高浓度氧旋风燃烧液态熔融处置料系统技术方案

本发明专利技术公开了高浓度氧旋风燃烧液态熔融处置料系统，包括液态熔化炉和冷淬装置，液态熔化炉包括旋风燃烧熔料室、熔池和烟气‑物料热交换室，旋风燃烧熔料室包括稳燃段和液膜段，稳燃段设置有燃料入口、一次氧气入口和燃烧器，液膜段设有二次氧气入口和粉体物料入口，一次氧气入口和二次氧气入口用于供给氧含量不低于90％体积浓度的氧气，二次氧气入口的出气方向与液膜段的外周相切，粉体物料入口设在二次氧气入口前管道上；熔池的上端与液膜段的下端相连，熔池上设有排料口；烟气‑物料热交换室的下端与液膜段和熔池上端连通，烟气‑物料热交换室内设有待预热粉体物料入口以及含有烟气和预热后粉体物料出口；冷淬装置设在熔池的下方且与排料口相连。

【技术实现步骤摘要】
高浓度氧旋风燃烧液态熔融处置料系统
本专利技术属于燃烧热熔料炉领域，具体涉及一种高浓度氧旋风燃烧液态熔融处置料系统。
技术介绍
一些工艺中要求将物料熔化为液态然后使液态物料迅速冷淬，其目的在于让物料保持具有高化学反应活性的非结晶玻璃态。例如在赤泥处置过程中为回收氧化铝和碱，需要烧结。传统氧化铝生产的烧结工艺是使用回转窑，窑温在1250℃左右，维持少量熔化。然而与烧结铝矾土不同，赤泥中往往含有较多氧化铁，其与氧化钙、氧化硅、氧化钠生成的共熔物熔点仅1100℃，因此在回转窑内，主成分尚未完成反应，炉内已大量结团，无法正常运行。而且在回转窑内，组分间为固-固接触，虽磨成极细粉料，仍需长反应时间。如果采用液态熔料炉熔融-冷淬处置，只需加钙快速熔融和冷淬，处置后物料中的氧化铝和碱可被高溶出率回收；再如赤泥被回收碱和氧化铝后的尾粉，以钙、硅、铝氧化物为主要成分，它们以水化硅酸钙和水化铝酸钙形式存在，已经失去化学反应活性。将其改性的方法就是熔化为液态，然后迅速冷淬。提高粉煤灰等活性的途径亦是如此。我国现每年产生赤泥1亿吨以上，因各组分相互制约，只能以低值方式利用4％，通过改性使其可高值利用有重要现实意义。位于发达地区的粉煤灰已被利用，但我国煤炭主产区——晋、陕、蒙、黔远离发达地区，如果不能转化为高值产物运出，仍然难以利用，通过改性使其可高值利用同样有重要现实意义。然而，目前的液态熔料炉存在高温烟气余热回收率低，单位物料耗燃料高和产生大量氮氧化物增加排放达标难度的问题。因此，目前适用于赤泥以及粉煤灰等物料的液态熔化炉亟待探究。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种高浓度氧旋风燃烧液态熔融处置料系统，采用本申请的系统在提高粉体物料液态熔化效率的同时充分回收高温烟气余热且避免了大量氮氧化物的产生，从而可以将目前难以处置的大量固体废弃物诸如赤泥、粉煤灰等转化为高值产品。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种高浓度氧旋风燃烧液态熔融处置料系统。根据本专利技术的实施例，所述系统包括：液态熔化炉，所述液态熔化炉包括：旋风燃烧熔料室，所述旋风燃烧熔料室倾斜设置，所述旋风燃烧熔料室包括依次相连的稳燃段和液膜段，并且所述稳燃段高于所述液膜段，所述稳燃段设置有燃料入口、一次氧气入口和燃烧器，所述液膜段设有二次氧气入口和粉体物料入口，所述一次氧气入口和所述二次氧气入口用于供给氧含量不低于90％体积浓度的氧气，并且所述二次氧气入口的出气方向与所述液膜段的外周相切，所述粉体物料入口设在所述二次氧气入口前管上，粉体物料由二次氧气带入所述液膜段；熔池，所述熔池的上端与所述液膜段的下端相连，并且所述熔池上设有排料口；烟气-物料热交换室，所述烟气-物料热交换室的下端与所述液膜段和所述熔池的上端连通，并且所述烟气-物料热交换室内设有待预热粉体物料入口以及含有烟气和预热后粉体物料出口；冷淬装置，所述冷淬装置设在所述熔池的下方且与所述排料口相连。根据本专利技术实施例的高浓度氧旋风燃烧液态熔融处置料系统，其包括液态熔料炉和冷淬装置，液态熔料炉包括旋风燃烧熔料室、熔池和烟气-物料热交换室，旋风燃烧熔料室倾斜设置且包括依次相连的稳燃段和液膜段，稳燃段供给燃料和氧含量不低于90％体积浓度的一次氧气燃烧供热，同时通过设置在液膜段上的二次氧气入口向液膜段供给氧含量不低于90％体积浓度的氧气，并且该二次氧气入口的出气方向与液膜段的外周相切，粉体物料送入二次氧气入口前管道内且由二次氧气以高速度带入液膜段，即粉体物料通过二次氧气带入液膜段且在液膜段内呈旋转状态，使得粉体物料与燃烧烟气接触更加均匀。并且本申请采用氧含量不低于90％体积浓度的氧气作为助燃气，一方面不仅提高了旋风燃烧熔料室内燃烧温度，提高物料熔化效率且使得液态物料流动更加顺畅，而且相对于以空气作助燃气，本申请可以使燃烧热量的绝大部分用于熔化物料，同时避免氮氧化物的产生；再一方面，使旋风燃烧熔料室内操作温度易于精准控制，而温度的精准控制可以保证后续生产优质产品。旋风燃烧熔料室产生的高温烟气进入烟气-物料热交换室与供给的待预热粉体物料逆向接触换热，充分利用高温烟气的余热，而预热后粉体物料和烟气一起经含有烟气和预热后粉体物料出口排出。另外，在旋风燃烧熔料室内产生的液态物料流至熔池中，再经熔池上的排料口进入冷淬装置进行冷淬，从而获得高值产品。由此，采用本申请的系统在提高粉体物料液态熔化效率的同时充分回收高温烟气余热且避免了大量氮氧化物的产生，从而可以将目前难以处置的大量固体废弃物诸如赤泥、粉煤灰等转化为高值产品。另外，根据本专利技术上述实施例的高浓度氧旋风燃烧液态熔融处置料系统还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述旋风燃烧熔料室的中轴线与水平方向呈15～90度夹角。由此，可以保证旋风燃烧熔料室内产生的液态熔化物料自流入熔池中。在本专利技术的一些实施例中，沿着所述旋风燃烧熔料室的斜向下的方向，所述稳燃段的截面面积逐渐增大，并且所述燃料入口、所述一次氧气入口和所述燃烧器设在所述稳燃段上远离所述液膜段的一端。由此，可以保证稳燃段内燃料的稳定燃烧。在本专利技术的一些实施例中，所述稳燃段呈圆锥台形，所述液膜段呈圆柱形。在本专利技术的一些实施例中，所述稳燃段的锥角为75～150度。由此，可以保证稳燃段内燃料的稳定燃烧。在本专利技术的一些实施例中，所述液膜段的长径比为(1～3):1。由此，可以提高粉体物料的熔化效率。在本专利技术的一些实施例中，所述二次氧气入口与所述稳燃段的距离占所述液膜段长度的1/4～1/2。由此，可以提高粉体物料的熔化效率。在本专利技术的一些实施例中，所述二次氧气入口气体速度为20～100米/秒。在本专利技术的一些实施例中，所述烟气-物料热交换室内进一步设有布料器，所述布料器设在所述待预热粉体物料入口下方。由此，可以提高待预热粉体物料与高温烟气的换热效率。在本专利技术的一些实施例中，所述烟气-物料热交换室垂直于水平面设置。在本专利技术的一些实施例中，上述处置料系统进一步包括：除尘装置，所述除尘装置的进料口与所述含有烟气和预热后粉体物料出口相连，所述除尘装置的出料口与所述粉体物料入口相连。由此，通过将利用高温烟气预热后的粉体物料供给至液膜段参与熔化反应，可以降低整个系统能耗。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术一个实施例的高浓度氧旋风燃烧液态熔融处置料系统的结构示意图；图2是根据本专利技术一个实施例的高浓度氧旋风燃烧液态熔融处置料系统中旋风燃烧熔料室中稳燃段的结构示意图；图3是图1中A-A结构示意图；图4是根据本专利技术再一个实施例的高浓度氧旋风燃烧液态熔融处置料系统的结构示意图。具体实施方式下面详细描本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高浓度氧旋风燃烧液态熔融处置料系统，其特征在于，包括：/n液态熔化炉，所述液态熔化炉包括：/n旋风燃烧熔料室，所述旋风燃烧熔料室倾斜设置，所述旋风燃烧熔料室包括依次相连的稳燃段和液膜段，并且所述稳燃段高于所述液膜段，所述稳燃段设置有燃料入口、一次氧气入口和燃烧器，所述液膜段设有二次氧气入口和粉体物料入口，所述一次氧气入口和所述二次氧气入口用于供给氧含量不低于90％体积浓度的氧气，并且所述二次氧气入口的出气方向与所述液膜段的外周相切，所述粉体物料入口设在所述二次氧气入口前管道上，粉体物料由二次氧气带入所述液膜段；/n熔池，所述熔池的上端与所述液膜段的下端相连，并且所述熔池上设有排料口；/n烟气-物料热交换室，所述烟气-物料热交换室的下端与所述液膜段和所述熔池的上端连通，并且所述烟气-物料热交换室内设有待预热粉体物料入口以及含有烟气和预热后粉体物料出口；/n冷淬装置，所述冷淬装置设在所述熔池的下方且与所述排料口相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种高浓度氧旋风燃烧液态熔融处置料系统，其特征在于，包括：
液态熔化炉，所述液态熔化炉包括：
旋风燃烧熔料室，所述旋风燃烧熔料室倾斜设置，所述旋风燃烧熔料室包括依次相连的稳燃段和液膜段，并且所述稳燃段高于所述液膜段，所述稳燃段设置有燃料入口、一次氧气入口和燃烧器，所述液膜段设有二次氧气入口和粉体物料入口，所述一次氧气入口和所述二次氧气入口用于供给氧含量不低于90％体积浓度的氧气，并且所述二次氧气入口的出气方向与所述液膜段的外周相切，所述粉体物料入口设在所述二次氧气入口前管道上，粉体物料由二次氧气带入所述液膜段；
熔池，所述熔池的上端与所述液膜段的下端相连，并且所述熔池上设有排料口；
烟气-物料热交换室，所述烟气-物料热交换室的下端与所述液膜段和所述熔池的上端连通，并且所述烟气-物料热交换室内设有待预热粉体物料入口以及含有烟气和预热后粉体物料出口；
冷淬装置，所述冷淬装置设在所述熔池的下方且与所述排料口相连。


2.根据权利要求1所述的处置料系统，其特征在于，所述旋风燃烧熔料室的中轴线与水平方向呈15～90度夹角。


3.根据权利要求1所述的处置料系统，其特征在于，沿着所述旋风燃烧熔料...

【专利技术属性】
技术研发人员：张绪祎，杨海瑞，邵海杰，
申请(专利权)人：张绪祎，杨海瑞，邵海杰，
类型：发明
国别省市：北京;11