CN110397935A - 旋风熔融炉及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种旋风熔融炉，包括炉体和燃料进口，其中：所述燃料进口切向设置于炉体上，配置为通入反应燃料；所述炉体上还开设有导流气进口，设置于炉体中反应燃料直接冲击的靶区部位上。本发明中通过设置导流气进口，加强富氧空气与高温含固体煤气中焦炭颗粒的反应强度。
Description
技术领域
本发明属于旋风熔融炉应用领域，特别涉及一种使用该旋风熔融炉降低超低挥发份碳基燃料及废弃物旋风液态排渣炉耐火材料磨损的方法。
背景技术
高温熔融炉在多个领域有广泛应用，在可燃物气化细粉灰和灰渣的高温熔融反应中，可以使可燃物气化细粉灰和灰渣含有的反应活性差的碳与氧化剂在高温条件下充分反应，提高碳转化率，并获得熔渣水冷结晶形成无害化的玻璃体。
现有技术中炉膛侧面切向布置燃烧器，旋风熔融炉利用高速旋转的空气流使煤粒高速度旋转并强烈燃烧的圆筒形燃烧室，气流的高速旋转作用将煤粒抛向筒壁，煤粒在筒壁和筒壁附近的空间内燃烧，形成一个温度很高的区域，使灰渣溶化而粘在筒壁上。气流与粘附在液态渣膜上的煤粒之间有很高的相对速度，促使燃料与空气充分混合，因此旋风炉有很高的燃烧强度。
面临的主要问题是：燃烧器中含焦炭颗粒的高温煤气切向进入旋风炉，由于温度高达1500℃以上，气流速度快，旋风炉强度高，导致高温颗粒对旋风炉靶区耐火材料的磨损严重，采用高铬耐火材料，大大降低了耐火材料的运行寿命，提高了运行检修成本。因此，降低旋风液态排渣炉耐火材料磨损具有很重要的意义。
现有技术提供一种防磨旋风分离器，在旋风分离器筒体内表面安装防磨板，防磨板均匀分布在筒体内壁面速度入口方向30°～270°区域，在旋风分离器内壁表面形成一层低速的保护带，这样可以提高旋风分离器的防磨性能。但防磨板突出于旋风分离器内壁表面，容易被高温含尘的气流侵蚀损坏。
现有技术还提供一种防磨旋风分离器，在旋风分离器筒体内表面安装由横板组和竖版组组成的防磨网格，然后浇筑至少部分覆盖防磨网格的耐火浇注料层。这种方法增加了旋风分离器靶区的防磨性能，但还是将靶区材料暴露在高速气固流之中，并没有解决旋风类结构靶区模型的根本问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种旋风熔融炉，以减轻切向布置燃烧器旋风熔融炉中耐火材料的磨损。
(二)技术方案
根据本发明的一方面，提供一种旋风熔融炉，包括炉体和燃料进口，其中：所述燃料进口切向设置于炉体上，配置为通入反应燃料；所述炉体上还开设有导流气进口，设置于炉体中反应燃料直接冲击的靶区部位上。
在进一步的方案中，所述炉体呈柱形，所述燃料进口与导流气进口位于炉体的同一高度上。
在进一步的方案中，所述炉体呈柱形，所述靶区在炉体截面上的弧度介于30°至45°之间。
在进一步的方案中，所述导流气进口与燃料进口的夹角介于45°至90°之间。
在进一步的方案中，所述导流气进口为多个，分布于炉体的靶区上。
在进一步的方案中，还包括顶部出口和底部排渣口，旋风熔融炉燃烧产生的烟气从底部排渣口或者顶部出口排出。
在进一步的方案中，所述导流气进口配置为通入的导入气体流速不大于10m/s。
在进一步的方案中，所述导流气进口通入的导流气包括空气、富氧空气、纯氧或旋风熔融炉排出的且经净化后的烟气。
根据本发明的另一方面，还提供一种应用以上任一所述的旋风熔融炉进行降低超低挥发份碳基燃料的操作方法，包括：
在燃料进入通入含超低挥发份碳基燃料的反应燃料；
在导流气进口通入导流气，以在旋风熔融炉切向靶区位置产生一层低速气膜，保护靶区不发生磨损。
在进一步的方案中导流气进口通入的导入气体流速不大于10m/s；
和/或通入的导流气为空气、富氧空气、纯氧或旋风熔融炉排出的且经净化后的烟气
(三)有益效果
本发明的积极效果在于：本发明适用于切向布置燃烧器旋风熔融炉。通过本发明使用方法使用时，具有如下优点：
(1)改变旋风熔融炉燃料进口高温含固体煤气的流动方向，在高温烟气进入靶区前向内旋转，减少其对靶区的直接冲刷；
(2)通过设置导流气进口，加强富氧空气与高温含固体煤气中焦炭颗粒的反应强度；
(3)通过在导流气进口采用常温空气、纯氧和净化后尾部烟气的混合气作为气源，增加熔融炉流场分布、温度分布的调节手段。
附图说明
图1是本发明实施例的旋风熔融炉结构俯视截面示意图；
图2为本发明实施例1旋风熔融炉的俯视截面图和纵切面示意图；
图3为本发明实施例2旋风熔融炉的俯视截面图和纵切面示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。在下文中，将提供一些实施例以详细说明本发明的实施方案。本发明的优点以及功效将通过本发明下述内容而更为显著。在此说明所附附图简化过且做为例示用。附图中所示的组件数量、形状及尺寸可依据实际情况而进行修改，且组件的配置可能更为复杂。本发明中也可进行其他方面的实践或应用，且不偏离本发明所定义的精神及范畴的条件下，可进行各种变化以及调整。
在本发明中，靶区是指燃料、氧化剂直接冲击的炉壁区域，位于筒体内壁面速度入口逆时针方向90°～180°，例如图1中α＝0°～α＝90°的区域内。
根据本发明的基本构思，提供一种旋风熔融炉，包括炉体和燃料进口，其中：参见图1所示，燃料进口切向设置于炉体上，配置为通入反应燃料、氧化剂；炉体上还开设有导流气进口，设置于炉体中反应燃料直接冲击的靶区上。通过添加导流气进口，能够改变旋风熔融炉燃料进口高温含固体煤气的流动方向，在高温烟气进入靶区前向内旋转，减少其对靶区的直接冲刷。
在一些实施例中，炉体呈柱形(其横截面呈圆形)，其中，燃料进口与导流气进口可以位于炉体的同一高度上。这样导流气能够较好的改变燃料进入炉体内的流向，提高旋转效果。
在一些实施例中，靶区在筒体内壁面速度入口逆时针方向90°～180°，图1中α＝0°～α＝90°的区域内。该区域是耐火材料受高温气体侵蚀最严重的区域，需设置导流气在耐火材料内衬表面形成低速气膜起到保护作用。
在一些实施例中，所述导流气进口与熔融炉径向夹角介于45°至135°之间(即β＝45°～β＝135°)。通过设置该夹角，可以确定该导流气的进口方向。
在一些实施例中，所述导流气进口为多个，分布于炉体的靶区上。通过设置多个导流气进口，可以更好的调整内部气流分布，减少对靶区的冲刷以及提高整体旋转效果。
在一些实施例中，还包括顶部出口和底部排渣口，旋风熔融炉燃烧产生的烟气从底部排渣口或者顶部出口排出。其中，从顶部出口排出的烟气可以通过净化设备进行净化。
在一些实施例中，所述导流气进口配置为通入的导入气体流速不大于10m/s，流速过大将影响熔融炉内的旋转流场。
在一些实施例中，所述导流气进口通入的导流气包括空气、富氧空气(氧浓度25％-95％)、纯氧或旋风熔融炉排出的且经净化后的烟气。通过在导流气进口采用常温空气、纯氧和净化后尾部烟气的混合气作为气源，增加熔融炉流场分布、温度分布的调节手段。
根据本发明实施例的另一方面，还提供一种应用以上任一所述的旋风熔融炉进行降低超低挥发份碳基燃料的操作方法，包括：
在燃料进入通入含超低挥发份碳基燃料的反应燃料；
在导流气进口通入导流气，以在旋风熔融炉切向靶区位置产生一层低速气膜，保护靶区不发生磨损。
在优选的方案中，导流气进口通入的导入气体流速不大于10m/s；
在优选的方案中，通入的导流气为空气、富氧空气、纯氧或旋风熔融炉排出的且经净化后的烟气。
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。
参见图2和图3所示，提供两种降低切向布置燃烧器旋风熔融炉(实施例1和实施例2)，燃料从预热装置加入，经过燃烧器切向进入旋风熔融炉，发生高温燃烧或气化反应，在旋风炉靶区位置通入气体，在旋风炉切向靶区位置产生一层低速气膜，保护靶区耐火材料不发生磨损。不同之处仅在于，实施例1(图2)中设置有朝上开设的烟气出口，实施例2(图3)中仅包含底部的出口。
所述的降低切向布置燃烧器旋风熔融炉，燃烧器切向进入旋风炉，旋风炉出口烟气从底部排渣口或者顶部排出；
所述气体的导入位置为旋风炉靶区(α＝0°～α＝90°区域)；导入角度与旋风炉燃烧器烟气的夹角为45-135°；
可选的，所述导入气体的流速不大于10m/s。
可选的，所述气体为空气、富氧空气、纯氧或熔融炉尾部净化后烟气。
以上通过本发明实施例的旋风熔融炉即该旋风熔融炉的应用方法，其中，在旋风炉靶区导入气体，改变旋风熔融炉喷嘴出口高温含固体煤气的流动方向，在原先旋风炉切向靶区位置处产生了一层低速气膜区，高温烟气进入靶区前向内旋转，不直接接触旋风炉的靶区，减少其对靶区的直接冲刷，同时不破坏高温烟气在旋风炉内的流场，提供了一种降低切向布置燃烧器旋风熔融炉耐火材料磨损的解决方式。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种旋风熔融炉，包括炉体和燃料进口，其中：
所述燃料进口切向设置于炉体上，配置为通入反应燃料；
所述炉体上还开设有导流气进口，设置于炉体中反应燃料直接冲击的靶区部位上。
2.根据权利要求1所述的旋风熔融炉，其特征在于，所述炉体呈柱形，所述燃料进口与导流气进口位于炉体的同一高度上。
3.根据权利要求1所述的旋风熔融炉，其特征在于，所述炉体呈柱形，所述靶区在炉体截面上的弧度介于30°至45°之间。
4.根据权利要求1所述的旋风熔融炉，其特征在于，所述导流气进口与燃料进口的夹角介于45°至90°之间。
5.根据权利要求1所述的旋风熔融炉，其特征在于，所述导流气进口为多个，分布于炉体的靶区上。
6.根据权利要求1所述的旋风熔融炉，其特征在于，还包括顶部出口和底部排渣口，旋风熔融炉燃烧产生的烟气从底部排渣口或者顶部出口排出。
7.根据权利要求1所述的旋风熔融炉，其特征在于，所述导流气进口配置为通入的导入气体流速不大于10m/s。
8.根据权利要求1所述的旋风熔融炉，其特征在于，所述导流气进口通入的导流气包括空气、富氧空气、纯氧或旋风熔融炉排出的且经净化后的烟气。
9.一种应用权利要求1-8任一所述的旋风熔融炉进行降低超低挥发份碳基燃料的操作方法，其特征在于包括：
在燃料进入通入含超低挥发份碳基燃料的反应燃料；
在导流气进口通入导流气，以在旋风熔融炉切向靶区位置产生一层低速气膜，保护靶区不发生磨损。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，导流气进口通入的导入气体流速不大于10m/s；
和/或通入的导流气为空气、富氧空气、纯氧或旋风熔融炉排出的且经净化后的烟气。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191101 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |