CN113531541A - 一种水泥窑的固废处置装置 - Google Patents

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轩红钟
汪克春
周金波
张宗见
邢超
项佳伟
王其辉
王斌
刘守信
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Abstract

本发明公开了一种水泥窑的固废处置装置，其结构为阶梯炉(5)，阶梯炉(5)的上平面设置固废危废下料口(6)；阶梯炉(5)的前侧面设置三次风分风口(8)；阶梯炉(5)的后侧面与窑尾分解炉(3)连通；阶梯炉(5)的下表面为阶梯形，该阶梯形的倾斜方向是从三次风分风口(8)到窑尾分解炉(3)方向，由高到低。采用上述技术方案，在窑尾分解炉旁增设一套固废危废处置装置，在固废危废进入烧成系统前进行预处置，减小固废危废对烧成系统的影响，同时提高固废危废的处置能力，实现固废危废的资源化、无害化和减量化处置。

Description

一种水泥窑的固废处置装置
技术领域
本发明属于水泥生产中的资源综合利用的技术领域，涉及固废危废处理及回收技术。更具体地，本发明涉及一种水泥窑的固废处置装置。
本发明为一种水泥窑协同处置固废危废用阶梯式煅烧装置，属于固废危废处置技术领域。借助水泥窑外固废危废处置装置，延长固废危废窑外煅烧分解时间，降低固废危废中的水分，减小对窑煅烧系统的影响，同时，充分利用固废危废的热值，实现固废危废无害化、资源化、减量化处置。
背景技术
随着社会经济的发展，我国固体废物的产生量持续增长，其中工业固体废物每年增长7％，城市生活垃圾每年增长4％。2015年，我国工业固体废弃物产生量32.2亿吨，综合利用率约 50％左右；2017年，我国工业固废产生量已达到50亿吨，综合利用率54％，对建材产业而言，废弃物是“放错了位置的资源”，是建材资源的“金矿”。
新型干法水泥窑，窑内的物料温度在1450℃～1550℃，窑内的气体温度更是高达1700℃～1800℃，利用水泥窑中的高温、碱性物料多等一系列特点，将工业固废作为水泥原料进行消纳、实现“无害化和资源化处理”是适合我国国情的最佳途径，特别是对需要以焚烧方式处置的废弃物转由水泥窑来协同处置，越来越得到环保界的认可。
国外发达国家经过四十多年的实践证明：水泥窑协同处置废弃物具有安全、环保及经济性特征，是废弃物的有效处置途径之一，《巴塞尔公约》中明确，水泥生产过程中废弃物的协同处理方法已被认为是对环境无害的处理方法，即“最佳可行技术”。
2014年5月6日，国家发改委、科技部、工信部、财政部、环保部、住建部、国家能源局等七部委联合发布了《关于促进生产过程协同资源化处理城市及产业废弃物工作的意见》，指出：利用新型干法水泥窑协同处理城市生活垃圾及产业废弃物，可促进废弃物的资源化利用和无害化处理；通过协同资源化可以构建循环经济链条，促进企业减少能源资源消耗和污染排放，推动水泥等传统行业化解产能过剩矛盾，实现绿色化转型，树立承担社会责任、保护环境的良好形象，实现企业与城市和谐共存。
现有的水泥窑协同处置固废危废工艺及存在的问题：
目前，水泥窑处置固废危废主要采用两种煅烧方式：一种为配伍后的固废危废通过泵送入回转窑；另一种为将配伍后的固废危废直接送入分解炉。
以上两种方式均可以将固废危废送入高温区进行煅烧，但是存在以下问题：
1、因固废危废水分高，固废直接掉落在煅烧设备的某处集中燃烧，导致局部高温结皮；
2、固废危废成分不均匀，导致分解炉产生后燃烧现象，导致系统CO波动；
3、固废危废分散不好，影响熟料品质。
发明内容
本发明提供一种水泥窑的固废处置装置，其目的是减小固废危废对水泥窑煅烧系统的影响。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
本发明水泥窑的固废处置装置，所述的水泥窑包括PH锅炉、旋风筒、窑尾分解炉及回转窑；所述的固废处置装置设置在窑尾分解炉旁；所述的固废处置装置的结构为阶梯炉，所述的阶梯炉的上平面设置固废危废下料口；所述的阶梯炉的前侧面设置三次风分风口；所述的阶梯炉的后侧面与窑尾分解炉连通；所述的阶梯炉的下表面为阶梯形，该阶梯形的倾斜方向是从三次风分风口到窑尾分解炉方向，由高到低。
在每一级阶梯上设置若干数量的空气炮。
所述的空气炮在每级阶梯上设置1～4台。
所述的阶梯形中的阶梯数量为3～15个。
在所述的三次风分风口的侧面，设置应急物料下料口。
在每一级阶梯的两侧面，各设置一个备用空气炮。
每台空气炮的气体量为0.1～0.3m3，气体压力为0.15～0.7MPa。
在所述的阶梯炉5的一个侧面，设置人孔门11。
所述的阶梯炉5的上平面靠近窑尾分解炉3的一段表面，倾斜设置，其倾斜方向与下表面的阶梯形倾斜方向倾斜角度相同。
在所述的阶梯炉5的内部的砌筑层，在每一级台阶的转角处，均设置倒角。
本发明采用上述技术方案，针对固废危废物理化学特性，结合水泥烧成系统的工艺特点，在窑尾分解炉旁增设一套固废危废处置装置，在固废危废进入烧成系统前进行预处置，减小固废危废对烧成系统的影响，使系统更稳定；熟料质量得到提高；同时提高固废危废的处置能力，实现固废危废的资源化、无害化和减量化处置。
附图说明
附图所示内容及图中的标记简要说明如下：
图1为本发明的工艺流程示意图；
图2为图1中的阶梯炉的结构示意图；
图3为本发明的阶梯炉在分解炉上的安装结构及其相关尺寸示意图；
图4为本发明的阶梯炉三次风分风口侧面的结构及其相关尺寸示意图。
图中标记为：
1、PH锅炉，2、旋风筒，3、窑尾分解炉，4、回转窑，5、阶梯炉，6、固废危废下料口， 7、应急物料下料口，8、三次风分风口，9、空气炮，10、备用空气炮，11、人孔门。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图1所示本发明的结构，为一种水泥窑的固废处置装置，所述的水泥窑包括PH锅炉1、旋风筒2、窑尾分解炉3及回转窑4。本发明的该处置装置用于新型干法水泥窑2000t/d～ 15000t/d熟料线项目。
为了克服其现有技术的缺陷，实现减小固废危废对水泥窑煅烧系统的影响的发明目的，本发明采取的技术方案为：
如图1至图4所示，本发明水泥窑的固废处置装置设置在窑尾分解炉3旁；所述的固废处置装置的结构为阶梯炉5，所述的阶梯炉5的上平面设置固废危废下料口6；所述的阶梯炉 5的前侧面设置三次风分风口8；所述的阶梯炉5的后侧面与窑尾分解炉3连通；所述的阶梯炉5的下表面为阶梯形，该阶梯形的倾斜方向是从三次风分风口8到窑尾分解炉3方向，由高到低。
固废危废通过泵送装置进入阶梯炉5，借助高压空气的喷吹实现翻转并进入下一级阶梯。固废危废的煅烧热源主要是将一部分900～1150℃的三次风引入阶梯炉5，在高温气体的煅烧下，固废危废逐渐失去水分、可燃物质燃烧，最后剩下残渣进入分解炉。主要工艺流程如图 1所示。
本发明的上述处置装置在实际的5000t/d生产线应用，取得较好成果，垃圾处置量在200t/d 左右，对水泥窑的正常运行无影响。
在每一级阶梯上设置若干数量的空气炮9。
空气炮，又名空气助流器、破拱器、清堵器，是以突然喷出的压缩气体的强烈气流，超过一马赫(音速)的速度直接冲入贮存散体物料的闭塞故障区，这种突然释放的膨胀冲击波，克服物料静摩擦，使容器内的物料又一次恢复流动。
所述的空气炮9的数量为1～4个。在每一级阶梯的两侧面，各设置一个备用空气炮10。
空气炮9和备用空气炮10的设置：初始时，所述的空气炮9在每级阶梯上设置1～4台，每台空气炮9的气体量为0.1～0.3m3，气体压力为0.15～0.7MPa。每级阶梯两侧设置有空气炮备用孔，备用空气炮10初始不装。待需要时，再加装备用空气炮10，以增加固废危废的翻滚动量，且改变其翻滚方向。
固废装置中的阶梯炉的结构如图2至图4所示。
所述的阶梯形中的阶梯数量为3～15个。
窑外阶梯炉装置设计规模为：120～300t/d，该结构较为简单，主要包括：阶梯炉本体、空气炮。阶梯炉本体主要由3～15个阶梯、固废下料口、三次风管、应急物料下料管组成。阶梯炉5的外形结构如图2所示。
在所述的三次风分风口8的侧面，设置应急物料下料口7。
应急下料管的作用：当阶梯炉5内温度较高，且通过观察产生结皮时，通过C4物料分料，调节局部高温；应急物料管下料直径为400～800mm。
在所述的阶梯炉5的一个侧面，设置人孔门11。人孔门11的作用是对于阶梯内部进行砌筑施工时或设备检修时，施工人员方便进出，并能在正常生产时进行良好的密封。
所述的阶梯炉5的上平面靠近窑尾分解炉3的一段表面，倾斜设置，其倾斜方向与下表面的阶梯形倾斜方向相同。
在所述的阶梯炉5的内部，在每一级台阶的转角处，均设置倒角。阶梯炉5的耐火材料砌筑过程中每个阶梯均设置倒角，利于固废危废的翻滚。
在图3和图4中，阶梯炉5的主要结构参数如下：
固废危废下料口管径：L1＝200～400mm，L2＝200～400mm；
阶梯炉上平面的长度：L3＝1500～3500mm；
阶梯炉上平面与上斜面相交线至分解炉的距离：L4＝1200～2500mm；
阶梯炉在水平面上的总厚度：L5＝1000～3000mm；
三次风分风口的外表面到第一级阶梯的距离：H1＝200～1000mm；
阶梯炉上斜面与下部阶梯的距离：H2＝2500～5500mm；
阶梯炉顶面到三次风分风口中心的距离：H3＝1000～2000mm；
三次风分风口中心到第一级阶梯的距离：H4＝1000～2000mm；
各级阶梯的距离均为：H5＝300～1200mm。
应急物料下料口管道外径：D1＝400～800mm；
三次风分风口管道外径：D2＝1500～2000mm；
阶梯面的倾斜角：α＝0°～15°；
阶梯炉上斜面(或阶梯倾斜面)与分解炉轴线的夹角：β＝30°～90°
阶梯炉上斜面(或阶梯倾斜面)与水平面的夹角：γ＝0°～60°
(β+γ＝90°)
应急物料下料口管道的倾斜角：q＝40°～65°。
本发明主要创新点：
1、延长固废危废停留时间，使其能够在阶梯炉内充分的煅烧，减小对水泥窑烧成系统的影响；
2、通过空气炮9产生的高压压缩空气喷吹，实现固废危废的翻滚，使其能够充分的混合分散和燃烧；
3、阶梯炉5内表面的的耐火材料砌筑过程中，每个阶梯均设置倒角，利于固废危废的翻滚。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水泥窑的固废处置装置，所述的水泥窑包括PH锅炉(1)、旋风筒(2)、窑尾分解炉(3)及回转窑(4)，其特征在于：所述的固废处置装置设置在窑尾分解炉(3)旁；所述的固废处置装置的结构为阶梯炉(5)，所述的阶梯炉(5)的上平面设置固废危废下料口(6)；所述的阶梯炉(5)的前侧面设置三次风分风口(8)；所述的阶梯炉(5)的后侧面与窑尾分解炉(3)连通；所述的阶梯炉(5)的下表面为阶梯形，该阶梯形的倾斜方向是从三次风分风口(8)到窑尾分解炉(3)方向由高到低。
2.按照权利要求1所述的水泥窑的固废处置装置，其特征在于：在每一级阶梯上设置若干数量的空气炮(9)。
3.按照权利要求2所述的水泥窑的固废处置装置，其特征在于：所述的空气炮(9)在每级阶梯上设置1～4台。
4.按照权利要求2或3所述的水泥窑的固废处置装置，其特征在于：每台空气炮(9)的气体量为0.1～0.3m3，气体压力为0.15～0.7MPa。
5.按照权利要求1所述的水泥窑的固废处置装置，其特征在于：所述的阶梯形中的阶梯数量为3～15个。
6.按照权利要求1所述的水泥窑的固废处置装置，其特征在于：在所述的三次风分风口(8)的侧面，设置应急物料下料口(7)。
7.按照权利要求1所述的水泥窑的固废处置装置，其特征在于：在每一级阶梯的两侧面，各设置一个备用空气炮(10)。
8.按照权利要求1所述的水泥窑的固废处置装置，其特征在于：在所述的阶梯炉(5)的一个侧面，设置人孔门(11)。
9.按照权利要求1所述的水泥窑的固废处置装置，其特征在于：所述的阶梯炉(5)的上平面靠近窑尾分解炉(3)的一段表面，倾斜设置，其倾斜方向与下表面的阶梯形倾斜方向和倾斜角度相同。
10.按照权利要求1所述的水泥窑的固废处置装置，其特征在于：在所述的阶梯炉(5)的内部的砌筑层，在每一级台阶的转角处，均设置倒角。
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