CN216144143U - 一种废钢回收处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种废钢回收处理装置，通过特定结构的伞形进料控制系统，并设置了用于定温排烟气的第一管道和循环回收烟气的第二管道，解决了现有废钢回收中存在的热回收效率低与设备使用寿命兼顾难的问题，实现废钢回收加料过程中均匀顺利加料，使废钢均匀充分受热，并能回收余热，结构简单，坚固耐用，成本低，既抑制了焚烧烟气中产生二噁英，又大大降低了能量的损失。

Description

一种废钢回收处理装置

本申请主张中国在先申请，申请号：202011171476.3，申请日2020年10月18日的优先权，其所有的内容作为本实用新型的一部分。

技术领域

本实用新型属于冶金及环保领域，涉及一种废钢回收处理装置，尤其是涉及一种可协同处理飞灰的废钢回收处理装置。

背景技术

垃圾焚烧及危废处理产生的飞灰，由于飞灰中含有二噁英及其它重金属有害物质，在我国2016年的《国家危险废物名录》中被列入危废管理名录，按危废管理要求，不得未经处置进入生活垃圾填埋场。高温熔渣玻璃化技术是实现飞灰无害化处理的有效途径之一，具有适应范围广、处置能力大、有机物质焚毁去除率高、烟气净化程度高等优点，目前该技术在我国尚未推广应用，研究成果多但实际应用少。

现有技术中，飞灰的回收处理均以高温熔融法处置最为彻底，由于高温熔融法处置温度可高达1600℃，二噁英等有害有机物可被彻底分解为小分子，重金属及其他无机物被玻璃化，溶出物降至极少值。但是由于熔融法相对能耗较高，实施过程要尽量利用余热，特别是对烟气余热的利用。熔炉高温处置飞灰时，产生的高温烟气可高达1000℃，其所带能量高达高温炉消耗总能量的20％-30％，因此该部分能量十分必要进行回收利用，而高温烟气的余热用于预热进料是最直接也是效率最高的方法之一。高温烟气余热利用过程中，烟气温度降低，当温度降至250℃-500℃的温度区间内时，容易使已经分解的二噁英再生，而且二噁英的再生速度较快，因此烟气余热利用过程应尽可能避开该温度区间。现有的生活垃圾焚烧烟气处理，为了避免二噁英的产生，均是采用大量喷水急冷的方式将烟气温度从1000℃到800℃左右的高温迅速降至250℃，该方法不但无法回收烟气中的能量，而且浪费大量的水资源，产生的大量水气对后置设备的腐蚀作用加大。

废铁治炼技术中由于现有的金属表面含有各种无机及有机防腐剂，在回收过程中容易产生二噁英污染，现阶段均需采用溶剂或机械法去除表面防腐层。不但工序复杂，且易造成二次污染。

电弧炉回收废钢中节能、降耗、环保一直是全球电弧炉技术发展的核心技术之一。现有技术对电弧炉的节能降耗主要从两个方向进行研究，一个是将间断式生产向连续生产发展；另一个是对废钢进行预热，特别是用电弧炉高温烟气对废钢进行预热，(电弧炉产生的高温烟气可达1000℃以上)以减少电能的消耗。

利用电弧炉烟气预热废钢技术是一个二十多年来国内外均在研究的技术，但因其在高温下运行，技术难度大，到目前为止实际投入使用的方案很少，典型代表如振动连续加料的Consteel(US5400358-1992)、手指竖炉(DE4025294A1-1992)、竖井侧推加料(US2007/0013112A1)技术。但是现有技术存在较大的缺陷：Consteel(US5400358-1992)炉只有进料废钢料层的表面与烟气接触，烟气与废钢换热不充分，且由于废钢料层相对静止，至使废钢受热不均匀；手指竖井炉，烟气与废钢充分接触换热，余热利用率高，但是因手指阀结构复杂，受废钢冲击力大，易导致手指冷却水渗漏，从而严重影响手指阀在高温下的使用寿命，易造成手指阀断裂失效而中断生产；另外这两种工艺均存在由于废钢中往往夹杂塑料、油漆等杂质，在预热过程中易产生剧毒物质二噁英的环保难题。另一个难是烟气与物料进行换热，当温度降到300℃-500℃时，已经分解的二噁英有了再生条件，既有合适的温度，又有各种金属离子，就又重新生成二噁英，进而又要重新进行处理，变成一个无解的循环。

为了能在高温烟气中实现废钢均匀加料，并能协同处置除尘飞灰，同时还能抑制焚烧烟气中再次产生二噁英，并能充分利用高温烟气余热，急需一种适用于废钢回收的进料装置，从而帮助解决现有废钢回收中存在的热回收效率低、设备使用寿命兼顾难，及二噁英容易重新生成的问题。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种废钢回收处理装置，通过特定结构的伞形进料控制系统，并设置了用于定温排烟气的第一管道和循环回收烟气的第二管道，解决了现有废钢回收中存在的热回收效率低与设备使用寿命兼顾难的问题，实现废钢回收加料过程中均匀顺利加料，充分受热，并能回收余热，结构简单，坚固耐用，成本低，既抑制了焚烧烟气中产生二噁英，又大大降低了能量的损失。

本实用新型提供了一种能对废钢及除酸造渣添加剂均匀布料的特殊进料预热装置，该装置具有加料竖井和电弧炉熔融装置，加料竖井内设带冷却装置的伞形篦阀，伞形篦阀内的冷却系统具有双层结构，不易渗漏；加料竖井壁上设带冷却的磁延伸体，通过冷却系统回收的热量可重复回收利用；加料竖井外设可移动的磁铁，依靠加料竖井外的磁铁移动配合伞形篦阀将废钢连续均匀地加入电弧炉内。

电弧炉产生的高温烟气通过伞形篦阀中的空隙与废钢层进行充分接触换热，高温烟气与废钢进料器下部的废钢及添加剂换热后，在特定的位置导出部分定温烟气(定温烟气是指在该特定位置导出的烟气温度是恒定的)，该温度下的烟气能控制二噁英的再生成。该部分定温烟气导出后通过急冷塔快速降温，从而避开二噁英的再合成窗口温度，冷却后的这部分烟气经特殊的净化系统净化后超净排放。另有一部分未被导出的定温烟气则继续上升，与废钢进料器上部的废钢及添加剂进一步换热降温，降温后的烟气连接风机，通过风机加压后鼓入特定的飞灰加料系统，与飞灰充分换热后进入电弧炉熔融系统。

通过电弧炉高温加热，烟气及飞灰中所含二噁英由于受到超高温的持续作用而彻底分解，飞灰中的碳等成分参与废钢的回收利用，其他固形物形成重组份及轻组份浮渣熔融物，烟气及飞灰中的重金属进入熔融物中，轻组份浮渣熔融物通过上层的轻组份出料器进入水淬池，水淬后形成的玻璃态炉渣综合利用，水淬形成的蒸汽通过特定的装置综合回收利用，水淬冷却水循环利用，电弧熔融炉中形成的重组份熔融物，累积后通过下层重组份出料器进入重组份回收容器，冷却后回收利用，从而实现废钢的绿色回收及飞灰的无害化协同处置。

一方面，本实用新型提供了一种废钢回收处理装置，包括加料竖井、伞形进料控制系统和电弧炉；所述加料竖井的下端连接电弧炉；伞形进料控制系统位于加料竖井下侧。

进一步地，所述伞形进料控制系统包括伞形篦阀和磁力控制系统；所述伞形篦阀设于加料竖井下侧；磁力控制系统环绕加料竖井壁设置，位于伞形篦阀外围。

进一步地，所述伞形篦阀包括伞形底座、定位管道、伞形篦阀冷却器和移动轨道；所述伞形底座为圆锥形的开口朝下的装置，伞形底座顶部连接定位管道，定位管道与伞形篦阀冷却器相连；所述移动轨道用于控制伞形底座和定位管道的位置，所述伞形底座和定位管道可沿移动轨道移动。

在加料竖井中，伞形篦阀可沿设定轨道上下移动或左右移动，以此控制与加料竖井下端的壁环间距，达到控制加料口大小的目的。

进一步地，所述伞形底座和定位管道都为双层夹套式冷却结构，内层与伞形篦阀冷却器相通，可充入冷却水。

在一些方式中，所述伞形篦阀的双层夹套式冷却结构，外层采用耐热及强度较好的材质，能够承受加料时的冲击力，内层采用铜等延展性较好的材料，即使外层一定程度受损的情况下能保证不渗水，同时铜的良好导热性能保证外层的支承层得到冷却从而保证强度。

本实用新型首次将手指阀改为结构简单的伞形篦阀，该伞形篦阀本体无运动机构，采用伞形结构，减少加料时的自由落体时间，利用伞形篦阀的锥度将配方料导向加料竖井的四周，从而减缓配方料对伞形篦阀的冲击。采用夹套式冷却系统对伞形篦阀进行冷却，进一步保证了伞形篦阀的使用寿命。

进一步地，所述磁力控制系统包括磁延伸体和永磁体；磁延伸体和永磁体都为环形结构；永磁体设于加料竖井壁外，位于磁延伸体外围；磁延伸体设于加料竖井壁上。

进一步地，所述磁延伸体采用软磁耐热材料分层设置，层间采用非磁耐热材料隔离；所述磁延伸体还设有磁延伸体冷却器。

磁延伸体冷却器的设立是为了保证磁延伸体的温度低于其居里温度，同时也为了回收余热。

在一些方式中，磁延伸体分层设置，层间用适当厚度的非磁耐热材料隔离，磁延伸材质本身没有磁性，但当受到外磁体的磁力时能够传递磁力，磁延伸材料主要采用相对耐热性及导磁性较好的软磁材料。

进一步地，所述永磁体可沿移动轨道上下移动；所述永磁体下方设有永磁体控制器，所述永磁体控制器可控制永磁体的上下位移。

在一些方式中，所述永磁体控制器通过液压系统控制用永磁体的上下位移。

进一步地，当永磁体需要移动时，可在永磁体与磁延伸体间采用薄层非磁性体隔离。

由于永磁体与磁延伸体间存在较大吸力，移动时较困难，因此可在永磁体与磁延伸体间设置可调式薄层非磁性体进行局部隔离，当永磁体需要移动时，调整薄层非磁性体位置使其隔离在永磁体与磁延伸体之间，便于永磁体的移动；当永磁体移动结束后，可再次调整非薄层磁性体的位置，使其不再位于永磁体与磁延伸体之间，从而更好地发挥永磁体的磁力效应。

在一些方式中，所述薄层非磁性体可采用不锈钢材质。

进一步地，所述加料竖井为多层结构，每层通过加料阀隔开，每层体积从上向下递增；所述伞形进料控制系统构成加料竖井的最下层的加料阀。

进一步地，除了最下层的加料阀，加料竖井的其他加料阀均为插板式加料阀或对开式加料阀；加料竖井顶端还设有加料斗和加料箱；加料斗、加料箱和加料竖井分别通过加料阀由上至下依次连接；所述加料竖井最下层内径大于上层内径。

在一些方式中，所述插板式加料阀为镂空插板式阀门。开炉加料时废钢从上往下，层层向下加料，正常生产时，产生的烟气由下向上，逐层向上，这样还可以进一步减轻废钢对加料阀的冲击。

进一步地，所述电弧炉设有电极控制器。通过电弧炉电极控制器的上下升降，控制电弧的稳压，提高整个电弧炉的温度，电弧炉产生的高温可达1300℃-1600℃，烟气及飞灰中所含二噁英由于受到超高温(最高达1600℃，持续时间长达几十分钟)的持续作用而彻底分解。

进一步地，所述加料竖井上还设有第一管道、第二管道，第二管道的设置位置高于第一管道；第一管道用于将部分烟气排出加料竖井，第二管道用于其余烟气送回电弧炉；第一管道内的温度高于烟气中二噁英的再生温度。

在一些方式中，第一管道位置设有第一温度测控器，第一温度测控器用于监测第一管道排出烟气的温度。

在一些方式中，第一管道位置设有第一风机，用于帮助控制外排烟气温度。

在一些方式中，第一管道连接急冷塔。

在一些方式中，第二管道位置设有第二温度测控器，第二温度测控器用于监控第二管道排出烟气的温度；第二管道位置设有第二风机，第二风机能用于将第二管道内的烟气加压。

通过调节第一风机和第二风机的电机频率，能够实现控制烟气的循环量和排放量，从而达到控制导出烟气温度的目的。

所述第一管道、第一温度测控器、第一风机共同构成废钢回收处理装置的定温烟气导出系统。

所述定温烟气是指在该特定位置导出的烟气温度是恒定的。

所述第二管道、第二温度测控器、第二风机共同构成废钢回收处理装置的烟气循环系统。

正常生产过程中，电弧炉中产生的烟气温度高达上千度，高温烟气在沿加料竖井上行的过程中，与废钢、加料阀等进行热交换，温度逐渐下降。待烟气上升至定温烟气导出系统附近时，烟气温度基本已下降至导出烟气时所需的温度范围内。

在一些方式中，所述定温烟气导出系统设有上下插板阀，并在第一温度测控器和第一风机的协助下，可在适当范围内调节导出烟气的位置从而调节导出烟气的温度。

在一些方式中，该温度范围控制在500℃-580℃。

在一些方式中，该温度范围控制在520℃-560℃。

在此温度范围下的烟气能够避免二噁英的再次合成。导出的烟气通过急冷塔快速降温至250℃-300℃，从而避开二噁英再次合成的温度(300℃-500℃)窗口，由此最大限度减少导出烟气中的二噁英，并充分回收利用了烟气的余热。

本实用新型的定温烟气导出系统主要通过调节第一风机和第二风机的电机频率，从而控制烟气的循环量和排放量以达到控制烟温的目的。第一风机和第二风机均采用变频电机，两风机配合可调整进料竖井内部的循环烟气量，保证所进废钢配方料受到足够的加热，同时保证第一管道排出的烟气定温在500～580℃。电弧炉高温处置物料产生的高温烟气，经部分热交换后，通过调节第一风机和第二风机从而调节排风量大小，使一部分烟气定温在500～580℃从定温烟气导出系统排出，进行下一步的烟气净化；剩余的定温烟气继续与废钢配方料进行换热，达到利用余热气化其中的有机物的目的。

导出部分定温烟气后剩余的上升烟气进入烟气循环系统，与进入加料竖井的废钢配方料换热后，脱除了其中的有机物质，产生的混合烟气通过第二风机加压，该第二风机为调频电机，在一定范围内可对加料竖井内的烟气进行调温控制，并使剩余烟气重回电弧炉继续净化处理。

另一方面，本实用新型提供了一种飞灰与废钢协同回收处理装置，所述装置包括加料竖井、伞形进料控制系统、飞灰加料系统和电弧炉；所述加料竖井的下端连接电弧炉；伞形进料控制系统位于加料竖井下侧；飞灰加料系统位于加料竖井的一侧。

进一步地，所述伞形进料控制系统包括如上所述的伞形篦阀和磁力控制系统；所述伞形篦阀设于加料竖井下侧；磁力控制系统环绕加料竖井壁设置，位于伞形篦阀外围。所述伞形篦阀包括伞形底座、定位管道、伞形篦阀冷却器和移动轨道；伞形底座顶部连接定位管道，定位管道与伞形篦阀冷却器相连；伞形底座和定位管道可沿移动轨道上下或左右移动。

进一步地，所述磁力控制系统包括磁延伸体和永磁体；永磁体设于加料竖井壁外，位于磁延伸体外围；磁延伸体设于加料竖井壁上；所述磁延伸体采用软磁耐热材料分层设置，层间采用非磁耐热材料隔离；所述磁延伸体还设有磁延伸体冷却器；所述永磁体与磁延伸体可沿各自移动轨道上下移动。

进一步地，所述加料竖井上还设有如上所述的第一管道、第二管道，第二管道的设置位置高于第一管道；第一管道用于将部分烟气排出进料预热器，第二管道与飞灰加料系统相连，用于其余烟气送回电弧炉；第一管道内的温度高于烟气中二噁英的再生温度。

进一步地，所述加料竖井为多层结构，每层通过加料阀隔开，每层体积从上向下递增；所述伞形进料控制系统构成加料竖井的最下层的加料阀；除了最下层的加料阀，加料竖井的其他加料阀均为插板式加料阀或对开式加料阀；加料竖井顶端还设有加料斗和加料箱。

进一步地，所述飞灰加料系统包括飞灰加料箱、关风卸料阀、飞灰加料管和喷射管；所述飞灰加料箱通过关风卸料阀与飞灰加料管的第一连接口相连；所述喷射管与飞灰加料管的第二连接口相连；飞灰加料管下端连接电弧炉。

所述飞灰加料管的上端具有第一连接口和第二连接口；所述飞灰加料箱位于关风卸料阀上方，关风卸料阀下方连接飞灰加料管的第一连接口。

在一些方式中，所述飞灰加料箱下部为倒圆锥形，倒圆锥形口与关风卸料阀密封连接；关风卸料阀与飞灰加料管的第一连接口密封连接。

进一步地，所述喷射管的喷射口端与飞灰加料管的第二连接口密封连接，喷射管的喷射口区域位于关风卸料阀下方；所述喷射管的尾端与加料竖井的第二管道相连。

所述喷射管的喷射口端与飞灰加料管的第二连接口密封连接，喷射管的喷射口区域位于关风卸料阀下方；当喷射管向飞灰加料管喷射高温烟气，在喷射口区域形成负压区，关风卸料阀打开，飞灰由飞灰加料箱被吸入飞灰加料管内。

进一步地，所述飞灰加料系统还包括风机，所述风机位于加料竖井的第二管道处，用于为喷射管喷射的烟气加温；所述飞灰加料箱上还设有飞灰预热器；所述电弧炉设有电极控制器控制稳压；电弧炉上还设有轻组分出料器和重组分出料器。

所述飞灰预热器利用伞形篦阀和磁延伸体的冷却器引出的余热，用于飞灰的预热干燥，既保证了飞灰的流动性，又充分利用了余热。

在一些方式中，所述飞灰加料箱上端设有第一加料阀和第二加料阀，方便飞灰均匀加料。

在一些方式中，所述飞灰加料系统的风机与加料竖井第二管道中的第二风机为同一个风机。该第二风机为调频电机，既在一定范围内可对加料竖井内的烟气进行调温控制，又可对烟气进行加压。上升烟气进入烟气循环系统后，通过第二风机加压，加压后的烟气经喷射管加速后，形成负压区，吸入经灰斗及关风卸料阀加入的飞灰，通过分配管进入电弧炉。

再一方面，本实用新型提供了一种利用如上所述装置进行飞灰与废钢协同回收处理的方法，所述方法主要包括以下步骤：

(1)将废钢破碎至直径不大于150mm，添加脱氯造渣剂，混合后投入加料竖井；

(2)将飞灰投入飞灰加料系统；

(3)启动装置，控制加料竖井第一管道内温度为500～580℃。

本实用新型具有以下有益效果：

1、提供的废钢回收处理装置能在高温烟气中实现废钢均匀加料，并使废钢均匀受热，还能充分回收余热，抑制二噁英的形成，能最大限度减少导出烟气中的二噁英；

2、结构简单、坚固耐用、成本低；

3、提供的飞灰与废钢协同回收处理装置能在高温烟气中实现废钢均匀加料，绿色回收废钢，并能协同处置除尘飞灰，实现飞灰的玻璃化处理；

4、提供的飞灰与废钢协同回收处理装置通过控制定温烟气的恒温排放与循环回收利用，能最大限度减少导出烟气中的二噁英，并能抑制焚烧烟气中再次产生二噁英；

5、能充分利用高温烟气余热，热回收效率高，大大降低了能量的损失。

附图说明

图1为实施例1提供的废钢回收处理装置结构示意图；

图2为实施例1提供的伞形进料控制系统结构示意图；

图3为实施例2提供的飞灰与废钢协同回收处理装置；

图4为实施例2提供的飞灰加料装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的优选实施例作进一步详细描述，需要指出的是，以下实施例旨在便于对本实用新型的理解，而对其不起任何限定作用，本实用新型的实施例中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均能够以任何方式组合。

实施例1废钢回收处理装置

本实用新型提供的废钢回收处理装置如图1和图2所示，其中图1为废钢回收处理装置结构示意图，图2为伞形进料控制系统结构示意图。

如图1所示，废钢回收处理装置包括加料竖井7、伞形进料控制系统30和电弧炉31；加料竖井7的下端连接电弧炉31；伞形进料控制系统30位于加料竖井7下侧。伞形进料控制系统30包括伞形篦阀1和磁力控制系统2；伞形篦阀1设于加料竖井7下侧；磁力控制系统2环绕加料竖井7的井壁设置，位于伞形篦阀1外围。

如图2所示，伞形篦阀1包括伞形底座3、定位管道4、伞形篦阀冷却器5和移动轨道6；所述伞形底座3为圆锥形的开口朝下的装置，伞形底座3顶部连接定位管道4，定位管道4与伞形篦阀冷却器5相连；移动轨道6用于控制伞形底座3和定位管道4的位置，伞形底座3和定位管道4可沿移动轨道6移动，包括上下移动或左右移动，以此控制伞形篦阀1与加料竖井7下端的壁环间距，达到控制加料口大小的目的。伞形底座3和定位管道4都为双层夹套式冷却结构，内层与伞形篦阀冷却器5相通，外层采用耐热及强度较好的材质，能够承受加料时的冲击力，内层采用铜等延展性较好的材料，即使外层一定程度受损的情况下能保证不渗水，同时铜的良好导热性能保证外层的支承层得到冷却从而保证强度。伞形篦阀冷却器5回收的余热可用于其他物料等的加热，从而充分利用余热，提高热回收效率。

伞形篦阀1本体无运动机构，采用伞形结构，减少加料时的自由落体时间，利用伞形篦阀1的锥度将配方料导向加料竖井7的四周，从而减缓配方料对伞形篦阀1的冲击。采用夹套式冷却系统对伞形篦阀1进行冷却，进一步保证了伞形篦阀1的使用寿命。

优选地，磁力控制系统2包括磁延伸体8和永磁体9；磁延伸体8和永磁体9都为环形结构；永磁体9环绕加料竖井7的井壁一周，位于磁延伸体8外围；磁延伸体8设于加料竖井7的井壁中。磁延伸体8采用软磁耐热材料11分层设置，软磁耐热材料11本身没有磁性，但当受到外磁体的磁力时能够传递磁力，层间采用非磁耐热材料12隔离。

优选地，磁延伸体8还设有磁延伸体冷却器13。磁延伸体冷却器13的设立是为了保证磁延伸体8的温度低于其居里温度，同时也为了回收余热。磁延伸体冷却器13获得的余热可用于其他物料等的加热，从而充分利用余热，提高热回收效率。

优选地，永磁体9可沿移动轨道15上下移动。本实施例中，永磁体9下方设有永磁体控制器16，永磁体控制器16可控制永磁体9的上下位移。本实施例中，永磁体控制器16通过液压系统控制用永磁体9的上下位移。

优选地，当永磁体9需要移动时，永磁体9与磁延伸体8间可采用薄层非磁性体10隔离，从而便于永磁体9的移动，在本实施例中，薄层非磁性体10优选采用不锈钢材质。

优选地，加料竖井7为多层结构，每层分别通过第一加料阀32、第二加料阀33、第三加料阀34、第四加料阀35隔开，每层体积从上向下递增；伞形进料控制系统30构成加料竖井7的最下层的加料阀。除了最下层采用伞形进料控制系统30作为加料阀，加料竖井7的其他加料阀均可以采用插板式加料阀或对开式加料阀，本实施例优选采用镂空插板式加料阀；加料竖井7顶端还设有加料斗36和加料箱37；加料斗36、加料箱37和加料竖井7分别通过第一加料阀32、第二加料阀33由上至下依次连接；加料竖井7最下层38内径大于上层39内径，这是为了使伞形篦阀1下降到最下层时，与加料竖井7的井壁间通道变大，方便物料进入电弧炉31。开炉加料时废钢从上往下，层层向下加料，正常生产时，产生的烟气由下向上，逐层向上，这样还可以进一步减轻废钢对加料阀的冲击。

优选地，加料竖井7上还设有第一管道40、第二管道41，第二管道41的设置位置高于第一管道40；第一管道40用于将部分烟气排出加料竖井7，第二管道41用于其余烟气送回电弧炉31；第一管道40内的温度高于烟气中二噁英的再生温度。

二噁英类是多氯代二苯一并一对一二噁英(PCDDS)与多氯代二苯并呋喃(PCDFS)的总称，总共有210种同类异构体，其中PCDDS有75种，PCDFS有135种，二噁英难溶于水，易溶于有机溶剂，在标准状态下一般呈白色固体，无色无味，熔点约为305℃，当温度到达705℃以上开始分解。我们在监控第一管道40内的温度时，主要关注的是低温异化催化反应再生成二噁英，在200-400℃，固体飞灰中的残留碳在低温条件下经过热解、气化、解构或则重组等方式，与烟气中的氢、氧、氯等原子通过基元反应，并在烟气粉尘颗粒表面的些金属化合物的催化作用下逐步生成二噁英。这不是认为在400℃-500℃中就没有再生成二噁英，只是一般认为生成速度有所下降。也有些资料认为300℃-500℃是二噁英的低温催化再生成活跃温度。为了避免二噁英的生成以及尽可能多的利用烟气热量，第一管道40内的温度不低于500℃，例如控制在500℃-580℃。优选地，第一管道40内的温度不低于520℃，例如520℃-560℃。

优选地，第一管道40位置设有第一温度测控器42，第一温度测控器42用于监测第一管道40排出烟气的温度。第一管道40位置还设有第一风机43，用于帮助控制外排烟气温度。第一管道40对外连接急冷塔44，用于使排出的520℃-560℃的烟气急速降温至200℃以下，从而避过二噁英再次生成的温度，之后再进行下一步净化处理并排放。

优选地，第二管道41位置设有第二温度测控器45，第二温度测控器45用于监控第二管道41排出烟气的温度；第二管道41位置设有第二风机46，第二风机46能用于将第二管道41内的烟气加压。通过调节第一风机43和第二风机46的电机频率，能够实现控制烟气的循环量和排放量，从而达到控制导出烟气温度的目的。第一管道40、第一温度测控器42、第一风机43共同构成废钢回收处理装置的定温烟气导出系统；第二管道41、第二温度测控器45、第二风机46共同构成废钢回收处理装置的烟气循环系统。

定温烟气是指在特定位置导出的烟气温度是恒定的，本实施例中是指500℃-580℃的定温烟气，优选为520℃-560℃。在此温度范围下的烟气能够避免二噁英的再次合成。导出的烟气通过急冷塔快速降温至250℃-300℃，从而避开二噁英再次合成的温度(300℃-500℃)窗口，由此最大限度减少导出烟气中的二噁英，并充分回收利用了烟气的余热。

正常生产过程中，电弧炉31中产生的烟气温度高达上千度，高温烟气在沿加料竖井7上行的过程中，与废钢、加料阀等进行热交换，温度逐渐下降。待烟气上升至定温烟气导出系统附近时，烟气温度基本已下降至导出烟气时所需的温度范围内。

优选地，定温烟气导出系统也可设有上下插板阀，并在第一温度测控器42和第一风机43的协助下，可在适当范围内调节导出烟气的位置从而调节导出烟气的温度。

本实用新型的定温烟气导出系统主要通过调节第一风机43和第二风机46的电机频率，从而控制烟气的循环量和排放量以达到控制烟温的目的。第一风机43和第二风机46均采用变频电机，两风机配合可调整进料竖井内部的循环烟气量，保证所进废钢配方料受到足够的加热，同时保证第一管道40排出的烟气定温在500～580℃。电弧炉31高温处置物料产生的高温烟气，经部分热交换后，通过调节第一风机43和第二风机46从而调节排风量大小，使一部分烟气定温在500～580℃从定温烟气导出系统排出，进行下一步的烟气净化；剩余的定温烟气继续与废钢配方料进行换热，达到利用余热气化其中的有机物的目的。导出部分定温烟气后剩余的上升烟气进入烟气循环系统，与进入加料竖井7的废钢配方料换热后，脱除了其中的有机物质，产生的混合烟气通过第二风机46加压，第二风机46为调频电机，在一定范围内可对加料竖井7内的烟气进行调温控制，并使剩余烟气重回电弧炉31继续净化处理。

优选地，废钢需经过适当的破碎,直径不大于150mm，配方中有脱氯造渣剂(如石灰、氢氧化钙、白云石及飞灰渣等),脱氯造渣剂的粒径进行控制,一方面可以方便加料的顺利进行,另一方面脱氯造渣剂的加入能够大大减少定温烟气中氯的含量,从而大大减少了定温烟气中二恶合成的前驱体，由此进一步减少导出的定温烟气中再次合成二噁英的可能。

优选地，电弧炉31设有电极控制器47。通过电极控制器47的上下升降，控制电弧炉31的稳压，提高整个电弧炉31的温度，电弧炉31产生的高温可达1300℃-1600℃，烟气及飞灰中所含二噁英由于受到超高温(最高达1600℃，持续时间长达几十分钟)的持续作用而彻底分解。电弧炉31特别适合废钢配方料的进料及烟气循环及导出；满足对进炉废钢的回收处理要求。

实施例2飞灰与废钢协同回收处理装置

本实用新型提供了一种飞灰与废钢协同回收处理装置，其结构如图3所示，其中的飞灰加料装置结构如图4所示。所述装置包括如实施例1中的加料竖井7、伞形进料控制系统30、电弧炉31，并在实施例1提供的废钢回收处理装置的第二管道41上，增加了飞灰加料系统48。

飞灰加料系统48包括飞灰加料箱17、关风卸料阀18、飞灰加料管19和喷射管20；飞灰加料箱17位于关风卸料阀18上方，飞灰加料箱17通过关风卸料阀18与飞灰加料管19由上至下依次相连。飞灰加料管19的上端具有第一连接口22和第二连接口23；关风卸料阀18与飞灰加料管19的第一连接口22相连；所述喷射管20与飞灰加料管19的第二连接口23相连；飞灰加料管19下端连接电弧炉31。

优选地，飞灰加料箱17下部为倒圆锥形，倒圆锥形口21与关风卸料阀18密封连接。

优选地，喷射管20的喷射口端与飞灰加料管19的第二连接口23密封连接，喷射管20的喷射口区域24位于关风卸料阀18下方；当喷射管20向飞灰加料管19喷射高温烟气，在喷射口区域24形成负压区，关风卸料阀18打开，飞灰由飞灰加料箱17被吸入飞灰加料管19内。喷射管20的尾端与加料竖井的第二管道41相连。

优选地，飞灰加料系统48还包括风机29，风机29位于加料竖井7的第二管道41处，用于为喷射管20喷射的烟气加温；飞灰加料箱17上还设有飞灰预热器25，用于接收从伞形篦阀1和磁延伸体8的冷却器回收余热后的高温热水或水蒸气来预热飞灰，用于飞灰的预热干燥，既保证了飞灰的流动性，又充分利用了余热。

优选地，飞灰加料系统48的风机29与加料竖井7第二管道41中的第二风机46为同一个风机。第二风机46为调频电机，既在一定范围内可对加料竖井7内的烟气进行调温控制，又可对烟气进行加压。上升烟气进入烟气循环系统后，通过第二风机46加压，加压后的烟气经喷射管20加速后，形成负压区，吸入经飞灰加料箱17及关风卸料阀18加入的飞灰，通过飞灰加料管19进入电弧炉31。

飞灰加料箱17顶端设有第一加料阀26，飞灰加料箱17的中上位置设有第二加料阀27。本实施例中，第一加料阀26为插板式加料阀，从而便于飞灰加料；第一加料阀26和第二加料阀27的设置，有助于飞灰在飞灰加料箱17中能更加均匀。

电弧炉31设有电极控制器47控制稳压；电弧炉31上还设有轻组分出料器49和重组分出料器50。飞灰中的碳等成分参与废钢的回收综合利用，其他固形物形成重组份及轻组份浮渣熔融物，烟气及飞灰中的重金属进入重组分熔融物中。轻组份浮渣熔融物通过上层的轻组份出料器49进入水淬池51，重组份熔融物通过下层重组份出料器50进入重组份回收容器52中。

本实施例提供的飞灰与废钢协同回收处理装置进行飞灰与废钢协同回收处理的方法主要包括以下步骤：

(1)将废钢破碎至直径不大于150mm，添加脱氯造渣剂，混合后投入加料竖井；

(2)将飞灰投入飞灰加料系统；

(3)启动装置，控制加料竖井第一管道内温度为500～580℃。

实施例3采用带手指阀的飞灰与废钢协同回收装置

本实施例提供的飞灰与废钢协同回收装置，与实施例2的区别在于，实施例1中的伞形进料控制系统30被改成DE4025294A1-1992中的手指阀。

实施例4无第二管道的废钢回收装置

本实施例提供的废钢回收装置，与实施例2的区别在于，其不含有第二管道41，无飞灰加料系统48，电弧炉产生的烟气全部由第一管道40外排。

实施例5烟气处理效果比较

二噁英不是单一纯物质,有210种异构体,合成机理复杂，检测十分困难。本实用新型采用“HJ77.2-2008环境空气和废气二噁英类的测定(同位素稀释高分辨气相色谱-高分辨质谱法)”对烟气中的二噁英进行检测；设置以下几组实验：

实验组1：采用实施例2中的设备，并控制第一管道内的温度为500℃；

实验组2：采用实施例2中的设备，并控制第一管道内的温度为550℃；

实验组3：采用实施例2中的设备，并控制第一管道内的温度为600℃；

实验组4：采用实施例3中的设备，并控制第一管道内的温度为550℃；

实验组5：采用实施例4中的设备，并控制第一管道内的温度为550℃；

针对上述实验组/对照组进行烟气处理效果的比较，处理时间为24小时，通过测量烟气从急冷塔44出来后的二噁英的含量，得到烟气处理效果的比较结果，如下表所示：

表1烟气处理效果比较列表

国家的二噁英排放标准是小于0.1ngTEQ/m³，由表1可知，采用本实用新型的设备具有将二噁英处理合格后排放的能力。根据上述实验数据，在其他条件一致的情况下，实验组1、实验组2、实验组3、实验组4所排出烟气的二噁英含量明显要低于实验组5，这是由第二管道41所促进的，第二管道41将部分烟气再次送回熔炉进行高温分解，从而减少了二噁英的排放。

实验组5的耗电量高于实验组1～3，这是由于实验组1～3设备对高温烟气的循环回收利用所促使的，通过利用余热来实现节能的目的。实验组5无法同时处理飞灰，也不利于降低成本。

通过实验组1～3的比较，发现实验组1中500℃的排出温度要比实验组5中600℃的排出温度更为节能，说明500℃的温度能更好的利用高温烟气的余热；但550℃排出烟气的二噁英含量更低，说明能更好地抑制二噁英的再生。

实验组4采用手指阀，其成本明显更高，这主要是由于手指阀结构复杂而且易漏水，使用寿命短，更费电。

因此，本实用新型提供的飞灰与废钢协同回收装置，极大地提高了能源利用率，既合理高效利用烟气余热，又明显地抑制了污染物二噁英的排放，并且真正实现了协同回收处理飞灰与废钢。

本实用新型的应用并不局限于此。如根据其在环境保护方面的应用范围均可做扩展。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (9)

1.一种废钢回收处理装置，其特征在于，包括加料竖井、伞形进料控制系统和电弧炉；所述加料竖井的下端连接电弧炉；伞形进料控制系统位于加料竖井下侧；所述伞形进料控制系统包括伞形篦阀和磁力控制系统；所述伞形篦阀设于加料竖井下侧；磁力控制系统环绕加料竖井壁设置，位于伞形篦阀外围。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述伞形篦阀包括伞形底座、定位管道、伞形篦阀冷却器和移动轨道；所述伞形底座为圆锥形的开口朝下的装置，伞形底座顶部连接定位管道，定位管道与伞形篦阀冷却器相连；所述移动轨道用于控制伞形底座和定位管道的位置。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述伞形底座和定位管道都为双层夹套式冷却结构，内层与伞形篦阀冷却器相通，可充入冷却水。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述磁力控制系统包括磁延伸体和永磁体；磁延伸体和永磁体都为环形结构；永磁体设于加料竖井壁外，位于磁延伸体外围；磁延伸体设于加料竖井壁上。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述磁延伸体采用软磁耐热材料分层设置，层间采用非磁耐热材料隔离；所述磁延伸体还设有磁延伸体冷却器。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述永磁体可沿移动轨道上下移动；所述永磁体下方设有永磁体控制器，所述永磁体控制器可控制永磁体的上下位移。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述加料竖井为多层结构，每层通过加料阀隔开，每层体积从上向下递增；所述伞形进料控制系统构成加料竖井的最下层的加料阀。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，除了最下层的加料阀，加料竖井的其他加料阀均为插板式加料阀或对开式加料阀；加料竖井顶端还设有加料斗和加料箱；加料斗、加料箱和加料竖井分别通过加料阀由上至下依次连接；所述加料竖井最下层内径大于上层内径；所述电弧炉设有电极控制器。

9.如权利要求1～8任一项所述的装置，其特征在于，所述加料竖井上还设有第一管道、第二管道，第二管道的设置位置高于第一管道；第一管道用于将部分烟气排出加料竖井，第二管道用于其余烟气送回电弧炉；第一管道内的温度高于烟气中二噁英的再生温度。

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