一种流化床两段气化与闪速轻烧菱镁矿一体化工艺制造技术

一种流化床两段气化与闪速轻烧菱镁矿一体化工艺，涉及一种菱镁矿冶炼化工艺，本发明专利技术在循环进入热解器的热态床料的加热或供入热解器的空气氧化作用下对燃料干燥/热解或部分气化；使半焦在气化炉内气化，并利用气化炉内的高温裂解、部分气化、半焦对焦油的催化重整作用脱除焦油；再经过滤除尘产生清洁燃气，其产物经气固分离，得到的高温烟气经烟气换热系统将菱镁矿粉预热；由气固分离产生的高温轻烧镁经产品换热系统预热清洁燃气的燃烧器所需空气，降温后的轻烧镁产品被输送至储罐中。本发明专利技术直接集成燃气生产与菱镁矿轻烧，具有集成度高、热效率高、工艺连续稳定、无煤气化废水的优点，且闪速轻烧菱镁矿粉产品活性高、品质均匀，推广应用前景广阔。

An Integrated Process of Two-stage Gasification and Flash Light Burning Magnesite in Fluidized Bed

A fluidized bed two-stage gasification and flash light burning magnesite integrated process relates to a magnesite smelting process. The present invention dries/pyrolysis or partially gasifies the fuel under the heating of the hot bed material circulating into the pyrolyzer or under the action of air oxidation supplied to the pyrolyzer; gasifies the semi-coke in the gasifier, and uses the high temperature cracking, partial gasification and semi-coke in the gasifier to gasify the tar. Catalytic reforming removes tar, filters dust and produces clean gas. The product is separated by gas and solid, and the high temperature flue gas is preheated by flue gas heat exchange system. The high temperature light burning magnesium produced by gas-solid separation preheates the air needed by the burner of clean gas through product heat exchange system, and the cooled light burning magnesium product is transported to the storage tank. The invention directly integrates gas production and magnesite light burning, has the advantages of high integration degree, high thermal efficiency, continuous and stable process, and no coal gasification wastewater. The product of flash light burning magnesite powder has high activity and uniform quality, and has broad application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种流化床两段气化与闪速轻烧菱镁矿一体化工艺
本专利技术涉及一种菱镁矿冶炼工艺，特别是涉及一种流化床两段气化与闪速轻烧菱镁矿一体化工艺。
技术介绍
中国是世界上菱镁矿资源最丰富的国家之一，总保有储量矿石约30亿吨，占世界总储量的25％。其中，辽宁菱镁矿储量最丰富，占全国总储量的85.6％，主要集中在大石桥、海城一带，年开采量约1200-1500万吨。菱镁矿是制取镁化合物的主要原料，轻烧镁是由菱镁矿煅烧所得，被广泛用于建材、化工、冶金、医药等多个领域，是生产防火板、轻质隔墙板、硫酸镁、造纸、除硫工艺、钢厂护炉溅渣等的理想材料，也是制取重烧镁、高纯镁砂和电熔镁的原料。辽宁现有各类用于生产耐火原料的煅烧炉窑2771座,其中轻烧窑占到1367座，轻烧氧化镁产量超过400万吨/年。几十年来，通过高温煅烧菱镁矿制取轻烧氧化镁的装置一直沿用“水煤气发生炉”联合“反射炉”或“竖窑”的传统工艺煅烧菱镁矿，其中采用竖窑煅烧菱镁矿以制取轻烧氧化镁是普遍采用的方法，但是该方法一般采用大块菱镁矿入窑煅烧。由于该工艺过程中没有恒温保持过程，且入炉菱镁矿块大，容易出现表面过烧中心欠烧的现象，因此所得轻烧氧化镁存在品质不均和活性低等缺点。另外，由于受炉体结构以及工艺条件的限制，对入炉料块尺寸有一点的要求，如竖炉入炉料块尺寸要求不小于40毫米，从而使得大批小尺寸的料块以及粉矿不能加以利用。另一方面，采矿时产出粒度小于25毫米的矿石占40至45％，这部分矿石常常废弃或用于铺路，在造成巨大资源浪费的同时还占用土地，污染环境，造成严重的环保问题。当采用反射炉作为轻烧菱镁矿的装置时，热耗高达7.40～8.54GJ/t-MgO，而且轻烧MgO粉质量不稳定，排放的废气中含尘浓度高于500mg/Nm3、甚至高达1000mg/Nm3以上，劳动生产率只有1100t/人·年，自动化程度低，是一种非常落后的轻烧系统及方法。现阶段轻烧镁窑所使用的热源生成设备主要为水煤气发生炉，产生的煤气焦油含量高，为了得到洁净的煤气，须先用水喷淋，使焦油冷凝，在此过程中，不可避免的产生了酚水等废水，造成了环境污染。近年来，针对菱镁矿轻烧过程国内开展了大量的研究，但研究的重心在于菱镁矿的轻烧过程的实现，如沸腾炉轻烧氧化镁(中国专利CN85108710)、悬浮炉轻烧氧化镁(中国专利CN85106397、201020131767.5)、回转窑轻烧氧化镁(中国专利200710011301.4、90107753.4、201710676058.1)、隧道窑轻烧氧化镁(中国专利200610047061.9、200510046995.6、200910148368.1)、反射窑轻烧氧化镁(中国专利201320654961.5)、竖窑轻烧氧化镁（中国专利201610545960.5）、轻烧氧化镁热选工艺(中国专利200610134894.9、201110049511.9)等等，但对于整个氧化镁轻烧过程的问题均未做具体研究、讨论，此外，这些都是依托传统的反应器基础上改进的，没有从根本上改变菱镁矿轻烧的技术。最近，专利申请号为CN106587666A公开了一种菱镁矿浮选精矿粉生产轻烧氧化镁的装置及方法。装置包括送料机、闪蒸干燥机、原料干品捕集器、多级预热系统、袋式过滤器、动态煅烧炉、燃气燃烧炉、成品捕集器、引风机和管路系统。方法步骤如下：(1)菱镁矿浮选精矿粉，由送料机送入闪蒸干燥机实现干燥处理；(2)干燥后物料经原料干品捕集器捕集，并送入多级预热系统实现预热处理；(3)预热后物料经多级预热系统收集，再送入动态煅烧炉实现煅烧分解处理，生成轻烧氧化镁。物料干燥、预热、煅烧各工序段均为稀相载流换热。此专利技术有效利用低品位菱镁矿浮选脱水精矿粉生产轻烧氧化镁，已实现了工业规模的轻烧，然而此专利技术并未有效利用轻烧镁产品的余热，造成了热量的大量损失，另外工业规模的轻烧仍然采用水煤气发生炉，没有解决酚水废水等问题。综上，目前采用的煅烧菱镁矿的传统技术落后，能耗高，仅使用大颗粒原料，煅烧反应速度慢，产品品质难控，而且采用间歇操作模式，人工费用高，工作强度大，粉尘污染大，工作环境差，亟需菱镁矿轻烧技术的全面升级。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种流化床两段气化与闪速轻烧菱镁矿一体化工艺，该工艺全封闭输送床连续煅烧替代“反射炉”间歇操作，解决轻烧过程粉尘污染大、工作环境恶劣问题，两段气化装置结构简单，处理量大，制造和维修费用低，解决了传统工艺中焦油、酚水等污染物产出、碳转化率低、浪费能源的问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：为本专利技术提供了一种流化床两段气化与闪速轻烧菱镁矿一体化的工艺，本专利技术直接集成（燃料）流化床两段气化生产燃气过程与利用该燃气的菱镁矿粉输送床闪速轻烧过程，不经低温冷却的高温燃气直接燃烧为菱镁矿粉输送床闪速轻烧提供热量。具体包括：首先将燃料由加料装置加入到热解器中，在循环进入热解器的热态床料的加热或供入热解器的空气氧化作用下对燃料干燥/热解或部分气化。生成的热解产物通过管路进入到下游的气化炉内，同时气化炉底部通入气化剂，使半焦在气化炉内气化，同时利用气化炉内的高温裂解、部分气化、半焦对焦油的催化重整作用来脱除焦油，未反应完的半焦经气固分离后回到热解器中。产生的燃气经空气预热器和废热锅炉与水和空气换热，换热后产生的水蒸气和空气作为气化剂一起通入气化炉底部。换热后的燃气经过滤除尘产生清洁燃气，通入燃烧器中，其燃烧产生的热烟气通过气固作用快速煅烧菱镁矿粉，所述菱镁矿粉煅烧炉的输送床反应器中的气速为3-20m/s，所用菱镁矿原料的粒径小于200μm。其产物经气固分离，得到的高温烟气经烟气换热系统将菱镁矿粉预热，被预热后的矿粉被输送至煅烧炉内，换热后的烟气经过滤除尘后达标排放；由气固分离产生的高温轻烧镁经产品换热系统预热清洁燃气的燃烧器所需空气，降温后的轻烧镁产品被输送至储罐中。所述流化床两段气化过程主要包括：加料装置、热解器、气化炉、气固分离装置、空气预热器、废热锅炉、过滤除尘等，燃料送入热解器首先进行热解或氧化热解，产生的所有热解产物与半焦被送入气化炉中，废热锅炉后的燃气的温度高于所含蒸汽冷凝析出废水的温度，如100℃。气固分离后的高温燃气与空气间接换热预热空气，再经燃气的废热锅炉产生蒸汽，预热后的空气及产生的蒸汽送入气化炉及热解器。气化炉的反应器为快速流化床或输送床，热解器为鼓泡/湍动流化床、快速流化床、输送床、下行床、移动流化床中的一种和任意组合。闪速轻烧菱镁矿过程主要包括：燃气燃烧器、菱镁矿粉煅烧炉、气固分离装置、烟气预热物料系统、轻烧粉产品预热空气系统、过滤除尘装置等，菱镁矿粉煅烧炉采用输送床反应器，燃气燃烧器使用预热后的空气，进入菱镁矿煅烧炉的原料为预热后的菱镁矿粉。气固分离后的高温轻烧粉产品与燃气燃烧所需的空气通过直接接触换热预热空气、冷却轻烧镁产品，气固分离后的高温烟气与原料菱镁矿粉直接接触换热冷却烟气预热菱镁矿粉。本专利技术的优点与效果是：1.本专利技术两段气化装置结构简单，处理量大，制造和维修费用低。2.本专利技术热效率提高，生成的燃气中焦油含量低，解决了传统工艺中焦油、酚水等污染物产出、碳转化率低、浪费能源的问题。3.本专利技术产生的洁净煤气燃烧火焰可与菱镁矿充分接触，反应速度快，产品性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种流化床两段气化与闪速轻烧菱镁矿一体化工艺，其特征在于，所述工艺包括以下过程：首先将燃料由加料装置加入到热解器中，在循环进入热解器的热态床料的加热或供入热解器的空气氧化作用下对燃料干燥/热解或部分气化；生成的热解产物通过管路进入到下游的气化炉内，同时气化炉底部通入气化剂，使半焦在气化炉内气化，同时利用气化炉内的高温裂解、部分气化、半焦对焦油的催化重整作用来脱除焦油，未反应完的半焦经气固分离后回到热解器中；产生的燃气经空气预热器和废热锅炉与水和空气换热，换热后产生的水蒸气和空气作为气化剂一起通入气化炉底部；换热后的燃气经过滤除尘产生清洁燃气，通入燃烧器中，其燃烧产生的热烟气通过气固作用快速煅烧菱镁矿粉，所述菱镁矿粉煅烧炉的输送床反应器中的气速为3‑20 m/s，所用菱镁矿原料的粒径小于200μm；其产物经气固分离，得到的高温烟气经烟气换热系统将菱镁矿粉预热，被预热后的矿粉被输送至煅烧炉内，换热后的烟气经过滤除尘后达标排放；由气固分离产生的高温轻烧镁经产品换热系统预热清洁燃气的燃烧器所需空气，降温后的轻烧镁产品被输送至储罐中。

【技术特征摘要】
1.一种流化床两段气化与闪速轻烧菱镁矿一体化工艺，其特征在于，所述工艺包括以下过程：首先将燃料由加料装置加入到热解器中，在循环进入热解器的热态床料的加热或供入热解器的空气氧化作用下对燃料干燥/热解或部分气化；生成的热解产物通过管路进入到下游的气化炉内，同时气化炉底部通入气化剂，使半焦在气化炉内气化，同时利用气化炉内的高温裂解、部分气化、半焦对焦油的催化重整作用来脱除焦油，未反应完的半焦经气固分离后回到热解器中；产生的燃气经空气预热器和废热锅炉与水和空气换热，换热后产生的水蒸气和空气作为气化剂一起通入气化炉底部；换热后的燃气经过滤除尘产生清洁燃气，通入燃烧器中，其燃烧产生的热烟气通过气固作用快速煅烧菱镁矿粉，所述菱镁矿粉煅烧炉的输送床反应器中的气速为3-20m/s，所用菱镁矿原料的粒径小于200μm；其产物经气固分离，得到的高温烟气经烟气换热系统将菱镁矿粉预热，被预热后的矿粉被输送至煅烧炉内，换热后的烟气经过滤除尘后达标排放；由气固分离产生的高温轻烧镁经产品换热系统预热清洁燃气的燃烧器所需空气，降温后的轻烧镁产品被输送至储罐中。2.根据权利要求1所述的一种流化床两段气化与闪速轻烧菱镁矿一体化工艺，其特征在于，所述流...

【专利技术属性】
技术研发人员：许光文，韩振南，程继光，何伟，刘雪景，安萍，王永生，于泮杰，
申请(专利权)人：沈阳化工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21