CN113137617A - 一种适用于含氟危废处理的焚烧炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于含氟危废处理的焚烧炉，包括炉体，炉体顶部设有出烟口，炉体底部设有炉床，炉床中部设有排灰口，炉床上设有竖直的旋转主轴，旋转主轴上设有以其为旋转轴旋转的搅拌臂，搅拌臂上设有向炉床延伸的支臂，所述炉床内设有底部供氧管，所述炉床上可拆卸连接有第一供氧头和/或第二供氧头，所述第一供氧头和第二供氧头上均设有分别连通底部供氧管和炉体内部的供氧通道，所述炉床、第一供氧头和第二供氧头均由耐腐蚀材料制成，所述搅拌臂和支臂表面覆盖有耐腐蚀材料。本发明使用周期长，维护频率低，运行维护成本低。

Description

一种适用于含氟危废处理的焚烧炉

技术领域

本发明涉及危废物质处理技术领域，尤其涉及一种适用于含氟危废处理的焚烧炉。

背景技术

随着我国经济的快速发展，危废即危险废物的产生量急剧增加。鉴于其潜在的环境风险和对人体健康的威胁，危废已成为我国正在面临的重大环境问题之一。焚烧可以有效破坏危废中的有毒有害有机废物，减少废物的体积和质量，有利于废物的最终安全处置，是实现危废减量化、无害化的最快捷、最有效的技术。

现有的危废物质通常通过回转窑焚烧处理，利用回转窑的旋转振动对危废物质进行充分焚烧。然而危废中有一种腐蚀性极强的含氟危废，在焚烧过程中会产生强腐蚀性的酸性气体，尤其是HF等氟化物。若利用回转窑焚烧含氟危废，回转窑的耐火材料层、隔热层、保温层在旋转振动过程中容易松动，产生气孔和小的裂缝间隙，在高温中遇到强腐蚀气体，腐蚀速度极快，容易出现脱落。由于回转窑整个内部都与含氟危废接触，在极短时间内就需要对回转窑进行全面维护更换。这就使得回转窑使用周期短、维护频率高、运行维护成本高。

例如，一种在中国专利文献上公开的“危废回转窑焚烧工艺”，其公开号CN112361351A，危废回转窑包括筒体，筒体的两端分别设置转动密封连接有窑头罩和窑尾罩，窑尾罩的下部设有出渣口，窑头罩呈圆筒形，窑头罩的侧壁上设有主风孔和副风孔，主风孔位于窑头罩的顶部，主风孔与副风孔不在窑头罩的同一周向线上，主风孔靠近筒体设置，副风孔远离筒体一侧设置；将危废投放至筒体内进行焚烧，当筒体内的温度上升至1000℃～1150℃后，再从主风孔和副风孔向窑头罩内供入空气，且两者的风速一致；待危废焚烧后，再从出渣口将灰渣导出。该发明利用回转窑焚烧危废，其不足之处是，由于回转窑是动态的旋转振动窑炉，在旋转振动过程中耐火材料层、隔热层、保温层容易松动、产生气孔和小的裂缝间隙，焚烧含氟危废时，窑炉极易受到气体的强烈腐蚀出现脱落，导致窑炉很快就无法继续使用，需要频繁维护更换，运行维护成本高。

发明内容

本发明是为了克服现有技术的危废焚烧装置使用周期短，维护频率高，运行维护成本高的问题，提供一种适用于含氟危废处理的焚烧炉，使用周期长，维护频率低，运行维护成本低。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种适用于含氟危废处理的焚烧炉，包括炉体，炉体顶部设有出烟口，炉体底部设有炉床，炉床中部设有排灰口，炉床上设有竖直的旋转主轴，旋转主轴上设有以其为旋转轴旋转的搅拌臂，搅拌臂上设有向炉床延伸的支臂，所述炉床内设有底部供氧管，所述炉床上可拆卸连接有第一供氧头和/或第二供氧头，所述第一供氧头和第二供氧头上均设有分别连通底部供氧管和炉体内部的供氧通道，所述炉床、第一供氧头和第二供氧头均由耐腐蚀材料制成，所述搅拌臂和支臂表面覆盖有耐腐蚀材料。

本发明的特点在于将含氟危废焚烧炉设置为静态炉，炉体和底部供氧构件固定不动，在焚烧过程中不易松动或产生缝隙，延缓腐蚀速度，使用周期长，维护频率低、成本低；焚烧炉中设置旋转的搅拌臂和支臂用于推动含氟危废旋转，搅拌臂沿径向延伸，底部设置多个支臂推动含氟危废在炉床上从圆周向圆心螺旋移动，含氟危废在移动过程中逐渐干化并热解焚烧成灰渣并从排灰口排出，而充分焚烧后的烟气从顶部出烟口排出；而助燃空气则从底部通入进行供氧，助燃空气先通入底部供氧管，然后通过多个供氧头在炉体底部进行均匀供氧，由于底部供氧管设置在炉床内，在焚烧过程中，底部供氧管不会受到腐蚀，只有炉床和供氧头表面接触含氟危废，炉床、供氧头作为耐腐蚀构件，腐蚀速度较慢，且由于供氧头可拆卸连接在炉床上，更换维护供氧头非常方便；炉床优选使用浇注料，当炉床在长时间使用后腐蚀变薄，只需再浇注至原有厚度即可。

作为优选，所述底部供氧管包括若干由内向外依次套设的环形管，每个环形管上均分布有若干第一供氧头和/或第二供氧头。

环形管保证炉床周向上的充分布氧，多重环形管保证炉床径向上的充分布氧，且为在不同区域独立供氧提供保障。

作为优选，所述支臂对应设置在相邻的环形管之间。

避免支臂转动时与环形管上方凸出的供氧头互相干涉，避免损坏。

作为优选，每个环形管独立供氧。

通过对每个环形管独立供氧，方便调节不同径向位置的供氧量，例如靠近外周的热解区需氧量较少，可调低外侧环形管的氧气含量，而靠近中心的焚烧区需氧量较多，则调高内侧环形管的氧含量。

作为优选，所述第一供氧头为顶部封口的筒体，筒体筒壁上设有第一供氧孔。

供氧头可有多种形式，第一供氧头主要起到布氧作用，助燃空气从环形管出气后经筒内并通过第一供氧孔向含氟危废供氧，第一供氧孔可沿周向均布多组，保证供氧头周围的含氟危废均能得到充分燃烧。

作为优选，所述第一供氧孔自内而外向下倾斜。

避免含氟危废倒灌入底部供氧管内，且保证向贴合在炉床上的危废进行有效供氧。

作为优选，所述第二供氧头侧壁上设有通孔，所述第二供氧头中设有与底部供氧管连通的第二供氧管，所述第二供氧头中设有分别连通第二供氧管和炉体内部的第二供氧孔，所述第二供氧头中还设有分别连通第二供氧管和通孔的第三供氧孔。

虽然含氟危废的移动轨迹为螺旋状，供氧头对含氟危废的阻碍较小，但在某些位置仍然存在阻碍，可能会导致含氟危废被供氧头阻挡无法继续移动，在这些位置上设置第二供氧头，含氟危废在搅拌臂推动下横向穿过通孔继续前移，通孔轴向优选与危废移动方向一致；而助燃空气则通过第二供氧管，一部分空气通过第二供氧孔向供氧头外部的含氟危废供氧，另一部分空气通过第三供氧头向供氧头通孔内的含氟危废供氧。第二供氧孔和第三供氧孔优选为斜向下设置，作用与第一供氧孔相同，另外，倾斜的第三供氧孔还有帮助危废从通孔内推出的作用。对于燃烧需氧量较低的含氟危废也可以全部布置第二供氧头。

作为优选，所述通孔底面为向通孔两端下倾的斜坡。

避免危废堆积在通孔内，及时向外排出。

作为优选，所述搅拌臂和支臂中设有连通炉体内部的第二供氧通道。

通过设置第二供氧通道在危废上方增加一路供氧，进一步提升供氧能力，燃烧更为充分。

作为优选，所述炉体侧壁上设置有回旋供氧口，所述回旋供氧口围绕炉体侧壁周向均匀布置，所述回旋供氧口的轴向与炉体侧壁切向形成夹角。

回旋供氧口沿着燃烧通道旋转方向供氧，使炉内的燃烧火焰形成旋转回流火焰，保证炉体内气相的充分燃烧。

因此，本发明具有如下有益效果：（1）静态焚烧炉延缓腐蚀速度，使用周期长，维护频率低，运行维护成本低；（2）底部供氧布氧均匀，保证充分燃烧，且耐腐蚀性强，维护方便，成本低；（3）根据不同区域不同需氧量进行独立供氧；（4）通过设置第二供氧头避免对含氟危废的移动造成阻碍；（5）采用旋转火焰进行燃烧，炉内温度保持一致，燃烧效率高；（6）有害气体得到充分燃烧去除。

附图说明

图1是本发明实施例1的一种结构示意图。

图2是图1中供氧头的放大图。

图3是本发明炉床的一种俯视图。

图4是本发明第二供氧头的一种结构示意图。

图5是本发明第二供氧头的剖视图

图6是本发明实施例2的一种结构示意图。

图中：1、炉体，11、出烟口，12、回旋供氧口，13、辅助燃烧器，2、炉床，21、排灰口，22、竖直供氧通道，3、旋转主轴，31、动力装置，4、旋转臂，41、支臂，42、支臂供氧口，5、底部供氧管，6、第一供氧头，61、第一供氧孔，62、第一供氧管，7、第二供氧头，71、通孔，72、第二供氧管，73、第二供氧孔，74、第三供氧孔。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1

如图1所示，一种适用于含氟危废处理的焚烧炉，包括圆形筒状的炉体1，炉体1顶部呈上小下大的锥形，锥形顶部设有出烟口11，炉体1侧壁上设有进料口，炉体1底部浇注有由耐腐蚀材料制成的炉床2，炉床2中部设有排灰口21，炉床2上设有竖直的旋转主轴3，旋转主轴3上设有六个水平沿径向伸出搅拌臂4，搅拌臂4之间角度一致，搅拌臂4上向下延伸出竖直的支臂41，支臂41沿搅拌臂4布置多个，支臂41与搅拌臂4可拆卸连接，搅拌臂4和支臂41外均涂覆耐腐蚀材料。搅拌臂4以旋转轴为轴旋转。炉床2下方设有动力装置31，动力装置31驱动搅拌主轴3旋转。

如图2、图3所示，炉床2内设有底部供氧管5，底部供氧管5包括若干由内向外依次同心套设的环形管，每个环形管上均分布有若干由耐腐蚀材料制成的第一供氧头6和第二供氧头7，炉床2对应供氧头的位置设有连通炉体1内部和底部供氧管5的竖直供氧通道22，环形管以及第一供氧头6和第二供氧头7均对应设置在径向相邻的支臂41之间，炉床下方2设有风箱，对每个环形管独立供氧。

如图2所示，第一供氧头6为顶部封口的筒体，筒体内设有第一供氧管62，筒壁上设有自内而外向下倾斜的第一供氧孔61，第一供氧孔61连通第一供氧管62和炉体1内部，第一供氧头6底部直径小于筒体直径，底部与竖直供氧通道22螺纹连接。

如图4、图5所示，第二供氧头7为顶部封口的柱体，底部直径小于柱体直径，底部与竖直供氧通道22螺纹连接，侧壁上横向设有通孔71，通孔71底面为向通孔71两端下倾的斜坡，第二供氧头7中设有与竖直供氧通道22连通的第二供氧管72，第二供氧管72设置在通孔71外侧，第二供氧头7中设有分别连通第二供氧管72和炉体1内部的第二供氧孔73，第二供氧头7中还设有分别连通第二供氧管72和通孔71的第三供氧孔74，第二供氧孔73和第三供氧孔74均为斜向下设置。

炉体1侧壁上设置有环形的回旋供氧通道，回旋供氧通道上设有连通炉内的回旋供氧口12，回旋供氧口12围绕炉体1侧壁周向均匀布置，回旋供氧口12的轴向与炉体1侧壁切线形成30°夹角，且斜向下倾斜30°，回旋供氧口上方的炉壁上设有一对相对的辅助燃烧器13。

焚烧物料即含氟危废由从进料口投入炉床上后，以水平向炉床圆心螺旋的运行轨迹进行热解焚烧过程。整个过程由动力装置带动搅拌臂旋转提供动力，整个物料在热解焚烧过程中，由炉床圆周向圆心处移动，需要依次经过干化区域、热解区域、焚烧区域和冷却区域。在螺旋轨迹与供氧头布置点交叉的部分设置第二供氧头7，其余供氧头为第一供氧头6。支臂在供氧头之间移动，不会与供氧头形成干涉。

而助燃空气则从底部风箱进行供氧，助燃空气先通入底部供氧管，然后经过竖直供氧通道，一部分从第一供氧头的第一供氧孔61斜向下出气，对堆积在炉床底部的含氟危废内供氧助燃，避免物料倒灌；另一部分空气从第二供氧头的第二供氧孔73和第三供氧孔74供氧。含氟危废通过通孔71向前移动，避免被供氧头阻挡，物料由于是连续推进的，后方的物料会推动前方的物料通过通孔，不会在通孔中堆积，第三供氧孔74中吹出的空气也提供促使物料推出的动力，底部斜坡加速物料离开通孔。由于底部供氧管设置在炉床内，在焚烧过程中，底部供氧管不会受到腐蚀，只有炉床、供氧头以及支臂表面接触含氟危废，炉床、供氧头作为耐腐蚀构件，腐蚀速度较慢，且由于供氧头和支臂均为可拆卸连接，更换维护非常方便，当炉床在长时间使用后腐蚀变薄，只需再浇注至原有厚度即可。

在干化区域物料被搅拌臂及支臂带动，水分被蒸发，同时含氟危废边干化边向炉床中心方向，呈螺旋式缓慢移动；随着含氟危废被干化后，自身温度上升，含氟危废中挥发性物质开始蒸发释放到炉膛中，含氟危废也在搅拌臂的作用下按螺旋轨迹运动至热解区域；在热解区域范围内含氟危废中的有机质在产生热分解，同时形成热解气体和热解碳化物。这些可燃性挥发物和热解气体与从供氧头吹出的助燃空气一起燃烧。搅拌臂以每分钟数转的速度在炉床上进行搅动旋转，支臂与含氟危废之间形成空隙，含氟危废被迅速干化，被干化含氟危废的表面始终不断的被翻炒更新，从而使可燃性热解气体在炉床上均匀产生，在对应干化区域和热解区域范围内的环形管供氧量较少。

含氟危废中可燃气体释放完全后剩余的热解碳化物，在搅拌臂的旋转推动下，进入炉床中的焚烧区域，呈现灼热态，热解碳化物在被搅拌的同时，和供氧孔吹出的空气接触并开始燃烧，边燃烧边翻炒搅拌，在燃烧的同时渐渐地沿螺旋轨迹向炉床中心移动。在对应焚烧区域范围内的环形管供氧量较热解区域增多，以保证焚烧充分；热解碳化物燃烧完全后，变成了灰渣，进入炉床中的冷却区域，由供氧口孔吹出空气冷却；冷却后的灰渣，最终移动到炉床中心部，从排灰口排出，再进入出渣装置，后被输送出去。在冷却区域内环形管供氧量最大，是由于需要较多的空气对灰渣进行冷却，一方面使灰渣的温度降低，便于后面的输送，又回收了灰渣中的热量使助燃空气温度升高，节约辅助燃料。当炉内温度不足时可通过辅助燃烧器通入天然气等辅助燃料助燃。

从炉壁周围设置的回旋供氧口进入的空气使炉内燃烧火焰形成旋转状态，火焰旋流更加规则，使之在炉膛上部完全燃烧。该焚烧炉的结构原理与运行工况严格按照“3T”控制二噁英原理设计，严格控制焚烧过程中二噁英的产生。

该焚烧炉仅旋转臂及支臂为动态结构，其余结构均为静态，在焚烧过程中不易产生松动或缝隙，腐蚀速度慢；与含氟危废直接接触的构件均为耐腐蚀材料制成，且方便维护和更换。

实施例2

一种适用于含氟危废处理的焚烧炉，其结构与实施例1大致相同，区别之处在于，如图6所示，搅拌臂4和支臂41内部设有供氧通道，支臂41上设有连通供氧通道的支臂供氧口42。助燃空气通入供氧通道，增设一路供氧气路，使供氧点分布更广，保证燃烧充分。支臂供氧口42从上到下尺寸逐渐增大，以保证物料底部的供氧量。该实施例中支臂内部41也涂覆耐腐蚀材料。

Claims (10)

1.一种适用于含氟危废处理的焚烧炉，包括炉体（1），炉体（1）顶部设有出烟口（11），炉体（1）底部设有炉床（2），炉床（2）中部设有排灰口（21），炉床（2）上设有竖直的旋转主轴（3），旋转主轴（3）上设有以其为旋转轴旋转的搅拌臂（4），搅拌臂（4）上设有向炉床（2）延伸的支臂（41），其特征是，所述炉床（2）内设有底部供氧管（5），所述炉床（2）上可拆卸连接有第一供氧头（6）和/或第二供氧头（7），所述第一供氧头（6）和第二供氧头（7）上均设有分别连通底部供氧管（5）和炉体（1）内部的供氧通道，所述炉床（2）、第一供氧头（6）和第二供氧头（7）均由耐腐蚀材料制成，所述搅拌臂（4）和支臂（41）表面覆盖有耐腐蚀材料。

2.根据权利要求1所述的一种适用于含氟危废处理的焚烧炉，其特征是，所述底部供氧管（5）包括若干由内向外依次套设的环形管，每个环形管上均分布有若干第一供氧头（6）和/或第二供氧头（7）。

3.根据权利要求2所述的一种适用于含氟危废处理的焚烧炉，其特征是，所述支臂（41）对应设置在相邻的环形管之间。

4.根据权利要求2所述的一种适用于含氟危废处理的焚烧炉，其特征是，每个环形管独立供氧。

5.根据权利要求1所述的一种适用于含氟危废处理的焚烧炉，其特征是，所述第一供氧头（6）为顶部封口的筒体，筒体筒壁上设有第一供氧孔（61）。

6.根据权利要求5所述的一种适用于含氟危废处理的焚烧炉，其特征是，所述第一供氧孔（61）自内而外向下倾斜。

7.根据权利要求1所述的一种适用于含氟危废处理的焚烧炉，其特征是，所述第二供氧头（7）侧壁上设有通孔（71），所述第二供氧头（7）中设有与底部供氧管（5）连通的第二供氧管（72），所述第二供氧头（7）中设有分别连通第二供氧管（72）和炉体（1）内部的第二供氧孔（73），所述第二供氧头（7）中还设有分别连通第二供氧管（72）和通孔（71）的第三供氧孔（74）。

8.根据权利要求7所述的一种适用于含氟危废处理的焚烧炉，其特征是，所述通孔（71）底面为向通孔（71）两端下倾的斜坡。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的一种适用于含氟危废处理的焚烧炉，其特征是，所述搅拌臂（4）和支臂（41）中设有连通炉体（1）内部的第二供氧通道。

10.根据权利要求1-8中任意一项所述的一种适用于含氟危废处理的焚烧炉，其特征是，所述炉体（1）侧壁上设置有回旋供氧口（12），所述回旋供氧口（12）围绕炉体（1）侧壁周向均匀布置，所述回旋供氧口（12）的轴向与炉体（1）侧壁切向形成夹角。

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