CN203421697U - 铝冶炼氟-碳危险固体废弃物焚烧炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种铝冶炼氟-碳危险固体废弃物焚烧炉。它包括炉壁、炉室，所述炉壁包括保温层、内衬层，在所述炉壁的一端设置有点火/观察孔和至少一个燃烧器，其另一端设置有高温尾气出口，在该炉壁侧面或/和顶面设置有二次热风进口和三次热风进口，在所述炉壁底部设置有排料口。利用本实用新型处理氟-碳高危固体废弃物，可回收废料中所含的电解质，并充分利用碳燃烧所产生的热量，消耗燃料少，也解决了电解铝生产过程中阳极预热热源的来源问题，实现了物料和热能的循环利用，不产生废渣、废水，废气最终进入电解净化系统，实现了零污染排放，可彻底改变当前氟-碳废料污染环境的现状，同时可有效的杜绝原材料的浪费。

Description

铝冶炼氟-碳危险固体废弃物焚烧炉

技术领域

 本实用新型涉及固体废弃物的处理设备，具体涉及一种铝冶炼氟-碳危险固体废弃物焚烧炉。

背景技术

在铝冶炼生产过程中，由于各种原因，会产生一定的碳渣；在电解槽大修过程中（国内电解槽寿命一般为4～6年），会产生大量的废旧阴极。据统计：每冶炼一吨原铝产生废旧阴极10～15㎏、产生碳渣10～20㎏。通常，废旧阴极中约含有70% 碳与30%电解质、碳渣中约含有35%碳与65%电解质。二者所含的固体电解质是一种氟化物( 主要成分是冰晶石3NaF·AlF₃)，它具有强烈的腐蚀性，其中还含有微量的氰化物[Na₄Fe(CN)₆]。当前，这些氟-碳废料主要作为固体废弃物进行堆放处理或填埋：废料中的氟化物和氰化物会遇水溶解，渗入地下水或流入河流，污染水源，该类污染对人的身体骨骼毒害极大；另外，还对周围的动植物有很大的危害，影响农业生态平衡，使农作物减产。因此，该类废料是极其危险的固体废弃物，应该进行处理。近年来人们在该类废料处理方面做了一些探索，如中国专利文献 CN1358581A公开了一种阳极碳渣和废旧阴极材料的无害化处理及综合利用的方法：将废旧阴极和碳渣分别破碎、磨成粉末，再按不同类别进入浮选槽中，并加入浮选剂和清水，经多次浮选后，得到的电解质返回铝电解使用，碳粉用于碳素制品的生产。上述方案是采用浮选方法对该类废料进行处理，但由于该技术存在较大缺陷：①回收的电解质中的碳含量仍然较高（约5%）、回收的碳粉中电解质含量仍然较高（约9%），回收的电解质和碳粉均不能直接使用；②废渣、废水、加热的废气会对环境造成二次污染。因此，采用浮选技术处理氟-碳废料并没有在国内电解铝企业推广开来。

当前废旧阴极主要作为固体废弃物堆放或填埋；碳渣有部分厂家采用浮选技术进行处理。

因此，研究开发一种氟-碳危险固体废弃物的综合处理设备：既能对该类废料进行无害化处理；又能综合利用该类废料处理过程中的各种产物，实现零污染排放的目的，就显得十分有必要。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能综合利用处理过程中的各种产物，并且不造成二次污染的铝冶炼氟-碳危险固体废弃物焚烧炉。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

设计一种铝冶炼氟-碳危险固体废弃物焚烧炉，包括炉壁、炉室，所述炉壁包括保温层、内衬层，在所述炉壁的一端设置有点火/观察孔和至少一个燃烧器，其另一端设置有高温尾气出口，在该炉壁侧面或/和顶面设置有二次热风进口和三次热风进口，在所述炉壁底部设置有排料口。

所述燃烧器设置有空气进口、空气室、旋风组件、燃气进口、燃气喷头，所述空气室对接于所述旋风组件的后端，所述燃气喷头对接于所述旋风组件的前端，所述燃气进口经由燃气管联通至该燃气喷头，所述燃气喷头上设置有燃气喷孔，其内设置有燃气室。

本实用新型具有积极有益的效果：

1.利用本实用新型处理氟-碳高危固体废弃物，可回收废料中所含的电解质，并充分利用碳燃烧所产生的热量，消耗燃料少，也解决了电解铝生产过程中阳极预热热源的来源问题，实现了物料和热能的循环利用，不产生废渣、废水，废气最终进入电解净化系统，实现了零污染排放，可彻底改变当前氟-碳废料污染环境的现状，同时可有效的杜绝原材料的浪费。

2.经济社会效益：2012年我国原铝产量为1968万吨，外排废旧阴极约20万吨、外排碳渣约30万吨，如果全部采用本实用新型进行综合处理，仅2012年一年，能够回收电解质约26万吨，价值约15亿元。

附图说明

图1为利用本实用新型进行综合处理的工艺流程图；

图2为一种焚烧炉的结构示意图；

图3为图2中焚烧炉的燃烧器的结构示意图；

图4为一种阳极预热装置的结构示意图。

图中，1、10为燃烧器，2为观察孔，3为二次热风进口，4为三次热风进口,5为炉膛，6为保温层，7为内衬层，8为高温尾气出口，9为排料口，11为燃气进口，12为空气进口，13为空气室，14为固定板,15为旋风组件，16为燃气喷孔，17为燃气室，18为燃气喷头，19为加热腔，20、21为中温尾气进口,22为加热腔体，23为阳极炭块，24为低温尾气出口，25为移动罩板。

具体实施方式

以下结合具体实施例进一步阐述本实用新型。

实施例1一种焚烧炉，包括炉壁、炉室5，参见图2，所述炉壁包括保温层6、内衬层7，在所述炉壁的一端设置有观察孔2和两个燃烧器1、10，其另一端设置有高温尾气出口8，在该炉壁侧面和顶面分别设置有二次热风进口3和三次热风进口4，在所述炉壁底部设置有排料口9。

上述燃烧器设置有空气进口（即一次风进口）12、空气室13、旋风组件15、燃气进口11、燃气喷头18，参见图3，所述空气室13对接于旋风组件15的后端，燃气喷头18对接于旋风组件15的前端，燃气进口11经由燃气管联通至该燃气喷头18的燃气室17，燃气喷头18上设置有燃气喷孔16，其内设置有燃气室17。

利用上述焚烧炉综合处理利用铝冶炼氟-碳危险固体废弃物的方法，参见图1，包括以下步骤：

（1）先将碳渣和废旧阴极两类氟-碳废料分别破碎至200目；

（2）将碳渣和废旧阴极两类氟-碳废料两类粉料按1：2.5的重量比混配成固体粉料，作为氟-碳废料焚烧炉的燃料；

（3）预加热炉膛：先以燃气送至氟-碳废料焚烧炉的燃烧器1、10，与一次风进行混合燃烧，喷出的高温烟气对焚烧炉炉膛进行预热，至1000℃左右，使其达到正常生产的条件；

（4）再由料仓和电磁振动给料机将步骤（2）所得固体粉料输送至焚烧炉的二次热风进口3，并经由二次热风输送至焚烧炉的炉膛5，二次热风与固体粉料的比例为5Nm³/h:1Kg/h，二次热风进口的风压控制在20Kpa左右，三次热风输送至焚烧炉中部的三次热风进风口，二次热风与三次热风的体积比为1/2～1/3；所述焚烧炉的炉膛温度控制为1000℃～1300℃，最高使用温度不超过1700℃；

（5）经由上步所形成液态的电解质汇集在所述焚烧炉底部，定期排入料斗、冷凝后返回电解槽使用；

（6）所述焚烧炉所排出的高温尾气进入管式换热器，通入二次进风或/和三次进风进行热交换，分别形成350～450℃的二次热风或/和三次热风，所述高温尾气经热交换后形成550～650℃的中温尾气，再将其连接至阳极预热装置，用以将阳极碳块的温度由常温预热至350～450℃，该中温尾气经阳极换热装置后形成≤150℃的低温尾气；

（7）所述低温尾气直接进入电解铝净化系统，对气体中所含的氟物质进行综合回收后排放，从而实现物料全回收、零污染排放的目的。

上述阳极预热装置包括内置有阳极炭块的加热腔体、移动罩板25（作为活动门使用），参见图4，该加热腔体两端设置有中温尾气进口20、21，其顶部设置有低温尾气出口24。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (2)

1.一种铝冶炼氟-碳危险固体废弃物焚烧炉，包括炉壁、炉室，其特征在于，所述炉壁包括保温层、内衬层，在所述炉壁的一端设置有点火/观察孔和至少一个燃烧器，其另一端设置有高温尾气出口，在该炉壁侧面或/和顶面设置有二次热风进口和三次热风进口，在所述炉壁底部设置有排料口。

2.根据权利要求1所述的铝冶炼氟-碳危险固体废弃物焚烧炉，其特征在于，所述燃烧器设置有空气进口、空气室、旋风组件、燃气进口、燃气喷头，所述空气室对接于所述旋风组件的后端，所述燃气喷头对接于所述旋风组件的前端，所述燃气进口经由燃气管联通至该燃气喷头，所述燃气喷头上设置有燃气喷孔，其内设置有燃气室。

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