CN105571321B - 多级耦合式氧化锌生物颗粒烧结系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多级耦合式氧化锌生物颗粒烧结系统，包括高温燃烧炉和高温气化炉。高温燃烧炉包括燃烧炉炉体、炉胆、第一混合料入口、助燃气入口、燃气入口、高温烟气出口以及第一烧结料出口。其中，炉胆包括锥形部以及筒状部，炉胆将燃烧炉炉体内部分隔为灼烧区、中心通道区以及混合燃烧区，筒状部的筒壁上设有若干火焰喷孔。高温气化炉包括气化炉炉体、设置于气化炉炉体内部并将气化炉炉体内部分隔为位于中上部的气化室和位于下部的风室的筛板、第二混合料入口、生物质气出口、水蒸汽入口和空气入口、以及第二烧结料出口。高温气化炉的生物质气出口通过生物质气管线与高温燃烧炉的燃气入口相连以将生成的生物质气输送至高温燃烧炉燃烧。

Description

多级耦合式氧化锌生物颗粒烧结系统

技术领域

本发明涉及一种粉体烧结系统，尤其涉及一种氧化锌烧结系统。

背景技术

氧化锌是一种常用的化学添加剂，广泛地应用于塑料、硅酸盐制品、合成橡胶、润滑油、油漆涂料、药膏、粘合剂、食品、电池、阻燃剂等产品的制作中。氧化锌的能带隙和激子束缚能较大，透明度高，有优异的常温发光性能，在半导体领域的液晶显示器、薄膜晶体管、发光二极管等产品中均有应用。此外，微颗粒的氧化锌作为一种纳米材料也开始在相关领域发挥作用。

众所周知，氧化锌可通过适当的材料设计而被赋予导电性、热电性、压电性等各种性能，为了提高这些特性，可通过烧结的方法使氧化锌形成特定的形貌。比如，氧化锌压敏陶瓷是一种多功能新型陶瓷材料，它是以氧化锌为主体，添加若干其他氧化物改性的烧结体材料，由于氧化锌压敏电阻具有非线性系数高、响应时间快、漏电流小、制造成本低廉等优点，广泛应用于电力线路、电子通信、集成电路以及其它领域。烧结是氧化锌压敏陶瓷制备中极为关键的一种工艺。烧结工艺有众多影响因素，如烧结温度、升温速率、保温时间、冷却方式、烧结方式等，它们将直接影响氧化锌压敏陶瓷的微观结构，如晶粒大小、晶粒的均匀程度、晶界结构等，进而影响其压敏电压、非线性系数等电学性能，以及抗冲击、抗老化等物化性能。因此，氧化锌的烧结装置对氧化锌压敏陶瓷的制备及生产具有十分重要的影响。

如中国专利申请公开第104406408A号揭示的一种粉体烧结装置，包括：一炉体，该炉体具有一封闭的反应腔；一第一加热系统，设置于炉体的外围，用于加热炉体；一排气系统，用于将反应腔内烧结过程中产生的热烟气排出；一第二加热系统，设置于排气系统的外围，用于加热排气系统；以及一振动系统，该振动系统位于炉体的外侧，用于使炉体振动。然而，该粉体烧结装置为引起炉体不断振动提高粉体烧结效率需要消耗较多额外能量维持振动系统振动，该粉体烧结装置包含元件较多且需各部分配合才能正常使用，该装置某部分元件出现问题则需要停止烧结进行维修，且该粉体烧结装置的结构决定该装置一次仅能进行少量粉体烧结无法满足产业需求。

又如中国专利申请公开第104218222A号揭示的一种粉体烧结系统，包括，一炉体，所述炉体具有一封闭的漏斗状反应腔；至少一个第一分散装置，设置于所述炉体的底部，用于使炉体底部的粉体离心分散，并将炉体底部的粉体甩至炉体侧壁；至少一个第二分散装置，设置于所述炉体的侧壁，用于使炉体侧壁的粉体离心分散，并将炉体侧壁的粉体甩至漏斗状反应腔内；一加热装置，设置于所述炉体的外表面；一进气装置，用于向漏斗状反应腔内输入保护气体；一排气装置，用于将漏斗状反应腔内烧结过程中产生的热烟气排出；一进料装置；以及一出料装置。然而，该粉体烧结系统需要消耗较多额外能量维持第一分散装置和第二分散装置离心分散炉体内的粉体，且该粉体烧结装置的结构决定该装置一次仅能进行少量粉体烧结无法满足产业需求。

此外，现有技术已知的氧化锌粉体烧结炉采用煤作为燃料，为了防止煤灰混入氧化锌烧结料中影响产品的成色和品质，现有技术的烧结炉采用了碳化硅筒，煤在筒内燃烧，氧化锌在筒外烧结，由此导致热效率非常低。

因此，提供一种能够提高氧化锌粉体烧结效率、减少能源消耗的氧化锌烧结系统是业内急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种多级耦合式氧化锌生物颗粒烧结系统，其能够利用清洁无污染的生物质料分别在燃烧炉和气化炉产生的高温作用下实现氧化锌的同步大量烧结。

根据本发明的一个方面，提供一种多级耦合式氧化锌生物颗粒烧结系统，其包括高温燃烧炉以及高温气化炉。高温燃烧炉包括燃烧炉炉体、设置于燃烧炉炉体内部的炉胆、设置于燃烧炉炉体的顶壁的第一混合料入口、设置于燃烧炉炉体的侧壁的至少一个助燃气入口、设置于燃烧炉炉体的侧壁的至少一个燃气入口、设置于燃烧炉炉体的侧壁的高温烟气出口、以及设置于燃烧炉炉体的底部的第一烧结料出口。其中，炉胆包括锥形部以及自燃烧炉炉体的顶壁围绕第一混合料入口向燃烧炉炉体内部延伸的筒状部，锥形部的一端与筒状部的末端相连且锥形部的另一端连接至燃烧炉炉体的内壁以将燃烧炉炉体内部分隔为位于锥形部下方的灼烧区、位于筒状部内部的中心通道区、以及位于筒状部的外壁与燃烧炉炉体的内壁之间的混合燃烧区，高温烟气出口邻近锥形部设置于燃烧炉炉体的侧壁上对应于灼烧区的区域，至少一个助燃气入口和至少一个燃气入口间隔设置于燃烧炉炉体的侧壁上对应于混合燃烧区的区域，并且，筒状部的筒壁上设有若干火焰喷孔。高温气化炉包括气化炉炉体、设置于气化炉炉体内部并将气化炉炉体内部分隔为位于中上部的气化室和位于下部的风室的筛板、设置于气化炉炉体的顶壁的第二混合料入口、邻近气化炉炉体的顶壁设于气化炉炉体的侧壁的生物质气出口、间隔设置于气化炉炉体的风室的室壁上的水蒸汽入口和空气入口、以及设置于气化炉炉体的风室的底部的第二烧结料出口。其中，高温气化炉的生物质气出口通过生物质气管线与高温燃烧炉的至少一个燃气入口相连，以将高温气化炉内气化产生的生物质气输送至高温燃烧炉的混合燃烧区内与来自至少一个助燃气入口的助燃气混合燃烧并且产生的火焰经由炉胆的若干火焰喷孔喷射至中心通道区内，使得来自第一混合料入口的第一混合料在中心通道区内燃烧后落入灼烧区烧结。

其中，至少一个助燃气入口包括沿燃烧炉炉体的纵向间隔设置于侧壁上对应于混合燃烧区的区域的至少二个助燃空气入口以及至少一个烟气入口。

可选择地，高温气化炉的空气入口设置于风室的侧壁上，水蒸汽入口设置于风室的底壁，第二烧结料出口邻近风室的底壁设置于风室的侧壁上。

可选择地，该多级耦合式氧化锌生物颗粒烧结系统还包括第一螺杆输送器以及第一螺杆出料器。第一螺杆输送器包括竖向段和与竖向段相连的横向段，竖向段的末端设有第一进料口，竖向段的侧壁设有至少一个回流烟气入口，横向段设有第一出料口，横向段的末端设有回流烟气出口。其中，第一进料口连接至第一混合料料源，第一出料口通过下料管与高温燃烧炉的第一混合料入口相连以将第一混合料输送至高温燃烧炉内，回流烟气出口通过回流烟气管与高温燃烧炉的至少一个烟气入口相连以将回流烟气输送至高温燃烧炉的混合燃烧区助燃。第一螺杆出料器包括第一烧结料输入口以及第一烧结料输出口，第一烧结料输入口与高温燃烧炉的第一烧结料出口连通以使第一混合料在灼烧区灼烧生成的烧结料落入第一螺杆出料器内进行螺旋挤压输送。

可选择地，该多级耦合式氧化锌生物颗粒烧结系统还包括第二螺杆输送器以及第二螺杆出料器。第二螺杆输送器包括竖向段和与竖向段相连的横向段，竖向段的末端设有第二进料口，竖向段的侧壁设有生物质气输入口，横向段设有第二出料口，横向段的末端设有生物质气输出口。其中，第二进料口连接至第二混合料料源，第二出料口通过下料管与高温气化炉的第二混合料入口相连以将第二混合料输送至高温气化炉内，生物质气输入口与高温气化炉的生物质气出口相连以将第二混合料在高温气化炉内气化产生的生物质气输送至第二螺杆输送器，生物质气输出口通过生物质气管线与高温燃烧炉的至少一个燃气入口连接以将生物质气输送至高温燃烧炉的混合燃烧区燃烧。第二螺杆出料器包括第二烧结料输入口以及第二烧结料输出口，第二烧结料输入口与高温气化炉的第二烧结料出口连通以使第二混合料在气化室生成的烧结料通过第二螺杆出料器进行螺旋挤压输送。

优选地，该系统进一步包括将高温燃烧炉的高温烟气出口连接至烟囱的烟气管道以及设于烟气管道中的旋转余热回收器。旋转余热回收器包括外筒体、与外筒体同轴线设置于外筒体内的转动蓄热盘、设置于转动蓄热盘一侧的第一隔板以及设置于转动蓄热盘另一侧的第二隔板。其中，第一隔板和第二隔板位于外筒体的同一纵向截面上，第一隔板将外筒体的前段分隔为第一烟气流道和第一空气流道，第二隔板将外筒体的后段分隔为第二烟气流道和第二空气流道。第一烟气流道的远离转动蓄热盘的一端形成高温烟气入口，第二烟气流道的远离转动蓄热盘的一端形成中温烟气出口，高温烟气入口与高温燃烧炉的高温烟气出口连通，中温烟气出口经第一风机连接至烟囱。第二空气流道的远离转动蓄热盘的一端形成冷空气入口，第一空气流道的远离转动蓄热盘的一端形成热空气出口，冷空气入口通过空气管线连接至第一风机，热空气出口通过热空气管线与高温气化炉的空气入口连通以将部分热空气输送至高温气化炉内作为气化剂。

其中，转动蓄热盘包括多孔底壁、多孔顶壁、自多孔底壁的周缘向多孔顶壁的周缘延伸的周侧壁、沿转动蓄热盘的纵向轴线设置的中央枢转轴、以及从中央枢转轴沿转动蓄热盘的径向方向向周侧壁延伸的至少八个格板。多孔底壁、多孔顶壁、周侧壁、中央枢转轴与相邻两个格板之间分别形成一个用于盛放蓄热材料的换热仓。

可选择地，第一隔板的邻近转动蓄热盘的一端紧邻转动蓄热盘的多孔顶壁的上表面，第二隔板的邻近转动蓄热盘的一端紧邻转动蓄热盘的多孔底壁的下表面，转动蓄热盘的周侧壁的外壁面紧邻旋转余热回收器的外筒体的内壁面。

可选择地，第一隔板的邻近转动蓄热盘的一端与转动蓄热盘的多孔顶壁的上表面间的距离小于等于1毫米，第二隔板的邻近转动蓄热盘的一端与转动蓄热盘的多孔底壁的下表面间的距离小于等于1毫米，外筒体的内壁面与转动蓄热盘的周侧壁的外壁面之间的距离小于等于1毫米。

可选择地，旋转余热回收器的上隔板和下隔板可以位于外筒体的不通过纵向轴心线的同一纵向截面上，比如使烟气流道的横截面大于空气流道的横截面，以提高换热后的热空气温度。

可选择地，每个换热仓能够依次绕着外筒体的纵向轴线从烟气流道匀速转动至空气流道从而吸收烟气流道中高温烟气的余热加热空气流道内的空气。

可选择地，换热仓内盛放的蓄热材料可以为陶瓷球、蜂窝蓄热体、复合蓄热材料等。

可选择地，该系统进一步包括一端与热空气管线连通而另一端与至少二个助燃空气入口连通以将部分热空气输送至高温燃烧炉内助燃的第一热空气支管线。

可选择地，该系统进一步包括一端在旋转余热回收器和烟囱之间与烟气管道连通而另一端与第一螺杆输送器的至少一个回流烟气入口连接的第一回流烟气管线，第一回流烟气管线将部分烟气输送至第一螺杆输送器中用以预热第一混合料。

可选择地，该系统进一步包括第一混合器，第一混合器包括混合器本体、设置于混合器本体一侧的热空气入口、设置于混合器本体另一侧的中温回流烟气入口和生物质气入口、设置于混合器本体一端的混合气出口以及邻近混合气出口设置于混合器本体内部的叶轮。其中，第二螺杆输送器的生物质气输出口通过生物质气管线与混合器的生物质气入口相连，混合器的混合气出口通过管线与高温燃烧炉的至少一个燃气入口连接。该多级耦合式氧化锌生物颗粒烧结系统进一步包括第二热空气支管线以及回流烟气支管，第二热空气支管线一端与热空气管线连通而另一端与混合器的热空气入口连通以将部分热空气输送至混合器内，回流烟气支管的一端与回流烟气管连通(进而与第一螺杆输送器的回流烟气出口连通)而另一端与混合器的中温回流烟气入口连通以将部分中温回流烟气输送至混合器内。

优选地，该系统进一步包括在烟气流动方向上设于旋转余热回收器的下游的烟气管道中的蒸汽发生器。蒸汽发生器包括发生器本体、形成于发生器本体内的烟道、以及设置于烟道中的盘管蒸发器，烟道的两端分别形成中温烟气入口和低温烟气出口，盘管蒸发器的两端分别形成水入口和水蒸汽出口。蒸汽发生器的中温烟气入口与旋转余热回收器的中温烟气出口连通以将部分中温烟气引入烟道中将盘管蒸发器内流动的水加热为水蒸汽，水入口通过管道与第一水泵相连，水蒸汽出口通过水蒸汽管线与高温气化炉的水蒸汽入口连接以将部分水蒸汽输送至高温气化炉内作为气化剂，低温烟气出口经烟气管道连接至烟囱。

可选择地，第一混合器的侧壁进一步设有低温回流烟气入口，该系统进一步包括一端在蒸汽发生器和烟囱之间与烟气管道连通而另一端与混合器的低温回流烟气入口连接以将部分低温烟气输送至混合器内的第二回流烟气管线。

可选择地，该系统进一步包括发电循环回路和设于发电循环回路中的一级螺杆发电机，一级螺杆发电机包括第一水蒸汽入口以及热水出口，第一水蒸汽入口通过发电循环回路与水蒸汽管线相连以将部分水蒸汽输送至一级螺杆发电机，热水出口通过发电循环回路与蒸汽发生器的水入口连接以将一级螺杆发电机输出的热水输送至蒸汽发生器内再次加热成水蒸汽。

可选择地，该系统进一步包括设于发电循环回路中的二级螺杆发电机，二级螺杆发电机包括热水入口及温水出口，一级螺杆发电机的热水出口通过发电循环回路与二级螺杆发电机的热水入口连接，二级螺杆发电机的温水出口通过发电循环回路连接至蒸汽发生器的水入口。

可选择地，该系统进一步包括设于发电循环回路中的第二混合器，第二混合器包括混合器本体、温水入口、冷水入口以及混合水出口，二级螺杆发电机的温水出口通过发电循环回路连接至第二混合器的温水入口，冷水入口连接至第一水泵(补水泵)以将冷水输送至第二混合器内，混合水出口通过发电循环回路连接至蒸汽发生器的水入口。

可选择地，发电循环回路中设有第二水泵(循环水泵)。

可选择地，第二水泵可设于第二混合器与蒸汽发生器之间。

可选择地，旋转余热回收器与蒸汽发生器之间的烟气管道中设有第二风机(引风机)。

可选择地，与第一螺杆输送器的回流烟气出口连通的回流烟气管中设有第三风机，与第二螺杆输送器的生物质气输出口连通的生物质气管线中设有第四风机。

可选择地，通过热空气管线进入高温气化炉的热空气约占旋转余热回收器内加热得到的热空气总量的40～60％(体积)，比如50％。

可选择地，通过第一热空气支管线经高温燃烧炉的至少二个助燃空气入口进入高温燃烧炉的混合燃烧区的热空气约占旋转余热回收器内加热得到的热空气总量的20％～30％(体积)，比如25％。

可选择地，通过第二热空气支管线进入第一混合器的热空气约占旋转余热回收器内加热得到的热空气总量的20％～30％(体积)，比如25％。

可选择地，第一回流烟气管线输送至第一螺杆输送器中用以预热第一混合料的第一回流烟气约占烟气总量的15％～25％(体积)，比如20％，第二回流烟气管线输送至第一混合器中的第二烟气约占烟气总量的5％～15％(体积)，比如10％。

可选择地，通过回流烟气管经高温燃烧炉的烟气入口进入高温燃烧炉的烟气约占第一回流烟气的50～60％，通过回流烟气支管进入第一混合器的烟气约占第一回流烟气的40～50％。

其中，来自高温燃烧炉的高温烟气出口进入旋转余热回收器的高温烟气的温度约为1000～1300摄氏度。经旋转余热回收器换热后从旋转余热回收器的中温烟气出口输出的中温烟气温度约为400～500摄氏度。来自第一风机进入旋转余热回收器的冷空气温度约为20～25摄氏度。经旋转余热回收器换热后从旋转余热回收器的热空气出口排出的热空气温度约为850～900摄氏度。

其中，经高温气化炉的生物质气出口排出的生物质气温度约为350～450摄氏度。来自旋转余热回收器的中温烟气出口的中温烟气经蒸汽发生器换热后从低温烟气出口排出的低温烟气温度约为120～170摄氏度。蒸汽发生器的盘管蒸发器内流动的水与蒸汽发生器内的中温烟气换热后得到的水蒸汽温度约为280～350摄氏度，部分水蒸汽经水蒸汽出口通过水蒸汽管线进入生物质气化炉，部分水蒸汽经发电循环回路进入一级螺杆发电机。

其中，水蒸汽进入一级螺杆发电机发电做功后变成温度80～90摄氏度的热水。来自一级螺杆发电机电的热水经二级螺杆发电机发电做功得到的温水温度约为50～60摄氏度。来自二级螺杆发电机的热水经第二混合器并与来自第一水泵的温度约为20～25摄氏度的冷水混合后成为温度约为30～40摄氏度的冷水再输送至蒸汽发生器的水入口进入蒸汽发生器内加热成水蒸汽。

可选择地，进入发电循环回路的水蒸汽约占蒸汽发生器输出水蒸汽总量的30～50％(体积)，比如40％。

可选择地，第一混合料由氧化锌和生物质料混合组成，氧化锌和生物质料的质量比2～3:1。

可选择地，第二混合料由氧化锌和生物质料混合组成，氧化锌和生物质料的质量比0.5～1:1。

其中，生物质料可以为锯末、秸秆、农林废弃物等等。

可选择地，该系统可以进一步在螺杆出料器下游的输送管道中设置静电除尘装置，以利用静电吸附力除去氧化锌烧结料中的烟灰和焦油。

本发明的有益效果是：(1)、高温燃烧炉排出的高温烟气经旋转余热回收器及蒸汽发生器二次降温后排出，充分回收了高温烟气的热量，节能减排；(2)、采用耦合式烧结系统，高温气化炉内生物质气化产生的生物质气输送至高温燃烧炉内与助燃气混合燃烧，烧结氧化锌，减少系统运转使用的辅助燃料，避免了能源的浪费，降低成本；(3)、生物质气在高温燃烧炉的混合燃烧区燃烧产生的高温火焰经炉胆的若干喷孔进入中心通道区与第一混合料燃烧，使得第一混合料与高温火焰充分接触，燃烧效率高；(4)、利用烟气余热加热空气，一部分热空气进入高温气化炉作为气化剂提高气化效率，一部分热空气进入高温燃烧炉作为助燃气提高燃烧效率；(5)、用生物质料代替煤粉等传统燃料，降低对环境的污染；(6)、采用烟气回流助燃，使排放至环境中的烟气的二氧化碳和氮氧化物含量充分降低；(7)、通过预先设定用于高温燃烧炉的第一混合料的配比以及用于高温气化炉的第二混合料的配比，使得能够在高温燃烧炉和高温气化炉分别获得品质一致的烧结料；(8)、由于生物质料燃烧/气化后的灰很少且色泽较白，因此可以与氧化锌颗粒混合在一起燃烧/气化，这样既不会显著影响氧化锌烧结料的色泽和品质，又能够显著提高烧结效率。

附图说明

图1为本发明的多级耦合式氧化锌生物颗粒烧结系统的构造示意图。

图2为本发明采用的旋转余热回收器的构造示意图。

图3为图2中沿A-A线剖视示意图。

图4为本发明采用的旋转余热回收器的转动蓄热盘的内部构造示意图。

具体实施方式

请参照图1，根据本发明的一种非限制性实施方式，提供了一种多级耦合式氧化锌生物颗粒烧结系统，包括：高温燃烧炉100、第一螺杆输送器140、第一螺杆出料器160、旋转余热回收器300、蒸汽发生器500、高温气化炉700、第二螺杆输送器770、第二螺杆出料器780以及第一混合器900。

高温燃烧炉100包括燃烧炉炉体110、设置于燃烧炉炉体110内部的炉胆130、设置于燃烧炉炉体110的顶壁的第一混合料入口111、设置于燃烧炉炉体110的侧壁的四个侧旋风入口(以下详细介绍)、设置于燃烧炉炉体110的侧壁的高温烟气出口113、以及设置于燃烧炉炉体110的底部的第一烧结料出口115。其中，炉胆130包括锥形部131以及自燃烧炉炉体110的顶壁围绕第一混合料入口111向燃烧炉炉体110内部延伸的筒状部134，筒状部134的筒壁上设有若干火焰喷孔1341。锥形部131的一端与筒状部134的末端相连且锥形部131的另一端连接至燃烧炉炉体110的内壁以将燃烧炉炉体110内部分隔为位于锥形部131下方的灼烧区170、位于筒状部内部的中心通道区180、以及位于筒状部134的外壁与燃烧炉炉体110的内壁之间的混合燃烧区190。高温烟气出口113邻近锥形部131设置于燃烧炉炉体110的侧壁上对应于灼烧区170的区域，四个侧旋风入口间隔设置于燃烧炉炉体110的侧壁上对应于混合燃烧区190的区域，四个侧旋风入口包括由上至下依次设置的第一助燃空气入口112、烟气入口114、燃气入口116以及第二助燃空气入口118。在该非限制性实施方式中，四个侧旋风入口分别沿切向方向设置于燃烧炉炉体110的侧壁上使得助燃空气、烟气和燃气在混合燃烧区190内形成旋流以加强混合。

第一螺杆输送器140包括竖向段141和与竖向段141相连的横向段145，竖向段141的末端设有第一进料口1411，竖向段141的侧壁设有回流烟气入口1412，横向段145设有第一出料口1451，横向段145的末端设有回流烟气出口1455。第一进料口1411连接至第一混合料料源(图未示)，第一出料口1451通过下料管(未标号)与高温燃烧炉100的第一混合料入口111相连以将第一混合料输送至高温燃烧炉100内，回流烟气出口1455通过回流烟气管(未标号)与高温燃烧炉100的烟气入口114相连以将回流烟气输送至高温燃烧炉100的混合燃烧区190助燃。第一螺杆出料器160包括第一烧结料输入口161以及第一烧结料输出口163，第一烧结料输入口161与高温燃烧炉100的第一烧结料出口115连通以使第一混合料在灼烧区170灼烧生成的烧结料落入第一螺杆出料器160内进行螺旋挤压输送。

请一并参照图1-4，进一步包括将高温燃烧炉100的高温烟气出口113连接至烟囱800的烟气管道119。旋转余热回收器300设于烟气管道119中，旋转余热回收器300包括外筒体310、与外筒体310同轴线设置于外筒体310内的转动蓄热盘330、设置于转动蓄热盘330一侧的第一隔板350以及设置于转动蓄热盘330另一侧的第二隔板360。其中，第一隔板350和第二隔板360位于外筒体310的通过轴心线的同一纵向截面上，第一隔板350将外筒体310的前段分隔为第一烟气流道321和第一空气流道322，第二隔板360将外筒体310的后段分隔为第二烟气流道323和第二空气流道324。第一烟气流道321的远离转动蓄热盘330的一端形成高温烟气入口311，第二烟气流道323的远离转动蓄热盘330的一端形成中温烟气出口313，高温烟气入口311与高温燃烧炉100的高温烟气出口113连通，中温烟气出口313经烟气管道连接至烟囱800。第二空气流道324的远离转动蓄热盘330的一端形成冷空气入口315，第一空气流道322的远离转动蓄热盘330的一端形成热空气出口317，冷空气入口315通过空气管线连接至第一风机380，热空气出口317通过热空气管线400连接至高温气化炉700以将部分热空气输送至高温气化炉700作为气化剂。

转动蓄热盘330包括多孔底壁331、多孔顶壁332、自多孔底壁331的周缘向多孔顶壁332的周缘延伸的周侧壁333、沿转动蓄热盘330的纵向轴线设置的中央枢转轴334、以及从中央枢转轴334沿转动蓄热盘330的径向方向向周侧壁333延伸的八个格板335。其中，多孔底壁331、多孔顶壁332、周侧壁333、中央枢转轴334与相邻两个格板335之间分别形成一个用于盛放陶瓷球的换热仓337，每个换热仓337能够依次绕着外筒体310的纵向轴线从烟气流道匀速转动至空气流道从而吸收烟气流道中高温烟气的余热加热空气流道内的空气。其中，第一隔板350的邻近转动蓄热盘330的一端紧邻转动蓄热盘330的多孔顶壁332的上表面，第二隔板360的邻近转动蓄热盘330的一端紧邻转动蓄热盘330的多孔底壁331的下表面，转动蓄热盘330的周侧壁333的外壁面紧邻外筒体310的内壁面。

蒸汽发生器500包括发生器本体(未标号)、形成于发生器本体内的烟道(图未示)、以及设置于烟道中的盘管蒸发器(图未示)，烟道的两端分别形成中温烟气入口520和低温烟气出口540，盘管蒸发器的两端分别形成水入口550和水蒸汽出口570。蒸汽发生器500的中温烟气入口520与旋转余热回收器300的中温烟气出口313连通以将部分中温烟气引入烟道中将盘管蒸发器内流动的水加热为水蒸汽，水入口550通过管道与第一水泵600相连，水蒸汽出口570通过水蒸汽管线连接至高温气化炉700以将水蒸汽输送至高温气化炉700作为气化剂，低温烟气出口540经烟气管道连接至烟囱800。

高温气化炉700包括气化炉炉体710、设置于气化炉炉体710内部并将气化炉炉体710内部分隔为位于中上部的气化室730和位于下部的风室750的筛板760、设置于气化炉炉体710的顶壁的第二混合料入口711、邻近气化炉炉体710的顶壁设于气化炉炉体710的侧壁的生物质气出口713、设置于风室750的底壁上的水蒸汽入口751、设置于风室750的侧壁上的空气入口753、以及邻近风室750的底壁设置于风室750的侧壁上的第二烧结料出口755。其中，水蒸汽入口751通过水蒸汽管线连接至蒸汽发生器500的水蒸汽出口570，空气入口753通过热空气管线400连接至旋转余热回收器300的热空气出口317。

第二螺杆输送器770包括竖向段771和与竖向段771相连的横向段773，竖向段771的末端设有第二进料口7711，竖向段771的侧壁设有生物质气输入口7712，横向段773设有第二出料口7731，横向段773的末端设有生物质气输出口7732。其中，第二进料口7711连接至第二混合料料源，第二出料口7731通过下料管与高温气化炉700的第二混合料入口711相连以将第二混合料输送至高温气化炉700内，生物质气输入口7712与高温气化炉700的生物质气出口713相连以将高温气化炉700内气化产生的生物质气输送至第二螺杆输送器770，生物质气输出口7732通过生物质气管线与高温燃烧炉100的燃气入口116连接以将生物质气输送至高温燃烧炉100的混合燃烧区190燃烧。第二螺杆出料器780包括第二烧结料输入口(未标号)以及第二烧结料输出口(未标号)，第二烧结料输入口与高温气化炉700的第二烧结料出口755连通以使第二混合料在气化室730生成的烧结料通过第二螺杆出料器780进行螺旋挤压输送。

第一混合器900包括混合器本体(未标号)、设置于混合器本体一侧的热空气入口911和低温回流烟气入口913、设置于混合器本体另一侧的中温回流烟气入口915和生物质气入口917、设置于混合器本体一端的混合气出口919以及邻近混合气出口919设置于混合器本体内部的叶轮930。其中，第二螺杆输送器770的生物质气输出口7732通过生物质气管线与混合器900的生物质气入口917相连，混合器900的混合气出口919通过管线与高温燃烧炉100的燃气入口116连接。其中，低温回流烟气入口913通过第二回流烟气管线与蒸汽发生器500和烟囱800之间的烟气管道连接以将部分低温烟气输送至混合器900内。其中，中温回流烟气入口915通过回流烟气支管与第一螺杆输送器140的回流烟气出口1455连通以将部分中温回流烟气输送至混合器900内。其中，热空气入口911通过第二热空气支管线(未标号)与热空气管线400连接以将部分热空气输送至混合器900内。

此外，该系统进一步包括第一热空气支管线，第一热空气支管线的一端与热空气管线400连接而另一端与高温燃烧炉100的第一和第二助燃空气入口112、118连通以将部分热空气输送至高温燃烧炉100内助燃。

并且，该系统进一步包括一端在旋转余热回收器300和蒸汽发生器500之间与烟气管道连通而另一端与第一螺杆输送器140的回流烟气入口1412连接的第一回流烟气管线，第一回流烟气管线将部分烟气输送至第一螺杆输送器140中用以预热第一混合料。

作为一种可替代实施方式一，该系统进一步包括发电循环回路和设于发电循环回路中的一级螺杆发电机1110、二级螺杆发电机1120以及第二混合器1130。一级螺杆发电机1110包括第一水蒸汽入口以及热水出口，第一水蒸汽入口通过发电循环回路与水蒸汽管线相连以将部分水蒸汽输送至一级螺杆发电机。二级螺杆发电机1120包括热水入口及温水出口，一级螺杆发电机1110的热水出口通过发电循环回路与二级螺杆发电机1120的热水入口连接。第二混合器1130包括混合器本体、温水入口、冷水入口以及混合水出口，二级螺杆发电机1120的温水出口通过发电循环回路连接至第二混合器1130的温水入口，冷水入口连接至第一水泵600以将冷水输送至第二混合器1130内用于为该系统补水，混合水出口通过发电循环回路连接至蒸汽发生器500的水入口550。并且，进一步在二级螺杆发电机1120与第二混合器1130之间设有循环水泵。

作为一种可替代实施方式二，该系统可以不包括旋转余热回收器300，经高温燃烧炉100的高温烟气出口113排出的高温烟气直接输送至蒸汽发生器500，则该系统中所需的热空气可由该系统之外的设备获得。

作为一种可替代实施方式三，该系统可以不包括蒸汽发生器500，旋转余热回收器300的中温烟气直接经烟气管道排出，则该系统中所需的水蒸汽可由该系统之外的设备获得。

作为一种可替代实施方式四，该系统可以不包括第一混合器900及与其配套的管线，第二螺杆输送器770的生物质气输出口7732直接与高温燃烧炉100的燃气入口116连接。

作为一种可替代实施方式五，该系统可以不包括第一螺杆输送器140和第二螺杆输送器770及其配套管线，来自第一混合料源的第一混合料直接经由第一混合料入口111进入高温燃烧炉100，来自第二混合料源的第二混合料直接经由第二混合料入口711进入高温气化炉700。

作为一种可替代实施方式六，该系统可以不包括第一螺杆出料器160和第二螺杆出料器780，则在高温燃烧炉100和高温气化炉700处直接通过出料口出料。

根据本发明提供的耦合式氧化锌生物质烧结系统，高温燃烧炉100的混合燃烧区190内燃烧产生的火焰经由炉胆130的若干火焰喷孔1341喷射至中心通道区180内，使得来自第一混合料入口111的第一混合料在中心通道区180内燃烧后落入灼烧区170烧结，烧结温度约为1200摄氏度。高温燃烧炉100内第一混合料燃烧产生的约1200摄氏度的高温烟气经烟气管道119输送至旋转余热回收器300内与来自第一风机380的约20摄氏度的冷空气换热后成为约450摄氏度的中温烟气，冷空气与高温烟气换热后成为约900摄氏度的热空气，中温烟气经烟气管道输送至蒸汽发生器500将来自第一水泵600的约20摄氏度的冷水加热成约300摄氏度的水蒸汽后成为约150摄氏度的低温烟气经烟气管道排出，水蒸汽经水蒸汽管线输送至高温气化炉700的风室750中与来自旋转余热回收器300的热空气共同作为第二混合料的气化剂。进入高温气化炉700的第二混合料中的生物质料在热空气和水蒸汽的作用下高温气化，使第二混合料中的氧化锌在约1100摄氏度的高温下灼烧。高温气化炉700内第二混合料气化产生的约400摄氏度的生物质气经生物质气管线(经由第二螺杆输送器770内部)输送至混合器900内与来自第二热空气支管线的部分热空气、来自第二回流烟气管线的回流烟气、来自回流烟气支管的回流烟气充分混合，混合燃气从混合器900的混合气出口919经高温燃烧炉100的燃气入口116进入混合燃烧区190燃烧。

尽管在此已详细描述本发明的优选实施方式，但要理解的是本发明并不局限于这里详细描述和示出的具体结构，在不偏离本发明的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。例如，可采用其它类型的换热器代替旋转余热回收器，可根据具体使用情况调整高温燃烧炉的侧壁上的侧旋风入口的数量。此外，本发明中的温度、配比等参数可以根据具体使用条件在本发明所公开的范围内适当选取。

Claims (10)

1.一种多级耦合式氧化锌生物颗粒烧结系统，其特征在于包括：

高温燃烧炉，所述高温燃烧炉包括燃烧炉炉体、设置于所述燃烧炉炉体内部的炉胆、设置于所述燃烧炉炉体的顶壁的第一混合料入口、设置于所述燃烧炉炉体的底部的第一烧结料出口、以及间隔设置于所述燃烧炉炉体的侧壁的至少一个助燃气入口、至少一个燃气入口和高温烟气出口，其中，所述炉胆包括锥形部以及自所述燃烧炉炉体的顶壁围绕所述第一混合料入口向所述燃烧炉炉体内部延伸的筒状部，所述锥形部的一端与所述筒状部的末端相连且所述锥形部的另一端连接至所述燃烧炉炉体的内壁以将所述燃烧炉炉体内部分隔为位于所述锥形部下方的灼烧区、位于所述筒状部内部的中心通道区、以及位于所述筒状部的外壁与所述燃烧炉炉体的内壁之间的混合燃烧区，所述高温烟气出口邻近所述锥形部设置于所述燃烧炉炉体的侧壁上对应于所述灼烧区的区域，所述至少一个助燃气入口和所述至少一个燃气入口间隔设置于所述燃烧炉炉体的侧壁上对应于所述混合燃烧区的区域，并且，所述筒状部的筒壁上设有若干火焰喷孔；以及

高温气化炉，所述高温气化炉包括气化炉炉体、设置于所述气化炉炉体内部并将所述气化炉炉体内部分隔为位于中上部的气化室和位于下部的风室的筛板、设置于所述气化炉炉体的顶壁的第二混合料入口、邻近所述气化炉炉体的顶壁设于所述气化炉炉体的侧壁的生物质气出口、间隔设置于所述气化炉炉体的所述风室的室壁上的水蒸汽入口和空气入口、以及设置于所述气化炉炉体的所述风室的底部的第二烧结料出口；

其中，所述高温气化炉的所述生物质气出口通过生物质气管线与所述高温燃烧炉的所述至少一个燃气入口相连，以将所述高温气化炉内气化产生的生物质气输送至所述高温燃烧炉的所述混合燃烧区内与来自所述至少一个助燃气入口的助燃气混合燃烧并且产生的火焰经由所述炉胆的所述若干火焰喷孔喷射至所述中心通道区内，使得来自所述第一混合料入口的第一混合料在所述中心通道区内燃烧后落入所述灼烧区烧结。

2.如权利要求1所述的多级耦合式氧化锌生物颗粒烧结系统，其特征在于，所述至少一个助燃气入口包括沿所述燃烧炉炉体的纵向间隔设置于侧壁上对应于所述混合燃烧区的区域的至少二个助燃空气入口以及至少一个烟气入口。

3.如权利要求2所述的多级耦合式氧化锌生物颗粒烧结系统，其特征在于，所述多级耦合式氧化锌生物颗粒烧结系统还包括：

第一螺杆输送器，所述第一螺杆输送器包括竖向段和与所述竖向段相连的横向段，所述竖向段的末端设有第一进料口，所述竖向段的侧壁设有至少一个回流烟气入口，所述横向段设有第一出料口，所述横向段的末端设有回流烟气出口，其中，所述第一进料口连接至第一混合料料源，所述第一出料口通过下料管与所述高温燃烧炉的所述第一混合料入口相连以将第一混合料输送至所述高温燃烧炉内，所述回流烟气出口通过回流烟气管与所述高温燃烧炉的所述至少一个烟气入口相连以将回流烟气输送至所述高温燃烧炉的所述混合燃烧区助燃；以及

第一螺杆出料器，所述第一螺杆出料器包括第一烧结料输入口以及第一烧结料输出口，所述第一烧结料输入口与所述高温燃烧炉的所述第一烧结料出口连通以使第一混合料在所述灼烧区灼烧生成的烧结料落入所述第一螺杆出料器内进行螺旋挤压输送。

4.如权利要求3所述的多级耦合式氧化锌生物颗粒烧结系统，其特征在于，所述多级耦合式氧化锌生物颗粒烧结系统还包括：

第二螺杆输送器，所述第二螺杆输送器包括竖向段和与所述竖向段相连的横向段，所述竖向段的末端设有第二进料口，所述竖向段的侧壁设有生物质气输入口，所述横向段设有第二出料口，所述横向段的末端设有生物质气输出口，其中，所述第二进料口连接至第二混合料料源，所述第二出料口通过下料管与所述高温气化炉的所述第二混合料入口相连以将第二混合料输送至所述高温气化炉内，所述生物质气输入口与所述高温气化炉的所述生物质气出口相连以将第二混合料在所述高温气化炉内气化产生的生物质气输送至所述第二螺杆输送器，所述生物质气输出口通过生物质气管线与所述高温燃烧炉的所述至少一个燃气入口连接以将生物质气输送至所述高温燃烧炉的所述混合燃烧区燃烧；以及

第二螺杆出料器，所述第二螺杆出料器包括第二烧结料输入口以及第二烧结料输出口，所述第二烧结料输入口与所述高温气化炉的所述第二烧结料出口连通以使第二混合料在所述气化室生成的烧结料通过所述第二螺杆出料器进行螺旋挤压输送。

5.如权利要求4所述的多级耦合式氧化锌生物颗粒烧结系统，其特征在于，进一步包括将所述高温燃烧炉的所述高温烟气出口连接至烟囱的烟气管道以及设于所述烟气管道中的旋转余热回收器；所述旋转余热回收器包括外筒体、与所述外筒体同轴线设置于所述外筒体内的转动蓄热盘、设置于所述转动蓄热盘一侧的第一隔板以及设置于所述转动蓄热盘另一侧的第二隔板；其中，所述第一隔板和所述第二隔板位于所述外筒体的同一纵向截面上，所述第一隔板将所述外筒体的前段分隔为第一烟气流道和第一空气流道，所述第二隔板将所述外筒体的后段分隔为第二烟气流道和第二空气流道；所述第一烟气流道的远离所述转动蓄热盘的一端形成高温烟气入口，所述第二烟气流道的远离所述转动蓄热盘的一端形成中温烟气出口，所述高温烟气入口与所述高温燃烧炉的所述高温烟气出口连通，所述中温烟气出口连接至烟囱，所述第二空气流道的远离所述转动蓄热盘的一端形成冷空气入口，所述第一空气流道的远离所述转动蓄热盘的一端形成热空气出口，所述冷空气入口通过空气管线连接至第一风机，所述热空气出口通过热空气管线与所述高温气化炉的所述空气入口连通以将部分热空气输送至所述高温气化炉内作为气化剂。

6.如权利要求5所述的多级耦合式氧化锌生物颗粒烧结系统，其特征在于，所述转动蓄热盘包括多孔底壁、多孔顶壁、自所述多孔底壁的周缘向所述多孔顶壁的周缘延伸的周侧壁、沿所述转动蓄热盘的纵向轴线设置的中央枢转轴、以及从所述中央枢转轴沿所述转动蓄热盘的径向方向向所述周侧壁延伸的至少八个格板，其中，所述多孔底壁、所述多孔顶壁、所述周侧壁、所述中央枢转轴与相邻两个格板之间分别形成一个用于盛放蓄热材料的换热仓。

7.如权利要求6所述的多级耦合式氧化锌生物颗粒烧结系统，其特征在于，进一步包括一端与所述热空气管线连通而另一端与所述至少二个助燃空气入口连通以将部分热空气输送至所述高温燃烧炉内助燃的第一热空气支管线。

8.如权利要求7所述的多级耦合式氧化锌生物颗粒烧结系统，其特征在于，进一步包括一端在所述旋转余热回收器和所述烟囱之间与所述烟气管道连通而另一端与所述第一螺杆输送器的所述至少一个回流烟气入口连接的第一回流烟气管线，所述第一回流烟气管线将部分烟气输送至所述第一螺杆输送器中用以预热第一混合料。

9.如权利要求8所述的多级耦合式氧化锌生物颗粒烧结系统，其特征在于，进一步包括第一混合器，所述第一混合器包括混合器本体、设置于所述混合器本体一侧的热空气入口、设置于所述混合器本体另一侧的中温回流烟气入口和生物质气入口、设置于所述混合器本体一端的混合气出口以及邻近所述混合气出口设置于所述混合器本体内部的叶轮，其中，所述第二螺杆输送器的所述生物质气输出口通过生物质气管线与所述混合器的所述生物质气入口相连，所述混合器的所述混合气出口通过管线与所述高温燃烧炉的所述至少一个燃气入口连接；所述多级耦合式氧化锌生物颗粒烧结系统进一步包括第二热空气支管线以及回流烟气支管，所述第二热空气支管线一端与所述热空气管线连通而另一端与所述混合器的所述热空气入口连通以将部分热空气输送至所述混合器内，所述回流烟气支管的一端与所述第一螺杆输送器的所述回流烟气出口连通而另一端与所述混合器的所述中温回流烟气入口连通以将部分中温回流烟气输送至所述混合器内。

10.如权利要求9所述的多级耦合式氧化锌生物颗粒烧结系统，其特征在于，进一步包括在烟气流动方向上设于所述旋转余热回收器下游的烟气管道中的蒸汽发生器，所述蒸汽发生器包括发生器本体、形成于所述发生器本体内的烟道、以及设置于所述烟道中的盘管蒸发器，所述烟道的两端分别形成中温烟气入口和低温烟气出口，所述盘管蒸发器的两端分别形成水入口和水蒸汽出口，所述蒸汽发生器的所述中温烟气入口与所述旋转余热回收器的所述中温烟气出口连通以将部分中温烟气引入所述烟道中将所述盘管蒸发器内流动的水加热为水蒸汽，所述水入口通过管道与第一水泵相连，所述水蒸汽出口通过水蒸汽管线与所述高温气化炉的所述水蒸汽入口连接以将部分水蒸汽输送至所述高温气化炉内作为气化剂，所述低温烟气出口经所述烟气管道连接至烟囱。