一种白炭黑喷雾干燥系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种白炭黑喷雾干燥系统及方法，该系统包括燃机，所述燃机的燃气入口与燃气源连接，燃机废气出口与直接燃烧式热风炉相连通，热风炉高温气体出口与干燥塔气体入口连通，干燥塔物料入口与浆液罐连通，干燥塔出口与气固分离器入口连通，气固分离器气体出口连接有废水回收系统；将洁净的燃气和空气送入燃机燃烧，燃机利用高品位的热能发电，洁净的低品位低温烟气作为干燥塔的主要热源，实现了能源的梯级高效利用，采用直接燃烧式热风炉产生洁净的高温热风直接加热白炭黑浆液，干燥热效率高，省去间接加热燃煤高温热风炉必须采用的耐高温不锈钢管换热器，解决了高温换热器故障率高、价格昂贵问题，设备可靠率高、运行维护费用低。

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.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能源利用及干燥领域，特别涉及。
技术介绍
(一)白炭黑的生产特点白炭黑是一种白色、无毒、无定形微细粉状物，其SiO2含量大于90%，化学稳定性好，耐高温、不燃烧、无毒无味以及电绝缘性好等优异特性。白炭黑的用途十分广泛，可作为补强剂用于橡胶制品和轮胎(如工程机械轮胎、子午线轮胎、胶鞋、自行车彩色轮胎、乳胶制品等)，作为分散剂和载体广泛应用于医药、农药、固体消防材料、涂料及油墨中，还可以用在农药、饲料等中作载体或流动助剂，在牙膏中用作摩擦剂和增稠剂，在涂料中作沉降剂和消光剂，在纸中作填充剂等。市场上常见的白炭黑主要有气相法白炭黑和沉淀法白炭黑两种，其中沉淀法白炭黑所用原料便宜、易得，生产工艺和设备较为简单，产品售价低，目前占产品总量的85%左右。中国的白炭黑产业从1958年生产开始经历了快速发展过程，到2011年，直接从事白炭黑生产的企业有60多家，年总生产能力达到约145万吨，而当年国外白炭黑的总产量还不足100万吨。预计到2015年，中国白炭黑的生产能力将超过170万吨。白炭黑生产的主要工序:反应、压滤和干燥。反应工序生产出含有白炭黑沉淀物的粗浆液；压滤工序对粗浆液进行固液分离处理，生产出含水率为78%至85%左右的滤饼，干燥工序对滤饼加热、并蒸发除去滤饼中大部分水分，生产含水率3%至8%左右的白炭黑成品O随着白炭黑生产规模的扩大、白炭黑用途的增加，白炭黑干燥工序必须满足如下要求:(I)产品必须达到比较高的纯度，尤其在干燥过程中不能混入杂质。(2)干燥工序要求比较高的干燥热效率。白炭黑生产的干燥工序中，需要将含水率为80%左右的糊状浆液干燥成含水率5%左右的白炭黑产品，生产一吨白炭黑产品就需要蒸发掉3.75吨的水量，需消耗大量的热能和电能，属于高耗能产品，干燥工序占生产总能耗的80%以上。因此，较高的干燥热效率不仅可以节省燃料成本，还可以因为降低燃料消耗而有效降低大气污染物的排放量。(3)干燥设备必须有足够大的产量，设备的自动化水平高、连续生产，运行稳定可靠、故障率低。为了满足上述第(I)条要求，目前普遍采用间接加热热风炉:煤炭燃烧产生含有大量煤灰的高温烟气，间接加热管壁另一侧的洁净空气，洁净的热空气进入到干燥机内与白炭黑湿料直接接触换热，使湿料中的水分蒸发。为了满足上述第(2)条要求，需要提高进入到干燥机的热风初始温度。当热风温度从200°C上升到700°C时，干燥热效率可以从50%上升到88%。(二)白炭黑干燥技术现状二十世纪八十年代和九十年代开发的白炭黑的箱式干燥技术、滚筒干燥技术、旋转闪蒸干燥技术和热管干燥技术，存在如下缺点:干燥机的入口热风温度全部低于600°C，干燥热效率偏低；干燥过程的自动化程度低、人工劳动强度大、单机产量低、不能实现连续生产等。这些干燥技术逐渐被中国市场淘汰。随着耐高温不锈钢材料(如:310S)生产技术成熟，产生热风温度高达750°C的间接加热热风炉开始投入市场，干燥热效率可以高达85%以上。使用价格较低的燃煤作为燃料、使用耐高温不锈钢作为换热器的间接加热的高温热风炉正在得到推广应用；喷雾干燥技术具有易于实现自动控制、产量高、能够实现连续生产等优点。目前，以燃煤为燃料、使用耐高温不锈钢作为换热器的间接加热高温热风炉的喷雾干燥技术正在被中国白炭黑的大规模生产商所采用，具有燃料价格低、干燥热效率高、连续性生产、产量高等优点。但是，这种耐高温不锈钢间接加热的高温热风炉喷雾干燥技术存在以下不足:(I)采用间接加热的方式利用燃煤高温烟气间接加热干净的空气，必然使高温烟气温度与热风温度之间存在一定的换热温差，热效率降低；(2)虽然耐热不锈钢(如310S)能够承受一定高温，但是在烟气温度高达800°C以上的高温条件下换热，寿命非常有限，热风炉的故障率和运行维护费用高；(3)间接换热热风炉的耐热不锈钢管两侧通过的都是气体，气体之间间接换热的综合换热系数低，为了完成一定热量的交换，需要非常大的换热面积，不仅占地面积大，而且由于耐热不锈钢的价格昂贵(高达8万元/吨以上)，热风炉的造价高昂。(4)燃煤热风炉存在二氧化硫、氮氧化物、粉尘等大气污染物的排放问题，对热风炉当地环境造成不利影响。在我国目前大气污染物排放总量要求严格的条件下，很多地区的燃煤热风炉项目不能通过环境影响评价，推广应用受到限制。此外，白炭黑浆液的组成中70%至80%的成分为水分，这些水分在浆液干燥过程中转变成水蒸汽、随烟气直接排放到大气中，造成水资源的浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种充分利用能源，干燥热效率高、结构简单、大气污染物排放量少、实现烟气中废水回收的白炭黑喷雾干燥系统及方法。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是:一种白炭黑喷雾干燥系统，包括燃机，燃机与发电机相连接，所述燃机的燃气入口安装燃气过滤器后与燃气源连接，燃机空气入口处安装有空气过滤器；燃机废气出口与直接燃烧式热风炉低温气体入口相连通，直接燃烧式热风炉内的燃烧器安装燃气过滤器后通过管道与燃气源连接，热风炉高温气体出口与干燥塔气体入口连通，干燥塔物料入口与储存白炭黑浆液的浆液罐连通，干燥塔出口与气固分离器入口连通，气固分离器气体出口连接有废水回收系统。所述废水回收系统包括喷淋塔，气固分离器气体出口经引风机与喷淋塔气体入口连通，喷淋塔内部从上至下依次设置有除雾器、喷淋头和集水池，集水池分别与冷工艺水管、热工艺水管和循环水管相连通，循环水管上设置循环泵并与喷淋头相连通。所述干燥塔物料入口处设有雾化器，浆液罐通过浆液管与雾化器连通，在浆液管上设置浆液泵，浆液泵入口处设置有浆液过滤器。所述干燥塔气体入口处设有热风分布器，直接燃烧式热风炉高温气体出口与干燥塔热风分布器连通。一种白炭黑喷雾干燥方法，包括以下步骤:(I)经过过滤的燃气和空气分别通过管道进入燃机中，燃气与空气在燃机内燃烧放热，高品位热能转化为机械能推动发电机发电，低品位热能随低温烟气经低温烟道进入到直接燃烧式热风炉中；(2)经过过滤的燃气通过燃气管进入直接燃烧式热风炉为热风炉补充燃气，燃气通过燃烧器与燃机排放的富含大量氧气的低温烟气燃烧，将低温烟气加热成高温热风，高温热风通过高温烟道进入到干燥塔中与进入干燥塔的白炭黑浆液直接接触换热，白炭黑浆液中的水分蒸发后形成干燥白炭黑颗粒，高温热风换热后成为废气，蒸发的水分进入废气中；(3)干燥白炭黑颗粒随废气进入气固分离器中进行分离，白炭黑颗粒排出，废气进入废水回收系统中回收废水重复利用。步骤(2)中低温烟气被加热成温度高于700°C的高温热风后通过高温烟道进入到干燥塔中。所述干燥塔上设置热风分布器和雾化器；来自高温烟道的高温热风经热风分布器进入干燥塔，来自于浆液罐的浆液通过浆液管进入雾化器雾化成浆液滴后进入干燥塔，浆液滴与高温热风在干燥塔内直接接触换热，浆液滴在水分加热蒸发后形成干燥白炭黑颗粒。高温热风在干燥塔内完成对白炭黑浆液滴的干燥后转变成温度为80°C至130°C的废气。所述步骤(3)中气固分离器排放的烟气通过引风机进入到喷淋塔中与喷淋头喷入的循环水滴逆向流动，并直接换热，烟气温度降低、烟气中的水蒸汽凝结转变成水并被捕集到喷淋塔下部的集水池中，烟气中夹杂的小水滴进一步被布置在喷淋塔上部的除雾器捕本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种白炭黑喷雾干燥系统，其特征在于：包括燃机（28），燃机（28）与发电机（27）相连接，所述燃机（28）的燃气入口安装燃气过滤器（3）后与燃气源（1）连接，燃机（28）空气入口处安装有空气过滤器（29）；燃机（28）废气出口与直接燃烧式热风炉（25）低温气体入口相连通，直接燃烧式热风炉（25）内的燃烧器（4）安装燃气过滤器（3）后通过管道与燃气源（1）连接，直接燃烧式热风炉（25）高温气体出口与干燥塔（6）气体入口连通，干燥塔物料入口与储存白炭黑浆液的浆液罐（19）连通，干燥塔（6）出口与气固分离器（8）入口连通，气固分离器（8）气体出口连接有废水回收系统。

【技术特征摘要】
1.一种白炭黑喷雾干燥系统，其特征在于:包括燃机(28)，燃机(28)与发电机(27)相连接，所述燃机(28)的燃气入口安装燃气过滤器(3)后与燃气源(I)连接，燃机(28)空气入口处安装有空气过滤器(29 );燃机(28 )废气出口与直接燃烧式热风炉(25 )低温气体入口相连通，直接燃烧式热风炉(25 )内的燃烧器(4)安装燃气过滤器(3 )后通过管道与燃气源(I)连接，直接燃烧式热风炉(25)高温气体出口与干燥塔(6)气体入口连通，干燥塔物料入口与储存白炭黑浆液的浆液罐(19)连通，干燥塔(6)出口与气固分离器(8)入口连通，气固分离器(8)气体出口连接有废水回收系统。2.根据权利要求1所述的白炭黑喷雾干燥系统，其特征在于:所述废水回收系统包括喷淋塔(18)，气固分离器(8)气体出口经引风机(10)与喷淋塔(18)气体入口连通，喷淋塔(18)内部从上至下依次设置有除雾器(17)、喷淋头(16)和集水池(12)，集水池(12)分别与冷工艺水管(11 )、热工艺水管(13)和循环水管(15)相连通，循环水管(15)上设置循环泵(14)并与喷淋头(16)相连通。3.根据权利要求1或2所述的白炭黑喷雾干燥系统，其特征在于:所述干燥塔(6)物料入口处设有雾化器(23 )，浆液罐(19 )通过浆液管(22 )与雾化器(23 )连通，在浆液管(22 )上设置浆液泵(21 )，浆液泵(21)入口处设置有浆液过滤器(20 )。4.根据权利要求1或2所述的白炭黑喷雾干燥系统，其特征在于:所述干燥塔(6)气体入口处设有热风分布器 (24)，直接燃烧式热风炉(25)高温气体出口与干燥塔热风分布器(24)连通。5.一种基于权利要求1干燥系统的白炭黑喷雾干燥方法，其特征在于包括以下步骤: (1)经过过滤的燃气和空气分别通过管道进入燃机(28)中，燃气与空气在燃机(28)内燃烧放热，高品位热能转化为机械能推动发电机(27)发电，低品位热能随低温烟气经低温烟道(26...

【专利技术属性】
技术研发人员：何秀锦，
申请(专利权)人：凤阳海泰科能源环境管理服务有限公司，
类型：发明
国别省市：