CN113108602A - 煤矸石新型活化煅烧窑炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤矸石新型活化煅烧窑炉，包括炉体、除尘装置、投料装置、旋转供氧装置、出料装置和PLC控制系统，除尘装置设于炉体顶端，包括除尘罩和多个与除尘罩连通的烟道；投料装置包括多个进料斗，进料斗设置在除尘罩内，进料斗设有第一电磁阀；旋转供氧装置设于炉体内腔底部，包括中空的供氧部、中通的旋转部和第一驱动电机，供氧部侧面设有出风口且与旋转部连通，旋转部与供氧装置连通；出料装置设于炉体内腔底端，包括多个卸料斗，卸料斗内设有第二电磁阀；PLC控制系统分别与第一电磁阀、第一驱动电机和第二电磁阀通讯连接。本发明通过投料装置实现精准投料，在旋转供氧装置的作用下，使煤矸石与氧气充分接触，提高煤矸石的活化效率。

Description

煤矸石新型活化煅烧窑炉

技术领域

本发明涉及煤矸石活化设备，更具体地说，它涉及煤矸石新型活化煅烧窑炉。

背景技术

煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废弃物，是在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。煤矸石弃置不用，会占用大片土地，煤矸石中的硫化物逸出或浸出会污染大气、农田和水体，煤矸石形成的矸石山还会自燃发生火灾，或在雨季崩塌，淤塞河流造成灾害。近年来在水泥中掺入煤矸石是新兴起的一个解决煤矸石污染的方向。但是天然的煤矸石活性低，直接在水泥中使用煤矸石会降低水泥凝固后的强度和耐久性，因此需要煤矸石需要活化后才能被使用。现有活化煤矸石的方式主要有热活化、化学活化、机械活化、微波辐照活化和复合活化等，出于批量活化的考虑，一般采用热活化或者以热活化为主的复合活化方式为主。热活化是指利用高温下煤矸石微观结构中各微粒，使其组分发生脱水和分解，形成大量自由端的断裂点，质点无法再按照一定规律排列，处于热力学不稳定状态的玻璃相结构，高温煅烧后的煤矸石含有大量活性二氧化硅和氧化铝，从而达到活化的目的。煤矸石的热活化需要在高温条件下的氧化环境中反应一段时间，一般是在密闭容器中持续通入氧气煅烧煤矸石，但是现有技术的煅烧煤矸石的装置的氧气分布不均，不利于煤矸石的煅烧。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种煤矸石新型活化煅烧窑炉，通过投料装置实现精准投料，在旋转供氧装置的作用下，使煤矸石与氧气充分接触，提高煤矸石的活化效率。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

煤矸石新型活化煅烧窑炉，包括炉体，所述炉体的内壁由耐火砖覆盖，还包括：

除尘装置，设置于炉体顶端，包括除尘罩和多个与除尘罩连通的烟道，所述除尘罩覆盖炉体顶端且与炉体的内腔形成密闭空间，多个所述烟道均通向收尘器；

投料装置，设置于炉体顶端，包括多个进料斗，所述进料斗的出料端设置在除尘罩内且进料斗的进料端设置在除尘罩外，所述进料斗的出料端设置有第一电磁阀；

旋转供氧装置，设置于炉体的内腔底部，包括中空的供氧部、驱动供氧部旋转的中通的旋转部和第一驱动电机，所述旋转部设置在炉体的内腔底部，所述旋转部设有从动齿轮，旋转部的从动齿轮与供氧部固定连接，所述第一驱动电机的输出轴设有主动齿轮且主动齿轮与旋转部的从动齿轮啮合，第一驱动电机驱动主动齿轮旋转从而带动从动齿轮旋转，使旋转部带动供氧部旋转，所述供氧部侧面设有多个出风口且中空的供氧部与中通的旋转部连通，中通的旋转部与外部的供氧装置连通；

出料装置，设置于炉体的内腔底端且位于旋转供氧装置的侧面，包括多个卸料斗，所述卸料斗的顶端通入炉体内，所述卸料斗的底端设置于炉体外，所述卸料斗内设有第二电磁阀；

PLC控制系统，分别与第一电磁阀、第一驱动电机和第二电磁阀通讯连接。

在其中一个实施例中，所述旋转部还包括通风空心轴和固定座，所述通风空心轴设置在固定座内且通风空心轴与供氧部连通，所述固定座与炉体固定连接，所述通风空心轴与外部的供氧装置连通，所述从动齿轮设置在固定座的顶端且从动齿轮与固定座可转动地连接。

在其中一个实施例中，所述供氧部包括上下依次连通的一个风帽、多个塔帽和一个连接部，所述风帽为圆锥形空心结构，多个所述塔帽位于风帽和连接部之间，所述塔帽外侧面设置有斜向下的圆环形板体，风帽的顶端、顶端的塔帽和风帽之间、相邻塔帽之间、及底端的塔帽与连接部之间均设置有多个出风口，所述风帽、塔帽和连接部均为连通的中空结构，所述连接部与从动齿轮固定连接。

在其中一个实施例中，所述卸料斗的上方设置有多个粉碎装置，所述粉碎装置围绕着固定座设置，所述粉碎装置包括半球形的粉碎部和第二驱动电机，所述粉碎部设置于固定座与炉体内壁之间，且粉碎部与固定座之间存在第一下料空隙，粉碎部与炉体内壁之间存在第二下料空隙，所述第一下料空隙和第二下料空隙均通向卸料斗，所述第二驱动电机设置于炉体下方，且第二驱动电机的输出轴与粉碎部连接，所述第二驱动电机与PLC控制系统通讯连接。

在其中一个实施例中，所述粉碎部的外表面设有多个搅拌凸起，所述搅拌凸起呈圆柱形。在粉碎部旋转的时候，搅拌凸起既能起到搅动煤矸石，让煤矸石与氧气充分接触的作用，也能起到引导煤矸石向第一下料空隙和第二下料空隙方向运动的作用，当煤矸石向第一下料空隙和第二下料空隙位置时，在粉碎部与固定座和粉碎部与炉体内壁的之间煤矸石被粉碎，从而到达卸料斗出料。

在其中一个实施例中，所述粉碎装置的数量是三个，三个粉碎装置的粉碎部在炉体的内腔底部均匀分布，所述卸料斗的数量与粉碎部的数量相同，且卸料斗位于粉碎部的正下方。

在其中一个实施例中，所述卸料斗的下方设置有链板机。

在其中一个实施例中，所述炉体的内腔设有第一温度传感器，所述第一温度传感器与PLC控制系统电连接。第一温度传感器将炉体内腔的温度变化实时反馈至PLC控制系统处。

在其中一个实施例中，所述炉体还包括余热利用装置，所述余热利用装置包括余热热水管道和保温水箱，所述余热热水管道围绕炉体外壁贴合设置，所述余热热水管道的出水口与保温水箱连通。

在其中一个实施例中，所述余热热水管道的出水口设置有第二温度传感器和第三电磁阀，所述第二温度传感器和第三电磁阀分别与PLC控制系统通讯连接。所述第二温度传感器检测余热热水管道的出水口处的水温，当出水口处的水温达到要求温度后，第三电磁阀开启，将余热热水管道内的热水通向保温水箱中储存，当出水口处的水温低于要求温度，第三电磁阀关闭。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

本发明通过投料装置向炉体内精确投料，在煅烧时，位于炉体内腔底部的旋转供氧装置持续吹出氧气，氧气从炉体内腔从下往上运动，氧气与煤矸石充分接触，有效地提高了煤矸石的活化效率，完成煅烧活化后，煤矸石从炉体底部的出料装置离开，煤矸石在本发明的窑炉中煅烧实现全自动化操作，有利于煤矸石高效利用实现产能化及工业化规模化生产，解决了低热值煤矸石利用率低、活化效率低的难题,为低热值煤矸石完全得到高效利用找到了有效的途径。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的粉碎装置结构示意图；

图3是图2中A处的放大示意图；

图4是本发明的旋转供氧装置结构示意图；

图5是本发明的俯视截面示意图。

图中，1-炉体，11-耐火砖，2-除尘装置，21-除尘罩，22-烟道，3-投料装置，31-进料斗，4-旋转供氧装置，41-固定座，42-风帽，43-第一驱动电机，44-塔帽，45-连接部，46-通风空心轴，47-主动齿轮，48-从动齿轮，49-出风口，5-出料装置，51-卸料斗，6-粉碎装置，61-第二驱动电机，62-粉碎部，63-搅拌凸起，64-第一下料空隙，65-第二下料空隙，7-链板机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

值得注意的是，本文所涉及的“上”“下”等方位词均相对于附图视角而定，仅仅只是为了便于描述，不能够理解为对技术方案的限制。

如图1-5所示，本发明提供一种煤矸石新型活化煅烧窑炉，包括炉体1、除尘装置2、投料装置3、旋转供氧装置4、出料装置5和PLC控制系统，其中，PLC控制系统是市面上常规的PLC控制器，如西门子S7-400可编程逻辑控制器，

所述炉体1的内壁由耐火砖11覆盖，

除尘装置2，设置于炉体1顶端，包括除尘罩21和多个与除尘罩21连通的烟道22，所述除尘罩21覆盖炉体1顶端且与炉体1的内腔形成密闭空间，多个所述烟道22均通向收尘器，在炉体1内产生的所有粉尘均通过除尘装置2吸收；

投料装置3，设置于炉体1顶端，包括多个进料斗31，所述进料斗31的出料端设置在除尘罩21内且进料斗31的进料端设置在除尘罩21外，所述进料斗31的出料端设置有第一电磁阀，第一电磁阀与PLC控制系统通讯连接，根据生产的需要控制投料量，实现精准的投料；

旋转供氧装置4，设置于炉体1的内腔底部，包括中空的供氧部、驱动供氧部旋转的中通的旋转部和第一驱动电机43，所述旋转部设置在炉体1的内腔底部，所述旋转部设有从动齿轮48，旋转部的从动齿轮48与供氧部固定连接，所述第一驱动电机43的输出轴设有主动齿轮47且主动齿轮47与旋转部的从动齿轮48啮合，第一驱动电机43驱动主动齿轮47旋转从而带动从动齿轮48旋转，使旋转部带动供氧部旋转，所述供氧部侧面设有多个出风口49且中空的供氧部与中通的旋转部连通，中通的旋转部与外部的供氧装置连通，第一驱动电机43与PLC控制系统通讯连接，当完成投料后开始煅烧，同时PLC控制系统控制第一驱动电机43启动，带动炉体1内的供氧部转动，氧气从供氧部侧面的多个出风口49吹出，由于氧气主要是横向吹出且在从下往上运动，氧气与煤矸石可充分接触，在煅烧时有效地提高煤矸石的活化效率；

出料装置5，设置于炉体1的内腔底端且位于旋转供氧装置4的侧面，包括多个卸料斗51，所述卸料斗51的顶端通入炉体1内，所述卸料斗51的底端设置于炉体1外，所述卸料斗51内设有第二电磁阀，第二电磁阀与PLC控制系统通讯连接，当完成煅烧后，PLC控制系统控制第二电磁阀开启，将活化后的煤矸石排出炉体1。

进一步地，所述旋转部还包括通风空心轴46和固定座41，所述通风空心轴46设置在固定座41内且通风空心轴46与供氧部连通，所述固定座41与炉体1固定连接，所述通风空心轴46与外部的供氧装置连通，所述从动齿轮48设置在固定座41的顶端且从动齿轮48与固定座41可转动地连接；所述供氧部包括上下依次连通的一个风帽42、多个塔帽44和一个连接部45，所述风帽42为圆锥形空心结构，多个所述塔帽44位于风帽42和连接部45之间，所述塔帽44外侧面设置有斜向下的圆环形板体，风帽42的顶端、顶端的塔帽44和风帽42之间、相邻塔帽44之间、及底端的塔帽44与连接部45之间均设置有多个出风口49，所述风帽42、塔帽44和连接部45均为连通的中空结构，所述连接部45与从动齿轮48固定连接。

风帽42是圆锥形结构，塔帽44外侧面设置有斜向下的圆环形板体，煤矸石只能与风帽42和塔帽44的圆环形板体接触，而不会通过出风口49进入风帽42和塔帽44内部，有效地解决了在吹氧活化的过程中煤矸石进入供氧部的问题。

进一步地，所述卸料斗51的上方设置有多个粉碎装置6，所述粉碎装置6围绕着固定座41设置，所述粉碎装置6包括半球形的粉碎部62和第二驱动电机61，所述粉碎部62设置于固定座41与炉体1内壁之间，且粉碎部62与固定座41之间存在第一下料空隙64，粉碎部62与炉体1内壁之间存在第二下料空隙65，所述第一下料空隙64和第二下料空隙65均通向卸料斗51，所述第二驱动电机61设置于炉体1下方，且第二驱动电机61的输出轴与粉碎部62连接，所述第二驱动电机61与PLC控制系统通讯连接。在煅烧过程中，第二驱动电机61关闭，只有第一驱动电机43启动，即煤矸石不会被粉碎排出，而是在氧化环境中煅烧活化；当完成煅烧后，PLC控制系统控制第一驱动电机43关闭，第二驱动电机61启动，活化的煤矸石持续到达第一下料空隙64的第二下料空隙65的上，位于第一下料空隙64上方的煤矸石在粉碎部62和固定座41的挤压下粉碎进入卸料斗51，位于第二下料空隙65上方的煤矸石在粉碎部62和炉体1内壁的挤压下粉碎进入卸料斗51。

进一步地，所述粉碎部62的外表面设有多个搅拌凸起63，所述搅拌凸起63呈圆柱形。在粉碎部62旋转的时候，搅拌凸起63既能起到搅动煤矸石，让煤矸石与氧气充分接触的作用，也能起到引导煤矸石向第一下料空隙64和第二下料空隙65方向运动的作用，当煤矸石向第一下料空隙64和第二下料空隙65位置时，在粉碎部62与固定座41和粉碎部62与炉体1内壁的之间煤矸石被粉碎，从而到达卸料斗51出料。

其中，所述粉碎装置6的数量是三个，三个粉碎装置6的粉碎部62在炉体1的内腔底部均匀分布，所述卸料斗51的数量与粉碎部62的数量相同，且卸料斗51位于粉碎部62的正下方。

进一步地，所述卸料斗51的下方设置有链板机7，将活化粉碎后的煤矸石运输至下一工序。

在本实施例中，所述炉体1的内腔设有第一温度传感器，所述第一温度传感器与PLC控制系统电连接。第一温度传感器将炉体1内腔的温度变化实时反馈至PLC控制系统处；所述炉体1还包括余热利用装置，所述余热利用装置包括余热热水管道和保温水箱，所述余热热水管道围绕炉体1外壁贴合设置，所述余热热水管道的出水口与保温水箱连通；所述余热热水管道的出水口设置有第二温度传感器和第三电磁阀，所述第二温度传感器和第三电磁阀分别与PLC控制系统通讯连接。所述第二温度传感器检测余热热水管道的出水口处的水温，当出水口处的水温达到要求温度后，第三电磁阀开启，将余热热水管道内的热水通向保温水箱中储存，当出水口处的水温低于要求温度，第三电磁阀关闭，其中，第一温度传感器和第二温度传感器都是现有的常规的温度传感器，如TSD305-1C55热电堆红外数字温度传感器。

由于煤矸石热活化对温度有要求，煅烧温度在1000℃左右，如果温度过高，会导致煤矸石的活性降低，因此当第一温度传感器检测到炉体1内的温度持续在1000℃以上时，第一温度传感器将温度信息反馈至PLC控制系统处，PLC控制系统控制第三电磁阀开启，并余热热水管道内持续通入热水，吸收带走炉体1的热量，使炉体1内温度逐步降低在1000℃左右，然后PLC控制系统控制第三电磁阀关闭，余热利用装置正常运行。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.煤矸石新型活化煅烧窑炉，包括炉体(1)，所述炉体(1)的内壁由耐火砖(11)覆盖，其特征在于，还包括：

除尘装置(2)，设置于炉体(1)顶端，包括除尘罩(21)和多个与除尘罩(21)连通的烟道(22)，所述除尘罩(21)覆盖炉体(1)顶端且与炉体(1)的内腔形成密闭空间，多个所述烟道(22)均通向收尘器；

投料装置(3)，设置于炉体(1)顶端，包括多个进料斗(31)，所述进料斗(31)的出料端设置在除尘罩(21)内且进料斗(31)的进料端设置在除尘罩(21)外，所述进料斗(31)的出料端设置有第一电磁阀；

旋转供氧装置(4)，设置于炉体(1)的内腔底部，包括中空的供氧部、驱动供氧部旋转的中通的旋转部和第一驱动电机(43)，所述旋转部设置在炉体(1)的内腔底部，所述旋转部设有从动齿轮(48)，旋转部的从动齿轮(48)与供氧部固定连接，所述第一驱动电机(43)的输出轴设有主动齿轮(47)且主动齿轮(47)与旋转部的从动齿轮(48)啮合，第一驱动电机(43)驱动主动齿轮(47)旋转从而带动从动齿轮(48)旋转，使旋转部带动供氧部旋转，所述供氧部侧面设有多个出风口(49)且中空的供氧部与中通的旋转部连通，中通的旋转部与外部的供氧装置连通；

出料装置(5)，设置于炉体(1)的内腔底端且位于旋转供氧装置(4)的侧面，包括多个卸料斗(51)，所述卸料斗(51)的顶端通入炉体(1)内，所述卸料斗(51)的底端设置于炉体(1)外，所述卸料斗(51)内设有第二电磁阀；

PLC控制系统，分别与第一电磁阀、第一驱动电机(43)和第二电磁阀通讯连接。

2.如权利要求1所述的煤矸石新型活化煅烧窑炉，其特征在于，所述旋转部还包括通风空心轴(46)和固定座(41)，所述通风空心轴(46)设置在固定座(41)内且通风空心轴(46)与供氧部连通，所述固定座(41)与炉体(1)固定连接，所述通风空心轴(46)与外部的供氧装置连通，所述从动齿轮(48)设置在固定座(41)的顶端且从动齿轮(48)与固定座(41)可转动地连接。

3.如权利要求2所述的煤矸石新型活化煅烧窑炉，其特征在于，述供氧部包括上下依次连通的一个风帽(42)、多个塔帽(44)和一个连接部(45)，所述风帽(42)为圆锥形空心结构，多个所述塔帽(44)位于风帽(42)和连接部(45)之间，所述塔帽(44)外侧面设置有斜向下的圆环形板体，风帽(42)的顶端、顶端的塔帽(44)和风帽(42)之间、相邻塔帽(44)之间、及底端的塔帽(44)与连接部(45)之间均设置有多个出风口(49)，所述风帽(42)、塔帽(44)和连接部(45)均为连通的中空结构，所述连接部(45)与从动齿轮(48)固定连接。

4.如权利要求3所述的煤矸石新型活化煅烧窑炉，其特征在于，所述卸料斗(51)的上方设置有多个粉碎装置(6)，所述粉碎装置(6)围绕着固定座(41)设置，所述粉碎装置(6)包括半球形的粉碎部(62)和第二驱动电机(61)，所述粉碎部(62)设置于固定座(41)与炉体(1)内壁之间，且粉碎部(62)与固定座(41)之间存在第一下料空隙(64)，粉碎部(62)与炉体(1)内壁之间存在第二下料空隙(65)，所述第一下料空隙(64)和第二下料空隙(65)均通向卸料斗(51)，所述第二驱动电机(61)设置于炉体(1)下方，且第二驱动电机(61)的输出轴与粉碎部(62)连接，所述第二驱动电机(61)与PLC控制系统通讯连接。

5.如权利要求4所述的煤矸石新型活化煅烧窑炉，其特征在于，所述粉碎部(62)的外表面设有多个搅拌凸起(63)，所述搅拌凸起(63)呈圆柱形。

6.如权利要求5所述的煤矸石新型活化煅烧窑炉，其特征在于，所述粉碎装置(6)的数量是三个，三个粉碎装置(6)的粉碎部(62)在炉体(1)的内腔底部均匀分布，所述卸料斗(51)的数量与粉碎部(62)的数量相同，且卸料斗(51)位于粉碎部(62)的正下方。

7.如权利要求6所述的煤矸石新型活化煅烧窑炉，其特征在于，所述卸料斗(51)的下方设置有链板机(7)。

8.如权利要求1-7任一项所述的煤矸石新型活化煅烧窑炉，其特征在于，所述炉体(1)的内腔设有第一温度传感器，所述第一温度传感器与PLC控制系统电连接。

9.如权利要求8所述的煤矸石新型活化煅烧窑炉，其特征在于，所述炉体(1)还包括余热利用装置，所述余热利用装置包括余热热水管道和保温水箱，所述余热热水管道围绕炉体(1)外壁贴合设置，所述余热热水管道的出水口与保温水箱连通。

10.如权利要求9所述的煤矸石新型活化煅烧窑炉，其特征在于，所述余热热水管道的出水口设置有第二温度传感器和第三电磁阀，所述第二温度传感器和第三电磁阀分别与PLC控制系统通讯连接。

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