渣灰余熱利用設(shè)備及包括該設(shè)備的硫鐵礦制酸裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種熱量利用設(shè)備及利用該設(shè)備的裝置，具體涉及一種渣灰余熱利用設(shè)備以及包括該設(shè)備進(jìn)行硫鐵礦制備硫酸的裝置，屬于化工與有色金屬冶金技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]化工生產(chǎn)制造及有色金屬冶煉等工藝過(guò)程中，常常會(huì)產(chǎn)生大量的高溫爐渣，如，我國(guó)每年有色冶金產(chǎn)出的爐渣約250萬(wàn)噸，其溫度為1200?1350°C，高溫爐渣是量大質(zhì)高的余熱資源。目前的利用途徑主要分為水淬法和風(fēng)淬法兩類。水淬法是將爐渣水淬，使渣中熱量轉(zhuǎn)換為熱水用于加熱或采暖。風(fēng)淬法是將爐渣的余熱轉(zhuǎn)換為熱空氣后加以利用，目前使用渣一空氣換熱器和直接接觸換熱有許多困難，換熱器價(jià)格也必較昂貴。而某些有色冶金也有原料干燥工段，原料干燥需要熱量的提供，由于目前沒(méi)有成熟的余熱回收技術(shù)，高溫爐渣的余熱常常會(huì)白白耗散，原料干燥也需要另行提供熱源，增加浪費(fèi);而且，很多時(shí)候，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的爐渣冷卻后可回收利用，為了實(shí)現(xiàn)爐渣的回收利用，通常會(huì)使用大量冷卻水等對(duì)爐渣進(jìn)行降溫冷卻，不僅僅造成了大量的冷卻水的浪費(fèi)，另外，由于通過(guò)冷卻水降溫的爐渣含水量較高，其純度降低，再利用價(jià)值相應(yīng)降低。
[0003]以硫鐵礦制酸工藝為例:
[0004]硫鐵礦制硫酸的生產(chǎn)工藝流程包括原料干燥、焙燒、排渣、凈化、氣體干燥、轉(zhuǎn)化及吸收等操作單元。該原料即硫鐵礦，主要成分是FeS2。
[0005]在原料干燥過(guò)程中需要使用熱媒，通常使用熱風(fēng)爐，消耗大量的燃煤或燃油等能源。以200kt/a硫鐵礦制硫酸裝置為例:熱風(fēng)爐使用的燃煤小時(shí)消耗量:150?250kg/h，燃煤年消耗量:1080?1800t/a(參考文獻(xiàn):《硫鐵礦渣顯熱回收利用的探討》，硫磷設(shè)計(jì)與粉體工程，2011，6;此燃煤指工業(yè)用煤，由于產(chǎn)地或批次不同而熱值不同，此消耗量約合標(biāo)準(zhǔn)煤772?1542t，標(biāo)準(zhǔn)煤平均消耗量1157t/a)，燃煤在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量含塵二氧化碳?xì)怏w，會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定程度的污染。在排渣工藝過(guò)程中還需要消耗大量的水對(duì)高溫礦渣進(jìn)行降溫、增濕及除塵。以浸沒(méi)式冷卻滾筒(Φ 1200 X Φ 2400 X 17330)為例:額定消耗水量70t/h(數(shù)據(jù)引用云浮集團(tuán)公司40萬(wàn)噸/年硫酸項(xiàng)目設(shè)備圖紙A701a/b)。
[0006]在焙燒工藝過(guò)程中同時(shí)伴生大量高溫硫鐵礦渣灰，包括沸騰爐除渣、廢熱鍋爐除灰、旋風(fēng)除塵器除灰和靜電除塵器除灰。沸騰爐除渣溫度800?850°C，三種除灰溫度范圍:300?650°(3，每噸渣灰的平均帶出熱4383581^?4669541^，相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)煤14.951^?15.93kg的發(fā)熱值。如以200kt/a硫鐵礦制硫酸裝置為例:年排渣灰量約15萬(wàn)噸，顯熱含量總計(jì)約合標(biāo)準(zhǔn)煤2243?2390t的發(fā)熱值(參考文獻(xiàn):《硫鐵礦渣顯熱回收利用的探討》，硫磷設(shè)計(jì)與粉體工程，2011，6)。
[0007]另外，硫鐵礦渣的粒度分布范圍較大，其中旋風(fēng)除塵器和靜電除塵器所排礦渣(塵)粒度較小、含水率低，不需經(jīng)過(guò)篩分、磨粉、干燥加工，可以直接作為無(wú)機(jī)化工和冶金原料(鐵紅Fe2O3),單獨(dú)銷售價(jià)格較高;沸騰爐和廢熱鍋爐所排大顆粒礦渣宜用于建筑材料?，F(xiàn)有排渣生產(chǎn)過(guò)程中需要把沸騰爐、廢熱鍋爐、旋風(fēng)除塵器及靜電除塵器等不同設(shè)備的排除渣進(jìn)行混合并增濕，粗渣和細(xì)塵混合輸送后不易進(jìn)行分類利用，增加了選礦工作量，降低了硫鐵礦渣的價(jià)值。
[0008]因此，I個(gè)硫鐵礦制酸裝置排出渣灰所含余熱是原料干燥所需熱量的1.9?2.1倍(按平均值計(jì)算)，如能利用渣灰余熱的50%?55%，既可滿足原料干燥生產(chǎn)所需熱量，實(shí)現(xiàn)原料干燥、排渣兩個(gè)工段的自身能量平衡，使硫鐵礦制酸生產(chǎn)過(guò)程節(jié)能、環(huán)保，同時(shí)獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益。
[0009]綜上所述，若能將工藝過(guò)程中產(chǎn)生的高溫爐渣的余熱用于原料干燥等，會(huì)大大降低工藝過(guò)程中的能源消耗。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010]實(shí)用新型目的:本實(shí)用新型的第一目的是針對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)工藝對(duì)節(jié)能、環(huán)保及余熱利用的需要，提供一種渣灰余熱利用設(shè)備，本實(shí)用新型的第二目的是提供一種包括該渣灰余熱利用設(shè)備的硫鐵礦制酸裝置。
[0011 ]技術(shù)方案:本實(shí)用新型所述的渣灰余熱利用設(shè)備，包括利用渣灰與物料初次換熱的第一級(jí)雙滾筒輸送機(jī)，以及利用渣灰與初次換熱后物料二次換熱的第二級(jí)雙滾筒輸送機(jī);該第一級(jí)雙滾筒輸送機(jī)包括套疊設(shè)置的分別用于輸送渣灰的一級(jí)外筒和用于輸送物料的一級(jí)內(nèi)筒，所述一級(jí)外筒和一級(jí)內(nèi)筒獨(dú)立傳動(dòng);該第二級(jí)雙滾筒輸送機(jī)包括套疊設(shè)置的分別用于輸送初次換熱后物料的二級(jí)外筒和用于輸送渣灰的二級(jí)內(nèi)筒，所述二級(jí)外筒和二級(jí)內(nèi)筒獨(dú)立傳動(dòng);一級(jí)內(nèi)筒中的物料與一級(jí)外筒中的渣灰初次換熱后進(jìn)入二級(jí)外筒，初次換熱后物料再與二級(jí)內(nèi)筒中的渣灰二次換熱。
[0012]優(yōu)選的，上述一級(jí)內(nèi)筒和二級(jí)內(nèi)筒的筒體表面向外延伸形成沿筒體外壁螺旋卷繞的凸筋，該凸筋與筒體之間形成螺旋形的輸送輥道;一級(jí)外筒和二級(jí)外筒的內(nèi)表面上裝有抄板。物料或渣灰順著內(nèi)筒筒壁及螺旋形輥道滾動(dòng)，以穩(wěn)定的速度向內(nèi)筒的出料口輸送，螺旋形輥道能夠增加內(nèi)筒筒壁的表面積，加大換熱面積，提高換熱效率，同時(shí)可以縮短雙滾筒輸送機(jī)的長(zhǎng)度，減輕設(shè)備重量，降低能耗;抄板可以使得物料或渣灰均勻分布在外筒內(nèi)，也能夠以穩(wěn)定的速度向外筒的出料口輸送。
[0013]優(yōu)選的，分別與物料初次換熱和二次換熱的渣灰種類不同。將某一種或某幾種渣灰單獨(dú)用于初次換熱或者二次換熱，可使得工藝生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備連接更為簡(jiǎn)單，避免生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜化以及由此引發(fā)的安全、清潔等問(wèn)題。
[0014]具體來(lái)說(shuō)，上述渣灰為硫鐵礦渣灰，物料為硫鐵礦原料。將硫鐵礦渣灰的余熱用于使硫鐵礦原料干燥，經(jīng)初次換熱及二次換熱后原料的含水率由8?12%降至4%，成為合格的干燥原料，同時(shí)，高溫渣灰得到冷卻。
[0015]上述硫鐵礦渣灰為沸騰爐除渣、廢熱鍋爐除灰、旋風(fēng)除塵器除灰和靜電除塵器除灰中的至少一種。
[0016]進(jìn)一步的，用于初次換熱的硫鐵礦渣灰為廢熱鍋爐除灰、旋風(fēng)除塵器除灰和靜電除塵器除灰，用于二次換熱的硫鐵礦渣灰為沸騰爐除渣。三種除灰的溫度相近、且與沸騰爐除渣的溫度相差較大，將三種除灰與沸騰爐除渣分開(kāi)使用，有利于換熱時(shí)的溫度控制。此時(shí)，一級(jí)內(nèi)筒和一級(jí)外筒的轉(zhuǎn)向可以相同，二級(jí)內(nèi)筒與二級(jí)外筒的轉(zhuǎn)向可以相反。這一設(shè)置可使得干燥原料的出料方向與現(xiàn)有生產(chǎn)裝置的設(shè)備布置協(xié)調(diào)一致，便于干燥原料的投入使用。
[0017]更進(jìn)一步的，用于初次換熱的硫鐵礦渣灰為沸騰爐除渣，用于二次換熱的硫鐵礦渣灰為廢熱鍋爐除灰、旋風(fēng)除塵器除灰和靜電除塵器除灰。由于沸騰爐除渣的溫度相較除灰的溫度要高，第一級(jí)雙滾筒輸送機(jī)利用較高溫的熱源，此時(shí)原料溫度低，含水率高，可承受的溫度起伏范圍較大，相較于將沸騰爐除渣用于二次換熱，可在一定程度上降低換熱時(shí)原料溫度過(guò)高引起的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。
[0018]本實(shí)用新型所述的一種包括渣灰余熱利用設(shè)備的硫鐵礦制酸裝置，包括與一級(jí)內(nèi)筒連接的硫鐵礦原料輸送設(shè)備，為一級(jí)外筒、二級(jí)內(nèi)筒提供硫鐵礦渣灰的渣灰輸送設(shè)備，以及用于收集一級(jí)外筒和二級(jí)內(nèi)筒排出的渣灰的渣倉(cāng);硫鐵礦原料經(jīng)二次換熱后進(jìn)入沸騰爐。
[0019]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的顯著優(yōu)點(diǎn)為:
[0020](I)采用兩級(jí)雙滾筒輸送機(jī)，充分回收再利用渣灰中的余熱，兩次干燥物料，提高了工藝過(guò)程中的渣灰余熱利用率，經(jīng)測(cè)算，可回收利用余熱約50?55%;
[0021](2)本實(shí)用新型中，待干燥物料所需熱量完全由渣灰余熱提供，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝的自身循環(huán)，有效降低工藝過(guò)程中的能耗；
[0022](3)本實(shí)用新型可以通過(guò)利用渣灰余熱進(jìn)行硫鐵礦原料干燥，原料的含水量可由8?12%降至4%以下，同時(shí)，燃煤用量大大減少，以200kt/a硫鐵礦制硫酸裝置為例，每年可節(jié)約燃煤1080?1800t/a，節(jié)能效果明顯，而且燃煤用量的減少使得含塵煙氣的排放降低，減排效果明顯，實(shí)現(xiàn)硫鐵礦制酸的工藝環(huán)保；
[0023](4)將本實(shí)用新型的渣灰余熱利用設(shè)備用于硫鐵礦制酸，高溫渣灰與待干燥原料換熱后即得冷卻渣灰，不需使用循環(huán)水降溫、冷卻，不僅取代了浸沒(méi)式冷卻滾筒這一耗水設(shè)備(循環(huán)冷卻水用量70t/h)，節(jié)水效果顯著提升，同時(shí)也無(wú)需使用渣灰噴水降溫，如此渣灰含水率低，提高了其分