CN210885929U - 一种竖式无砂喷流炭化炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及环保领域，公开了一种竖式无砂喷流炭化炉，炉身为圆柱形、炉底为锥形，炉内壁衬有耐火材料，整体密封设置；炭化炉从下至上分为不燃区、精炼区和二次燃烧区；本装置启动采用点火燃烧器点火，加热并引燃有机废物，在精炼区将有机废物燃烧并进行炭化，可燃气体进入的二次燃烧区，进行完全燃烧，防止二恶英的发生，排气出口与热交换机连接；换热后冷却后的排气经除尘器进行净化，换热后的热空气进入炭化炉，实施无外加燃料的炭化模式。本实用新型的优点在于：结构简单、占地面积小、造价低、能耗低，炭化物孔隙率大、表面活性强，燃烧完全防止二恶英的发生。

Description

一种竖式无砂喷流炭化炉

技术领域

本实用新型属于高温炭化炉领域，具体涉及一种竖式无砂喷流炭化炉。

背景技术

现有的炭化炉生产厂家大部分都提倡间接加热炭化炉、无砂/有砂喷流直接加热焚烧炉和多段式炭化炉，如：CN201520999452.5一种有机质炭化系统、 CN201520998710.8一种有机质炭化炉，其专利文献均提及一种外加燃料的间接加热炭化炉或者利用外加燃料的干燥炉来提供热能的炭化炉，不仅燃料费用高，同时由于采用间隙加热，其炭化过程中可燃气体的释放不充分、炉内温度无法达到800℃以上，因此炭化产物活性差，无法满足水处理净化剂的使用要求，还存在炭化尾气含有二噁英等环境问题；另外有砂焚烧系统的缺点，首先有砂相对无砂进气能耗高，其次只要是焚烧就会产生飞灰，出来的固态物质不能资源化利用，仍属于固态废弃物，处置问题无法彻底解决。

实用新型内容

为克服上述技术问题，本实用新型提供了一种竖式无砂喷流炭化炉。

为达到上述目的，本实用新型是通过以下的技术方案来实现的。

一种竖式无砂喷流炭化炉，炉身为圆柱形、炉底为锥形，炉内壁衬有耐火材料，整体密封设置；炭化炉从下至上分为不燃区、精炼区和二次燃烧区；

所述不燃区设置在炉底，不燃区设有炭化物出口(k)、第一循环排气进口(i) 和螺旋布气器(5)；螺旋布气器(5)设在锥形最低处，炭化物出口(k)由锥形直径最大处垂直向下引出，第一循环排气进口(i)设在锥形中部与炭化物出口位置相对；

所述精炼区在炉身下部，在精炼区炉壁上安装有点火燃烧器(2)、有机废弃物喷射口、一次空气喷口(l)、第二循环排气进口(g)；点火燃烧器(2)与第二循环排气进口(g)以炉身中心线对称设置，有机废弃物喷射口(f/h)分为两个，分别为有机废弃物上喷射口(f)和有机废弃物下喷射口(h)，分别位于第二循环排气进口(g)的上方与下方，一次空气喷口(l)位于点火燃烧器(2) 上方；

所述二次燃烧区在炉身上部，在二次燃烧区炉壁上安装有二次空气喷口 (d/e)、排气出口(a)、第三循环排气进口(c)；排气出口(a)设在二次燃烧区顶部，二次空气喷口(d/e)设在二次燃烧区中部；

所述排气出口(a)连接引风机，引风机出口分为两路，一路与换热器连接，换热器加热后的新鲜空气分别与一次空气喷口(l)、二次空气喷口(d/e)、螺旋布气器(5)连接；另一路分别与第一循环排气进口(i)、第二循环排气进口(g)、第三循环排气进口(c)、螺旋布气器(5)连接。

本装置启动采用点火燃烧器在一次空气喷口供应空气的条件下点火，加热并引燃有机废物，利用一次燃烧在精炼区将有机废物进行一部分燃烧，利用燃烧产生的热进行炭化，此燃烧包含固体燃烧和气化燃烧的混合燃烧，待整个系统二次燃烧热回收循环正常运行则关闭燃烧器，实施无外加燃料的炭化模式。固体燃烧后落入不燃区，因不供应或少量供应空气而缺氧，有机废弃物燃烧被熄灭冷却至着火温度之下，通过气蒸赋活，将污泥颗粒发泡变成孔隙率大、表面活性强的炭化物。在精炼区没有被燃烧的可燃气体进入上部的二次燃烧区，与二次供给空气进行完全燃烧，排气温度800℃以上，防止二恶英的发生。二次燃烧区的排气出口与热交换机(气流热交换机、水冷热交换机，可以单独使用或者串联使用)连接；热交换机换热后的排气在引风机作用下，经过布袋除尘器对飞灰进行回收净化；将未经过换热和除尘的炉排气通过第一循环排气进口(i)、第二循环排气进口(g)、第三循环排气进口(c)、螺旋布气器(5)直接通入炉内进行循环。新鲜空气经热交换加热后少量通过螺旋布气器(5)进入炉内，大部分通过一次空气喷口(l)、二次空气喷口(d/e)进入，可以维持炉内温度，从而实现无外加燃料的可能。

进一步地所述炭化物出口设有设有冷却器(6)和螺旋输送设备(4)。确保输出的炭化物温度<45℃。

进一步地所述螺旋布气器(5)内设有中空轴，在中空轴上设有螺旋叶片，在中空轴上设有多个喷气口，喷气口设在两螺旋叶片之间且靠近上叶片位置，喷气口开口水平向下，中空轴底部设有气体螺旋进口(j)。气体经气体螺旋进口(j) 进入，在螺旋叶片引流作用下确保气流高速螺旋，且喷气在螺旋叶片之下，由叶片遮挡上面污泥跌落，防止炭化物将排气口堵塞。

进一步地所述有机废弃物喷射口偏心设置，在机废弃物喷射口外设有物料吹送装置。采用螺旋输送模式进行连续向炉内添加固体物料，该进料方式存在物料分散不均匀弊端，存在消耗更多的循环风机能耗问题。采用螺旋输送结合管道空气吹送，经过有机废弃物喷射口偏心旋转吹入炉内，使得有机废弃物颗粒随着气流旋转悬浮流动，在此省去了常规焚烧炉中使用的砂，这样的优化设计确保有机废弃物均匀燃烧，杜绝了局部高温热点发生，在供应空气的同时保持高温并提高碳化状态，而且使得循环气流进入的阻力变小，从而大幅节省了能耗。

进一步地所述精炼区与不燃区体积比为＝1∶0.5～1。

进一步地所述二次空气喷口有多个，分为上下两层设置，层间距为250～ 500mm，每层设置3～6个二次空气喷口；二次空气喷口在垂直方向倾斜向下，在水平方向与炉身半径呈10°～30°夹角。可以促进可燃气体与二次供给空气在炉内有效混合，完全燃烧至温度800℃以上，防止二恶英的发生。

进一步地在所述不燃区设有排气循环喷流压力计，在所述精炼区设有炉下温度计，在所述二次燃烧区设有炉上部温度计、炉内压力计，排气出口设有尾气 O₂检测计。

进一步地还设有自动控制装置，PLC自动控制装置与排气循环喷流压力计、炉下温度计、炉上部温度计、尾气O₂检测计、炉内压力计通过信号线连接，PLC 自动控制装置与水冷螺旋输送设备、物料吹送装置、第一循环排气进口(i)、第二循环排气进口(g)、第三循环排气进口(c)、气体螺旋进口(j)、点火燃烧器 (2)、二次空气喷口(d/e)、一次空气喷口(l)。采用全自动控制，其具体步骤为：1)炉底炭化物的输出量可以通过底部排气循环喷流压力计(b3)来控制，如压力显示大则表明炉内炭化物积聚，则加大螺旋输出转速，因此由螺旋输出炭化物来维持炉底部进气压力；2)通过变频控制调节阀门开度来控制有机废弃物的输入量；3)通过炉上部温度计(b1)检测炉内燃烧区温度来控制循环气供应量，如温度<800 ^oC，则确保循环气喷口流速前提下，调小气量阀门，在启动初期还可以控制点火燃烧器的燃料阀门；4)通过尾气O₂检测计(b2)控制二次空气供应量，如氧气浓度超过限值，则确保喷口流速前提下，调节二次空气喷口气量阀门；5)炉内压力计(b4)与接在排气出口后方的引风机实施联动控制，炉内压力超过限值，则改变引风机转速，从而控制炉内气体的最佳排出量工作状态；6)通过炉下温度计(b5)控制一次空气供应量，如果精炼区温度<650 ^oC，则在确保一次空气喷口流速前提下，调大一次空气喷口气量阀门。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型的优点在于：采用直接接触炭化方式，不需要额外的外加燃料(启动点火除外)，解决了常规卧式间接炭化炉高温炭化能耗高、炭化物活性低无法作为高性价比的水处理净化材料等技术瓶颈，具有结构简单、占地面积小、造价低、可连续运行且运行成本低等特征。所产炭化物在炉内进行了高温强热处理，孔隙率大、表面活性强，可以作为高品质的水处理净化材料，如水处理吸附剂、生物载体、除臭剂、污泥脱水助剂等，被资源化原位利用燃烧完全，防止二恶英的发生。

附图说明

图1为竖式无砂喷流炭化炉结构示意图；

图2为二次空气喷口设置图；

图3为螺旋布气器结构示意图；

图4为精炼区横截面示意图；

其中a.排气出口、b1.炉上部温度计、b2.尾气O₂检测计、b3.排气循环喷流压力计、b4.炉内压力计、b5.炉下温度计、c.第三循环排气进口、d1.二次空气喷口、d2.二次空气喷口、d3.二次空气喷口、d4.二次空气喷口、e1.二次空气喷口、e2.二次空气喷口、e3.二次空气喷口、e4.二次空气喷口、f.有机废弃物上喷射口、g.第二循环排气进口、h.有机废弃物下喷射口、i.第一循环排气进口、j.气体螺旋进口、k.炭化物出口、l.一次空气喷口、1.炉身、2.点火燃烧器、 3.炭化物排出口、4.螺旋输送设备、5.螺旋布气器、501.中空轴、502.螺旋叶片、 503.喷气口、6.冷却器。

具体实施方式

下面结合实例对本实用新型作进一步的详细说明。本实用新型所用的原料均为市售产品。

实施例1

一种竖式无砂喷流炭化炉，炉身为圆柱形、炉底为锥形，炉内壁衬有耐火材料，整体密封设置；炭化炉从下至上分为不燃区、精炼区和二次燃烧区。

不燃区设置在炉底，不燃区设有炭化物出口k、第一循环排气进口i和螺旋布气器5；螺旋布气器5设在锥形最低处，炭化物出口k由锥形直径最大处垂直向下引出，第一循环排气进口i设在锥形中部与炭化物出口位置相对；螺旋布气器5内设有中空轴，在中空轴上设有螺旋叶片，在中空轴上设有多个喷气口，喷气口设在两螺旋叶片之间且靠近上螺旋叶片位置，喷气口开口水平向下，中空轴底部设有气体螺旋进口j；炭化物出口k设有冷却器6和螺旋输送设备4。

精炼区在炉身下部，在精炼区炉壁上安装有点火燃烧器2、有机废弃物喷射口、一次空气喷口l、第二循环排气进口g；点火燃烧器2与第二循环排气进口 g以炉身中心线对称设置，有机废弃物喷射口分为两个，分别为有机废弃物上喷射口f和有机废弃物下喷射口h，分别位于第二循环排气进口g的上方与下方，一次空气喷口l位于点火燃烧器2上方；有机废弃物上喷射口f偏心设置，在机废弃物喷射口外设有物料吹送装置。精炼区与不燃区体积比为1∶0.5～1。

二次燃烧区在炉身上部，在二次燃烧区炉壁上安装有二次空气喷口d/e、排气出口a、第三循环排气进口c；排气出口a设在二次燃烧区顶部，二次空气喷口d/e设在二次燃烧区中部；二次空气喷口d/e有多个，分为上下两层设置，层间距为250～500mm，每层设置3～6个二次空气喷口d/e；二次空气喷口d/e在垂直方向倾斜向下，在水平方向与炉身半径呈10～30°夹角。

排气出口a分两路，一路与换热器连接，换热器加热后的新鲜空气分别与一次空气喷口l、二次空气喷口d/e、螺旋布气器5连接，冷却的烟气进入除尘器，除尘后进入下一工序；另一路分别与第一循环排气进口i、第二循环排气进口g、第三循环排气进口c、螺旋布气器5连接。

在所述不燃区设有排气循环喷流压力计，在不燃区设有排气循环喷流压力计 b3，在精炼区设有炉下温度计b5，在二次燃烧区设有炉上部温度计b1、炉内压力计b4，排气出口设有尾气O₂检测计b2，通过PLC自动控制装置与排气循环喷流压力计b3、炉下温度计b5、炉上部温度计b1、尾气O₂检测计b2、炉内压力计b4通过信号线连接，PLC自动控制装置与冷却器6、螺旋输送设备4、物料吹送装置、第一循环排气进口i、第二循环排气进口g、第三循环排气进口c、气体螺旋进口j、点火燃烧器2、二次空气喷口d/e、一次空气喷口l通过信号线连接。

本实用新型按照上述实施例进行了说明，应当理解，上述实施例不以任何形式限定本实用新型，凡采用等同替换或等效变换方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种竖式无砂喷流炭化炉，其特征在于，炉身为筒形、炉底为锥形，炉内壁衬有耐火材料，整体密封设置；炭化炉从下至上分为不燃区、精炼区和二次燃烧区；

所述不燃区设置在炉底，不燃区设有炭化物出口(k)、第一循环排气进口(i)和螺旋布气器(5)；螺旋布气器(5)设在锥形最低处，炭化物出口(k)由锥形直径最大处垂直向下引出，第一循环排气进口(i)设在锥形中部与炭化物出口位置相对；

所述精炼区在炉身下部，在精炼区炉壁上安装有点火燃烧器(2)、有机废弃物喷射口、一次空气喷口(I)、第二循环排气进口(g)；点火燃烧器(2)与第二循环排气进口(g)以炉身中心线对称设置，有机废弃物喷射口(f/h)分为两个，分别为有机废弃物上喷射口(f)和有机废弃物下喷射口(h)，分别位于第二循环排气进口(g)的上方与下方，一次空气喷口(I)位于点火燃烧器(2)上方；

所述二次燃烧区在炉身上部，在二次燃烧区炉壁上安装有二次空气喷口(d/e)、排气出口(a)、第三循环排气进口(c)；排气出口(a)设在二次燃烧区顶部，二次空气喷口(d/e)设在二次燃烧区中部；

所述排气出口(a)连接引风机，引风机出口后分为两路，一路与换热器连接，换热器加热后的新鲜空气分别与一次空气喷口(I)、二次空气喷口(d/e)、螺旋布气器(5)连接；另一路分别与第一循环排气进口(i)、第二循环排气进口(g)、第三循环排气进口(c)、螺旋布气器(5)连接。

2.根据权利要求1所述的一种竖式无砂喷流炭化炉，其特征在于，所述炭化物出口(k)设有冷却器(6)和螺旋输送设备(4)。

3.根据权利要求1所述的一种竖式无砂喷流炭化炉，其特征在于，所述螺旋布气器(5)内设有中空轴，在中空轴上设有螺旋叶片，在中空轴上设有多个喷气口，喷气口设在两螺旋叶片之间且靠近上螺旋叶片位置，喷气口开口水平向下，中空轴底部设有气体螺旋进口(j)。

4.根据权利要求1所述的一种竖式无砂喷流炭化炉，其特征在于，所述有机废弃物喷射口偏心设置，在机废弃物喷射口外设有物料吹送装置。

5.根据权利要求1所述的一种竖式无砂喷流炭化炉，其特征在于，所述精炼区与不燃区体积比为1∶0.5～1。

6.根据权利要求1所述的一种竖式无砂喷流炭化炉，其特征在于，所述二次空气喷口有多个，分为上下两层设置，层间距为250～500mm，每层设置3～6个二次空气喷口；二次空气喷口在垂直方向倾斜向下，在水平方向与炉身半径呈10～30°夹角。

7.根据权利要求1所述的一种竖式无砂喷流炭化炉，其特征在于，在所述不燃区设有排气循环喷流压力计(b3)，在所述精炼区设有炉下温度计(b5)，在所述二次燃烧区设有炉上部温度计(b1)、炉内压力计(b4)，排气出口设有尾气O₂检测计(b2)。

8.根据权利要求7所述的一种竖式无砂喷流炭化炉，其特征在于，还设有自动控制装置，PLC自动控制装置与排气循环喷流压力计(b3)、炉下温度计(b5)、炉上部温度计(b1)、尾气O₂检测计(b2)、炉内压力计(b4)通过信号线连接，PLC自动控制装置与冷却器(6)、螺旋输送设备(4)、物料吹送装置、第一循环排气进口(i)、第二循环排气进口(g)、第三循环排气进口(c)、气体螺旋进口(j)、点火燃烧器(2)、二次空气喷口(d/e)、一次空气喷口(I)通过信号线连接。

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