CN109708464B - 一种烟-气分流净化的双筒回转窑 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烟‑气分流净化的双筒回转窑，包括倾斜设置的双筒窑体，外筒位于窑头处的一端设置有外筒出料口，外筒位于窑尾处的烟气出口连接有烟气沉降室，特点是内筒伸入外筒的深度为外筒长度的三分之一至二分之一，内筒位于窑尾处的一端设置有内筒加料及排气管且其另一端设置有内筒出料口，外筒内且位于内筒出料口与外筒出料口之间设置有高温烧结段，烟气沉降室的顶部设置有分别与内筒加料及排气管连通的进料斗和内筒干馏气沉降室，外筒位于窑头处的一端设置有与內筒干馏气回流风机连接的內筒干馏气回流风机，进一步内筒出料口处设置有用于阻止内筒与外筒之间气体流通的气流阻断控制装置，优点是能够从源头降低二噁英类物质产生且能耗低。
Description
技术领域
本发明涉及一种回转窑，尤其是涉及一种烟-气分流净化的双筒回转窑。
背景技术
目前污泥、淤泥、污染土壤及垃圾等固体废物常采用煅烧、焚烧或烧结处理等进行无害化、资源化处置，由于这些固体废物含有相当数量的有机成分及水分，且含量波动性大，在煅烧、焚烧处理中需要先烘干，再高温焚烧或烧结。特别是采用回转窑进行煅烧、焚烧处理时，需要烧结的物料从窑尾（指进料和尾气出口端，下同）的进料口进入回转窑，随着倾斜窑体的缓慢旋转，物料在窑内逐渐滚落移至窑头，并在靠近窑头（指出料和燃料进口端，下同）一端的高温段（约1000-1500℃）进行烧结；物料在回转窑内的滚落过程中，与高温烟气逆流直接接触，逐步升温，而烟气温度逐步下降，在窑尾出口处，烟气温度降至约200-400℃。物料在加热温度达200℃以上时，物料中所含有的有机污染物便产生脱附反应；达300℃—600℃时，有机污染物便产生裂解反应。自物料脱附和裂解反应产生的具有恶臭气味的大量有机气态污染物和未充分燃烧的碳颗粒，与逐渐降温的高温烟气混合，会产生二噁英等强致癌物，随着烟气被排入除尘脱硫脱硝装置。由于目前回转窑烟气净化系统主要是进行除尘、脱硫、脱硝，烟气中的二噁英等强致癌物及恶臭的气态污染物难以净化，造成严重大气污染。因此，利用回转窑进行垃圾焚烧、污泥焚烧及污泥陶粒烧结、污染土壤裂解与烧结，烟气难以达到大气污染物排放标准，已成为制约回转窑用于固废处理应用的关键问题。
针对上述问题，发明专利CN 106247810 A提出了一种烟气回流双筒回转窑，特点是将外筒中引出的热烟气部分回流到内筒中，与内外筒之间的热烟气一起加热内筒中的物料，并将产生的脱附和裂解反应气态产物鼓入窑头高温段燃烧，从而防止二噁英、恶臭等有害气体污染并高效利用余热。但也存在以下不足之处：1）由于入窑物料仍然含有一定水分，在内筒加热后产生大量水蒸气，而且由窑尾逆流回流的烟气富含二氧化碳，水蒸气和二氧化碳回流到高温段对燃料的充分燃烧不利，进而影响控制二噁英产生的效果；2）要达到控制二噁英目的，内筒回流烟气需要伸入高温段的温度区域有严格要求，使得双筒回转窑的内筒必须一直伸至接近窑头位置，使得回转窑结构变得复杂并明显增加了自身重量，增加了维持回转窑旋转的能耗。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够从源头降低二噁英类物质产生且能耗低的烟-气分流净化的双筒回转窑。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种烟-气分流净化的双筒回转窑，包括倾斜设置的窑体，所述的窑体的窑尾位置高于窑头位置，所述的窑体包括外筒以及自窑尾伸入所述的外筒内的内筒，所述的外筒与所述的内筒同轴固定设置，所述的外筒位于窑头处的一端设置有外筒出料口，所述的外筒位于窑尾处的烟气出口连接有烟气沉降室，所述的内筒伸入所述的外筒的深度为所述的外筒长度的三分之一至二分之一，所述的内筒位于窑尾处的一端设置有内筒加料及排气管且其另一端设置有内筒出料口，所述的外筒内且位于所述的内筒出料口与所述的外筒出料口之间设置有高温烧结段；所述的烟气沉降室的顶部设置有进料斗和具有除尘功效的内筒干馏气沉降室，所述的进料斗和所述的内筒干馏气沉降室分别与所述的内筒加料及排气管连通，所述的外筒位于窑头处的一端设置有內筒干馏气回流风机，所述的内筒干馏气沉降室通过干馏气冷凝器与所述的內筒干馏气回流风机连接。
所述的内筒出料口处设置有用于阻止所述的内筒与所述的外筒之间气体流通的气流阻断控制装置。
所述的气流阻断控制装置包括用于阻止所述的内筒与所述的外筒之间气体流通的伞形内筒挡风帽和用于监测所述的内筒的内壁处与中心处之间气压差的压差计，所述的内筒挡风帽和所述的压差计均位于所述的内筒出料口端，所述的压差计通过回流风机变频控制器与所述的內筒干馏气回流风机连接，所述的內筒干馏气回流风机控制所述的内筒出料口处烟气流速为零或者接近零。压差计将压差信号送入回流风机变频控制器，通过压差计信号同步自动调整內筒干馏气回流风机转速，使得内筒出料口处烟气流速始终维持为零或者接近零，结合内筒挡风帽，控制内筒出料口处外筒烟气不进入内筒，同时内筒干馏气也不逸出进入外筒。
所述的气流阻断控制装置包括用于阻止所述的内筒与所述的外筒之间气体流通的间歇出料阀门、用于开启和关闭所述的间歇出料阀门的由两根杆子铰接而成的曲柄连杆和可沿所述的外筒径向上下运动的驱动杆，所述的间歇出料阀门为位于所述的内筒出料口处的底部开合门，所述的驱动杆依次穿过所述的内筒和所述的外筒与所述的曲柄连杆连接，所述驱动杆的顶部与所述的曲柄连杆的铰接点固定连接，所述的曲柄连杆的一端固定在所述的内筒的内壁纵向固定板上且其另一端与所述的间歇出料阀门固定连接，所述的驱动杆外周露出所述的外筒的部分套设有用于提供回复力的弹簧，所述的弹簧的顶环与所述的外筒的外壁抵接且其底环固定在所述的驱动杆的底部，所述的驱动杆的底部设置有滑轮，所述的外筒的下方设置有与所述的滑轮滑动配合的弧形固定触板，所述的弧形固定触板的上表面沿窑体的径向呈中间高且两端低的弧形面，在窑体的转动下所述的滑轮经过所述的弧形固定触板，在所述的弧形固定触板的挤压下，所述的驱动杆向上运动驱动所述的曲柄连杆向上顶开所述的间歇出料阀门，所述的内筒内的物料经所述的内筒出料口排出直至所述的滑轮脱离所述的弧形固定触板，在所述的弹簧的回复力作用下，所述的驱动杆向下运动带动所述的曲柄连杆向下关闭所述的间歇出料阀门。间歇出料阀门由弹簧拉紧达到锁风目的，间歇出料阀门通过曲柄连杆与驱动杆相连，随着回转窑旋转，当驱动杆到底部时，驱动杆底部的滑轮与弧形固定触板触碰，驱动杆向回转窑内挤压，间歇出料阀门开启，出料一次，内筒出料进入外筒被高温焚烧；随着回转窑旋转，驱动杆底部的滑轮与弧形固定触板脱离，回复到弹簧拉紧状态，间歇出料阀门随之关闭，直至再次与弧形固定触板触碰而开启。在回转窑旋转一周中，间歇出料阀门大部分时间处于关闭状态，外筒内的高温烟气不能进入内筒，当间歇出料阀门打开时，由于内筒出料口处堆积着颗粒烘干物料，因此进入内筒的高温烟气有限，对内筒内物料的高温干馏过程影响很小。
所述的外筒的底部均布有若干个用于固定窑体的窑体托轮装置和用于驱动窑体转动的窑体传动装置。
所述的外筒与所述的内筒之间设置有若干个内外筒间支撑杆。
所述的烟气沉降室通过抽气机与外部烟气净化系统连接。
所述的外筒位于窑头处设置有鼓风机和燃料喷射装置引风机，所述的燃料喷射装置引风机与外部的燃料储存仓连接。
本发明的双筒回转窑工作原理如下：物料自窑尾内筒加料及排气管加入，在内筒旋转下落过程中被内筒与外筒之间的高温烟气加热烘干，然后由内筒出料口落入外筒，随即进入高温段被高温焚烧或烧结。通过在内筒出料口设置气流阻断控制装置，控制外筒烟气不进入内筒，同时内筒干馏气也不进入外筒，使回转窑高温段燃烧产生的高温烟气只能经由内外筒之间的空间排出。物料在内筒中被加热干馏，产生的气态物质主要为物料中的水分、有机挥发分及其裂解产物，被抽出后经内筒干馏气沉降室除尘，再经过干馏气冷凝器除湿后送入窑头高温段燃烧。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）二噁英及其前驱物控制效果好：物料在内筒中与外筒高温烟气隔离被加热烘干（干馏），有机质挥发、裂解产生的有机挥发分与外筒高温烟气中的金属粉尘、氯化物等隔离，避免了普通回转窑烘干挥发分与高温烟气直接混合，容易产生二噁英物质的问题。同时，内筒物料高温产生的有机挥发性及裂解废气，排出后经除尘除湿后热值提高，再与燃料一起喷入回转窑最前端窑头高温段（约1000-1500℃），能够充分燃烧，其中内筒干馏烟气中所含二噁英及前驱物能够被彻底氧化分解。与普通回转窑相比，外筒高温烟气中的有机挥发分含量极低，降低了外筒烟气在降温过程中产生二噁英的风险，可在源头控制回转窑处理固废过程中二噁英产生问题；
（2）坯料烘干能耗低：物料自低温段的窑尾加入，且干馏气也由低温段的窑尾排出，并与内筒进料管共用一段管道(内筒加料及排气管)，内筒引出的干馏气在排出过程中与待加入内筒的低温坯料充分接触，物料被预热，干馏气所含热能也得到充分利用，也有利于内筒干馏气的后继除湿过程；
（3）回转窑燃料燃烧工况稳定性好：内筒烟气经过除湿后再回流到高温段，干馏气热值得到提高，不影响回转窑高温段燃料燃烧工况，保证了回转窑高温段燃料燃烧过程的稳定性；同时，内筒出料口烟气密封控制方法简单易行，使外筒烟气与内筒干馏气完全隔离，回转窑燃料燃烧工况稳定性好；
（4）减轻回转窑尾气脱硫负荷：在高温干馏过程中，胚料中的部分无机硫及有机硫，转移到气相中，并在除尘除湿过程中自气相中分离，总体上降低了进入回转窑高温段硫的质量分数，并最终减少了回转窑烟气中二氧化硫含量，降低了尾气的脱硫负荷；
（5）入窑坯料要求低：入窑坯料的含水率无特别要求，干馏气再送入回转窑前经过脱水，成分稳定，对回转窑工况影响有限。
综上所述，本发明提出的一种烟-气分流净化的双筒回转窑，可在源头控制回转窑处理垃圾、污泥及污染土壤等富含有机质固废过程中二噁英难以控制的问题。特别适宜于污泥陶粒烧结、重金属或有机污染土壤陶粒烧结、有机污染土壤热脱附处理以及垃圾焚烧和污泥烘干，也适宜于对现有单筒回转窑的技术改造。
附图说明
图1为实施例1双筒回转窑结构示意图；
图2为实施例2双筒回转窑结构示意图
图3为图2的气流阻断控制装置的局部结构放大图；
图4为实施例3双筒回转窑结构示意图；
图中各标示如下：1外筒，2内筒，3窑体托轮装置，4窑体传动装置，5内外筒间支撑杆，6进料斗，7内筒加料及排气管，8内筒干馏气沉降室，9干馏气冷凝器，10压差计，11內筒干馏气回流风机， 12外筒出料口，13鼓风机，14燃料喷射装置引风机，15燃料储存仓，16烟气沉降室，17抽气机，18烟气净化系统，19内筒挡风帽，20内筒出料口，21回流风机变频控制器，22间歇出料阀门，23曲柄连杆，24驱动杆，25纵向固定板，26弹簧，27滑轮，28弧形固定触板。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一种烟-气分流净化的双筒回转窑，如图1所示，包括倾斜设置的窑体，窑体的窑尾位置高于窑头位置，窑体包括外筒1以及自窑尾伸入外筒1内的内筒2，外筒1与内筒2同轴固定设置，外筒1位于窑头处的一端设置有外筒出料口12，外筒1位于窑尾处的烟气出口连接有烟气沉降室16，内筒2伸入外筒1的深度为外筒1长度的三分之一至二分之一，内筒2位于窑尾处的一端设置有外筒加料及排气管7且其另一端设置有内筒出料口20，外筒1内且位于内筒出料口20与外筒出料口12之间设置有高温烧结段；
烟气沉降室16的顶部设置有进料斗6和具有除尘功效的外筒干馏气沉降室8，进料斗6和外筒干馏气沉降室8分别与外筒加料及排气管7连通，外筒1位于窑头处的一端设置有内筒干馏气回流风机11，外筒干馏气沉降室8通过干馏气冷凝器9与内筒干馏气回流风机11连接，内筒出料口20处设置有用于阻止内筒2与外筒1之间气体流通的气流阻断控制装置。
在此具体实施例中，气流阻断控制装置包括用于阻止内筒2与外筒1之间气体流通的伞形内筒挡风帽19和用于监测内筒2的内壁处与中心处之间气压差的压差计10，内筒挡风帽19和压差计10均位于内筒出料口20端，压差计10通过回流风机变频控制器21与内筒干馏气回流风机11连接，內筒干馏气回流风机11控制内筒出料口20处烟气流速为零或者接近零。压差计10将压差信号送入回流风机变频控制器21，通过压差计10信号同步自动调整内筒干馏气回流风机11转速，使得内筒出料口20处烟气速始终维持为零或接近零，结合内筒挡风帽19，控制内筒出料口20处外筒1中烟气不进入内筒2，同时内筒2中干馏气也不逸出进入外筒1。
在此具体实施例中，外筒1的底部均布有若干个用于固定窑体的窑体托轮装置3和用于驱动窑体转动的窑体传动装置4。外筒1与内筒2之间设置有若干个内外筒间支撑杆5。烟气沉降室16通过抽气机17与外部烟气净化系统18连接。外筒1位于窑头处设置有鼓风机13和燃料喷射装置引风机14，燃料喷射装置引风机14与外部的燃料储存仓15连接。
实施例2
同上述实施例1，如图2和图3所示，其区别在于：气流阻断控制装置包括用于阻止内筒2与外筒1之间气体流通的间歇出料阀门22、用于开启和关闭间歇出料阀门22的由两根杆子铰接而成的曲柄连杆23和可沿外筒1径向上下运动的驱动杆24，间歇出料阀门22为位于内筒出料口20处的底部开合门，驱动杆24依次穿过内筒2和外筒1与曲柄连杆23连接，所述驱动杆24的顶部与曲柄连杆23的铰接点固定连接，曲柄连杆23的一端固定在内筒2的内壁纵向固定板25上且其另一端与间歇出料阀门22固定连接，驱动杆24外周露出外筒1的部分套设有用于提供回复力的弹簧26，弹簧26的顶环与外筒1的外壁抵接且其底环固定在驱动杆24的底部，驱动杆24的底部设置有滑轮27，外筒1的下方设置有与滑轮27滑动配合的弧形固定触板28，弧形固定触板28的上表面沿窑体的径向呈中间高且两端低的弧形面，在窑体的转动下滑轮27经过弧形固定触板28，在弧形固定触板28的挤压下，驱动杆24向上运动驱动曲柄连杆23向上顶开间歇出料阀门22，内筒2内的物料经内筒出料口20排出直至滑轮27脱离弧形固定触板28，在弹簧26的回复力作用下，驱动杆24向下运动带动曲柄连杆23向下关闭间歇出料阀门22。间歇出料阀门22由弹簧26拉紧达到锁风目的，间歇出料阀门22通过曲柄连杆23与驱动杆24相连，随着回转窑旋转，当驱动杆24到底部时，驱动杆24底部的滑轮27与弧形固定触板28触碰，驱动杆24向回转窑内挤压，间歇出料阀门22开启，出料一次，内筒2出料进入外筒1被高温焚烧；随着回转窑旋转，驱动杆24底部的滑轮27与弧形固定触板28脱离，回复到弹簧26拉紧状态，间歇出料阀门22随之关闭，直至再次与弧形固定触板28触碰而开启。在回转窑旋转一周中，间歇出料阀门22大部分时间处于关闭状态，外筒1内的高温烟气不能进入内筒2，当间歇出料阀门22打开时，由于内筒出料口20处堆积着颗粒烘干物料，因此进入内筒2的高温烟气有限，对内筒2内物料的高温干馏过程影响很小。
实施例3
同上述实施例1，如图4所示，其区别在于，取消内筒出料口20处的伞形内筒挡风帽19和用于监测内筒2的内壁处与中心处之间气压差的压差计10以及回流风机变频控制器21。通过调节内筒干馏气回流风机11转速，允许外筒1的部分高温烟气进入内筒2，高温烟气直接接触加热，并通过增大内筒2气流流速增强挥发分吹扫能力，加快胚料烘干过程；经过干馏气冷凝器9除湿后的气态产物，通过补充氧气增加含氧量到20wt%左右后，再鼓入回转窑高温段燃烧。
上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内，做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种烟-气分流净化的双筒回转窑，包括倾斜设置的窑体，所述的窑体的窑尾位置高于窑头位置，所述的窑体包括外筒以及自窑尾伸入所述的外筒内的内筒，所述的外筒与所述的内筒同轴固定设置，所述的外筒位于窑头处的一端设置有外筒出料口，所述的外筒位于窑尾处的烟气出口连接有烟气沉降室，其特征在于：所述的内筒伸入所述的外筒的深度为所述的外筒长度的三分之一至二分之一，所述的内筒位于窑尾处的一端设置有内筒加料及排气管且其另一端设置有内筒出料口，所述的外筒内且位于所述的内筒出料口与所述的外筒出料口之间设置有高温烧结段；所述的烟气沉降室的顶部设置有进料斗和具有除尘功效的内筒干馏气沉降室，所述的进料斗和所述的内筒干馏气沉降室分别与所述的内筒加料及排气管连通，所述的外筒位于窑头处的一端设置有內筒干馏气回流风机，所述的内筒干馏气沉降室通过干馏气冷凝器与所述的內筒干馏气回流风机连接，所述的内筒出料口处设置有用于阻止所述的内筒与所述的外筒之间气体流通的气流阻断控制装置，所述的气流阻断控制装置包括用于阻止所述的内筒与所述的外筒之间气体流通的伞形内筒挡风帽和用于监测所述的内筒的内壁处与中心处之间气压差的压差计，所述的内筒挡风帽和所述的压差计均位于所述的内筒出料口端，所述的压差计通过回流风机变频控制器与所述的內筒干馏气回流风机连接，所述的內筒干馏气回流风机控制所述的内筒出料口处烟气流速为零或者接近零，所述的外筒的底部均布有若干个用于固定窑体的窑体托轮装置和用于驱动窑体转动的窑体传动装置，所述的外筒与所述的内筒之间设置有若干个内外筒间支撑杆。
2.根据权利要求1所述的一种烟-气分流净化的双筒回转窑，其特征在于：所述的烟气沉降室通过抽气机与外部烟气净化系统连接。
3.根据权利要求1所述的一种烟-气分流净化的双筒回转窑，其特征在于：所述的外筒位于窑头处设置有鼓风机和燃料喷射装置引风机，所述的燃料喷射装置引风机与外部的燃料储存仓连接。
4.一种烟-气分流净化的双筒回转窑，包括倾斜设置的窑体，所述的窑体的窑尾位置高于窑头位置，所述的窑体包括外筒以及自窑尾伸入所述的外筒内的内筒，所述的外筒与所述的内筒同轴固定设置，所述的外筒位于窑头处的一端设置有外筒出料口，所述的外筒位于窑尾处的烟气出口连接有烟气沉降室，其特征在于：所述的内筒伸入所述的外筒的深度为所述的外筒长度的三分之一至二分之一，所述的内筒位于窑尾处的一端设置有内筒加料及排气管且其另一端设置有内筒出料口，所述的外筒内且位于所述的内筒出料口与所述的外筒出料口之间设置有高温烧结段；所述的烟气沉降室的顶部设置有进料斗和具有除尘功效的内筒干馏气沉降室，所述的进料斗和所述的内筒干馏气沉降室分别与所述的内筒加料及排气管连通，所述的外筒位于窑头处的一端设置有內筒干馏气回流风机，所述的内筒干馏气沉降室通过干馏气冷凝器与所述的內筒干馏气回流风机连接，所述的内筒出料口处设置有用于阻止所述的内筒与所述的外筒之间气体流通的气流阻断控制装置，所述的气流阻断控制装置包括用于阻止所述的内筒与所述的外筒之间气体流通的间歇出料阀门、用于开启和关闭所述的间歇出料阀门的由两根杆子铰接而成的曲柄连杆和可沿所述的外筒径向上下运动的驱动杆，所述的间歇出料阀门为位于所述的内筒出料口处的底部开合门，所述的驱动杆依次穿过所述的内筒和所述的外筒与所述的曲柄连杆连接，所述驱动杆的顶部与所述的曲柄连杆的铰接点固定连接，所述的曲柄连杆的一端固定在所述的内筒的内壁纵向固定板上且其另一端与所述的间歇出料阀门固定连接，所述的驱动杆外周露出所述的外筒的部分套设有用于提供回复力的弹簧，所述的弹簧的顶环与所述的外筒的外壁抵接且其底环固定在所述的驱动杆的底部，所述的驱动杆的底部设置有滑轮，所述的外筒的下方设置有与所述的滑轮滑动配合的弧形固定触板，所述的弧形固定触板的上表面沿窑体的径向呈中间高且两端低的弧形面，在窑体的转动下所述的滑轮经过所述的弧形固定触板，在所述的弧形固定触板的挤压下，所述的驱动杆向上运动驱动所述的曲柄连杆向上顶开所述的间歇出料阀门，所述的内筒内的物料经所述的内筒出料口排出直至所述的滑轮脱离所述的弧形固定触板，在所述的弹簧的回复力作用下，所述的驱动杆向下运动带动所述的曲柄连杆向下关闭所述的间歇出料阀门，所述的外筒的底部均布有若干个用于固定窑体的窑体托轮装置和用于驱动窑体转动的窑体传动装置，所述的外筒与所述的内筒之间设置有若干个内外筒间支撑杆。
5.根据权利要求4所述的一种烟-气分流净化的双筒回转窑，其特征在于：所述的烟气沉降室通过抽气机与外部烟气净化系统连接。
6.根据权利要求4所述的一种烟-气分流净化的双筒回转窑，其特征在于：所述的外筒位于窑头处设置有鼓风机和燃料喷射装置引风机，所述的燃料喷射装置引风机与外部的燃料储存仓连接。
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