[实用新型]一种石膏制酸热工装置

说明书

技术领域

本实用新型属于石膏制硫酸联产水泥技术领域，特别涉及一种石膏制酸热工装置。

背景技术

目前，我国磷石膏年排放量已超过5000万吨(累计堆放量超过2.5亿吨)，脱硫石膏年排放量已达3000万吨，盐石膏年排放量为500余万吨，而且这些工业石膏将随着磷复肥、电力、海盐业的发展而持续增加。工业石膏一般含有有害物质，长期堆放不仅占用大量土地，而且易造成环境污染，其综合利用迫在眉睫。石膏制硫酸联产水泥技术不仅可以大量处置磷石膏、脱硫石膏、盐石膏等工业废渣，而且可以降低硫矿和石灰石矿的开采，减少二氧化碳排放，是一项具有推广应用前景的资源综合利用技术。

石膏制硫酸联产水泥技术是德国人在第一次世界大战期间发明的，并在当时的德国兴建了一个日产40吨硫酸的装置。而以磷石膏为原料制硫酸和水泥的开发研究始于上世纪六十年代，奥地利林茨化学公司于1968年建成了第一家利用磷石膏制硫酸联产水泥的工厂，日产硫酸350吨。为了提高过程的热效率，林茨公司采取在回转窑的气体出口加装逆流热交换器，使过程的热耗有所降低。然而，石膏法制水泥能耗指标仍远高于石灰石法生产水泥。1986年德国鲁齐公司开发了循环流化床节能型磷石膏热分解法制硫酸联产水泥技术，并进行了中试，将过去磷石膏脱水、分解和水泥煅烧在一个长窑中进行的生产方式，改变成在循环流化床中进行磷石膏脱水和分解，在短窑中进行水泥煅烧，但一直未见工业化应用。

我国早在上世纪五十年代就开始了石膏制硫酸联产水泥技术的研究。上世纪八十年代，国家科委组织了“磷石膏制硫酸联产水泥”的攻关试验，在山东无棣硫酸厂进行生产试验取得成功之后，在全国新建了7套年产4万吨硫酸、6万吨水泥的工程项目，但大多运营状况不佳，甚至停产、改产。上世纪九十年代末鲁北化工在国家的扶持下，建成了年产15万吨磷铵、副产磷石膏制20万吨硫酸联产30万吨水泥大型装置，成为世界石膏制硫酸史上技术最先进、规模最大的联产装置。

然而，即使是现有先进的石膏制硫酸联产水泥技术也普遍存在以下问题：1)石膏以焦炭或煤为还原剂，理论炭硫摩尔比为0.5，但考虑到在烧成系统中一部分还原剂会燃烧损失掉，因此实际配料时炭硫摩尔比要提高到0.65～0.8，过量配入的焦炭或煤导致成本增加。2)为了防止还原剂在预热器系统中燃烧损耗并导致结皮堵塞，要严格控制预热器系统中物料的温度低于650℃，因此石膏制酸生产线的预热器级数最多仅四级，经常按三级运行，导致出预热器烟气温度高，系统热耗大。3)石膏的分解和熟料的烧结同在回转窑内完成，而石膏分解需要还原气氛，熟料烧结需要氧化气氛，窑内气氛难以协调，只能采取折中的弱氧化气氛，既不利于提高石膏分解率，也不利于改善熟料质量。4)石膏脱水和分解的热耗大，导致燃烧烟气量大，且过剩还原剂燃烧产生的烟气量及还原剂与石膏反应生成的CO₂均进入制酸烟气中，使得制酸烟气中的SO₂浓度低，增加了烟气制酸系统的投资和运行成本。

发明内容

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种石膏制酸热工装置，该装置便于操控，能够减少还原剂用量，减少热耗，降低成本，改善熟料质量。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种石膏制酸热工装置，包括脱水炉、旋风分离器Ⅱ、旋风分离器Ⅰ、多级预热器、预还原炉、回转窑和冷却机，所述脱水炉的底部与所述旋风分离器Ⅰ的出风口连接，所述脱水炉的顶部与所述旋风分离器Ⅱ的进风口连接，所述旋风分离器Ⅱ的出料口通过分料阀Ⅱ与所述多级预热器的进风管连接，多级预热器最下一级旋风筒的进风口与所述回转窑出风口连接，多级预热器最下一级旋风筒的出料口通过分料阀Ⅰ与所述预还原炉和所述回转窑分别连接，所述多级预热器的出风口与制酸系统相连；所述预还原炉的下部设有还原剂入口和燃料入口；所述预还原炉的出口与所述旋风分离器Ⅰ的进风口连接，所述旋风分离器Ⅰ的出料口与所述回转窑进料口连接；所述回转窑的出料口与冷却机连接。

所述预还原炉的上部通过热风管Ⅰ与冷却机连接，在所述热风管Ⅰ上设有冷风阀，所述预还原炉的下部通过热风管Ⅱ与冷却机连接。

所述多级预热器为3～6级旋风预热器。

所述旋风分离器Ⅱ的出风口与该热工装置以外的原料磨相连。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

1)石膏生料不含还原剂，因此不会出现还原剂在预热器系统中燃烧损耗并导致结皮堵塞等问题，无需限制预热器系统中物料的温度，预热器级数可以从节能降耗的角度进行设计，以降低烟气带走热量，减少系统的热量损失。