CN212319723U - 一种中心集气的固废和危废气化熔融炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种中心集气的固废和危废气化熔融炉，涉及固废处理熔炉领域。该处理炉，包括炉顶装料系统、炉喉中心集气装置和炉身气化熔融部分，炉顶装料系统用于给炉内送料，包括受料斗、密封阀和密封料筒，密封阀中设置充氮管和料位计。炉喉中心集气装置用于中心集气，将炉内的炉气从中部收集并排出，包括导气梁、集气钟和喉部壳体，集气钟通过导气梁固定于喉部壳体中心部位。炉身气化熔融部分包括炉壳、耐火材料炉衬、炉膛、炉缸，炉缸设置风口装置、排液口。本实用新型通过设置炉顶密封阀、充氮设施，改进加料密封形式，设置炉喉中心集气装置，改变炉气导出方式，解决了进料密封、炉内气流等问题，同时结构简单、制造成本低，应用范围广。

Description

一种中心集气的固废和危废气化熔融炉

技术领域

本实用新型涉及固废处理熔融炉领域，具体为一种中心集气的固废和危废气化熔融炉。

背景技术

现代社会生产生活中，产生的大量固体废物和危险废物需要无害化处理，采用燃料燃烧提供热源的竖筒式熔融炉，可以将危废固废中的有机物裂解、气化，产生燃料加以利用，无机物熔融成玻璃体可将有害重金属稳定固化，使其资源化再利用，相较其他如电力熔融等处理方式，具有设备投入少，运行成本低的特点。

现有的炉气出口在加料口之下并且带有密封料筒的熔融炉，其结构特征是，熔融炉加料口下部设有密封料筒，密封料筒下设有炉气环室，炉气环室连接炉气出口，炉气环室汇集的炉内反应产生的大量炉气，通过炉气出口排出，进入炉气处理系统。炉料从加料口加入后，在密封料筒内保持一定高度，炉气处理系统工作时，炉气环室和炉气出口呈负压状态。

这种熔融炉的设计意图是利用密封料筒内料柱对气体产生一定阻力，阻挡空气进入炉气环室，但实际上仍然会有部分空气在敞开的加料口，通过密封料筒中炉料的间隙进入炉气环室，这部分空气，不仅增大了炉气处理系统负荷，同时由于空气中氧气成分的混入，增加了炉气爆燃的危险。同时密封料筒中的炉料与炉身预热区炉料直通，其重量全部施压在预热区，通过预热区传导，增大了熔化区的受压，造成熔化区过分挤压，影响炉料透气性。熔融炉内反应产生的高温炉气，经过预热区，对冷料进行干燥、加热，最终在预热区上端进入炉气环室，由于中心料柱的存在，预热区料柱中心区域气流阻力大于外缘，加上炉壁效应，预热区炉内气流主要沿着料柱外缘上升，使得预热区料柱外缘气流速度快，热流量大，温度高，反映到熔化区，使得靠近炉壁处的熔化位置高于炉中心部位，而向中心部逐渐降低，熔化区呈凹形，影响中心熔炼进程，造成熔化不均匀的后果，进而影响熔炼效率。

为了综合解决上述这些问题，需要设计新的固废熔融处理装置或者改进现有的熔融炉。

发明内容

针对上述现有熔融炉的技术缺陷，本实用新型提供了一种中心集气的固废和危废气化熔融炉，通过改进加料密封形式，改变炉气导出方式，解决了进料密封、炉内气流等问题。

本实用新型是通过如下技术方案来实现的：一种中心集气的固废和危废气化熔融炉，包括炉顶装料系统、炉喉中心集气装置和炉身气化熔融部分，所述炉顶装料系统包括从上到下固定连接的受料斗、密封阀与密封料筒，所述密封阀的侧壁上设置有充氮管，所述密封阀的下部设置有料位计。所述炉喉中心集气装置包括导气梁、集气钟及炉喉外壳，所述炉喉外壳为圆锥筒体，上口与密封料筒连接、下口与炉壳连接；所述集气钟为圆锥钟形结构、且其下腔为集气室，所述集气钟通过多个导气梁固定于炉喉外壳的中心部位，所述导气梁均布于集气钟的侧壁上，所述导气梁为空心梁、且与集气室相通，所述导气梁穿出炉喉外壳侧壁后通过炉气接管连接于炉气总管；所述炉气总管连接炉气处理系统。所述炉身气化熔融部分包括炉壳，所述炉壳为圆柱形筒体、且内壁砌筑有或者喷涂有耐火材料炉衬，所述炉衬的内腔构成熔融炉的炉膛，所述炉膛的断面呈圆形，所述炉膛从上到下依次划分为预热区、熔化区和过热区，所述预热区的上端直径逐渐扩大直至与炉喉外壳的下部内腔对应相接，所述过热区底部为炉缸，所述炉缸的上部设置有风口装置、底部设置有熔融物排液口；所述风口装置有多个、且沿炉壳的径向均布，所述风口装置穿过炉壳伸入炉膛至炉缸上部；所述炉壳外侧的上部设置有冷却喷头、底部设置有集水槽，所述集水槽的底部还设置有排水口。

本实用新型所提出的一种中心集气的固废和危废气化熔融炉，从解决加料过程密封问题入手，进而解决炉气的导出问题，通过改进炉料装料，改善炉内气流分布，促使气化熔融反应过程顺利进行。

本实用新型炉顶装料系统采用了三重密封形式：a.密封阀完成机械密封；b.充氮管实现氮气密封；c.密封料柱增加空气阻力。密封原理如下：炉顶装料系统的受料斗设置在密封阀上部，密封阀同时起到密封和挡料的作用（密封阀的结构也为创新点，其具体内容在另一专利申请中提出），密封阀关闭状态，由原料系统准备的各种炉料，通过料罐或者料车提升至炉顶，首先加进受料斗，当炉内需要加料时，提前开启充氮管，往密封阀及密封料筒内充入氮气，然后开启密封阀，炉料落入密封料筒，加料完毕，关闭密封阀。加料密封阀开启阶段，因为有密封料柱的阻力作用，以及密封阀、密封料筒内氮气存在，炉内只会有极少量的氮气进入，而不会有空气进入，达到密封的效果。炉顶装料系统密封的同时，还可以采用料位计对于密封料筒内的料的高度进行检测，根据炉料的高度，来决定是否开启密封阀，是否进料。

本实用新型的炉喉中心集气装置，取消了现有工艺的集气环室，代以中心集气钟，用导气梁将炉气直接导出炉外，炉喉中心集气装置包括导气梁、集气钟及炉喉外壳，在炉喉外壳中心设置集气钟，集气钟下部为炉膛部分。集气钟表面为圆锥形状，由密封料筒来的炉料经过集气钟时，沿着集气钟光滑表面下降扩张，经过集气钟下沿到达炉膛预热区上部，炉料在炉膛继续下降过程中，又逐渐缩小向中心下落，形成倒锥形料面，倒锥形料面间空腔与集气钟的下腔共同构成集气室。来自炉膛反应产生的大量炉气，在上升到炉膛预热区上部时，从炉料倒锥形料面溢出，进入集气室，经过导气梁排出炉外，在炉外经过炉气接管汇集到总管，最后送至炉气处理系统进行后期处理。由于炉气处理系统工作时，呈负压状态，可以保证炉气全部从中心集气装置中排出。集气钟和导气梁对其上部炉料具有支撑作用，密封料筒中保持有一定高度的炉料，炉料重量大部分压在集气钟上和导气梁上，绕过集气钟的炉料一部分又压在了炉膛预热区的上扩口上，减轻了炉料对炉膛熔化区的压力。

本实用新型的炉身气化熔融部分是熔融炉的主要工艺环节，气化熔融过程在炉膛中完成，通过炉料的预热、熔化、过热过程，炉料中有机物气化裂解，生成可燃气体，一部分在炉膛与氧气反应产生热量，一部分排出炉体进行再利用，炉料中无机物熔融成液态物质，从熔融物排液口排出，进行水淬处理。炉身气化熔融部分包括炉壳和炉膛，在炉壳的内壁砌筑有或者喷涂有耐火材料炉衬，炉衬的内腔构成熔融炉的炉膛，炉膛的断面呈圆形，炉膛上部是预热区，往下依次是熔化区、过热区，最下部是炉缸，炉膛内进行强烈氧化还原反应，完成对炉料的处理。预热区的上端直径逐渐扩大直至与炉喉外壳的下部内腔对应相接，形成一个喇叭口，过热区底部为炉缸，炉缸为熔融物堆集并排出的位置，底部设置有熔融物排液口，炉缸的上部设置有风口装置，风口装置为鼓入炉内所需要的气体的装置，一般风口装置有多个、且沿炉壳的径向均布，风口装置穿过炉壳伸入炉膛至炉缸上部。

本实用新型工作过程如下：由原料系统准备的各种炉料，通过料罐或者料车提升至炉顶，首先加进受料斗，由料位计即时探测料位高度，当料位下降到料位下限时，给出加料信号，先开启充氮管，往密封阀及密封料筒内充入氮气，随后开启密封阀，炉料落入密封料筒，充入氮气，避免空气进入，并赶走随料进入的空气，继续充入氮气对料柱中炉气进行压制，实现氮气密封功能，完全隔绝空气进入；顶部炉料到达炉喉，并沿圆锥面扩张下移，料筒中的炉料绕过导气梁下落至集气钟段，集气钟上部的炉料，受集气钟锥面的影响，向下扩张移动，通过喇叭口后，又逐渐缩小向中心跌落形成倒锥形料面，并形成集气室。炉料进入炉膛后，首先对于落下的物料进行预热，然后进行熔化，最后过热，风口装置输入反应所需气体，最后的反应物落入炉缸，炉缸底部有熔融物排液口，所以反应后的熔融物可以从熔融物排液口排出，该过程中所产生的炉气从炉料内缓慢上升至集气室，然后从导气梁进入炉气接管，最后进入炉气总管，由外部集气装置收集，当料位计探测到物料距离受料斗的距离大于某一阈值时，即到达料位下限时，再通入氮气，打开封气阀，继续使物料从受料斗再进入密封料筒，再进行后续的反应与集气动作，循环往复。炉内工作时，炉外壁也需要冷却，炉壳外侧的上部设置的冷却喷头喷于外壁上可以进行冷却，底部设置有集水槽，用于集冷却过的水，一般集水槽需要避开熔融物排液口，集水槽的底部还设置有排水口，用于排出集水槽内的水。

优选的，所述密封阀为液压钟阀；所述料位计采用激光料位计。

优选的，所述充氮管为设置在密封阀内壁的氮气环管，环管上均布开有分配氮气的通气孔，通气孔朝向下方，所述氮气环管外接氮气供给系统。

优选的，所述充氮管还连接有料位计探头吹扫管，用于探头清灰，由于料位计使用一段时间后就会积灰，所以需要一个吹扫管，可以给探头清灰。

优选的，所述集气钟为圆锥钟形结构，圆锥角60～80°，下口直径为炉膛直径的0.7～0.9倍。

优选的，所述导气梁至少两个、且断面为矩形。

优选的，所述导气梁和集气钟材质为耐高温不锈钢。

优选的，所述风口装置至少两个，所述风口装置为插入式可换风嘴复合风口，插入角度6～10°。

优选的，所述熔融物排液口至少一个。

与现有技术相比本实用新型具有以下有益效果：本实用新型所提供的一种中心集气的固废和危废气化熔融炉，炉顶装料密封装置实现在加料过程中，阻隔空气进入炉气处理系统，减轻炉气处理系统负担，由于没有氧气混入，杜绝了爆燃事故的发生；非接触探料尺检测料位高度，快速准确；炉喉中心集气装置减轻炉料对炉膛压力，减弱炉壁效应，提高炉膛截面上炉气流速的均匀性，熔化区变得平坦，中心熔炼强度增强，带来气化熔融效率得以提高。本实用新型的炉喉中心集气的气化熔融炉还具有结构简单、制造成本低的特点，可以用于各种固体原料的气化熔融处理。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

图2为本实用新型实施例的中心集气装置结构俯视图。

图中标记如下：1-受料斗，2-充氮管，3-密封阀，4-料位计，5-密封料筒，6-炉料，7-导气梁，8-集气钟，9-炉喉外壳，10-集气室，11-预热区，12-熔化区，13-过热区，14-炉缸，15-熔融物排液口，16-集水槽，17-风口装置，18-炉壳，19-炉衬，20-炉膛，21-冷却喷头，22-炉气接管，23-炉气总管。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

一种中心集气的固废和危废气化熔融炉，如图1和图2所示：包括炉顶装料系统、炉喉中心集气装置和炉身气化熔融部分，所述炉顶装料系统包括从上到下固定连接的受料斗1、密封阀3与密封料筒5，所述密封阀3的侧壁上设置有充氮管2，所述密封阀3的下部设置有料位计4。所述炉喉中心集气装置包括导气梁7、集气钟8及炉喉外壳9，所述炉喉外壳9为圆锥筒体，上口与密封料筒5连接、下口与炉壳18连接；所述集气钟8为圆锥钟形结构、且其下腔为集气室10，所述集气钟8通过多个导气梁7固定于炉喉外壳9的中心部位，所述导气梁7均布于集气钟8的侧壁上，所述导气梁7为空心梁、且与集气室10相通，所述导气梁7穿出炉喉外壳9侧壁后通过炉气接管22连接于炉气总管23；所述炉气总管23连接炉气处理系统；所述炉身气化熔融部分包括炉壳18，所述炉壳18为圆柱形筒体、且内壁砌筑有或者喷涂有耐火材料炉衬19，所述炉衬19的内腔构成熔融炉的炉膛20，所述炉膛20的断面呈圆形，所述炉膛20从上到下依次划分为预热区11、熔化区12和过热区13，所述预热区11的上端直径逐渐扩大直至与炉喉外壳9的下部内腔对应相接，所述过热区13底部为炉缸14，所述炉缸14的上部设置有风口装置17、底部设置有熔融物排液口15；所述风口装置17有多个、且沿炉壳18的径向均布，所述风口装置17穿过炉壳18伸入炉膛20至炉缸14上部。所述炉壳18外侧的上部设置有冷却喷头21、底部设置有集水槽16，所述集水槽16的底部还设置有排水口。

本实施例中采用了优选方案：所述密封阀3为液压钟阀；所述料位计4采用激光料位计；所述充氮管2为设置在密封阀3内壁的氮气环管，环管上均布开有分配氮气的通气孔，通气孔朝向下方，所述氮气环管外接氮气供给系统；所述充氮管2还连接有料位计探头吹扫管，用于探头清灰；所述集气钟8为圆锥钟形结构，圆锥角60°～80°，本实施例中为60°，下口直径为炉膛直径的0.7～0.9倍，本实施例中为0.8倍；所述导气梁7至少两个、且断面为矩形；所述导气梁7和集气钟8材质为耐高温不锈钢；所述风口装置17至少两个，所述风口装置17为插入式可换风嘴复合风口，插入角度6～10°，本实施例中为8°；所述熔融物排液口15至少一个，本实施例中为一个。

本实施例具体操作为：由原料系统准备的各种炉料，通过料罐或者料车提升至炉顶，首先加进受料斗，由料位计4即时探测料位高度，当料位在料位下限以下时，给出加料信号，先开启充氮管2，往密封阀3及密封料筒5内充入氮气，随后开启密封阀3，炉料落入密封料筒5，充氮管2充入氮气，避免空气进入，并赶走随料进入的空气，当加料完毕，关闭密封阀3，但是继续充入氮气对料柱中炉气进行压制，实现氮气密封功能，完全隔绝空气进入；顶部炉料到达炉喉，并沿圆锥面扩张下移，料筒中的炉料6绕过导气梁7下落至集气钟8段，集气钟8上部的炉料，受集气钟8锥面的影响，向下扩张移动，通过喇叭口后，又逐渐缩小向中心跌落形成倒锥形料面，并形成集气室10。炉料6进入炉膛20后，首先对于落下的物料进行预热，然后进行熔化，最后使其过热，风口装置17输入反应所需气体，最后的反应物落入炉缸14，炉缸14底部有熔融物排液口15，所以反应后的熔融物可以从熔融物排液口15排出，该过程中所产生的炉气从炉料6内缓慢上升至集气室10，然后从导气梁7进入炉气接管22，最后进入炉气总管23，由外部集气装置收集，密封料筒5中炉料需要保持在料位下限以上，随着熔炼工作进行，料面逐渐下降，需要及时补充，即当料位计探测到物料距离密封阀3的距离大于某一阈值时，即到达料位下限时，开启充氮管2，打开密封阀3，继续使物料从受料斗1再次进入密封料筒5；一段时间后料位计4的探头落灰，料位计探头上设有吹扫管，用于探头清灰；冷却喷头21用于给炉壳18外壁降温，所流下的水流入集水槽16，并通过底部的排水口排出。

本实用新型要求保护的范围不限于以上具体实施方式，而且对于本领域技术人员而言，本实用新型可以有多种变形和更改，凡在本实用新型的构思与原则之内所作的任何修改、改进和等同替换都应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种中心集气的固废和危废气化熔融炉，包括炉顶装料系统、炉喉中心集气装置和炉身气化熔融部分，其特征在于：

所述炉顶装料系统包括从上到下固定连接的受料斗（1）、密封阀（3）与密封料筒（5），所述密封阀（3）的侧壁上设置有充氮管（2），所述密封阀（3）的下部设置有料位计（4）；

所述炉喉中心集气装置包括导气梁（7）、集气钟（8）及炉喉外壳（9），所述炉喉外壳（9）为圆锥筒体，上口与密封料筒（5）连接、下口与炉壳（18）连接；所述集气钟（8）为圆锥钟形结构、且其下腔为集气室（10），所述集气钟（8）通过多个导气梁（7）固定于炉喉外壳（9）的中心部位，所述导气梁（7）均布于集气钟（8）的侧壁上，所述导气梁（7）为空心梁、且与集气室（10）相通，所述导气梁（7）穿出炉喉外壳（9）侧壁后通过炉气接管（22）连接于炉气总管（23）；所述炉气总管（23）连接炉气处理系统；

所述炉身气化熔融部分包括炉壳（18），所述炉壳（18）为圆柱形筒体、且内壁砌筑有或者喷涂有耐火材料炉衬（19），所述炉衬（19）的内腔构成熔融炉的炉膛（20），所述炉膛（20）的断面呈圆形，所述炉膛（20）从上到下依次划分为预热区（11）、熔化区（12）和过热区（13），所述预热区（11）的上端直径逐渐扩大直至与炉喉外壳（9）的下部内腔对应相接，所述过热区（13）底部为炉缸（14），所述炉缸（14）的上部设置有风口装置（17）、底部设置有熔融物排液口（15）；所述风口装置（17）有多个、且沿炉壳（18）的径向均布，所述风口装置（17）穿过炉壳（18）伸入炉膛（20）至炉缸（14）上部；

所述炉壳（18）外侧的上部设置有冷却喷头（21）、底部设置有集水槽（16），所述集水槽（16）的底部还设置有排水口。

2.根据权利要求1所述的一种中心集气的固废和危废气化熔融炉，其特征在于：所述密封阀（3）为液压钟阀；所述料位计（4）采用激光料位计。

3.根据权利要求1所述的一种中心集气的固废和危废气化熔融炉，其特征在于：所述充氮管（2）为设置在密封阀（3）内壁的氮气环管，环管上均布开有分配氮气的通气孔，通气孔朝向下方，所述氮气环管外接氮气供给系统。

4.根据权利要求1或3所述的一种中心集气的固废和危废气化熔融炉，其特征在于：所述充氮管（2）还连接有料位计探头吹扫管，用于探头清灰。

5.根据权利要求1所述的一种中心集气的固废和危废气化熔融炉，其特征在于：所述集气钟（8）为圆锥钟形结构，圆锥角60～80°，下口直径为炉膛直径的0.7～0.9倍。

6.根据权利要求1所述的一种中心集气的固废和危废气化熔融炉，其特征在于：所述导气梁（7）至少两个、且断面为矩形。

7.根据权利要求1所述的一种中心集气的固废和危废气化熔融炉，其特征在于：所述导气梁（7）和集气钟（8）材质为耐高温不锈钢。

8.根据权利要求1所述的一种中心集气的固废和危废气化熔融炉，其特征在于：所述风口装置（17）至少两个，所述风口装置（17）为插入式可换风嘴复合风口，插入角度6～10°。

9.根据权利要求1所述的一种中心集气的固废和危废气化熔融炉，其特征在于：所述熔融物排液口（15）至少一个。

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