專利名稱：沸騰分解爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于環(huán)境保護(hù)治理和化工生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用磷石膏分解制備氧化鈣和二氧化硫的核心生產(chǎn)設(shè)備---沸騰分解爐。
背景技術(shù)：
我國是農(nóng)業(yè)大國，每年需施用高濃度磷復(fù)肥約2000多萬噸，磷石膏是生產(chǎn)濕法磷酸(濕法磷酸主要用于生產(chǎn)磷肥)過程中形成的廢渣，每生產(chǎn)一噸濕法磷酸(以P2O5計(jì)) 要產(chǎn)生5 5. 5噸磷石膏廢渣，我國每年產(chǎn)生磷石膏廢渣4500萬噸左右，每年需新增堆放場(chǎng)地^OOhm2,由于磷石膏量大，組分復(fù)雜，磷石膏綜合利用一直是世界性難題。同時(shí)由于磷石膏中含有少量磷、氟等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)會(huì)通過雨水流到地下水或附近流域，因此磷石膏長期堆放，不僅占用大量土地，而且會(huì)因堆放場(chǎng)地處理不規(guī)范對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生污染，更嚴(yán)重會(huì)產(chǎn)生潰壩事件。另一方面，我國屬缺乏硫資源國家，為滿足十三億人口生活，必須生產(chǎn)大量糧食，每年需要進(jìn)口大量硫磺維持磷復(fù)肥生產(chǎn)，硫磺依賴國外進(jìn)口程度太大，往往受制于國外市場(chǎng)。國內(nèi)開展利用磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥技術(shù)試驗(yàn)已有近20年時(shí)間，技術(shù)試驗(yàn)本意是利用磷石膏制硫酸實(shí)行硫的循環(huán)利用，但收效不大，進(jìn)展緩慢，分析原因是工程投資大、 尾氣中二氧化硫濃度低導(dǎo)致制硫酸部分設(shè)備偏大、水泥標(biāo)號(hào)較低限制了水泥的使用并且能耗高。近年來，國內(nèi)許多企業(yè)大力實(shí)施磷石膏治理和綜合利用的探索，山東魯北集團(tuán)開發(fā)的磷石膏產(chǎn)水泥和硫酸項(xiàng)目，安徽銅陵化工集團(tuán)開發(fā)磷石膏緩凝球、建筑石膏板、紙面石膏板、土壤改良劑技術(shù)，貴州宏福實(shí)業(yè)開發(fā)總公司及貴州開磷集團(tuán)開發(fā)磷石膏緩凝球、建筑石膏板、紙面石膏板、磷石膏砌塊技術(shù)，盡管這些廠創(chuàng)造了許多成功經(jīng)驗(yàn)，但由于磷石膏量太大，上述措施只能消耗10%左右磷石膏，每年排出90%石膏仍需長期堆放，加之利用磷石膏制水泥及硫酸生產(chǎn)的水泥標(biāo)號(hào)較低、工程投資高、經(jīng)濟(jì)效益差、水泥用途受限等原因，限制了該領(lǐng)域的發(fā)展，需要繼續(xù)尋找磷石膏利用新途徑?，F(xiàn)有技術(shù)公開了一種利用磷石膏的方法，其利用沸騰爐將磷石膏分解制備氧化鈣和二氧化硫，但該法需要維持分解反應(yīng)在1000°C以上進(jìn)行，沸騰爐內(nèi)局部物料的溫度甚至可達(dá)1300°C以上，普通的沸騰爐，無論其外殼還是內(nèi)部的裝置(如氣體分布板等)，在如此高溫下都極易損壞，嚴(yán)重影響該法的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為解決現(xiàn)有技術(shù)中磷石膏廢渣的綜合利用度不高的不足，提供一種利用磷石膏分解制備氧化鈣和二氧化硫的生產(chǎn)核心設(shè)備沸騰爐。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是—種沸騰分解爐，包括殼體，在所述殼體頂部設(shè)有尾氣出口，在所述殼體的中部設(shè)有進(jìn)料口，在所述殼體下部設(shè)有出料口，在所述殼體的底部設(shè)有爐氣進(jìn)口，其中在所述出料口之下、爐氣進(jìn)口之上的殼體內(nèi)部設(shè)有氣體分布裝置，所述氣體分布裝置由風(fēng)帽支撐板和風(fēng)帽組成，所述風(fēng)帽固定連接在所述風(fēng)帽支撐板上，在所述風(fēng)帽支撐板之下或者在所述風(fēng)帽與所述風(fēng)帽支撐板之間設(shè)有冷卻保護(hù)裝置。冷卻保護(hù)裝置也可兼作耐火澆注料固定作用。本實(shí)用新型的冷卻保護(hù)裝置可以為冷卻水管保護(hù)裝置或冷卻空氣保護(hù)裝置，為防止?fàn)t內(nèi)由于溫度過高損壞風(fēng)帽支撐板、及設(shè)在風(fēng)帽支撐板上的風(fēng)帽。冷卻保護(hù)裝置可以由半管、方管或波形管件組成。由于爐內(nèi)溫度較高，殼體材料為碳鋼襯半剛玉澆注料，爐內(nèi)氣體分布板采用耐高溫的特殊金屬材料OCr25Ni20)，風(fēng)帽采用耐高溫的特殊金屬材料(ZG4Crf8Ni48WSi)，為防止?fàn)t內(nèi)局部溫度過高損壞氣體分布板及風(fēng)帽，在分布板下設(shè)置冷卻水管或冷卻空氣保護(hù)裝置，氣體分布裝置的開孔率為5 10%，風(fēng)帽小孔氣速為30 65m/s。氣體分布裝置的外緣與所述殼體緊密連接，以防止?fàn)t氣從氣體分布裝置的外緣進(jìn)入殼體上部。磷石膏分解制備氧化鈣和二氧化硫時(shí)，先將磷石膏與炭按照干重(指造粒所得顆粒經(jīng)干燥后的重量)為10 20 1的配比粒徑為1 4mm的顆粒，從進(jìn)料口投加到沸騰分解爐內(nèi)，使之與高溫爐氣直接接觸進(jìn)行反應(yīng)，維持沸騰分解爐內(nèi)反應(yīng)溫度在1000 13000C，反應(yīng)10 30分鐘(優(yōu)選15 25分鐘)，生成二氧化硫氣體和氧化鈣。沸騰分解爐內(nèi)高溫爐氣的氣流速度為1 4m/s。高溫爐氣通過風(fēng)機(jī)從爐氣進(jìn)口導(dǎo)入沸騰分解爐。由于焦炭與磷石膏反應(yīng)生成氧化鈣和二氧化硫?yàn)檫€原反應(yīng)，需吸收熱量， 高溫爐氣為此還原反應(yīng)提供了熱量。同時(shí)高溫爐氣還為維持分解爐內(nèi)的流化態(tài)操作提供了必須的氣流量。所述的二氧化硫從沸騰分解爐頂部的尾氣出口或側(cè)部排出，氧化鈣從沸騰分解爐的沸騰層上部的出料口排出。沸騰分解爐內(nèi)操作溫度控制在1000 1300°C，如操作溫度過高易導(dǎo)致爐內(nèi)物料高溫熔融結(jié)疤，無法維持正常生產(chǎn)，如操作溫度過低磷石膏還原率低，氧化鈣中未分解磷石膏含量高，影響氧化鈣產(chǎn)品質(zhì)量，排出尾氣中二氧化硫含量低，影響硫酸產(chǎn)量。本實(shí)用新型的裝置不僅可以維持分解爐內(nèi)的溫度，還可以防止內(nèi)部溫度過高損環(huán)外殼及內(nèi)部各組件的損壞。利用本設(shè)備開發(fā)利用磷石膏制取氧化鈣和二氧化硫，不僅可以解決磷石膏廢渣綜合利用問題，制取的二氧化硫可用來生產(chǎn)硫酸，副產(chǎn)的氧化鈣可以用在建筑、道路、水產(chǎn)養(yǎng)殖、污水處理、冶金、水泥制造等多個(gè)行業(yè)。我國每年消耗氧化鈣3000多萬噸。生產(chǎn)氧化鈣一般靠碳酸鈣分解，而碳酸鈣主要由開山挖石提供，過度開采對(duì)山體植被和安全造成較大破壞，利用磷石膏替代碳酸鈣生產(chǎn)氧化鈣可以減輕對(duì)生態(tài)破壞，改善生態(tài)環(huán)境，可以大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，符合科學(xué)發(fā)展觀的要求。本發(fā)明所述設(shè)備與國內(nèi)采用磷石膏制水泥分解設(shè)備一水泥窯排出尾氣中SO2含量只有6 7%左右相比(體積比)，在相同生產(chǎn)能力條件下，可以縮小后續(xù)裝置(如硫酸裝置)生產(chǎn)設(shè)備規(guī)格，節(jié)省工程投資。此外，建設(shè)同規(guī)模利用磷石膏分解制硫酸裝置，制酸部分電耗為100度/噸酸，聯(lián)產(chǎn)水泥部分電耗100度/噸水泥，而本發(fā)明聯(lián)產(chǎn)氧化鈣部分電耗僅為25度/噸氧化鈣，可見利用本發(fā)明所述工藝分解磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)氧化鈣較之現(xiàn)有技術(shù)在制硫酸的同時(shí)聯(lián)產(chǎn)水泥大大節(jié)省了耗電量。通過簡易物料衡算，利用本發(fā)明所述的工藝每分解1噸磷石膏(干基)，可生產(chǎn) 300公斤氧化鈣和500公斤硫酸，如年處理40萬噸磷石膏可生產(chǎn)12萬噸生石灰和20萬噸 98%硫酸，如按生石灰250元/噸，硫酸400元/噸計(jì)，焦炭800元/噸計(jì)，每年增加產(chǎn)值1. 5億元，考慮折舊和公用工程消耗，每年新增利潤約8000萬元 10000萬元，經(jīng)濟(jì)效益良好。

圖1是磷石膏分解制備氧化鈣和二氧化硫流程圖；圖2是沸騰分解爐結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，4為出料口，5為進(jìn)料口，6為尾氣出口，7為殼體8為風(fēng)帽支撐板，9為風(fēng)帽， 10為冷卻保護(hù)裝置，11為爐氣進(jìn)口。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。如圖2所示，1座2萬噸/年磷石膏分解沸騰分解爐(以分解干基磷石膏計(jì))，其生產(chǎn)能力(分解磷石膏量)2700公斤/小時(shí)，直徑D = 1.3米，高度約7米。沸騰分解爐1 為一次擴(kuò)大型，呈下部小上部大的圓筒結(jié)構(gòu)形式，沸騰分解爐殼體7的材料為碳鋼襯半剛玉澆注料，在殼體8頂部有尾氣出口 3，在殼體7的中部有進(jìn)料口 5，在殼體7中下部設(shè)有出料口 4，在殼體7的底部設(shè)有爐氣進(jìn)口 11，其中在殼體7內(nèi)還設(shè)有氣體分布裝置，氣體分布裝置的外緣與殼體7緊密連接，氣體分布裝置由風(fēng)帽支撐板8及設(shè)在風(fēng)帽支撐板8上的風(fēng)帽9組成，風(fēng)帽支撐板8位于出料口 4之下、爐氣進(jìn)口 11之上的位置。在風(fēng)帽支撐板8之下或者在所述風(fēng)帽9與所述風(fēng)帽支撐板8之間設(shè)有冷卻保護(hù)裝置。冷卻保護(hù)裝置可以為冷卻水管保護(hù)裝置或冷卻空氣保護(hù)裝置，為防止?fàn)t內(nèi)由于溫度過高損壞風(fēng)帽支撐板、及設(shè)在風(fēng)帽支撐板上的風(fēng)帽。冷卻保護(hù)裝置可以由半管、方管或波形管件組成，也可兼作耐火澆注料固定作用。氣體分布裝置(由風(fēng)帽支撐板8及風(fēng)帽9組成)的開孔率為5% 10%。反應(yīng)物料連續(xù)、均勻、定量從進(jìn)料口 2加到分解爐內(nèi)(其中含磷石膏量2. 8噸/小時(shí)，含焦炭的量0. 15噸/小時(shí))，使之與氣流速度為3m/s的高溫爐氣直接接觸，維持爐內(nèi)反應(yīng)溫度在1200°C反應(yīng)25分鐘，生成的二氧化硫氣體(體積百分比為11% )從爐頂尾氣出口 6排出，氧化鈣從沸騰層上部的出料口 4均勻連續(xù)排出。高溫爐氣從殼體7底部的爐氣進(jìn)口 11進(jìn)入分解爐內(nèi)，通過氣體分布裝置分布后進(jìn)入外殼中部的沸騰層及外殼上部。本裝置每小時(shí)耗電200度，每小時(shí)可生產(chǎn)1200公斤氧化鈣和2000公斤二氧化硫， 年產(chǎn)值1000萬元。
權(quán)利要求1.一種沸騰分解爐，包括殼體(7)，在所述殼體(7)頂部設(shè)有尾氣出口(6)，在所述殼體(7)的中部設(shè)有進(jìn)料口(5)，在所述殼體下部設(shè)有出料口 G)，在所述殼體(7)的底部設(shè)有爐氣進(jìn)口(11)，其特征在于在所述出料口(4)之下、爐氣進(jìn)口(11)之上的殼體(7)內(nèi)部設(shè)有氣體分布裝置，所述氣體分布裝置由風(fēng)帽支撐板(8)和風(fēng)帽(9)組成，所述風(fēng)帽(9)固定連接在所述風(fēng)帽支撐板(8)上，在所述風(fēng)帽支撐板(8)之下或者在所述風(fēng)帽(9)與所述風(fēng)帽支撐板( 之間設(shè)有冷卻保護(hù)裝置(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沸騰分解爐，其特征在于所述冷卻保護(hù)裝置(10)由半管、方管或波形管件組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沸騰分解爐，其特征在于所述冷卻保護(hù)裝置(6)為冷卻水管保護(hù)裝置或冷卻空氣保護(hù)裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沸騰分解爐，其特征在于所述氣體分布裝置的外緣與所述殼體(7)緊密連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沸騰分解爐，其特征在于所述氣體分布裝置的開孔率為 5% 10%。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種沸騰分解爐，包括殼體，在殼體上設(shè)有尾氣出口、進(jìn)料口、出料口和爐氣進(jìn)口，其中在出料口之下、爐氣進(jìn)口之上的殼體內(nèi)部設(shè)有氣體分布裝置，氣體分布裝置由風(fēng)帽支撐板和風(fēng)帽組成，風(fēng)帽固定連接在風(fēng)帽支撐板上，在風(fēng)帽支撐板之下或者在風(fēng)帽與風(fēng)帽支撐板之間設(shè)有冷卻保護(hù)裝置。利用本設(shè)備開發(fā)利用磷石膏制取氧化鈣和二氧化硫，不僅可以解決磷石膏廢渣綜合利用問題，制取的二氧化硫可用來生產(chǎn)硫酸，副產(chǎn)的氧化鈣可以用在建筑、道路、水產(chǎn)養(yǎng)殖、污水處理、冶金、水泥制造等多個(gè)行業(yè)。
文檔編號(hào)C01F11/04GK202164133SQ20112020472
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者丁德承, 孫國超, 王海, 王暢, 趙啟成, 郭青松, 陳德興 申請(qǐng)人:中國石化集團(tuán)南京工程有限公司, 中國石油化工股份有限公司