一种利用石膏制取硫酸联产水泥熟料的生产系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种利用石膏制取硫酸联产水泥熟料的生产系统及方法，属于工业固废石膏综合利用的技术领域。包括石膏分解系统、窑气净化系统、转化系统和换热系统；所述石膏分解系统包括回转窑、四级预热器、旋风除尘器、热风机；所述窑气净化系统包括电除尘器、过滤器、脱氟塔；所述换热系统包括空气换热器、一段换热器、二段换热器和三段换热器。本发明专利技术还提供了一种利用上述生产系统制取硫酸联产水泥熟料的方法。本发明专利技术干法窑气净化充分利用了回转窑和预热器产生的窑气显热，没有废水产生，节约投资。本发明专利技术凝析成酸代替传统浓硫酸吸收制酸，使制备三氧化硫过程产生大量的转化热，不随着浓硫酸吸收进入硫酸中，而与空气间接换热提高了空气温度。提高了空气温度。提高了空气温度。

【技术实现步骤摘要】
一种利用石膏制取硫酸联产水泥熟料的生产系统及方法


[0001]本专利技术属于工业固废石膏综合利用的
，具体涉及一种利用石膏制取硫酸联产水泥熟料的生产系统及方法。

技术介绍

[0002]我国仅副产工业磷石膏每年约7000万吨左右，同时还有大量的脱硫石膏、氟石膏、钛石膏、天然石膏等矿资源，特别是工业副产磷石膏是磷复肥行业的废渣。现有的磷石膏利用率仅为30％左右，占用大量土地堆存工业副产石膏，且成本较大，因此石膏制硫酸联产水泥方法是实现磷石膏利用率达100％的唯一途径，解决了磷石膏的污染和占地，减少了硫磺的进口，同时减少了碳酸钙矿石开采保护了资源，其经济效益和社会效益显著。
[0003]传统的石膏制硫酸基本工艺为：石膏分解的约260℃～300℃的二氧化硫窑气用电除尘除尘，空塔和洗涤塔(或两级动力波洗涤器)除尘降温脱氟，形成的小于15％的稀硫酸用石灰中和处理后达标排放，炉气经两级电雾除酸雾，再经过93％硫酸干燥塔干燥，用二氧化硫转化成三氧化硫的转化热将干燥的炉气提到温度400～420℃两次转化成三氧化硫使转化率达到99.98％以上，两次吸收制成硫酸，温度高的硫酸用酸冷器冷却，热量用水带走，再用冷却塔冷却水回用。现有工艺的存在以下四个方面的弊端：(1)260℃～300℃的二氧化硫窑气随着湿法除尘、除热、除雾、脱氟，窑气温度降到小于40度大量显热无法利用；(2)形成的小于15％的稀硫酸用石灰中和处理达标排放，建设一套污水处理装置；(3)二氧化硫氧化制备三氧化硫过程产生大量的转化热，随着水的吸收进入硫酸中；这些转化热随着水冷却硫酸时消失，无法充分利用转化热的同时，还需要建设一套水冷却塔装置来对这些硫酸进行冷却处理；(4)利用工业副产磷石膏制取硫酸联产水泥熟料要求磷石膏(二水基)的二氧化硅小于8％、五氧化二磷小于0.8％，而湖北、云南等地因副产的磷石膏二氧化硅在10％～15％范围内，五氧化二磷大于1％，无法应用原磷石膏制硫酸联产水泥熟料技术造成磷石膏固废无法处理。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种利用石膏制取硫酸联产水泥熟料的方法，以解决上述问题。本专利技术提供了一种石膏制硫酸联产水泥熟料的新方法，本方法不产生废水同时能够充分利用热能，从而实现节能减排、环保，意义重大。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种利用石膏制取硫酸联产水泥熟料的生产系统，包括石膏分解系统、窑气净化系统、转化系统和换热系统；所述石膏分解系统包括回转窑、四级预热器、旋风除尘器、热风机；所述窑气净化系统包括电除尘器、过滤器、脱氟塔；所述四级预热器的入口与回转窑连接，接收回转窑内产生的SO2；所述四级预热器的出口与旋风除尘器连接，所述旋风除尘器与热风机连接；所述热风机与电除尘器连接，所述电除尘器与过滤器连接，所述过滤器与脱氟塔连接；所述脱氟塔为三层干式脱氟塔，所述脱氟塔内设有三层厚度500～1000mm的3～
10mm的石英砂，塔压力控制
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3000～
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5000Pa；所述脱氟塔与SO2风机连接；所述转化系统包括串联的一段转化器、二段转化器和三段转化器；所述换热系统包括空气换热器、一段换热器、二段换热器和三段换热器；所述空气换热器接收一段转化器中产生的热量；所述二段换热器与空气换热器连接；所述空气换热器设有回风管道，回风管道的一端分别与脱氟塔的入口和SO2风机的入口连接；所述SO2风机与一段转化器之间设有一段换热器；所述一段转化器与一段换热器连接后再与二段转化器连接；所述一段转化器与空气换热器连接后再与二段转化器连接；所述二段转化器至三段转化器之间依次设置二段换热器、一级硫酸凝析器和三段换热器；所述三段转化器的出口与三段换热器连接；所述三段换热器与二级硫酸凝析器连接。
[0007]进一步的，所述一级硫酸凝析器和二级硫酸凝析器采用玻璃管式凝析器，管外用空气给管内窑气降温，使SO3和窑气中的水蒸气温度降至浓硫酸沸点以下凝析成酸，硫酸再用冷却水冷却后作为成品。
[0008]进一步的，所述一段转化器的入口与开车燃炉一连接。正常生产过程中不需要点燃燃料，只在生产开始时使用。
[0009]进一步的，所述三段转化器的入口与开车燃炉二连接。
[0010]进一步的，所述过滤器为金属滤袋精密收尘器。
[0011]进一步的，所述脱氟塔为三层干式脱氟塔，所述脱氟塔内设有三层厚度500～1000mm的3～10mm的石英砂，塔压力控制
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3000～
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5000Pa。
[0012]进一步的，所述回风管道与过滤器的入口连接。当进入过滤器前的气体低于预定值时，通过补入空气换热器中的热空气来提升气体温度。
[0013]进一步的，所述一级硫酸凝析器与酸冷却器一连接；所述二级硫酸凝析器与酸冷却器二连接。
[0014]一种使用上述系统制备硫酸联产水泥的方法，包括以下步骤：
[0015](1)在回转窑内分解的含二氧化硫5～15％、水分8～14％的窑气经预热器，温度降至260～300℃进入电除尘器收尘净化，电除尘器出口窑气尘含量<800mg/m3，压力控制
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300～
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1000Pa。
[0016](2)净化的窑气进入过滤器精密过滤，窑气尘含量降至<100mg/m3，若窑气温度低至露点温度，补入来自空气换热器的350～500℃热风温度控制窑气260℃以上。压力控制
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1000～
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3000Pa。
[0017](3)精密过滤的窑气进入脱氟塔，脱氟至氟含量<1mg/m3，温度控制＞260℃，若窑气温度低至露点温度，补入来自空气换热器的350～500℃热风。脱氟塔铺入三层厚度500～1000mm的3～10mm的石英砂，塔压力控制
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3000～
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5000Pa。
[0018](4)在SO2风机的入口再补入来自空气换热器的350～500℃热风，使窑气的氧硫比控制1.1～1.5。
[0019](5)净化窑气经SO2风机和一段换热器使窑气温度升至400～420℃，进入装有触媒的一段转化器，二氧化硫转化成三氧化硫，此时转化率＞70％，因二氧化硫转化成三氧化硫放热，一段窑气温度升至560～620℃。
[0020](6)转化后的一段窑气经一段换热器后，与SO2风机送来的净化窑气进行热交换，将温度控制在400～420℃；多余的热量去空气换热器加热空气，高温窑气温度降至430～
460℃送入二段转化器再次转化，转化率达到了90％以上，二段窑气温度再次升至480～540℃。
[0021](7)升至480～540℃的二段窑气进入二段换热器降温至340～400℃，再进入一级硫酸凝析器，三氧化硫和窑气中的水蒸气温度降至浓硫酸沸点以下凝析成硫酸，硫酸再用冷却水冷却后作为成品。凝析器采用玻璃管式，管外用空气给管内窑气降温；当空气温度升高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用石膏制取硫酸联产水泥熟料的生产系统，其特征在于，包括石膏分解系统、窑气净化系统、转化系统和换热系统；所述石膏分解系统包括回转窑、四级预热器、旋风除尘器、热风机；所述窑气净化系统包括电除尘器、过滤器、脱氟塔；所述四级预热器的入口与回转窑连接，接收回转窑内产生的SO2；所述四级预热器的出口与旋风除尘器连接，所述旋风除尘器与热风机连接；所述热风机与电除尘器连接，所述电除尘器与过滤器连接，所述过滤器与脱氟塔连接；所述脱氟塔为三层干式脱氟塔，所述脱氟塔内设有三层厚度为500～1000mm的3～10mm的石英砂，塔压力控制
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3000～
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5000Pa；所述脱氟塔与SO2风机连接；所述转化系统包括串联的一段转化器、二段转化器和三段转化器；所述换热系统包括空气换热器、一段换热器、二段换热器和三段换热器；所述空气换热器接收一段转化器中产生的热量；所述二段换热器与空气换热器连接；所述空气换热器设有回风管道，回风管道的一端分别与脱氟塔的入口和SO2风机的入口连接；所述SO2风机与一段转化器之间设有一段换热器；所述一段转化器与一段换热器连接后再与二段转化器连接；所述一段转化器与空气换热器连接后再与二段转化器连接；所述二段转化器至三段转化器之间依次设置二段换热器、一级硫酸凝析器和三段换热器；所述三段转化器的出口与三段换热器连接；所述三段换热器与二级硫酸凝析器连接。2.如权利要求1所述的利用石膏制取硫酸联产水泥熟料的生产系统，其特征在于，所述一级硫酸凝析器和二级硫酸凝析器采用玻璃管式凝析器。3.如权利要求1所述的利用石膏制取硫酸联产水泥熟料的生产系统，其特征在于，所述一段转化器的入口与开车燃炉一连接。4.如权利要求1所述的利用石膏制取硫酸联产水泥熟料的生产系统，其特征在于，所述三段转化器的入口与开车燃炉二连接。5.如权利要求1所述的利用石膏制取硫酸联产水泥熟料的生产系统，其特征在于，所述过滤器为金属滤袋精密收尘器。6.如权利要求1所述的利用石膏制取硫酸联产水泥熟料的生产系统，其特征在于，所述回风管道与过滤器的入口连接。7.如权利要求1所述的利用石膏制取硫酸联产水泥熟料的生产系统，其特征在于，所述一级硫酸凝析器与酸冷却器一连接；所述二级硫酸凝析器与酸冷却器二连接。8.一种使用如权利要求1所述的生产系统制取硫酸联产水泥熟料的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在回转窑内分解的含二氧化硫5～15％、水分8～14％的窑气经四级预热器，温度降至260～300℃进入电除尘器收尘净化，电除尘器出口窑气尘含量...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕天宝，冯祥义，冯怡利，马如普，武春峰，杨树勇，邱晓东，
申请(专利权)人：山东鲁北企业集团总公司，
类型：发明
国别省市：