CN102840587A - 回转窑内外热复合式直接热回收方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种回转窑内外热复合式直接热回收方法及其系统，其特征在于：包括底座和设置在底座上的具有进、出料口的滚筒，所述滚筒包括有内筒和套置在内筒体外围与内筒外壁具有间隙的外筒，所述内筒的进料口端与设置在滚筒体外的一二燃室进气口相连，所述二燃室的出气口与内、外筒间的间隙相连通。本发明系统利用了二燃室排出的高温烟气，直接通过滚筒内外筒构成的间隙（环状夹套），对内筒外壁进行加热，使内筒中的工质进行热交换，从而达到余热利用目的。该发明以余热利用系统和窑炉一体化的独特复合形式，解决了上述高温干化焚烧法和热解法普通方式存在的种种问题。另外，滚筒供气采用磁化空气，可降低污泥热解温度和污泥热解速度。
Description
技术领域：
本发明涉及一种热回收方法及系统，特别是一种回转窑内外热复合式直接热回收方法及其系统。
背景技术：
目前污泥处理装置采用的高温干化焚烧法和热解法，多采用烘干机对污泥进行烘干预处理的余热利用形式。烘干后的污泥再进入炉内焚烧或热解，来自炉内或二燃室的高温烟气，经余热锅炉产生过热蒸汽（或热油）或热交换器换热后产生高温空气再进入污泥烘干机对污泥进行预烘干。
对污泥进行烘干预处理的污泥烘干机存在烘干效率低，运行不稳定，寿命低，造价高，特别是难以大型化等问题，而污泥烘干后产生的蒸汽还需冷凝脱水，产生的脏水和臭气存在二次污染等弊端。同时污泥烘干机、余热锅炉（或热交换器）构成的余热利用系统还占用大量厂房面积，增加基础建设投资。系统流程长，管道多，热损失大，降低了余热利用效率，增加了维护难度和成本。余热锅炉需专业人员操作，增加了系统控制复杂性，增加人工成本。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种回转窑内外热复合式直接热回收方法及其系统，该热回收方法及系统不仅结构简单、设计合理，而且有利于解决高温干化焚烧法和热解法因单独设置余热回收利用系统存在的种种问题。
本发明通过以下技术方案来实现：
本发明回转窑内外热复合式直接热回收方法，其特征在于：将回转窑内筒第一次燃烧后的烟气通往第二燃烧室，由第二燃烧室继续燃烧排出的烟气直接通往回转窑内、外筒间的间隙内，以对内筒体外壁进行加热，实现对内筒体内的工质进行热交换。
上述通过内、外筒体间隙后的烟气输往尾气净化系统。
本发明回转窑内外热复合式直接热回收系统，其特征在于：包括底座和设置在底座上的具有进、出料口的滚筒，所述滚筒包括有内筒和套置在内筒体外围与内筒外壁具有间隙的外筒，所述内筒的进料口端与设置在滚筒体外的一二燃室进气口相连，所述二燃室的出气口与内、外筒间的间隙相连通。
上述内筒体外壁面上圆周均匀布设有条状直翅片。
上述内筒体内壁面上从进料口往出料口端以螺旋线方式间断焊接有拨料板。
上述内筒体出料口端装设有点火预热燃烧机和与点火预热燃烧机连接的伸入该内筒体内的燃烧机隔热导火长筒。
上述内筒体出料口端还设有第四气室，该第四气室上连接有磁化空气供风装置；上述内筒体进料口端独立设有第一、二气室，所述第一气室设置在内筒体的进料口与二燃室进气口之间；所述第二气室设置在内、外筒间的间隙与二燃室出气口之间；上述滚筒的出料口端还设有第三气室，所述第三气室与内、外筒间的间隙相连通，且连接有一尾气净化系统。
上述二燃室包括有燃室本体、点火预热燃烧机和配风机，所述燃室本体为一端或两端带椎体，中间为圆柱体的空腔金属壳体结构，在空腔金属壳体结构内敷耐火蓄热及绝热材料，在燃室本体烟气进口端装有燃烧机和配风室，配风室设有配风管。
上述内筒体进料口端设有进料装置，所述进料装置为采用气动、液压缸驱动的推料装置，或者由螺旋输送机和进料斗构成。
上述滚筒中断位置设有中部齿轮，在底座上对应设有驱动该齿轮转动的传动及减速机构；所述滚筒前、后断位置设有带轮，所述底座上对应设有用于支撑滚筒带轮转动的托轮装置。
本发明的工作原理：污泥直接经进料装置输送进入内筒（而不需要另外经过预先烘干后才能进入该设备工作），随着滚筒不断的转动，经过内筒内壁上的拨料板作用，污泥在内筒中不断上翻、前送，经滚筒前段的烘干与中段热解气化，后段有机物碳化焚烧燃烬，最终冷却形成灰渣，经滚筒尾部的出渣装置排出。烟气方面，本发明系统热解污泥后，产生的可燃烟气通过第一气室流经二燃室内，与过量空气中氧气充分混合燃烧，有害物质在高温下被完全焚毁，从二燃室出气口排到内、外筒间的间隙，对内筒体外壁进行加热，使内筒体中的工质进行热交换，从而达到余热利用目的；经过热交换后的烟气经过第三气室排往尾气净化系统，经处理后达标排放至大气。
本发明以余热利用系统和窑炉一体化的独特复合形式，解决了高温干化焚烧法和热解法普通方式因单独设置余热回收利用系统（污泥烘干系统）存在的种种问题。具有如下优点：
1、受限于独立污泥烘干系统处理能力过小，通常焚烧或热解处理处置系统的难以大型化，本发明彻底解决这一问题；
2、系统工艺平面布置紧凑，厂房使用面积小，减少了土地使用面积，大大降低了投资额；
3、内外热复合余热利用一体化方式，采用3T达标后的烟气，直接引回系统利用，减少了热量损失的过程，提高了换热效率，系统基本不需要消耗辅助燃料，大幅降低运行成本；
4、一体化设计使系统配置简明，操作简单，对操作者要求低，人员配备少，从而降低人工成本与维护成本。
附图说明：
图1是本发明的构造示意图；
图2是图1的A-A断面图（即磁化热解系统断面图）。
具体实施方式：
本发明回转窑内外热复合式直接热回收方法，将回转窑内筒第一次燃烧后的烟气通往第二燃烧室，由第二燃烧室继续燃烧排出的烟气直接通往回转窑内、外筒间的间隙内，以对内筒体外壁进行加热，实现对内筒体内的工质进行热交换。
上述通过内、外筒体间隙后的烟气输往尾气净化系统。
本发明回转窑内外热复合式直接热回收系统，包括底座6（底座可以是整体钢构，也可是分立水泥墩座，视窑大小而定）和设置在底座6上的具有进、出料口的滚筒5，所述滚筒5包括有内筒22和套置在内筒体外围与内筒外壁具有间隙24的外筒23，所述内筒22的进料口端3与设置在滚筒体外的一二燃室2进气口16相连，所述二燃室2的出气口17与内、外筒间的间隙24相连通。本发明系统热解污泥后产生的可燃烟气流经二燃室2，与过量空气中氧气充分混合燃烧，有害物质在高温下被完全焚毁，从二燃室出气口排到内、外筒间的间隙24，对内筒体22外壁进行加热，使内筒体中的工质进行热交换，从而达到余热利用的目的。
上述内筒体外壁面上圆周均匀布设有条状直翅片25，直翅片在增加换热效率的同时还起连接内外筒的固持作用，使内筒与外筒构成整体，直翅片不是在内筒体整个外壁面圆周上都有，而是间隔一定角度设置（或者直翅片在内筒体外围整圈设置，在直翅片上设有通气孔也可以），从而可以让从二燃室2输出的烟气可以顺畅地从滚筒的进料口端输往滚筒出料口端，在外筒体内敷还设有保温绝热层29。
上述内筒体内壁面上从进料口往出料口端以螺旋线方式间断焊接有拨料板26，该拨料板26不仅起到送料和搅拌的作用，同时还起到增加换热效率的作用。
上述内筒体出料口端装设有点火预热燃烧机12和与点火预热燃烧机连接的伸入该内筒体内的燃烧机隔热导火长筒27，隔热导火长筒27由固定在内筒内壁上的支架28支撑。点火预热燃烧机12可使用柴油、重油、废油、甲醇等多种燃料形式。点火预热燃烧机12为污泥的热解提供炉内点火升温，并在污泥热值较低时补充辅助热量。而内筒体尾端的隔热导火长筒27主要作用是将燃烧机火焰导至窑内热解燃烧区，并且不至影响窑内出渣段工况，避免将渣吹起和影响冷渣效果。
上述内筒体出料口端还设有第四气室33，该第四气室33上连接有磁化空气供风装置11，第三、四气室是两个互相独立密封的气室。在第四气室33外壁布置有喷风嘴34，将来自磁化空气供风装置11的磁化空气送入滚筒内，供给热解产生的碳燃烧所需氧气，同时在较低温度下加速污泥热解，并起冷渣作用。在第四气室33下部装有出渣装置10，该出渣装置可以是螺旋出渣，行星出渣，液压气动闸板出渣等多种形式。
上述滚筒的出料口端还设有第三气室32，所述第三气室32与内、外筒间的间隙24相连通，且连接有一尾气净化系统36。
上述内筒体进料口端独立设有第一、二气室20、21，所述第一气室20设置在内筒体的进料口与二燃室进气口16之间；所述第二气室21设置在内、外筒间的间隙24与二燃室出气口17之间。第一、二气室页是两个互相独立密封的气室。
上述二燃室包括有燃室本体13、点火预热燃烧机14和配风机15，所述燃室本体为一端或两端带椎体，中间为圆柱体的空腔金属壳体结构，在空腔金属壳体结构内敷耐火蓄热及绝热材料，在燃室本体烟气进口端装有燃烧机和配风室18，配风室设有配风管19。二燃室点火预热燃烧机14用于二燃室预热和点火，只有在二燃室内可燃气体不能维持自燃时才喷油助燃，正常工况下是不工作不耗油的。
上述内筒体进料口端设有进料装置9，所述进料装置9为采用气动、液压缸驱动的推料装置，或者由螺旋输送机和进料斗构成。
上述滚筒上设有中部齿轮31，在底座上对应设有驱动该齿轮转动的传动及减速机构7；所述滚筒前、后段位置设有带轮30，所述底座上对应设有用于支撑滚筒带轮转动的托轮装置8。
本发明的工作原理：污泥经进料装置输送进入内筒（而不需要另外经过预先烘干后才能进入该设备工作），随着滚筒不断的转动，经过内筒内壁上的拨料板作用，污泥在内筒中不断上翻、前送，经滚筒前段的烘干与中段热解气化，后段有机物碳化焚烧燃烬，最终冷却形成灰渣，经滚筒尾部的出渣装置排出。烟气方面，本发明系统热解污泥后，产生的可燃烟气通过第一气室流经二燃室内，与过量空气中氧气充分混合燃烧，有害物质在高温下被完全焚毁，从二燃室出气口排到内、外筒间的间隙，对内筒体外壁进行加热，使内筒体中的工质进行热交换，从而达到余热利用目的；经过热交换后的烟气经过第三气室排往尾气净化系统，经处理后达标排放至大气。
以往污泥热解要吸收热量，所需热源一般由炉内部污泥有机质热解产生的碳燃烧提供，不足之处由辅助热源（如燃烧机等）提供。采用本发明，可有效利用二燃室排出的满足3T（3T是Temperature，Time和Turbulence的英文缩写，具体指焚烧温度≥850℃，二燃室停留时间≥2.0s，以及较大的湍流程度，以确保有毒有害物质彻底焚毁）原则的烟气所携带热量在滚筒内筒外壁对工质补充热量，可大幅降低辅助燃料消耗，甚至不用辅助燃料。
本发明以余热利用系统和窑炉一体化的独特复合形式，解决了高温干化焚烧法和热解法普通方式因单独设置余热回收利用系统（污泥烘干系统）存在的种种问题。具有如下优点：
1、受限于独立污泥烘干系统处理能力过小，通常焚烧或热解处理处置系统的难以大型化，本发明彻底解决这一问题；
2、系统工艺平面布置紧凑，厂房使用面积小，减少了土地使用面积，大大降低了投资额；
3、内外热复合余热利用一体化方式，采用3T达标后的烟气，直接引回系统利用，减少了热量损失的过程，提高了换热效率，系统基本不需要消耗辅助燃料，大幅降低运行成本；
4、一体化设计使系统配置简明，操作简单，对操作者要求低，人员配备少，从而降低人工成本与维护成本。
本发明系统利用了二燃室排出的高温烟气，直接通过滚筒内外筒构成的间隙（环状夹套），对内筒外壁进行加热，使内筒中的工质进行热交换，从而达到余热利用目的。该发明以余热利用系统和窑炉一体化的独特复合形式，解决了上述高温干化焚烧法和热解法普通方式存在的种种问题。另外，滚筒供气采用磁化空气，可降低污泥热解温度和污泥热解速度。
本发明适用于高含水率、低热值污水厂污泥、工业污泥的大规模集中低成本处理处置，根据需要也可在用户厂内（如污水厂）配套设置。也用于适合回转窑处理处置的油污染土、生活、工业（包括危废）等固废。
Claims (10)
1.一种回转窑内外热复合式直接热回收方法，其特征在于：将回转窑内筒第一次燃烧后的烟气通往第二燃烧室，由第二燃烧室继续燃烧排出的烟气直接通往回转窑内、外筒间的间隙内，以对内筒体外壁进行加热，实现对内筒体内的工质进行热交换。
2.根据权利要求1所述的回转窑内外热复合式直接热回收方法，其特征在于：通过内、外筒体间隙后的烟气输往尾气净化系统。
3.一种实现权利要求1所述回转窑内外热复合式直接热回收方法的热回收系统，其特征在于：包括底座和设置在底座上的具有进、出料口的滚筒，所述滚筒包括有内筒和套置在内筒体外围与内筒外壁具有间隙的外筒，所述内筒的进料口端与设置在滚筒体外的一二燃室进气口相连，所述二燃室的出气口与内、外筒间的间隙相连通。
4.根据权利要求3所述的回转窑内外热复合式直接热回收系统，其特征在于：在所述内筒体外壁面上圆周均匀布设有条状直翅片。
5.根据权利要求3或4所述的回转窑内外热复合式直接热回收系统，其特征在于：所述内筒体内壁面上从进料口往出料口端以螺旋线方式间断焊接有拨料板。
6.根据权利要求5所述的回转窑内外热复合式直接热回收系统，其特征在于：所述内筒体出料口端装设有点火预热燃烧机和与点火预热燃烧机连接的伸入该内筒体内的燃烧机隔热导火长筒；所述内筒体出料口端还设有第四气室，该第四气室上连接有磁化空气供风装置；所述滚筒的出料口端还设有第三气室，所述第三气室与内、外筒间的间隙相连通，且连接有一尾气净化系统。
7.根据权利要求6所述的回转窑内外热复合式直接热回收系统，其特征在于：所述内筒体进料口端独立设有第一、二气室，所述第一气室设置在内筒体的进料口与二燃室进气口之间；所述第二气室设置在内、外筒间的间隙与二燃室出气口之间。
8.根据权利要求8所述的回转窑内外热复合式直接热回收系统，其特征在于：所述二燃室包括有燃室本体、点火预热燃烧机和配风机，所述燃室本体为一端或两端带椎体，中间为圆柱体的空腔金属壳体结构，在空腔金属壳体结构内敷耐火蓄热及绝热材料，在燃室本体烟气进口端装有燃烧机和配风室，配风室设有配风管。
9.根据权利要求9所述的回转窑内外热复合式直接热回收系统，其特征在于：所述内筒体进料口端设有进料装置，所述进料装置为采用气动、液压缸驱动的推料装置，或者由螺旋输送机和进料斗构成。
10.根据权利要求10所述的回转窑内外热复合式直接热回收系统，其特征在于：所述滚筒中断位置设有中部齿轮，在底座上对应设有驱动该齿轮转动的传动及减速机构；所述滚筒前、后断位置设有带轮，所述底座上对应设有用于支撑滚筒带轮转动的托轮装置。
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