CN102336581B - 煤矸石脱碳装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了煤矸石脱碳装置，包括脱碳炉，脱碳炉包括脱碳炉筒体和与脱碳炉筒体相连接的下锥体结构，下锥体结构包括下锥体主体、烟气引入结构和切向风引入结构，本发明还包括进风管和与脱碳炉筒体出口相连接的出口弯管；进风管包括进风管筒体和与进风管筒体相连接的变径锥体，变径锥体与烟气引入结构相连接，进风管筒体通过带有燃料喷嘴安装管的预燃室与切向风引入结构相连接，燃料喷嘴安装管上设有燃料喷嘴；脱碳炉筒体的下部及中下部分别至少设有一个撒料箱。本发明可以将煤矸石含碳量降低，又不需要掺入其他矿石，减少了对生态环境的破坏，降低了安全隐患，且本发明降低了制造成本、降低了额外燃料方面的投资、提高了生产效率。

Description

煤矸石脱碳装置

技术领域

本发明涉及脱碳装置，具体涉及煤矸石脱碳装置。

背景技术

陶粒是人造建筑轻骨料的简称，陶粒具有一系列优良的性能，由于质轻、保温、隔热、隔音、强度高而广泛用于高层、超高层建筑及大跨度建筑工程。它不仅可减轻建筑物自重，而且具有良好的抗震性能。同时陶粒混凝土施工适应性强，易与粉刷材料粘结。由于陶粒具有耐热、抗冻、耐酸碱、防腐及热膨胀系数低等性能，也广泛用于高速公路、飞机场跑道的路面材料，还可用作保温、隔音、隔热墙体材料及重油脱水和工业用水的过滤材料。随着墙材革新与建筑节能政策的深入贯彻，陶粒成了众多新型建材中的佼佼者。

作为陶粒的生产原料，粘土和页岩占了绝大部分的份额，但为符合可利用废弃物、节约能源、保护环境，符合经济社会的协调和可持续发展、建立资源节约型社会的要求，我国一些经济发达城市从保护生态环境出发，已禁止开山采石、挖河取砂，部分省市政府的文件规定生产企业可免费使用未经加工的工业固体废弃物。这就为利用煤矸石等废渣制造陶粒技术的发展提供了有利的契机，而且固体废弃物通过一定的配料均可以生产烧结或烧胀陶粒，因此，利用煤矸石等各种固体废弃物生产陶粒对发展循环经济，实施可持续发展战略，保护环境就具有了重大的意义，具有广阔的市场前景。

大部分煤矸石含碳量在5％～30％，而烧制煤矸石陶粒要求煤矸石中含碳量不要过大，以低于13％为宜。现阶段的主要解决办法是大量掺入粘土和页岩等矿石，来降低物料的含碳量，就难免需要开山采石，挖河取沙，导致生态环境被严重破坏。另外，当用煤矸石烧制的陶粒作为墙面保温材料时，含碳量是越低越好，而传统的掺入法只能降低含碳量，不能去除碳，导致使用时存在一定的安全隐患。因此，发明一种解决含碳量矛盾，加强对煤矸石的利用已是一个刻不容缓、亟待研究解决的重要问题。

中国专利公开号CN201133760Y，公开日2007年11月30日，发明创造的名称为分解炉的下锥体结构，该申请案公开了下锥体结构包括下锥体主体、烟气引入结构和三次风引入结构；其中，烟气引入结构安装在下锥体主体的底端，三次风引入结构的一端安装在下锥体主体中，另一端安装在下锥体主体的一侧，三次风引入结构的入口横截面为五边形，三次风引入结构的中心线与水平面的夹角为10～20。；烟气引入结构采用的是工业中经常采用的“天圆地方”结构。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种既可以将煤矸石含碳量降低，又不需要掺入其他矿石的煤矸石脱碳装置，减少对生态环境的破坏，降低安全隐患。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

本发明包括脱碳炉，脱碳炉包括脱碳炉筒体和与脱碳炉筒体相连接的下锥体结构，下锥体结构包括下锥体主体、烟气引入结构和切向风引入结构，本发明还包括进风管和与脱碳炉筒体出口相连接的出口弯管；进风管包括进风管筒体和与进风管筒体相连接的变径锥体，变径锥体与烟气引入结构相连接，进风管筒体通过带有燃料喷嘴安装管的预燃室与切向风引入结构相连接，燃料喷嘴安装管上设有燃料喷嘴；脱碳炉筒体的下部及中下部分别至少设有一个撒料箱。预燃室防止了因为燃料的燃烧火焰使物料温度局部过高而发生碳酸钙等矿石的分解使物料发粘而导致的结皮堵塞等问题。撒料箱将物料以分散的方式撒进脱碳炉，使物料分两部分撒进脱碳炉，改善了物料在炉内的分散状况和燃烧状况，避免了单股料撒入后分散性不好，燃烧不充分的问题。

上述变径锥体通过第一连接管与烟气引入结构相连接；进风管筒体通过第二连接管与预燃室入口相连接，预燃室出口通过第三连接管与切向风引入结构相连接。

上述变径锥体与第一连接管之间设有用于调节风量的第一阀门；第二连接管与预燃室之间设有用于调节风量的第二阀门。可根据实际使用情况调节预燃室的气体流量，优化使用参数。

上述脱碳炉筒体与出口弯管之间安装有膨胀节。

上述脱碳炉筒体的出口采用的是锥形缩口。减小出风口截面积，以提高风速。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明中脱碳炉、预燃室、进风管和出口弯管等主要设备的结构皆比较简单，均可采用普通钢板卷制焊接而成，制造成本较低；

(2)本发明以煤矸石自身燃烧热为主，以预燃室燃料燃烧热为辅，充分利用煤矸石自身燃烧热，降低额外燃料方面的投资，当在点火过程中需要额外增加助燃高温气体时或煤矸石自身热源不足以维持连续脱碳需要时，才由预燃室点燃的燃料作为辅助热源；

(3)本发明在脱碳过程中，物料在气流中一直呈悬浮状态，提高了热交换效率，同时提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

(图中各标号：脱碳炉筒体11，撒料箱12，下锥体主体13，烟气引入结构14，切向风引入结构15，进风管筒体21，变径锥体22，出口弯管3，预燃室41，燃料喷嘴安装管42，第一连接管5，第二连接管6，第三连接管7，第一阀门8，第二阀门9，膨胀节10)

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

本发明包括脱碳炉、进风管和出口弯管3。

脱碳炉包括上部的脱碳炉筒体11和与脱碳炉筒体11下部相连接的下锥体结构。

脱碳炉筒体11的出口与出口弯管3的入口相连接，两者之间安装有吸收膨胀使用的膨胀节10。脱碳炉筒体11的出口采用的是锥形缩口，脱碳炉筒体11采用的是圆柱筒体结构。

脱碳炉筒体11的下部安装有一个撒料箱12，脱碳炉筒体11的中下部也安装有一个撒料箱12。撒料箱12将物料以分散的方式撒进脱碳炉，使物料分两部分撒进脱碳炉，改善了物料在炉内的分散状况和燃烧状况，避免了单股料撒入后分散性不好，燃烧不充分的问题。

下锥体结构包括下锥体主体13、烟气引入结构14和切向风引入结构15。

切向风引入结构15采用的是三次风引入结构。

一部分烟气经烟气引入结构14提供上升流场，另一部分烟气经切向风引入结构15形成旋转流场，两股气流使脱碳炉内产生一定的旋流强度，促使脱碳炉内物料均匀分布，延长物料停留时间，以促进碳的完全燃烧。

进风管包括上部的进风管筒体21和与进风管筒体21下部相连接的变径锥体22。

变径锥体22通过第一连接管5与烟气引入结构14相连接，进风管筒体21通过第二连接管6与预燃室41入口相连接，预燃室41出口通过第三连接管7与切向风引入结构15相连接。

在变径锥体22与第一连接管5之间安装有第一阀门8，在第二连接管6与预燃室41之间安装有第二阀门9。

预燃室41的上部安装有燃料喷嘴安装管42，燃料喷嘴安装管42上设有燃料喷嘴，煤气等燃料经燃料喷嘴喷进预燃室41燃烧，提供高温热源；可根据所使用燃料的不同更换不同的燃料喷嘴。

预燃室41防止了因为燃料的燃烧火焰使物料温度局部过高而发生碳酸钙等矿石的分解使物料发粘而导致的结皮堵塞等问题。

预燃室41燃料量和通风量均可根据煤矸石热值的不同进行调节，在维持系统脱碳能持续、稳定进行的情况下，减少燃料使用量，避免资源浪费。

提供热源的共有三部分：

第一部分是将从物料冷却排出的高温废气或其余的高温气体等经第一连接管5从烟气引入结构14进入脱碳炉，提供向上的悬浮气流；第二部分是高温气体进入预燃室41，经预燃室41上部的燃料喷嘴点燃燃料进一步加热后，从切向风引入结构15进入脱碳炉；第三部分是煤矸石中所含的碳在脱碳炉中燃烧放出大量热量，作为脱碳的最大热源。

本发明的工作流程如下：

高温烟气经进风管分作两部分，一部分通过调节风量使用的第一阀门8，再通过第一连接管5输送到烟气引入结构14，形成向上的气流流场。

另一部分经第二连接管6和具有调节风量分配功能的第二阀门9输送到预燃室41，通过燃料喷嘴进行再次加热，使气流温度快速升高后经第三连接管7输送到切向风引入结构15，形成旋转气流流场，在脱碳炉内形成喷腾气流。

物料经两个撒料箱12以分散状撒进脱碳炉内，下部的物料在高温烟气的作用下呈悬浮状态，快速分散、吸热升温，并点燃物料，脱碳放热，在气流到达中下部的撒料箱12撒进的物料时，继续加热物料，燃烧放热，维持了脱碳炉内温度场的均匀性，提高了脱碳效果。

当气流到达脱碳炉的顶部，经脱碳炉筒体11的锥形缩口减小出风口截面积，提高风速，以携带物料经膨胀节10进入出口弯管3。

出口弯管3连接到气料分离装置或冷却装置。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.煤矸石脱碳装置，包括脱碳炉，所述脱碳炉包括脱碳炉筒体(11)和与脱碳炉筒体(11)相连接的下锥体结构，所述下锥体结构包括下锥体主体(13)、烟气引入结构(14)和切向风引入结构(15)，其特征在于，

还包括进风管和与脱碳炉筒体(11)出口相连接的出口弯管(3)；

所述进风管包括进风管筒体(21)和与进风管筒体(21)相连接的变径锥体(22)，所述变径锥体(22)与烟气引入结构(14)相连接，所述进风管筒体(21)通过带有燃料喷嘴安装管(42)的预燃室(41)与切向风引入结构(15)相连接，所述燃料喷嘴安装管(42)上设有燃料喷嘴；

所述脱碳炉筒体(11)的下部及中下部分别至少设有一个撒料箱(12)。

2.根据权利要求1所述的煤矸石脱碳装置，其特征在于，所述变径锥体(22)通过第一连接管(5)与烟气引入结构(14)相连接；

所述进风管筒体(21)通过第二连接管(6)与预燃室(41)入口相连接，所述预燃室(41)出口通过第三连接管(7)与切向风引入结构(15)相连接。

3.根据权利要求2所述的煤矸石脱碳装置，其特征在于，所述变径锥体(22)与第一连接管(5)之间设有用于调节风量的第一阀门(8)；

所述第二连接管(6)与预燃室(41)之间设有用于调节风量的第二阀门(9)。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的煤矸石脱碳装置，其特征在于，所述脱碳炉筒体(11)与出口弯管(3)之间安装有膨胀节(10)。

5.根据权利要求1至3任意一项所述的煤矸石脱碳装置，其特征在于，所述脱碳炉筒体(11)的出口采用的是锥形缩口。

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