一种烟气回流双筒回转窑的制作方法

本发明涉及一种回转窑，尤其是涉及一种烟气回流双筒回转窑，属于环境工程和建材技术领域。

背景技术：

回转窑是一种旋转煅烧或烧结窑，广泛应用于建材、冶金、化工、环保等许多生产行业中，用以对固体物料进行煅烧、焚烧或烧结处理。环保领域通常利用回转窑进行垃圾焚烧、污泥焚烧、污泥陶粒烧结、污染土壤裂解与烧结处理等。

目前国内环保领域所用回转窑多为单筒式回转窑。如在污泥陶粒烧结工艺中，陶粒胚料从窑尾（指进料和尾气出口端，下同）的进料口进入回转窑，随倾斜设置并缓慢旋转的窑体沿窑体内壁移动至窑头，并在靠近窑头（指出料和燃料进口端，下同）一端的高温段（约1000-1500℃）进行烧结；高温段产生的高温烟气则由设置在窑尾一端的引风机引至窑尾一端的烟气出口进行除尘脱硫等处理；此过程中，高温烟气与窑内物料运动方向相反，二者进行逆流换热从而对物料加热。随着高温烟气对窑内物料的加热，烟气温度逐步下降，至窑尾的烟气出口时，烟气温度降至约200-400℃。然而，当物料加热温度达200℃以上时，物料中所含有的有机物污染物便产生脱附反应；达300℃—600℃时，有机物污染物便产生裂解反应。脱附和裂解反应产生大量气态污染物和未充分燃烧的碳颗粒，进入烟气中并随烟气而被引风机引至窑尾一端的除尘脱硫装置。其缺陷包括：（1）大量气态污染物未经任何处理便被排入大气中，其中包括二恶英等强致癌物，并形成恶臭，造成严重的大气污染；（2）大量碳颗粒进入烟气，导致冒黑烟，极大地加重了后续除尘的难度；（3）有机污染物脱附和裂解气体以及碳颗粒未经焚烧，造成能源的极大浪费。因此，目前在环保领域应用的回转窑大多达不到国家规定的大气污染物排放标准，已成为制约利用污泥和污染土壤制陶粒的关键因素。

针对单筒回转窑的缺点，国内外都有双筒式回转窑的研究和应用的报道。国外以丹麦生产的双筒式回转窑较为著名，但其缺点是价格昂贵，且难以适用于我国利用污泥和污染土壤制陶粒方面的大气污染控制要求。国内CN 205228189 U提出了一种双筒回转窑烟气回收净化装置，但其目的是用双筒回转窑减少陶粒生料因温度过高而造成破裂的和陶粒粘连的现象，对有机污染物脱附和裂解气体以及碳颗粒的处理和利用并无任何改进；CN 102706140 B提出了一种双筒回转窑热解垃圾工艺，但其实质是将物料预分解炉和水泥回转窑联合设置。该工艺应用于水泥回转窑协同处置生活垃圾，利用水泥熟料冷却的高温热解垃圾，但并不适用于污泥陶粒烧结以及污染土壤陶粒烧结工艺过程。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种防止有害气体污染并高效利用余热的烟气回流双筒回转窑。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种烟气回流双筒回转窑，包括倾斜设置的窑体，所述的窑体的窑尾位置高于窑头位置，所述的窑体包括外筒以及位于所述的外筒内的内筒，所述的内筒与所述的外筒同轴固定设置，所述的外筒从窑尾到窑头依次由直径不同的外筒小窑和外筒大窑两部分组成，所述的内筒由所述的外筒小窑延伸到所述的外筒大窑内，所述的内筒靠近窑尾处的一端设置有物料进口，所述的外筒大窑位于窑头处设置有成品出口，所述的内筒靠近窑头处的一端设置有内筒下料斗，所述的外筒大窑内且位于所述的内筒下料斗与所述的成品出口之间设置有高温烧结段，所述的内筒下料斗上设置有若干便于所述的内筒中的污染气体和外筒中的高温烟气进行气体交换的第一烟气流通孔，所述的外筒小窑靠近窑尾处的烟气出口连接有降尘室，所述的降尘室上连接有用于将降尘室的烟气引入脱硫除尘器的引风机和用以将降尘室的烟气鼓入内筒的烟气回流鼓风机，所述的烟气回流鼓风机的出风口伸入所述的内筒的物料进口。

所述的外筒小窑与所述的内筒之间设置有若干个支撑杆，各个所述的支撑杆在径向和轴向分别间隔排列，所述的支撑杆上设置有若干个第二烟气流通孔。设置支撑杆不仅用以连接内筒和外筒并支撑和固定内筒，而且用以增强导热，在回转窑转动时，支撑杆可以增强气流扰动，加强对流换热；设置烟气流通孔以方便烟气流动。

所述的外筒小窑和所述的外筒大窑的底部分别设置有用于固定整个窑体的窑体托轮装置，所述的外筒小窑和所述的外筒大窑的底部分别设置有用于驱动整个窑体转动的窑体传动装置。外筒大窑和外筒小窑分别由两个驱动装置独立驱动，小筒转速慢，以便物料预热充分，使污染物质充分脱附和裂解。

所述的外筒小窑与所述的外筒大窑之间密封活动连接。防止漏风同时不影响大窑和小窑的转动。

所述的内筒的内壁上设置有若干扬料板，用以防止物料沉积在所述内筒下方，增大物料与热气体的接触面，使物料均匀受热，提高换热效果。

所述的内筒延伸进外筒窑头一端所达位置为窑内温度≥850℃处，其末端连接所述内筒下料斗，所述内筒下料斗为喇叭状开口，用以方便内筒中的物料进入外筒之中，并同时将内筒中的脱附和裂解气体导向外筒的高温段进行燃烧。

所述的窑体的窑头处设置有用于提供燃料的燃料喷射装置和用于供氧的新风鼓风机，所述的燃料喷射装置一端连接燃料储存塔且其另一端与所述的高温烧结段连接，所述的新风鼓风机的出风口伸入到所述的高温烧结段内。

所述的燃料为煤粉、水煤浆、生物质、天然气、煤气或电源；所述的内筒由耐高温钢管制成或由耐高温钢板卷制焊接而成；所述的支撑杆由耐高温金属或非金属材料制作，所述的内筒下料斗由耐高温金属或非金属材料制作。

本发明的双筒回转窑工作原理如下：物料从窑尾端的内筒进料口进入内筒，随倾斜设置并缓慢旋转的窑体沿内筒内壁移动至窑头一端的内筒下料斗，进入外筒的高温烧结段进行焙烧或烧结；高温烧结段产生的高温烟气则由设置在窑尾一端的脱硫除尘器的引风机引至降尘室并最终进行除尘脱硫等处理后排放；此过程中，高温烟气沿外筒从窑头流向窑尾烟气出口，与内筒中的物料不直接接触，但其所含热量可由内筒壁传导至内筒中的物料从而实现对物料加热；此外，烟气回流鼓风机将外筒中引出的热烟气部分回流到内筒中，这样既可以实现对内筒中的物料进行二次加热，又可以迫使内筒中因脱附和裂解过程产生的污染气体向窑头一端的高温段运动，物料与污染气体运动方向相同，使得污染气体在高温烧结段得到充分的高温焚烧处理，从而杜绝二恶英、恶臭等有毒有害污染物随烟气排入大气，并使得污染气体的热量得到充分利用，极大地降低了后续除尘过程的压力。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）提高能源利用效率。其一，物料从窑尾端的内筒进入窑体，高温烟气在外筒运动，并通过内筒壁对物料进行间壁式换热而加热；其二，在窑尾一端的外筒烟气出口端设置烟气回流鼓风机，将外筒中引出的烟气部分回流到内筒中，可以实现对内筒中的物料进行二次加热；其三，内筒和外筒之间设置的支撑杆也可以对内筒壁增强导热，回转窑体转动时，支撑杆及其孔洞可以增强气流扰动，也可加强对流换热；其四，物料中有机污染物脱附和裂解产生的污染气体和碳颗粒得到充分焚烧，其热量得到充分利用。

（2）有效杜绝有机污染物排入大气。设置的烟气回流鼓风机，将外筒中引出的烟气部分回流到内筒中，迫使内筒中因脱附和裂解过程产生的污染气体向窑头一端的高温段运动，使得污染气体在高温段得到充分的高温焚烧处理，从而杜绝二恶英、恶臭等有毒有害污染物随烟气排入大气。

（3）降低后续烟气处理难度。脱附和裂解过程产生的污染气体以及碳颗粒得到充分的高温焚烧，极大地减轻了后续的除尘脱硫过程的压力，并有效地避免了湿式除尘过程将有机污染物淋入水中的弊端。

（4）提高生产能力。在内筒的内壁上设置扬料板，可以有效避免物料完全堆积于筒体下部的弊端，增大物料与热气体的接触面，使物料均匀受热，提高换热效果，从而提高生产能力。

综上所述，本发明一种烟气回流双筒回转窑，适宜于污泥陶粒烧结、重金属或有机污染土壤陶粒烧结、有机污染土壤热脱附处理以及垃圾焚烧和污泥烘干，也适宜于对现有单筒回转窑的技术改造。

附图说明

图1为本发明一种烟气回流双筒回转窑的结构示意图；

图2为本发明一种烟气回流双筒回转窑窑体的纵向截面示意图；

图3为本发明一种烟气回流双筒回转窑内筒下料斗的截面示意图；

1外筒，1a外筒大窑，1b外筒大窑，2支撑杆，3内筒，4扬料板，5内筒下料斗，6高温烧结段，7燃料喷射装置，8燃料储存塔，9成品出口，10窑体托轮装置，11窑体传动装置, 12烟气出口，13物料进口，14引风机，15脱硫除尘器，16进料装置，17进料斗，18烟气回流鼓风机，19降尘室，20第一烟气流通孔 ，21第二烟气流通孔，22新风鼓风机。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

具体实施例

一种烟气回流双筒回转窑，如图1所示，包括倾斜设置的窑体，窑体的窑尾位置高于窑头位置，窑体包括外筒1以及位于外筒1内的内筒3，内筒3与外筒1同轴固定设置，外筒1从窑尾到窑头依次由直径不同的外筒小窑1a和外筒大窑1b组成，内筒3由外筒小窑1a延伸到外筒大窑1b内，内筒3靠近窑尾处的一端设置有物料进口13，外筒大窑1b位于窑头处设置有成品出口8，内筒3靠近窑头处的一端设置有内筒下料斗5，其位置为外筒大窑1b的温度≥850℃处，外筒大窑1b内且位于内筒下料斗5与外筒大窑1b的成品出口8之间为高温烧结段6，内筒下料斗5上设置有若干便于内筒3中的污染气体和外筒1中的高温烟气进行气体交换的第一烟气流通孔20，外筒小窑1a靠近窑尾处的烟气出口12连接有降尘室19，降尘室19上连接有用于将降尘室19的烟气引入脱硫除尘器15的引风机14和用以将降尘室19的热烟气鼓入内筒3的烟气回流鼓风机18，烟气回流鼓风机18的进风为降尘室19的热烟气，烟气回流鼓风机18的出风口伸入内筒3的物料进口13。

在此具体实施例中，如图2所示，外筒小窑1a与内筒3之间设置有若干个支撑杆2，各个支撑杆2在径向和轴向分别间隔排列，支撑杆2上设置有若干个第二烟气流通孔21。外筒小窑1a和外筒大窑1b的底部分别设置有用于固定整个窑体的窑体托轮装置10，并且外筒小窑1a和外筒大窑1b的底部分别设置有用于驱动窑体转动的窑体传动装置11。外筒小窑1a与外筒大窑1b之间密封活动连接。内筒3的内壁设置有若干扬料板4。内筒下料斗5为喇叭状开口（如图3所示）。

在此具体实施例中，窑体的窑头处设置有用于提供燃烧的燃料储存塔8以及与燃料储存塔8连接的燃料喷射装置7；燃料喷射装置7出料口伸入到高温烧结段6，同时，窑体的窑头处设置有用于供氧的新风鼓风机22，新风鼓风机22的出风口伸入到高温烧结段6内。窑体倾斜角度为3°，窑体的窑尾处烟气温度为200-400°，高温烧结段6的温度为1100-1300°。脱硫除尘器15的出口连接烟囱（图中未显示），脱硫除尘器15收集到的飞灰和降尘室19沉积的飞灰均进行回用后用于烧制陶粒。降尘室19顶部设置进料斗17，进料斗17通过管道连接物料进口13，进料斗17通过进料装置16进料。

在此具体实施例中，燃料为煤粉、水煤浆、生物质、天然气、煤气或电源；内筒3由耐高温钢管制成或由耐高温钢板卷制焊接而成；支撑杆2和内筒下料斗5由耐高温金属或非金属材料制作。

当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明保护范围。