CN101556037A - 循环蓄热节能综合利用环保装置 - Google Patents

Abstract

循环蓄热节能综合利用环保装置，属于环保设备，尤其是治理三废的环保型催化设备。它包括炉膛及烟道，炉膛内有燃烧室，燃烧室内有催化床组成阶梯式炉排，在炉膛外设有自动装料机、料斗、自动推炭机和重力除渣机，在炉膛的上方是锅炉，锅炉有烟管，锅炉两侧是侧翼通道。其关键技术是在料斗内安装有等离子体加热机，在燃烧室两侧设有防结渣水箱，在催化床四周布置有连通水管与防结渣水箱连通，在炉膛内催化床的上方、炉膛拱旋的下方安装有蓄热器，自动推炭机设有推杆，推杆与阶梯式炉排连接。烟道上设节能水套和综合回收装置。本发明装置充分节能，控制污染物排放。

Description

循环蓄热节能综合利用环保装置

(一)技术领域：

循环蓄热节能综合利用环保装置，属属环保设备，尤其是治理三废的环保型催化设备。

(二)背景技术：

我国迄今使用锅炉筒胆60多万台，窑炉80多万台座。它们以层燃炉排为主，其次是流化床锅炉筒胆，加煤制气发生炉。在煤转化过程，即煤燃烧时，在正压作用下逸出的可燃物浪费极大，高能耗高污染的冶炼钢铁、电解铝、建材、造纸、化工制革、炭素业和垃圾焚烧炉等排放的3、4苯并芘(BaP)为代表的多环芳烃和二恶英(PCDD/Fs)是强致癌物和致人类畸形甚至绝肓的危害物。层燃炉年耗煤量5亿多吨，每年总能源消耗和污染排放十分严重。加之电厂锅炉筒胆采用煤干石，石灰，石膏钙基固硫，该法固硫效率低，且影响煤炭燃烧值，导致炉子出力小，热效率降低，浪费资源情况严重。燃煤炉燃烧系统技术水平普遍不高，运行热效率偏底，热效率不足65％，是污染排放严重的重要原因。

(三)发明内容：

本发明要解决的问题就是针对以上不足而提供一种节能、控制污染物排放的环保装置。其技术方案如下：

它包括炉膛及烟道，炉膛内有燃烧室，燃烧室内有催化床组成阶梯式炉排，在炉膛外设有自动装料机、料斗、自动推碳机和重力除渣机，在炉膛的上方是锅炉，锅炉有烟管，锅炉两侧是侧翼通道。其关键技术是在料斗内安装有等离子体加热机，在燃烧室两侧设有防结渣水箱，在催化床四周布置有连通水管与防结渣水箱连通，在炉膛内催化床的上方、炉膛拱旋的下方安装有蓄热器，自动推碳机设有推杆，推杆与阶梯式炉排连接。烟道上设节能水套和综合回收装置。

与现有技术相比本发明具有的有益效果是：

1、本发明装置不改变锅炉、窑炉主体结构，只改变燃烧系统烧油、烧气和烧煤的加热机结构，发明一种非平衡等离子体电子与催化剂结合的加热机，催化煤预热，在干馏时将潜伏的污染物破坏分解在源头；

2、在炉膛内安装蓄热器，吸收热能后循环利用，加大了受热面，提高热效率达到90％以上；

3、燃烧室两侧设有防结渣水箱，避免碳粒不完全燃烧，提高热效率，节能。

4、催化床四周布置有连通水管和阶梯推炭机产生蒸汽与CO₂反应生成CO和H₂的新能源，增强炉内燃烧而节能。

5、炉排为阶梯式催化活化供氧，使煤充分燃烧而节能，替换传统链条炉，常用组合往复炉，手摇式活动炉排和手烧固定炉篦。

6、有害物的回收利用装置使脱硫率达到了95％，在脱硫的同时，生产出市场需求的产品，降低了脱硫成本。

7、通过以上手段，本发明从根本上在源头彻底杜绝多项污染物的排放，与现有技术相比，节约能源、资源10～30％，极大地提高了对资源的有效综合利用率，达到了节能减排的目的，经济效益显著，适用于新锅炉配套，旧锅炉、窑炉及冶金化工等各种炉的改造。

(四)附图说明：

图1，是本发明结构示意图；

图2，是图1B-B视图；

图3，是图2R-R视图；

图4，是图2h-h视图；

图5，是本发明等离子体加热机结构示意图。

(五)具体实施方式：

参见图1-图6，本发明包括炉膛及烟道，炉膛内有燃烧室，燃烧室内有催化床3组成阶梯式炉排，在炉膛外设有自动装料机1、料斗、自动推碳机30和重力除渣机29，在炉膛的上方是锅炉7，锅炉有烟管8，锅炉两侧是侧翼通道9。其关键技术是在料斗内安装有等离子体加热机2，等离子体加热机2是在一瓷管35内装有钨丝37，在瓷管外壁粘结有催化剂层36，在瓷管两端缠绕有金属丝34。在料斗后安装有二次供风机31。在燃烧室两侧设有防结渣水箱4，在催化床3四周布置有连通水管32与防结渣水箱4连通，连通水管32还与锅炉7的进水口连接，在连通水管32上安装有抽水泵33向锅炉7内抽水。在炉膛内催化床3的上方、炉膛拱旋的下方安装有Z形蓄热器6，自动推碳机30设有推杆5，推杆5与阶梯式炉排连接，推杆5是空心管，在空心管的上方管壁上开有蒸汽孔，管内装有自来水。烟道上设节能水套10和综合回收装置。综合回收装置是在烟道上安装自动往复推拉降温催化床28，降温催化床28经管道连接吸收反应塔，吸收反应塔的进气口处是汇风室12，汇风室12下方设有潜水喷射反应器11和液相还原催化床13，汇风室12上方依次设有筛板20、水回流管14和水回流堰15、环板16和中心板17。吸收反应塔底端通过蝶阀26和管道连接蒸发结晶器19，蒸发结晶器19内安装旋流搅拌器38，蒸发结晶器的上端壁上安装有抽真空管21，蒸发结晶器的出口连接回收品输出管道，蒸发结晶器的底端安装螺旋输送机23，螺旋输送机的螺旋22位于回收品的输出管道中，从节能水套10上连接有蒸汽管24通入回收品输出管道的出口处。

本发明适用于各种用油、用气、用煤等能源的锅炉筒胆、窑炉、焚烧炉、煤气发生炉的节能减排以及火电站大气污染的氮氧化物治理，硫资源回收综合利用。

本发明的工作过程和原理是：

煤炭经自动装料机1装入煤斗内，将油、汽压缩于等离子体加热机2的喷嘴内，等离子体加热机以高能物理、放电物理、放电化学、反应工程学、热能高频超导工程学、环境催化工程学等学科技术融为一体，点燃喷嘴，煤在料斗内经加温预热活化干燥后进入催化床3，化学反应致使潜伏的黑烟转化为CH₄和CO气相燃烧，NO_X还原为N₂、CO₂和H₂O无害化排放。根据煤燃烧过程就是化学反应全过程机理，使活化氧分子受热效反应，催化传质作用下，快速渗透到煤粒碳氢支链中，激活发生复杂交换反应，利用煤中固有的杂物如碳酸钙、铝酸钙与氧化合为氧化钙、氧化铝、氧化镁、硫化铁硫等物，氧化氮与碳氢反应生成氨，与甲烷反应也生成氨，使SO₂生成多种复杂的硫盐物固于炭渣灰中，作建材综合利用；氮氧化物在催化氧化还原为N₂、CO₂和H₂O无害化排放；赤热的CO₂与蒸汽反应生成CO、H₂作新能源燃烧和减量化排放。推碳机的推杆5内加热产生的蒸汽与赤热的CO₂反应生成新能源CO和H₂在炉内加强燃烧。煤炭燃烧后产生的粉尘颗粒物在炉内以五次回程流动碰撞截留沉降：第一次经Z型蓄热器6时碰撞大颗粒42％；第二次经炉膛拱旋时被截留20％；第三次经锅炉筒胆截留10％；第四次热汽流经侧冀通道9时被截留8％；第五次沿烟管8再次被截留5％。这样微细飘尘遭遇蒸汽水分子捕集，沉积在炉内自净，使热能吸收停留在炉中，提高热效率和热能的利用率。为避免煤炭在还原段燃烧不充分，产生结渣，在燃烧室两侧设有防结渣水箱4，防结渣水箱4内的水通过连通水管32在加热到80℃时由抽水泵33抽入锅炉筒胆内。二次供风机31扰动氧化火焰，使其强化燃烧而节能，更提高炉内气氛。当炉内排出高温的尾气流，烟道上设置的节能水套10吸收热能产生蒸汽，提供给烘干加热的硫副产品利用。

有害物的回收利用方法是：

SO₂气体进入降温催化床28，经引风机27吸入吸收反应塔的汇风室12，旋转分流致潜水喷射反应器11，再经液相还原催化床13催化后，使SO₂与吸收介质界面扩大并提高传质速率达到80％，再随气流分流到筛板20，在充分接触分压作用下，分别经中心板17、环板16迷宫碰撞脱水分离后，洁净气体由烟囱18排空。潜水喷射反应器11内盛装有液体；液相还原催化床13下方装有液相固体催化剂。因吸收反应塔内有内在气压，水回流管15和水回流堰14起平衡水压的作用，维持设备正常运行。混合溶液经吸收反应塔内蝶阀26流向蒸发结晶器19，蒸汽从蒸汽管24进入，旋流搅拌器38搅拌，并经过抽真空管21抽排出真空气。结晶体经阀门流入螺旋输送机23，经螺旋22输送至包装口25，蒸汽管内的蒸汽对回收品进行烘干，以硫酸镁、硫酸亚铁、亚硫酸铵或硫酸氢铵、硫磺等作为硫副产物，入袋包装后销售。

为了进一步降低脱硫成本，采用废铁屑、废铁粉(铸铁厂废铁居多)加水在催化剂作用下吸收SO₂生成有广泛用途的硫酸亚铁。以FeSO₄，7H₂O为吸收剂，用烟气中的SO₂作原料合成高效无机高分子絮凝剂-聚合硫酸铁，从而克服了石灰法脱硫效率低，副产品无市场等缺点，走出了以废制铁，变废为宝的新路子。用废铁粉作脱硫剂生产水处理剂，则可综合处理铁屑渣与尾气中污染物SO₂，变成处理污水的畅销产品，更具有开发前景。如用碱性废液如：NaOH，NH₃，Ca(OH)₂，CaO作脱硫剂，在催化剂作用下的吸收反应塔内与烟气充分接触时，与烟气中的NO_x，SO₂发生中和，在脱硫的同时可以处理烟气中烟尘颗粒物，脱硫率达95％。

Claims (8)

1、一种循环蓄热节能综合利用环保装置，包括炉膛及烟道，炉膛内有燃烧室，燃烧室内有催化床(3)组成阶梯式炉排，在炉膛外设有自动装料机(1)、料斗、自动推碳机(30)和重力除渣机(29)，在炉膛的上方是锅炉(7)，锅炉有烟管(8)，锅炉两侧是侧翼通道(9)，其特征是在料斗内安装有等离子体加热机(2)，在燃烧室两侧设有防结渣水箱(4)，在催化床(3)四周布置有连通水管(32)与防结渣水箱(4)连通，在炉膛内催化床(3)的上方、炉膛拱旋的下方安装有蓄热器(6)，自动推碳机(30)设有推杆(5)，推杆(5)与阶梯式炉排连接；烟道上设节能水套(10)和综合回收装置。

2、根据权利要求1所述的循环蓄热节能综合利用环保装置，其特征是等离子体加热机(2)是在一瓷管(35)内装有钨丝(37)，在瓷管外壁粘结有催化剂层(36)，在瓷管两端缠绕有金属丝(34)。

3、根据权利要求1所述的循环蓄热节能综合利用环保装置，其特征是连通水管(32)与锅炉(7)的进水口连接。

4、根据权利要求1所述的循环蓄热节能综合利用环保装置，其特征是在连通水管(32)上安装有抽水泵(33)向锅炉(7)内抽水。

5、根据权利要求1所述的循环蓄热节能综合利用环保装置，其特征是推杆(5)是空心管，在空心管的上方管壁上开有蒸汽孔，管内装有自来水。

6、根据权利要求1所述的循环蓄热节能综合利用环保装置，其特征是蓄热器(6)为Z形蓄热器。

7、根据权利要求1所述的循环蓄热节能综合利用环保装置，其特征是在料斗后安装有二次供风机(31)。

8、根据权利要求1所述的循环蓄热节能综合利用环保装置，其特征是综合回收装置是在烟道上安装自动往复推拉降温催化床(28)，降温催化床(28)经管道连接吸收反应塔，吸收反应塔的进气口处是汇风室(12)，汇风室(12)下方设有潜水喷射反应器(11)和液相还原催化床(13)，汇风室(12)上方依次设有筛板(20)、水回流管(14)和水回流堰(15)、环板(16)和中心板(17)，吸收反应塔底端通过蝶阀(26)和管道连接蒸发结晶器(19)，蒸发结晶器(19)内安装旋流搅拌器(38)，蒸发结晶器的上端壁上安装有抽真空管(21)，蒸发结晶器的出口连接回收品输出管道，蒸发结晶器的底端安装螺旋输送机(23)，螺旋输送机的螺旋(22)位于回收品的输出管道中，从节能水套(10)上连接有蒸汽管(24)通入回收品输出管道的出口处。

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