CN115560332A - 一种利用水泥窑处置替代燃料的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用水泥窑处置替代燃料的装置，包括分解炉（1）、回转窑（2）和水泥窑三次风管（3），所述水泥窑三次风管（3）与分解炉（1）相连接，所述分解炉（1）与回转窑（2）相连接，在水泥窑三次风管（3）与分解炉（1）之间设置有焚烧炉（4），所述焚烧炉（4）与替代燃料喂料机构相连接，所述替代燃料喂料机构将替代燃料加入焚烧炉（4）中，通过水泥窑三次风管（3）对焚烧炉（4）中的替代燃料进行预热后送入分解炉（1）中进行燃烧。本发明利用水泥窑三次风管（3）高温助燃三次风对替代燃料进行预热，相比于直接投入分解炉燃烧方案，对生物质等替代燃料在粒度、水分方面具有更好的适应性。

Description

一种利用水泥窑处置替代燃料的装置

技术领域

本发明涉及水泥窑替代燃料处置技术领域，尤其涉及一种利用水泥窑处置替代燃料的装置。

背景技术

替代燃料经过一定的预处理，相对于生活垃圾，其热值及稳定性要相对较好。水泥行业专门用于处置生物质等替代燃料的窑炉较少，目前水泥行业常用的生活垃圾处置或固废处置装置主要有以下类型：

1．生物质等相对易燃、热值适中、热值相对稳定的替代燃料，处置方法及设备主要有：直接投入分解炉燃烧方案。替代燃料从堆棚通过铲车等设备送入破碎机系统，然后通过皮带输送设备输送到预热器塔架，经过计量后使用喂料铰刀等设备主要从分解炉一处或多处投入。

2．轮胎、生活垃圾等难燃、热值低、热值波动大替代燃料，处置方案及设备主要有：增设预燃炉技术方案。生活垃圾等经过挤压脱水、破碎等复杂工艺后，通过皮带输送到预热器塔架，经过计量后使用喂料铰刀等设备送入热盘炉、阶梯炉、炉排炉等设备焚烧。

本申请人发现现有技术至少存在如下技术问题：

1．直接投入分解炉燃烧方案：对替代燃料粒度、水分要求较高，如果处置量过高，替代燃料粒度过大，入炉分散不均匀，会影响到水泥窑炉的稳定生产，因此需要增加相应的前置破碎设备、输送设备，投资费用高，场地常用大等问题。

2．增设预燃炉方案：现有的增设预燃炉方案，主要针对难燃、热值不稳定、水分高等问题设计，在处置生活垃圾、大块固废等方面存在一定优势，但均存工艺流程复杂，场地常用大、土建结构施工量大、难度高、费用投资大，建设周期长等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用水泥窑处置替代燃料的装置，以解决现有替代燃料预处理装置存在结构复杂、成本较高的技术问题。

本发明的目的是采用以下技术方案实现的：一种利用水泥窑处置替代燃料的装置，包括分解炉、回转窑和水泥窑三次风管，所述水泥窑三次风管与分解炉相连接，所述分解炉与回转窑相连接，在水泥窑三次风管与分解炉之间设置有焚烧炉，所述焚烧炉与替代燃料喂料机构相连接，所述替代燃料喂料机构将替代燃料加入焚烧炉中，通过水泥窑三次风管对焚烧炉中的替代燃料进行预热后送入分解炉中进行燃烧。

进一步的，所述焚烧炉上设置有生料入口和固废入口，所述焚烧炉通过固废入口与替代燃料喂料机构相连接。

进一步的，所述焚烧炉内设置有焚烧炉第一斜坡，在焚烧炉第一斜坡的下方设置有呈阶梯状设置有间歇推动机构，所述间歇推动机构包括推杆和斜坡，所述推杆设置于斜坡的一端，沿斜坡做伸缩运动。

进一步的，所述替代燃料喂料机构包括进料仓、螺旋密封铰刀和中间仓，所述进料仓与螺旋密封铰刀相连接，所述螺旋密封铰刀与中间仓相连接，所述中间仓与焚烧炉相连接。

进一步的，所述替代燃料喂料机构还包括计量装置和提升机，所述进料仓通过计量装置与提升机相连接，所述提升机与螺旋密封铰刀相连接。

进一步的，所述螺旋密封铰刀与中间仓之间还设置有搅拌器。

进一步的，所述中间仓与焚烧炉之间还设置有给料器。

进一步的，所述替代燃料喂料机构还包括替代燃料堆棚，所述替代燃料堆棚中存放有替代燃料，所述替代燃料通过转运小车送入进料仓中。

进一步的，所述替代燃料包括树皮、废木糠、废木材边角料、秸秆、废塑料颗粒和废轮胎颗粒中的一种或多种。

本发明的有益效果在于：本发明主要针对相对易燃、热值适中、热值相对稳定的生物质、部分工业固废替代燃料，如废树皮、废木糠、废木材边角料、秸秆、废塑料颗粒/粉、废轮胎颗粒/粉等，相对于现有的增设预燃炉方案具有投入费用低、施工周期短、见效快等特点；本发明通过简单的改造，增加焚烧炉及相应输送等设备，相比于直接投入分解炉燃烧方案，对生物质等替代燃料在粒度、水分方面具有更好的适应性；本发明是在原三次风管基础上将部分原三次风管进行改造，增加动力装置，应用液压间歇式推动，改造后的系统对现有的烧成系统几乎无影响，如生产需要可快速切换回原系统保证生产稳定运行；本发明与传统危废焚烧炉对热值、烧成参数的严格控制要求相比，利用高温助燃三次风及在线植入保证了间歇推杆区域内稳定燃烧，通过引入生料碳酸盐分解吸热，既实现稳定燃烧稳定。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明结构示意图；

图2为焚烧炉结构示意图；

图3为间歇推动机构结构示意图；

图中，1-分解炉，2-回转窑，3-水泥窑三次风管，4-焚烧炉，5-替代燃料堆棚，6-转运小车，7-进料仓，8-计量装置，9-给料器，10-中间仓，11-螺旋密封铰刀，12-提升机，13-搅拌器，14-生料入口，15-固废入口，16-料渣移动轨迹，17-焚烧炉第一斜坡，18-间歇推动机构，19-推杆，20-斜坡。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1：

参阅图1至图3，一种利用水泥窑处置替代燃料的装置，包括分解炉1、回转窑2和水泥窑三次风管3，所述水泥窑三次风管3与分解炉1相连接，所述分解炉1与回转窑2相连接，其特征在于，在水泥窑三次风管3与分解炉1之间设置有焚烧炉4，所述焚烧炉4与替代燃料喂料机构相连接，所述替代燃料喂料机构将替代燃料加入焚烧炉4中，通过水泥窑三次风管3对焚烧炉4中的替代燃料进行预热后送入分解炉1中进行燃烧。

进一步的，本发明利用水泥窑三次风管3中水泥窑高温三次风（980℃）将替代燃料快速着火稳燃，确保燃烧过程中产生的替代彻底分解燃尽，产生的灰渣则进入分解炉1经高温煅烧后固化到水泥熟料矿物中，此外，产生的尾气则可利用水泥熟料生产的烟气净化装置进行处理，从而实现清洁排放。更进一步的，本发明可以利用三次风管入炉段一段管道进行适当加大改造，形成一个容积相对较大的焚烧炉腔体，替代燃料从焚烧炉尾端加入，粒度较小、水分低的替代燃料短时间能够快速干燥、着火，燃烧后形成的灰分、高温气流随三次风直接进入分解炉内；而粒度较大、水分偏高的替代燃料经高温三次风干燥、着火后进一步掉落到焚烧炉床继续燃烧，然后随高温气流进入水泥窑分解炉1内，焚烧炉设置相应的推动及气动装置，用于推动、搅动的燃烧的替代燃料，提高燃尽率（＞95%）。

在本实施例当中，所述焚烧炉4上设置有生料入口14（760℃）和固废入口15，所述焚烧炉4通过固废入口15与替代燃料喂料机构相连接，通过固废入口15可向焚烧炉4中加入替代燃料，通过生料入口14可向焚烧炉4中加入生料碳酸盐。高温生料在料管上提前对替代燃料进行预热，有利于替代燃料的着火燃烧，当焚烧炉膛温度过高可加大喂料量控制焚烧炉膛温度，以及当水泥窑炉系统突然停机时作为应急生料灭火，避免高温结焦。

在本实施例当中，所述焚烧炉4内设置有焚烧炉第一斜坡17，在焚烧炉第一斜坡17的下方设置有呈阶梯状设置有间歇推动机构18，所述间歇推动机构18包括推杆19和斜坡20，所述推杆19设置于斜坡20的一端，沿斜坡20做伸缩运动。通过水泥窑三次风管3中的高温三次风（980℃），实现对替代燃料的预热、干燥、分解、燃烧等处理，并通过推杆19将焚烧炉4内燃烧后的垃圾灰渣，从斜坡20推入分解炉1中，减少对分解炉1的影响，确保物料顺畅入炉，进入回转窑2完成煅烧。

在本实施例当中，所述替代燃料喂料机构包括进料仓7、螺旋密封铰刀11和中间仓10，所述进料仓7与螺旋密封铰刀11相连接，所述螺旋密封铰刀11与中间仓10相连接，所述中间仓10与焚烧炉4相连接。进一步的，所述替代燃料喂料机构还包括计量装置8和提升机12（斗式提升设备），所述进料仓7通过计量装置8与提升机12相连接，所述提升机12与螺旋密封铰刀11相连接。进一步的，所述螺旋密封铰刀11与中间仓10之间还设置有搅拌器13，所述中间仓10与焚烧炉4之间还设置有给料器9。本发明利用计量装置8、提升机12、螺旋密封铰刀11、中间仓10和给料器9等设备，用于替代燃料的计量、输送，具有设备结构简单，易于实施等特点，结合设备布置，减少斗提喂料溜子下料角度（55℃），喂料中间仓增加搅拌器等方法，降低设备堵料风险，确保设备连续运行及工况的稳定。此外，本发明利用螺旋密封铰刀11、中间仓10和给料器9进行多级料封效果，减少系统漏风（＜3%），降低设备的能耗。

在本实施例当中，所述替代燃料喂料机构还包括替代燃料堆棚5，所述替代燃料堆棚5中存放有替代燃料，所述替代燃料通过转运小车6送入进料仓7中。

在本实施例当中，所述替代燃料包括树皮、废木糠、废木材边角料、秸秆、废塑料颗粒和废轮胎颗粒中的一种或多种。

本发明的工艺流程为：

替代燃料堆棚5用于堆存经过预处理的替代燃料，根据物料来源、供应稳定性、气候等因素储期设置5d~15d不等；

通过转运小车6（铲车或吊车）将分散的替代燃料送入进料仓7；

进料仓7下方设置计量装置8，用于控制进入提升机12的喂料速度及对替代燃料是用来进行计量，降低堵料风险及便于能耗统计，所述提升机12用以将替代燃料提升到高处；

提升机12出料口下方设置螺旋密封铰刀11，一是起到密封作用，减少进入焚烧炉的冷风；二是便于设备布置，增加提升机12出料溜管角度，减少堵料风险；

螺旋密封铰刀11下方布置喂料中间仓10，保持一定的料位，稳定入炉喂料量，控制设备漏风，针对替代燃料的特点，中间仓10设置了搅拌器13，防止物料结拱堵料；

固废稳定燃烧会释放大量热量，为确保设备安全保护耐火材料，在设计上将一部分生料引入动态三次风管，利用生料碳酸盐分解吸热和固废燃烧放热之间的耦合平衡控制管内温度；

利用水泥窑三次风管3入炉段的一段管道进行简易适当加大管径改造，形成焚烧炉膛，一是有利于替代燃料的焚烧，提高替代燃料燃尽率；二是利用原三次风管道进行改造，减少对分解炉1热工制度的破坏，有利于工况的稳定；

因焚烧炉4动态构件，设备以负压运行，存在高温气体及物料，为降低漏风及保证燃烧条件，在焚烧炉4两端设置专门密封装置；

焚烧炉4内燃烧后的垃圾灰渣，从增设卸料斜坡（焚烧炉第一斜坡17和斜坡20）进入分解炉1，减少对分解炉1原系统的影响，确保物料顺畅入炉，进入回转窑2完成煅烧。

本发明可用于水泥行业的替代燃料资源丰富，种类较多，主要有来自纺织服装行业的废布、木材加工业的边角废料、农业秸秆类废弃物、轮胎翻新行业的无钢丝废旧轮胎。据介绍我国年产秸秆量超过10亿吨，但作为生物质能的主要原材料之一，其能源化利用率仅为3%左右。而我国废旧纺织品每年产生约2000万吨，回收利用率则更低。通过利用新型干法水泥窑的技术优势，在水泥烧成系统增加替代燃料处置设备，满足水泥熟料的规模化生产，节约资源，降低生产成本，实现废纺、秸秆等资源化、减量化、无害化处置，达到节能减排的目的。

本发明的目的，主要是针对水泥行业在替代燃料（废树皮、废木糠、废木材边角料、秸秆、废塑料颗粒/粉、废轮胎颗粒/粉等）处置而设计的一种方法，具有工艺流程简单、易于改造、投入费用低、施工周期短等特点，能够形成规模化应用、快速应用，不仅适应水泥窑炉规模化、在线化生产的需要，最大处置量至少可达300t/d，还可以缓解水泥工业对煤炭的依赖性，减少水泥CO₂排放。同时可将废树皮、秸秆等生物质“废物”燃料化，可带动区域内的生物质“废物”资源化产业发展。

需要说明的是，对于前述的实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本申请所必须的。

上述实施例中，描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种利用水泥窑处置替代燃料的装置，包括分解炉（1）、回转窑（2）和水泥窑三次风管（3），所述水泥窑三次风管（3）与分解炉（1）相连接，所述分解炉（1）与回转窑（2）相连接，其特征在于，在水泥窑三次风管（3）与分解炉（1）之间设置有焚烧炉（4），所述焚烧炉（4）与替代燃料喂料机构相连接，所述替代燃料喂料机构将替代燃料加入焚烧炉（4）中，通过水泥窑三次风管（3）对焚烧炉（4）中的替代燃料进行预热后送入分解炉（1）中进行燃烧。

2.如权利要求1所述的一种利用水泥窑处置替代燃料的装置，其特征在于，所述焚烧炉（4）上设置有生料入口（14）和固废入口（15），所述焚烧炉（4）通过固废入口（15）与替代燃料喂料机构相连接。

3.如权利要求2所述的一种利用水泥窑处置替代燃料的装置，其特征在于，所述焚烧炉（4）内设置有焚烧炉第一斜坡（17），在焚烧炉第一斜坡（17）的下方设置有呈阶梯状设置有间歇推动机构（18），所述间歇推动机构（18）包括推杆（19）和斜坡（20），所述推杆（19）设置于斜坡（20）的一端，沿斜坡（20）做伸缩运动。

4.如权利要求1所述的一种利用水泥窑处置替代燃料的装置，其特征在于，所述替代燃料喂料机构包括进料仓（7）、螺旋密封铰刀（11）和中间仓（10），所述进料仓（7）与螺旋密封铰刀（11）相连接，所述螺旋密封铰刀（11）与中间仓（10）相连接，所述中间仓（10）与焚烧炉（4）相连接。

5.如权利要求4所述的一种利用水泥窑处置替代燃料的装置，其特征在于，所述替代燃料喂料机构还包括计量装置（8）和提升机（12），所述进料仓（7）通过计量装置（8）与提升机（12）相连接，所述提升机（12）与螺旋密封铰刀（11）相连接。

6.如权利要求4所述的一种利用水泥窑处置替代燃料的装置，其特征在于，所述螺旋密封铰刀（11）与中间仓（10）之间还设置有搅拌器（13）。

7.如权利要求4所述的一种利用水泥窑处置替代燃料的装置，其特征在于，所述中间仓（10）与焚烧炉（4）之间还设置有给料器（9）。

8.如权利要求4所述的一种利用水泥窑处置替代燃料的装置，其特征在于，所述替代燃料喂料机构还包括替代燃料堆棚（5），所述替代燃料堆棚（5）中存放有替代燃料，所述替代燃料通过转运小车（6）送入进料仓（7）中。

9.如权利要求8所述的一种利用水泥窑处置替代燃料的装置，其特征在于，所述替代燃料包括树皮、废木糠、废木材边角料、秸秆、废塑料颗粒和废轮胎颗粒中的一种或多种。

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