一種白炭黑噴霧干燥系統及方法技術方案

本發明專利技術提供一種白炭黑噴霧干燥系統及方法，該系統包括燃機，所述燃機的燃氣入口與燃氣源連接，燃機廢氣出口與直接燃燒式熱風爐相連通，熱風爐高溫氣體出口與干燥塔氣體入口連通，干燥塔物料入口與漿液罐連通，干燥塔出口與氣固分離器入口連通，氣固分離器氣體出口連接有廢水回收系統；將潔凈的燃氣和空氣送入燃機燃燒，燃機利用高品位的熱能發電，潔凈的低品位低溫煙氣作為干燥塔的主要熱源，實現了能源的梯級高效利用，采用直接燃燒式熱風爐產生潔凈的高溫熱風直接加熱白炭黑漿液，干燥熱效率高，省去間接加熱燃煤高溫熱風爐必須采用的耐高溫不銹鋼管換熱器，解決了高溫換熱器故障率高、價格昂貴問題，設備可靠率高、運行維護費用低。

White carbon spray drying system and method

The invention provides a silica spray drying system and method, the system includes a combustion engine, the combustion engine is connected with the gas source gas entrance, gas turbine exhaust gas outlet and direct combustion type hot air furnace is communicated with the gas outlet and the high temperature hot blast furnace gas drying tower entrance is communicated with the drying tower entrance material slurry tank the drying tower, and outlet gas solid separator entrance connected, wastewater recycling system is connected with the gas-solid separator gas outlet; the clean gas and air into the combustion engine combustion, combustion engine using thermal power of high grade, low grade and low temperature clean gas as the main heat source of the drying tower, the cascade of energy efficient use. The direct combustion stove to produce clean high temperature hot air directly heated silica slurry drying, high thermal efficiency, eliminating the high temperature indirect heating coal-fired hot blast stove must be used The utility model solves the problem of high failure rate and high price of the high-temperature heat exchanger, and has the advantages of high reliability of equipment and low running and maintenance cost.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及能源利用及干燥領域，特別涉及。
技術介紹
(一)白炭黑的生產特點白炭黑是一種白色、無毒、無定形微細粉狀物，其SiO2含量大于90%，化學穩定性好，耐高溫、不燃燒、無毒無味以及電絕緣性好等優異特性。白炭黑的用途十分廣泛，可作為補強劑用于橡膠制品和輪胎(如工程機械輪胎、子午線輪胎、膠鞋、自行車彩色輪胎、乳膠制品等)，作為分散劑和載體廣泛應用于醫藥、農藥、固體消防材料、涂料及油墨中，還可以用在農藥、飼料等中作載體或流動助劑，在牙膏中用作摩擦劑和增稠劑，在涂料中作沉降劑和消光劑，在紙中作填充劑等。市場上常見的白炭黑主要有氣相法白炭黑和沉淀法白炭黑兩種，其中沉淀法白炭黑所用原料便宜、易得，生產工藝和設備較為簡單，產品售價低，目前占產品總量的85%左右。中國的白炭黑產業從1958年生產開始經歷了快速發展過程，到2011年，直接從事白炭黑生產的企業有60多家，年總生產能力達到約145萬噸，而當年國外白炭黑的總產量還不足100萬噸。預計到2015年，中國白炭黑的生產能力將超過170萬噸。白炭黑生產的主要工序:反應、壓濾和干燥。反應工序生產出含有白炭黑沉淀物的粗漿液；壓濾工序對粗漿液進行固液分離處理，生產出含水率為78%至85%左右的濾餅，干燥工序對濾餅加熱、并蒸發除去濾餅中大部分水分，生產含水率3%至8%左右的白炭黑成品O隨著白炭黑生產規模的擴大、白炭黑用途的增加，白炭黑干燥工序必須滿足如下要求:(I)產品必須達到比較高的純度，尤其在干燥過程中不能混入雜質。(2)干燥工序要求比較高的干燥熱效率。白炭黑生產的干燥工序中，需要將含水率為80%左右的糊狀漿液干燥成含水率5%左右的白炭黑產品，生產一噸白炭黑產品就需要蒸發掉3.75噸的水量，需消耗大量的熱能和電能，屬于高耗能產品，干燥工序占生產總能耗的80%以上。因此，較高的干燥熱效率不僅可以節省燃料成本，還可以因為降低燃料消耗而有效降低大氣污染物的排放量。(3)干燥設備必須有足夠大的產量，設備的自動化水平高、連續生產，運行穩定可靠、故障率低。為了滿足上述第(I)條要求，目前普遍采用間接加熱熱風爐:煤炭燃燒產生含有大量煤灰的高溫煙氣，間接加熱管壁另一側的潔凈空氣，潔凈的熱空氣進入到干燥機內與白炭黑濕料直接接觸換熱，使濕料中的水分蒸發。為了滿足上述第(2)條要求，需要提高進入到干燥機的熱風初始溫度。當熱風溫度從200°C上升到700°C時，干燥熱效率可以從50%上升到88%。(二)白炭黑干燥技術現狀二十世紀八十年代和九十年代開發的白炭黑的箱式干燥技術、滾筒干燥技術、旋轉閃蒸干燥技術和熱管干燥技術，存在如下缺點:干燥機的入口熱風溫度全部低于600°C，干燥熱效率偏低；干燥過程的自動化程度低、人工勞動強度大、單機產量低、不能實現連續生產等。這些干燥技術逐漸被中國市場淘汰。隨著耐高溫不銹鋼材料(如:310S)生產技術成熟，產生熱風溫度高達750°C的間接加熱熱風爐開始投入市場，干燥熱效率可以高達85%以上。使用價格較低的燃煤作為燃料、使用耐高溫不銹鋼作為換熱器的間接加熱的高溫熱風爐正在得到推廣應用；噴霧干燥技術具有易于實現自動控制、產量高、能夠實現連續生產等優點。目前，以燃煤為燃料、使用耐高溫不銹鋼作為換熱器的間接加熱高溫熱風爐的噴霧干燥技術正在被中國白炭黑的大規模生產商所采用，具有燃料價格低、干燥熱效率高、連續性生產、產量高等優點。但是，這種耐高溫不銹鋼間接加熱的高溫熱風爐噴霧干燥技術存在以下不足:(I)采用間接加熱的方式利用燃煤高溫煙氣間接加熱干凈的空氣，必然使高溫煙氣溫度與熱風溫度之間存在一定的換熱溫差，熱效率降低；(2)雖然耐熱不銹鋼(如310S)能夠承受一定高溫，但是在煙氣溫度高達800°C以上的高溫條件下換熱，壽命非常有限，熱風爐的故障率和運行維護費用高；(3)間接換熱熱風爐的耐熱不銹鋼管兩側通過的都是氣體，氣體之間間接換熱的綜合換熱系數低，為了完成一定熱量的交換，需要非常大的換熱面積，不僅占地面積大，而且由于耐熱不銹鋼的價格昂貴(高達8萬元/噸以上)，熱風爐的造價高昂。(4)燃煤熱風爐存在二氧化硫、氮氧化物、粉塵等大氣污染物的排放問題，對熱風爐當地環境造成不利影響。在我國目前大氣污染物排放總量要求嚴格的條件下，很多地區的燃煤熱風爐項目不能通過環境影響評價，推廣應用受到限制。此外，白炭黑漿液的組成中70%至80%的成分為水分，這些水分在漿液干燥過程中轉變成水蒸汽、隨煙氣直接排放到大氣中，造成水資源的浪費。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術缺陷，提供一種充分利用能源，干燥熱效率高、結構簡單、大氣污染物排放量少、實現煙氣中廢水回收的白炭黑噴霧干燥系統及方法。為達到上述目的，本專利技術采用的技術方案是:一種白炭黑噴霧干燥系統，包括燃機，燃機與發電機相連接，所述燃機的燃氣入口安裝燃氣過濾器后與燃氣源連接，燃機空氣入口處安裝有空氣過濾器；燃機廢氣出口與直接燃燒式熱風爐低溫氣體入口相連通，直接燃燒式熱風爐內的燃燒器安裝燃氣過濾器后通過管道與燃氣源連接，熱風爐高溫氣體出口與干燥塔氣體入口連通，干燥塔物料入口與儲存白炭黑漿液的漿液罐連通，干燥塔出口與氣固分離器入口連通，氣固分離器氣體出口連接有廢水回收系統。所述廢水回收系統包括噴淋塔，氣固分離器氣體出口經引風機與噴淋塔氣體入口連通，噴淋塔內部從上至下依次設置有除霧器、噴淋頭和集水池，集水池分別與冷工藝水管、熱工藝水管和循環水管相連通，循環水管上設置循環泵并與噴淋頭相連通。所述干燥塔物料入口處設有霧化器，漿液罐通過漿液管與霧化器連通，在漿液管上設置漿液泵，漿液泵入口處設置有漿液過濾器。所述干燥塔氣體入口處設有熱風分布器，直接燃燒式熱風爐高溫氣體出口與干燥塔熱風分布器連通。一種白炭黑噴霧干燥方法，包括以下步驟:(I)經過過濾的燃氣和空氣分別通過管道進入燃機中，燃氣與空氣在燃機內燃燒放熱，高品位熱能轉化為機械能推動發電機發電，低品位熱能隨低溫煙氣經低溫煙道進入到直接燃燒式熱風爐中；(2)經過過濾的燃氣通過燃氣管進入直接燃燒式熱風爐為熱風爐補充燃氣，燃氣通過燃燒器與燃機排放的富含大量氧氣的低溫煙氣燃燒，將低溫煙氣加熱成高溫熱風，高溫熱風通過高溫煙道進入到干燥塔中與進入干燥塔的白炭黑漿液直接接觸換熱，白炭黑漿液中的水分蒸發后形成干燥白炭黑顆粒，高溫熱風換熱后成為廢氣，蒸發的水分進入廢氣中；(3)干燥白炭黑顆粒隨廢氣進入氣固分離器中進行分離，白炭黑顆粒排出，廢氣進入廢水回收系統中回收廢水重復利用。步驟(2)中低溫煙氣被加熱成溫度高于700°C的高溫熱風后通過高溫煙道進入到干燥塔中。所述干燥塔上設置熱風分布器和霧化器；來自高溫煙道的高溫熱風經熱風分布器進入干燥塔，來自于漿液罐的漿液通過漿液管進入霧化器霧化成漿液滴后進入干燥塔，漿液滴與高溫熱風在干燥塔內直接接觸換熱，漿液滴在水分加熱蒸發后形成干燥白炭黑顆粒。高溫熱風在干燥塔內完成對白炭黑漿液滴的干燥后轉變成溫度為80°C至130°C的廢氣。所述步驟(3)中氣固分離器排放的煙氣通過引風機進入到噴淋塔中與噴淋頭噴入的循環水滴逆向流動，并直接換熱，煙氣溫度降低、煙氣中的水蒸汽凝結轉變成水并被捕集到噴淋塔下部的集水池中，煙氣中夾雜的小水滴進一步被布置在噴淋塔上部的除霧器捕本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種白炭黑噴霧干燥系統，其特征在于：包括燃機（28），燃機（28）與發電機（27）相連接，所述燃機（28）的燃氣入口安裝燃氣過濾器（3）后與燃氣源（1）連接，燃機（28）空氣入口處安裝有空氣過濾器（29）；燃機（28）廢氣出口與直接燃燒式熱風爐（25）低溫氣體入口相連通，直接燃燒式熱風爐（25）內的燃燒器（4）安裝燃氣過濾器（3）后通過管道與燃氣源（1）連接，直接燃燒式熱風爐（25）高溫氣體出口與干燥塔（6）氣體入口連通，干燥塔物料入口與儲存白炭黑漿液的漿液罐（19）連通，干燥塔（6）出口與氣固分離器（8）入口連通，氣固分離器（8）氣體出口連接有廢水回收系統。

【技術特征摘要】
1.一種白炭黑噴霧干燥系統，其特征在于:包括燃機(28)，燃機(28)與發電機(27)相連接，所述燃機(28)的燃氣入口安裝燃氣過濾器(3)后與燃氣源(I)連接，燃機(28)空氣入口處安裝有空氣過濾器(29 );燃機(28 )廢氣出口與直接燃燒式熱風爐(25 )低溫氣體入口相連通，直接燃燒式熱風爐(25 )內的燃燒器(4)安裝燃氣過濾器(3 )后通過管道與燃氣源(I)連接，直接燃燒式熱風爐(25)高溫氣體出口與干燥塔(6)氣體入口連通，干燥塔物料入口與儲存白炭黑漿液的漿液罐(19)連通，干燥塔(6)出口與氣固分離器(8)入口連通，氣固分離器(8)氣體出口連接有廢水回收系統。2.根據權利要求1所述的白炭黑噴霧干燥系統，其特征在于:所述廢水回收系統包括噴淋塔(18)，氣固分離器(8)氣體出口經引風機(10)與噴淋塔(18)氣體入口連通，噴淋塔(18)內部從上至下依次設置有除霧器(17)、噴淋頭(16)和集水池(12)，集水池(12)分別與冷工藝水管(11 )、熱工藝水管(13)和循環水管(15)相連通，循環水管(15)上設置循環泵(14)并與噴淋頭(16)相連通。3.根據權利要求1或2所述的白炭黑噴霧干燥系統，其特征在于:所述干燥塔(6)物料入口處設有霧化器(23 )，漿液罐(19 )通過漿液管(22 )與霧化器(23 )連通，在漿液管(22 )上設置漿液泵(21 )，漿液泵(21)入口處設置有漿液過濾器(20 )。4.根據權利要求1或2所述的白炭黑噴霧干燥系統，其特征在于:所述干燥塔(6)氣體入口處設有熱風分布器 (24)，直接燃燒式熱風爐(25)高溫氣體出口與干燥塔熱風分布器(24)連通。5.一種基于權利要求1干燥系統的白炭黑噴霧干燥方法，其特征在于包括以下步驟: (1)經過過濾的燃氣和空氣分別通過管道進入燃機(28)中，燃氣與空氣在燃機(28)內燃燒放熱，高品位熱能轉化為機械能推動發電機(27)發電，低品位熱能隨低溫煙氣經低溫煙道(26...

【專利技術屬性】
技術研發人員：何秀錦，
申請(專利權)人：鳳陽海泰科能源環境管理服務有限公司，
類型：發明
國別省市：