渣灰余熱利用設備及包括該設備的硫鐵礦制酸裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱量利用設備及利用該設備的裝置，具體涉及一種渣灰余熱利用設備以及包括該設備進行硫鐵礦制備硫酸的裝置，屬于化工與有色金屬冶金技術領域。
【背景技術】
[0002]化工生產(chǎn)制造及有色金屬冶煉等工藝過程中，常常會產(chǎn)生大量的高溫爐渣，如，我國每年有色冶金產(chǎn)出的爐渣約250萬噸，其溫度為1200?1350°C，高溫爐渣是量大質高的余熱資源。目前的利用途徑主要分為水淬法和風淬法兩類。水淬法是將爐渣水淬，使渣中熱量轉換為熱水用于加熱或采暖。風淬法是將爐渣的余熱轉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，由于目前沒有成熟的余熱回收技術，高溫爐渣的余熱常常會白白耗散，原料干燥也需要另行提供熱源，增加浪費；而且，很多時候，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的爐渣冷卻后可回收利用，為了實現(xiàn)爐渣的回收利用，通常會使用大量冷卻水等對爐渣進行降溫冷卻，不僅僅造成了大量的冷卻水的浪費，另外，由于通過冷卻水降溫的爐渣含水量較高，其純度降低，再利用價值相應降低。
[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]在原料干燥過程中需要使用熱媒，通常使用熱風爐，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:熱風爐使用的燃煤小時消耗量:150?250kg/h，燃煤年消耗量:1080?1800t/a(參考文獻:《硫鐵礦渣顯熱回收利用的探討》，硫磷設計與粉體工程，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，此消耗量約合標準煤772?1542t，標準煤平均消耗量1157t/a)，燃煤在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量含塵二氧化碳氣體，會對環(huán)境造成一定程度的污染。在排渣工藝過程中還需要消耗大量的水對高溫礦渣進行降溫、增濕及除塵。以浸沒式冷卻滾筒(Φ1200ΧΦ2400X17330)為例:額定消耗水量70t/h (數(shù)據(jù)引用云浮集團公司40萬噸/年硫酸項目設備圖紙A701a/b)。
[0006]在焙燒工藝過程中同時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°C，每噸渣灰的平均帶出熱438358kJ?466954kJ，相當于標準煤14.95kg?
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15萬噸，顯熱含量總計約合標準煤2243?2390t的發(fā)熱值(參考文獻:《硫鐵礦渣顯熱回收利用的探討》，硫磷設計與粉體工程，2011,6) ο
[0007]另外，硫鐵礦渣的粒度分布范圍較大，其中旋風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)過篩分、磨粉、干燥加工，可以直接作為無機化工和冶金原料(鐵紅Fe203)，單獨銷售價格較高；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)過程中需要把沸騰爐、廢熱鍋爐、旋風除塵器及靜電除塵器等不同設備的排除渣進行混合并增濕，粗渣和細塵混合輸送后不易進行分類利用，增加了選礦工作量，降低了硫鐵礦渣的價值。
[0008]因此，1個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，實現(xiàn)原料干燥、排渣兩個工段的自身能量平衡，使硫鐵礦制酸生產(chǎn)過程節(jié)能、環(huán)保，同時獲得一定的經(jīng)濟效益。
[0009]綜上所述，若能將工藝過程中產(chǎn)生的高溫爐渣的余熱用于原料干燥等，會大大降低工藝過程中的能源消耗。

【發(fā)明內容】

[0010]發(fā)明目的:本發(fā)明的第一目的是針對現(xiàn)有生產(chǎn)工藝對節(jié)能、環(huán)保及余熱利用的需要，提供一種渣灰余熱利用設備，本發(fā)明的第二目的是提供一種包括該渣灰余熱利用設備的硫鐵礦制酸裝置。
[0011]技術方案:本發(fā)明所述的渣灰余熱利用設備，包括利用渣灰與物料初次換熱的第一級雙滾筒輸送機，以及利用渣灰與初次換熱后物料二次換熱的第二級雙滾筒輸送機；該第一級雙滾筒輸送機包括套疊設置的分別用于輸送渣灰的一級外筒和用于輸送物料的一級內筒，所述一級外筒和一級內筒獨立傳動；該第二級雙滾筒輸送機包括套疊設置的分別用于輸送初次換熱后物料的二級外筒和用于輸送渣灰的二級內筒，所述二級外筒和二級內筒獨立傳動；一級內筒中的物料與一級外筒中的渣灰初次換熱后進入二級外筒，初次換熱后物料再與二級內筒中的渣灰二次換熱。
[0012]優(yōu)選的，上述一級內筒和二級內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；一級外筒和二級外筒的內表面上裝有抄板。物料或渣灰順著內筒筒壁及螺旋形輥道滾動，以穩(wěn)定的速度向內筒的出料口輸送，螺旋形輥道能夠增加內筒筒壁的表面積，加大換熱面積，提高換熱效率，同時可以縮短雙滾筒輸送機的長度，減輕設備重量，降低能耗；抄板可以使得物料或渣灰均勻分布在外筒內，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用于初次換熱或者二次換熱，可使得工藝生產(chǎn)現(xiàn)場的設備連接更為簡單，避免生產(chǎn)現(xiàn)場的復雜化以及由此引發(fā)的安全、清潔等問題。
[0014]具體來說，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，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、旋風除塵器除灰和靜電除塵器除灰中的至少一種。
[0016]進一步的，用于初次換熱的硫鐵礦渣灰為廢熱鍋爐除灰、旋風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使用，有利于換熱時的溫度控制。此時，一級內筒和一級外筒的轉向可以相同，二級內筒與二級外筒的轉向可以相反。這一設置可使得干燥原料的出料方向與現(xiàn)有生產(chǎn)裝置的設備布置協(xié)調一致，便于干燥原料的投入使用。
[0017]更進一步的，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，第一級雙滾筒輸送機利用較高溫的熱源，此時原料溫度低，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原料溫度過高引起的火災風險。
[0018]本發(fā)明所述的一種包括渣灰余熱利用設備的硫鐵礦制酸裝置，包括與一級內筒連接的硫鐵礦原料存放設備，為一級外筒、二級內筒提供硫鐵礦渣灰的渣灰輸送設備，以及用于收集一級外筒和二級內筒排出的渣灰的渣倉；硫鐵礦原料經(jīng)二次換熱后進入沸騰爐。
[0019]有益效果:與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的顯著優(yōu)點為:
[0020](1)采用兩級雙滾筒輸送機，充分回收再利用渣灰中的余熱，兩次干燥物料，提高了工藝過程中的渣灰余熱利用率，經(jīng)測算，可回收利用余熱約50?55% ;
[0021 ] (2)本發(fā)明中，待干燥物料所需熱量完全由渣灰余熱提供，實現(xiàn)生產(chǎn)工藝的自身循環(huán)，有效降低工藝過程中的能耗；
[0022](3)本發(fā)明可以通過利用渣灰余熱進行硫鐵礦原料干燥，原料的含水量可由8?12%降至4%以下，同時，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，實現(xiàn)硫鐵礦制酸的工藝環(huán)保；
[0023](4)將本發(fā)明的渣灰余熱利用設備用于硫鐵礦制酸，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，不僅取代了浸沒式冷卻滾筒這一耗水設備(循環(huán)冷卻水用量70t/h)，節(jié)水效果顯著提升，同時也無需使用渣灰噴水降溫，如此渣灰含水率低，提高了其分類利用的價