CN212293698U - 网带式悬浮组合还原炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布了一种网带式悬浮组合还原炉，由炉体和和旋风分离器组成，炉体包括旋流部、沸腾部、冷却室、密封室、高温网带机和充气室，旋流部设置于沸腾部上方，冷却室设置于沸腾部一侧，通过隔墙与沸腾部相连，密封室设置于沸腾部另一侧下方，高温网带机穿过密封室，高温网带机下部设有充气室，旋风分离器侧壁上设有第一烟气进口，下部设有第二出料口，所述第一烟气进口通过长管道与旋流部相连，所述第二出料口通过下料管连通至沸腾部。本实用新型利用网带式悬浮组合还原炉作为主要火化提炼设备，设备构造简单独特，操作方便、造价低，通过两段组合式旋风燃烧、能够使物料干粉高温还原挥发。

Description

网带式悬浮组合还原炉

技术领域

本实用新型属于固体废弃物回收处理设备领域，涉及一种网带式悬浮组合还原炉，尤其涉及一种用于处置钢铁厂收尘灰的网带式悬浮组合还原炉。

背景技术

钢铁厂收尘灰包括长流程企业产生的高炉灰、转炉灰和短流程企业产生的电炉灰，产废量约占钢铁产量3％-5％，2017年我国电炉钢产能达1.4亿吨，约产生280万吨电炉粉尘。这种收尘灰铁含量通常达到35-55％以上，若直接返回高炉利用，会在高炉内产生锌的循环和富集，危害高炉生产；收尘灰中锌含量5-30％，铅含量1-4％，氯含量4％左右，若以传统方式填埋弃置，则会污染环境，危害人体健康。钢铁厂收尘灰是具有很高回收价值的二次资源，但同时也是钢铁行业目前最难处置的工业固废之一，尤其是电炉灰，根据《国家危险废物名录》 (2018版)，电炉灰被归入含铅废物类管理，危废代码HW31(312-001-31)。如果能把收尘灰中的金属铁和锌分离出来并实现综合利用，将具有重要的经济价值。因此开展对收尘灰的回收利用，不仅可以使宝贵的资源得到充分利用，还可以减少其对环境的污染。

目前，对钢铁厂收尘灰的回收主要有火法和湿法两种。湿法工艺流程长，生产效率低，特别是废水排放量大，易产生二次污染，同时对成分要求高，多数收尘灰很难达到，处置成本高。火法工艺中，主要是采用回转窑高温还原挥发工艺，其有价金属回收率低，由于收尘灰中铁含量高，煅烧时窑内液相量大，容易结块，严重影响回转窑的生产运行；同时产品质量差，燃料消耗大，能量利用率低。近年来火法工艺采用转底炉或微波炉等新工艺和设备，由于设备造价高、采用燃气或者电能为能源、生产成本较高，没有获得有效推广。

发明专利CN 106191453 B公开了一种利用转底炉尘灰回收锌富集物和氯化钾的方法，该方法首先将转底炉尘灰用水浸润，然后进行浆化和浸提，将浸提后的浆液固液分离，将得到的固体再进行洗涤和干燥，该专利中采用湿法处理转底炉尘灰，其生产效率较低，废水排放量大。

发明专利CN 102899505 A公布了一种利用回转窑回收锌的方法及装置，通过将高炉灰、电炉灰、无烟煤和瓦斯泥混合后送入回转窑高温燃烧，使锌形成气化锌，然后将气化锌降温的同时除去灰尘，将气化锌降温后在空气中氧化，然后送入收尘室回收。该方法回收锌效率低，而高炉灰和电炉灰中铁含量高，煅烧时窑内液相量大，容易结块，严重影响回转窑的生产运行。

上述两种方法生产效率较低，能耗成本高，而且收尘灰中的锌没有得到有效地回收，回收过程中容易产生二次污染。

实用新型内容

为了克服现有技术中的问题，本实用新型提供一种网带式悬浮组合还原炉，在将钢铁厂收尘灰进行研磨制成收尘灰干粉后，利用固体在气体中悬浮混合，加快热交换和气固反应速度的原理，使钢铁厂收尘灰干粉高度分散悬浮在高温气相中，在高温缺氧条件下使煤炭不完全燃烧产生还原气氛，延长收尘灰停留时间，使收尘灰中的铅锌组分得以挥发进入烟气进行回收，从而实现无害化、资源化处置钢铁厂收尘灰，完全消除二次污染风险。

为了实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种网带式悬浮组合还原炉，一种网带式悬浮组合还原炉，由炉体和旋风分离器组成，所述炉体包括旋流部、沸腾部、冷却室、密封室、高温网带机和充气室。

进一步地，所述旋流部设置于沸腾部上方；所述冷却室设置于沸腾部一侧，通过隔墙与沸腾部相连，所述冷却室上部设有第三烟气出口，中部设有第四烟气出口，所述第三烟气出口与旋流部相连，将冷却室第三烟气出口所排出的大于 450℃烟气用于帮助物料干粉进入到旋流部，同时提供热量。

进一步地，所述密封室设置于沸腾部另一侧下方，所述高温网带机穿过密封室，由于高温网带机穿过充气室，其运动过程中会造成充气室密封不严而产生漏风现象，因此设置密封室用于防止漏风，为沸腾室部和旋流部的缺氧燃烧方式提供条件，保证还原气氛。

进一步地，所述高温网带机下部设有充气室，利用充气室鼓入空气，空气通过高温网带机的缝隙进入沸腾部，使物料干粉形成沸腾(翻滚)状态，达到固态物质悬浮于气流中完成燃烧。

进一步地，所述旋风分离器侧壁上设有第一烟气进口，下部设有第二出料口，所述第一烟气进口通过长管道与旋流部相连，所述第二出料口通过下料管连通至沸腾部。

进一步地，所述充气室底部设有第二进风口，中部设有出渣口所述充气室的数量至少1个，不同充气室之间设有围墙，所述进风口与鼓风机相连，所述鼓风机的数量与充气室的数量相同。

进一步地，所述旋流部为圆柱体结构，上部设有第一烟气出口，下部设有第一出料口，侧壁上设有切向第一进风口，所述第一进风口的进风管路上设有第一进料口，所述旋流部长径比为3～10。

进一步地，所述旋流部第一出烟气出口为倒锥形结构，其锥形角度大于 45°，所述旋流部第一出料口为正锥形结构，其锥形角度大于45°。

进一步地，所述沸腾部为长方体结构，上部设有第二烟气出口，侧壁上设有燃料进口，所述沸腾部高度与截面长宽比为2～5。

进一步地，所述沸腾部第二烟气出口为倒锥形结构，其锥形角度大于45°。

进一步地，所述高温网带机由高温网带、托辊、固定装置、滚动装置、传动装置和螺旋拉紧装置组成。

进一步地，所述固定装置包括固定机架和固定钢套；所述滚动装置包括头轮、尾轮和改向轮；所述传动装置包括电动机、传动链条、链轮和轴承；所述螺旋拉紧装置与尾轮相连。

进一步地，所述高温网带为单层编织带或多层编织带，孔径小于0.1mm，孔隙率大于30％，长度小于20m，宽度最大为5m。

进一步地，所述高温网带机的数量为1个或多个。

进一步地，所述旋风分离器的顶部设有第五烟气出口，所述下料管道上设有锁风阀。

进一步地，所述炉体的机壳包括钢制机壳本体、覆盖在机壳本体上的保温材料层和覆盖在保温材料层上的耐火砖层。

进一步地，所述网带式悬浮组合还原炉设有检修平台、压力监测仪安装孔和温度监测仪安装孔，所述检修平台包括楼梯和检修门，所述网带式悬浮组合还原炉通过支架固定在建筑物上。

本实用新型的有益效果如下：

(1)本实用新型针对钢铁厂收尘灰的特性专门设计网带式悬浮组合还原炉作为主要火化提炼设备，不仅设备构造简单独特，操作方便、造价低，而且利用两段组合式旋风燃烧、通过高温还原挥发的独特工艺，用高效的悬浮燃烧方式代替传统的加热方式，延长物料的燃烧时间，不仅加热速度快，而且高温还原反应速度快，反应完全，可以确保钢铁厂收尘灰完全燃烧。

(2)本实用新型制备的网带式悬浮组合还原炉通过固体悬浮方式解决传统的燃烧方法会在窑内结块影响设备安全运转的隐患，而冷却室产生的高温烟气既可以用于粉尘处理所需热源，也可以进行余热回收，节能降耗、易于控制、能量利用率高，实现热能的综合利用。

(3)本实用新型中设置充气室，利用充气室鼓入空气，空气通过高温网带机的缝隙进入沸腾部，使物料干粉形成沸腾(翻滚)状态，达到固态物质悬浮于气流中完成燃烧，同时还能利用冷空气对高温网带机上的炉渣进行冷却。

(4)本实用新型中设置冷却室，可以将沸腾部燃烧后的炉渣进行冷却，同时将少量未燃烧的碳在空气中进一步燃烧，而燃烧后产生的高温烟气输送到旋流部循环使用，低温烟气可以收集备用。

附图说明

图1为网带式悬浮组合还原炉结构示意图；

图2为旋流部切向进风口剖向结构示意图；

图3为机壳构造示意图；

图4为高温网带机结构示意图；

图5为高温网带机仰视图；

图6为托辊固定结构示意图；

上述附图标记：

1、炉体；2、旋风分离器；

11、旋流部；12、沸腾部；13、冷却室；14、密封室；15、高温网带机；16、充气室；

111、第一烟气出口；112、第一出料口；113、第一进风口；114、第一进料口；

121、第二烟气出口；122、燃料进口；

131、第三烟气出口；132、第四烟气出口；133、隔墙；

151、高温网带；152、托辊；153、螺旋拉紧装置；154、固定机架；155、固定钢套；156、头轮；157、尾轮；158、改向轮；159、电动机；1510、传动链条；1511、链轮；1512、轴承；

161、第二进风口；162、出渣口；163、围墙；

21、第五烟气出口；22、第一烟气进口；23、第二出料口；24、下料管；25、锁风阀；

17、机壳本体18、保温材料层；19、耐火砖层。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进一步详细说明。

如图1-5所示，本实施例提供一种网带式悬浮组合还原炉，由炉体1和旋风分离器2组成，炉体1包括旋流部11、沸腾部12、冷却室13、密封室14、高温网带机15和充气室16。

旋流部11设置于沸腾部12上方，旋流部11上部设有第一烟气出口111，下部设有第一出料口112，侧壁上设有切向第一进风口113，第一进风口113的进风管路上设有第一进料口114。

沸腾部12上部设有第二烟气出口121，侧壁上设有燃料进口122。

冷却室13设置于沸腾部12一侧，通过隔墙133与沸腾部12相连，上部设有第三烟气出口131，中部设有第四烟气出口132，第三烟气出口131与旋流部 11第一进风口113相连。

密封室14设置于沸腾部12另一侧下方，高温网带机15穿过密封室14，由于高温网带机15穿过充气室16，其运动过程中会造成充气室16密封不严而产生漏风现象，因此设置密封室14用于防止漏风，为沸腾部12和旋流部11的缺氧燃烧方式提供条件，保证还原气氛。

高温网带机15由高温网带151、托辊152、固定装置、滚动装置、传动装置和螺旋拉紧装置153组成，固定装置包括固定机架154和固定钢套155，滚动装置包括头轮156、尾轮157和改向轮158，传动装置包括电动机159、传动链条 1510、链轮1511和轴承1512，螺旋拉紧装置153与尾轮157相连。

高温网带151为单层编织带或多层编织带，孔径小于0.1mm，孔隙率大于30％，长度小于20m，宽度最大为5m，高温网带运行速度为0.01-0.05m/min。

本实施例中高温网带机的数量为2个。

所述高温网带机15下部设有充气室16，充气室16底部设有第二进风口161，中部设有出渣口162。充气室16的数量至少1个，不同充气室之间设有围墙163，所述第二进风口161与鼓风机相连，所述鼓风机的数量与充气室的数量相同。

旋风分离器2顶部设有第五烟气出口21，侧壁上设有第一烟气进口22，下部设有第二出料口23，第一烟气进口22通过长管道与旋流部第一烟气出口111 相连，第二出料口23通过下料管24连通至沸腾室12内，下料管24道上设有锁风阀25。

本实施例中的旋流部11为圆柱体结构，作为其优选实施方式，其长径比可根据实际需要控制在3～10。

旋流部11第一出烟气出口112为倒锥形结构，作为其优选实施方式，其锥形角度可根据实际需要设置为大于45°，旋流部11第一出料口112为正锥形结构，作为其优选实施方式，其锥形角度可根据实际需要设置为大于45°。

沸腾部12为长方体结构，作为其优选实施方式，其高度与截面长宽比可根据实际需要控制在2～5。

沸腾部12第二烟气出口121为倒锥形结构，作为其优选实施方式，其锥形角度可根据实际需要设置为大于45°。

如图3所示，炉体的机壳包括钢制机壳本体17、覆盖在机壳本体上的保温材料层18和覆盖在保温材料层上的耐火砖层19。

网带式悬浮组合还原炉设有检修平台、压力监测仪安装孔和温度监测仪安装孔，检修平台包括楼梯和检修门，网带式悬浮组合还原炉通过支架固定在建筑物上。

网带式悬浮组合还原炉的工作过程如下：

经过研磨后预热的收尘灰粉料从旋流部第一进料口随着从第一进风口切向进入的高温烟气(循环烟气)进入旋流部，切线进入的气流将旋流部气流运行方向改变为旋转上升模式，旋流部中的粉物得到有效扩散，其中小颗粒粉料随着旋转上升的气流通过旋流部顶部第一烟气出口通过长管道进入旋风分离器内，以便在长管道内延长热交换时间，经旋风分离器分离后的粉料经过其底部的第二出料口排出并沿着下料管进入沸腾部继续燃烧，为防止漏风，下料管中部设有锁风阀，而旋风分离器中分离后的高温烟气(含铅锌)经由旋流分离器顶部的第五烟气出口由抽风机排出。

较大颗粒粉料在旋转气流中被离心力作用甩到边部沿着旋流部筒体边部向下滑落，在旋流部底部锥形出料口处的上升气流裹挟部分回到旋流部，部分落到沸腾部继续焚烧，回到旋流部的粉料再次在旋转气流的作用下部分随高温烟气 (循环烟气)进入旋风分离器进行分离通过下料管进入沸腾部燃烧或直接从旋流部落入沸腾部燃烧，如此循环，直至粉料充分燃烧。

从沸腾部侧面的燃料进口喷入还原剂煤炭，进入沸腾部的物料由于气流的作用使其比较均匀的分布在高温网带机上，从底部充气室第二进风口进入的助燃空气从高温网带机的网带间隙进入炉内，并将粉料形成沸腾(翻滚)状态，达到固态物质悬浮于气流中完成燃烧，煅烧后的炉渣通过高温网带机运送到冷却室内，通过充气室底部充入的冷空气对其进行降温，此时少量未燃烧的碳在空气中进一步燃烧，通过热交换后的高温烟气从冷却室顶部第三烟气出口通过排风机进入旋流部第一进风口，实现烟气循环，低温烟气从冷却室中部第四烟气出口排出进行余热回收或送入旋流部第一进风口，最后进一步燃烧的炉渣通过高温网带机运送到充气室中部出渣口排出。

网带式悬浮组合还原炉的工作原理如下：

从旋流部第一进风口切线进入的高温烟气将旋流部气流运行方向改变为旋转上升模式，从而延长了气流运行时间，增加了物料与气体热交换时间。高温网带悬浮组合炉内的还原剂煤炭在400℃左右高温下开始燃烧，由于本装置采用缺氧燃烧方式，为保证炉内燃烧需要，沸腾部和旋流部鼓入气体大部分为循环烟气，氧含量小于10％，二氧化碳含量高，可以保证缺氧燃烧，煤炭燃烧后产生一氧化碳，旋流部内不会存在氧气，沸腾部内含煤量多，高温条件下(炉内温度大于 950℃)，一部分碳和物料接触产生碳热还原，一部分物料与气体中的一氧化碳接触产生气固反应，将锌、铅等氧化物还原为金属，由于金属锌铅的沸点低，在 600℃以上为气体，从而从进入烟气从高温网带悬浮组合炉顶部与烟气一起排出，脱离固体。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只限于这些说明。对于本实用新型所属领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种网带式悬浮组合还原炉，其特征在于，由炉体和旋风分离器组成，所述炉体包括旋流部、沸腾部、冷却室、密封室、高温网带机和充气室；

所述旋流部设置于沸腾部上方；所述冷却室设置于沸腾部一侧，通过隔墙与沸腾部相连，所述冷却室上部设有第三烟气出口，中部设有第四烟气出口，所述第三烟气出口与旋流部相连；

所述密封室设置于沸腾部另一侧下方，所述高温网带机穿过密封室；所述高温网带机下部设有充气室；

所述旋风分离器侧壁上设有第一烟气进口，下部设有第二出料口，所述第一烟气进口通过长管道与旋流部相连，所述第二出料口通过下料管连通至沸腾部。

2.根据权利要求1所述的网带式悬浮组合还原炉，其特征在于，所述充气室底部设有第二进风口，中部设有出渣口，所述充气室的数量至少1个，不同充气室之间设有围墙，所述第二进风口与鼓风机相连，所述鼓风机的数量与充气室的数量相同。

3.根据权利要求1所述的网带式悬浮组合还原炉，其特征在于，所述旋流部为圆柱体结构，上部设有第一烟气出口，下部设有第一出料口，侧壁上设有切向第一进风口，所述第一进风口的进风管路上设有第一进料口，所述旋流部长径比为3～10。

4.根据权利要求3所述的网带式悬浮组合还原炉，其特征在于，所述旋流部第一出烟气出口为倒锥形结构，其锥形角度大于45°，所述旋流部第一出料口为正锥形结构，其锥形角度大于45°。

5.根据权利要求1所述的网带式悬浮组合还原炉，其特征在于，所述沸腾部为长方体结构，上部设有第二烟气出口，侧壁上设有燃料进口，所述沸腾部高度与截面长宽比为2～5。

6.根据权利要求5所述的网带式悬浮组合还原炉，其特征在于，所述沸腾部第二烟气出口为倒锥形结构，其锥形角度大于45°。

7.根据权利要求1所述的网带式悬浮组合还原炉，其特征在于，所述高温网带机由高温网带、托辊、固定装置、滚动装置、传动装置和螺旋拉紧装置组成；

所述固定装置包括固定机架和固定钢套；所述滚动装置包括头轮、尾轮和改向轮；所述传动装置包括电动机、传动链条、链轮和轴承；所述螺旋拉紧装置与尾轮相连；

所述高温网带为单层编织带或多层编织带，孔径小于0.1mm，孔隙率大于30％，长度小于20m，宽度最大为5m；所述高温网带机的数量为1个或多个。

8.根据权利要求1所述的网带式悬浮组合还原炉，其特征在于，所述旋风分离器的顶部设有第五烟气出口，下料管道上设有锁风阀。

9.根据权利要求1所述的网带式悬浮组合还原炉，其特征在于，所述炉体的机壳包括钢制机壳本体、覆盖在机壳本体上的保温材料层和覆盖在保温材料层上的耐火砖层。

10.根据权利要求1所述的网带式悬浮组合还原炉，其特征在于，所述网带式悬浮组合还原炉设有检修平台、压力监测仪安装孔和温度监测仪安装孔，所述检修平台包括楼梯和检修门，所述网带式悬浮组合还原炉通过支架固定在建筑物上。

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