预热式碳化炉的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种预热式碳化炉，包括炉体外壳，炉膛内部设有由碳化管围成的碳化室，炉体外壳上还安装有送料装置，碳化管外侧环设有燃烧管；炉膛内部还设有预热管，预热管以及碳化管上均设有连接至燃烧管封闭端的裂解气输送管，燃烧管封闭端还连接有助燃空气输送管。本实用新型可以合理有效的利用碳化处理过程产生的副产物，碳化炉碳化处理所需要的热量皆由碳化副产物供给，实现了污泥无害化和减量化处理，实现了资源的合理利用。
【专利说明】预热式碳化炉
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及碳化设备【技术领域】，尤其涉及一种预热式碳化炉。
【背景技术】
[0002]传统的污泥处置方法主要有填埋、堆肥及焚烧。但是这几种方法都具有一些缺点，例如，使用污泥填埋的方式处理污泥，操作方式简单，投资费用较小，适应性强，但是对土地侵占严重，且掩埋体易发生渗透，使潜在的土壤和地下水受到污染；污泥堆肥不能消除重金属污染、病原体、难降解有机物等，农用后一方面会对食品的卫生安全造成不利影响，另一方面也会污染土壤和地下水；以焚烧为核心的处理方法是最彻底的处理方法，它能使有机物全部碳化，杀死病原体，可最大限度地减少污泥体积，但是其缺点在于处理设施投资大，处理费用高，焚烧过程产生大量的烟气，对空气污染较重，且有机物焚烧还会产生二恶英等剧毒物质，因此，污泥碳化处理是解决以上问题的有效方法。
[0003]现有技术中，污泥碳化的专用设备是碳化炉，碳化炉可以有效碳化污泥，并杀灭病原体、降解有机物等，但是碳化炉的能耗过高，不利于节能减排，且碳化过程中产生的副产物一般得不到有效利用，造成了巨大的浪费，也是现有的碳化炉亟需改进之处。
【发明内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种预热式碳化炉，该碳化炉可以高效利用碳化处理副产物，以减少能耗并提高工作效率。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是:预热式碳化炉，包括炉体外壳，所述炉体外壳上设有排烟口，所述炉体外壳所包围的空间为炉膛，所述炉膛内部设有由碳化管围成的碳化室，所述炉体外壳上还安装有用于为碳化管输送物料的送料装置，所述碳化管外侧环设有一端开口的燃烧管；所述炉膛内部还设有设置在所述碳化管上方的预热管，所述预热管内部设有由动力装置驱动的送料机构，所述预热管一端顶部通过送料管与所述送料装置连接，另一端底部通过下料管与所述碳化管连接；所述预热管以及碳化管上均设有连接至所述燃烧管封闭端的裂解气输送管，所述燃烧管封闭端还连接有助燃空气输送管。
[0006]作为一种改进，所述预热管的内径是所述碳化管内径的1.1-1.5倍。
[0007]作为进一步的改进，所述排烟口处设有连接至所述送料装置用于为污泥预热提供烟气余热的烟道。
[0008]作为更进一步的改进，所述送料装置为螺旋送料装置，所述螺旋送料装置内部设有由动力装置驱动的转轴，以及安装在所述转轴上的螺旋叶片，所述转轴内部设有中空的转轴腔，所述螺旋叶片内部设有与所述转轴腔连通的叶片腔，所述烟道与所述转轴腔连通。
[0009]作为另一种改进，所述助燃空气输送管与裂解气输送管对称安装。
[0010]作为另一种改进，所述送料装置的进料口处以及所述碳化管的碳粒出口分别安装有旋转密封阀。[0011]作为另一种改进，所述炉体外壳内壁上设有保温材料。
[0012]由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是:
[0013]本实用新型可以合理有效的利用碳化处理过程产生的副产物，碳化炉碳化处理所需要的热量皆由碳化副产物供给，实现了污泥无害化和减量化处理，实现了资源的合理利用:碳化处理所消耗的大部分能源采用碳化过程中产生的裂解气，减少了能源消耗，避免了裂解气浪费；碳化处理时，裂解气与助燃空气混合燃烧，燃烧过程中产生的带有大量热量的烟气进入炉膛中，利用烟气的余热对炉膛中的预热管加热，使物料进行初步裂解，充分利用了裂解气燃烧产生的热能，缩短了物料在碳化管中的时间，提高了工作效率，减少了能源消耗。
[0014]由于燃烧管一端封闭一端开口，封闭端用于裂解气和助燃空气进气混合燃烧，开口端用于释放烟气至炉膛中，由于预热管设置在炉膛中，烟气中所带的热量对预热管进行预热，使预热管中的物料进行初步裂解，产生少量的裂解气，预热管中的裂解气与碳化管中产生的裂解气共同作为燃烧的能源气体，使燃烧管中能源气体充足，燃烧充分完全，保证物料碳化处理的质量。
[0015]由于物料在预热管中进行预热和初步裂解，由预热管进入碳化管的物料体积将缩小，因此碳化管的体积较预热管的体积较小，节省了碳化管的安装空间，缩小了碳化炉的整体体积，节省了占地面积，同时，由于碳化管管径较小，热能利用率高，有利于节省碳化时间。
[0016]进入炉膛中的烟气，在对预热管预热后，通过排烟口进入烟道，利用其余热对送料装置中的污泥进行预热，因此本实用新型的预热过程包括送料装置一次预热以及预热管二次预热，热利用率高，对碳化裂解气燃烧产生的热量充分利用，避免了能源浪费。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0018]图1是本实用新型实施例的结构示意图；
[0019]图2是图1中的送料装置的示意图；
[0020]图3是图2中I处的放大图；
[0021]图中:1-炉体外壳；11-排烟口 ； 12-烟道；2-碳化管；21-碳化室；22-碳粒出口 ；221-旋转密封阀；3_螺旋送料装置；31_转轴；311-转轴腔；32_螺旋叶片；321_叶片腔；33-进料口 ；331_旋转密封阀；34_送料管；4_燃烧管；41_燃烧室；5_预热管；51_送料机构；52_下料管；6_裂解气输送管；7_助燃空气输送管。
【具体实施方式】
[0022]如图1所示，预热式炭化炉，包括炉体外壳I，炉体外壳I上设有排烟口 11，炉体外壳I所包围的空间为炉膛，炉膛内部设有由碳化管2围成的碳化室21，炉体外壳I上还安装有用于为碳化管2输送物料的送料装置，优选的，送料装置为螺旋送料装置3，排烟口 11处设有连接至螺旋送料装置3用于为污泥预热提供烟气余热的烟道12。
[0023]如图2和图3共同所示，螺旋送料装置3内部设有由动力装置驱动的转轴31，以及安装在转轴31上的螺旋叶片32，转轴31内部设有中空的转轴腔311，螺旋叶片32内部设有与转轴腔311连通的叶片腔321，烟道12与转轴腔311连通。
[0024]碳化管2外侧环设有一端开口的燃烧管4，燃烧管4与碳化管2之间的空腔为燃烧室41 ;炉膛内部还设有设置在碳化管2上方的预热管5，预热管5内部设有由动力装置驱动的送料机构51，该送料机构51为螺旋送料机构，预热管5 —端顶部通过送料管34与螺旋送料装置3连接，另一端底部通过下料管52与碳化管2连接；预热管5以及碳化管2上均设有连接至燃烧管4封闭端的裂解气输送管6，燃烧管4封闭端还连接有与裂解气输送管6对称安装的助燃空气输送管7，如图1中虚箭头所示出的是裂解气的流动方向，裂解气与助燃空气混合均匀，燃烧充分，避免了空气过量稀释裂解气的浓度，使裂解气与空气燃烧过程中生成二恶英及氮氧化物。
[0025]由于物料经预热管5预热，进行了初步裂解，体积缩小，因此预热管5的内径大于碳化管2的孔径，大约是碳化管2内径的1.1-1.5倍。
[0026]螺旋送料装置3的进料口 33处安装有旋转密封阀331，以及碳化管2的碳粒出口22安装有旋转密封阀221，旋转密封阀的设置减少了物料与氧气的接触，避免了二恶英和氮氧化物的生成，以实现碳化过程无污染。
[0027]优选的，炉体外壳I内壁上设有硅酸盐保温材料，以减少炉膛内的热量损失。
[0028]本实用新型在进行碳化处理时，经过两次预热，第一次预热是在进料时，由于螺旋送料装置3与排烟口 11之间连接有烟道12，燃烧室41内气体燃烧产生的烟气由炉膛上的排烟口 11排出，一部分烟气排放至大气中，一部分通过烟道12进入螺旋送料装置3，由于螺旋送料装置3中，转轴31和螺旋叶片32为中空的结构，烟气直接进入转轴腔311和叶片腔321，对螺旋送料装置3内部的物料进行初次预热。
[0029]经螺旋送料装置3初次预热后的物料经进料管34进入预热管5中，由于预热管5设置在炉膛中，燃烧室41中气体燃烧产生的烟气首先排放至炉膛中，由于此时烟气中气体燃烧的余热较高，预热管5内的物料发生了初次裂解，体积缩小，并产生了少量的裂解气，因此物料二次预热的过程也是初次裂解的过程。
[0030]预热管5中的物料二次预热后，经下料管52自然下落至碳化管2中，碳化管2外侧的燃烧管4内气体燃烧产生足够的热量对碳化管2进行加热，使物料进行碳化，所作为燃料的气体一部分来自预热管5初次裂解产生的少量的裂解气，大部分是碳化管2中物料裂解产生的裂解气，二者皆通过裂解气输送管6连接至燃烧管4中，与助燃空气混合并充分燃
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[0031]本实施例中，碳化炉进行碳化处理的物料包括污泥、垃圾或生物质原料。
[0032]本实用新型可以合理有效的利用碳化处理过程产生的副产物，碳化炉碳化处理所需要的热量皆由碳化副产物供给，实现了污泥无害化和减量化处理，实现了资源的合理利用:碳化处理所消耗的大部分能源采用碳化过程中产生的裂解气，减少了能源消耗，避免了裂解气浪费；碳化处理时，裂解气与助燃空气混合燃烧，燃烧过程中产生的带有大量热量的烟气进入炉膛中，利用烟气的余热对炉膛中的预热管加热，使物料进行初步裂解，充分利用了裂解气燃烧产生的热能，缩短了物料在碳化管中的时间，提高了工作效率，减少了能源消耗。
[0033]由于燃烧管一端封闭一端开口，封闭端用于裂解气和助燃空气进气混合燃烧，开口端用于释放烟气至炉膛中，由于预热管设置在炉膛中，烟气中所带的热量对预热管进行预热，使预热管中的物料进行初步裂解，产生少量的裂解气，预热管中的裂解气与碳化管中产生的裂解气共同作为燃烧的能源气体，使燃烧管中能源气体充足，燃烧充分完全，保证物料碳化处理的质量。
[0034]由于物料在预热管中进行预热和初步裂解，由预热管进入碳化管的物料体积将缩小，因此碳化管的体积较预热管的体积较小，节省了碳化管的安装空间，缩小了碳化炉的整体体积，节省了占地面积，同时，由于碳化管管径较小，热能利用率高，有利于节省碳化时间。
[0035]进入炉膛中的烟气，在对预热管预热后，通过排烟口进入烟道，利用其余热对送料装置的污泥进行初步预热，因此本实用新型的预热过程包括送料装置一次预热以及预热管二次预热，热利用率高，对碳化裂解气燃烧产生的热量充分利用，避免了能源浪费。
[0036]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.预热式碳化炉，包括炉体外壳，所述炉体外壳上设有排烟口，所述炉体外壳所包围的空间为炉膛，所述炉膛内部设有由碳化管围成的碳化室，所述炉体外壳上还安装有用于为碳化管输送物料的送料装置，其特征在于:所述碳化管外侧环设有一端开口的燃烧管；所述炉膛内部还设有设置在所述碳化管上方的预热管，所述预热管内部设有由动力装置驱动的送料机构，所述预热管一端顶部通过送料管与所述送料装置连接，另一端底部通过下料管与所述碳化管连接；所述预热管以及碳化管上均设有连接至所述燃烧管封闭端的裂解气输送管，所述燃烧管封闭端还连接有助燃空气输送管。
2.如权利要求1所述的预热式碳化炉，其特征在于:所述预热管的内径是所述碳化管内径的1.1-1.5倍。
3.如权利要求1或2所述的预热式碳化炉，其特征在于:所述排烟口处设有连接至所述送料装置用于为物料预热提供烟气余热的烟道。
4.如权利要求3所述的预热式碳化炉，其特征在于:所述送料装置为螺旋送料装置，所述螺旋送料装置内部设有由动力装置驱动的转轴，以及安装在所述转轴上的螺旋叶片，所述转轴内部设有中空的转轴腔，所述螺旋叶片内部设有与所述转轴腔连通的叶片腔，所述烟道与所述转轴腔连通。
5.如权利要求1所述的预热式碳化炉，其特征在于:所述助燃空气输送管与裂解气输送管对称安装。
6.如权利要求1所述的预热式碳化炉，其特征在于:所述送料装置的进料口处以及所述碳化管的碳粒出口分别安装有旋转密封阀。
7.如权利要求1所述的预热式碳化炉，其特征在于:所述炉体外壳内壁上设有保温材料。
【文档编号】C10B1/06GK203474708SQ201320539370
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年8月31日 优先权日:2013年8月31日
【发明者】赵洪明 申请人:山东宏力空调设备有限公司