CN212451317U - 一种超高温气化还原熔融处理固体废弃物的一体化装置 - Google Patents

Abstract

一种超高温气化还原熔融处理固体废弃物的一体化装置，涉及固废处理领域。该处理炉包括受料部分、炉体上部气体回收部分及炉身超高温气化还原熔融部分。受料部分包括受料斗和密封段，密封段中设置惰性气体管和料位计。炉体上部气体回收部分包括集气室、事故排气管、合成气排出管，用于将炉内的炉气从中部收集并排出；炉身超高温气化还原熔融部分包括炉壳，炉壳内壁砌筑有耐火材料，内腔构成熔融炉的炉膛，炉膛断面成圆形，从上到下依次划分为干燥段、气化段、氧化段、还原段、熔融段，炉缸设置空气或富氧空气喷嘴及排液口。本实用新型通过多种不同的设置，解决了进料密封、炉内气流及炉气回收等问题，同时结构简单、制造成本低，应用范围广。

Description

一种超高温气化还原熔融处理固体废弃物的一体化装置

技术领域

本实用新型涉及固废处理领域，具体为一种超高温气化还原熔融处理固体废弃物的一体化装置。

背景技术

熔融还原气化技术是结合20世纪60年代兴起的热解气化技术和高温熔融还原技术有机的结合为一体。相对于传统的固废焚烧工艺，在控制二噁英生成及排放、降低重金属的浸出量、减容性、稳定性、物质回收等方面更具吸引力，可以迅速、大量地处理固体废物和危险废物，在达到无害化、减量化、资源化的同时还可产生合成气，虽然具有广泛的社会效益、良好的环境效益和经济效益，但是现在针对这种技术所对应满足要求的熔融装置种类仍然还不多，所以需要在现有熔融炉的基础上进行改进，以满足该种技术对于固废的处理要求。

发明内容

本实用新型为了解决现有技术中满足超高温气化还原熔融处理固体废弃物要求的熔融炉较少的问题，提供了一种超高温气化还原熔融处理固体废弃物的一体化装置

本实用新型所提供的一种超高温气化还原熔融处理固体废弃物的一体化装置，将缺氧或者欠氧焚烧和熔融有机结合为一体，技术特点是将处理物的干燥、气化、氧化、还原和熔融等过程置于一个设备中进行反应，因此整个工艺过程设备简单、运行和控制相对容易。系统本身有一定的热值要求，运行中需要添加辅助燃料（如焦炭类燃料），并需要通入一定的气化剂（空气或富氧空气）。物料从炉体顶部加入，从上到下一次通过干燥段、气化段、氧化段、还原段和熔融热段。为保证炉内温度，在炉壁布置多层喷嘴，使炉内熔融温度从顶部到底部逐渐升温，达到1500℃以上，从而使底部的物料完全熔融。

本实用新型提供了一种超高温气化还原熔融处理固体废弃物的一体化装置，通过改进加料密封形式，改进炉气导出方式，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：一种超高温气化还原熔融处理固体废弃物的一体化装置，包括受料部分，炉体上部气体回收部分及炉身超高温气化还原熔融部分， 所述受料部分包括从上到下固定连接的受料斗、密封段，所述密封段设有密封阀，分为密封阀Ⅰ与密封阀Ⅱ，所述密封段的内侧壁上设置有惰性气体管，所述密封段的内部设置有料位计；所述炉体上部气体回收部分包括集气室、事故排气管、合成气排出管，所述集气室布置在炉喉部，炉喉部为圆锥形空腔结构，一侧连接有事故排气管，另一侧连接有合成气排出管，连通炉气处理系统；所述炉身超高温气化还原熔融部分包括炉壳，所述炉壳为圆柱形筒体，且内壁砌筑有耐火材料，内腔构成气化还原熔融炉的炉膛，炉膛断面呈圆形，从上到下依次划分为干燥段、气化段、氧化段、还原段、熔融段，所述氧化段至熔融段设置有多排空气或富氧空气喷嘴，每排有多个且沿炉壳的径向均布，所述空气或富氧空气喷嘴穿过炉壳伸入炉膛内部，炉缸底部设置有熔融物排液口；述炉壳外侧的上部设置有冷却喷头、底部设置有集水槽，所述集水槽的底部设置有排水口。

在所述的受料部分中，优选的是，所述密封阀Ⅰ、密封阀Ⅱ为液压板式密封阀；且二者上下同心度排列，密封阀Ⅰ与受料斗相连接，起到屏障的作用，阻断物料与空气的进入；密封阀Ⅱ位于密封阀Ⅰ下方，具有防止炉内烟气外溢及阻隔空气的作用。位于上方的密封阀Ⅰ承接下落的废弃物料，当受料斗中所有物料下落后，密封阀Ⅰ是封闭的，而板式密封阀Ⅱ是打开的，此时物料继续下落进入气化还原熔融炉内。

而且，优选的，集气室为圆锥形空腔结构，此段炉壁向内倾斜角度应大于45°，且与事故排气管及合成气排气管都为耐高温不锈钢。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，从炉料面溢出，进入集气室内，经过合成气排出管排出炉外，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。由于炉气回收系统工作时，呈微负压状态，可以保证炉气全部从中心集气室中排出且不外泄。当遇紧急情况下，需迅速排空炉气时，可开放事故排气管。

优选的，空气或富氧空气喷嘴分为上下两排，且每排空气或富氧空气喷嘴至少4个，空气或富氧空气喷嘴为插入式可换喷嘴，插入角度6°~10°，所述空气或富氧空气喷嘴沿炉壳的径向均布。

优选的，炉体下部设计至少有两个排液口：一个用来排熔融的无机矿物质，另一个排熔融的金属液体。

优选的是，惰性气体管为惰性气体环管，惰性气体一般采用不易燃煤的气体，通常为氮气，惰性气体环管上均布开有分配惰性气体的通气孔，通气孔朝向下方，所述惰性气体环管外接氮气供给系统，在炉顶密封阀内形成正压力。

本实用新型所带的技术效果：本实用新型所提供的一种超高温气化还原熔融处理固体废弃物的一体化装置，具有金属氧化物还原为单质金属的功能，可作为大宗工业固体废弃物满足制造高端建材的基础，如煤矸石、赤泥、工业钢渣等制造微晶玻璃等；具有广泛的社会效益、良好的环境效益和经济效益，而且该装置结构简单可靠、燃料适应范围广、无二次污染。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

1-受料斗，2-料位计，3-惰性气体管，4-密封段，5-密封阀Ⅰ，6-密封阀Ⅱ，7-集气室，8-事故排气管，9-合成气排出管，10-炉壳，11-干燥段，12-气化段，13-氧化段，14-还原段，15-熔融段，16-冷却喷头，17-空气或富氧空气喷嘴，18-集水槽，19-熔融物排液口。

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。

一种超高温气化还原熔融处理固体废弃物的一体化装置，如图1所示：包括受料部分，炉体上部气体回收部分及炉身超高温气化还原熔融部分，所述受料部分包括从上到下固定连接的受料斗1、密封段4，所述密封段4设有密封阀，分为密封阀Ⅰ5与密封阀Ⅱ6，所述密封段4的内侧壁上设置有惰性气体管3，所述密封段4的内部设置有料位计2；所述炉体上部气体回收部分包括集气室7、事故排气管8、合成气排出管9，所述集气室7布置在炉喉部，炉喉部为圆锥形空腔结构，一侧连接有事故排气管8，另一侧连接有合成气排出管9，连通炉气处理系统；所述炉身超高温气化还原熔融部分包括炉壳10，所述炉壳10为圆柱形筒体，且内壁砌筑有耐火材料，内腔构成气化还原熔融炉的炉膛，炉膛断面呈圆形，从上到下依次划分为干燥段11、气化段12、氧化段13、还原段14、熔融段15，所述氧化段13至熔融段15设置有多排空气或富氧空气喷嘴17，每排有多个且沿炉壳10的径向均布，所述空气或富氧空气喷嘴17穿过炉壳10伸入炉膛内部，炉缸底部设置有熔融物排液口19；所述炉壳10外侧的上部设置有冷却喷头16、底部设置有集水槽18，所述集水槽18的底部设置有排水口。

本实施例中采用了优选方案：所述密封阀Ⅰ5、密封阀Ⅱ6为液压板式密封阀；所述料位计2采用激光料位计，所述料位计2上还设有吹灰用的吹扫管；所述事故排气管8、合成气排出管9各一个，所述事故排气管8、合成气排出管9均为斜向上设置；所述事故排气管8材质为不锈钢，所述合成气排出管9材质为耐高温不锈钢；所述空气或富氧空气喷嘴17根据处理物不同设置为1~3排，本实施例中有两排，每排4个喷嘴，所述空气或富氧空气喷嘴17为插入式可换喷嘴，插入角度为6°~10°，本实施例中为8°且喷嘴沿炉壳10的径向均布；所述熔融物排液口19至少两个；所述惰性气体管3为惰性气体环管，所述惰性气体环管上均布开有分配惰性气体的通气孔，通气孔朝向下方，所述惰性气体环管外接惰性气体供给系统；所述惰性气体管3内的惰性气体为不可燃烧气体，本实施例的惰性气体为氮气。

本实施例具体操作为：由原料系统准备的各种废弃物料，通过料罐或者料车提升至炉顶，首先进入受料斗1，由料位计2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，先开启惰性气体管3，往密封段4内充入氮气，避免空气进入，随后开启密封阀Ⅰ5，物料落入密封料筒内，充入氮气并赶走随料进入的空气，当加料完毕，关闭密封阀Ⅰ5，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，随后开启密封阀Ⅱ6，物料进入炉内；顶部废弃物料到达集气室，并沿圆锥面扩张下移，废弃物料下落至集气室7，集气室7上部的炉料，受锥面的影响，向下扩张移动，通过喇叭口后，又逐渐缩小向中心跌落。废弃物料进入炉膛后，首先在干燥段11和气化段12可以充分利用还原反应气体的余热对于落下的物料进行预热，合成气在出口的温度可以降低至300℃以下，其次在氧化段13、还原段14和熔融段15气化后的剩余成分在熔融炉内1300℃以上的高温及氧气的作用下剧烈燃烧熔融，空气或富氧空气喷嘴分为两排，输入反应所需气体，设置空气或富氧空气喷嘴17分为上下两排，每排有4个喷嘴且沿炉壳10的径向均布，最后的无机物熔融落入炉缸，炉缸底部有熔融物排液口19，金属从熔化物中分离出来，无机熔化物排除后可用于高端建材制造。所以反应后的熔融物可以从熔融物排液口19排出，该过程中所产生的炉气从废弃物料内缓慢上升至集气室7，集气室7一侧连接有事故排气管8，另一侧连接有合成气排出管9，合成气排出管9连通炉气处理系统，由外部集气装置收集。炉内物料需要保持在料位下限以上，随着气化还原熔融工作进行，炉内料面逐渐下降，需要及时补充，即当料位计探测到物料料位下限时，开启惰性气体管3，打开密封段4，继续使物料从受料斗1再次进入密封段4中；一段时间后料位计2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16用于给炉壳10降温，所流下的水流入集水槽18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)

1.一种超高温气化还原熔融处理固体废弃物的一体化装置，其特征在于：包括受料部分，炉体上部气体回收部分及炉身超高温气化还原熔融部分；

所述受料部分包括从上到下固定连接的受料斗（1）、密封段（4），所述密封段（4）设有密封阀，分为密封阀Ⅰ（5）与密封阀Ⅱ（6），所述密封段（4）的内侧壁上设置有惰性气体管（3），所述密封段（4）的内部设置有料位计（2）；

所述炉体上部气体回收部分包括集气室（7）、事故排气管（8）、合成气排出管（9），所述集气室（7）布置在炉喉部，炉喉部为圆锥形空腔结构，一侧连接有事故排气管（8），另一侧连接有合成气排出管（9），连通炉气处理系统；

所述炉身超高温气化还原熔融部分包括炉壳（10），所述炉壳（10）为圆柱形筒体，且内壁砌筑有耐火材料，内腔构成气化还原熔融炉的炉膛，炉膛断面呈圆形，从上到下依次划分为干燥段（11）、气化段（12）、氧化段（13）、还原段（14）、熔融段（15），所述氧化段（13）至熔融段（15）设置有多排空气或富氧空气喷嘴（17），每排有多个且沿炉壳（10）的径向均布，所述空气或富氧空气喷嘴（17）穿过炉壳（10）伸入炉膛内部，炉缸底部设置有熔融物排液口（19）；

所述炉壳（10）外侧的上部设置有冷却喷头（16）、底部设置有集水槽（18），所述集水槽（18）的底部设置有排水口。

2.根据权利要求1所述的一种超高温气化还原熔融处理固体废弃物的一体化装置，其特征在于：所述密封阀Ⅰ（5）、密封阀Ⅱ（6）为液压板式密封阀；所述料位计（2）采用激光料位计，所述料位计（2）上还有吹灰用的吹扫管。

3.根据权利要求1所述的一种超高温气化还原熔融处理固体废弃物的一体化装置，其特征在于：所述事故排气管（8）、合成气排出管（9）各一个，所述事故排气管（8）、合成气排出管（9）均为斜向上设置。

4.根据权利要求1所述的一种超高温气化还原熔融处理固体废弃物的一体化装置，其特征在于：所述事故排气管（8）材质为不锈钢，所述合成气排出管（9）材质为耐高温不锈钢。

5.根据权利要求1所述的一种超高温气化还原熔融处理固体废弃物的一体化装置，其特征在于：所述空气或富氧空气喷嘴（17）根据处理物不同设置为1~3排，每排至少4个喷嘴，所述空气或富氧空气喷嘴（17）为插入式可换喷嘴，插入角度为6°~10°，所述空气或富氧空气喷嘴（17）沿炉壳（10）的径向均布。

6.根据权利要求1所述的一种超高温气化还原熔融处理固体废弃物的一体化装置，其特征在于：所述熔融物排液口（19）至少两个。

7.根据权利要求1所述的一种超高温气化还原熔融处理固体废弃物的一体化装置，其特征在于：所述惰性气体管（3）为惰性气体环管，所述惰性气体环管上均布开有分配惰性气体的通气孔，通气孔朝向下方，所述惰性气体环管外接惰性气体供给系统。

8.根据权利要求1或7所述的一种超高温气化还原熔融处理固体废弃物的一体化装置，其特征在于：所述惰性气体管（3）内的惰性气体为不可燃烧气体。

9.根据权利要求8所述的一种超高温气化还原熔融处理固体废弃物的一体化装置，其特征在于：所述不可燃烧气体为氮气。

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