CN114110608B - 一种利用工业余热协同处置废弃物的系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用工业余热协同处置废弃物的系统及其方法，属于废弃物协同处置技术领域。包括用于对废弃物进行燃烧处置的预处置炉、熟料煅烧系统，将所述来自篦冷机的三次风引入预处置炉中，所述预处置炉顶部通过烟气通道与分解炉上端相连；所述预处置炉中设有富氧进气口；所述富氧进气口朝向预处置炉主燃烧区域并与预处置炉水平呈30°～45°夹角。本发明采用富氧来达到氧化环境，让废弃物颗粒充分燃烧；并通过烟气管道将多余的富氧气体通入分解炉，为分解炉内抑制二氧化硫产生提供有利条件。

Description

一种利用工业余热协同处置废弃物的系统及其方法

技术领域

本发明涉及废弃物协同处置技术领域，特别是一种利用工业余热协同处置废弃物的系统及其方法。

背景技术

随着城市发展速度越来越快，人们的生活水平越来越高，城市和工业废弃物的量也越来越多；在这生活水平和城市建设均实现了质的飞越背后，其代价就是庞大的废弃物的剧增；废弃物如何得到有效的处理，一直是一个无法彻底解决的难题；不过值得庆幸地是，随着国家政策的调整，如何有效处理城市和工业废弃物越来越受到政府部门的重视；在欧洲，利用水泥行业对废弃物进行无害化处理已有较成熟的经验，值得我们借鉴。

利用水泥行业特殊的生产设备，在一定条件下可以做到协同处置城市和工业废弃物；对于某些废弃物而言，可以起到充当燃料的作用；在分解炉内发生的固相-气相热交换反应，对温度和反应气氛的要求较高，所以直接使用分解炉协同处置废弃物对分解炉内的反应影响较大，需要预处置炉对废弃物进行预处置。

在预处置炉内，由于需要处置的废弃物颗粒较大，燃烧不充分；如果预处置炉内的废弃物颗粒不能充分燃烧，会导致部分废弃物颗粒随着烟气管道进入分解炉内，废弃物颗粒进入分解炉内会与煤粉争夺氧气，从而使分解炉内出现局部还原气氛。此外，对废弃物的预热烘干一般也消耗大量热量，如何充分利用水泥行业产生的大量余热实现对废弃物的燃烧前预热烘干也是需要考虑的。

发明内容

本发明的发明目的是，针对上述问题，提供一种利用工业余热协同处置废弃物的系统及其方法，采用富氧来达到氧化环境，让废弃物颗粒充分燃烧；并通过烟气管道将多余的富氧气体通入分解炉，为分解炉内抑制二氧化硫产生提供有利条件。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种利用工业余热协同处置废弃物的系统，包括用于对废弃物进行燃烧处置的预处置炉、与预处置炉协同的水泥熟料煅烧系统，将来自水泥熟料煅烧系统中回转窑篦冷机的三次风引入预处置炉中，且所述预处置炉顶部通过烟气通道与水泥熟料煅烧系统中分解炉上端相连；所述预处置炉中设有富氧进气口；其特征在于：所述富氧进气口朝向预处置炉主燃烧区域并与预处置炉水平呈30°～45°夹角。

优选的，所述富氧进气口为富氧喷枪，所述富氧喷枪连通富氧发生器。

优选的，所述烟气通道出口与分解炉上端呈30°～45°相连。

优选的，所述预处置炉底部还设有多个预热喷枪；预热喷枪用于将废弃物沸腾流化。

优选的，所述预处置炉包括燃烧炉体、分筛机构、粉碎机构和至少一个预热烘干机构，废弃物在依次经过分筛机构、粉碎机构、预热烘干机构后进入燃烧炉体中进行燃烧；

所述预热烘干机构包括倾斜朝下设置的预热管体、设置在预热管体内用于螺旋推进物料的螺旋杆、设置在预热管体上端且对应螺旋杆进料的进料斗；预热管体一端设置在燃烧炉体外侧并在外壁包裹有隔热层，预热管体另一端连接燃烧炉体并对应燃烧炉体中的燃烧炉排；所述螺旋杆为中空结构并且螺旋杆对应燃烧炉体一端连通三次风管，所述三次风管连通所述篦冷机，螺旋杆另一端连通预热喷枪；所述进料斗外接有用于将粉碎后的废弃物进行提升输送的输送机构。

优选的，位于所述预热管体上方设有集气罐，所述集气罐一端分别与预热管体的中部和上端部靠近进料斗处连通，所述集气罐另一端连通设置所述预热喷枪；

所述预热喷枪为文丘里管射流器，所述预热喷枪侧端设有连通其内吸入室的第一接气端、第二接气端和第三接气端，第一接气端连通所述集气罐，所述第二接气端连通所述螺旋杆的出气端；第三接气端连通所述三次风管。

优选的，所述预热管体中部对应集气罐连通处设有沸腾段，所述沸腾段的直径大于预热管体的直径，沸腾段内设有振动板，所述振动板一端连接沸腾段内壁，另一端位于螺旋杆的螺旋叶片之间，振动板沿螺旋杆螺旋方向间隔且错落布置；所述振动板沿物料移动方向呈先低后高的圆弧设置；振动板连接有振动部件。

优选的，所述沸腾段处的螺旋杆螺旋间距为螺旋杆的正常螺旋间距的两倍-四倍；

所述振动板高度为螺旋杆螺旋通道深度的三分之二；

所述沸腾段的直径为预热管体的直径的1.5-2倍，所述沸腾段包括至少两第一罩板和至少两第二罩板，两所述第一罩板对应罩合形成对应预热管体内管径大小的腔室，第一罩板的两端分别对接连通预热管体，且第一罩板上设有用于安装振动板的安装孔；两所述第二罩板对应盖合在第一罩板外并与预热管体连接，所述第一罩板和第二罩板之间形成设备室；所述沸腾段的上部设有排气端，所述排气端分别贯穿所述第一罩板和第二罩板；排气端连接集气罐，且排气端内设有过滤筛网；

所述振动板为中空结构，其固定端通过外部管道连通三次风管，所述振动板两侧端均布有倾斜朝向预热管体内物料流动方向的喷气孔。

优选的，一种利用工业余热协同处置废弃物的方法,

通过引入水泥熟料煅烧系统中篦冷机的三次风的预处置炉中预热烘干机构对粉碎后的废弃物物料进行烘干，并收集烘干中产生的废气；

将所述废气和引入预热烘干机构的三次风一起导入到预处置炉的预热喷枪上，所述预热喷枪为文丘里管射流器；

所述预热喷枪对应预处置炉中的燃烧炉排并用于对燃烧炉排上物料进行沸腾流化；

将预处置炉产生烟气通过烟气通道送入水泥熟料煅烧系统中分解炉中；

所述预处置炉上还设有与预处置炉水平呈30°～45°夹角并朝向预处置炉主燃烧区域的富氧喷枪。

优选的，所述预热烘干机构包括预热管体和设置在预热管体内的螺杆，所述螺杆连通所述三次风并用于预热烘干废弃物；所述预热管体中设有用于废弃物振动分散的沸腾段，沸腾段通过集气罐收集废气并送入所述预热喷枪中。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

本发明可以协同处置废弃物，减少环境污染；通过对预处置炉内富氧，可以提高废弃物燃烧程度，使废弃物颗粒充分燃烧；预处置炉内多余的富氧气体可以通过烟气管道通入分解炉内，提高分解炉内局部氧气浓度，燃烧更充分。

本发明通过预热烘干机构并利用水泥回转窑的三次风对粉碎后的废弃物进一步预热烘干，使得废弃物在预处置炉进行燃烧时能够快速燃烧，同时减少了由于在废弃物进入炉排过程的烘干过程，避免了热量转移，使得炉排周围维持较高温度以使得废弃物燃烧更加充分。

同时，采用富氧喷枪对预处置炉进行富氧供应，这样使得废弃物燃烧在氧化气氛存在条件下进行，抑制二氧化硫生成；预热烘干机构烘干产生的水汽、废气、预热用热气通过预热喷枪一同混合喷入到预处置炉中协助燃烧。

附图说明

图1是本发明功能模块架构示意图。

图2是本发明预处置炉与水泥熟料煅烧系统功能方框图。

图3是本发明预热烘干机构示意图。

图4是本发明预热管体沸腾段的剖视图。

图5是图4中横截面示意图。

附图中，1-预处置炉、2-烟气管道、3-分解炉、4-回转窑、5-篦冷机、6-三次风管、7-预热喷枪、8-旋风预热器系统、9-富氧喷枪、10-富氧发生器、11-燃烧炉体、12-燃烧炉排、13-预热管体、14-螺旋杆、15-进料斗、16-物料输送机构、17-集气罐、18-抽风设备、130-沸腾段、131-第一罩板、132-第二罩板、133-振动板、134-振动部件、135-进气端、136-喷气孔。

具体实施方式

以下结合附图对发明的具体实施进一步说明。

如图1所示，一种利用工业余热协同处置废弃物的系统，包括用于对废弃物进行燃烧处置的预处置炉1、与预处置炉1协同的水泥熟料煅烧系统，将来自水泥熟料煅烧系统中回转窑4篦冷机5的三次风引入预处置炉1中，且所述预处置炉1顶部通过烟气通道与水泥熟料煅烧系统中分解炉3上端相连。所述预处置炉1中设有富氧进气口；所述富氧进气口朝向预处置炉1主燃烧区域并与预处置炉1水平呈30°～45°夹角。具体的，烟气通道出口与分解炉3上端呈30°～45°相连；水泥熟料煅烧系统是指包括预热器、分解炉3、回转窑4、篦冷机5及相应连接管道等构成的用于水泥熟料煅烧的设备系统，可以为现有技术中水泥生产线中对应熟料煅烧的水泥熟料煅烧系统。烟气通道出口具体为相对倾斜朝下设置。

这里，富氧进气口为富氧喷枪9，所述富氧喷枪9连通富氧发生器10，富氧喷枪9可以是喷射器或高压喷泉。

需要知道的是，不管是废弃物燃烧还是与煤混烧时的燃烧曲线与煤单独燃烧时相似，主要分为三个阶段：第一阶段是水分的析出干燥阶段，此阶段为吸热阶段；第二阶段是挥发分的析出和燃烧阶段；第三阶段是固定碳的燃烧和燃尽阶段，燃烧完全后剩下的就是不能燃烧的灰分。本发明以下实施例中提供了一种利用水泥回转窑4产生的工业余热对废弃物进行预烘干，这样缩减上述第一阶段的时间，使得废弃物进入预处置炉1的燃烧炉排12后快速进入第二阶段。

这里，预处置炉1包括燃烧炉体11、分筛机构、粉碎机构和至少一个预热烘干机构，废弃物在依次经过分筛机构、粉碎机构、预热烘干机构后进入燃烧炉体11中进行燃烧，如图2所示。预处置炉1为现有的流化炉结构，其中分筛机构、粉碎机构和预热烘干机构为预处理装置，分筛机构、粉碎机构可参照现有设备，废弃物通过输送设备进行设备间运输，这里不再赘述。本发明的突出点为在燃烧炉体11上设置了富氧喷枪9营造富氧气氛，以使得在燃烧炉体11燃烧时以及烟气输送到分解炉3中均可营造富氧气氛以及通过三次风实现预热烘干，以使得预处置炉1和水泥熟料煅烧系统协同更好。

具体的，如图3所示，燃烧炉体11中安装用于废弃物铺放燃烧的燃烧炉排12，预热烘干机构设置在燃烧炉体11外侧，用于对粉碎后的废弃物进行烘干。

其中，预热烘干机构包括预热管体13、设置在预热管体13内的螺旋杆14、设置在预热管体13上且对应螺旋杆14进料端的进料斗15。预热管体13一端设置在燃烧炉体11外侧并在外壁包裹有隔热层，预热管体13另一端连接燃烧炉体11并对应燃烧炉体11中的燃烧炉排12；所述螺旋杆14为中空结构并且螺旋杆14的进气端135通过热风管连通篦冷机5，所述进料斗15外接有物料输送机构16。

这里，位于所述预热管体13上方设有集气罐17，集气罐17的进气端135设有抽风设备18。集气罐17一端分别与预热管体13的中部和上端部靠近进料斗15处连通，所述集气罐17另一端连通设置预热喷枪7；预热喷枪7为文丘里管射流器，所述预热喷枪7侧端设有连通其内吸入室的第一接气端和第二接气端，第一接气端连通所述集气罐17，所述第二接气端连通所述螺旋杆14的出气端。预热喷枪7用于将废弃物沸腾流化。

其中，如图4-5所示，在预热管体13中对应集气罐17连通处设有沸腾段130，所述沸腾段130的直径大于预热管体13的直径，沸腾段130内设有振动板133，所述振动板133一端连接预热管体13内壁，并位于螺旋杆14螺旋板之间，振动板133沿螺旋杆14螺旋方向间距且错落布置；所述振动板133沿物料移动方向呈先低后高的圆弧设置；振动板133连接有振动部件134。螺旋杆14对应沸腾段130处螺旋间距为螺旋杆14螺旋间距的两倍-四倍。

振动板133高度为螺旋杆14螺旋通道深度的三分之二。

其中，沸腾段130的直径为预热管体13的直径的1.5-2倍，所述沸腾段130包括两第一罩板131和两第二罩板132，两所述第一罩板131对应罩合形成对应预热管体13内管径大小的腔室，腔室的两端分别对接连通预热管体13，且第一罩板131上设有用于安装振动板133的安装孔。两所述第二罩板132对应盖合在第一罩板131外，所述第一罩板131和第二罩板132之间形成设备室；所述沸腾段130的上部设有排气端，所述排气端分别贯穿所述第一罩板131和第二罩板132；排气端连接集气罐17，且排气端内设有过滤筛网。

这里，振动板133为中空结构，其固定端通过外部管道连通螺旋杆14的进气端135，所述振动板133两侧端均布有倾斜朝向预热管体13内物料流动方向的喷气孔136。

这里，还公开应用的实施例，具体是一种利用工业余热协同处置废弃物的方法,包括：

通过引入水泥熟料煅烧系统中篦冷机5的三次风的预处置炉1中预热烘干机构对粉碎后的废弃物物料进行烘干，并收集烘干中产生的废气；

将所述废气和引入预热烘干机构的三次风一起导入到预处置炉1的预热喷枪7上，所述预热喷枪7为文丘里管射流器；

所述预热喷枪7对应预处置炉1中的燃烧炉排12并用于对燃烧炉排12上物料进行沸腾流化；

将预处置炉1产生烟气通过烟气通道送入水泥熟料煅烧系统中分解炉3中；

所述预处置炉1上还设有与预处置炉1水平呈30°～45°夹角并朝向预处置炉1主燃烧区域的富氧喷枪9。

预热烘干机构包括预热管体13和设置在预热管体13内的螺杆，所述螺杆连通所述热风；所述预热管体13中对设有用于废弃物振动分散的沸腾段130，沸腾段130通过集气罐17连通所述预热喷枪7。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (4)

1.一种利用工业余热协同处置废弃物的系统，包括用于对废弃物进行燃烧处置的预处置炉、与预处置炉协同的水泥熟料煅烧系统，将来自水泥熟料煅烧系统中回转窑篦冷机的三次风引入预处置炉中，且所述预处置炉顶部通过烟气通道与水泥熟料煅烧系统中分解炉上端相连；所述预处置炉中设有富氧进气口；其特征在于：所述富氧进气口朝向预处置炉主燃烧区域并与预处置炉水平呈30°～45°夹角；

所述预处置炉底部还设有多个预热喷枪；预热喷枪用于将废弃物沸腾流化；

所述预处置炉包括燃烧炉体、分筛机构、粉碎机构和至少一个预热烘干机构，废弃物在依次经过分筛机构、粉碎机构、预热烘干机构后进入燃烧炉体中进行燃烧；

所述预热烘干机构包括倾斜朝下设置的预热管体、设置在预热管体内用于螺旋推进物料的螺旋杆、设置在预热管体上端且对应螺旋杆进料的进料斗；预热管体一端设置在燃烧炉体外侧并在外壁包裹有隔热层，预热管体另一端连接燃烧炉体并对应燃烧炉体中的燃烧炉排；所述螺旋杆为中空结构并且螺旋杆对应燃烧炉体一端连通三次风管，所述三次风管连通所述篦冷机，螺旋杆另一端连通预热喷枪；所述进料斗外接有用于将粉碎后的废弃物进行提升输送的输送机构；

位于所述预热管体上方设有集气罐，所述集气罐一端分别与预热管体的中部和上端部靠近进料斗处连通，所述集气罐另一端连通设置所述预热喷枪；

所述预热喷枪为文丘里管射流器，所述预热喷枪侧端设有连通其内吸入室的第一接气端、第二接气端和第三接气端，第一接气端连通所述集气罐，所述第二接气端连通所述螺旋杆的出气端；第三接气端连通所述三次风管；

所述预热管体中部对应集气罐连通处设有沸腾段，所述沸腾段的直径大于预热管体的直径，沸腾段内设有振动板，所述振动板一端连接沸腾段内壁，另一端位于螺旋杆的螺旋叶片之间，振动板沿螺旋杆螺旋方向间隔且错落布置；所述振动板沿物料移动方向呈先低后高的圆弧设置；振动板连接有振动部件；

所述沸腾段处的螺旋杆螺旋间距为螺旋杆的正常螺旋间距的两倍-四倍；

所述振动板高度为螺旋杆螺旋通道深度的三分之二；

所述沸腾段的直径为预热管体的直径的1.5-2倍，所述沸腾段包括至少两第一罩板和至少两第二罩板，两所述第一罩板对应罩合形成对应预热管体内管径大小的腔室，第一罩板的两端分别对接连通预热管体，且第一罩板上设有用于安装振动板的安装孔；两所述第二罩板对应盖合在第一罩板外并与预热管体连接，所述第一罩板和第二罩板之间形成设备室；所述沸腾段的上部设有排气端，所述排气端分别贯穿所述第一罩板和第二罩板；排气端连接集气罐，且排气端内设有过滤筛网；

所述振动板为中空结构，其固定端通过外部管道连通三次风管，所述振动板两侧端均布有倾斜朝向预热管体内物料流动方向的喷气孔。

2.根据权利要求1所述的一种利用工业余热协同处置废弃物的系统,其特征在于：所述富氧进气口为富氧喷枪，所述富氧喷枪连通富氧发生器。

3.根据权利要求1所述的一种利用工业余热协同处置废弃物的系统,其特征在于：所述烟气通道的出口与分解炉上端呈30°～45°相连。

4.一种利用工业余热协同处置废弃物的方法，该方法基于权利要求1所述的一种利用工业余热协同处置废弃物的系统，其特征在于：

将水泥熟料煅烧系统中篦冷机中的三次风引入预处置炉中的预热烘干机构，使其对粉碎后的废弃物物料进行烘干，并收集烘干中产生的废气；

将所述废气和引入预热烘干机构的三次风一起导入到预处置炉的预热喷枪上，所述预热喷枪为文丘里管射流器；

所述预热喷枪对应预处置炉中的燃烧炉排并用于对燃烧炉排上物料进行沸腾流化；

将预处置炉产生烟气通过烟气通道送入水泥熟料煅烧系统中分解炉中；

所述预处置炉上还设有与预处置炉水平呈30°～45°夹角并朝向预处置炉主燃烧区域的富氧喷枪；

所述预热烘干机构包括预热管体和设置在预热管体内的螺杆，所述螺杆连通所述三次风并用于预热烘干废弃物；所述预热管体中设有用于废弃物振动分散的沸腾段，沸腾段通过集气罐收集废气并送入所述预热喷枪中。

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