[发明专利]一种用于含碳材料循环焙烧装置及其焙烧方法

说明书

技术领域

本发明属于含碳材料焙烧技术领域，特别是涉及一种用于含碳材料循环焙烧装置及其焙烧方法。

背景技术

现有的焙烧技术目的是物料(如矿石)加热而不使熔化，以改变其化学组成或物理性质。

含碳材料在焙烧过程中由于各种因素会发生不完全焙烧，导致在焙烧产物中尚残存有可燃物质。发生不完全焙烧时，由于未能将含碳材料中的碳完全去除，不仅造成了材料品质降低，而且造成燃料的浪费，同时由于现有技术的进步焙烧产物可被应用于材料工程领域。例如稻壳灰的利用，稻壳中的灰份主要由无定形的二氧化硅组成，通过低温焙烧去除碳，可以获得高品质白炭黑，是价格昂贵的纳米级材料，用途广泛。但是如果采用高温燃烧方式进行稻壳的焙烧，会将稻壳中的无定形二氧化硅熔化，不能作为纳米级材料利用。且现有的焙烧装置，如单纯循环流化床低温焙烧只能将含碳材料中的碳含量焙烧至5-10％，难以满足材料工程领域应用的要求。现在有常用做法是采用电炉、坩埚、回转窑等高能耗设备经过长时间缓慢焙烧将灰分中的残炭进一步反应。

专利ZL200410041935.0(循环流化床矿物还原焙烧装置及还原焙烧方法)提供的该装置由焙烧炉悬浮段、焙烧炉过渡段、焙烧炉流化段、换热装置、布风板及底部风箱所组成焙烧炉，以焙烧炉为中心，在焙烧炉流化段的下部两侧分别连接有矿物调速螺旋和煤调速螺旋，在焙烧炉流化段的底部设有布风板，在布风板的下面设有风箱，在焙烧炉流化段的中部设有床内水-气换热装置，在焙烧炉流化段的上部连接有熟料储罐和返料管等，该方式具体是为了无机矿物质的焙烧，提高该矿物质品质的目的，其技术中无法对灰粉中的可燃物的含量进一步降低。

因此，本发明提供一种高效能、规模化运行的焙烧的装置及焙烧方法，来减少灰粉中的可燃物质含量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于含碳材料循环焙烧装置及其焙烧方法，通过大粒度的低碳材料通过在系统内多次的循环，直至变成小粒度的微粉后分离出系统。通过增加含碳材料在系统内循环的次数，延长氧原子在原料中渗透、反应的焙烧时间，提高了焙烧效率，解决了现有焙烧中资源浪费，灰粉中的可燃物质含量高的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的，包括：

一种用于含碳材料循环焙烧装置，包括循环流化床焙烧炉、细粉焙烧炉、换热器、细粉分离器和微粉分离器，所述循环流化床焙烧炉包括提升管、旋风分离器、返料器；所述循环流化床焙烧炉的旋风分离器的出口与细粉焙烧炉连通，所述细粉焙烧炉的出口与微粉分离器连接；

其中，所述提升管上设置有原料加料口、床料加料口、循环物料加料口；

其中，所述细粉焙烧炉的进口与循环物料加料口相连通。

进一步地，所述换热器的一侧与细粉焙烧炉连接；所述换热器的另一侧与细粉分离器连接。

进一步地，所述提升管的下部还设有返料器的入口；所述提升管密相区设有不含灰辅助燃料加入口，所述提升管底部与鼓风机相连。

进一步地，所述循环流化床焙烧炉的加料口下部固定有布风装置。

进一步地，所述细粉焙烧炉采用绝热形式，所述细粉焙烧炉设置有控制温度的辅助焙烧器。

一种用于含碳材料循环焙烧装置的焙烧方法，包括如下步骤：

步骤一，含碳材料通过原料加料口、床料通过床料加料口分别加入循环流化床焙烧炉中，不含灰辅助燃料通过辅助燃料加料口进入密相区，鼓风机将空气送入，含碳材料与空气发生焙烧后变成粉状低碳材料，被烟气携带进入旋风分离器；

步骤二，低碳材料粗粉在旋风分离器被收集进入返料器，细粉和微粉被烟气携带进入细粉焙烧炉，返料器内的低碳材料粗粉被送回提升管继续焙烧；

步骤三，旋风分离器上部逸出的低碳材料细粉和微粉与过量的空气在细粉焙烧炉内继续焙烧，并通过辅助焙烧器控制温度；

焙烧完成后的低碳材料细粉和微粉及烟气经过换热器降温；

通过细粉分离器分离、收集低碳材料细粉，并将低碳材料细粉输送至循环物料加料口，加入循环流化床焙烧炉内继续焙烧，低碳材料微粉经微粉分离器分离、收集，将烟气排放。

进一步地，所述含碳材料粒径≤20cm。

进一步地，所述循环流化床焙烧炉加入的床料为耐磨粗床料颗粒，包括石英砂、河沙和/或氧化铝球，粒径为0.5～5mm。

进一步地，所述循环流化床焙烧炉中空气过量系数为0.9～3，焙烧温度＞450℃。

本发明具有以下有益效果：