CN214249609U - 一种旋流燃烧熔融炉 - Google Patents

Abstract

本申请涉及危废处置技术领域，公开了一种旋流燃烧熔融炉，包括：熔融炉炉体，熔融炉炉体的底部具有熔融炉出口；设置于熔融炉炉体的侧壁上的多个用于向熔融炉炉体内部输送空气、燃料和灰渣的喷嘴，每一个喷嘴贯穿侧壁、且喷嘴的一端伸入熔融炉炉体的内部；其中，各喷嘴位于同一平面、并且沿以熔融炉炉体的中心线为中心的圆周均匀分布，每一个喷嘴的中心线与熔融炉炉体的中心线之间偏心设置，以使得各喷嘴喷出的气体在熔融炉炉体内部形成环绕熔融炉炉体的中心线、沿侧壁内表面的旋流。本申请公开的旋流燃烧熔融炉，不仅能够有效解决灰渣处置过程中有机杂质脱除问题，还能降低灰渣处置能耗。

Description

一种旋流燃烧熔融炉

技术领域

本申请涉及危废处置技术领域，特别涉及一种旋流燃烧熔融炉。

背景技术

随着我国国民经济快速发展，生活垃圾、医疗废弃物等固废生成量快速上升，一般处理这些固废是通过填埋和焚烧的方法，其中，填埋不仅占用大量土地，而且容易对环境造成破坏，焚烧法可有效降低这些废物毒害性，是固废处置的有效方法。

然而，固废经焚烧处置后，会形成富含二噁英、重金属离子等有害物质的灰渣，这些灰渣属于危险废弃物。传统方法采用螯合固化后填埋的方式处置这些灰渣，处置成本高，且存在对环境造成二次污染的风险。因此，如何低成本且有效地去除废渣中的有机物是本领域的技术人员需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种旋流燃烧熔融炉，能够有效解决灰渣处置过程中有机杂质脱除问题，降低灰渣处置能耗。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种旋流燃烧熔融炉，包括：

熔融炉炉体，所述熔融炉炉体的底部具有熔融炉出口；

设置于所述熔融炉炉体的侧壁上的多个用于向所述熔融炉炉体内部输送空气、燃料和灰渣的喷嘴，每一个所述喷嘴贯穿所述侧壁、且所述喷嘴的一端伸入所述熔融炉炉体的内部；其中，各所述喷嘴位于同一平面、并且沿以所述熔融炉炉体的中心线为中心的圆周均匀分布，每一个所述喷嘴的中心线与所述熔融炉炉体的中心线之间偏心设置，以使得各所述喷嘴喷出的气体在所述熔融炉炉体内部形成环绕所述熔融炉炉体的中心线、沿所述侧壁内表面的旋流。

上述旋流燃烧熔融炉，包括熔融炉炉体，炉体的侧壁上设有多个喷嘴，多个喷嘴位于同一平面、沿以熔融炉炉体的中心线为中线的圆周均匀分布，且每一个喷嘴偏心设置，以使得各喷嘴喷出的气体能够在熔融炉炉体内部形成沿侧壁内表面的旋流。上述熔融炉的工作原理如下：灰渣、空气以及燃料经过喷嘴进入熔融炉中，燃料与空气经过燃烧后形成高温气体，灰渣与高温气相换热后，熔融呈小液滴，由于各喷嘴喷出的气体在熔融炉炉体内形成了沿侧壁内表面的旋流，在旋流的作用下，小液滴由于自身离心力的作用，随气体向下旋流的过程中会附着于侧壁内表面，并在自身重力作用下沿着侧壁内表面向下流。同时，在小液滴向下流的过程中，熔融态灰渣中的有机物会发生热解氧化作用，从而去除了灰渣中的有机物，最后，熔融态灰渣和烟气均从底部的熔融炉出口离开熔融炉。此外，灰渣中的有机物在脱除过程中，会与助燃空气燃烧放热，可提供系统运行所需的热量，从而有效降低灰渣处置过程的能耗。

因此，本实用新型中的旋流燃烧熔融炉，通过在熔融炉炉体的侧壁上设置均匀分布的喷嘴，喷嘴的中心线与炉体的中心线之间偏心设置，能够有效去除通过喷嘴进入炉体内的灰渣中的有机物，由于设备结构简单，使得脱除有机物的成本降低。

优选地，每一个所述喷嘴的中心线延长线与所述熔融炉炉体的中心线之间的距离在1/6熔融炉炉体直径到1/3熔融炉炉体直径之间。

优选地，还包括设置于所述侧壁内表面、位于所述喷嘴与所述熔融炉出口之间的多个凸起部。

优选地，每一个所述凸起部沿所述熔融炉炉体的侧壁周向设置。

优选地，所述凸起部间隔设置，且每相邻两个凸起部之间的距离相等。

优选地，所述喷嘴的数量大于等于3。

优选地，所述喷嘴包括用于输送燃料的内通道和用于输送空气以及灰渣的外通道，所述内通道为贯穿所述喷嘴的圆柱体，所述外通道为贯穿所述喷嘴、以所述内通道为中心的环形结构。

优选地，还包括位于所述熔融炉炉体顶部的烘炉喷嘴入口。

优选地，还包括与所述熔融炉出口连通的冷却设备。

附图说明

图1为本实用新型中的旋流燃烧熔融炉的整体结构示意图；

图2为本实用新型中的喷嘴平面结构示意图；

图3为本实用新型中的喷嘴头部示意图。

图中：

1-熔融炉炉体；2-喷嘴；21-内通道；22-外通道；3-凸起部；4-熔融炉出口；5-烘炉喷嘴入口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参考图1以及图2，本实用新型提供了一种旋流燃烧熔融炉，包括：熔融炉炉体1，熔融炉炉体1的底部具有熔融炉出口4；熔融炉炉体1的侧壁上设有多个喷嘴2，喷嘴2用于向熔融炉炉体1内部输送空气、燃料以及灰渣，每一个喷嘴2贯穿熔融炉炉体1的侧壁、且喷嘴2的一端伸入至熔融炉炉体1的内部。其中，各喷嘴2均位于同一平面、并且沿以熔融炉炉体1的中心线为中心的圆周均匀分布，每一个喷嘴2的中心线与熔融炉炉体1的中心线之间偏心设置、以使得各喷嘴2喷出的气体在熔融炉炉体1的内部形成环绕熔融炉炉体1的中心线、并且沿侧壁内表面的旋流。

上述旋流燃烧熔融炉，包括熔融炉炉体1，炉体的侧壁上设有多个喷嘴2，多个喷嘴2位于同一平面、沿以熔融炉炉体1的中心线为中线的圆周均匀分布，且每一个喷嘴2偏心设置，以使得各喷嘴2喷出的气体能够在熔融炉炉体1内部形成沿侧壁内表面的旋流。上述熔融炉的工作原理如下：灰渣、空气以及燃料经过喷嘴2进入熔融炉中，燃料与空气经过燃烧后形成高温气体，灰渣与高温气相换热后，熔融呈小液滴，由于各喷嘴2喷出的气体在熔融炉炉体1内形成了沿侧壁内表面的旋流，在旋流的作用下，小液滴由于自身离心力的作用，随气体向下旋流的过程中会附着于侧壁内表面，并在自身重力作用下沿着侧壁内表面向下流。同时，在小液滴向下流的过程中，熔融态灰渣中的有机物会发生热解氧化作用，从而去除了灰渣中的有机物，最后，熔融态灰渣和烟气均从底部的熔融炉出口4离开熔融炉。此外，灰渣中的有机物在脱除过程中，会与助燃空气燃烧放热，可提供系统运行所需的热量，从而有效降低灰渣处置过程的能耗。

上述旋流燃烧熔融炉，通过将喷嘴2的中心线与熔融炉炉体1的中心线之间偏心设置，以使得各喷嘴2喷出的气体在炉体内部形成旋流，从而使得熔融态灰渣在旋流的作用下沿侧壁内表面流下，并在向下流的过程中熔融态灰渣中的有机物发生热解氧化作用，以此方法可有效脱除灰渣中的有机物。并且，上述熔融炉的结构简单，单位质量的灰渣处置能耗低，可保持系统运行的稳定性。

需要说明的是，灰渣经过简单的碾磨后再进入熔融炉的高温环境中，由于颗粒内部受热不均而破裂为更加细小的颗粒，这些细小的颗粒能够提高高温燃气之间的传热效率。

还需要说明的是，上述熔融炉使用的燃料可以是天然气、焦炉气或其他可燃气体。

示例性的，当利用本申请中的旋流燃烧熔融炉建立一个处理医疗垃圾焚烧后灰渣为主要成分的处置中心时，处置规模为5000吨/年，采用天然气和空气作为燃料和助燃剂，为保证灰渣有效熔融，出口烟气温度需为1300℃。由于灰渣中有机物可提供部分灰渣处置所需能量且旋流熔融炉能量利用率高，单位质量灰渣处置能耗较现有燃料型熔融炉低25％。

或者，示例性的，当利用本申请中的旋流燃烧熔融炉建立一个处理生活垃圾焚烧后灰渣为主要成分的处置中心，处置规模为10000吨/年，采用天然气和空气作为燃料和助燃剂，为保证灰渣有效熔融，出口烟气温度需为1250℃。由于灰渣中有机物可提供部分灰渣处置所需能量且旋流熔融炉能量利用率高，单位质量灰渣处置能耗较现有燃料型熔融炉降低30％。

因此，本实用新型提供的旋流燃烧熔融炉在有效脱除灰渣中的有机物的同时，还可有效地降低能耗，节约成本。

一种实施例中，每一个喷嘴2的中心线延长线与熔融炉炉体1的中心线之间的距离可控制在1/6熔融炉炉体1直径到1/3熔融炉炉体1直径之间，由于各喷嘴2位于同一平面，不仅可使得喷嘴2喷出的气流之间协同作用以产生旋流，还可避免火焰直接冲刷耐火砖，从而实现有效保护喷嘴2平面周围的耐火砖。

为了增加熔融态的灰渣在炉体内部流下的行程，一种实施例中，可在炉体的侧壁内表面设置多个凸起部3，凸起部3位于喷嘴2与熔融炉出口4之间，当熔融态的灰渣在自身的离心力作用下附着于侧壁内表面并向下流时，由于凸起部3增加了到熔融炉出口4的行程，在此过程中，可增加熔融态灰渣内部离子交换以及其与高温燃气的传质作用，从而使得灰渣中的有机物更多地在熔融炉炉体1内部被脱除，进一步降低熔融炉出口4处的熔融态灰渣中的有机物含量。此外，还可将灰渣中的重金属离子均布在灰渣中。

需要说明的是，沿熔融炉炉体1的中心线方向，凸起部整体的长度不做限定，在一定程度上，凸起部整体的长度越长越好，从而可使灰渣中的更多的有机物脱除。

具体地，上述每一个凸起部3可以是沿熔融炉炉体1的侧壁内表面一周而设置，也可以是沿侧壁内表面一周的范围内的多个相同的凸起部3。一种实现方式中，多个凸起部3之间为间隔设置，且每相邻两个凸起部3之间的距离相等，需要说明的是，每相邻两个凸起部3之间的距离可以为0。

一般来说，本申请中的喷嘴2的数量在3个及以上，可较好地形成沿侧壁内表面的旋流。一种实现方式中，喷嘴2的数量可根据熔融炉的直径来决定，常规的熔融炉可设置4个喷嘴2，每相邻两个喷嘴2之间为90度的夹角，4个喷嘴2喷出的气体协同作用以产生旋流；或者，当熔融炉的直径较大时，可设置6个喷嘴2，每相邻两个喷嘴2之间的夹角为60度，各喷嘴2喷出的气体协同作用以产生旋流。

需要说明的是，上述对于喷嘴2的数量的限定仅仅是举例说明，在实际生产应用中也可选择其他的数量。

一种实施例中，可参考图3，上述喷嘴2包括外通道22和内通道21，内通道21为贯穿喷嘴2的圆柱体结构，外通道22则是以内通道21为中心、环绕内通道21的环形通道结构，其中，内通道21用于向熔融炉炉体1内部输送燃料，外通道22用于向熔融炉炉体1内部输送空气以及灰渣。将喷嘴2分隔成内外通道22，可便于分开控制燃料以及空气的输送量，以便于及时调整。此外，喷嘴2在外通道22壁面和喷嘴2壁面之间可设置冷却水循环夹套，用于冷却喷嘴2，确保喷嘴2长周期稳定运行。

在本申请中，由于灰渣中的有机物在脱除过程中，会与助燃空气燃烧放热，还可提供系统运行所需的热量，从而降低了灰渣处置过程中的能耗，灰渣中有机物含量越高，本申请中熔融炉实际单位灰渣处置量天然气消耗越低。部分工况下，实际处置单位灰渣处置量天然气消耗可低至未考虑有机物燃烧热时天然气消耗的60％～70％，从而有效地降低了能耗，节约了成本。

本实用新型中的熔融炉的顶部还设有烘炉喷嘴入口5，其在完成烘炉之后，该烘炉喷嘴入口5还可喷入少量助燃空气，从而有效保护熔融炉炉体1内顶部的耐火砖。

由于本申请中采用烟气下行的方案，还可在熔融炉炉体1的底部设置于熔融炉出口4连通的冷却设备，熔融态灰渣由熔融炉出口4进入冷却设备中，经过冷却后可形成玻璃态物质，重金属离子在玻璃态物质中形成不易浸出形态而大幅降低重金属离子的浸出率，从而实现了重金属固化的目标，所得的玻璃态固化物可以作为铺路材料或者建材原料而得到妥善的利用。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种旋流燃烧熔融炉，其特征在于，包括：

熔融炉炉体，所述熔融炉炉体的底部具有熔融炉出口；

设置于所述熔融炉炉体的侧壁上的多个用于向所述熔融炉炉体内部输送空气、燃料和灰渣的喷嘴，每一个所述喷嘴贯穿所述侧壁、且所述喷嘴的一端伸入所述熔融炉炉体的内部；其中，各所述喷嘴位于同一平面、并且沿以所述熔融炉炉体的中心线为中心的圆周均匀分布，每一个所述喷嘴的中心线与所述熔融炉炉体的中心线之间偏心设置，以使得各所述喷嘴喷出的气体在所述熔融炉炉体内部形成环绕所述熔融炉炉体的中心线、沿所述侧壁内表面的旋流。

2.根据权利要求1所述的旋流燃烧熔融炉，其特征在于，每一个所述喷嘴的中心线延长线与所述熔融炉炉体的中心线之间的距离在1/6熔融炉炉体直径到1/3熔融炉炉体直径之间。

3.根据权利要求1所述的旋流燃烧熔融炉，其特征在于，还包括设置于所述侧壁内表面、位于所述喷嘴与所述熔融炉出口之间的多个凸起部。

4.根据权利要求3所述的旋流燃烧熔融炉，其特征在于，每一个所述凸起部沿所述熔融炉炉体的侧壁周向设置。

5.根据权利要求3或4所述的旋流燃烧熔融炉，其特征在于，所述凸起部间隔设置，且每相邻两个凸起部之间的距离相等。

6.根据权利要求1所述的旋流燃烧熔融炉，其特征在于，所述喷嘴的数量大于等于3。

7.根据权利要求1所述的旋流燃烧熔融炉，其特征在于，所述喷嘴包括用于输送燃料的内通道和用于输送空气以及灰渣的外通道，所述内通道为贯穿所述喷嘴的圆柱体，所述外通道为贯穿所述喷嘴、以所述内通道为中心的环形结构。

8.根据权利要求1所述的旋流燃烧熔融炉，其特征在于，还包括位于所述熔融炉炉体顶部的烘炉喷嘴入口。

9.根据权利要求1所述的旋流燃烧熔融炉，其特征在于，还包括与所述熔融炉出口连通的冷却设备。

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