一种有机固废协同还原含铁物料的回转窑系统及工艺技术方案

本发明专利技术提供出一种有机固废协同还原含铁物料的回转窑及工艺，将有机固废和含铁物料通过本发明专利技术的回转窑同时进行处理，有机固废的热解和含铁物料的还原分别在不同的腔室进行，将有机固废热解的得到的产物热解气和热解渣分别独立的输送至含铁物料不同的还原阶段，各自独立的发挥作用；采用本发明专利技术的回转窑处理有机固废和含铁物料，结合有机固废产物和含铁物料不同还原阶段的特点，充分利用了有机固废的价值，保证了含铁物料的还原效果，同时也起到了初步冷却窑渣的作用，为窑渣的后续余热利用提供了基础和保证了后续余热利用采用干式冷却的可行性

【技术实现步骤摘要】
一种有机固废协同还原含铁物料的回转窑系统及工艺


[0001]本专利技术涉及一种回转窑系统及其采用回转窑进行还原的工艺，具体涉及一种采用回转窑协同处理有机固废和含铁物料的系统和工艺，属于钢铁

。

技术介绍

[0002]现有技术中，用于含铁物料还原的回转窑工艺如图1所示
。
图1中回转窑实际布置时应当是左高右低，回转窑中间段
(II)
是高温区，温度
1100
‑
1500℃
；左端为物料入口和烟气出口端，左段
(I)
为干燥预热段；右端为物料出口和空气入口段，右段
(III)
为窑内冷却段，温度
500
‑
600℃。
含铁物料从回转窑左端进入，进窑后含铁物料被高温烟气预热
、
干燥，在回转窑的高温区含铁物料中的铁被还原，烟气从烟气出口排出
。
空气从窑的右端进入，刚进窑时，窑中含氧高
、
空气温度低，这样把窑中的高温窑渣冷却，窑渣中的还原铁又重新被空气氧化成氧化铁，导致窑渣中铁的金属化率降低
。
窑渣从回转窑中排出后，目前普遍采用水冷的方式进行冷却，即将回转窑排出的热窑渣直接进入冷渣水池
。
空气进窑被预热后，在回转窑的中部高温区与物料中燃料反应，随后携带着未燃尽的有机物
、
污染成分从回转窑左端的烟气出口排出，回转窑烟气出口温度
500
‑
600℃。r/>烟气随后被冷却
、
除尘
、
吸附净化，去除了氯化物和二噁英等污染物
。
[0003]现有技术中，由于入窑空气氧浓度高，出窑窑渣中原本已被还原的金属铁，又重新被空气氧化，导致窑渣中铁的金属化率降低，经济价值降低
。
单纯降低入窑空气量，虽然可以提高窑渣中铁的金属化率，但是由于空气摄入少又会导致回转窑中氧化反应过少导致热量不足，影响铁氧化物的还原
。
现有技术中，铁渣金属化率约为
30
％左右
。
现有技术中，物料在经过回转内高温还原段后，出窑之前被入窑的空气先初步冷却后，再排出回转窑，热渣直接入水池，窑渣的热能没有得到有效利用
。
针对余热利用的技术问题，现有技术中，采用干式冷却装备，干式冷却一般采用水冷筒间接冷却的方式，而回转窑排出的窑渣度不稳定，经常带有高温铁水，铁水进入干式冷却筒之后，容易冷凝，造成冷却筒堵塞，且难以清理
。
[0004]一般所述钢铁厂的含锌粉尘的含锌量通常在2‑
10
％，铁元素含量在
20
‑
40
％，不论是锌资源还是铁资源都具有很高的回收价值
。
含锌粉尘直接混入烧结会导致锌元素进入炼铁流程富集，最终导致高炉结瘤，影响高炉顺行
。
含锌粉尘的常规处置方法是采用还原法进行提铁减锌，即提高粉尘中的铁含量，而降低锌含量
。
回转窑是目前广泛应用的一种提铁减锌还原设备
。
现有的提铁减锌回转窑生产一般采用逆流的方式，即物料和气流流动方向相反
。
含锌物料从回转窑左端进入，进窑后物料被高温烟气预热
、
干燥，在回转窑的高温区含锌物料中的铁
、
锌被还原，由于锌的挥发温度低
(907℃)
，锌蒸汽从原料中挥发进入烟气，被烟气中的氧气又氧化成氧化锌，最后被烟气携带走
。
空气从回转窑的右端进入回转窑，气流的入口正好是物料的出口，回转窑内的高温物料一方面受到大量冷空气的冷却，另一方面也被空气中含量很高的氧气氧化，这样导致了含锌尘泥还原的脱锌渣金属化率降低，而且窑渣的余热也没有很好的利用
。
[0005]现有技术中，有机固废通常通过焚烧或热解进行处理，焚烧或者热解产生的热解
气
(
含有高热值的还原性气体
)
输送至二燃室进行二次燃烧，然后进行余热利用
。
该技术没有直接利用有机固废产生热解气和热解渣，导致有机固废的利用率大大降低
。
此外，本申请人在先提出有机固废协同含铁物料
(
含锌粉尘
)
的处理工艺，将有机固废与含铁物料直接进行混合，然后一起输送至回转窑，含铁物料的还原和有机固废的热解或焚烧同时在一个空间内进行
。
将该技术应用于工程后发现依然存在弊端，由于回转窑高温还原段的温度高达
1100
‑
1500℃
，有机固废在高温还原段的前段迅速焚烧，导致回转窑内高温还原段前段的温度快速升高，含铁物料的还原速度跟不上，导致大量的热量和焚烧产生的还原性气体直接进入烟气，利用率较低；此外，回转窑内局部温度快速升高，容易导致物料结窑，造成物料在回转窑内的堵塞
。
申请人在该技术用于工程应用后还发现，有机固废在回转窑的干燥预热段后段就开始热解，由于回转窑内成负压状态
(
从烟气出口抽风
)
，造成热解气完全没有参与到含铁物料的还原，造成还原性气体的浪费；同时，有机固废在干燥预热段内热解，提升了干燥预热段内的温度，导致含铁物料在还没有干燥彻底的时候就被升高温度，也影响了含铁物料的还原，造成窑渣中铁的金属化率较低
。
[0006]现有技术中，还有采用独立的设备处理有机固废的工艺，然后将处理后得到的渣直接混合到含铁物料中，混合到含铁物料中的渣与含铁物料一起依次经过干燥预热段
、
高温还原段
、
冷却段，渣中的可燃成分
(
碳
)
在高温还原段内仅仅作为燃料即已经完全参与反应，起作用仅仅是提高高温还原段内的温度；有机固废产生的热解气和热解碳不用用于含铁物料的还原，更不能用于冷却被还原的窑渣，不能实现有机固废和含铁物料的协同处理
。
[0007]现有技术中的回转窑，为独立腔室或多腔室结构，独立腔室和多腔室均用于还原含铁物料
。
空气从回转窑的窑尾或中部进入，用于与物料内的燃料发生反应释放热量用于含铁物料的还原
。
现有技术中没有涉及有机固废和含铁物料协同处理的回转窑系统，也没有分析热解气和热解渣分别对含铁物料在回转窑内不同阶段的影响，造成有机固废热解后有价值成分
(
热解气和热解渣
)
的浪费，以及影响含铁物料的还原
。

技术实现思路

[0008]针对现有技术中有机固废需要单独处理，或者有机固废与含铁物料一起进入回转窑同一个腔室进行处理存在的技术问题，本专利技术提供出一种有机固废协同还原含铁物料的回转窑及工艺，将有机固废和含铁物料通过本专利技术的回转窑同时进行处理，但是有机固废的热解和含铁物料的还原分别在不同的腔室进行，将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种有机固废协同还原含铁物料的回转窑系统，该回转窑系统
(C)
包括窑头
(1)、
窑身
(2)
和窑尾
(3)
；回转窑的窑头
(1)
上设有物料进口
(101)
和烟气出口
(102)
；回转窑的窑尾
(3)
设有窑渣出口
(301)
；其特征在于：该回转窑系统
(C)
还包括有机固废热解通道
(4)
；有机固废热解通道
(4)
贯穿回转窑的窑头
(1)、
窑身
(2)
和窑尾
(3)
；有机固废热解通道
(4)
靠近窑头
(1)
的外侧设有进料口；位于窑身
(2)
段的有机固废热解通道
(4)
上设有热解气出口
(401)
和热解渣出口
(402)。2.
根据权利要求1所述的回转窑系统，其特征在于：回转窑的窑身
(2)
内分为干燥预热段
(I)、
高温还原段
(II)
和冷却段
(III)
；位于高温还原段
(II)
内的有机固废热解通道
(4)
上设有热解气出口
(401)
；位于冷却段
(III)
内的有机固废热解通道
(4)
上设有热解渣出口
(402)。3.
根据权利要求2所述的回转窑系统，其特征在于：热解气出口
(401)
的孔径小于等于
2mm
，优选为0～
1.5mm
，更优选为
0.2
～
1mm
；和
/
或热解渣出口
(402)
的孔径大于等于
3mm
，优选为3～
10mm
，更优选为4～
8mm。4.
根据权利要求2所述的回转窑系统，其特征在于：热解渣出口
(402)
包括细热解渣出口
(40201)
和粗热解渣出口
(40202)
；细热解渣出口
(40201)
设置在粗热解渣出口
(40202)
的上游
。5.
根据权利要求4所述的回转窑系统，其特征在于：热解气出口
(401)
的孔径小于等于
2mm
，优选为0～
1.5mm
，更优选为
0.2
～
1mm
；和
/
或细热解渣出口
(40201)
的孔径为2～
4mm
，优选为
2.5
～
3.5mm
；和
/
或粗热解渣出口
(40202)
的孔径大于等于
4mm
，优选为4～
10mm
，更优选为5～
8mm。6.
根据权利要求1‑5中任一项所述的回转窑系统，其特征在于：位于窑头
(1)
外侧
、
有机固废热解通道
(4)
的上游端设有有机固废输送装置
(5)
；有机固废输送装置
(5)
包括进料管
(501)、
输料管
(502)
；输料管
(502)
与有机固废热解通道
(4)
的进料口连通并位于同一直线上；进料管
(501)
与输料管
(502)
连通并且轴线交叉；输料管
(502)
内设有推杆
(50201)
；推杆
(502)
上设有活塞，推杆
(502)
设置在输料管
(502)
内；进料管
(501)
上设有进料第一控制阀
(50101)
；作为优选，有机固废输送装置
(5)
还包括氮气入口
(503)
和氮气出口
(504)
；氮气入口
(503)
和氮气出口
(504)
设置在输料管
(502)
上，并且位于进料管
(501)
与输料管
(502)
连接位置的下游；氮气入口
(503)
位于氮气出口
(504)
的上游；输料管
(502)
的末端设有进料第二控制阀
(50202)。7.
根据权利要求1‑6中任一项所述的回转窑系统，其特征在于：有机固废热解通道
(4)
还包括排料口
(403)
；排料口
(403)
位于有机固废热解通道
(4)
的末端，位于窑尾
(3)
上；排料口
(403)
内设有排料控制阀；和
/
或有机固废热解通道
(4)
的末端设有氮气输送管
(404)
和压力检测装置
(405)。8.
根据权利要求1‑7中任一项所述的回转窑系统，其特征在于：热解气出口
(401)
设置在有机固废热解通道
(4)
的顶部，热解渣出口
(402)
设置在有机固废热解通道
(4)
的底部；作为优选，有机固废热解通道
(4)
的顶部设有多个热解气出口
(401)
，优选为2‑
100
个；有机固废热解通道
(4)
的底部设有多个热解渣出口
(402)
，优选为2‑
100
个；更进一步优选，有机固废热解通道
(4)
的底部设有1‑
50
个细热解渣出口
(40201)
和1‑
50
个粗热解渣出口
(40202)。9.
根据权利要求8所述的回转窑系统，其特征在于：有机固废热解通道
(4)
与回转窑通过密封轴承连接；有机固废热解通道
(4)
还包括驱动装置
(406)
；驱动装置
(406)
驱动有机固废热解通道
(4)
往复旋转；作为优选，有机固废热解通道
(4)
转动角度为
±
α
；
α
小于等于有机固废在有机固废热解通道
(4)
内的堆积角；进一步优选，
α
小于等于
30
°
，更优选为
α
小于等于
20
°
。10.
根据权利要求1‑9中任一项所述的回转窑系统，其特征在于：该回转窑系统
(C)
还包括空气输送管道
(6)
；空气输送管道
(6)
的出气口位于高温还原段
(II)
内；作为优选，空气输送管道
(6)
伸入有机固废热解通道
(4)
内，并且空气输送管道
(6)
的出气口位于热解气出口
(401)
的正下方；或者，空气输送管道
(6)
位于有机固废热解通道
(4)
的上方，空气输送管道
(6)
出气口的出气方向朝下，热解气出口
(401)
出气方向朝上，并且空气输送管道
(6)
的出气口位于热解气出口
(401)
的正上方
。11.
根据权利要求1‑
10
中任一项所述的回转窑系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李谦，叶恒棣，魏进超，刘前，周浩宇，沈维民，戴波，刘唐猛，
申请(专利权)人：湖南中冶长天节能环保技术有限公司，
类型：发明
国别省市：