本技术是关于冶金，特别是关于一种石煤型钒矿脱碳和氧化焙烧一体装置。
背景技术：
1、钒常以钒铁、钒化合物和金属钒的形式广泛应用于冶金、宇航、化工和电池等行业。钒液流电池储能电站是大规模化学储能的首选，其在风光发电新能源领域应用前景广阔。钒以微合金元素加入金属如钢中，可以提高钢材的强度，硬度，延展性和耐磨性，是发展新型微合金材料不可缺少的元素之一。随着钒在冶金、化工、新能源等领域的广泛应用，钒的年需求量将达到40万吨，是目前全国年钒生产量的4倍，开发含钒石煤矿产资源具有极大的经济和社会意义。
2、石煤型钒矿大多含有15%左右的碳，现有石煤型钒矿提钒技术，首先脱除石煤型钒矿中的碳含量，其解决方案是建设一个专用的脱碳炉将石煤型钒矿中的碳含量烧失，然后再用烧失后的石煤钒矿渣提钒。在提钒工艺中，用石煤钒矿渣制粉与焙烧添加剂混合制球焙烧，在焙烧工序又要用外部热源（煤，天然气等）焙烧石煤钒矿球。这样，石煤型钒矿的热量未能充分利用，焙烧过程中又增加能耗，且石煤型钒矿在脱碳烧失过程中局部温度会达到900℃以上，造成部分钒被包裹在溶化的云母和石英中，被包裹的钒在后续提钒工艺中难以有效提取，这样既增加了生产成本，又浪费了资源。
技术实现思路
1、本实用新型的目的在于提供一种石煤型钒矿脱碳和氧化焙烧一体装置，其集石煤型钒矿脱碳和氧化焙烧于一体，用石煤型钒矿脱碳的热量氧化焙烧石煤钒矿球，既解决了石煤型钒矿提钒需要先脱碳的问题，又解决了焙烧石煤钒矿球所需要的热源。
2、为实现上述目的，本实用新型提供了一种石煤型钒矿脱碳和氧化焙烧一体装置，包括预热炉、焙烧窑、热风炉以及保温冷却装置；其中，预热炉包括矿球布料车、矿球入口、干燥矿球卸料器、预热矿球卸料器和焙烧烟气缓存室，矿球布料车位于矿球入口正前方，矿球入口设置在预热炉上部，并与矿球布料车和干燥矿球卸料器相连通，矿球布料车经矿球入口进入预热炉将钒矿球送入至干燥矿球卸料器上，干燥矿球卸料器位于预热炉中部，并位于矿球入口下方，预热矿球卸料器位于预热炉下部，并位于干燥矿球卸料器正下方，焙烧烟气缓存室位于预热炉底部、预热矿球卸料器下方；焙烧窑包括焙烧矿球送料器，焙烧矿球送料器与预热矿球卸料器相连通，用于将预热矿球通过焙烧矿球送料器送入焙烧旋转筒中，焙烧旋转筒上设置有高温富氧热风进料口和焙烧旋转筒出料口，高温富氧热风进料口和焙烧旋转筒出料口分别与热风炉、保温冷却装置相连通，所述高温富氧热风进料口用于接收热风炉送入的高温热风和富氧空气鼓风机送入的富氧空气，焙烧旋转筒出料口用于将焙烧矿球卸入保温冷却装置。
3、在本实用新型的一实施方式中，预热炉还包括烟气净化器、烟气分布器、烟气引风机和第一设备平台，烟气净化器位于预热炉的侧面，烟气引风机安装在预热炉顶外部平台上，烟气引风机的进口与烟气分布器相连通，烟气引风机的出口与烟气净化器相连通，烟气净化器位于第一设备平台上，焙烧烟气缓存室与烟气引风机相连通。
4、在本实用新型的一实施方式中，焙烧窑包括焙烧旋转筒烟气出口、焙烧旋转筒进料口、第一焙烧旋转筒基座、焙烧旋转筒动力、第二焙烧旋转筒基座和第二设备平台，焙烧旋转筒为长圆管形，纵向呈倾斜状安装在第一焙烧旋转筒基座、第二焙烧旋转筒基座上，其中第一焙烧旋转筒基座高于第二焙烧旋转筒基座，焙烧旋转筒进料口设置在焙烧旋转筒靠近预热炉的一端，焙烧矿球送料器的进料端位于焙烧烟气缓存室内预热矿球卸料器下方，焙烧矿球送料器的出料端位于焙烧旋转筒进料口内，且与预热矿球卸料器相通，焙烧旋转筒烟气出口与焙烧旋转筒进料口在同一端，与预热炉底部的焙烧烟气缓存室相通，第一焙烧旋转筒基座、第二焙烧旋转筒基座位于第二设备平台上，且分别在焙烧旋转筒正下方靠近两端的位置。
5、在本实用新型的一实施方式中，焙烧旋转筒动力位于第二设备平台上，并设置在靠近焙烧旋转筒中部的位置，焙烧旋转筒上设置有高温富氧热风进口和焙烧旋转筒出料口，焙烧旋转筒出料口设置在焙烧旋转筒靠近热风炉一端，并与保温冷却装置的保温塔相连通，高温富氧热风进口与焙烧旋转筒出料口位于焙烧旋转筒同一端并与热风炉的高温热风出口和富氧空气鼓风机出口相连通。
6、在本实用新型的一实施方式中，热风炉包括石煤钒矿粉给料机、热风鼓风机、热风缓存室、热风缓存室飞灰集槽、燃烧炉膛、高温热风出口、富氧空气鼓风机和工业制氧机，石煤钒矿粉给料机设置在热风炉一侧，并与热风炉的焙烧炉膛相连通，热风鼓风机的进口与热风缓存室相连，热风鼓风机的出口与燃烧炉膛的进风口相连，热风缓存室设置在热风炉另一侧，热风缓存室的热风进口与保温冷却装置的冷却筒热风出口通道相连通，热风缓存室设置有热风缓存室飞灰集槽，燃烧炉膛设置在热风炉中心，燃烧炉膛的高温热风出口设置在热风炉正后方上部，并与焙烧旋转筒的高温富氧热风进口相连通，富氧空气鼓风机的进口与工业制氧机的出口相连，富氧空气鼓风机与工业制氧机均设置在第二设备平台上，并位于焙烧旋转筒出料端与冷却筒相对应的另一侧，富氧空气鼓风机的出口与高温富氧热风进口相连通。
7、在本实用新型的一实施方式中，热风炉还包括热风炉飞灰集槽、灰渣出料机、热风炉操作室、热风炉控制器和第三设备平台，灰渣出料机设置在燃烧炉膛下方，并与燃烧炉膛的排渣口、热风缓存室飞灰集槽和热风炉飞灰集槽相连通，热风炉操作室设置在热风炉前方的第三设备平台上，热风炉控制器位于热风炉操作室内，第三设备平台位于第二设备平台侧下方，第一设备平台位于第二设备平台上方。
8、在本实用新型的一实施方式中，保温冷却装置包括保温塔、冷却水盘管、冷却矿球卸料器、冷却矿球提升机、冷却筒热风出口通道、冷却筒进料口、冷却筒、冷却筒出料口和冷却鼓风机，保温塔基础位于第三设备平台上，并设置在焙烧旋转筒出料口下方，且与焙烧旋转筒出料口相连通，冷却水盘管设置在冷却矿球卸料器下方，冷却矿球提升机上方，冷却水盘管的进水口与常温水源连通，出水口与热水储罐连通，冷却矿球卸料器设置在保温塔下部，并与冷却矿球提升机的进料口相连通，冷却矿球提升机设置在保温塔底部，冷却矿球提升机的出料口与冷却筒进料口相连通，冷却筒为长方形筒体，纵向呈倾斜状安装，其基础设立在第二设备平台上，冷却筒的空气进口端与冷却鼓风机相连，热风出口端穿过保温塔上部冷却筒热风出口通道与热风炉的热风缓存室相连，冷却矿球输送机布置在冷却筒内，冷却矿球输送机的进料端与冷却筒进料口相连通，出料端与冷却筒出料口相连通，冷却筒出料口设置在冷却空气进口端冷却筒的下半部。
9、在本实用新型的一实施方式中，保温冷却装置还包括第一冷却筒基座、第二冷却筒基座、冷却空气分流器、保温冷却装置操作室以及保温冷却装置控制器，第一冷却筒基座、第二冷却筒基座分别布置在冷却筒正下方第二设备平台上，第二冷却筒基座高于第一冷却筒基座，冷却鼓风机设置在冷却筒空气进口端，冷却鼓风机的出口与冷却筒上半部相连，将常温空气送入冷却筒内，冷却空气分流器设置在冷却筒内，并安装在冷却筒上壁与冷却矿球输送机上方之间形成的空间中，用于将冷却空气引导向冷却矿球输送机，保温冷却装置操作室设置在第二设备平台上冷却筒靠近预热炉一侧，保温冷却装置操作室内布置有保温冷却装置控制器。
10、在本实用新型的一实施方式中，还包括焙烧控制系统，焙烧控制系统包括总控制室，总控制室设置在第一设备平台上预热炉靠焙烧旋转筒进料口一侧，总控制室内布置有总控制器、监视监测器、总操作台和预热焙烧控制器，总控制器、监视监测器、总操作台与各分系统控制器及控制点传感器通过控制线路或以太网信号连接，预热焙烧控制器设置在第一设备平台上与烟气净化器相对的预热炉另一侧的总控制室内。
11、与现有技术相比，根据本实用新型具有如下优点：
12、1）石煤型钒矿含有碳质，需要脱碳后才能提钒。本实用新型用石煤钒矿作为燃料在热风炉炉膛燃烧，其产生的高温热风直接送进焙烧窑，保证焙烧窑的高温氧化焙烧温度，焙烧窑无须外加热源就可以氧化焙烧钒矿球。石煤钒矿在热风炉燃烧后的飞灰和炉渣中的碳含量降低到2%以下，可以作为提钒原料。这样既节省了焙烧钒矿球的能源消耗，也解决了石煤型钒矿原矿需要先脱碳再提钒的问题。
13、2）本实用新型将脱碳的热量用于氧化焙烧，做到了石煤钒矿的综合利用，提高了资源利用率，按石煤钒矿生产五氧化二钒测算，每吨五氧化二钒可节省标煤8-10吨。
14、3）采用本实用新型焙烧石煤钒矿，焙烧烟气可以做到完全有组织汇集，经净化后可以达标排放，解决了现行石煤钒矿焙烧窑存在的部分烟气无组织排放污染环境的问题。
15、4）采用本实用新型的石煤型钒矿脱碳和氧化焙烧一体装置，项目投资规模比传统先脱碳再氧化焙烧的方法减少20%，生产流程短，占地面积少，企业经济效益好。
1.一种石煤型钒矿脱碳和氧化焙烧一体装置，其特征在于，包括预热炉（1）、焙烧窑（2）、热风炉（3）、保温冷却装置（4）以及焙烧控制系统（5）；
2.如权利要求1所述的石煤型钒矿脱碳和氧化焙烧一体装置，其特征在于，所述预热炉（1）还包括烟气净化器（11）、烟气分布器（12）、烟气引风机（13）和第一设备平台（110），所述烟气净化器（11）位于预热炉（1）的侧面，所述烟气引风机（13）安装在所述预热炉（1）顶外部平台上，所述烟气引风机（13）的进口与烟气分布器（12）相连通，所述烟气引风机（13）的出口与烟气净化器（11）相连通，所述烟气净化器（11）位于第一设备平台（110）上，所述焙烧烟气缓存室（18）与烟气引风机（13）相连通。
3.如权利要求2所述的石煤型钒矿脱碳和氧化焙烧一体装置，其特征在于，所述焙烧窑（2）包括焙烧旋转筒烟气出口（22）、焙烧旋转筒进料口（23）、第一焙烧旋转筒基座（25）、焙烧旋转筒动力（26）、第二焙烧旋转筒基座（27）和第二设备平台（210），所述焙烧旋转筒（24）为长圆管形，纵向呈倾斜状安装在第一焙烧旋转筒基座（25）、第二焙烧旋转筒基座（27）上，其中第一焙烧旋转筒基座（25）高于第二焙烧旋转筒基座（27），所述焙烧旋转筒进料口（23）设置在所述焙烧旋转筒（24）靠近预热炉（1）的一端，所述焙烧矿球送料器（21）的进料端位于所述焙烧烟气缓存室（18）内、预热矿球卸料器（17）下方，所述焙烧矿球送料器（21）的出料端位于焙烧旋转筒进料口（23）内，且与预热矿球卸料器（17）相通，所述焙烧旋转筒烟气出口（22）与焙烧旋转筒进料口（23）在同一端，与预热炉（1）底部的焙烧烟气缓存室（18）相通，所述第一焙烧旋转筒基座（25）、第二焙烧旋转筒基座（27）位于第二设备平台（210）上，且分别在所述焙烧旋转筒（24）正下方靠近两端的位置。
4.如权利要求3所述的石煤型钒矿脱碳和氧化焙烧一体装置，其特征在于，所述焙烧旋转筒动力（26）位于第二设备平台（210）上，并设置在靠近焙烧旋转筒（24）中部的位置，所述焙烧旋转筒（24）上设置有高温富氧热风进口（28）和焙烧旋转筒出料口（29），所述焙烧旋转筒出料口（29）设置在焙烧旋转筒（24）靠近热风炉（3）一端，并与保温冷却装置（4）的保温塔（41）相连通，所述高温富氧热风进口（28）与焙烧旋转筒出料口（29）位于焙烧旋转筒（24）同一端并与热风炉（3）的高温热风出口（36）和富氧空气鼓风机（37）出口相连通。
5.如权利要求2所述的石煤型钒矿脱碳和氧化焙烧一体装置，其特征在于，所述热风炉（3）包括石煤钒矿粉给料机（31）、热风鼓风机（32）、热风缓存室（33）、热风缓存室飞灰集槽（34）、燃烧炉膛（35）、高温热风出口（36）、富氧空气鼓风机（37）和工业制氧机（38），所述石煤钒矿粉给料机（31）设置在热风炉（3）一侧，并与热风炉（3）的燃烧炉膛（35）相连通，所述热风鼓风机（32）的进口与热风缓存室（33）相连，所述热风鼓风机（32）的出口与燃烧炉膛（35）的进风口相连，所述热风缓存室（33）设置在热风炉（3）另一侧，所述热风缓存室（33）的热风进口与保温冷却装置（4）的冷却筒热风出口通道（45）相连通，所述热风缓存室（33）设置有热风缓存室飞灰集槽（34），燃烧炉膛（35）设置在热风炉中心，所述燃烧炉膛（35）的高温热风出口（36）设置在热风炉（3）正后方上部，并与焙烧旋转筒（24）的高温富氧热风进口（28）相连通，所述富氧空气鼓风机（37）的进口与工业制氧机（38）的出口相连，所述富氧空气鼓风机（37）与工业制氧机（38）均设置在第二设备平台（210）上，并位于焙烧旋转筒（24）出料端与冷却筒（47）相对应的另一侧，所述富氧空气鼓风机（37）的出口与高温富氧热风进口（28）相连通。
6.如权利要求5所述的石煤型钒矿脱碳和氧化焙烧一体装置，其特征在于，所述热风炉（3）还包括热风炉飞灰集槽（39）、灰渣出料机（310）、热风炉操作室（311）、热风炉控制器（312）和第三设备平台（313），所述灰渣出料机（310）设置在燃烧炉膛（35）下方，并与燃烧炉膛（35）的排渣口、热风缓存室飞灰集槽（34）和热风炉飞灰集槽（39）相连通，热风炉操作室（311）设置在热风炉（3）前方的第三设备平台（313）上，热风炉控制器（312）位于热风炉操作室（311）内，所述第三设备平台（313）位于第二设备平台（210）侧下方，所述第一设备平台（110）位于第二设备平台（210）上方。
7.如权利要求6所述的石煤型钒矿脱碳和氧化焙烧一体装置，其特征在于，所述保温冷却装置（4）包括保温塔（41）、冷却水盘管（42）、冷却矿球卸料器（43）、冷却矿球提升机（44）、冷却筒热风出口通道（45）、冷却筒进料口（46）、冷却筒（47）、冷却筒出料口（411）和冷却鼓风机（412），所述保温塔（41）基础位于第三设备平台（313）上，并设置在焙烧旋转筒出料口（29）下方，且与焙烧旋转筒出料口（29）相连通，冷却水盘管（42）设置在冷却矿球卸料器（43）下方、冷却矿球提升机（44）上方，冷却水盘管（42）的进水口与常温水源连通，出水口与热水储罐连通，冷却矿球卸料器（43）设置在保温塔（41）下部，并与冷却矿球提升机（44）的进料口相连通，所述冷却矿球提升机（44）设置在保温塔（41）底部，所述冷却矿球提升机（44）的出料口与冷却筒进料口（46）相连通，所述冷却筒（47）为长方形筒体，纵向呈倾斜状安装，其基础设立在第二设备平台（210）上，所述冷却筒（47）的空气进口端与冷却鼓风机（412）相连，热风出口端穿过保温塔（41）上部冷却筒热风出口通道（45）与热风炉（3）的热风缓存室（33）相连，冷却矿球输送机（49）布置在冷却筒（47）内，所述冷却矿球输送机（49）的进料端与冷却筒进料口（46）相连通，出料端与冷却筒出料口（411）相连通，所述冷却筒出料口（411）设置在冷却空气进口端冷却筒（47）的下半部。
8.如权利要求7所述的石煤型钒矿脱碳和氧化焙烧一体装置，其特征在于，所述保温冷却装置（4）还包括第一冷却筒基座（48）、冷却矿球输送机（49）、第二冷却筒基座（410）、冷却空气分流器（413）、保温冷却装置操作室（414）以及保温冷却装置控制器（415），第一冷却筒基座（48）、第二冷却筒基座（410）分别布置在冷却筒（47）正下方第二设备平台（210）上，其中第二冷却筒基座（410）高于第一冷却筒基座（48），所述冷却鼓风机（412）设置在冷却筒（47）空气进口端，所述冷却鼓风机（412）的出口与冷却筒（47）上半部相连，将常温空气送入冷却筒（47）内，所述冷却空气分流器（413）设置在冷却筒（47）内，并安装在冷却筒（47）上壁与冷却矿球输送机（49）上方之间形成的空间中，保温冷却装置操作室（414）设置在第二设备平台（210）上冷却筒（47）靠近预热炉一侧，保温冷却装置操作室（414）内布置有保温冷却装置控制器（415）。
9.如权利要求2所述的石煤型钒矿脱碳和氧化焙烧一体装置，其特征在于，所述焙烧控制系统（5）包括总控制室（51），所述总控制室（51）设置在第一设备平台（110）上预热炉（1）靠焙烧旋转筒进料口（23）一侧，总控制室（51）内布置有总控制器（52）、监视监测器（53）、总操作台（54）和预热焙烧控制器（19），所述总控制器（52）、监视监测器（53）、总操作台（54）与各分系统控制器及控制点传感器通过控制线路或以太网信号连接，预热焙烧控制器（19）设置在第一设备平台（110）上与烟气净化器（11）相对的预热炉（1）另一侧的总控制室（51）内。
