一种利用高温烟气进行固废炭化粉碎的装置及方法与流程

1.本发明属于多源固废处置领域，涉及一种利用高温烟气进行固废炭化粉碎的装置及方法。

背景技术：

2.随着我国城市化进程的不断加快，固体废弃物的产量急剧增加，而如何对其进行资源化和无害化处置已经成为各级政府所面对的难题。锅炉炉膛内温度较高高，因此利用高温烟气对固废进行有效处置得到学者们的高度重视。然而目前国内在固废的输送、干燥和炭化等环节仍存在很大局限性，导致处置系统无法持续运行。有关系统对含水率较高的固废进行直接处理时，不仅存在干燥不彻底、能耗较大的问题，还会对锅炉的正常运行造成一定影响。因此，需要设计一种可以利用高温烟气对固废进行炭化粉碎的设备，进而实现现有固废处置系统的优化。

技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种利用高温烟气进行固废炭化粉碎的装置及方法，该装置及方法能够对固废进行彻底干燥碳化，同时能耗较低。
4.为达到上述目的，本发明所述的利用高温烟气进行固废炭化粉碎的装置包括进料预热段、下料段、碳化出料段、旋转轴及电机；
5.进料预热段、下料段及碳化出料段自上到下依次相连通，进料预热段顶部的侧面上设置有第一烟气出口，旋转轴的上端与电机相连接，旋转轴的下端沿轴向依次穿过进料预热段、下料段及碳化出料段；
6.进料预热段内设置有第一搅拌叶轮，其中，第一搅拌叶轮套接于所述旋转轴上，下料段内设置有开关门；
7.所述碳化出料段顶部的侧面上设置有第二烟气出口，碳化出料段底部的侧面上设置有高温烟气进口，碳化出料段内设置有第二搅拌叶轮，其中，所述第二搅拌叶轮套接于所述旋转轴上，碳化出料段的底部设置有固废出料口。
8.还包括进料通道，进料通道的出口与进料预热段顶部侧面的进料口相连通，进料通道上设置有固废进料口，进料预热段顶部侧面上的进料口与进料通道之间设置有隔热垫圈。
9.进料通道内设有螺旋输送叶片。
10.旋转轴的上端通过联轴器与电机相连接。
11.所述旋转轴与进料预热段的顶部之间设置有上轴承。
12.旋转轴与碳化出料段的底部之间设置有下轴承。
13.开关门与下料段的侧壁之间通过门轴相连接。
14.碳化出料段底部的内侧设置有第一破碎器及第二破碎器。
15.固废出料口处设置有螺旋给料机。
16.本发明所述的利用高温烟气进行固废炭化粉碎的方法包括以下步骤：
17.1)打开电机，使得旋转轴、第一搅拌叶轮及第二搅拌叶轮转动，将固废运送至进料预热段中；
18.550-600℃的烟气由高温烟气进口进入碳化出料段中，少量烟气经下料段与开关门之间的缝隙进入进料预热段内，在第一搅拌叶轮的作用下，固废与烟气充分接触并进行初步炭化，放热后的烟气通过第一烟气出口排出；
19.2)打开开关门，将进料预热段内的固废全部送入碳化出料段，然后关闭开关门；
20.3)在第二搅拌叶轮的作用下，高温烟气与初步炭化后的固废充分接触，使固废完成进一步炭化，放热后的烟气通过第二烟气出口排出，完成炭化的固废在第二搅拌叶轮作用下经固废出料口排出。
21.本发明具有以下有益效果：
22.本发明所述的利用高温烟气进行固废炭化粉碎的装置及方法在具体操作时，采用两级干燥的方式对固废进行干燥碳化，其中，在进料预热段中，在第一搅拌叶轮的搅拌下，通过少量的烟气对固废进行初步碳化，然后在碳化出料段中，在第二搅拌叶轮的搅拌下，通过高温烟气进行进一步的干燥碳化，然后经固废出料口排出，以实现对固废进行彻底干燥碳化，同时这个装置耗能部件较少，能耗较低。
附图说明
23.图1为本发明的主视图；
24.图2为本发明的俯视图；
25.图3为进料预热段1的仰视图；
26.图4为第一搅拌叶轮105的结构图。
27.其中，1为进料预热段、2为下料段、3为碳化出料段、4为旋转轴、5为联轴器、6为上轴承、7为下轴承、101为固废进料口、102为进料通道、103为隔热垫圈、104为第一烟气出口、105为第一搅拌叶轮、201为开关门、202为门轴、301为高温烟气进口、302为第二烟气出口、303为第二搅拌叶轮、304为第一破碎器、305为第二破碎器、306为固废出料口。
具体实施方式
28.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
29.在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
30.参考图1至图4，本发明所述的利用高温烟气进行固废炭化粉碎的装置包括进料预热段1、下料段2、碳化出料段3、旋转轴4、联轴器5、上轴承6、下轴承7、固废进料口101、进料通道102、隔热垫圈103、第一烟气出口104、第一搅拌叶轮105、开关门201、门轴202、高温烟气进口301、第二烟气出口302、第二搅拌叶轮303、第一破碎器304、第二破碎器305及固废出料口306；
31.进料预热段1、下料段2及碳化出料段3自上到下依次相连通，进料通道102的出口与进料预热段1顶部侧面的进料口相连通，进料通道102上设置有固废进料口101，进料预热段1顶部侧面上的进料口与进料通道102之间设置有隔热垫圈103，通过隔热垫圈103削弱进料预热段1内烟气与进料通道102之间热量传递，进料预热段1顶部的侧面上设置有第一烟气出口104，旋转轴4的上端通过联轴器5与电机相连接，旋转轴4的下端沿轴向依次穿过进料预热段1、下料段2及碳化出料段3，且所述旋转轴4与进料预热段1的顶部之间设置有上轴承6，旋转轴4与碳化出料段3的底部之间设置有下轴承7；
32.所述进料预热段1内设置有第一搅拌叶轮105，其中，第一搅拌叶轮105套接于所述旋转轴4上，下料段2内设置有开关门201，其中，开关门201与下料段2的侧壁之间通过门轴202相连接；
33.所述碳化出料段3顶部的侧面上设置有第二烟气出口302，碳化出料段3底部的侧面上设置有高温烟气进口301，碳化出料段3内设置有第二搅拌叶轮303，其中，所述第二搅拌叶轮303套接于所述旋转轴4上，碳化出料段3底部的内侧设置有第一破碎器304及第二破碎器305，碳化出料段3的底部设置有固废出料口306。
34.具体的，需要说明的是，下料段2的内壁与开关门201之间的间隙宽度小40mm，使得打开开关门201后，完成初步炭化的固废可以被输送至碳化出料段3，同时确保固废在初步炭化过程中不会发生泄露。
35.所述进料通道102内设有螺旋输送叶片；固废出料口306处设置有螺旋给料机，从而对破碎后的固废进行输送；进料预热段1、下料段2及碳化出料段3之间通过法兰连接；
36.本发明所述利用高温烟气进行固废炭化粉碎的方法包括以下步骤：
37.1)打开电机，使得旋转轴4、第一搅拌叶轮105及第二搅拌叶轮303转动，固废由固废进料口101进入进料通道102中，再由螺旋输送叶片运送至进料预热段1中；550-600℃的烟气由高温烟气进口301进入碳化出料段3中，少量烟气经下料段2与开关门201之间的缝隙进入进料预热段1内。当进料预热段1内固废达到预设存量后，则停止螺旋输送叶片。在第一搅拌叶轮105的作用下，固废与烟气充分接触并进行初步炭化，放热后的烟气通过第一烟气出口104排出；
38.2)打开开关门201，将进料预热段内的固废全部送入碳化出料段3，然后关闭开关门201，同时启动进料通道102内的螺旋输送叶片，进行下个周期的初步炭化；
39.3)打开第一破碎器304及第二破碎器305，在第二搅拌叶轮303的作用下，高温烟气与初步炭化后的固废充分接触，使固废完成进一步炭化，放热后的烟气通过第二烟气出口302排出，完成炭化的固废通过第一破碎器304及第二破碎器305进行充分破碎，通过第二搅拌叶轮303送至固废出料口306排出，完全排出后，打开开关门201，进行下个周期的进一步炭化。
40.本发明具有以下特点：
41.本发明的炭化原理为采用高温烟气分步对固废进行炭化：首先利用少量烟气在进料预热段1完成初步炭化；在此基础上，固废与大量的烟气在碳化出料段3中直接接触完成进一步炭化后，利用破碎器对其进行粉碎，实现单一设备对固废的炭化及粉碎处理，粉碎后的固废容易运输，便于进一步处置和利用。
42.本发明中进料预热段1及碳化出料段3的有效高度均约为1m，当固废密度为400kg/m3、每小时的炭化次数为20次时，本发明能够实现约300t/d的固废炭化量，因此具有较高的炭化效率。
43.本发明主要能耗来源仅包括电机及破碎器，因此在能耗较低的前提下实现固废的炭化。
44.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

技术特征：

1.一种利用高温烟气进行固废炭化粉碎的装置，其特征在于，包括进料预热段(1)、下料段(2)、碳化出料段(3)、旋转轴(4)及电机；进料预热段(1)、下料段(2)及碳化出料段(3)自上到下依次相连通，进料预热段(1)顶部的侧面上设置有第一烟气出口(104)，旋转轴(4)的上端与电机相连接，旋转轴(4)的下端沿轴向依次穿过进料预热段(1)、下料段(2)及碳化出料段(3)；进料预热段(1)内设置有第一搅拌叶轮(105)，其中，第一搅拌叶轮(105)套接于所述旋转轴(4)上，下料段(2)内设置有开关门(201)；所述碳化出料段(3)顶部的侧面上设置有第二烟气出口(302)，碳化出料段(3)底部的侧面上设置有高温烟气进口(301)，碳化出料段(3)内设置有第二搅拌叶轮(303)，其中，所述第二搅拌叶轮(303)套接于所述旋转轴(4)上，碳化出料段(3)的底部设置有固废出料口(306)。2.根据权利要求1所述的利用高温烟气进行固废炭化粉碎的装置，其特征在于，还包括进料通道(102)，进料通道(102)的出口与进料预热段(1)顶部侧面的进料口相连通，进料通道(102)上设置有固废进料口(101)，进料预热段(1)顶部侧面上的进料口与进料通道(102)之间设置有隔热垫圈(103)。3.根据权利要求2所述的利用高温烟气进行固废炭化粉碎的装置，其特征在于，进料通道(102)内设有螺旋输送叶片。4.根据权利要求1所述的利用高温烟气进行固废炭化粉碎的装置，其特征在于，旋转轴(4)的上端通过联轴器(5)与电机相连接。5.根据权利要求1所述的利用高温烟气进行固废炭化粉碎的装置，其特征在于，所述旋转轴(4)与进料预热段(1)的顶部之间设置有上轴承(6)。6.根据权利要求1所述的利用高温烟气进行固废炭化粉碎的装置，其特征在于，旋转轴(4)与碳化出料段(3)的底部之间设置有下轴承(7)。7.根据权利要求1所述的利用高温烟气进行固废炭化粉碎的装置，其特征在于，开关门(201)与下料段(2)的侧壁之间通过门轴(202)相连接。8.根据权利要求1所述的利用高温烟气进行固废炭化粉碎的装置，其特征在于，碳化出料段(3)底部的内侧设置有第一破碎器(304)及第二破碎器(305)。9.根据权利要求1所述的利用高温烟气进行固废炭化粉碎的装置，其特征在于，固废出料口(306)处设置有螺旋给料机。10.一种利用高温烟气进行固废炭化粉碎的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)打开电机，使得旋转轴(4)、第一搅拌叶轮(105)及第二搅拌叶轮(303)转动，将固废运送至进料预热段(1)中；550-600℃的烟气由高温烟气进口(301)进入碳化出料段(3)中，少量烟气经下料段(2)与开关门(201)之间的缝隙进入进料预热段(1)内，在第一搅拌叶轮(105)的作用下，固废与烟气充分接触并进行初步炭化，放热后的烟气通过第一烟气出口(104)排出；2)打开开关门(201)，将进料预热段(1)内的固废全部送入碳化出料段(3)，然后关闭开关门(201)；3)在第二搅拌叶轮(303)的作用下，高温烟气与初步炭化后的固废充分接触，使固废完成进一步炭化，放热后的烟气通过第二烟气出口(302)排出，完成炭化的固废在第二搅拌叶
轮(303)作用下经固废出料口(306)排出。

技术总结

本发明公开了一种利用高温烟气进行固废炭化粉碎的装置及方法，进料预热段、下料段及碳化出料段自上到下依次相连通，进料预热段顶部的侧面上设置有第一烟气出口，旋转轴的上端与电机相连接，旋转轴的下端沿轴向依次穿过进料预热段、下料段及碳化出料段；进料预热段内设置有第一搅拌叶轮，其中，第一搅拌叶轮套接于所述旋转轴上，下料段内设置有开关门；所述碳化出料段顶部的侧面上设置有第二烟气出口，碳化出料段底部的侧面上设置有高温烟气进口，碳化出料段内设置有第二搅拌叶轮，其中，所述第二搅拌叶轮套接于所述旋转轴上，碳化出料段的底部设置有固废出料口，该装置及方法能够对固废进行彻底干燥碳化，同时能耗较低。同时能耗较低。同时能耗较低。