一种处理回转窑废气装置的一次风引射结构及工艺的制作方法

本发明涉及钒钛预还原回转窑废气处理领域，尤其涉及一种处理回转窑废气装置的一次风引射结构及工艺。

背景技术：

在一种钒钛生产工艺过程中会通过回转窑设备对钒钛矿进行预还原处理。回转窑内为正压还原性气氛，不含o2。回转窑出风口要求控制微正压(10～30pa)。在预还原反应后会产生含有少量h2、co(可燃物含量≤15％)和较高含尘量(约20～30g/nm³)的高温(600～700℃)可燃废气。灰分中含有大量的碳粉(c)，此部分废气必须经过处理后才可以排放。由于可燃物含量很低，高温空气和冷空气混合后的温度约为350℃，并且由于不可燃物质的影响，所以此种废气不易稳定完全燃烧。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种处理回转窑废气装置的一次风引射结构及工艺，针对工艺要求和废气成分将废气处理为不含可燃物的安全废气，使燃烧后的废气可被余热锅炉等热回收设备进行热量回收，同时确保达标排放。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种处理回转窑废气装置的一次风引射结构，包括高温废气冷却装置、一次风引射装置、喉部混合区，所述高温废气冷却装置的废气通道与一次风引射装置的废气通道相连通，一次风引射装置的废气通道连接喉部混合区，所述一次风引射装置的一次风进口连接高温废气冷却装置的管式换热器，高温废气冷却装置的管式换热器的管程出口连接一次风引射装置的热一次风管道，一次风引射装置的一次热风喷口位于一次风引射装置的中轴、正对喉部混合区，所述喉部混合区为收缩扩散结构。

所述高温废气冷却装置包括废气通道、管式换热器，所述管式换热器横向设置在废气通道中。

所述管式换热器的换热管为多层顺列布置，换热管间距大于75mm，换热管管径从上层往下层逐层递减或每两层递减，顶层管束为实心的耐磨保护管，管径比第二层管束管径大。

所述一次引风装置包括废气通道、冷一次风管道、热一次风管道、补偿器、一次热风喷口、螺旋片，冷一次风管道连接管式换热器的管程进口，热一次风管道连接管式换热器的管程出口，热一次风管道的另一端连接一次热风喷口，一次热风喷口从废气通道的侧壁横向伸入，正对喉部混合区，在一次热风喷口内设有螺旋片，所述废气通道的上端连接高温废气冷却装置的废气通道，下端为第一排灰口，在热一次风管道上设置有补偿器。

在所述喉部混合区处安装有点火稳燃蓄热装置。

一种一次风引射工艺：

通过点火稳燃蓄热装置点火，在喉部混合区向处理回转窑废气装置的燃烧室内形成长明火焰，控制燃烧室燃烧烟气出口处压力为0～-50pa；然后启动一次风机，向一次风引射装置提供一次风，此时回转窑开车生产，高温可燃废气从高温废气冷却装置的低压废气进口进入，一次冷空气从冷一次风管道进入，高温可燃废气走管式换热器的壳程，一次冷空气走管式换热器的管程，被冷却的可燃废气降低流速进入一次风引射装置的废气通道，不可燃大颗粒尘埃降落在一次风引射装置底部的第一排灰口，一次冷空气换热升温后作为一次助燃风从一次热风喷口高流速喷入燃烧室，并将可燃废气引射进入燃烧室内燃烧。

所述一次风的引射流速为60～100m/s。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的结构简单，易于工程实现。

1)本发明具一次除尘功能，在燃烧前应用惯性除尘原理，利用空气预热器管路和空气对热废气冷却获得较低的空气流速，使不可燃大颗粒尘埃降落在第一排灰口。可有效去除25％以上的不可燃灰尘，减小后续工段对设备的影响。

2)本发明具有低压引射功能。通过一次风进口调节阀控制引射风风量，来控制引射风引射能力，从而控制窑头罩处的风压为工艺规定压力。同时，由于碳的比重较轻，可燃废气中的碳会被引射风吸附并燃烧，而较重的组分会落入第一排灰口。

3)本发明设有高温废气冷却装置，可以将冷一次风加热成热一次风，同时大大降低了废气的温度，增加下游设备的使用寿命，并且降低设备材料的投资约65％，保证了关键零部件的稳定性。

4)本发明的一次风引射装置一次热风喷口中部为螺旋结构，引射风出口为旋流出风，可以在极短的时间内和可燃废气进行混合，使可燃物质与氧气均匀接触，实现低含量可燃物烟气的完全燃烧。

5)本发明设有点火稳燃蓄热装置，可以在点火口维持超过900℃的高温，保证燃料的稳定可燃，适应较大的燃料成分变化。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的a-a断面图。

图中：1高温废气冷却装置，2一次风引射装置，3喉部混合区，4点火稳燃蓄热装置，5燃烧室，1-1低压废气进口，1-2耐磨隔热层，1-3磨损保护管，1-4换热管，2-1一次风进口调节阀，2-2热一次风管道，2-3补偿器，2-4管道固定环，2-5端部封头，2-6看火孔，2-7一次热风喷口，2-8螺旋片，2-9隔热耐磨层，2-10冷一次风管道，2-11废气进口，2-12第一排灰口，3-1耐磨耐温层，3-2蓄热层，3-3隔热层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

见图1-图2，一种处理回转窑废气装置的一次风引射结构，包括高温废气冷却装置1、一次风引射装置2、喉部混合区3，所述高温废气冷却装置1的废气通道与一次风引射装置2的废气通道相连通，一次风引射装置2的废气通道连接喉部混合区3，所述一次风引射装置2的一次风进口连接高温废气冷却装置1的管式换热器，高温废气冷却装置1的管式换热器的管程出口连接一次风引射装置2的热一次风管道2-2，一次风引射装置2的一次热风喷口2-7位于一次风引射装置2的中轴、正对喉部混合区3，所述喉部混合区3为收缩扩散结构。

喉部混合区3由蓄热砖砌筑，从内到外依次为耐磨耐温层3-1，蓄热层3-2，隔热层3-3。

所述高温废气冷却装置1包括废气通道、管式换热器，所述管式换热器横向设置在废气通道中。

所述管式换热器的换热管1-4为多层顺列布置，换热管1-4间距大于75mm，换热管1-4管径从上层往下层逐层递减或每两层递减，顶层管束为实心的耐磨保护管1-3，管径比第二层管束管径大。换热管1-4内部衬有耐磨、隔热材料。实心的耐磨保护管1-3优选耐磨钢棒并堆焊耐磨合金。换热管1-4为光管。

低压废气进口1-1安装在由耐磨隔热层1-2围成的筒体入口，冷一次风管道2-10从耐磨隔热层1-2侧面引入，在冷一次风管道1-2后从低压废气进口1-1向出口垂直布置有磨损保护管1-3、换热管1-4。磨损保护管1-3和换热管1-4的两端埋入耐磨隔热层1-2，端口露出。管式换热器将冷一次风加热成热一次风，同时大大降低高温废气的温度，以便提高下游设备的寿命，并且降低设备材料的投资。

所述一次引风装置2包括废气通道、冷一次风管道1-10、热一次风管道2-2、补偿器2-3、一次热风喷口2-7、螺旋片2-8，冷一次风管道2-10连接管式换热器的管程进口，热一次风管道2-2连接管式换热器的管程出口，热一次风管道2-2的另一端连接一次热风喷口2-7，一次热风喷口2-7从废气通道的侧壁横向伸入，正对喉部混合区3，在一次热风喷口2-7内设有螺旋片2-9，所述废气通道的上端连接高温废气冷却装置1的废气通道，下端为第一排灰口2-12，在热一次风管道2-2上设置有补偿器2-3。

一次风引射装置2的一次风进口调节阀2-1安装于冷一次风管道进口2-10。补偿器2-3安装在热一次风管道2-2上，起吸收管道热膨胀的作用。管道固定环2-4用于固定热一次风管道2-2。端部封头2-5安装于由隔热耐磨层2-9围起的筒体端部，用于封堵端口。一次热风喷口2-7从端部封头2-5中心送入一次风引射装置1的废气通道，看火孔2-6安装在端部封头2-5上。一次热风喷口2-7正对喉部混合区3的中心孔处。在一次引风装置2底部布置有集灰斗和第一排灰口2-12。

一次风引射装置2的废气通道与一次热风喷口2-7垂直设置。第一排灰口2-12在一次热风喷口2-7下方。一次热风喷口2-7位于一次风引射装置2的中轴，引射风出口为高速射流(60～100m/s)，可燃废气从一次热风喷口2-7侧方被引入燃烧室5。一次热风喷口2-7内部布置有螺旋片2-8，使从一次热风喷口2-7喷出的一次风为旋流射流，用于搅匀废气，使氧气混合均匀，并形成平火焰。

本发明还设置有废气进口压力表、换热器出口氧含量监测表、废气进口压力表位于低压废气进口1-1处。换热器出口氧含量监测表位于管式换热器下方可燃废气出口处，换热器出口氧含量监测表检测到含氧量时发出报警信号，提示管式换热器泄露。

废气进口压力由一次风进口调节阀2-1的开度进行控制。燃烧室5出口压力由用户所选风机的风量大小调节进行控制。

在所述喉部混合区3处安装有点火稳燃蓄热装置4。

点火稳燃蓄热装置4采用高热值可燃气体或液体，布置于喉部混合区3、燃烧室5入口处。点火稳燃蓄热装置4采用燃烧机或燃气燃烧器或燃油燃烧器。点火稳燃蓄热装置4含有点火风机、火焰检测器、烧嘴、燃气燃油控制阀门和比例调节器。

稳燃蓄热装置4的蓄热功能为喉部混合区3所用的蓄热层3-2所提供，蓄热层3-2采用蓄热材料砌筑，可以保持烧嘴处的温度高于900℃，保证可燃气体的稳定燃烧。

一种一次风引射工艺：

通过点火稳燃蓄热装置4点火，在喉部混合区3向处理回转窑废气装置的燃烧室5内形成长明火焰，控制燃烧室5燃烧烟气出口处压力为0～-50pa；然后启动一次风机，向一次风引射装置2提供一次风，此时回转窑开车生产，高温可燃废气从高温废气冷却装置1的低压废气进口1-1进入，一次冷空气从冷一次风管道2-10进入，高温可燃废气走管式换热器的壳程，一次冷空气走管式换热器的管程，被冷却的可燃废气降低流速进入一次风引射装置2的废气通道，不可燃大颗粒尘埃降落在一次风引射装置2底部的第一排灰口2-12，一次冷空气换热升温后作为一次助燃风从一次热风喷口2-7高流速喷入燃烧室5，并将可燃废气引射进入燃烧室5内燃烧。

所述一次风的引射流速为60～100m/s。