3.1.7　三废治理与综合利用

图3.2　沸腾焙烧炉体结构

沸腾炉炉体一般为钢壳内衬保温砖再衬耐火砖结构。为防止外漏炉气产生冷凝酸腐蚀炉体,钢壳外面设有保温层。由下往上,炉体可分为4部分:风室、分布板、沸腾层、沸腾层上部燃烧空间。炉子下部的风室设有空气进口管。风室上部为气体分布板,分布板上装有许多侧向开口的风帽,风帽间铺耐火泥。空气由鼓风机送入空气室,经风帽向炉膛内均匀喷出。炉膛中部为向上扩大截头圆锥形,上部燃烧层空间的截面积较沸腾层截面积大。

加料口设在炉身下段,在加料口对面设有矿渣溢流口。此外,还设有炉气出口、二次空气进口、点火口等接管。顶部设有安全口。

焙烧过程中,为避免温度过高炉料熔结,需从沸腾层移走焙烧释放的多余热量。通常采用在炉壁周围安装水箱（小型炉),或用插入沸腾层的冷却管束冷却,后者作为废热锅炉换热元件移热,以产生蒸汽。

由于扩散型沸腾炉的沸腾层和上部燃烧空间尺寸不一致,使沸腾层和上部燃烧层气速不同,沸腾层气速高,可焙烧矿料的颗粒较大（可达6mm),细小颗粒被气流带到扩大段,部分气速下降的颗粒又返回沸腾层,避免过多矿尘进入炉气。这种炉型对原料品种和粒度适应性强,烧渣含硫量低,不易结疤。扩散型炉的扩大角一般为15°～20°,目前国内大多数厂家都采用这种炉型。

（2)余热的回收

硫铁矿焙烧时放出大量热量,炉气温度高达850～950℃。按硫的质量分数为35%的标准矿计算,每千克矿石焙烧时约放出热量4500kJ。利用其中的60%,每吨矿可得约100kg标准煤的发热量,即副产0.9～1.1t蒸汽。沸腾焙烧炉配置废热锅炉是回收余热的有效措施。

硫铁矿沸腾炉的废热锅炉基本结构与普通的废热锅炉在原则上相似,其特点如下:

①炉气中含大量炉尘,直接冲刷锅炉管会造成严重磨损。同时,炉尘容易粘连,附着在受热表面。沸腾焙烧的废热锅炉要适当安排辐射和对流区,注意好炉管排列方式,加大管间距离以避免积灰,安装清灰装置等。

②含硫炉气有强烈的腐蚀性,当锅炉管温低于SO3的露点时,炉气中的SO3与水分在炉管上冷凝成酸,产生的腐蚀尤为严重。SO3形成酸雾或冷凝成酸的露点与炉气中的SO3和H2 O质量分数成正比。当w（SO3)为0.1%～0.4%时,露点在160～250℃。为避免硫酸凝结,锅炉中的饱和蒸汽温度应高于炉气的露点。饱和蒸汽压强大于1.96MPa时,温度高于SO3的露点,锅炉可正常地长期运转。

③要求炉体有良好的气密性,防止空气漏入和炉气漏出。一般多在砖砌炉体外加层钢板,钢板与砖层间填充较厚的石棉板。

硫铁矿的沸腾焙烧和废热回收流程如图3.3所示。硫铁矿由胶带输送机送入贮料斗,经圆盘加料机均匀地送入沸腾焙烧炉。沸腾层的温度由设在沸腾层中的冷却水箱来控制,维持在850℃左右。带有大量炉尘的900℃高温炉气出沸腾炉后进入废热锅炉,产生饱和蒸汽。出废热锅炉的炉气温度约为450℃,经旋风除尘后引往净制系统。

（3)沸腾焙烧炉的特点

沸腾焙烧炉是流态化技术在硫酸工业中的应用。在沸腾炉中,空气使矿粒流态化,焙烧反应进行剧烈。沸腾炉具有以下优点:

①生产强度大:沸腾炉内焙烧温度高并且均匀,炉内空气与矿粒密切接触,相对运动剧烈;矿粒较细,比表面大,可达3×103～5×105 m2/m3（矿),矿粒表面因磨损而不断更新,因而焙烧强度大。

②硫的烧出率高:沸腾炉内焙烧比较完全,矿渣的残硫可小于0.5%,硫的烧出率可达99%。

③传热系数高:沸腾炉焙烧用冷却水夹套时,总传热系数达175～250W/（m2·K),用蒸发管束（废热锅炉的炉管)时,达280～350W/（m2·K),而一般废热锅炉的总传热系数只有25～35W/（m2·K)。因此,沸腾炉中容易将热量移走,保持炉床正常操作。因炉温较高,热能利用价值高。

④能得到较高浓度的二氧化硫炉气:沸腾炉中焙烧速率快,用较少的过量空气,就可以防止升华硫发生和控制矿渣低残硫量,得到二氧化硫的体积分数高达10%～13%的炉气。

⑤适用的原料范围广:可以使用较高品位的矿石,也可以使用硫的质量分数为15%～20%的低品位矿。可以使用含硫尾砂,也可以使用含水稍高的料浆,有利于充分利用当地资源。