基于水泥窑协同处置含氯固废的氯组分干法回收工艺的制作方法

1.本发明属于固废处理领域，涉及到水泥窑协同处理含氯固废时氯化钾的资源化回收工艺，具体的说是一种基于水泥窑协同处置含氯固废的氯组分干法回收工艺。


背景技术：

2.2019年国家发改委修订发布的《产业结构调整目录》中，将水泥窑协同处置飞灰列为建材鼓励类首项。飞灰来源于城市垃圾焚烧发电厂，是典型的含氯组分(氯化钾 氯化钠)的危险废物，氯含量达10％，甚至更高【张磊,张云泽.钠、钾盐分离在飞灰水泥窑协同处理线上的应用.盐科学与化工,2017,46(10):38-40】，还含有大量的二噁英及重金属，其产生量已近1000万吨/年。
3.水泥窑内具有温度高、热容量和热惯性大，物流高温区停留时间长、有害成分分解彻底等特点，利用水泥窑协同处理生活垃圾、飞灰等固废已成为城市固废处置的主流发展方向。根据水泥窑协同处置固废的生产现场跟踪分析【李国强,韩涛,肖衍党,等.水泥窑旁路放风技术的研究.水泥技术,2012.6:29-32】，原料、燃料中的钾、钠、氯、硫含量较高会给水泥生产线系统的稳定运行带来严重后果，突出表现在窑尾烟室、下料斜坡、缩口及最下一级旋风筒的锥体等部位容易发生结皮堵塞现象，严重时会影响到烧成系统的稳定和正常运行。也就是说，在水泥生产线上，处于800-900℃的区域易出现结皮堵塞。
4.理论上，kcl、nacl、cacl2等晶体的熔点为分别770℃、801℃、772℃，沸点分别为1420℃、1465℃、1935℃，所以理论上，这些含氯化合物至少要加热到1400℃以上才能气化。但是由于水泥原料是多种无机盐类化合物组成的混合物，从理论上分析，这些盐类混合物会形成低共熔点组分，气化温度也会降低。根据实际生产中出现的结皮堵塞现象分析，含氯组分的混合盐类的沸点该在800-900℃。所以在水泥生产过程中，含氯组分会在高温下气化，在800-900℃时冷凝下来，并随水泥原料再次进入水泥生产单元内的高温区，由此形成了含氯组分在水泥生产单元内的循环富集。
5.李瑞青等【李瑞青,等.nacl-cacl
2-bacl2和nacl-kcl-bacl2三元熔盐相图的计算.化工冶金,1988,9(2):10-16】根据多元熔盐相图分析，得出nacl-kcl-bacl2三元熔盐体系中，最低共熔点参数为542℃，最低共熔点的计算值为535℃。在电解熔盐licl以制取金属锂的生产工艺中，加入适量的kcl晶体，可使电解槽温度下降至400℃，从而使生产条件得以改善。
6.包文忠等分析了水泥生产过程中氯的循环机理【包文忠,等.水泥窑旁路放风技术及余热利用简介.水泥技术,2013.(6):96-99】。进入烧成带的氯几乎全部挥发，只有极少部分被熟料带走，在生料和燃料中挥发出来的氯化物可以与生料中的碱或与已进入窑气中尚未与硫化合的碱蒸气形成氯化碱。挥发过程中被带到窑气中的氯更易和钾发生反应生成氯化钾，一般只有在氯化钾形成后，过量的氯才能和钠形成氯化钠。这种化合物在800℃～900℃时蒸气压接近为零，即在该温度下几乎全部凝结在生料表面上，造成某些区域或者设备发生结皮、堵塞。氯化碱比其他碱化合物具有更小的蒸气压，并且在窑内烧成温度1450℃以
下时就达到沸点，因而它在进入窑内不久又重新挥发出来。因此，当生料中的氯含量超过一定限度时，碱循环急剧增加，导致温度处于800℃～1000℃区间的预热器或管道内严重结皮，同时氯化碱还能和硫酸碱形成低熔点混合物，粘附在生料表面，降低生料的流动性，导致结皮的增强。水泥窑内，氯元素的存在，促进了碱的循环。
7.正是由于受水泥生产工艺固有特点的制约，生活垃圾、飞灰等含氯化钾组分的废料进入水泥回转窑生产线协同处置后，含氯组分(主要为氯化钾和氯化钠)将在水泥生产线内循环、富集，严重时导致水泥回转窑内结圈、堵塞，影响水泥窑的正常生产。与此同时，随废料带入的氯元素最终进入水泥熟料中，增加了水泥中的氯离子含量，影响水水泥品质。所以水泥回转窑协同处置含氯废料的效率始终处在较低水平。
8.为了提高水泥回转窑协同处置飞灰等含氯废料的效率，目前多采用含氯废料预处理及水泥生产的旁路放风处理两种技术路线。
9.含氯废料预处理是在含氯废料进入水泥生产单元前对含氯废料进行脱氯预处置，脱氯后的固体残留物进入水泥生产单元内资源化利用。由于很多含氯废料不适合进行预处理，只能直接进入水泥生产单元，再通过旁路放风处理分离出含氯组分。
10.目前，适合预处理的含氯废料的预处理方案多采用水洗或酸洗等湿法处理工艺【宁华宇.垃圾焚烧飞灰中氯离子洗脱及水泥固化研究.水泥,2018,(12):9-12】。
11.水洗工艺分为氯化钾资源回收和不回收两种方案。氯化钾资源不回收方案是将含氯飞灰等固废进行水洗，洗涤水循环使用。进入液相中的含氯组分随外排的循环水进入城市污水处理系统，并未进行氯组分的回收。
12.氯化钾资源回收方案是将含氯飞灰进行水洗，洗涤水循环使用，并对含氯化合物浓缩结晶制备工业盐回收。
13.张芝昆等【张芝昆,王晶,李浩天,等.城市垃圾焚烧飞灰的水洗脱氯与水泥固化技术.科学技术与工程，2019，19(35):395-401】通过对飞灰水洗除氯，液固比在20时，脱氯率达74.64％。该技术投资大、处置成本相对较高。
14.旁路放风处理是将窑尾烟室中部分废气(温度在900℃以上)直接排放出来(通常称为“旁路放风”)，通过排放出来的废气带出粉尘将烟气中循环富集了的钾、钠、氯等从生产系统中排出，从而实现水泥窑系统运行及水泥产品质量的稳定。对于“旁路放风”引出的烟尘颗粒物，若其氯含量较高，目前多采用水洗、酸洗提取氯化钾产品，提取氯化钾后的残渣经干燥后混配到水泥熟料中，或与水泥生料混合再次进入水泥生产单元。
15.穆璐莹【穆璐莹.水泥窑协同处置固废旁路放风技术浅析.中国水泥,2019,(4):105-107】为了探讨不同烟气温度下对含氯组分的分离收集效果，进行了现场中试。旁路放风高温烟气(约1000～1100℃)经骤冷机冷却至450～500℃，进入一级旋风筒初步去除颗粒物，然后在烟道处掺入冷风，将烟气温度降低到250℃以下后，进入综合反应器中，脱除粉尘和其它的有害物质后，经引风机送入窑尾除尘器入口。中试发现，450℃时旁路烟气中氯离子未凝结到粉尘上，在烟气温度降低到250℃后，大量的氯离子附着在粉尘上。一级旋风筒收集下的烟尘颗粒物中氯离子含量仅为1.87％，综合处理器脱除下来的烟尘颗粒物中含氯19.58％，79.94％的烟尘颗粒物在一级旋风除尘器内捕集下来，20.06％的烟尘颗粒物在综合处理器内捕集下来。虽然一级旋风除尘器对烟尘颗粒物的捕集效率较高，但对含氯组分的捕集率也较高，达到27.64％。
16.从水泥回转窑尾引出部分烟气，打破了氯元素在水泥生产线内的富集循环链，形成局部开环。对引出的烟气进行冷却、除尘净化，处于气态的氯化物随烟尘一同捕集下来。捕集下来的烟尘颗粒物混配到水泥熟料中，粉磨后成为水泥产品。
17.无论是预处理的氯提取分离方案还是旁路放风的氯提取分离方案，均需对含氯固体粉料进行水洗或酸洗的湿法处理，分离出氯化物，这些工艺方案均存在如下不足：
18.1)处置工艺路线长。采用湿法可以将飞灰类含氯废料中的含氯组分溶解于液相与飞灰中不溶性组分分离，但溶入液相中的含氯化合物必须结晶分离出来，需配套氯化物结晶、脱水、干燥等单元。
19.2)湿法工艺存在废液的二次污染风险。湿法处理工艺中的水洗液或酸洗液虽然进行了循环使用，浓缩液结晶提取氯化钾等含氯化合物，但飞灰或烟尘颗粒物中除含有无机的含氯化合物外，还含有少量的有机氯化合物，这些组分随循环液的循环而富集，在无机的含氯化合物浓缩结晶过程中，影响结晶效果，同时还有少量夹杂进入含氯化合物的结晶体中。为了提高无机的含氯化合物的分离效率，循环浓缩液必须进行部分外排，独立处置。
20.3)投资大，运行成本高，能耗高。处理工艺包括水洗/酸洗、结晶分离、干燥等操作单元，特别是湿法提氯后的固相残渣需烘干才能进入水泥生产单元，整个处理工艺操作单元多，能耗高，投资大，运行成本高。
21.4)水泥熟料中的氯含量偏高。对于氯含量低的烟尘颗粒物回配到水泥熟料的工艺技术方案，虽然可缓解水泥回转窑生产过程的窑内结圈、堵塞，也不会导致水泥中有害组分超标。但回配水泥熟料中，毕竟会导致水泥中的氯组分含量增加，同时烟尘颗粒物中还存在大量未参与水泥熟料的烧成反应过程，这些组分的参入对水泥产品的质量将会产生一定的影响。同时也导致氯化钾资源的浪费。
22.为了解决水泥回转窑协同处置含氯废料存在的含氯组分分离成本高、二次环境污染风险大等问题，提高水泥回转窑协同处置含氯废料效率，亟需开发无二次污染、运行成本低、投资省的新技术。


技术实现要素：

23.本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、投资成本和运行成本低、对环境友好、节能降耗、可有效回收氯化钾产品的基于水泥窑协同处置含氯固废的氯组分干法回收工艺。
24.技术方案包括含氯组分的固废进入水泥生产线，在回转窑内高温环境下，含氯组分气化进入烟气中，从回转窑的窑头烟气罩中引出部分烟气，引出的所述部分烟气经干法除尘后送入冷却塔内与氯化钾粉体物料直接换热降温，烟气中的含氯组分冷凝下来进入氯化钾粉体物料中，换热后的烟气由冷却塔顶部排出，换热后的氯化钾粉体物料由冷却塔底排出。
25.所述干法除尘包括将来自窑头烟气罩的部分烟气先送入控温燃烧室内调节温度至1150℃以上，再送入高温除尘器除尘后送入冷却塔内。
26.向控温燃烧室内通入煤气或天然气、富氧空气或氧气、以及秸杆类粉体物料燃烧以调节烟气温度至1150℃以上。
27.所述秸杆类粉体物料的加入量视协同处置固废中的氯与钾的摩尔比而定，喷入量
控制在50-100kg/万nm3烟气。
28.所述高温除尘器分离出的烟尘颗粒物送入回转窑内。
29.所述高温除尘器为多管旋风除尘器或陶瓷滤膜除尘器。
30.所述冷却塔底排出的氯化钾粉体物料送入换热器间接换热降温后部分作为含氯化钾产品排出，其余部分回送冷却塔内与烟气换热。
31.所述冷却塔顶排出的换热后的烟气经布袋除尘器除尘后，部分引出作为载气将由换热器排出的氯化钾粉体物料输送至送冷却塔内与烟气换热，其余部分去粉磨机加热水泥原料；布袋除尘器底部排出的粉料即为含氯化钾产品。
32.针对背景技术中存在的问题，发明人进行了如下改进：
33.摒弃了对“旁路放风”引出烟气进行湿法处理的传统工艺，克服了将氯化物通过水洗引入液相中的通常认识。分析发现出回转窑的烟气温度较高，此时烟气中的氯化物几乎全为气相，在此条件下直接进行干法高温除尘，先一步将粉尘分离出来，此时粉尘中的氯化物含量极低，可以热态直接回送回转窑内(有利于粉尘的余热回收利用)，有效降低了水泥中的氯含量，达到系统除氯的目的；而除尘后的含氯烟气也不进行湿法洗涤，而是送入冷却塔中利用循环冷却的氯化钾粉体物料对其直接换热降温，同时烟气中的氯化钾组分冷凝下来进入氯化钾粉体物料中，实现氯化钾的回收；冷却塔顶排出的换热后的烟气中含有氯化钾粉尘，通过布袋除尘器可以分离回收氯化钾产品(含质量百分数60％以上的氯化钾)，分离的低温烟气则可以进入粉磨机加热水泥原料进一步回收余热。
34.塔底的氯化钾粉体物料进入换热器与冷却水间接换热回收热能，温度降到150℃以下再循环送入冷却塔中，利用氯化钾粉体物料作为换热介质直接对高温烟气换热冷凝，使烟气中的氯化钾不断冷凝在氯化钾粉体物料中，有效提高了氯化钾产品的回收率和含量。
35.进一步，为了减少干法除尘过程氯化钾冷凝进入粉尘中，优选使进入高温除尘器前的烟气温度达到1150℃以上，因此在高温除尘器之前增设控温燃烧室，当烟气温度低于1150℃时，通过控温燃烧室对烟气进行加热升温。进一步的，优选向所述控温燃烧室内喷入秸杆类粉体物料，由于秸杆中有丰富的钾、钠含量，其钾、钠与氯的摩尔比达到3，因而钾有富余，从而有利于与烟尘中的氯元素反应生成氯化钾【包文忠,张磊,张福滨.水泥窑旁路放风技术及余热利用简介.水泥技术,2013.(6):96-99(氯组分挥发过程中被带到窑气中的氯更易和钾发生反应生成氯化钾，一般只有在氯化钾形成后，过量的氯才能和钠形成氯化钠)】。同时，在温度600℃的环境中，秸杆类生物质中的碱金属氯化物开始气化，900℃时气化基本完成。因而可以促进烟气中颗粒物内的氯元素充分气化生成氯化钾蒸汽。所述秸杆类粉体物料可以稻谷、小麦等秸杆，其喷入量视协同处置固废中的氯与钾的摩尔比而定，一般喷入量控制在50-100kg/万nm3烟气，以提高烟尘中的氯元素分离率，降低水泥熟料中氯含量的目的，过多会造成秸杆中钾资源的浪费，过少不利于烟尘中氯的氯化。
36.所述冷却塔可以使用现有的可实现直接换热的冷却塔，优选为熔渣自清理冷却塔,包括上塔体，中部环形支座，下塔体，热态粉体仓，烟气进、出口，粉体喷入口，粗粉体物料出口，其中，所述上塔体、下塔体以及热态粉体仓内腔轴向贯通，所述上塔体为上端和下端均为敞口、中部至少存在一段直径缩小10-20％小塔径段以及下部直径扩大10-20％葫芦肚状结构体，所述下塔体由外筒体及中心管组成，所述外筒体位于中心管外围，与中心管同
轴。
37.熔渣自清理冷却塔装置创造性在于在冷却塔内设置中心管，并巧妙地构成气体流动的环缝结构。该结构的设置具有抗粘结、熔渣自清理功能。高温气体从冷却塔的进气口切向进入塔内环缝后，在离心力的作用下进一步除尘，同时对中心管加热，使中心管温度在氯化钾组分的熔点甚至沸点温度以上。中心管为耐热钢或导热性能好的陶瓷材料，外侧与进入的高温气体长期接触，温度接近甚至达到高温烟气温度，内侧与流态化的氯化钾粉体物料接触降温，部分氯化钾粉体物料受内壁高温加热成为熔融态，粘附在内壁上；另外高温烟气中的气态的氯化钾组分受粉体物料的冷却，降低到沸点温度以下，冷凝成雾滴被粉体物料吸附，并在与中心管内壁接触、碰撞时也有可能粘附在壁面。随着壁面粘附面增加，粘附层增厚，热阻增加，中心管内壁面温度增加，当温度高于熔渣组分的沸点时，熔渣层熔融脱落。
38.另一方面巧妙地将冷却塔结构设计成变径的葫芦状，并设置至少1个葫芦颈，如此结构对气-固混合物的流化混合具有如下的技术效果：
39.a，通过内径的变化可以实现气-固混合物经历多次的密相区、稀相区、密相区、稀相区，有利于生物质的充分流化，增加流化床内气流的湍动效果，强化气-固混合。
40.b，通过内径的变化彻底杜绝了流化床运行过程中存在的边壁效应和沟流。
41.c，粉体物料分级效率高。塔径的变化会引起气相流速发生相应的变化，在内径缩小区域，气相流速大，较小粒径的粉体物料被带入上一个内径扩大区域，较大粒径的粉体物料下落到下一个内径扩大区域。由于塔内由下往上温度逐渐降低，气相流速由下往上逐步降低，落到下一个区域的较大粒径的粉体物料在经过内径缩小区域时，受较大气相流速的流化作用，被拦截在该区域进一步与气-固混合物接触，粘附熔融雾滴，粒径进一步增加，当粒径大于临界沉降粒径时，越过小塔径段进入热态粉体仓。
42.所述换热器可以使用现有各种间接换热的换热器，优选为粉体物料螺旋换热器，包括粉体入口、螺旋上壳体、螺旋叶片、换热列管、排气口、上端孔板、下端孔板、中心进水管、中心出水管、进水端封头、出水端封头、螺旋下壳体、粉体出口，所述换热列管沿所述螺旋叶片轴向穿过螺旋叶片上的管孔，分别连接固定在上端孔板和下端孔板上，并通过上端孔板和下端孔板沿螺旋叶片轴向两端分别依次连接进水端封头、中心进水管和出水端封头、中心出水管，组成同轴的旋转体。
43.本发明中的粉体物料螺旋换热器结构紧凑，空间利用率高，换热效率高。在对粉体物料进行冷却或加热时，粉体物料可填充进入带过圆柱体空腔内，淹埋整个换热列管，换热面积大。
44.有益效果：
45.本发明工艺简单、占地面积小、投资成本和运行成本低、与传统的湿法去除氯化物工艺相比，节省投资60％以上，节省占地面积60％以上，节省运行成本50％以上；干法除尘全程不消耗水资源、对环境友好，无二次污染、节能降耗；氯化钾回收率高，回收率可达80％以上；提高水泥品质，同时能回收高含量的氯化钾产品，降低烟气处理成本，减少废气排放量。
附图说明
46.图1为本发明实施例1的工艺流程图。
47.图2为本发明实施例2的工艺流程图。
48.其中，1、进料斗；2、主引风机；3、旋风除尘器；4、分解炉；5、旁路引风口；6、回转窑；7、布袋除尘器；8-1、陶瓷滤膜除尘器；8-2、多管旋风除尘器；9、控温燃烧室；10、粉体喷嘴；11、燃烧器；12、窑头密封罩；a、熔渣自清理冷却塔；b、粉体物料螺旋换热器。
49.图3为本发明熔渣自清理冷却塔a的结构示意图。
50.图4为a-a剖面图。
51.图5为b-b剖视图。
52.图6为中部环形支座a2主视图。
53.图7为中部环形支座a2俯视图。
54.图8为环状鞍型料仓a6主视图。
55.图9为环状鞍型料仓a6俯视图。
56.图10为环状鞍型料仓a6左视图。
57.图11为图9的c-c剖视图。
58.其中：其中：a1、上塔体；a1-1、气体出口；a1-2、出口端塔径收缩段；a1-3、大塔径段；a1-4、小塔径段；a1-5、葫芦肚段；a1-6、葫芦肚外弧面；a2、中部环形支座；a2-1、葫芦肚内弧面；a2-2、喇叭口内弧面；a2-3、耐热混凝土；a2-4、混凝土防护钢板；a2-5、支撑垫；a3、粉体喷入口；a3-1、下层粉体喷入口；a3-2、中层粉体喷入口；a3-3、上层粉体喷入口；a3-4、粉尘回流口；a4、下塔体；a4-1、外筒体；a4-2、中心管；a4-3、喇叭口外弧面；a5、进气口；a5-1、进气口短管；a5、环状鞍型料仓；a5-1、环隙状进料口；a5-2、鞍峰；a5-3、鞍型斜面；a5-4、粉尘下料管；a5-5、鞍底；a5-6、粉尘卸灰阀；a7、热态粉体仓；a8、粉体下料管；a9、粉体卸灰阀。
59.图12为本发明粉体物料螺旋换热器b的结构示意图。
60.图13为本发明粉体物料螺旋换热器俯视图。
61.图14为图12的a-a剖视图。
62.图15为
①
局部放大图。
63.图16为
②
局部放大图。
64.图17为螺旋叶片b3结构示意图。
65.其中：b1、粉体入口；2、螺旋上壳体；b2-1、上壳体上端封板；b2-2、上壳体下端封板；b2-3、上壳体法兰；b2-4、透视孔；b3、螺旋叶片；b4、换热列管；b5、排气口；b6-1、上端吹扫气进口管；b6-2、下端吹扫气进口管；b6-3、上端吹扫气喷出环缝；b6-4、下端吹扫气喷出环缝；b6-5、下端吹扫气导出口；b7-1、上端孔板；b7-2、下端孔板；b8-1、中心进水管；b8-2、中心出水管；b9-1、上端轴承座；b9-2、下端轴承座；b9-3、轴承；b10-1、上端封头；b10、混凝土基础；b11-1、进水端封头；b11-2、出水端封头；b12、螺旋下壳体；b12-1、下壳体上端封板；b12-2、下壳体下端封板；b12-3、下壳体法兰；b13、粉体出口；b14、密封环；b15、环形导电挡盘；b16、导气环；b17、环形永磁挡盘；b18、环形垫块；b19、接线管；b20、放空口。
具体实施方式
66.下面结合附图对本发明作进一步解释说明：
67.参见图1和图2本发明系统基于水泥窑协同处置固废的含氯组分干法分离系统，包括回转窑6，所述回转窑6的窑头烟气罩12设有旁路引风口5，所述旁路引风口5经干法除尘装置与冷却塔(本实施例中为熔渣自清理冷却塔a)中部的烟气进口连接，所述冷却塔中部设有粉体喷入口；所述冷却塔底的粉体出口连接换热器(本实施例中为粉体物料螺旋换热器b)，换热器的粉体出口分别连接外排管道和冷却塔的粉体喷入口。所述冷却塔顶的烟气出口经布袋除尘器7分别连接换热器的粉体出口管道和粉磨机的气体入口
68.所述干法除尘装置包括依次连接的控温燃烧室9及高温除尘器，所述高温除尘器底部粉尘出口连接回转窑6。所述控温燃烧室9下部设有燃烧器11，所述燃烧器11上方、沿燃烧室周向设有若干个粉体喷嘴10。
69.本发明中，高温除尘器可以为陶瓷滤膜除尘器8-1(参见图1)或多管旋风除尘器8-2(参见图2)。
70.工艺过程：
71.含氯组分的固废进入水泥生产线(包括但不限于图中示出的、依次连接的进料斗1、多级的旋风除尘器3、分解炉4以及回转窑6)，在回转窑6内高温环境下，含氯组分气化进入烟气中，从回转窑6的窑头烟气罩12经旁路引风口5引出部分烟气(引出的烟气量占窑头总烟气量的4-8％体积百分比)，引出的所述部分烟气经先送入控温燃烧室9调节温度至1150℃以上(优选1150-1200℃)，再送入高温除尘器除尘后送入冷却塔内。向控温燃烧室9内通入煤气或天然气、富氧空气或氧气燃烧，同时经燃烧器11上方的粉体喷嘴10喷入秸杆类粉体物料燃烧，以促进烟气中颗粒物内的氯元素充分气化生成氯化钾蒸汽。所述秸杆类粉体物料的加入量视协同处置固废中的氯与钾的摩尔比而定，优选喷入量控制在50-100kg/万nm3烟气。所述高温除尘器分离出的烟尘颗粒物送入回转窑6内。
72.所述高温除尘器为多管旋风除尘器8-2或陶瓷滤膜除尘器8-1，多管旋风除尘器8-2可以除去80％以上的颗粒物，所述陶瓷滤膜除尘器8-1可以除去95％以上的颗粒物。
73.烟气经干法除尘后送入熔渣自清理冷却塔a内与喷入塔内的冷却的氯化钾粉体物料(温度低于150℃)直接换热降温，烟气中的含氯组分冷凝下来进入氯化钾粉体物料中，换热降温至250℃以下的烟气由塔顶部排出，换热升温至350-450℃的氯化钾粉体物料由塔底排出后送入粉体物料螺旋换热器b间接换热降温150℃以下，部分作为含氯化钾产品排出，其余部分回送熔渣自清理冷却塔a内与烟气换热。
74.所述冷却塔顶排出的换热后的烟气经布袋除尘器7除尘后，部分引出作为载气将由粉体物料螺旋换热器排出的部分氯化钾粉体物料输送至送熔渣自清理冷却塔a内与烟气换热，其余部分去粉磨机加热水泥原料；布袋除尘器7底部排出的粉料即为含氯化钾产品。
75.本实施例中熔渣自清理冷却塔a的结构在申请号202010667032.2，发明名称为“基于熔渣自清理的高温烟尘粉体流化冷却塔”的在先申请中有详细记载。参见图3-图11，技术方案包括上塔体a1，中部环形支座a2，下塔体a4，热态粉体仓a7，进气口a5(烟气进口)、气体出口a1-1(烟气出口)，粉体喷入口a3，粉体下料管a8(粗粉体物料出口)，所述上塔体a1、下塔体a4以及热态粉体仓a7内腔轴向贯通，所述上塔体a1为上端和下端均为敞口、中部至少存在一段直径缩小10-20％小塔径段a1-4以及下部直径扩大10-20％葫芦肚段a1-5，所述下
塔体a4由外筒体a4-1及中心管a4-2组成，所述外筒体a4-1位于中心管a4-2外围，与中心管a4-2同轴。
76.所述下塔体a42的外筒体a4-1上端与所述中部环形支座a2下沿连接并密封，所述中心管a4-2、中部环形支座a2以及所述外筒体a4-1形成上端封闭、下端敞口的环缝空间结构。
77.所述上塔体a1搁置在中部环形支座a2上，所述上塔体a1的葫芦肚外弧面a1-6与所述中部环形支座a2的葫芦肚内弧面a2-1接合，通过弧面接触、固定并密封。
78.所述中心管a4-2下部为圆筒状、上端口为向外扩张的喇叭口状结构体，所述中心管a4-2通过喇叭口固定悬吊在中部环形支座a2上，所述喇叭口外弧面a4-3与所述中部环形支座喇叭口内弧面a2-2接合，通过弧面接触固定并密封。
79.所述中部环形支座a2的葫芦肚内弧面a2-1位于与所述中部环形支座a2的喇叭口内弧面a2-2的上方，两弧面之间沿周向均匀设置若干个中层粉体喷入口a3-3，所述中层粉体喷入口a3-3的粉体喷入方向指向葫芦肚中心，所述中部环形支座a2通过若干根立柱支撑。
80.所述外筒体a4-1上端侧壁上切向设置进气口5。所述下塔体a4的外筒体a4-1下端口与环状鞍型料仓a6的外环上端口相连接，所述环状鞍型料仓a6内环内为热态粉体仓a7，所述热态粉体仓a7镶嵌在所述环状鞍型料仓a6内环内，所述热态粉体仓a7上端口与所述环状鞍型料仓上端口平齐，所述热态粉体仓a7上端口直径与所述中心管直径相当。
81.所述环状鞍型料仓a6的环隙状进料口a6-1对应于所述下塔体a4的环缝，位于所述下塔体a4环缝的正下方，所述环隙宽度与环缝宽度相当。
82.所述环状鞍型料仓a6的鞍形面的倾角大于粉尘的休止角，两个鞍底部连接粉尘下料管a6-4和粉尘卸灰阀a6-6。所述葫芦肚的倾斜角度大于粉体物料的休止角。
83.所述环状鞍型料仓a6内环壁上沿周向均匀设置若干个下层粉体喷入口a3-1，所述下层粉体喷入口a3-1的粉体喷入方向指向中心管下端口中心，所述上塔体a1的小塔径段沿周向均匀设置若干上层粉体喷入口a3-3，所述上层粉体喷入口a3-3的粉体喷入方向水平或倾斜向下。
84.工作原理：
85.烟气从外筒体a4-1的进气口a5引入塔内，受塔内环缝结构的控制，气体产生旋流进行旋风除尘，除下的粉尘进入环状鞍型料仓a6内。除尘后的高温气体从中心管a4-2的下端口进入中心管a4-2内，同时与下层粉体喷入口a3-1喷入的粉体物料混合流化形成气-固混合物。
86.在中心管a4-2内，气-固混合物随气流上升，并进行高效换热，粉体物料温度升高，烟气温度降低，同粉体物料与中心管4-2内壁进行热交换。
87.中心管a4-2为耐热钢或导热性能好的陶瓷材料，其外侧与进入的转炉烟气长期接触，温度接近甚至达到电炉烟气温度，中心管4-2内侧与流态化的粉体物料接触降温，部分物料受内壁高温加热成为熔融态，粘附在中心管a4-2内壁上；另外转炉烟气中的氯化钾在喷入的粉体物料的冷却作用下，温度降到沸点温度以下，冷凝并被粉体物料吸附，并在与中心管a4-2内壁接触、碰撞时也有可能粘附在壁面。随着壁面粘附面增加，粘附层增厚，热阻增加，中心管a4-2内壁面温度增加，当温度高于粘附层的沸点时，内壁上粘附层熔融脱落。
88.在中心管a4-2内转炉烟气与下层粉体喷入口a3-1喷入的粉体物料换热后，烟气降温。初步冷却后的烟气继续上升，越过中心管a4-2的上端口时，与中层粉体喷入口a3-2喷入粉体物料混合，进入上塔体a1的葫芦肚段a1-5内，与此同时，从上层粉体喷入口a3-3喷入粉体物料，沉降到葫芦肚段a1-5下沿，与上升的气-固混合物逆流接触，并混合。由于葫芦肚段a1-5截面积突然增加，来自中心管a4-2的气-固混合物的流速突然降低，产生剧烈的湍动，形成旋流，与沉降下来的粉体物料剧烈混合，快速换热，烟气温度进一步下降。
89.葫芦肚段a1-5内，由于受中心区域沉降下来的粉体物料层的阻挡，同时由于葫芦肚段a1-5截面积突然增加，气流向周边扩散、流动，加剧了气-固混合物在葫芦肚段a1-5内进一步混合，并增加了停留时间。
90.粉体物料与气-固混合物换热的同时，吸附部分冷凝下来的雾滴，粒径进一步增加，超过临界粒径后，沉降到热态粉体仓7内，并通过粉体下料管a8和粉体卸灰阀a9排出进入余热回收设备。
91.经过葫芦肚段a1-5充分冷却后的气-固混合物温度降到200℃以下，离开葫芦肚段a1-5，越过小塔径段a1-4，在大塔径段a1-3内进一步进行气-固间换热，烟气温度降到150℃以下℃，降温后的转炉烟气携带粉体物料经出口端塔径收缩段a1-2，从气体出口a1-1排出。
92.本实施例中粉体物料螺旋换热器b的结构在申请号202010667081.6，发明名称为“一种粉体物料螺旋换热器”的在先申请中有详细记载。参见图12-图17，技术方案包括粉体入口b1、螺旋上壳体b2、螺旋叶片b3、换热列管b4、排气口b5、上端孔板b7-1、下端孔板a7-2、中心进水管b8-1、中心出水管b8-2、进水端封头b11-1、出水端封头b11-2、螺旋下壳体b12、粉体出口b13，所述换热列管b4沿所述螺旋叶片b3轴向穿过螺旋叶片b3上的管孔，分别连接固定在上端孔板b7-1和下端孔板a7-2上，并通过上端孔板b7-1和下端孔板a7-2沿螺旋叶片轴b3向两端分别依次连接进水端封头b11-1、中心进水管b8-1和出水端封头b11-2、中心出水管b8-2，组成同轴的旋转体。
93.所述旋转体位于所述螺旋上壳体b2和螺旋下壳体b12组成的封闭式的圆柱体空腔内，所述中心进水管b8-1和中心出水管b8-2从圆柱体空腔的两端伸出所述圆柱体外；所述螺旋上壳体b2由上壳体上端封板b2-1、上壳体下端封板b2-2、上壳体法兰b2-3及透视孔b2-4组成；所述螺旋下壳体b12由下壳体上端封板b12-1、下壳体下端封板b12-2及下壳体法兰b12-3组成。
94.所述旋转体与所述圆柱体同轴并以1.5-5％的倾斜度安装在混凝土基础上，所述圆柱体固定安装在混凝土基础上，所述旋转体通过伸出所述圆柱体外的中心进水管b8-1和中心出水管b8-2，并通过安装在中心进水管b8-1和中心出水管b8-2上的轴承固定安装在上端轴承座b9-1和下端轴承座b9-2上，所述上端轴承座b9-1和下端轴承座b9-2固定安装在混凝土基础上。
95.所述换热列管b4由若干根平行布置的金属管组成，所述金属管的两端分别牢固并密封连接在上端孔板b7-1和下端孔板孔板b7-2上，所述上端孔板b7-1与所述进水端封头b11-1牢固并密封连接，所述下端孔板b7-2与所述出水端封头b11-2牢固并密封连接，所述进水端封头b11-1及所述出水端封头b11-2凸顶处开设中心孔，所述中心进水管b8-1和中心出水管b8-2分别牢固并密封连接在进水端封头及所述出水端封头的中心也处；所述进水端封头与所述中心进水管b8-1可以采用焊接方式安装在一起，也可以直接铸造成一个整体，
所述中心进水管b8-1也可以通过与进水端封头b11-1铸成一体的凸顶处短管法兰连接；所述出水端封头b11-2与所述中心出水管b8-2可以采用焊接方式安装在一起，也可以直接铸造成一个整体，所述中心出水管b8-2也可以通过与出水端封头b11-2铸成一体的凸顶处短管法兰连接。
96.所述出水端封头b11-2凸顶外与所述圆柱体下端封板之间依次设置环形垫块b18、环形永磁挡盘b17、环形导电挡盘b15，所述环形永磁挡盘b17嵌在导气环b16内，所述导气环b16、环形垫块b18及环形永磁挡盘b17套在所述中心出水管b8-2上并紧密固定在所述出水端封头b11-2上；所述环形导电挡盘b17套在所述中心出水管b8-2上并紧密固定在所述圆柱体下端封板上；所述导气环b16、环形垫块b18、环形永磁挡盘b17、环形导电挡盘b15与所述中心出水管b8-2同轴。
97.所述上壳体下端封板b2-2上设置下端吹扫气进口管b6-2，所述下端吹扫气进口管b6-2依次连通下端吹扫气喷出环缝b6-4、下端吹扫气导出口b6-5；所述上壳体上端封板b2-1上设置上端吹扫气进口管b6-1，所述上端吹扫气进口管b6-1连通上端吹扫气喷出环缝b6-3。
98.所述环形垫块b18的材质为高抗压强度的绝热材料，所述导气环b16的材质为绝热材料。
99.所述下壳体下端封板b12-2上设置接线管，所述环形导电挡盘b15的通电导线通过所述b19接线管引了所述圆柱体外。
100.所述螺旋上壳体b2与所述螺旋下壳体b12之间通过法兰定位并固定连接。
101.穿过所述螺旋叶片管孔的所述换热列管b4与所述螺旋叶片b3之间通过断续焊固定连接。
102.依次设置环形垫块b18、环形永磁挡盘b17、环形导电挡盘b15可套在伸出所述圆柱体外侧的中心出水管b8-2上。
103.工作原理：
104.在本发明装置内，通过上端孔板b7-1和下端孔板b7-2沿螺旋叶片3轴向两端分别依次连接进水端封头b11-1、中心进水管b8-1和出水端封头b11-2、中心出水管b8-2，组成同轴的旋转体的转运，带动粉煤灰从在螺旋上壳体b2和螺旋下壳体b12围成的封闭式圆柱体空腔内倾斜向上流动到粉体出口b13，并与换热列管b4内部逆向流动的冷却水通过管壁换热，粉煤灰温度降低，冷却水温度升高，粉煤灰从粉体出口b13排出时，温度降到100℃以下，冷却水经过加热后产生水蒸汽从中心出水管b8-2引出。旋转体通过安装在中心进水管b8-1外端的传动装置带动旋转。
105.启动步骤：
106.(1)旋转体启动前，通过导电挡盘接线管b19处引出的环形导电挡盘b15的通电导线，向环形导电挡盘b15送电，在环形永磁挡盘b17与环形导电挡盘b15之间的电磁力作用下，旋转体倾斜上移；
107.(2)打开进水阀(图中未标示出)，向旋转体注入冷却水，冷却水经过中心进水管b8-1进入进水端封头b11-1，越过上端孔板b7-1，进入换热列管b4内，再越过下端孔板b7-2进入出水端封头b11-2，汇入中心出水管b8-2；
108.(3)待换热列管4内充满水后，启动旋转体带动上端孔板b7-1、下端孔板b7-2、螺旋
叶片b3、换热列管b4等一同旋转，同时通过粉体入口b1卸入热态的粉体进入圆柱体内腔内，在螺旋叶片b3的旋转、输送作用下，圆柱体内腔内的粉体倾斜向上移动，与换热列管b4内的冷却水逆向换热，被冷却后的粉煤灰从粉体出口b13排出；
109.(4)调节粉体的卸入量及冷却水流量，从而控制从粉体出口b13排出的粉煤灰的温度。