[实用新型]多段炉尾气引出装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种窑炉装置，特别是涉及一种多段炉尾气引出装置。

背景技术

多段炉是一种广泛应用于活性炭制造和再生产业、木炭（含竹炭）制造业、生物质替代能源产品的焙烧加工业、金属（镍/钴/锌/铜/铁/钼/镁等）矿石和高岭土焙烧或煅烧加工产业、城市生活污泥及工业污泥/生活垃圾和工业废弃物/废旧电路板的热解-气化资源化回收利用产业的常用大型工业炉窑装置。近二十年开始多段炉装置被引入中国，已在多个技术领域获得了应用，其运行过程的清洁化、环境友好性、高能效、对产品性能的提高效果等逐渐获得了国内用户的认可。

多段炉装置技术系统的结构原理及运行机制见图1。多段炉系由几个直至十几个在水平方向平行叠加的圆形炉床组成，全部炉床均采取自支撑方式固定于由普通钢板卷制而成的圆筒形外壳内，外壳内衬有耐火材料。从炉子的顶端炉层接收给入的固体原料，固体物料由安装于低转速（0.5～3rpm）中心轴搅拌臂（耙臂）上的搅拌齿（耙齿）由炉床上外侧向内侧（即“内耙层”；在下层炉床上则由内侧向外侧，即“外耙层”）逐级翻动、排入下一段炉床，并最终从最底层炉床中排出。中心轴及耙臂、耙齿由专设的冷却风机供风、强制冷却。多段炉系通过热传递过程（外供的燃料燃烧烟气以及反应产出的热烟气与固体物料之间的热传递）使气体和固体以总体逆流接触形式通过一系列的炉床结构；每层炉床上的气体则是以错流、逆流等方式在折皱的薄层固体物料上流动并向固体物料的内表面扩散，这些薄层固体物料周期性地被中轴、耙臂和耙齿组成的搅拌机构搅动以使固体不停地混合、摊开，并迫使其进入下层炉床继续反应，直至达到设定的反应时间为止。

下面以颗粒活性炭生产用的多段炉技术系统来说明多段炉尾气的产生及流动情况。

典型的多段炉装置用作颗粒活性炭活化生产工序主设备系统的应用实例：含有10%至20%可挥发性有机物组分的炭化料（活性炭制造生产线中的主要半成品）由多段炉的顶部加料装置进入第一层炉膛，进行“补充炭化反应”并迅速升温到工艺指定温度区，过程中释放出的大量可挥发性有机物与下方炉膛中升流过来的活化尾气混合后，从尾气引出管导入后燃烧室（二次炉），配风燃烧后产生高温含尘烟气，经余热蒸气锅炉回收热能后，再经过除尘、脱硫处理，最后由烟囱排空；而固体物料则逐层进入下方的各个炉床，与加入的工艺蒸汽进行“活化反应”，最终制成符合既定要求的活性炭产品，活化反应所需的热能则由燃料（燃气或燃油）燃烧供入，并由二次风与炉膛中活化反应生成的可燃气体（氢气和一氧化碳）发生“层燃”补充热能；多段炉内的气相物质有四个最初来源，分别为：炭化料中含有的可挥发物、工艺蒸气、燃料及助燃风、二次风。活性炭制造工厂用的多段炉活化装置排出的尾气总流量在50000～80000Am³/吨活性炭产品（依据所用原材料配比、制造工艺的不同，活化装置排气量有一定差异）。

除了上述颗粒活性炭制造业之外，当多段炉技术系统用于木炭（含竹炭）制造业、生物质替代能源产品的焙烧加工业、城市生活污泥及工业污泥/生活垃圾和工业废弃物/废旧电路板的热解-气化资源化回收利用产业时，由多段炉本体装置排出的尾气总流量大都在35000～150000Am³/吨固相产物范围内。

习用的、用于以上技术领域的多段炉装置的尾气引出设计方案，都采用的是在第一层炉膛（最顶层炉床段）设置一个单引出烟管并与后燃烧室（二次炉）相连接，或者在第一层和第二层炉膛分别设置一个引出烟管并与后燃烧室连接的方式。采用这种传统型尾气引出设计方案的多段炉，引烟管的风速设计值为17.5m/秒～52.0m/秒，在实际运行过程中，由于物料的投入并非理想的平衡状态，当瞬时投料量增加时（这种现象经常会发生），气相产物的增加速率会骤增，此时尾气引出管的风速瞬时可达30m/秒～90m/秒并可持续约5至15秒（根据物料性质的不同持续时间有差异），如此高的实际风速会携带出大量的固体颗粒，不仅会影响到后燃烧室（二次炉）的稳定运行（尾气在后燃烧室内的停留时间无法确保必要的设定值，即1.5秒～3.0秒设计值），还会造成裹挟的含有机物固体颗粒无法在后燃烧室完全燃尽、使后继的余热回收系统产生大量积尘并发生过热故障，情况严重时甚至会引发爆炸事故；另外，尾气引出风速过高时，还会造成最终烟气污染物（粉尘、一氧化碳、有机污染物等）排放超标，多段炉的清洁生产及环境友好等固有环保特性被严重削弱。当所加工的物料为高附加值产品（如活性炭）时，这种高风速造成的产品损失、收率降低还会导致生产工厂经济效益的严重受损。

实用新型内容