物料搅动式富氧熔融装置的制作方法

本实用新型涉及危险废气物处理领域，更具体的说，涉及一种物料搅动式富氧熔融装置。

背景技术：

随着垃圾焚烧逐渐成为生活垃圾处理领域的主流技术手段，产生的垃圾焚烧飞灰日益增多，飞灰浓缩了垃圾中的铅(pb)、镉(cd)、汞(hg)等重金属元素和氯盐以及二噁英等有毒有害物质，是国家环保法规中规定的危险废弃物，飞灰呈粉末状，容易二次扬尘，若不进行妥善处置，会严重威胁到人类的健康。

目前，有关飞灰的稳定化无害化处理手段包括了固化/稳定化法、热处理法和提取/分离法。其中，熔融法是热处理法的重要手段。

经过高达1300～1500℃的熔融处理，飞灰中的二噁英等有机污染物受热分解破坏，沸点较低的重金属盐类，少部分发生气化现象，大部分则转入到玻璃熔渣中，大大降低了浸出的可能。残余物经过熔融后，密度大大增加，减容可以达到1/2以上，并且可以回收其中的金属，而且稳定的玻璃体熔渣具有资源化利用的潜力，可用作路基材料与建筑材料。

飞灰熔融装置包括了燃料式熔融炉、电熔融炉和等离子体熔融炉。电熔融炉和等离子体熔融炉需要消耗大量的电能，仅适于具有便利电源条件的发电厂周边，同时大功率的等离子体炬目前技术尚不成熟，稳定性不高。

燃料式熔融炉具有更加广泛的适用性与大型化潜力，采用富氧燃烧熔融可以提高火焰温度，强化燃烧过程，促进熔融过程的进行，同时可减少燃料熔融的烟气量，有效减少熔融过程烟气带走的热量损失，是一种具有潜力的飞灰无害化处理手段。

目前，燃料式熔融炉存在以下问题：

1)飞灰疏松多孔的性质致使其导热性差，热量传递困难，延长了熔融所需要的时间；

2)由于飞灰在收集堆放过程中携带有大量水分，直接进入熔炉进行熔融水分蒸发会消耗额外的能量，降低能源的利用效率；

3)熔融过程会有大量富含氯盐和易挥发重金属的二次飞灰的产生，造成二次污染。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种物料搅动式富氧熔融装置，解决现有技术的熔融装置需要能耗较大，能源利用率低并且容易造成二次污染的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种物料搅动式富氧熔融装置，包括富氧燃烧装置、熔融炉本体装置和给料与流化床加热装置：

所述富氧燃烧装置，包括数支富氧燃烧喷枪，与熔融炉本体装置连接，对熔融炉本体装置内产生火焰；

所述熔融炉本体装置，包括熔融炉本体，与富氧燃烧装置、给料与流化床加热装置连接，对其内部的物料进行熔融；

所述给料与流化床加热装置，为熔融炉本体装置输送熔融所需的物料，并利用熔融炉本体装置在熔融过程中产生的热量对物料进行升温和干燥；

其中，所述数支富氧燃烧喷枪沿熔融炉本体四周均匀布置，产生的火焰均匀分布在熔融炉本体内，在熔融炉本体内形成切圆旋转，搅动位于熔融炉本体底部的物料。

在一实施例中，所述富氧燃烧喷枪与水平方向呈向下15～30°夹角，斜向下布置；

所述富氧燃烧喷枪与熔融炉本体径向呈10～30°夹角。

在一实施例中，所述富氧燃烧装置，还包括燃料储罐、氧气储罐：

所述燃料储罐，通过管道与富氧燃烧喷枪连接，管道上安装有阀门和流量计，为富氧燃烧喷枪提供燃料；

所述氧气储罐，通过管道与富氧燃烧喷枪连接，管道上安装有阀门和流量计，为富氧燃烧喷枪提供氧气助燃。

在一实施例中，所述熔融炉本体装置，还包括耐火保温层、冷却池和数个富氧燃烧枪插口：

所述冷却池，与熔融炉本体装置下部设置的溢流口连接，熔融炉本体熔融产生的液体沿溢流口流入冷却池中进行冷却，形成稳定的玻璃态熔渣；

所述耐火保温层，设置在熔融炉本体的外侧，减少熔融炉本体的散热；

所述富氧燃烧枪插口，等间隔设置在熔融炉本体底部，数量及设置方式与富氧燃烧喷枪相匹配，富氧燃烧喷枪插入富氧燃烧枪插口，在熔融炉本体内部形成切圆状的火焰，搅动物料做旋涡旋转运动。

在一实施例中，所述耐火保温层从内至外依次为刚玉砖、高铝耐火砖、耐高温浇注料和硅酸铝耐火纤维保温材料。

在一实施例中，所述给料与流化床加热装置，包括进料斗、干燥器给料机、流化床加热器和布风板：

所述进料斗，与干燥器给料机连接，提供物料的进入口；

所述干燥器给料机，与流化床加热器连接，将物料干燥后输送至流化床加热器；

所述布风板，设置于流化床加热器的底部，支撑物料并均匀布风；

所述流化床加热器，与熔融炉本体装置上部设置的出风口连接，熔融炉本体装置产生的高温烟气送入流化床加热器，经过布风板对物料加热干燥。

在一实施例中，所述给料与流化床加热装置底部设有排灰通道，与熔融炉本体装置相连，物料通过排灰通道送入熔融炉本体进行熔融。

在一实施例中，所述物料搅动式富氧熔融装置还包括除尘装置，与给料与流化床加热装置连接，捕集并净化熔融过程和干燥过程中的扬尘，将捕集后的物料送入熔融炉本体装置继续熔融。

在一实施例中，所述除尘装置，包括陶瓷过滤器、灰储罐和熔炉融给料机：

所述陶瓷过滤器，进口与流化床加热器的顶部出口相连，底部通过排灰通道与灰储罐相连，捕集和净化熔融过程和干燥过程产生的扬尘和烟气，将捕集后的物料送入灰储罐中；

所述灰储罐，与熔融炉给料机连接，储存陶瓷过滤器捕集的物料并输送给熔融炉给料机；

所述熔融炉给料机，与熔融炉本体装置连接，将灰储罐输送的物料送入熔融炉本体内熔融处理。

在一实施例中，所述陶瓷过滤器，顶部设有烟气出口，将净化后的烟气排出。

本实用新型提出一种物料搅动式富氧熔融装置，降低熔融过程能耗，促进熔融物料搅动，增强传热并减少熔融时间，在实现飞灰熔融资源化利用的同时，还实现二次飞灰的循环，减少熔融过程产生的污染。

本实用新型提出的一种物料搅动式富氧熔融装置，具体具有以下有益效果：

1)采用富氧手段提高熔融温度，强化熔融过程并减少热量损失；

2)调整了富氧燃烧喷枪的布置方式以强化熔融过程传热；

3)设置给料与流化床加热装置减少物料水分提高能源利用效率；

4)设置陶瓷过滤器有效解决了飞灰熔融过程中二次飞灰产生污染问题。

附图说明

本实用新型上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1揭示了根据本实用新型一实施例的物料搅动式富氧熔融装置示意图；

图2揭示了根据本实用新型一实施例的富氧燃烧喷枪插口位置示意图。

图中各附图标记的含义如下：

1富氧燃烧装置；

11天然气储罐；

12氧气储罐；

13富氧燃烧喷枪；

2熔融炉本体装置；

21熔融炉本体；

22耐火保温层；

23冷却池；

24第一富氧燃烧枪插口；

25第二富氧燃烧枪插口；

26第三富氧燃烧枪插口；

27第四富氧燃烧枪插口；

28第五富氧燃烧枪插口；

3给料与流化床加热装置；

31进料斗；

32干燥器给料机；

33流化床加热器；

34布风板；

4除尘装置；

41陶瓷过滤器；

42灰储罐；

43熔融炉给料机。

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，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释实用新型，并不用于限定实用新型。

本实用新型能够有效地实现垃圾焚烧飞灰无害化、稳定化处理，资源化利用的同时，并降低了熔融过程污染物质的排放。

图1揭示了根据本实用新型一实施例的物料搅动式富氧熔融装置示意图，在图1所示的实施例中，在图1所示的实施例中，本实用新型提出的物料搅动式富氧熔融装置进行熔融的物料为飞灰，本实施例中提出的飞灰循环的物料搅动式富氧熔融装置，包括富氧燃烧装置1，熔融炉本体装置2，给料与流化床加热装置3和除尘装置4。

富氧燃烧装置1，与熔融炉本体装置2连接，为熔融炉本体装置2提供熔融飞灰所需的火焰。

熔融炉本体装置2，与富氧燃烧装置1、给料与流化床加热装置3连接，对其内部的飞灰进行熔融处理；

给料与流化床加热装置3，与熔融炉本体装置2、除尘装置4连接，为熔融炉本体装置2输送飞灰，并利用熔融炉本体装置2在熔融过程中产生的热量对飞灰进行升温和干燥；

除尘装置4，与给料与流化床加热装置3连接，捕集并净化熔融过程和干燥过程中的扬尘与烟气，将捕集后的飞灰送入熔融炉本体装置2中继续熔融。

下面结合图1对本实用新型提出的物料搅动式富氧熔融装置中的每一部分进行详细的说明。

富氧燃烧装置1，包括燃料储罐，氧气储罐12和数支富氧燃烧喷枪13

燃料储罐与富氧燃烧喷枪13相连接，为富氧燃烧喷枪13提供燃料。

在图1所示的实施例中，燃料储罐为天然气储罐11，对应的富氧燃烧喷枪13采用天然气作为燃料。天然气储罐11，通过管道与富氧燃烧喷枪13相连接，为富氧燃烧喷枪13提供天然气作为燃料。

在其他实施例中，燃料储罐也可以储藏其他可燃气体，作为富氧燃烧喷枪13的燃料。

在图1所示的实施例中，所述氧气储罐12，通过管道与富氧燃烧喷枪13相连接，为富氧燃烧喷枪13提供富氧作为氧化剂助燃。

作为较优实施例，所述氧气储罐12中的氧气浓度最高能到93％。

天然气储罐11和氧气储罐12连接富氧燃烧喷枪13的两路管道上分别安装有阀门和流量计，用来控制进入富氧燃烧喷枪13的天然气流量和氧气流量，进而改变富氧燃烧火焰长短，改善物料搅动情况，改变熔融温度。

较佳的，熔融温度通常设置在1300～1500℃左右，该温度范围下能够实现飞灰的熔融，同时有效地破坏飞灰中的二噁英等有机成分。

本实施例中，利用富氧气体代替传统的空气作为氧化剂实现燃料的燃烧，产生的高温烟气促使固体焚烧残余物熔融，达到提高火焰温度，强化燃烧过程，促进熔融过程的进行，并有效降低烟气量，减少熔融过程热量损失的目的，做到了节能降耗、减少了污染物质的排放。

富氧燃烧喷枪13沿熔融炉本体21的底部四周均匀分布，产生的火焰均匀分布在熔融炉本体内，在熔融炉本体内形成切圆旋转，搅动位于熔融炉本体21底部的物料。

在图1所示的实施例中，富氧燃烧喷枪13沿圆柱形的熔融炉本体21均匀布置，喷枪间隔会随着熔融炉本体21的直径变大而增加。

在图1所示的实施例中，富氧燃烧喷枪13的数量为5支，以直径为2300mm的熔融炉本体21为例，5支喷枪的弧长间隔为2300×3.14/5＝1444mm。

在图1所示的实施例中，富氧燃烧喷枪13与水平方向呈向下15～30°夹角，斜向下布置，富氧燃烧喷枪13与熔融炉本体21径向呈10～30°夹角，从而保证富氧燃烧喷枪火焰在熔融炉本体21的炉膛内形成切圆旋转，搅动位于熔融炉本体21底部的飞灰。

本实施例中，采用多支富氧燃烧喷枪13，并调整喷枪角度，使得富氧燃烧喷枪13产生的高温火焰旋转燃烧，直接搅动物料，达到促进热量的传递，加速熔融过程的进行的目的。

熔融炉本体装置2，包括熔融炉本体21，耐火保温层22、冷却池23和数个富氧燃烧枪插口。

所述熔融炉本体21，对其内部的飞灰进行熔融，使飞灰中含有的二噁英分解。

熔融炉本体21，下部设置溢流口，熔融产生的液体沿溢流口流入冷却池23中进行冷却，形成稳定的玻璃态熔渣，产物可用作路基或建筑材料，实现资源化利用。

熔融炉本体21，上部设置排烟出风口，与给料与流化床加热装置3连通。

所述耐火保温层22，设置在熔融炉本体21的外侧，由耐火保温材料构成，减少熔融过程中熔融炉本体21的散热。

在图1所示的实施例中，耐火保温层22从内至外依次为刚玉砖、高铝耐火砖、耐高温浇注料和硅酸铝耐火纤维保温材料，从而保证熔融炉本体21的外壁温度不高于指定值。可选的，指定值为60℃。

其中，刚玉砖是指氧化铝的含量大于90％、以刚玉为主晶相的耐火材料制品，很好的化学稳定性，对酸性或碱性渣、金属以及玻璃液等均有较强的抵抗能力。

高铝耐火砖是指氧化铝含量在48％以上的一种硅酸铝质耐火材料，热稳定性好，能够耐受1770℃的高温。

耐高温浇注料是指铝酸盐胶结材料与特种骨料中加入外掺料和外加剂的水泥基砂浆，具有良好的施工性能和耐久性，能够在500℃高温环境下长期使用不开裂。

硅酸铝耐火纤维保温材料是指以硅酸铝纤维为主要原料，具有微孔网状的高强度结构的保温绝热材料。

冷却池23，与熔融炉本体21底部设置的溢流口连接，对流入的熔融液体进行冷却成为玻璃态熔渣，大部分重金属固定在玻璃态熔渣中，实现无害化处理，在环境中难于浸出危害环境，经危废鉴别后，玻璃态熔渣作为一般固废可用作路基与建筑材料等资源化利用。

富氧燃烧枪插口，设置在熔融炉本体21底部，数量及设置方式与富氧燃烧喷枪13相对应。

富氧燃烧枪插口在熔融炉本体21下部均匀等间隔布置，富氧燃烧喷枪13插入富氧燃烧枪插口，在熔融炉本体21的炉膛内形成切圆状的火焰，有效搅动熔融物料做旋涡旋转运动。

在图1所示的实施例中，富氧燃烧枪插口的数量为5个，与富氧燃烧喷枪13相对应。

图2揭示了根据本实用新型一实施例的富氧燃烧喷枪插口位置示意图，如图2所示，熔融炉本体21下部均匀布置5个富氧燃烧喷枪插口，分别为第一富氧燃烧喷枪插口24、第二富氧燃烧喷枪插口25，第三富氧燃烧喷枪插口26，第四富氧燃烧喷枪插口27，第五富氧燃烧喷枪插口28。

如图2所示，5个富氧燃烧喷枪插口内通道与水平方向呈向下15～30°夹角，斜向下布置，富氧燃烧喷枪插口内通道与熔融炉本体21径向呈10～30°夹角，从而保证富氧燃烧喷枪火焰在熔融炉本体21的炉膛内形成切圆旋转，搅动位于熔融炉本体21底部的飞灰。

所述给料与流化床加热装置3，包括进料斗31、干燥器给料机32、流化床加热器33和布风板34，利用了熔融过程产生的高温烟气来干燥和给物料升温，减少了熔融过程的能源消耗，提高了能源的利用效率。

进料斗31，与干燥器给料机32连接，提供物料的进入口，飞灰从进料斗31进入整个物料搅动式富氧熔融装置的内部。

干燥器给料机32，与流化床加热器33连接，将飞灰等物料干燥后输送至流化床加热器33。

飞灰经由进料斗31和干燥器给料机32，送入流化床加热器33中，落入布风板34上。

布风板34，设置于流化床加热器33内的底部，用于支撑物料并均匀布风，保证物料流化。

布风板34作为布风装置，可以是风帽型或者密孔板型，只要能均匀密集的分配气流，并支撑物料保证物料流化，并没有其他特殊要求。

流化床加热器33，底部与熔融炉本体21上部的排烟出风口连接。

熔融炉本体21在熔融过程产生的高温烟气进入流化床加热器33底部，随后流经布风板34，均匀地干燥飞灰，有效减少物料中的水分含量。

本实施例中，为了减少入炉物料的水分，利用熔融过程产生的高温烟气，对入炉物料进行干燥，从而提高能源利用效率。

更进一步的，给料与流化床加热装置3，底部设有排灰通道，与熔融炉本体21连接，干燥后的物料直接通过排灰通道送入熔融炉本体21进行熔融。

除尘装置4，包括陶瓷过滤器41、灰储罐42和熔融炉给料机43。

所述陶瓷过滤器41的进风口，与流化床加热器33顶部的出口相连接，用于捕集熔融过程的二次飞灰和干燥过程产生的扬尘，将含有熔融过程产生的二次飞灰和干燥过程产生的扬尘的烟气除尘净化，将捕集下来的灰尘重新送入灰储罐42中。

陶瓷过滤器41，底部通过排灰通道与灰储罐42相连，收集的灰尘沿底部排灰桶道进入灰储罐42中。

灰储罐42，与熔融炉给料机43相连接，储存陶瓷过滤器41捕集的飞灰，并将其输送给熔融炉给料机43。

更进一步的，灰储罐42，与熔融炉给料机43之间通过卸灰阀相连接。

熔融炉给料机43，与熔融炉本体21连接，将灰储罐42输送的飞灰送入熔融炉本体21内熔融处理，有效实现飞灰循环过程，降低熔融过程产生的污染。

更进一步的，陶瓷过滤器41顶部设有烟气出口，排出净化后的烟气，进入后端设备处理。

本实施例中，为了降低熔融过程二次飞灰所带来的污染，熔融炉本体21的后端设置陶瓷过滤器41，对熔融过程和物料干燥过程产生的二次飞灰和扬尘进行捕集，并循环至熔融炉本体21中进行再熔融，有效的降低了熔融过程产生的污染。

本实用新型提出一种物料搅动式富氧熔融装置，降低熔融过程能耗，促进熔融物料搅动，增强传热并减少熔融时间，在实现飞灰熔融资源化利用的同时，还实现二次飞灰的循环，减少熔融过程产生的污染。

本实用新型提出的一种物料搅动式富氧熔融装置，具体具有以下有益效果：

1)采用富氧手段提高熔融温度，强化熔融过程并减少热量损失；

2)调整了富氧燃烧喷枪的布置方式以强化熔融过程传热；

3)设置给料与流化床加热装置减少物料水分提高能源利用效率；

4)设置陶瓷过滤器有效解决了飞灰熔融过程中二次飞灰产生污染问题。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

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