[发明专利]石膏窑外分解工艺与装置

说明书

本发明涉及石膏加工成硫酸及水泥熟料的一种窑外分解技术的改进。

循环流化床技术应用到石膏分解制硫酸和水泥熟料方面是一项新技术，石膏不必再加入窑内分解，而是在循环流化床的分解炉中分解，预热后的石膏生料加入流化床的分解炉中，用CO或H₂分解，未反应完的物料再进行循环分解，反应完全的物料排出进入回转煅烧窑烧制水泥熟料，浓度较高的SO₂尾气送去制造硫酸。

美国专利4102989公开了一项“在流化床上进行硫酸钙的还原与氧化分解”的技术，其特点是把含氢的碳素燃料与一次空气导入还原区——流化床的下部，使还原区有效地把CaSO₄转变为CaO与CaS的混合物，再引二次空气进入流化床上部(并在此水平面上导入燃料)，使上部形成氧化区，将CaS转变为CaO。反应生成的CaO与SO₂都由流化床上部排出。该流化床可为上部截面积大于下部截面积的锥体。一次空气为燃料燃烧的所需O₂的20～90％，二次空气为导入空气总量的10～60％。温度范围为1195～1250℃。该专利说明书披露，CaSO₄是由反应器顶部进入反应器内的，粉料通过一根管子进入流化床的顶部；旋风分离器设在反应器内，在流化床上面，由管子与流化床顶部相通；一次空气和二次空气都由流化床底部进入(个别实施例二次空气由顶部进入流化床)，二次空气管子稍长，将空气导入流化床锥体部分的上部。流化由气体分布板支撑。

美国专利4102989公开的技术，二次空气管伸入流化床中部，管子较长，在上千度高的火焰中要长期维持不变形，这在生产中是很难实行和掌握的。同时，反应器体积巨大，旋风分离和流化床等都包含在反应器中，这也不够合理。总之该专利技术实际上很难，并且事实上也没有在生产中应用。德国专利DE3622688A1的改进技术，则在主体反应器外连接旋风分离器和分料器组成外部循环分解系统；弥补了美国专利的缺陷；但其新投入的原料是经水泥回转窑尾气预热后投入反应器的，反应器的“废气”热能未能得到充分利用，而且用了四级预热器，设备投资较大。

本发明的目的在于提供一种热能利用率高，工艺流程更为简化的石膏窑外分解工艺和装置。

在循环流化床中分解石膏成为固体CaO与气体SO₂的生产工艺，是在流化床分解炉主体部分的主体反应器、旋风分离器、分料器和回流管路组成的循环系统中进行和完成的。把石膏粉料、燃料投入柱形主体反应器，并从主体反应器底部导入一次空气风作为流化风，使粉料和燃料燃烧产生CO或H₂，使Ca-SO₄还原。在反应器上部通入二次空气风控制氧化气氛，使_CaS氧化，为了控制反应器中的气氛，还可在反应器上中部通入三次空气风，这样，在主体反应器中形成一个还原区和一个氧化区，石膏微粒在一次风，二次风作用下在还原区与氧化区之间不断循环流动分解，石膏分解产物CaO、SO₂及其他反应气体，同时从反应器的上部排出，经旋风分离器和分料器，使石膏分解的固体物料部分返回到反应器中，与新投入的石膏粉料混合，实现窑外循环分解反应。本发明的一个重要特点是新投入的石膏粉料与第二级旋风预热器2中排出的气体直接混合后进入第一级旋风预热器1，被分离的固体物料再与气体反应器4为一体的旋风分离器5中排出的气体混合，再经第二级旋风预热器2分离后，由管道投入主体反应器4中，与从分解炉固体分料器6中返回的分解物料混合继续进行循环分解反应。新投入的石膏粉料与固体分料器中返回的分解物料的比例为1∶2.5～6.0。石膏粉料在主体反应器中的停留时间为20—60秒，主体反应器中控制还原区的温度为850～1080℃，氧化区的温度为1000—1150℃，还原区截面风速为1.6—5米/秒，氧化区截面风速为3.4—6米/秒。

本发明所提供的用于石膏分解的流化床式分解装置是由一个分解炉的主体部分和一个旋风预热体系组成，发明的主要特点是所说的分解炉的主体部分是：在一个柱形主体反应器的上方有一只与其成整体的偏锥式无内筒旋风分离器，在旋风分离器下方连接一只箱式固体分料器，所说的箱式固体分料器由分料室和一只与其成整体的流化床式泄料阀组成，使得固体粉料从固体分料器分发时，固体粉料按比例在泄料阀与分料室的返料口之间分流。在旋风分离器的上方，连接有两级旋风预热器。