在多膛炉中进行氧气喷射的装置和方法制造方法及图纸

一种用于在多膛炉中高效率地处理物料（例如焚烧废料特别是脱水的废水污泥）的改进的装置和方法，该装置和方法通过将高速氧射流喷入其加热区或烘干区可以增加紊流气相混合，有助于把在该气相中的一氧化碳和碳氢化合物烧光以实现少的排放量，可增加在烘干污泥上的对流以增加其烘干速度以及可使该烘干的污泥着火以进一步增加其烘干速度。该装置和方法可以使污泥的生产率增加，以及可使一氧化碳、一氧化氮和碳化合物的排放量减少。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总的涉及多膛炉，并且对于在该炉子中的待处理的物料含有水并且必须被烘干及加热的场合，本专利技术是特别有用的。多膛炉是一种具有多个炉膛的炉子，这些炉膛的位置是一个放在另一个炉膛的上面。由该炉子进行处理的物料被供入最上面的炉膛，并进到最下面的炉膛，产品就从该炉膛中排出。物料在该运行过程中经受着各种温度的作用以便完成诸如烘干、燃烧和冷却等过程。这种炉子广泛使用于各种用途，例如污泥焚化、其他废料的燃烧、活性碳再生、氧化镁锻烧、矿石处理等。在所有这些应用场合中，炉子效率的提高和被处理产品生产率的增加都是希望达到的目标。在一种用途中(下文用此来说明本专利技术)，该多膛炉用于把来自城市污水的脱水污泥焚化成能够处理的灰烬。在这种用途中，该炉子的多个炉膛从炉子的顶部到底部形成了一个湿污泥被输入其中进行烘干的烘干区，一个至少部分烘干的污泥在其中被燃尽的燃烧区，以及一个该灰烬在其中冷却并且由此从炉子中卸出的冷却区。用于多炉膛焚烧炉的设备和工艺需要相当高的资金和运行费用。同时，许多城市都有处理数量日益增加的污泥的需要。在过去，谋求增加容量的多炉膛焚烧炉的主人们面对的是建造新的焚烧炉或者找到处理污泥的其他方法。此外，近来制定的有关法规要求绝大部分的这些焚烧炉与补燃室一起运行。这种补燃室用来控制包含恶臭化合物的碳氢化合物的排放量。这些碳氢化合物通常会在炉中产生并且由于气相混合差和局部低温的缘故一般在炉中不能消除。这种补燃室的使用还将增加燃料消耗、限制污泥通过量并且减少炉子的总燃料效率。所有这些因素都表明需要改进炉子的生产率。多炉膛焚烧炉可以在一个宽广范围的化学计量条件下工作。在富燃料条件下工作可以控制炉内的最高温度并且还可以使炉子在很少或没有辅助燃料的情况下运行。这种炉子常常在氧化条件下工作，以便减少黑烟和恶臭排出物的发生。在接近空气的化学计算量条件下工作可以获得这些炉子的最高的燃料效率，但是这也将导致可能会损坏炉子本身的耐火材料或者形成炉渣的燃烧区的过热。为了克服这些问题，目前大部分多膛炉都在大量的过剩空气条件下工作，以便限制燃烧区的温度。这是在增加燃料消耗费用的情况下完成的。过剩空气的存在也将增加炉子的废气流量，这将导致补燃室的更多的燃料消耗，因为通常需要它们把所有的炉子废气加热到规定温度。多炉膛焚烧炉可在还原条件下工作，以便提高生产率和燃料效率。这种炉子需要一个大补燃室，用来把炉子废气中的可燃物消灭。虽然焚烧炉工作在还原条件下在技术上是可行的，但是由于它维修费用高并且操作困难使得它在商业上没有吸引力。本专利技术涉及对多膛炉的改进，其中采用在规定位置上把氧气喷入炉中来提高生产率，减少燃料消耗和减少碳氢化合物排放量。此外，该附加氧气可以用来减少炉子的废气流量，从而可减少炉子补燃室的燃料消耗。根据本专利技术，高速氧气喷枪用来把氧气喷射入炉中。这样就在该射入氧气的炉膛中形成了强对流和迅速的气相混合，从而改进了燃烧效率并且增加了热传导。在一个最佳实施例中，氧气被射入位于燃烧区上面的最下部的加热或烘干炉膛中的炉子的加热或烘干区。这样可以获得更好的混合和更好的燃烧控制两个好处。来自炉子燃烧区的燃气用来作为在加热或烘干区中的加热源，并且通过在污泥上热气的强烈的对流流动而增加了加热和烘干速度。该热气在湿污泥上的强烈对流也引起了该湿固体的直接燃烧，由此造成了热量的释放，烘干速度的增加以及必须在更下面的炉膛中燃烧的污泥量的减少。本专利技术的氧气射流提供了优于常规的多膛炉的改进效果的原因在于该氧气射流具有很高的速度并且含有浓度更大的氧化剂。由于使用了氧气，在给定数量的燃气的情况下，更容易促进燃烧并且能达到更高的温度，这在加热和烘干区中通常是一个优点。与高速空气射流相比，氧气的使用能更增加污泥的生产率，因为氧气对每单位污泥不会产生同样多的废气。所以，在相同废气流量的情况下(此流量是由包括抽风机、除尘器、输送管和通风管等现有设备的尺寸所限定的)，使用氧气射流能获得更高的污泥生产率。使用高速氧气喷射可以比空气喷射提供更好的混合和对燃烧过程的更好的控制。所以本专利技术的一个目的是提供一种采用氧气喷枪的改进的多膛炉和一种操作这种炉子的方法。本专利技术的另一个目的是提供一种多膛炉，其中把氧气以高速射入炉中，从而形成一种能改进炉内气体混合的旋风式紊流流动。本专利技术的其他目的和优点在参阅下面的详细说明和附图后将更加清楚，附图中附图说明图1是包括本专利技术的一个多膛炉的正视剖视图；图2是沿图1的线2-2截取的该多膛炉的俯视剖视图；以及图3是在本专利技术的实际应用时所使用的氧气喷枪的一个实施例的正视图。本专利技术就诸如脱水污泥这样的湿污泥的焚烧进行说明，但是本专利技术还具有许多其他的用途。例如，本专利技术可用于焙烧矿石，烘干和煅烧石灰、碳酸镁和碳酸盐污泥，活性碳的再生，脱色土的再活化以及硫化物的燃烧等。通过本专利技术的实际应用可以产生或回收的产品包括石灰、锌、铅、水银、金、银、硫酸、油漆颜料、耐火粘土、活性碳、铸造用砂和漂白土等。图1和2以简图形式示出了一个多膛炉或焚烧炉(10)的基本部分。其中有一个由例如钢壳制成其上镶衬以适当耐火材料的整体的炉体或壳体(12)。炉体具有一个下墙(13)和上墙(14)。炉体(12)具有根据炉体高度和直径决定的预定容积。在炉顶处有一个用于待焚烧的脱水污泥的入口(16)，以及在炉底处有一个用于冷却灰的出口(17)。还有一个在炉子的上端示出的用于烟道气的排气口(19)，不过该排气口也可以位于上墙(14)中。该多膛炉具有多个通过分开的炉膛板(20-1)至(20-5)分隔开的一个位于另一个上面的炉膛(18-1)至(18-6)，这些炉膛板也都是用适当的耐火材料制成的。每个炉膛板(20-1)至(20-5)都具有一个竖直延伸的轴(30)从其中穿过的中央孔。该轴可以由一个带有任何适当的传动机构(例如齿轮传动)的适当功率的电机(31)所驱动。鼓风机(40)把冷却空气供入中央管(33)中，该冷却空气由该中央管输送以冷却各个搅拌耙，然后返回到一个环形管中并且从该炉中流出。一部分空气直接通过管道(21)返回到该炉的下炉膛(18-5)中作为预热的燃烧空气。炉膛板(20-1)、(20-3)和(20-5)中的每个炉膛板的中央孔(27)都被扩大，以便为固体提供一个落料孔通道并且这些炉膛板的表面延续至炉壳的外墙。另外的炉膛板(20-2)和(20-4)中的每个炉膛板围绕其延伸到轴(30)的中央孔具有一个密封件。在最下面的炉膛板上的密封件覆盖在炉子下墙中的一个孔上，轴(30)通过该孔到传动机构(31)处。如图2中所示，炉膛板(20-2)和(20-4)沿炉墙围绕其圆周上具有多个落料孔(36)，这些孔可以是半圆形孔或者其等效孔。多膛炉或焚烧炉(10)具有一个接纳脱水湿污泥的加热区(在本例中为烘干区)，一个燃烧区，在此区内该已加热并且至少部分烘干的污泥被燃烧而产生灰烬，以及一个冷却区，在此区内该燃烧的灰烬在排出以前被冷却。在用来说明本专利技术的图1的多膛炉中，烘干区由炉膛(18-1)和(18-2)构成，燃烧区由炉膛(18-3)和(18-4)构成，而冷却区由剩下的炉膛(18-5)和(18-6)构成。应当指出，在工业炉中的燃烧区与烘干区之间并没有清楚的界限。通常，在加热区与燃烧区中和它们之间存在着一个从湿的未燃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多膛炉，包括：一个其中具有多个一个放在另一个上面的炉膛并且形成一个加热区和一个位于该加热区下面的燃烧区的炉体，其中容纳在所述加热区中的物料在该区中被加热；以及至少一个喷枪，该喷枪用于以高速把氧气供入所述加热区中使得在所述加热区中 产生运动，以便至少有助于实现下列三项中之一项：增加紊流气相混合，增加在该加热物料上的对流和使该加热物料着火从而增加其加热速度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：CB莱杰，
申请(专利权)人：普莱克斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]