高溫爐膛碳化爐的製作方法
2023-09-16 14:47:35
高溫爐膛碳化爐的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種高溫爐膛碳化爐，包括爐體外殼，爐膛內設有碳化室，爐體外殼上還連接有送料裝置，送料裝置通過進料管與碳化管連接，碳化管外側環設有燃燒管，燃燒管與碳化管之間的空腔分隔成燃燒室和裂解氣分配室，裂解氣分配板上設有裂解氣進入孔，碳化管上設有接入裂解氣分配室的裂解氣接入管；燃燒管外側環設有空氣管，燃燒管上設有用於助燃空氣進入的進氣孔。本實用新型使用碳化過程中產生的裂解氣對碳化管進行持續加熱，不僅充分利用了碳化過程產生的副產物，避免了碳化過程產生的能源氣體浪費，還實現了對汙泥碳化的無害化處理，避免了汙泥對環境的汙染，減少了碳化爐的能源消耗，節省了能源。
【專利說明】高溫爐膛碳化爐
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及碳化設備【技術領域】，尤其涉及一種高溫爐膛碳化爐。
【背景技術】
[0002]現有技術中，汙泥處理是為了減輕汙泥對環境造成汙染所採用的必要手段，傳統的汙泥處置方法主要有填埋、堆肥及焚燒，這些處置方式都存在一些缺點，如侵佔土地嚴重、導致潛在的土壤和地下水汙染、不能從根本上消除重金屬汙染且病原體和有機物難降解等。
[0003]碳化技術是最徹底的汙泥處理方法,它能使有機物全部碳化，殺死病原體，可最大限度地減少汙泥體積。現有技術中，用於汙泥碳化的設備是碳化爐，雖然碳化爐可以解決傳統汙泥處理的缺點，但是碳化爐還具有投資大、能耗高以及碳化副產物利用率低下等特點。
[0004]針對這些缺點，近年來也出現過一些利用碳化過程中的副產物作為碳化能源的技術，但是效果不是很好，如:某些碳化爐的碳化室置於燃燒室內，直接在碳化室上開孔引出汙泥碳化過程中產生的有機物裂解氣體燃燒，造成一部分汙泥也參與燃燒且有機物裂解氣體不能充分燃燒利用；也有單獨設立燃燒室的碳化爐，但是此類碳化爐的氣體燃燒產生的熱能沒有被充分利用，直接釋放至空氣中，造成能源浪費。
【發明內容】
[0005]本實用新型所要解決的技術問題是:提供一種高溫爐膛碳化爐，該高溫爐膛碳化爐能耗低且碳化副產物可充分利用。
[0006]為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是:高溫爐膛碳化爐，包括爐體外殼，所述爐體外殼所包圍的空間為爐膛，所述爐體外殼上設有排煙口，所述爐膛內設有由碳化管圍成的碳化室，所述碳化管的一端伸出所述爐體外殼並設有碳粒出口，所述爐體外殼上還連接有送料裝置，所述送料裝置通過進料管與所述碳化管連接，所述碳化管外側環設有燃燒管，所述燃燒管的一端封閉另一端開口，所述燃燒管與碳化管之間的空腔中靠近所述燃燒管的封閉端設置有裂解氣分配板，所述裂解氣分配板將所述空腔分隔成燃燒室和裂解氣分配室，所述裂解氣分配板上設有裂解氣進入孔，所述碳化管上連接有接入所述裂解氣分配室內的裂解氣接入管；所述燃燒管外側環設有兩端封閉的空氣管，所述空氣管通過助燃空氣輸入管與助燃風機連接，所述燃燒管上設有用於助燃空氣進入的進氣孔。
[0007]作為一種改進，所述排煙口與所述送料裝置之間連接有用於輸送煙氣餘熱以對物料進行預熱的煙道。
[0008]作為進一步的改進，所述送料裝置為螺旋送料裝置，所述螺旋送料裝置內部設有由動力裝置驅動的轉軸，以及安裝在所述轉軸上的螺旋葉片，所述轉軸內部設有中空的轉軸腔，所述螺旋葉片內部設有與所述轉軸腔相連通的葉片腔；所述煙道與所述轉軸腔和葉片腔連通。
[0009]作為另一種改進，所述裂解氣分配板上的裂解氣進入孔的孔徑由所述碳化管至所述燃燒管逐漸增大。
[0010]作為另一種改進，所述燃燒管上的進氣孔包括靠近所述裂解氣分配室分布的一次空氣進入孔，以及依次向所述燃燒管另一端分段分布的二次空氣進入孔、三次空氣進入孔及多次空氣進入孔。
[0011]作為另一種改進，所述送料裝置的進料口以及所述碳粒出口處分別安裝有旋轉密封閥。
[0012]作為另一種改進，所述爐體外殼內壁上設有保溫材料。
[0013]由於採用了上述技術方案，本實用新型的有益效果是:
[0014]本實用新型由於設置了碳化管，碳化管所包圍的空間為碳化室，在碳化管外側設置了燃燒管，使碳化管與燃燒管之間的空間形成了燃燒室，汙泥碳化時，將碳化裂解氣引出碳化室，使其在燃燒室中與空氣混合併充分燃燒，加熱過程不直接在碳化室中進行，而是在燃燒室中完成的，避免了碳化室中的汙泥參與燃燒，造成碳化過程不充分並產生有害氣體。
[0015]由於燃燒管與碳化管之間的空腔被裂解氣分配板分隔成燃燒室和裂解氣分配室，由碳化室引出的裂解氣充滿裂解氣分配室，並通過裂解氣分配板進入燃燒室後與空氣混合，裂解氣持續充入燃燒室內，使之與助燃空氣混合併充分燃燒，避免了大量裂解氣湧入燃燒室，使裂解氣無法充分燃燒，或空氣過量使裂解氣濃度降低，在燃燒過程產生二噁英以及氮氧化物等有害物質。
[0016]由於送料裝置與排煙口之間設置了煙道，裂解氣燃燒產生的煙氣通過煙道進入送料裝置中，煙氣中所攜帶的餘熱對其中的物料進行預熱，不僅縮短了汙泥的碳化時間，還合理利用了碳化過程中產生的熱能，有利於節省能源。
[0017]綜上所述，本實用新型使用碳化過程中產生的裂解氣對碳化管進行持續加熱，不僅充分利用了碳化過程產生的副產物，避免了碳化過程產生的能源氣體浪費，還實現了對汙泥碳化的無害化處理，避免了汙泥對環境的汙染，減少了碳化爐的能源消耗，節省了能源。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0019]圖1是本實用新型實施例的結構示意圖；
[0020]圖2是圖1中A-A處的剖視圖；
[0021]圖3是圖1中送料裝置的結構示意圖；
[0022]圖4是圖3中I處的放大圖；
[0023]圖中:1_爐體外殼；11-排煙口 ； 12-煙道；2-碳化管；21-碳化室；22-碳粒出口 ；221-旋轉密封閥；23_裂解氣接入管；3_螺旋送料裝置；31_轉軸；311_轉軸腔；32_螺旋葉片；321_葉片腔；33_進料口 ；331_旋轉密封閥；34_進料管；4_燃燒管；41_燃燒室；42_裂解氣分配室；43_裂解氣分配板；431_裂解氣進入孔；44_ 一次空氣進入孔；45_ 二次空氣進入孔；46_三次空氣進入孔；5_空氣管；51_助燃空氣輸入管；6_助燃風機。
【具體實施方式】
[0024]如圖1和圖2所示，高溫爐膛碳化爐，包括爐體外殼I,爐體外殼I所包圍的空間為爐膛，爐體外殼I上設有排煙口 11，爐體外殼I的內壁上設有矽酸鹽保溫材料，以避免碳化爐內的熱量流失。
[0025]爐膛內設有由碳化管2圍成的碳化室21，碳化管2的一端伸出爐體外殼I並設有碳粒出口 22，爐體外殼I上還連接有送料裝置。
[0026]優選的，送料裝置是螺旋送料裝置3，如圖3和圖4共同所示，螺旋送料裝置3內部設有由動力裝置驅動的轉軸31，以及安裝在轉軸31上的螺旋葉片32，轉軸31內部設有中空的轉軸腔311，螺旋葉片32內部設有與轉軸腔311相連通的葉片腔321 ;排煙口 11與螺旋送料裝置3之間連接有用於輸送煙氣餘熱以對物料進行預熱的煙道12，煙道12與轉軸腔311和葉片腔321連通，碳化爐燃燒後的煙氣一部分通過與排煙口 11連接的煙道12進入螺旋送料裝置3，一部分直接釋放至空氣中。進入螺旋送料裝置3的煙氣進入轉軸腔311和葉片腔321中，利用煙氣餘溫對物料進行預熱，螺旋葉片32和轉軸31中空的結構，便於煙氣通入，使物料均勻加溫預熱，減少了能源消耗和物料在碳化爐中的停留時間，縮短了碳化時間，提高了工作效率。
[0027]螺旋送料裝置3通過進料管34與碳化管2連接，碳化管2外側環設有燃燒管4，燃燒管4 一端開口一端封閉，燃燒管4外側環設有兩端封閉的空氣管5，空氣管5通過助燃空氣輸入管51與助燃風機6連接，燃燒管4上設有用於助燃空氣進入的進氣孔。
[0028]燃燒管4與碳化管2之間的空腔中靠近燃燒管4封閉端設置有裂解氣分配板43，裂解氣分配板43將所述空腔分隔成燃燒室41和裂解氣分配室42，裂解氣分配板上43設有裂解氣進入孔431。
[0029]碳化管2上連接有接入裂解氣分配室42內的裂解氣接入管23，用於將碳化室21中產生的裂解氣通入裂解氣分配室42中，裂解氣分配室42中的裂解氣通過裂解氣分配板43通入燃燒室41與助燃空氣混合燃燒，使裂解氣合理高效的利用起來，也節省了能源。本實施例中，裂解氣接入管23設置在碳化管2伸出爐體外殼I的一端，將碳化管2中的裂解氣引出並由爐體外部接入裂解氣分配室42內，避免了在碳化管2上直接開孔引入裂解氣，使裂解氣燃燒時與物料隔絕，避免了物料參與燃燒。
[0030]裂解氣分配板43上的裂解氣進入孔431的孔徑由碳化管2至燃燒管4逐漸增大，裂解氣分配室42中的氣體通過裂解氣進入孔431均勻的噴入燃燒室41內，使燃燒室41內各處裂解氣的濃度一致，裂解氣燃燒充分。
[0031]本實施例中，燃燒管4上的進氣孔包括靠近裂解氣分配室42分布的一次空氣進入孔44，以及依次向燃燒管4另一端分段分布的二次空氣進入孔45和三次空氣進入孔46，裂解氣由裂解氣分配室42進入燃燒室41時，首先經過一次空氣進入孔44，然後依次經過二次空氣進入孔45和三次空氣進入孔46，空氣分段從一次空氣進入孔44、二次空氣進入孔45和三次空氣進入孔46進入，從多個位置，多個方向進入燃燒室41內，對裂解氣進行衝擊，使二者混合均勻燃燒充分，既提高了碳化室的溫度。也減少了空氣的用量，降低了空氣過量的係數，使燃燒室內含氧量降低，避免了成二噁英及氮氧化物等物質。
[0032]本實用新型中，燃燒管上並不局限於設置3段空氣進入孔，根據碳化爐的實際情況，可以設置多段空氣進入孔。
[0033]送料裝置3的進料口 33以及碳粒出口 22處分別安裝有旋轉密封閥331和旋轉密封閥221，保證了碳化過程中，物料與氧氣的隔離，避免物料與氧氣接觸產生二噁英或氮氧化物，本實施例中，物料主要指汙泥。
[0034]本實用新型由於設置了碳化管，碳化管所包圍的空間為碳化室，在碳化管外側設置了燃燒管，使碳化管與燃燒管之間的空間形成了燃燒室，汙泥碳化時，將碳化裂解氣引出碳化室，使其在燃燒室中與空氣混合併充分燃燒，加熱過程不直接在碳化室中進行，而是在燃燒室中完成的，避免了碳化室中的汙泥參與燃燒，造成碳化過程不充分並產生有害氣體。
[0035]由於燃燒管與碳化管之間的空腔被裂解氣分配板分隔成燃燒室和裂解氣分配室，由碳化室引出的裂解氣充滿裂解氣分配室，並通過裂解氣分配板進入燃燒室後與空氣混合，裂解氣持續充入燃燒室內，使之與助燃空氣混合併充分燃燒，避免了大量裂解氣湧入燃燒室，使裂解氣無法充分燃燒，或空氣過量使裂解氣濃度降低，在燃燒過程產生二噁英以及氮氧化物等有害物質。
[0036]由於送料裝置與排煙口之間設置了煙道，裂解氣燃燒產生的煙氣通過煙道進入送料裝置中，煙氣中所攜帶的餘熱對其中的物料進行預熱，不僅縮短了汙泥的碳化時間，還合理利用了碳化過程中產生的熱能，有利於節省能源。
[0037]綜上所述，本實用新型使用碳化過程中產生的裂解氣對碳化管進行持續加熱，不僅充分利用了碳化過程產生的副產物，避免了碳化過程產生的能源氣體浪費，還實現了對汙泥碳化的無害化處理，避免了汙泥對環境的汙染，減少了碳化爐的能源消耗，節省了能源。
[0038]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特徵和本實用新型的優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，在不脫離本實用新型精神和範圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型範圍內。本實用新型要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.高溫爐膛碳化爐，包括爐體外殼，所述爐體外殼所包圍的空間為爐膛，所述爐體外殼上設有排煙口，所述爐膛內設有由碳化管圍成的碳化室，所述碳化管的一端伸出所述爐體外殼並設有碳粒出口，所述爐體外殼上還連接有送料裝置，所述送料裝置通過進料管與所述碳化管連接，其特徵在於:所述碳化管外側環設有燃燒管，所述燃燒管的一端封閉另一端開口，所述燃燒管與碳化管之間的空腔中靠近所述燃燒管的封閉端設置有裂解氣分配板，所述裂解氣分配板將所述空腔分隔成燃燒室和裂解氣分配室，所述裂解氣分配板上設有裂解氣進入孔，所述碳化管上連接有接入所述裂解氣分配室內的裂解氣接入管；所述燃燒管外側環設有兩端封閉的空氣管，所述空氣管通過助燃空氣輸入管與助燃風機連接，所述燃燒管上設有用於助燃空氣進入的進氣孔。
2.如權利要求1所述的高溫爐膛碳化爐，其特徵在於:所述排煙口與所述送料裝置之間連接有用於輸送煙氣餘熱以對物料進行預熱的煙道。
3.如權利要求2所述的高溫爐膛碳化爐，其特徵在於:所述送料裝置為螺旋送料裝置，所述螺旋送料裝置內部設有由動力裝置驅動的轉軸，以及安裝在所述轉軸上的螺旋葉片，所述轉軸內部設有中空的轉軸腔，所述螺旋葉片內部設有與所述轉軸腔相連通的葉片腔；所述煙道與所述轉軸腔和葉片腔連通。
4.如權利要求1-3任一項所述的高溫爐膛碳化爐，其特徵在於:所述裂解氣分配板上的裂解氣進入孔的孔徑由所述碳化管至所述燃燒管逐漸增大。
5.如權利要求1-3任一項所述的高溫爐膛碳化爐，其特徵在於:所述燃燒管上的進氣孔包括靠近所述裂解氣分配室分布的一次空氣進入孔，以及依次向所述燃燒管另一端分段分布的二次空氣進入孔、三次空氣進入孔及多次空氣進入孔。
6.如權利要求1-3任一項所述的高溫爐膛碳化爐，其特徵在於:所述送料裝置的進料口以及所述碳粒出口處分別安裝有旋轉密封閥。
7.如權利要求1-3任一項所述的高溫爐膛碳化爐，其特徵在於:所述爐體外殼內壁上設有保溫材料。
【文檔編號】C02F11/00GK203474605SQ201320539700
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月31日 優先權日:2013年8月31日
【發明者】趙洪明 申請人:山東宏力空調設備有限公司