[发明专利]一种研究旋风预热器内含硫矿物分解的实验装置及方法

说明书

本发明公开了一种研究旋风预热器内含硫矿物分解的实验装置及方法；实验装置包括气氛控制单元、物料投加单元、悬浮加热单元和烟气分离及在线监测单元四部分组成。本实验装置旨在模拟水泥窑旋风预热器，与现有实验室中的静态加热装置相比，能更好地模拟水泥窑旋风预热器的逐级悬浮加热过程(气固接触方式、单级加热时间、传热效率等)，使实验参数与真实情况更吻合，实验数据更具有科学性、真实性和精确性；本发明中的实验方法通过改变气体成分、流速、温度等条件，即可研究悬浮加热过程中含硫矿物分解过程(分解温度、分解率等)和烟气脱硫过程(反应温度、反应效率等)，对揭示水泥窑烟气脱硫反应机理具有科学价值和实际意义。

技术领域

本发明涉及含硫矿物质实验装备，尤其涉及一种研究旋风预热器内含硫矿物分解的实验装置及方法。

背景技术

水泥工业是我国最重要的原材料生产工业之一。由于水泥生产过程的高温及含硫矿物的分解，水泥窑窑尾会排放大量的二氧化硫。由于水泥行业使用含硫量很高的低品质石灰石，促使水泥行业成为仅次于火电行业和炼钢行业的第三大二氧化硫排放源。同时，国家水泥行业污染物排放标准对二氧化硫的排放限值也日趋严格。脱硫技术在水泥行业中的应用日益受到关注。我国水泥窑脱硫技术还处于起步阶段，探索水泥窑中硫分释放动力学过程并研发经济高效的水泥窑烟气脱硫技术是这一领域的主要研究方向。

干法烟气脱硫技术是上世纪国外学者发明的一种在适宜温度下利用钙基脱硫剂与二氧化硫气体反应的脱硫技术。相比于湿法、半干法烟气脱硫技术，干法烟气脱硫具有成本低、对水泥窑窑况影响小、无废水废渣排出等优点，并且在火电等行业的应用已趋于成熟。在新型干法水泥窑的五级旋风预热器中，二氧化硫气体大量生成，因此人们注意到了将干法烟气脱硫技术应用于水泥窑旋风预热器的可行性。国外早有将干法烟气脱硫应有于工程项目的案例，但这些案例中的脱硫效果不甚理想。主要原因在于水泥生料中含硫矿物种类多变、硫含量波动大，且五级旋风预热器内气体流速快，有效脱硫时间短，脱硫剂缺乏高效催化剂等。如何使干法烟气脱硫技术在水泥窑上的应用变得更高效成为人们关注的课题。而探索水泥窑旋风预热器内水泥生料硫释放动力学和干法烟气脱硫的脱硫动力学对这一目标的实现具有指导意义。目前国内外学者关于水泥窑旋风预热器内含硫矿物分解动力学和水泥窑烟气脱硫过程的研究中，主要采用的加热方式为静态加热，与实际旋风预热器中的加热方式相比，物料与气体的接触方式、脱硫剂的投加方式、传热效率等都存在很大差别，并不能很好地模拟水泥窑旋风预热器内的情形，导致实验数据的可靠性不高。因此，迫切需要开发一种研究旋风预热器内含硫矿物释放动力学及脱硫过程的实验装置和方法，以期进一步揭示水泥窑烟气脱硫反应机理。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种研究旋风预热器内含硫矿物分解的实验装置及方法。主要用于模拟新型干法水泥窑预热器系统，进而研究旋风预热器内含硫矿物分解动力学过程和烟气脱硫过程，对揭示水泥窑烟气脱硫反应机理具有科学价值和实际意义。

本发明通过下述技术方案实现：

一种用于研究含硫矿物质的实验装置，包括如下部件：

安装有可调式减压阀6的空压机5；

气力输送器8，气力输送器8下方设置有物料仓9；

投料漏斗10；

水平管式炉12；

冷凝器13；

旋风分离器14；

气泵16；

气体分析仪17；

气体供给装置；

通过管路依次连接的部件为：可调式减压阀6、气力输送器8、投料漏斗10、水平管式炉12、冷凝器13、旋风分离器14、气泵16、气体分析仪17；