修订版 石煤提钒(含钒物料提钒)焙烧设备的突破 ----二段式焙烧窑中型工业化试运行报告

1、煤提钒(含钒材料提钒)烧成设备的突破- -两段式烧成窑中型工业化试验运转报告书查词2013年3月23日，在上海举办的“2013第9届钒产业链市场技术论坛”上，本人作了石煤提钒富氧焙烧工业化展望的发言。 2013年6月至2014年10月，在湖南某水泥厂的大力支持下，制造了第一个两段式烧窑，进行了16个月的试运行。 在此，试运行过程概要如下： (2013年3月23日会议发言)一、回顾石煤提钒富氧焙烧工业化展望原文“煤提钒富氧烧成工业化的展望一、引用论从石煤提钒富氧焙烧试验一句中可以看出，直接对用沸腾炉或循环流动层锅炉脱碳了含钒煤的脱碳渣进行富氧烧成的话，原矿中的三氧化钒向五氧化钒的转化率显着提高。

2、 进一步通过小型试验，对脱碳炉渣进行富氧烧制，原料非常容易烧焦，是因为现在所有的沸腾炉和循环流动层锅无法将原矿中的碳干净地脱碳，所以一般脱碳炉渣中含有2%左右的残留碳，其发热量为140克，在高温下富氧在实际生产中，聚焦不能连续地进行生产。 因此，关于煤提取钒的富氧焙烧如何应用于工业化大生产中，我们提出了一种新的方法精制五氧化钒的三段式脱碳和富氧焙烧方法，并设计了一种配套的立式烧成设备精制五氧化钒的两段式烧成装置。二、精制五氧化二钒的三段式脱碳和富氧烧成方法(1)、第一阶段原料加热：在此阶段使用常用加热和脱碳装置或加热装置对原料进行加热和预脱碳或加热，其脱碳过程是燃烧过程，其产生的热量用于发电或

3、其他用途，原料温度在摄氏730度以上(2)、第二阶段深度脱碳和预烧：本阶段的烧成室是第一阶段的烧成室，第一阶段的烧成室只流过压力空气，使材料中残留碳充分燃烧的供给温度是摄氏730度以上，深度脱碳和预烧时间控制在30-120分钟，排出温度控制在摄氏800-950度(3)、第三段富氧烧成：本段的烧成室是第二段烧成室，向第二段烧成室流动富氧气体，烧成时间为60-360分钟，供给温度为摄氏800-950度，烧成温度为摄氏800-900度的烧成的高温材料被材料冷却后，精制五氧化钒以上三段式加热和烧成方式根据原料的发热量，可以单独使用或组合使用精制三、五氧化二钒的两段式烧成装置1 .上图中，如图所示，设置

4、：进料管1、排气管2、进料管11、储料器12、温度传感器6、保温层3的烧成室分为第一段烧成室4和第二段烧成室10，第一段烧成室10在第一段烧成室(4)内层叠配置有温度传感器(6)和具有横穿炉膛的多个小气孔的空气喷嘴(5)，空气喷嘴(5)与空气主管连接，作业时空气喷嘴(5)被埋入高温的材料，从而均匀地被供给到被烧成材料中。在第二段烧成室(10 )内设置温度传感器(6)、氧传感器和富氧喷嘴(5)，将富氧喷嘴(5)连接到供气主管上.四、二段式烧成装置在实际生产中的三种典型运用方式：1 .原矿发热量为每公斤800克以上，其工艺流程图如下从上图可以看出，在190吨矿物1吨钒中，火法的一部分吨钒成本是19

5、030-19030 600 19030=6300元。破碎后，调制了粒度低于10mm的原料。 原料首先进入循环流化床锅炉加热，初步脱碳，该高温脱碳渣在高于摄氏740度的温度直接落到第一段烧成室，第一段烧成室能填充到容积90% (其容积是锅炉2小时左右的出渣量)， 通过配置在烧成室内并埋入高温脱碳炉渣中的多个小的带气孔气管，向第一阶段烧成室内的各原料注入压力空气，使原料中的残留碳持续充分燃烧，控制注入到不同部位的原料中的空气量，从而将材料温度控制在摄氏800950度的一次烧成室内的材料， 在约2小时左右深度经过脱碳和预烧后(含有0.3%以下可烧成的碳)，该材料在摄氏800950度的温度下通过输送管

6、进入二次烧成室，二次烧成室可以填充到容积的90% (容积为锅炉的16小时左右的炉渣量) 经由配置在烧成室内、具有埋入高温脱碳渣中的多个小气孔的气管，对第二段烧成室内的材料进行富氧烧成，烧成室内的氧浓度用氧含量测定器测定，仅在氧浓度不足30%的情况下，打开电动排气阀，进入排出废气中的新氧的工作的烧成时间为11第二层烧成室里有1米左右的管道，第二层烧成室装满后灰自然堵塞，隔着第二层烧成室，第二层烧成室的富氧气氛不会出现在第一层烧成室中。 _第二、第一段烧成室装满后(达到工艺要求容量后)，排出机构以供给速度一致的速度排出。原料冷却后，进入下一个磨、稀酸浸出工序从以上工艺流程图可以看出，其火法部分的总

7、运行直接成本为： 6300元/吨钒2、原矿发热量为每公斤400克左右，其工艺流程图如下从上图可以看出，在190吨矿物1吨钒中，火法的一部分吨钒成本是190(30 50) 800=16000元。粉碎后，调制粒度低于-80的原料，直接进入第一段烧成室加热原料，深度脱碳，时间为4小时左右，原料以800950度的温度进入第二段烧成室，进行第三段富氧烧成，第二段烧成室可以填充到容积的90%，第二段烧成室内的材料中富氧原料冷却后，直接进入稀酸浸出工序，省略臼矿工序。从以上工艺流程图可以看出，其火法部分的总运行直接成本为：万6000元/吨钒3、原矿发热量为每公斤40卡路里左右，经粉碎制作粒度不足80的原料，

8、用燃料、气体、电加热或高温烟气加热方式加热，材料温度达到摄氏800-950度后，高温材料可直接进入第二段烧成室，烧成室可填充90%，烧成室内的材料原料冷却后，直接进入稀酸浸出工序，省略臼矿工序。4 .二段富氧焙烧直接运行成本详细分析：(1)吹气成本脱碳渣含可燃性碳2%，发热量q为207.86=157.2Kcal/kg，材料进入第一段烧成室是750，进入第二段烧成室是900。 升温T=150，吸热Q1=1500.25=37.5 Kcal/kg，空气夺走的热量Q2=119.7 Kcal/kg所需空气的平均比热(20-900)为1.06978KJ/Kg.K，散热所需的20空气的质量为m=119.74

9、结论：是一级烧成室，要去除每吨脱碳渣中残留的碳，升温到900，需要消耗20的空气441立方米，吹塑成本是每吨0.21.0元。(2) .富氧成本三氧化二钒转换成五氧化二钒所需的氧的质量和生成的五氧化二钒的质量比32:180，即五氧化二钒的理论氧量为每吨178kg体积119立方米。 氧的有效利用率估计为50%，需要93%氧256立方米，现在93%氧成本为每立方米0.5元。结论：每转化成一吨五氧化二钒，富氧成本为128元。(3)人事费采用四班三开车，一班两人。 人均工资为120元/班。 一天的总工资是960元。 设备产量为30吨矿/小时.吨钒成本为960/(720/190)=253元。 (以190吨

10、矿物1吨钒计算)两段式富氧烘烤装置的直接生产运行成本为533元/吨钒，按600元/吨钒计算。五、与其他窑型的比较效果1 .与回转窑比较：. (1)直接运行成本比效果成本五十元/吨矿工艺流程图如下所示。从上图可以看出，210吨矿物1吨钒，其火法的一部分吨钒成本为21030-105302105021020万5250万=74150元(2)设备投资的效果生产能力为30吨原矿/时间的两段式燃烧炉设备主体的投资预计在500800万之间，成套的氧站预计达到100万左右。 同等生产能力的回转窑设备投资超过4000万。(3)设置面积比效果两段式烧成炉设备主体的占地面积在回转窑的二十分之一以下。2 .与隧道窑的比

11、较效果. (1)直接运行成本比效果其工艺流程图如下所示从以上的工艺流程图可以看出，在210吨矿物1吨钒中，火法部分的总运转直接成本为：210(305020)5500=32800元/吨钒(2)设备投资的效果生产能力为30吨/小时的原矿两段式焚烧炉设备主体投资预计在500800万之间，配套的氧站预计达到100万左右。 同等生产能力的隧道窑和燃气站设备投资1200万以上。(3)占地面积两段式烧成炉设备本体占地面积在隧道窑的四十分之一以下。三、结论：(1)对发热量在800克以上的含钒煤，使用循环流动层锅炉进行脱碳发电，使用两段式烧炉采用富氧烧成方案，其火法部分直接生产成本每吨钒6300元左右的循环流动

12、层锅炉进行脱碳发电，使用回转窑原因主要是使用两段式燃烧炉富氧烘烤方案省略了造粒和一次干磨两个环节，燃烧环节不需要补充热量(气体喷出)，两段式燃烧炉的运行操作成本低。(2)每400克发热量含钒煤采用两段式烧成炉富氧烧成方案，该火法部分的直接生产成本为每吨钒16000元左右的遂道窑烧成方案，该火法部分的直接生产成本为每吨钒32000元左右。 原因主要是使用二段式燃烧炉富氧焙烧方案省略了砖和二次干磨两个环节，而且焙烧环节不需要补充热量(气体喷出)，二段式燃烧炉的运行成本低，同时转化率提高10%左右。(3)发热量800克的含钒煤直接采用终道窑烧成方案，其火法部分直接生产成本超过每吨钒32000元左右。

13、 原因主要是脱碳时间长或部分脱碳后再制砖。 采用循环流化床锅炉脱碳发电，采用两段式烧炉富氧烧成方案，其火法部分的直接生产成本为每吨钒6300元左右。六、目前这项技术开发的进展从2011年12月到2012年3月，共进行了300个以上的小规模实验。 检查员检查的结果，烧成转化率最大达到90%。 具体的数据见附件一。 2012年5月至9月建立了高7米、截面积11.2米的冷态试验原型，进行了10种气管排列的3种出料方式的试验。 目前，能够实现同一水平材料的均匀落下，本烧成法的装置在结构上完全实现。7 .结语：用二段式烧炉将含钒煤与三段式脱碳烧成，直接生产运行成本低、转化率高、设备投资少、占地面积小、煤

14、先发电冶炼，符合国家资源的综合利用，发展循环经济政策，具有各方面的补助金和优惠。 该方法值得进行下一步中型热状态实验。 如果在热状态下试验转化率小，则容易开发生产设备。 此外，该装备被广泛用于提取其他金属焙烧环节，具有广泛的前景。 我们想和有远见的你合作，尽快开发出能用于实际工业化大生产的两段式烧炉。谢谢你，2013/3/8彭武星”(以上是会议的发言原文)二、试运行过程1 .设备介绍：这两段式焙烧窑总高7米，第一层高2.8米，横穿11层通气管，每层610个中间隔板厚0.2米，第二层高2.8米，横穿4层通气管，每层68个排放机构的高度内腔的尺寸为0.71.05米。 截面积为0.735平方米。 窑

15、体的壁厚为15cm。2 .试运行过程概述：(1)试运行时，原料(CFB锅炉的热脱碳渣)分两种方式进行(a )原料从CFB锅炉的溢流口通过槽从两段式烧成窑的顶直接进入。(b )原料从CFB锅炉底部的炉渣口掉入吊桶(600kg/桶)，提起吊桶进料，装入窑顶仓。(2)原料进入焙烧窑的第一段后，打开进料器，落料速度为1.22.5m/h，出料量为0.88吨-1.8吨/小时，同时启动鼓风机吹入空气，各层的通气量由各层的电动调节阀控制，各层的电动调节阀由各层的第一段烧成时间为1.1-2.3小时，烧成温度为800度至910度(上下部高)。(3)第二阶段吹入富氧气体，烧成时间同样为1.1-2.3小时，烧成温度为

16、880900度。3、现场照片说明(1) :设备全景。(2)烧成窑和锅炉的相对位置。(3)窑顶仓、一级烧成窑体和分层插入的供气管、各层气管与供气主管相连的实际状态。(4)带自动排出门的铲斗。(5)从溢流口直接供给图(6)电动调节阀。(7)PLC工业用计算机。(8)鼓风机单元(9)，以下的运转片段(十)安装工程三、烧成结果：含钒煤烧成后的转化率与矿种有很大关系。 以上数据为湖南怀化洪江地区的原矿，渗出千分之三稀酸。 原本在平窑烧成转化率最高，平均55%。四、两种运行模式：1 .将本装置放置在CFB锅炉附近，将初步脱碳的锅炉热渣和集尘器的飞灰混合，吊到材料仓库，运转设备。 简称为热模式。2、本装置单独使用，先进引火物、点火成功后，将碳含量为2.58%的原矿送到料仓，并运行设备。 简称为冷模式。五、试运行成本：在长达数小时的烧成过程中不需要外部热源，但只有鼓风机、材料系统、自动控制系统需要消耗电力，富氧烧成部需要少量的氧，操作者少，所以烧成成本很有效。由于上升用电气葫芦1