CN102039070A - 分离高温气体携带的熔化状态粉尘的方法、设备和应用 - Google Patents

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Abstract

分离高温气体携带的熔化状态粉尘的方法、设备和应用。本发明涉及分离或收集高温气体携带的熔化状态粉尘的技术，具体讲涉及燃料燃烧、固体燃料气化、固体物料加热熔化、玻璃熔制、冶金等高温化学化应中产生的高温气体携带的熔化状态粉尘的分离技术，应用本发明可以改进上述高温化学反应的方法，实现提高效率、节约能源、改善环境的目的。本发明的方法是：将携带熔化状态粉尘的高温气体在粘附分离器的内空中冲刷粘附分离器内的壁面，熔化状态粉尘受自身粘性作用粘附在壁面上与高温气体分离，粘附在壁面上的熔化状态粉尘受自身重力作用流动到粘附分离器底部的液态排放口输出粘附分离器，高温气体从粘附分离器的出气口输出。

Description

分离高温气体携带的熔化状态粉尘的方法、设备和应用
技术领域
本发明涉及分离或收集高温气体携带的熔化状态粉尘的技术，具体讲涉及燃料燃烧、固体燃料气化、固体物料加热熔化、玻璃熔制、冶金等高温化学化应中产生的高温气体和高温气体携带的熔化状态的金属或矿物粉尘的分离方法和技术，通过应用本发明实现高效分离高温气体携带的熔化状态的金属或矿物粉尘，还可以进一步改进上述高温化学反应的方法和技术，实现提高生产效率、节约能源、改善环境的目的。
背景技术
在燃料燃烧、固体燃料气化、固体物料加热熔化、玻璃熔制、冶金等高温化学反应的技术领域中，如何分离高温气体携带的熔化状态的粉尘，目前还没有较成熟的方法和设备，在上述高温化学反应的领域，由于现有技术的制约，生产效率、能源利用效率等都有待提高。
1、在固体燃料燃烧技术领域，特别是煤的燃烧技术领域，由于煤中的灰份难于净化，煤的使用范围受到很多限制，在许多要求燃料洁净程度高的窑炉中要使用价格昂贵的液体燃料或气体燃料。
在申请号为200620012646.2，发明名称是：“以煤代油洁净燃烧器”，该实用新型专利介绍了煤的洁净燃烧和液态除渣，但煤中的灰份分离效率不高，一般在50-80％，在陶瓷、玻璃等对燃料洁净度要求很高的工业领域，难以得到广泛应用；
在燃煤发电技术领域，煤粉旋风炉是比较先进的燃烧技术，但是旋风炉的液态排渣除渣率不高，仅50-70％左右，造成煤灰粘附在锅炉管壁上，影响传热效率，有效分离旋风炉中烟气携带的熔化状态的灰份一直是困扰发电行业的难题。
2、在固体燃料气化，特别是煤气化技术领域，一般采用固定床煤气发生炉，煤中的灰份呈固体状态排除，煤的气化温度较低，要求低于煤中灰份的熔融温度，一般在1100-1250℃之间，煤在这种低温状态的气化效率较低，煤气的热值不高，煤气中含很多焦油污染环境，用于气化的煤种要求也较高，价格较贵。
在煤制类天然气的技术领域，申请号为200610075185.8，发明名称为“煤制类天然气或氢气”，分离煤灰的方法是将携带熔化状态煤灰的高温可燃性气体与冷的可燃性气体混合激冷降温使熔化状态的煤灰冷确成固体后再经旋风收尘器收集，这种方法不利于收集高温可燃性气体所含有的热量，需要用非常复杂的方法制备煤气化用的高温蒸汽，造成系统复杂、投资高、热转换效率不到80％。
3、在玻璃、轧钢、冶金等工业窑炉中，从工业窑炉输出的烟气温度很高，如果利用蓄热室或换热器技术将含氧气体加热到较高温度做煤粉的气化剂，能有效利用工业窑炉烟气余热，有利于煤粉在高于煤的灰份熔点温度生产煤气，提高煤气的热转换效率，由于没有有效的分离高温气体携带的熔化状态灰份的设备，还没有报导利用工业窑炉烟气加热含氧气体气化粉煤生产煤气的技术。
4、在玻璃生产技术领域，目前广泛使用玻璃池窑，在玻璃池窑内玻璃配合料浮在玻璃液面上受到上部火焰辐射传热逐渐熔化，传热效率不高。如果将玻璃配合料研磨成粉状喷入高温气体中，粉状物料的比表面积非常高，传热效率极高，可以使玻璃配合料迅速熔化，如研制出高效率的分离高温气体携带的熔化状态玻璃配合料的设备，将可以实现上述构思，大幅降低玻璃生产能耗。
5、在冶金化学领域，如《冶金工程设计》第三册(冶金工业出版社出版2006年6月第1版第三章)介绍，闪速炉使用较广泛，具有热效率高的特点，但由于烟气中含尘量大，容易堵塞上升烟道和余热锅炉。如研制出高效率的分离高温气体携带的熔化状态粉尘的设备，将高温烟气净化后再输入蓄热室回收热量加热闪速炉内需要的含氧气体，有利于回收高温烟气中的余热，改善环境。
6、在冶金化学领域，特别是炼铁技术领域，主要采用高炉炼铁技术，该技术是将颗粒状或块状铁矿石与焦碳混合投入高炉，在高炉内的高温还原气氛中将铁矿石还原提炼铁。由于颗粒状或块状铁矿石的比表面积很低，传热和还原炼铁的反应速度很慢，需要耗费大量的焦碳和热能。如将粉状的铁矿石分散在高温还原气体中，粉状铁矿石的比表面积很大，传热和还原的效率很高，粉状铁矿石会在还原气体中迅速熔化和还原析出液态铁和熔化状态的炉渣，利用分离高温气体中携带的液态铁和熔化状态炉渣的设备回收液态铁和熔化状态的炉渣，可以创新炼铁方法。利用煤粉与高温的含氧气体不完全燃烧可以制造出高温还原气体，这样还可以不用或少用焦炭炼铁。
在其他高温化学反应中，凡是涉及分离高温气体携带的熔化状态粉尘，都需要有效的方法和设备，实现高效的分离高温气体携带的熔化状态粉尘，可以提高生产效率，节约能源，改善环境。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种分离高温气体携带的熔化状态粉尘的方法和实施该方法的设备，实现高效率地分离高温化学化应中产生的高温气体和高温气体携带的熔化状态粉尘；在燃料燃烧、固体燃料气化、固体物料熔化、玻璃熔制、冶金等高温化学反应中，通过应用本发明进一步改进上述高温化学反应的方法和技术，实现提高生产效率、节约能源、改善环境的目的。
为解决上述技术问题，本发明分离高温气体携带的熔化状态粉尘的方法是：
将携带熔化状态粉尘的高温气体在粘附分离器的内空中冲刷粘附分离器内的壁面，熔化状态的粉尘在粉尘自身粘性作用下粘附在壁面上与高温气体分离，粘附在壁面上的熔化状态粉尘在自身重力的作用下向下流动到粘附分离器底部的液态排放口输出粘附分离器，高温气体从粘附分离器的出气口输出。
所述粘附分离器包含离心式粘附分离器、过滤式粘附分离器两种类型之一或组合；
所述离心式粘附分离器是将携带熔化状态粉尘的高温气体在离心式粘附分离器的内空中旋转或沿着旋转的内空进行旋转运动产生离心力，在粘附分离器内空中高温气体携带的熔化状态的粉尘在离心力的作用下被甩离高温气体粘附到离心式粘附分离器内的壁面上并在自身重力的作用下流到离心式粘附分离器底部的液态排放口排出，净化后的高温气体从离心式粘附分离器出气口输出；
所述过滤式粘附分离器是将携带熔化状态粉尘的高温气体从过滤式粘附分离器内的过滤材料堆砌的过虑层的空隙中穿过，熔化状态的粉尘粘附在过滤材料的壁面上并在自身重力或与自身重力同流向的高温气体的作用下从过滤层的空隙中流到底部的液态排放口排出，净化后的高温气体从过滤式粘附分离器出气口输出；
所述粉尘包含金属、矿物原料、矿物原料熔融产物之一或组合；
所述熔化状态的粉尘是指粉尘在粉尘熔点温度以上从固体状态熔化为液体状态；
所述高温气体的温度大于粉尘的熔点温度；
高温气体携带的熔化状态粉尘包含以下三种之一或组合：(1)高温气体在输入粘附分离器内空之前携带的熔化状态粉尘；(2)将固体材料或固体燃料分散到输入粘附分离器内空的气体中发生物理和/或化学反应产生高温气体携带的熔化状态粉尘；(3)气体在输入过滤式粘附分离器后与过滤式粘附分离器中的过滤材料发生物理和/或化学反应产生高温气体携带的熔化状态粉尘；
所述输入粘附分离器的气体是经过间壁式换热器加热到200℃以上或经过蓄热式换热器加热到500℃以上再输入粘附分离器；
通过增加粘附分离器内壁面的面积，使高温气体携带的熔化状态的粉尘在冲刷壁面的过程中更多地粘附在壁面上，直到高温气体携带的80-100％的熔化状态粉尘都粘附到壁面上，再将净化后的高温气体从粘附分离器出气口输出；
为避免熔化状态的粉尘粘结在离心式粘附分离器中或过滤式粘附分离器中，在熔化状态的粉尘从壁面上流动到液态排放口输出粘附分离器的过程中保持粉尘的温度大于粉尘的熔点温度，使熔化状态的粉尘粘附在离心式粘附分离器或过滤式粘附分离器中时能够依靠自身重力向下流动，直到液态排放口排出。
本发明实施上述分离高温气体携带的熔化状态粉尘的方法的设备是粘附分离器。
所述粘附分离器包含外壳1a、至少一个进气口1b、壁面、内空1d、至少一个出气口1c、至少一个液态排放口1f；
所述外壳1a包含内衬耐火材料金属外壳、内衬耐火材料水冷金属外壳、水冷金属外壳或耐火材料外壳四种之一或组合；
所述进气口1b供携带或不携带粉尘的气体或高温气体输入粘附分离器；
所述壁面由包含在粘附分离器外壳内的固定形状和/或不固定形状的固体材料表面组成壁面；
所述内空1d是由壁面围成的固定和/或不固定形状的空间，供输入粘附分离器的高温气体通过并冲刷壁面后输出到出气口1c，供粘附在壁面上的熔化状态的粉尘流动到底部的液态排放口1f；
所述出气口1c供分离出熔化状态粉尘的净化后的高温气体输出粘附分离器；
所述液态排放口1f连接内空1d和粘附分离器的外界，在内空1d的下游，供分离出的熔化状态粉尘从内空1d输出粘附分离器。
所述粘附分离器包含离心式粘附分离器、过滤式粘附分离器两种类型之一或组合。
所述离心式粘附分离器包含以下A、B两种类型之一或组合：
A类：离心式粘附分离器的内空1d是一个或多个并联的基本为圆筒的形状，内空1d的一端设进气口1b，另一端设出气口1c，底部设液态排放口1f；
有如下三种能使气体在进入内空1d中产生旋转运动的结构之一或组合：
(1)进气口1b与内空1d相切；
(2)出气口1c与内空1d相切；
(3)基本为圆筒状的壁面上有斜切于内壁轴向的气体旋转导向凸出条1e；
B类：离心式粘附分离器的内空1d是一个或多个并联的基本为弹簧状的旋转螺旋，进气口1b在内空1d的一端、出气口1c在内空1d的另一端，底部设液态排放口1f。
所述过滤式粘附分离器由外壳1a、进气口1b、由过滤材料堆成含有空隙的过滤层、出气口1c、底部的液态排放口1f组成。
当处理的高温气体量较大时，为提高高温气体携带的熔化状态粉尘的分离效率，所述离心式粘附分离器包含多个基本为圆筒状或多个基本为弹簧状旋转螺旋的并联内空1d，可以将大量的高温气体分散成小股气流进入每个基本为圆筒状或弹簧状旋转螺旋的内空1d中离心旋转，多个基本为圆筒状或多个基本为弹簧状旋转螺旋的并联内空1d有至少一个公共进气口1b、至少一个公共出气口1c和至少一个公共的底部液态排放口1f，基本为圆筒状的壁面上有斜切于壁面轴向的气体旋转导向凸出条1e。
所述过滤式粘附分离器中的过滤材料包含金属材料、固定或不固定形状的耐火材料、矿物原料或固体燃料四种材料之一或组合。
为便于制作，所述离心式粘附分离器的多个基本为圆筒状或多个基本为弹簧状旋转螺旋的并联内空1d由筒形耐火砖1g砝放而成，筒形耐火砖1g的外形基本为方形或长方形，筒形耐火砖1g的内空1d基本是圆柱状或弹簧状旋转螺旋，基本为圆柱状的壁面上有斜切于壁面轴向的气体旋转导向凸出条1e。
所述过滤式粘附分离器中的过滤材料堆砌成的过滤层由基本为矩形的耐火砖1h砝放成多层多排多列的格子状构成。
所述壁面的总面积满足分离80-100％高温气体携带的熔化状态粉尘。
本发明所述分离高温气体携带的熔化状态粉尘的方法和实施该方法的设备，在燃料燃烧、固体燃料气化、固体物料熔化、玻璃生产、冶金化学反应及其他高温化学反应的技术领域中，凡是需要分离高温气体携带的熔化状态粉尘，通过应用本发明可以进一步改进上述高温化学反应的方法和技术，实现提高生产效率、节约能源、改善环境的目的。本发明实施分离高温气体携带的熔化状态粉尘方法的设备——粘附分离器在以下几方面的应用：
1、应用粘附分离器回收携带熔化状态粉尘的高温气体所含有的热量。
为了更好地理解如何应用粘附分离器回收携带熔化状态粉尘的高温气体所含有的热量，本发明给出下述方法：先用粘附分离器分离高温气体携带的熔化状态粉尘，将粘附分离器输出的净化后的高温气体再输入换热器，通过换热器将热量传递给需要加热的气体；
所述换热器是间壁式换热器5a或蓄热式换热器5。
2、应用粘附分离器燃烧固体燃料。
为了更好地理解如何应用粘附分离器燃烧固体燃料，本发明给出下述方法：将颗粒状或粉状固体燃料与输入燃烧室或旋风炉2中的含氧气体混合燃烧生成温度高于固体燃料中所含灰份熔点温度的高温气体和熔化状态的灰份，将含有熔化状态灰份的高温气体输入粘附分离器1分离熔化状态的灰份并输出净化后的高温气体，将净化后的高温气体作为热源输入工业窑炉中加热物料或锅炉中生产蒸汽；
作为本发明的一种改进是：将工业窑炉中加热物料后输出的烟气或锅炉排出的烟气再输入换热器加热所述输入燃烧室或旋风炉2中的含氧气体；
所述工业窑炉包含轧钢加热炉或冶金反射炉。
4、应用粘附分离器生产可燃性气体。
为了更好地理解如何应用粘附分离器生产可燃性气体，本发明给出下述方法，该方法包含以下步聚：
(1)由间壁式换热器5a或蓄热式换热器5将含氧气或水蒸汽的气体加热至200-1600℃作为气化剂；
(2)选自下面A或B两个步聚之一：
A、将粉状固体燃料分散到200-1600℃的气化剂中气化生成温度高于固体燃料中所含灰份熔点温度的含CO、H2的高温可燃性气体和熔化状态的灰份，将携带熔化状态灰份的高温可燃性气体输入粘附分离器1中分离熔化状态的灰份并输出净化后的高温可燃性气体；
B、将200-1600℃的气化剂输入以颗粒状或块状固体燃料为过滤材料11的过滤式粘附分离器1中气化所述颗粒状或块状固体燃料，生成温度高于固体燃料中所含灰份熔点温度的含CO、H2的高温可燃性气体和熔化状态的灰份，携带熔化状态灰份的高温可燃性气体在通过颗粒状或块状固体燃料过滤层11的同时分离熔化状态的灰份并输出净化后的高温可燃性气体，粘附分离器中消耗的颗粒状或块状固体燃料由过滤材料加入设备10输入补充；
(3)将净化后的高温可燃性气体输入步聚(1)所述间壁式换热器5a或蓄热式换热器5中与所述含氧气或水蒸汽的气体热交换降温至800℃以下再输出。
所述含氧气或水蒸汽的气体包含空气、氧气、水蒸汽三种气体之一或组合，
所述固体燃料包含煤炭、石油焦、生物质材料、含碳矿物燃料、含可燃物的生活或工业垃圾其中之一或组合。
5、应用粘附分离器生产高温可燃性气体输入工业窑炉燃烧加热物料。
为了更好地理解如何应用粘附分离器生产高温可燃性气体输入工业窑炉燃烧加热物料，本发明给出下述方法，该方法包含以下步聚：
(1)由蓄热式换热器5将含氧气或水蒸汽的气体加热到500-1600℃作为气化剂；
(2)将粉状固体燃料分散到气化剂中气化生成温度高于固体燃料所含灰份熔点温度的含CO、H2的高温可燃性气体和熔化状态的灰份，将携带熔化状态灰份的高温可燃性气体输入粘附分离器1中分离熔化状态的灰份并输出净化后的高温可燃性气体；
(3)将净化后的高温可燃性气体输入工业窑炉20与输入工业窑炉20的含氧气体混合燃烧产生1200-2000℃的高温烟气加热工业窑炉20中的物料；
(4)将工业窑炉20中加热物料后的烟气输入蓄热式换热器5，用于加热第(1)步聚所述的含氧气或水蒸汽的气体和第(3)步聚所述的输入工业窑炉20的含氧气体；
所述工业窑炉20包含玻璃熔窑、冶金反射炉或轧钢加热炉。
6、应用粘附分离器炼铁。
为了更好地理解如何应用粘附分离器炼铁，本发明给出下述第一和第二两种方法：
第一种方法包含以下步聚：
(1)由蓄热式换热器5将含氧气体加热到500-1600℃作为氧化剂，将氧化剂分作第1和第2两部份；
(2)将步聚(1)所述的第1部份氧化剂与燃料混合不完全燃烧产生1500℃以上的含CO、H2的高温还原性气体；
(3)将粉状铁矿石分散到高温还原性气体中，粉状铁矿石在高温还原性气体中熔化成液体状态并还原析出液态铁和熔化状态的炉渣，将含有熔化状态的铁矿石、液态铁和熔化状态炉渣的高温还原性气体输入粘附分离器1中分离输出净化的高温还原性气体，在粘附分离器1中的壁面上粘附的未完全还原的熔化状态的铁矿石在高温还原性气体的作用下继续还原析出液态铁和熔化状态的炉渣，液态铁和熔化状态的炉渣从粘附分离器1的液态排放口1f中输出，用撇渣器将液态铁与炉渣分离；
(4)将粘附分离器1中分离净化输出的高温还原性气体与步聚(1)所述的第2部份氧化剂混合完全燃烧升温产生1500℃以上的高温烟气后输入蓄热式换热器5换热冷确后排出，蓄热式换热器5回收的热量用于加热步聚(1)所述的含氧气体。
本发明第一种方法还可以将上述步聚(3)粘附分离器1收集的熔化状态的铁矿石、液态铁和熔化状态的炉渣再输入一层块煤或焦碳的过滤层16，未完全还原的熔化状态的铁矿石在块煤或焦碳层中会继续还原析出液态铁和熔化状态的炉渣，最后液态铁和熔化状态的炉渣从液态排放口1f输出，通过撇渣器将液态铁与炉渣分离。
本发明第一种方法还可以将上述步聚(3)所述粘附分离器1采用过滤式粘附分离器，过滤式粘附分离器中的过滤材料采用块煤或焦碳层16，未完全还原的熔化状态的铁矿石在块煤或焦碳层16中会继续还原析出液态铁和熔化状态的炉渣，最后液态铁和熔化状态的炉渣从液态排放口1f输出，通过撇渣器将液态铁与炉渣分离。
第二种方法包含以下步聚：
(1)由蓄热式换热器5将含氧气体加热到500-1600℃作为氧化剂，将氧化剂分作第一和第二两部份；
(2)将步聚(1)所述的第一部份氧化剂与燃料混合不完全燃烧产生1500℃以上的含CO、H2的高温还原性气体；
(3)将高温还原性气体输入以颗粒状或块状铁矿石11为过滤层的粘附分离器1，颗粒状或块状铁矿石11在高温还原性气体作用下受热熔化并还原析出液态铁和熔化状态的炉渣，液态铁和熔化状态的炉渣从粘附分离器1的液态排放口1f中输出，用撇渣器将液态铁与炉渣分离；
(4)将粘附分离器1中分离净化输出的高温还原性气体与步聚(1)所述的第二部份氧化剂混合完全燃烧升温产生1500℃以上的高温烟气后输入蓄热式换热器5换热冷确后排出，蓄热式换热器5回收的热量用于加热步聚(1)所述的含氧气体。
本发明第二种方法还可以将步聚(3)所述熔化状态的铁矿石、液态铁和熔化状态的炉渣再输入一层块煤或焦碳的过滤层16，未完全还原的熔化状态的铁矿石在块煤或焦碳层中会继续还原析出液态铁和炉渣，最后液态铁和炉渣从液态排放口1f输出，通过撇渣器将液态铁与炉渣分离。
8、应用粘附分离器熔化粉状固体物料。
为了更好地理解如何应用粘附分离器熔化粉状固体物料，本发明给出下述方法，该方法包含以下步聚：
(1)由蓄热式换热器5将含氧气体加热到500-1600℃；
(2)将燃料与步聚(1)所述的500-1600℃的含氧气体输入到反应塔2中混合燃烧产生1200-2000℃的高温烟气；
(3)将粉状固体物料分散到反应塔2中的1200-2000℃的高温烟气中熔化成为液态粉尘，将含有液态粉尘的高温气体输入粘附分离器1，从液态排放口1f输出熔化为液体状态的熔融物，从出气口输出净化后的高温烟气；
(4)将净化后的高温烟气输入蓄热式换热器5中换热冷确后排出，蓄热式换热器5回收的热量用于加热步聚(1)所述的含氧气体。
如步聚(3)所述粉状固体物料是玻璃配合料，所述液体状态的熔融物就是液体状态的玻璃，将液态排放口1f输出的熔化为液体状态的玻璃输入澄清池消除气泡后输入成型设备成型，再输入退火设备降温退火后得到玻璃制品。
上述步聚(1)至(4)中所述反应塔2还可以是冶金闪速炉，所述粉状固体物料包含粉状硫化矿物。这种冶金闪速炉与传统闪速炉相比，增加了粘附分离器，能够有效分离熔化状态的粉尘，输出洁净的高温气体，将高温气体再输入蓄热式换热器回收热量加热含氧气体，热效率大幅提高。
9、应用粘附分离器熔制耐火砖。
为了更好地理解如何应用粘附分离器熔制耐火砖，本发明给出下述方法，该方法包含以下步聚：
(1)由蓄热式换热器5将含氧气体加热到800-1600℃；
(2)将燃料分散到步聚(1)所述的800-1600℃的含氧气体中混合燃烧产生1600-3000℃的高温烟气；
(3)将1600-3000℃的高温烟气输入以耐火砖原料11为过滤层的粘附分离器1，耐火砖原料11在1600-3000℃的高温烟气作用下受热熔化成液体状态，从液态排放口1f输出浇注成型并冷确得到需要形状的耐火砖，从粘附分离器1输出净化后的高温烟气；
(4)将净化后的高温烟气与低温气体混合冷确到1800℃以下输入蓄热式换热器5中换热冷确后排出，蓄热式换热器5回收的热量用于加热步聚(1)所述的含氧气体。
所述耐火砖原料的主要成份包含Al2O3、ZrO2、SiO2三种成份之一或组合。
10、应用粘附分离器熔化废金属。
为了更好地理解如何应用粘附分离器熔化废金属，本发明给出下述方法，该方法包含以下步聚：
(1)由蓄热式换热器5将含氧气体加热到500-1500℃；
(2)将固体粉状燃料分散到步聚(1)所述的500-1500℃的含氧气体中混合燃烧产生1400-1700℃的高温烟气和熔化状态的固体燃料中的灰份；
(3)将携带熔化状态的固体燃料灰份的1400-1700℃的高温烟气输入离心式粘附分离器1或以耐火材料为过滤材料的过滤式粘附分离器1，从液态排放口输出熔化状态的灰份，从出气口输出净化后的高温烟气；
(4)将净化后的高温烟气输入以废金属11为过滤材料的过滤式粘附分离器，废金属11在高温烟气加热作用下熔化成液态从下部液态排放口1f输出浇铸成型冷确得到金属锭；
(5)将净化后的高温烟气输入蓄热式换热器5中换热冷确后排出，蓄热式换热器5回收的热量用于加热步聚(1)所述的含氧气体。
以上应用实例并非穷举，凡是应用本发明所述分离高温气体中的熔化状态粉尘的方法和设备，均落入本发明的保护范围。
附图说明
下面结合附图详细描述本发明所述的实施方式：
图1是一个内空为圆筒的离心式粘附分离器
图2是一个带有气体旋转导向凸出条的筒形砖，砖体1g外形基本为方形或长方形，内空1d基本为圆柱状，内空的壁面上有一斜切于壁面轴向的气体旋转导向凸出条1e，砖体由耐火材料制作而成。
图3是一个内空为弹簧状旋转螺旋的离心式粘附分离器的内空示意图。
图4是一个由图2筒形砖多排多列多层组合而成的离心式粘附分离器。
图5是一个过滤式粘附分离器，其过滤层由多排多列多层矩形耐火砖1h码放成格子状砌成。
图6是一个应用粘附分离器燃烧固体燃料的热风炉。
图7-图18是应用换热器和粘附分离器组合的窑炉，用于回收含有熔化状态粉尘的高温气体中的热量，通过粘附分离器分离高温气体携带的熔化状态粉尘，通过换热器将净化后的高温气体中的热量传递给需要加热的气体，需要加热的气体被加热后参与到窑炉中的高温化学反应中，有效利用了高温气体中的热能，提高了热效率，通过图7-图18各种方式的组合，分别用于可燃性气体制造、炼铁、轧钢钢坯加热、熔化玻璃、有色金属冶炼或耐火材料熔制等。
图7或图15所示窑炉用于生产可燃性气体。
图8所示窑炉用于生产可燃性气体、熔化玻璃或有色金属冶炼。
图9-图12所述四种窑炉用于炼铁。
图13或图14所述窑炉用于熔化玻璃或有色金属冶炼。
图16所述窑炉用于熔制耐火材料。
图17所述窑炉用于轧钢钢坯加热、有色金属冶炼或废金属熔化加热。
图18所述窑炉用于废铜或其他金属熔化加热。
图中各序号所指示装置或物料含义如下：
1a-外壳，1b-进气口，1c-出气口，1d-内空，1e-气体旋转导向凸出条，1f-液态排放口，1g-砖体，1h-矩形耐火砖，1-粘附分离器，1A-离心式粘附分离器，2-燃烧室或旋风炉或反应塔，2a-燃料输入口，2b-进风口，3-燃料和/或粉状物料输送和流量控制设备，4-气体输入设备(气体包含空气、富氧空气、氧气、水蒸汽或含氧气体与水蒸汽的混合气体，气体输入设备包含风机、富氧气体发生设备、制氧设备或蒸汽锅炉)，5a-间壁式换热器，5-蓄热式换热器，6-烟气输出口(如用于生产可燃性气体的窑炉则代表可燃性气体输出口)，7-烟气换向闸板(如用于生产可燃性气体的窑炉则代表可燃性气体换向闸板)，8-气体换向闸板，9-粉状物料输送管路换向阀门，10-颗粒或块状物料加入设备，11-颗粒或块状物料，12-高温含氧气体输送管路，13-流量调节阀，14-轧钢加热炉或冶金反射炉，15-颗粒状或块状煤碳或焦碳加料设备，16-颗粒状或块状煤碳或焦碳，17-鼓风装置，18-鼓风换向闸板，19-调温风入口，20-工业窑炉，21-待加热物料
具体实施方式
实施例1
一种分离高温气体中熔化状态粉尘的离心式粘附分离器，如图1所示，包含进气口1b、外壳1a、气体旋转导向凸出条1e、圆筒状内空1d、出气口1c、液态排放口1f；外壳1a采用耐火材料外壳，还可以是内衬耐火材料金属外壳。
使用方法是：将携带熔化状态粉尘的高温气体从进气口1b输入，在离心式粘附分离器的内空1d中旋转，在粘附分离器内空中高温气体携带的熔化状态的粉尘在离心力的作用下被甩离高温气体粘附到离心式粘附分离器内的壁面上并在自身重力的作用下流到离心式粘附分离器底部的液态排放口1f排出，净化后的高温气体从离心式粘附分离器出气口1c输出，高温气体的温度大于粉尘的熔点温度。所述粉尘包含金属、矿物原料、矿物原料熔融产物之一或组合，如煤的灰份或粉状金属铁。
实施例2
一种分离高温气体中熔化状态粉尘的离心式粘附分离器，如图4所示，由图2筒形砖多排多列多层组合而成，包含进气口1b、外壳1a、筒形砖上的气体旋转导向凸出条1e、筒形砖内空1d、出气口1c、液态排放口1f。使用方法与实施例1相同。
实施例3
一种分离高温气体中熔化状态粉尘的过滤式粘附分离器，如图5所示，其过滤层由多排多列多层矩形耐火砖码放成格子状砌成，包含进气口1b、外壳1a、矩形耐火砖1h、由矩形耐火砖1h码放隔成的格子状内空1d、出气口1c、液态排放口1f。过滤层中的矩形耐火砖1h的壁面的总面积满足分离80-100％高温气体携带的熔化状态粉尘。
使用方法是：将携带熔化状态粉尘的高温气体从进气口1b输入，从过滤式粘附分离器内的过滤材料堆砌的过虑层的空隙中穿过，熔化状态的粉尘粘附在过滤材料的壁面上并在自身重力或与自身重力同流向的高温气体的作用下从过滤层的空隙中流到底部的液态排放口排出1f，净化后的高温气体从过滤式粘附分离器出气口1c输出。
实施例4
一种分离高温气体中熔化状态粉尘的过滤式粘附分离器，其过滤层由金属或固体物料堆积而成，包含如图5所示进气口1b、外壳1a、出气口1c、液态排放口1f，壳体内的矩形耐火砖1h由适当厚度的金属材料或固体材料堆积而成。所述金属材料包含废铜或废铁，所述固体材料包含焦碳、块状煤或矿物原料。
实施例5
一种分离高温气体中熔化状态粉尘的离心式粘附分离器与过滤式粘附分离器的组合，如图7所示，由离心式粘附分离器1A和过滤式粘附分离器1组成。
实施例6
一种分离高温气体中熔化状态粉尘的离心式粘附分离器，包含进气口1b、外壳1a、如图3所示弹簧状螺旋内空、出气口1c、液态排放口1f。
实施例7
一种分离高温气体中熔化状态粉尘的离心式粘附分离器，包含进气口1b、外壳1a、多排多列多层弹簧状螺旋内空的筒形砖、出气口1c、液态排放口1f。
实施例8
如图6所示的应用粘附分离器燃烧固体燃料的热风炉，由风机4将助燃风从进风口2b输入旋风炉2，由粉状燃料输送与流量控制设备3将粉状固体燃料从燃料输入口2a输入旋风炉2与助燃风混合点燃，生成温度高于粉状固体燃料所含灰份熔点的高温烟气，将这种含有熔化状态灰份的高温烟气输入与旋风炉2连接的粘附分离器1，在粘附分离器1的分离作用下，熔化状态的灰份从液态渣排放口1f排出，从热风出口输出净化后的高温热风，将这种净化后的高温热风输入工业窑炉加热物料或输入锅炉生产蒸汽。
实施例9
如图7所示的应用粘附分离器和间壁式换热器的可燃性气体发生炉，由气体输入设备4将含氧气体输入间壁式换热器加热到选自200-700℃之间某一温度值，例如加热到350℃后从进风口2b输入离心式粘附分离器1A，由粉状燃料输送与流量控制设备3将粉状固体燃料从燃料输入口2a输入离心式粘附分离器1A内点燃发生气化反应，生成温度高于粉状固体燃料所含灰份熔点的高温可燃性气体，例如1600℃的高温可燃性气体，将这种含有熔化状态灰份的高温可燃性气体输入与离心式粘附分离器1A连接的粘附分离器1，在离心式粘附分离器1A和粘附分离器1的分离作用下，熔化状态的灰份从液态渣排放口1f排出、净化后的高温可燃性气体再输入间壁式换热器5a，将热量传递给含氧气体，可燃性气体冷确到800℃以下任一温度值，例如500℃后从输出口6输出。
所述气体输入设备4采用风机，在输入的空气中加入水蒸汽，或通过富氧空气发生设备、制氧设备提高含氧量，并加入部份水蒸汽，可以提高可燃性气体的热值。
所述固体燃料包含煤炭、石油焦、生物质材料、含碳矿物燃料、含可燃物的生活或工业垃圾其中之一或组合。
离心式粘附分离器1A的内衬和粘附分离器1内的材料采用优质硅砖，可以承受1600℃的高温环境。当使用煤作为燃料时，煤的灰份熔点一般在1150-1350℃，要求控制离心式粘附分离器1A内温度在1350℃以上，例如控制在1550℃左右，即在优质硅砖允许的使用温度范围内，气化反应效果也比较好。
在离心式粘附分离器1A内煤粉发生如下气化反应：
空气作为气化剂发生如下气化反应：
2C+O2＝2CO+221.2kJ
2CO+O2＝2CO2+566.0kJ
C+O2＝CO2+393.8kJ
CO2+C＝2CO-172.6kJ
水蒸汽作为汽化剂发生如下气化反应：
C+2H2O＝CO2+2H2-90.2kJ
C+H2O＝CO+H2-131.4kJ
根据上述气化应化学方程式，以空气作为气化剂时主要是放热反应，以水蒸汽作为汽化剂时主要是吸热反应，适当提高空气中的含氧量可以减少可燃性气体中氮的含量，提高可燃性气体的热值，但离心式粘附分离器1A内的反应温度也会相应提高，当达到一定限度时，反应温度会达到1600℃以上，如1750℃，这样就会超过优质硅砖允许的使用温度，增加一部份水蒸汽作为汽化剂，由于水蒸汽与煤的气化反应是吸热反应，就可以适当降低离心式粘附分离器1A内的气化反应温度，适当调整气化剂中的含氧量和含水蒸汽量，尽量减少含氮量，就可以即控制离心式粘附分离器1A内的反应温度在优质硅砖允许的温度范围内，又可以获得高热值的可燃性气体，通过间壁式换热器的换热作用，把高温可燃性气体降低到适当温度再输出，有效地利用了高温可燃性气体中的热量，加热后的含氧气体作为气化剂，更有利于提高气化效果。
由于间壁式换热器一般只能将含氧气体加热到200-700℃，效果不是很好，如采用蓄热式换热器，可以将含氧气体加热到500-1600℃，本专利发明优选蓄热式换热器，以下实施例均采用蓄热式换热器。
实施例10
如图8所示应用粘附分离器和蓄热式换热器组合的窑炉。根据蓄热式换热器的工作原理，要求两组蓄热室交替运行，分为吸热升温周期和降温放热周期，才能回收高温气体中的热量。
两组蓄热室换向回收高温气体中热量的操作过程如下(以下简称换向操作)：
首先，左侧闸板7关闭，右侧闸板7打开，左侧闸板8打开，右侧闸板8关闭，气体输入设备4将含氧气体从左侧打开的闸板8处向左侧蓄热室5输入，在左侧蓄热室5内含氧气体温度逐渐升高到选自500-1600℃之间某一温度值，如1200℃后再进入左侧旋风炉或反应塔2，在左侧旋风炉或反应塔2内与燃料或粉状物料输送和流量控制设备3从打开的左侧阀门9(右侧阀门9关闭)输入的燃料或物料产生高温化学反应，生成熔化状态的粉尘和高温气体，如1650℃的熔化状态的粉尘和高温气体，将含有熔化状态粉尘的高温气体输入粘附分离器1，熔化状态的粉尘被收集下来从液态排放口1f排出，净化后的高温气体从右侧旋风炉或反应塔2经过送入右侧蓄热室5，高温气体加热右侧蓄热室5中的蓄热材料，高温气体温度逐渐降低至800℃以下，如降低到500℃或300℃后从打开的右侧闸板7输出。在这一过程中，左侧蓄热室5内的蓄热材料将热量传递给含氧气体完成左侧蓄热室5内蓄热材料的降温放热周期，右侧蓄热室5内的蓄热材料吸收高温气体中的热量完成右侧蓄热室5内蓄热材料的吸热升温周期。
每隔一段时间，进行一次换向操作，按上述操作方法反向从右侧蓄热室5输入含氧气体，从右侧旋风炉或反应塔2内输入燃料或物料，从左侧蓄热室5输出净化并降温后的反应气体，周而复始进行上述换向操作，就完成了应用粘附分离器和蓄热室回收含有熔化状态粉尘的高温气体所含有热量的目的。
该组合形式的窑炉用于生产可燃性气体、熔化玻璃或有色金属冶炼。
如用这种组合形式的窑炉生产可燃性气体，可以采用如下A、B两种操作方式：
A、从燃料或粉状物料输送和流量控制设备3输入粉状固体燃料，与气体输入设备4输入的含氧气体按前述换向操作方法交替在两侧旋风炉2内发生气化反应，交替从两侧可燃性气体输出口6输出可燃性气体。
B、由气体输入设备4从左(或右)侧蓄热室输入含氧气体预热到选自500-1200℃之间某一温度值，如1000℃后进入旋风炉2与燃料输送和流量控制设备3输入的粉状固体燃料发生完全燃烧反应产生高于固体燃料中所含灰份熔点温度高温烟气和熔化状态的灰份，如1700℃或1600℃的高温烟气和熔化状态的灰份，经粘附分离器1净化，熔化状态的灰份从液态排放口输出，净化的高温烟气进入右(或左)侧蓄热室加热其中的蓄热材料后降温至300℃以下，如200或150℃后从右(或左)侧烟气排放口6排放。隔一段时间，由气体输入设备4从右(或左)侧蓄热室输入水蒸汽预热到选自1450℃-1600℃之间某一温度值，如1580℃后进入旋风炉2与燃料输送和流量控制设备3输入的粉状固体燃料发生气化反应产生选自1400-1500℃之间某一温度值，如1450℃的含CO、H2的高温可燃性气体和熔化状态的灰份，经粘附分离器1净化，熔化状态的灰份从液态排放口输出，含CO、H2的高温可燃性气体左(或右)侧蓄热室加热其中的蓄热材料降温至500℃以下，如300℃或150℃后从左(或右)侧可燃性气体输出口6输出。这种操作方法全部采用水蒸汽作气化剂，输出的可燃性气体热值与天燃气接近。
还可以用这种组合形式的窑炉生产玻璃，操作方法是：
从燃料或粉状物料输送和流量控制设备3向左(或右)侧反应塔2输入粉状固体燃料和粉状玻璃配合料的混合物，经左(或右)侧蓄热室5预热至选自500-1600℃之间某一温度值，如1000℃的高温含氧气体与粉状固体物料在左(或右)反应塔2内产生高温燃烧反应达到选自1200-2000℃之间某一温度值，如1600℃，同时粉状玻璃配合料分散在1600℃的高温气体中迅速受热熔化，粉状固体物料的灰份成为玻璃的组份，经粘附分离器的分离，从出气口输出净化后的高温烟气，玻璃液从液态排放口1f输出，再输入澄清池，再经成型设备加工成型，送入退火窑冷却，成为玻璃产品，将净化后的高温烟气输入右(或左)侧蓄热式换热器5中换热冷确后排出。每隔一段时间，进行一次换向操作。
如用这种组合形式的窑炉生产有色金属，反应塔2采用闪速炉，可用于熔化粉状硫化矿物。以炼铜为例：从燃料或粉状物料输送和流量控制设备3输入硫化铜精矿颗粒，与经蓄热室5预热至选自500-1600℃之间某一温度值，如800℃高温含氧气体在反应塔2内混合传质传热，反应达到选自1200-2000℃之间某一温度值，如1400℃，在1400℃的高温作用下硫化铜精矿颗粒完成氧化脱硫、熔化反应，并放出大量的热，经粘附分离器1收集从液态排放口1f输出铜锍和熔化状态的炉渣，输入沉淀池，经澄清分离分别从锍口和渣口放出铜锍和炉渣。每隔一段时间，进行一次换向操作。
实施例11
如图9、10、11、12所示的应用粘附分离器和蓄热式换热器，在两侧蓄热室之间有一连通的含氧气体输送管路12的窑炉。该四种组合形式的窑炉用于炼铁，粘附分离器1采用离心式粘附分离器或过滤式粘附分离器，图9和图10窑炉采用的是离心式粘附分离器，图10窑炉还含有一层颗粒状或块状煤碳或焦碳16和颗粒状或块状煤碳或焦碳加料设备15。图11和图12采用的是过滤式粘附分离器，图11的过滤式粘附分离器的过滤材料是颗粒状或块状煤碳或焦碳16，过滤材料在炼铁生产过程中会不断消耗，消耗量由颗粒状或块状煤碳或焦碳加料设备15加入；图12采用的过滤式粘附分离器1中的过滤材料是颗粒或块状的铁矿石11，铁矿石11在高温还原气体作用下不断熔化还原，由颗粒或块状物料加入设备10加入。图9、10、11、12所示窑炉炼铁工作原理如下：
图9和图11所示窑炉炼铁的工作原理是：由燃料或粉状物料输送和流量控制设备3从物料输入口2a向左侧反应塔2内加入粉状铁矿石和燃料，在左侧反应塔2内燃料与从含氧气体输入设备4输入左侧蓄热室5加热的一部分达到500-1600℃之间某一温度，如1300℃的含氧气体混合燃烧产生高于铁矿石熔点的1500℃以上的高温还原性气体，如1700℃高温还原性气体，粉状铁矿石分散在1700℃高温还原性气体中受热熔化，铁氧化物被还原析出液态铁，高温气体和熔化状态的铁矿石、液态铁、炉渣的混合物输入粘附分离器1中，熔化状态的铁矿石、液态铁、炉渣粘附在壁面上，受到高温还原性气体的不断冲刷，粘附在壁面上的铁矿石不断还原析出液态铁，最终液态铁和熔化状态的炉渣在重力作用下流到液态排放口1f输出，由撇渣器将液态铁和熔化状态的炉渣分开。经左侧蓄热室换热加温的另一部分高温含氧气体由流量调节阀13控制流量，从含氧气体输送管路12输入到右侧的蓄热室上部与经离心式粘附分离器1净化的高温还原性气体混合完全燃烧升温到1500℃以上后，如1650℃的高温烟气加热右侧蓄热室格子体，从右侧烟气输出口6排出降温后的烟气。每隔一段时间换向操作一次。
图9所示窑炉的粘附分离器是离心式粘附分离器。图11所示的粘附分离器是过滤式粘附分离器，过滤材料是颗粒状或块状煤碳或焦碳16，过滤材料16对熔化状态的铁矿石有很强的还原作用，过滤材料16在炼铁生产过程中会不断消耗，消耗量由颗粒状或块状煤碳或焦碳加料设备15加入。
图10所述窑炉是在图9所述窑炉的基础上增加一层颗粒状或块状煤碳或焦碳16和颗粒状或块状煤碳或焦碳加料设备15，由离心式粘附分离器1收集的熔化状态的铁矿石、液态铁、炉渣先流过一层颗粒状或块状煤碳或焦碳16，未完全还原的铁矿石在煤碳或焦碳层16的作用下进一步还原析出液态铁，最终液态铁和熔化状态的炉渣在重力作用下流到液态排放口1f输出。
图12所示窑炉的工作原理是：由燃料或粉状物料输送和流量控制设备3从物料输入口2a向左侧反应塔2内输入燃料，在左侧反应塔2内燃料与从含氧气体输入设备4输入左侧蓄热室5加热达到500-1600℃之间某一温度，如1200℃的一部分含氧气体混合燃烧产生高于铁矿石熔点的1500℃以上的高温还原性气体，如1650℃的高温还原性气体，颗粒或块状物料加入设备10将颗粒或块状铁矿石11输入粘附分离器1。颗粒或块状铁矿石11即是过滤材料，又是炼铁的原料。左侧反应塔2内产生的1650℃的高温还原性气体输入粘附分离器中颗粒或块状铁矿石11中，颗粒或块状铁矿石11受热熔化，铁氧化物被还原析出液态铁，液态铁、熔化状态的炉渣在重力作用下流到液态排放口1f输出，由撇渣器将液态铁和熔化状态的炉渣分开。经左侧蓄热室换热加温的另一部分高温含氧气体由流量调节阀13控制流量，从含氧气体输送管路12输入到右侧的蓄热室上部与经离心式粘附分离器1净化的高温还原性气体混合完全燃烧升温达到1500℃以上后，如1650℃的高温烟气加热右侧蓄热室格子体，从右侧烟气输出口6排出降温后的烟气。每隔一段时间换向操作一次。
实施例12
如图13所示应用粘附分离器、蓄热式换热器和工业窑炉20组合的窑炉。该组合的窑炉利用蓄热室回收工业窑炉20中输出的烟气热量加热含氧气体作气化剂，气化粉状固体燃料生产高温可燃性气体输入工业窑炉20中燃烧加热物料，工业窑炉20包含玻璃熔窑、冶金反射炉或轧钢加热炉。
该组合的窑炉工作原理如下：
从左侧两组蓄热室5输入含氧气体，由燃料或粉状物料输送和流量控制设备3将粉状固体燃料输入左侧旋风炉2与经左侧一组蓄热室5加热的选自500-1600℃之间某一温度值，如1000℃的含氧气体混合气化生成温度高于固体燃料所含灰份熔点温度的含CO、H2的高温可燃性气体和熔化状态的灰份，如1500℃的高温可燃性气体和熔化状态的灰份，再输入左侧粘附分离器1，熔化状态的灰份从左侧液态排放口1f排出，净化后的高温可燃性气体输入工业窑炉20，与左侧另一组蓄热室加热输入工业窑炉20的含氧气体混合燃烧，产生选自1200-2000℃之间根据所加热物料需要的某一温度值的高温烟气加热输入工业窑炉20内的物料21；
当工业窑炉20是玻璃熔窑时，物料21是玻璃配合料，熔窑20内的高温烟气的温度控制在选自1500-2000℃之间某一温度值，如1600℃，玻璃配合料21在玻璃熔窑20内受热熔化成玻璃液22，玻璃液22从熔窑的出口输入成型设备加工和退火窑冷确，得到玻璃产品；
当熔窑20是冶金反射炉时，以炼铜为例：物料21是硫化铜精矿颗粒，反射炉20内的高温烟气温度控制在选自1200-1600℃之间某一温度值，如1550℃，反射炉20内的硫化铜精矿颗粒21在高温作用下发生氧化脱硫、熔化反应，并放出大量的热，生成铜锍和炉渣，将铜锍和炉渣从熔窑的出口输入沉淀池，经澄清分离分别从锍口和渣口放出铜锍和炉渣；
当工业窑炉20是轧钢加热炉时，物料21是钢坯，轧钢加热炉20内的高温烟气温度控制在选自1300-1500℃之间某一温度值，如1380℃，钢坯21被加热到需要的温度后输出轧钢加热炉20；
工业窑炉20内的高温烟气输入右侧两组蓄热室5，将热量传递给右侧蓄热室5中的格子体，冷确的烟气从烟气输出口6输出。每隔一段时间换向操作一次。
实施例13
如图14所示应用过滤式粘附分离器和蓄热式换热器组合的窑炉。该组合形式的窑炉用于熔化玻璃、有色金属冶炼，工作原理如下：
从左侧蓄热室5输入含氧气体，由燃料输送与流量控制设备3从左侧旋风炉输入燃料与经左侧蓄热室5加热的含氧气体混合燃烧生成高温气体，高温气体输入过滤式粘附分离器1冲刷过滤式粘附分离器1中的物料11，颗粒或块状物料加入设备10将颗粒或块状物料11输入过滤式粘附分离器1；
当输入过滤式粘附分离器的物料11是玻璃配合料时，经左侧蓄热室5加热的含氧气体温度控制在1200℃左右，在左侧旋风炉内的燃料燃烧温度控制在1650℃左右，玻璃配合料受热熔化成玻璃液从液态排放口1f输出到澄清池，再从澄清池输入成型设备加工和退火窑冷确，得到玻璃产品；
当输入过滤式粘附分离器1的物料11是硫化矿物时，以炼锌为例，物料11是硫化锌精矿颗粒，经左侧蓄热室5加热的含氧气体温度控制在1000℃左右，在左侧旋风炉内的燃料燃烧温度控制在1400℃左右，硫化锌精矿颗粒11在高温作用下发生氧化脱硫熔化反应，并放出大量的热，生成液态锌和炉渣，将液态锌和炉渣从液态排放口1f输出到沉淀池，经澄清分离放出液态锌和炉渣；
从过滤式粘附分离器输出的高温烟气输入右侧蓄热室5，将热量传递给右侧蓄热室5中的格子体，冷确的烟气从烟气输出口6输出；
每隔一段时间换向操作一次。
实施例14
如图15所示应用粘附分离器和蓄热式换热器组合的窑炉。该窑炉用于生产可燃性气体，工作原理如下：
由含氧气体输入设备4从左侧蓄热室5输入含氧气体，经左侧蓄热室加热的温度200-1600℃之间某一温度值，如1300℃的含氧气体输入粘附分离器1，由颗粒或块状物料加入设备10将颗粒或块状固体燃料11输入过滤式粘附分离器1，颗粒或块状固体燃料11与输入的1300℃的含氧气体发生气化反应生成高于固体燃料中所含灰份熔点温度的含CO、H2的高温可燃性气体，如1600℃的高温可燃性气体，颗粒或块状固体燃料11中含有的灰份受热熔化并从液态排放口1f输出，高温可燃性气体进入右侧蓄热室5，加热右侧蓄热室5中的蓄热材料，高温可燃性气体冷确至800℃以下后，如300℃，从右侧可燃性气体输出口6输出；每隔一段时间换向一次，交替从两侧可燃性气体输出口6输出可燃性气体。
所述过滤式粘附分离器1中的颗粒或块状的固体燃料11即是生产可燃性气体的燃料，又是过滤式粘附分离器1中的过滤材料。
实施例15
如图16所示应用粘附分离器和蓄热式换热器组合的窑炉。该组合形式的窑炉用于熔制耐火材料，工作原理如下：
由含氧气体输入设备4从左侧蓄热室5输入含氧气体，经左侧蓄热室加热到选自800-1600℃之间某一温度值，如1550℃的含氧气体输入旋风炉2，由燃料输送和流量控制设备3从左侧旋风炉输入燃料与高温含氧气体混合燃烧生成温度在选自1600-3000℃之间的高于耐火材料11熔点温度的某一温度值的高温气体，如2200℃的高温气体，由颗粒或块状物料加入设备10将颗粒或块状耐火材料11输入粘附分离器1，颗粒或块状耐火材料11被输入的2200℃的高温气体加热熔化，从液态排放口1f输出浇注成型并冷确得到需要形状的耐火材料，从粘附分离器输出的高温气体在进入右侧蓄热室5之前与右侧鼓风装置17输入的低温气体混合冷确到蓄热室5中的耐火材料所能承受的温度(如1800℃以下)，经右侧蓄热室5的换热冷确后，烟气从右侧烟气排放口6输出；每隔一段时间换向一次。
所述过滤式粘附分离器的外壳采用水冷金属外壳或内衬耐火材料水冷金属外壳。
所述耐火砖原料的主要成份包含Al2O3、ZrO2、SiO2三种成份之一或组合。
例如熔制莫来石质耐火材料：含Al2O3 71.8％、SiO2 26.2％；
或熔制刚玉质耐火材料：含Al2O3 99.2％，SiO2 0.3％；
或熔制锆刚玉质耐火材料：含Al2O3 45.4％，、ZrO2 41％、SiO2 12.5％；
实施例16
如图17所示应用粘附分离器、蓄热式换热器、加热炉或冶金反射炉14组合的窑炉，工作原理如下：
由含氧气体输入设备4从左侧蓄热室5输入含氧气体，经左侧蓄热室5加热的含氧气体输入旋风炉2，由燃料输送和流量控制设备3从左侧旋风炉2输入粉状固体燃料与高温含氧气体混合燃烧生成温度高于粉状固体燃料所含灰份熔点的高温烟气，熔化状态的灰份经左侧粘附分离器1收集后从左侧液态排放口1f输出，经左侧粘附分离器1净化后的高温烟气输入加热炉或冶金反射炉14，加热炉或冶金射炉14内的高温烟气加热物料后经右侧粘附分离器1和右侧旋风炉2进入右侧蓄热室5，加热右侧蓄热室5中的蓄热材料后，从右侧烟气排放口6输出，每隔一段时间换向一次。
实施例17
如图18所示应用粘附分离器和蓄热式换热器组合的窑炉，该窑炉用于废金属熔化加热，工作原理如下：
由含氧气体输入设备4从左侧蓄热室5输入含氧气体加热到选自500-1500℃之间的某一温度值，如1200℃后输入旋风炉2，由燃料输送和流量控制设备3从左侧旋风炉2输入粉状固体燃料与高温含氧气体混合燃烧生成选自1400-1700℃之间某一温度值，如1500℃的高温烟气，熔化状态的灰份经左侧粘附分离器1收集后从左侧粘附分离器1下部的液态排放口1f输出，经左侧粘附分离器1净化后的高温烟气输入中间的粘附分离器1，从中间的粘附分离器1上部颗粒或块状物料加入设备10加入废金属11，废金属11在高温烟气加热作用下熔化成液态从下部液态排放口1f输出浇铸成型冷确得到金属锭。从中间粘附分离器1输出的高温烟气经右侧粘附分离器1和右侧旋风炉2进入右侧蓄热室5，加热右侧蓄热室5中的蓄热材料后，从右侧烟气排放口6输出，每隔一段时间换向一次。
上述使用蓄热式换热器的实施例中所述每隔一段时间换向一次一般选自10-60分钟之间的数值。

Claims (37)

1.分离高温气体携带的熔化状态粉尘的方法，其特征在于：将携带熔化状态粉尘的高温气体在粘附分离器的内空中冲刷粘附分离器内的壁面，熔化状态的粉尘在粉尘自身粘性作用下粘附在壁面上与高温气体分离，粘附在壁面上的熔化状态粉尘在自身重力的作用下向下流动到粘附分离器底部的液态排放口输出粘附分离器，高温气体从粘附分离器的出气口输出。
2.根据权利要求1所述的分离高温气体携带的熔化状态粉尘的方法，其特征在于：所述粘附分离器包含离心式粘附分离器、过滤式粘附分离器两种类型之一或组合；
所述离心式粘附分离器是将携带熔化状态粉尘的高温气体在离心式粘附分离器的内空中旋转或沿着旋转的内空进行旋转运动产生离心力，在粘附分离器内空中高温气体携带的熔化状态的粉尘在离心力的作用下被甩离高温气体粘附到离心式粘附分离器内的壁面上并在自身重力的作用下流到离心式粘附分离器底部的液态排放口排出，净化后的高温气体从离心式粘附分离器出气口输出；
所述过滤式粘附分离器是将携带熔化状态粉尘的高温气体从过滤式粘附分离器内的过滤材料堆砌的过虑层的空隙中穿过，熔化状态的粉尘粘附在过滤材料的壁面上并在自身重力或与自身重力同流向的高温气体的作用下从过滤层的空隙中流到底部的液态排放口排出，净化后的高温气体从过滤式粘附分离器出气口输出；
所述粉尘包含金属、矿物原料、矿物原料熔融产物之一或组合；
所述熔化状态的粉尘是指粉尘在粉尘熔点温度以上从固体状态熔化为液体状态；
所述高温气体的温度大于粉尘的熔点温度。
3.根据权利要求2所述的分离高温气体携带的熔化状态粉尘的方法，其特征在于：高温气体携带的熔化状态粉尘包含以下三种之一或组合：(1)高温气体在输入粘附分离器内空之前携带的熔化状态粉尘；(2)将固体材料或固体燃料分散到输入粘附分离器内空的气体中发生物理和/或化学反应产生高温气体携带的熔化状态粉尘；(3)气体在输入过滤式粘附分离器后与过滤式粘附分离器中的过滤材料发生物理和/或化学反应产生高温气体携带的熔化状态粉尘。
4.根据权利要求3所述的分离高温气体携带的熔化状态粉尘的方法，其特征在于：所述输入粘附分离器的气体是经过间壁式换热器加热到200℃以上或经过蓄热式换热器加热到500℃以上再输入粘附分离器。
5.根据上述任一项权利要求所述的分离高温气体携带的熔化状态粉尘的方法，其特征在于：通过增加粘附分离器内壁面的面积，使高温气体携带的熔化状态粉尘在冲刷壁面的过程中更多地粘附在壁面上，直到高温气体携带的80-100％的熔化状态粉尘都粘附到壁面上，再将净化后的高温气体从粘附分离器出气口输出；
在熔化状态的粉尘从壁面上流动到液态排放口输出粘附分离器的过程中保持粉尘的温度大于粉尘的熔点温度。
6.实施上述权利要求所述方法的设备是粘附分离器，其特征在于：所述粘附分离器包含外壳1a、至少一个进气口1b、壁面、内空1d、至少一个出气口1c、至少一个液态排放口1f；
所述外壳1a包含内衬耐火材料金属外壳、内衬耐火材料水冷金属外壳、水冷金属外壳或耐火材料外壳四种之一或组合；
所述进气口1b供携带或不携带粉尘的气体或高温气体输入粘附分离器；
所述壁面由包含在粘附分离器外壳内的固定形状和/或不固定形状的固体材料表面组成壁面；
所述内空1d是由壁面围成的固定和/或不固定形状的空间，供输入粘附分离器的高温气体通过并冲刷壁面后输出到出气口1c，供粘附在壁面上的熔化状态的粉尘流动到底部的液态排放口1f；
所述出气口1c供分离出熔化状态粉尘的净化后的高温气体输出粘附分离器；
所述液态排放口1f连接内空1d和粘附分离器的外界，在内空1d的下游，供分离出的熔化状态粉尘从内空1d输出粘附分离器。
7.根据权利要求6所述的粘附分离器，其特征在于：所述粘附分离器包含离心式粘附分离器、过滤式粘附分离器两种类型之一或组合；
所述离心式粘附分离器包含以下A、B两种类型之一或组合：
A类离心式粘附分离器：
A类离心式粘附分离器的内空1d是一个或多个并联的基本为圆筒的形状，内空1d的一端设进气口1b，另一端设出气口1c，底部设液态排放口1f；
有如下三种能使气体在进入内空1d中产生旋转运动的结构之一或组合：
(1)进气口1b与内空1d相切；
(2)出气口1c与内空1d相切；
(3)基本为圆筒状的壁面上有斜切于内壁轴向的气体旋转导向凸出条1e；
B类离心式粘附分离器：
B类离心式粘附分离器的内空1d是一个或多个并联的基本为弹簧状的旋转螺旋，进气口1b在内空1d的一端、出气口1c在内空1d的另一端，底部设液态排放口1f；
所述过滤式粘附分离器由外壳1a、进气口1b、由过滤材料堆成含有空隙的过滤层、出气口1c、底部的液态排放口1f组成。
8.根据权利要求7所述的粘附分离器，其特征在于：所述离心式粘附分离器包含多个基本为圆筒状或多个基本为弹簧状旋转螺旋的并联内空1d，多个基本为圆筒状或多个基本为弹簧状旋转螺旋的并联内空1d有至少一个公共进气口1b、至少一个公共出气口1c和至少一个公共的底部液态排放口1f；
基本为圆筒状的壁面上有斜切于壁面轴向的气体旋转导向凸出条1e；
所述过滤式粘附分离器中的过滤材料包含金属材料、耐火材料、矿物原料或固体燃料四种材料之一或组合。
9.根据权利要求8所述的粘附分离器，其特征在于：所述离心式粘附分离器的多个基本为圆筒状或多个基本为弹簧状旋转螺旋的并联内空1d由筒形耐火砖1g砝放而成，筒形耐火砖1g的外形基本为方形或长方形，筒形耐火砖1g的内空1d基本是圆柱状或弹簧状旋转螺旋；
基本为圆柱状的壁面上有斜切于壁面轴向的气体旋转导向凸出条1e；
所述过滤式粘附分离器中的过滤材料堆砌成的过滤层由基本为矩形的耐火砖1h砝放成多层多排多列的格子状构成；
所述壁面的总面积满足分离80-100％高温气体携带的熔化状态粉尘。
10.应用粘附分离器回收携带熔化状态粉尘的高温气体所含有的热量。
11.根据权利要求10所述应用粘附分离器回收携带熔化状态粉尘的高温气体所含有热量，其特征是：先用粘附分离器分离高温气体携带的熔化状态粉尘，再将粘附分离器输出的净化后的高温气体输入换热器，通过换热器将热量传递给需要加热的气体。
12.根据权利要求11所述应用粘附分离器回收携带熔化状态粉尘的高温气体所含有的热量，其特征在于：所述换热器是间壁式换热器5a或蓄热式换热器5。
13.应用粘附分离器燃烧固体燃料。
14.根据权利要求13所述应用粘附分离器燃烧固体燃料，其特征在于：将颗粒状或粉状固体燃料与含氧气体混合燃烧生成温度高于固体燃料中所含灰份熔点温度的高温气体和熔化状态的灰份，将含有熔化状态灰份的高温气体输入粘附分离器分离熔化状态的灰份并输出净化后的高温气体，将净化后的高温气体作为热源输入工业窑炉中加热物料或锅炉中生产蒸汽。
15.根据权利要求14所述应用粘附分离器燃烧固体燃料，其特征在于：将工业窑炉中加热物料后输出的烟气或锅炉排出的烟气再输入换热器加热所述输入燃烧室或旋风炉2中的含氧气体。
16.根据权利要求14或15所述应用粘附分离器燃烧固体燃料，其特征是：所述工业窑炉包含轧钢加热炉或冶金反射炉14。
17.应用粘附分离器生产可燃性气体。
18.根据权利要求17所述应用粘附分离器生产可燃性气体，包含以下步聚：
(1)由间壁式换热器5a或蓄热式换热器5将含氧气或水蒸汽的气体加热至200-1600℃作为气化剂；
(2)选自下面A或B两个步聚之一：
A、将粉状固体燃料分散到200-1600℃的气化剂中气化生成温度高于固体燃料中所含灰份熔点温度的含CO、H2的高温可燃性气体和熔化状态的灰份，将携带熔化状态灰份的高温可燃性气体输入粘附分离器1中分离熔化状态的灰份并输出净化后的高温可燃性气体；
B、将200-1600℃的气化剂输入以颗粒状或块状固体燃料为过滤材料11的过滤式粘附分离器1中气化所述颗粒状或块状固体燃料，生成温度高于固体燃料中所含灰份熔点温度的含CO、H2的高温可燃性气体和熔化状态的灰份，携带熔化状态灰份的高温可燃性气体在通过颗粒状或块状固体燃料过滤层11的同时分离熔化状态的灰份并输出净化后的高温可燃性气体，粘附分离器中消耗的颗粒状或块状固体燃料由过滤材料加入设备10输入补充；
(3)将净化后的高温可燃性气体输入步聚(1)所述间壁式换热器5a或蓄热式换热器5中与所述含氧气或水蒸汽的气体热交换降温至800℃以下再输出。
19.根据权利要求18所述应用粘附分离器生产可燃性气体，其特征在于：所述含氧气或水蒸汽的气体包含空气、氧气、水蒸汽三种气体之一或组合，所述固体燃料包含煤炭、石油焦、生物质材料、含碳矿物燃料、含可燃物的生活或工业垃圾其中之一或组合。
20.应用粘附分离器生产高温可燃性气体输入工业窑炉燃烧加热物料。
21.根据权利要求20所述应用粘附分离器生产高温可燃性气体输入工业窑炉燃烧加热物料，包含以下步聚：
(1)由蓄热式换热器5将含氧气体加热到500-1600℃作为气化剂；
(2)将粉状固体燃料分散到气化剂中气化生成温度高于固体燃料所含灰份熔点温度的含CO、H2的高温可燃性气体和熔化状态的灰份，将携带熔化状态灰份的高温可燃性气体输入粘附分离器1中分离熔化状态的灰份并输出净化后的高温可燃性气体；
(3)将净化后的高温可燃性气体输入工业窑炉20与输入工业窑炉20的含氧气体混合燃烧产生1200-2000℃的高温烟气加热工业窑炉20中的物料；
(4)将工业窑炉20中加热物料后的烟气输入蓄热式换热器5，用于加热第(1)步聚所述的含氧气体和第(3)步聚所述的输入工业窑炉20的含氧气体。
22.根据权利要求21所述应用粘附分离器生产高温可燃性气体输入工业窑炉燃烧加热物料，其特征是：所述工业窑炉20包含玻璃熔窑、冶金反射炉或轧钢加热炉。
23.应用粘附分离器炼铁。
24.根据权利要求23所述应用粘附分离器炼铁，包含以下步聚：
(1)由蓄热式换热器5将含氧气体加热到500-1600℃作为氧化剂，将氧化剂分作第一和第二两部份；
(2)将步聚(1)所述的第一部份氧化剂与燃料混合不完全燃烧产生1500℃以上的含CO、H2的高温还原性气体；
(3)将粉状铁矿石分散到1500℃以上的高温还原性气体中，粉状铁矿石在高温还原性气体中熔化成液体状态并还原析出液态铁和熔化状态的炉渣，将含有熔化状态的铁矿石、液态铁和熔化状态的炉渣的高温还原性气体输入粘附分离器1中分离输出净化的高温还原性气体，在粘附分离器1中的壁面上粘附的未完全还原的熔化状态的铁矿石在高温还原性气体的作用下继续还原析出液态铁和熔化状态的炉渣，液态铁和熔化状态的炉渣从粘附分离器1的液态排放口1f中输出，通过撇渣器将液态铁与炉渣分离；
(4)将粘附分离器1中分离净化输出的高温还原性气体与步聚(1)所述的第二部份氧化剂混合完全燃烧升温产生1500℃以上的高温烟气后输入蓄热式换热器5换热冷确后排出，蓄热式换热器5回收的热量用于加热步聚(1)所述的含氧气体。
25.根据权利要求24所述应用粘附分离器炼铁，其特征在于：将粘附分离器1收集的熔化状态的铁矿石、液态铁和熔化状态的炉渣再输入一层块煤或焦碳的过滤层16，未完全还原的熔化状态的铁矿石在块煤或焦碳层中继续还原析出液态铁和熔化状态的炉渣，最后液态铁和熔化状态的炉渣从液态排放口1f输出，通过撇渣器将液态铁与炉渣分离。
26.根据权利要求24所述应用粘附分离器炼铁，其特征在于：所述粘附分离器1是过滤式粘附分离器，过滤式粘附分离器中的过滤材料是块煤或焦碳。
27.根据权利要求23所述应用粘附分离器炼铁，包含以下步聚：
(1)由蓄热式换热器5将含氧气体加热到500-1600℃作为氧化剂，将氧化剂分作第一和第二两部份；
(2)将步聚(1)所述的第一部份氧化剂与燃料混合不完全燃烧产生1500℃以上的含CO、H2的高温还原性气体；
(3)将高温还原性气体输入以颗粒状或块状铁矿石11为过滤层的粘附分离器1，颗粒状或块状铁矿石11在高温还原性气体作用下受热熔化并还原析出液态铁和熔化状态的炉渣，液态铁和熔化状态的炉渣从粘附分离器1的液态排放口1f输出，通过撇渣器将液态铁与炉渣分离；
(4)将粘附分离器1中分离净化输出的高温还原性气体与步聚(1)所述的第二部份氧化剂混合完全燃烧升温产生1500℃以上的高温烟气后输入蓄热式换热器5换热冷确后排出，蓄热式换热器5回收的热量用于加热步聚(1)所述的含氧气体。
28.根据权利要求27所述应用粘附分离器炼铁，其特征在于：将熔化状态的铁矿石、液态铁和熔化状态的炉渣再输入一层块煤或焦碳的过滤层16，未完全还原的熔化状态的铁矿石在块煤或焦碳层中继续还原析出液态铁和炉渣，最后液态铁和炉渣从液态排放口1f输出，通过撇渣器将液态铁与炉渣分离。
29.应用粘附分离器熔化粉状固体物料。
30.根据权利要求29所述应用粘附分离器熔化粉状固体物料，包含以下步聚：
(1)由蓄热式换热器5将含氧气体加热到500-1600℃；
(2)将燃料与步聚(1)所述的500-1600℃的含氧气体输入到反应塔2中混合燃烧产生1200-2000℃的高温烟气；
(3)将粉状固体物料分散到反应塔2中的1200-2000℃的高温烟气中熔化成为液态粉尘，将含有液态粉尘的高温气体输入粘附分离器1，从液态排放口1f输出熔化为液体状态的熔融物，从出气口输出净化后的高温烟气；
(4)将净化后的高温烟气输入蓄热式换热器5中换热冷确后排出，蓄热式换热器5回收的热量用于加热步聚(1)所述的含氧气体。
31.根据权利要求30所述应用粘附分离器熔化粉状固体物料，其特征在于：所述固体物料是玻璃配合料，所述液体状态的熔融物是液体状态的玻璃，将液态排放口1f输出的熔化为液体状态的玻璃输入澄清池消除气泡后输入成型设备成型，再输入退火设备降温退火后得到玻璃制品。
32.根据权利要求30所述应用粘附分离器熔化粉状固体物料，其特征在于：所述反应塔2是冶金闪速炉，所述粉状固体物料包含粉状硫化矿物。
33.应用粘附分离器熔制耐火砖。
34.根据权利要求33所述应用粘附分离器熔制耐火砖，包含以下步聚：
(1)由蓄热式换热器5将含氧气体加热到800-1600℃；
(2)将燃料分散到步聚(1)所述的800-1600℃的含氧气体中混合燃烧产生1600-3000℃的高温烟气；
(3)将1600-3000℃的高温烟气输入以耐火砖原料11为过滤层的粘附分离器1，耐火砖原料11在1600-3000℃的高温烟气作用下受热熔化成液体状态，从液态排放口1f输出浇注成型并冷确得到需要形状的耐火砖，从粘附分离器1输出净化后的高温烟气；
(4)将净化后的高温烟气与低温气体混合冷确到1800℃以下输入蓄热式换热器5中换热冷确后排出，蓄热式换热器5回收的热量用于加热步聚(1)所述的含氧气体。
35.根据权利要求34所述应用粘附分离器熔制耐火砖，其特征在于：所述耐火砖原料的主要成份包含Al2O3、ZrO2、SiO2三种成份之一或组合。
36.应用粘附分离器熔化废金属。
37.根据权利要求36所述应用粘附分离器熔化废金属，包含以下步聚：
(1)由蓄热式换热器5将含氧气体加热到500-1500℃；
(2)将固体粉状燃料分散到步聚(1)所述的500-1500℃的含氧气体中混合燃烧产生1400-1700℃的高温烟气和熔化状态的固体燃料中的灰份；
(3)将携带熔化状态的固体燃料灰份的1400-1700℃的高温烟气输入离心式粘附分离器1或以耐火材料为过滤材料的过滤式粘附分离器1，从液态排放口输出熔化状态的灰份，从出气口输出净化后的高温烟气；
(4)将净化后的高温烟气输入以废金属11为过滤材料的过滤式粘附分离器，废金属11在高温烟气加热作用下熔化成液态从下部液态排放口输出浇铸成型冷确得到金属锭；
(5)将净化后的高温烟气输入蓄热式换热器5中换热冷确后排出，蓄热式换热器5回收的热量用于加热步聚(1)所述的含氧气体。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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