jìn)料管，第一級旋風(fēng)筒與一級驟冷塔之間設(shè)有第一下料管，第二級旋風(fēng)筒與脫碳爐之間設(shè)有第二下料管，第M級旋風(fēng)筒與第M-1級旋風(fēng)筒之間設(shè)有第三下料管；其中3≤N≤6，3≤M≤N，且N、M均為正整數(shù)。本發(fā)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(tài)環(huán)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(yōu)先權(quán)日2011年8月15日
發(fā)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