CN110594757A - 一种防止返料的高效率危废焚烧炉及防止返料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种防止返料的高效率危废焚烧炉，在回转窑内窑头罩处设置有一圈密封的风圈结构，所述风圈外侧设置有一圈圆弧钢板；所述圆弧钢板的一端与所述风圈外侧固定连接，另一端悬空；所述圆弧钢板的半径为1800～1850mm，所述圆弧钢板的弦长为350～400mm，所述圆弧的弦与所述风圈之间的夹角为135℃；所述圆弧钢板的凸面朝向窑头。本发明将原风圈钢板上的风孔封堵，然后在风圈一周设置带圆弧钢板，改变自窑头自南向北方向切向进入回转窑的一次风风向，一次风再次通过圆弧钢板自西向东发散型切线方向进入回转窑炉膛。本发明还提供了一种防止危废焚烧炉返料的方法。

Description

一种防止返料的高效率危废焚烧炉及防止返料的方法
技术领域
本发明属于危险废物处理技术领域，尤其涉及一种防止返料的高效率危废焚烧炉及防止返料的方法。
背景技术
焚烧炉是一种将废气、废液、固体废弃物体燃料、生活废品等进行高温焚烧，达到量化数减少或缩小的一种环保设备，同时达到利用部分焚烧介质的热能的一种产品。
焚烧炉由回转窑本体、二燃室、燃料气燃烧器等组成。回转窑分窑头、本体、窑尾、传动机构等几部分。窑头布置一个混合燃料气燃烧器及助燃空气入口、以及回转窑与窑头的密封罩。窑头使用耐火材料进行保护，耐火层由一层水冷却支撑环支撑着，位于窑头的底端。在下部设置一个废料收集器收集废物漏料。窑尾是连接回转窑本体以及二燃室的过渡体，它的主要作用是保证窑尾的密封以及烟气和焚烧灰渣的输送通道。由于窑尾温度高，为保护窑体钢板，增加窑尾风冷装置进行冷却。在窑尾下面，放置水封刮板出渣机，排出燃尽的炉渣。
现有技术中的回转窑窑头助燃风分两路，一路(一次风)通过窑头燃烧器进入回转窑，主要目的是燃烧器助燃和燃烧器热量向焚烧炉内加速传播，另一路(二次风)是通过窑头罩切向进入回转窑，并在回转窑内窑头罩处设置有一圈风圈结构，风圈钢板上均匀设置29个DN50的风孔。通过调整二次风，发现该风量增加(即氧含量增加)，烟气中一氧化碳和二氧化碳的浓度同时增加，造成燃烧效率下降，
另外，回转窑的倾斜度为1.5°，在焚烧过程中，回转窑窑头危险废物比较容易造成返料，返料进入窑头返料收集箱仍处于高温状态，会产生部分有毒有害烟气外溢，当返料高度接近窑头高温部分时会引燃，造成大量烟气外溢，在人工清理返料时也容易造成人员烫伤风险。
发明内容
本发明提供了一种防止返料的高效率危废焚烧炉，本发明中的焚烧炉燃烧效率高，同时减少了回转窑窑头的返料情况。
本发明提供一种防止返料的高效率危废焚烧炉，在回转窑内窑头罩处设置有一圈密封的风圈，所述风圈外侧设置有一圈圆弧钢板；
所述圆弧钢板的一端与所述风圈外侧固定连接，另一端悬空；
所述圆弧钢板的半径为1800～1850mm，所述圆弧钢板的弦长为350～400mm，所述圆弧的弦与所述风圈之间的夹角为135℃；
所述圆弧钢板的凸面朝向窑头。
优选的，所述圆弧钢板的一端与所述风圈靠近窑尾的一端固定连接。
优选的，所述圆弧钢板的厚度为5～15mm。
优选的，所述圆弧钢板为2Cr25Ni20的904L圆弧钢板。
优选的，所述风圈的直径为2000～2500mm；
所述风圈的宽度为280mm。
优选的，所述圆弧钢板的半径为1826mm，弦长380mm。
本发明提供一种防止危废焚烧炉返料的方法，包括以下步骤：
将二次风切向通入焚烧炉中，所述焚烧炉为权利要求1～6任意一项所述的高效率危废焚烧炉；
所述二次风的风速为5.5～6m/s；所述二次风的温度为50～60℃
本发明提供了一种防止返料的高效率危废焚烧炉，其特征在于，在回转窑内窑头罩处设置有一圈密封的风圈结构，所述风圈外侧设置有一圈圆弧钢板；所述圆弧钢板的一端与所述风圈外侧固定连接，另一端悬空；所述圆弧钢板的半径为1800～1850mm，所述圆弧钢板的弦长为350～400mm，所述圆弧的弦与所述风圈之间的夹角为135℃；所述圆弧钢板的凸面朝向窑头。本发明将原风圈钢板上的风孔封堵，然后在风圈一周设置带圆弧钢板，改变自窑头自南向北方向切向进入回转窑的二次风风向，二次风再次通过圆弧钢板自西向东发散型切线方向进入回转窑炉膛。
本发明的这一结构改进的作用主要有以下两点，第一，尽可能在回转窑内形成较大的湍流，以提高焚烧炉内危险废物的焚烧效率；第二，回转窑的倾斜度为1.5°，在焚烧过程中，回转窑窑头危险废物比较容易造成返料，返料进入窑头返料收集箱仍处于高温状态，会产生部分有毒有害烟气外溢，当返料高度接近窑头高温部分时会引燃，造成大量烟气外溢，在人工清理返料时也容易造成人员烫伤风险。通过本发明增设的圆弧钢板使二次风自西向东发散型切线方向进入回转窑炉膛，可以将风圈附近窑头双螺旋落下的危险废物切向送入回转窑内进行焚烧，最大限度的减少窑头返料隐患，提高回转窑焚烧效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有的危废焚烧炉中窑头风圈结构示意图；
其中，1为风圈，2为风孔；
图2为本发明中危废焚烧窑头风圈的结构正视图；
其中，1为风圈，2为弧形钢板；
图3为本发明中危废焚烧窑头风圈的侧视剖面图。
具体实施方式
本发明提供了一种防止返料的高效率危废焚烧炉，其特征在于，在回转窑内窑头罩处设置有一圈密封的风圈结构，所述风圈外侧设置有一圈圆弧钢板；
所述圆弧钢板的一端与所述风圈外侧固定连接，另一端悬空；
所述圆弧钢板的半径为1800～1850mm，所述圆弧钢板的弦长为350～400mm，所述圆弧的弦与所述风圈之间的夹角为135℃；
所述圆弧钢板的凸面朝向窑头。
本发明中的焚烧炉回转窑本体、二燃室、燃料气燃烧器等组成。
(1)回转窑本体
危险废物通过进料机构送入回转窑本体内进行高温焚烧，经过60min(45～70)左右的高温焚烧，物料被彻底焚烧成高温烟气和灰渣，回转窑的转速可以进行调节，保持约50mm厚的稳定渣层可以起到保护耐火层作用，其操作温度应控制在850℃～1100℃左右，高温烟气从窑尾进入二燃室，焚烧灰渣从窑尾进入水封刮板出渣机，水冷后进入吨袋，定期送到安全填埋区进行填埋。
回转窑分窑头、本体、窑尾、传动机构等几部分。窑头布置一个混合燃料气燃烧器及助燃空气入口、以及回转窑与窑头的密封罩。窑头使用耐火材料进行保护，耐火层由一层水冷却支撑环支撑着，位于窑头的底端。在下部设置一个废料收集器收集废物漏料。窑尾是连接回转窑本体以及二燃室的过渡体，它的主要作用是保证窑尾的密封以及烟气和焚烧灰渣的输送通道。由于窑尾温度高，为保护窑体钢板，增加窑尾风冷装置进行冷却。在窑尾下面，放置水封刮板出渣机，排出燃尽的炉渣。
在窑头除了设置进料接口外，还设置混合燃料气燃烧器。
(2)二燃室
在回转窑焚烧炉高温焚烧的烟气从窑尾进入二燃室，烟气在二燃室燃尽，二燃室温度控制在1100℃以上。根据焚烧理论，烟气充分焚烧的原则是3T+1E原则，即保证足够的温度(危险废物焚烧炉：>1100℃)、足够的停留时间(危险废物焚烧炉：1100℃时>2s)、足够的扰动(二燃室喉口用二次风或燃烧器燃烧让气流形成漩流)、足够的过剩氧气，其中前三个作用是由二燃室来完成。在二燃室下部设置二次风和两个燃烧器，保证二燃室烟气温度达到标准以及烟气有足够的扰动。回转窑本体内少量没有完全燃烧的气体在二燃室内得到充分燃烧，并提高二燃室温度，在二燃室内温度始终维持在1100℃以上，烟气在二燃室内停留时间将大于2s，在此条件下，烟气中的二噁英和其它有害成分的99.99％以上将被分解掉。二燃室炉窑由高铝砖以及保温材料组成，二燃室外壁温度约150℃。整个焚烧系统始终处于负压状态，以防止烟气外漏。
二燃室上部有烟气出口，将二燃室内的烟气通过出口排入烟道，高温烟气离开二燃室通过烟道进入余热锅炉进行换热。
(3)灰渣收集、处理系统
本焚烧系统中的灰渣主要是指焚烧炉渣，焚烧炉的焚烧残渣从窑尾进入水封刮板出渣机水淬后被刮板出渣机运出，经刮板输送机送到设置的专用渣仓，定期由载重汽车送到安全填埋区填埋。
本发明主要是针对回转窑窑头处所设置的风圈结构进行了改进，本发明中的回转窑、二燃室以及灰渣收集处理系统的其他主体结构均为本领域技术人员所熟知的结构，在此不再赘述。
焚烧炉在焚烧危险废物过程中，按照《(GB18484-2001)危险废物焚烧污染控制标准》中焚烧炉的技术性能指标，需要保证燃烧效率≥99.9％，而燃烧效率的计算公式为：
式I中：[CO2]和[CO]分别为危险废物燃烧后烟气中二氧化碳和一氧化碳的浓度。
从式中可以看出，要使得CE≥99.9％，就需要提高焚烧烟气中二氧化碳的浓度并降低一氧化碳的浓度，而二氧化碳和一氧化碳的浓度折算时与氧含量有关，即：
式中：c-标准状态下被测污染物经换算后的浓度(mg/m3)；
O2-排气中氧气的浓度(％)；
c2-标准状态下被测污染物的浓度(mg/m3)。 式II；
所以说，根据式I，要使得CE≥99.9％，就需要尽可能提高烟气中二氧化碳浓度并降低一氧化碳浓度，即通过增加烟气中的氧含量来实现，而根据式II，氧含量提高，一氧化碳和二氧化碳折算浓度会降低，尤其二氧化碳浓度会降低，从而导致燃烧效率CE降低。
因此，本发明通过探索，对回转窑的进风装置的构造进行了改进，找到了危险废物焚烧过程中的氧含量浓度、二氧化碳浓度和一氧化碳浓度之间找到平衡点，实现了危险废物焚烧过程中的焚烧效率满足标准要求。
同时，本发明还可以有效控制危险废物在回转窑窑头返料至集灰斗的现象，减少回转窑窑头返料燃烧造成废气外溢的风险，避免了高温飞灰伤人事故。
在本发明中，所述回转窑内窑头罩处设置有一圈密封的风圈，所述风圈的外侧设置有一圈圆弧钢板。
在本发明中，所述风圈不再设置有风孔，而是密封的，并且在风圈的外侧设置了一圈圆弧型钢板，所述圆弧形钢板的一端与所述风圈固定连接，如焊接，另一端悬空。所述一圈圆弧形钢板呈裙摆状分布在所述风圈的周围。
在本发明中，所述风圈的直径优选为2000～2500mm，更优选为2100～2400mm，最优选为2200～2300mm；所述风圈的宽度优选为280mm。
所述圆弧形钢板的凸面朝向窑头，凹面朝向窑尾设置，所述圆弧形钢板的半径优选为1800～1850mm，更优选为1810～1840mm，最优选为1820～1830mm，具体的，在本发明的一个实施例中，可以是1826mm；所述圆弧形钢板的弦长优选为350～400mm，更优选为360～390mm，最优选为370～380mm；所述圆弧的弦与所述风圈之间的夹角为135°；所述圆弧钢板的厚度优选为5～15mm，更优选为10mm。
在本发明中，所述圆弧钢板优选为牌号为2Cr25Ni20的904L圆弧钢板，该种钢板是可以反复加热的抗氧化钢，能够满足回转窑中高温使用要求。
与现有技术相比，本发明中的防止返料的高效率危废焚烧炉具有以下优点：
1)新增的圆弧钢板可以增加危险废物焚烧过程需要的湍流度，满足《(GB18484-2001)危险废物焚烧污染控制标准》中焚烧炉的燃烧效率技术性能指标；
2)新增的圆弧钢板可以通过回转窑切线进入的二次风在圆弧钢板处的切线方向进入回转窑，尽可能的减少回转窑窑头的返料情况；
3)所述圆弧钢板是利用手工电弧焊对两种耐高温钢材的焊接，并且设计为圆弧形状，实现的二次风的两次切线进入回转窑，尤其第二次切线进入，可以利用二次风对风圈附近的危险废物向回转窑窑后输送。
本发明还提供一种防止危废焚烧炉返料的方法，包括以下步骤：
将二次风切向通入焚烧炉中，所述焚烧炉为权利要求1～6任意一项所述的高效率危废焚烧炉；
所述二次风的风速为5.5～6m/s；所述二次风的温度为50～60℃，优选为55℃。
在本发明中，所述风管直径为DN600，风量通过变频电机控制约为5800Nm3/h，所以风速u＝5800Nm3/h÷(πX(0.6÷2)2X3600))＝5.7m/s本发明通过余热锅炉废热利用产生的低压蒸汽进行二次风预热。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种防止返料的高效率危废焚烧炉进行详细描述，但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。
实施例
使用图2～3中的危废焚烧炉，风圈直径为2300mm，风圈宽度为280mm，圆弧形钢板的半径为1826mm，弦长为380mm，圆弧的弦与风圈之间的夹角为135°，圆弧钢板厚度为10mm。
将二次风切向通入上述焚烧炉中，二次风风速为5.7m/s，温度为55℃。
按照上述条件运行，回转窑窑头未出现返料情况。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种防止返料的高效率危废焚烧炉，其特征在于，在回转窑内窑头罩处设置有一圈密封的风圈，所述风圈外侧设置有一圈圆弧钢板；
所述圆弧钢板的一端与所述风圈外侧固定连接，另一端悬空；
所述圆弧钢板的半径为1800～1850mm，所述圆弧钢板的弦长为350～400mm，所述圆弧的弦与所述风圈之间的夹角为135℃；
所述圆弧钢板的凸面朝向窑头。
2.根据权利要求1所述的高效率危废焚烧炉，其特征在于，所述圆弧钢板的一端与所述风圈靠近窑尾的一端固定连接。
3.根据权利要求1所述的高效率危废焚烧炉，其特征在于，所述圆弧钢板的厚度为5～15mm。
4.根据权利要求1所述的高效率危废焚烧炉，其特征在于，所述圆弧钢板为2Cr25Ni20的904L圆弧钢板。
5.根据权利要求1所述的高效率危废焚烧炉，其特征在于，所述风圈的直径为2000～2500mm；
所述风圈的宽度为280mm。
6.根据权利要求1所述的高效率危废焚烧炉，其特征在于，所述圆弧钢板的半径为1826mm，弦长380mm。
7.一种防止危废焚烧炉返料的方法，包括以下步骤：
将二次风切向通入焚烧炉中，所述焚烧炉为权利要求1～6任意一项所述的高效率危废焚烧炉；
所述二次风的风速为5.5～6m/s；所述二次风的温度为50～60℃。
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