一种窑炉风路循环系统及窑炉

本实用新型属于窑炉设备领域，特别涉及一种窑炉风路循环系统及窑炉。

背景技术：

二噁英毒性很强，有致癌作用，是目前发现的无意识合成的副产品中毒性最强的化合物，被称为“地球上最强的毒物”，它在705℃以下非常稳定，705℃以上开始分解，其蒸气压很低，在一般环境温度下，不挥发，耐高温，难以氧化、分解或水解，具有超长的物理、化学或生物降解期，需几十年甚至更长时间。人和其它动、植物都没有分解或氧化二噁英的机能或条件，因而其毒性很难在环境中消除，一旦产生或受污染，则只能转移和积累，难以转化，且常随食物链逐级传递和富集，给人类和各类动植物带来灾难性的影响。

在利用污泥、含氯离子废塑料、城市垃圾等有机固废制备陶粒或烧结砖过程中，容易在300℃～700℃之间形成二噁英，如果随意排放至空气中，将造成严重的环境污染和环境危害。目前对二噁英等有机废气的处理过程，最普遍的方法是活性炭处理方法、等离子处理、酸碱中和等方法，但活性炭处理方法成本高，等离子处理容易出现爆炸，酸碱中和法存在二次污染的问题。

技术实现要素：

为解决二噁英排放造成的污染问题，本实用新型提供了一种窑炉风路循环系统及窑炉，将产生的二噁英利用原有的高温区温度充分分解后，快速冷却至不再产生二噁英的温度后排放。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种窑炉风路循环系统，所述窑炉风路循环系统设有风速控制子系统、余热循环利用子系统、环保处理子系统，还包括由顶部风箱和底部风箱组成的鼓风抽风子系统和热风冷却子系统；其中，

所述风速控制子系统与鼓风抽风子系统相连；

所述顶部风箱设置在窑炉上方，一端与含二噁英的有害热风段连通，另一端与窑炉中的高温区域连通；

所述底部风箱设置在窑炉下方，一端与窑炉中的高温区域连通，另一端与所述热风冷却子系统相连；

所述热风冷却子系统与窑炉的干燥段相连，还与余热循环利用子系统相连；

所述环保处理子系统与干燥段相连。

所述干燥段和含二噁英的有害热风段之间、二噁英的有害热风段和高温区域之间，设置有隔离炉墙；所述隔离炉墙为自上而下悬垂的耐火砖墙。

所述高温区域包括窑炉的烧成段和/或均热段，燃烧室设置在烧成一段和烧成二段上方，或者，设置在烧成段和均热段上方。

上述方案中，所述热风冷却子系统中的冷却介质为风和/或水。

上述方案中，通过所述风速控制系统控制风速和调整风路出入口阀门开度，实现热风中的二噁英在高温区域的具有足够的停留时间至完全分解。

上述方案中，所述顶部风箱至少包括设置在窑炉干燥段上方的第一顶部风箱和窑炉预热段的第二顶部风箱；所述底部风箱至少包括设置在干燥段下方的第一底部风箱，设置在烧成一段下方的第三底部风箱和烧成二段下方的第四底部风箱或设置在烧成段下方的第三底部风箱和均热段下方的第四底部风箱，以及分别设置在急冷段和缓冷段下方的第五底部风箱和第六底部风箱。

上述方案中，所述第二顶部风箱与烧成二段上部连通，所述第四底部风箱与热风冷却子系统相连，热风冷却子系统再与第一底部风箱和余热循环子系统相连，预热段第二底部风箱与烧成一段第三底部风箱相连。

上述方案中，所述第二顶部风箱与烧成段上部连通，所述第三底部风箱与热风冷却子系统相连，热风冷却子系统再与第一底部风箱和余热循环子系统相连；预热段第二底部风箱与均热段第四底部分相相连。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种窑炉，所述窑炉用于烧制采用包括污泥、含氯离子废塑料、城市垃圾的固废为原料的陶粒或烧结砖，包括上述的窑炉风路循环系统，所述窑炉为设有顶部风箱和底部风箱的隧道窑，包括窑炉本体、窑头进料布料子系统、物料输送子系统、窑尾出料子系统、燃烧室、分布式控制子系统dcs；

其中，所述窑炉本体为全封闭式，包括依次分布的进料布料段、干燥段、预热段、烧成一段、烧成二段、急冷段和缓冷段；干燥段和预热段之间、预热段和烧成一段之间、烧成一段和烧成二段之间、烧成二段和急冷段之间、急冷段和缓冷段之间设有隔离炉墙；

所述燃烧室设置在烧成一段和烧成二段上方；

所述干燥段下方设有第一底部风箱；所述预热段下方设有第二底部风箱；所述烧成一段和二段下方设有第三和第四底部风箱，所述急冷段下方设有第五底部风箱，所述缓冷段下方设有第六底部风箱；所述干燥段上方设有第一顶部风箱，所述预热段上方设有第二顶部风箱，所述急冷段上方设有第三顶部风箱，所述缓冷段上方设有第四顶部风箱；所述第一顶部风箱与所述环保处理子系统连通，所述第二顶部风箱与烧成二段连通，所述第三顶部风箱与燃烧室连通，第四顶部风箱与干燥段下方连通；所述第五和第六底部风箱与大气连通，第三底部风箱与第二底部风箱连通，第四底部风箱第一底部风箱之间设有热风冷却子系统，且热风冷却子系统同时与余热循环子系统相连；烧成一段与烧成二段热风通过隔离炉墙和风箱分离。

第三方面，本实用新型实施例又提供了一种窑炉，所述窑炉用于烧制采用包括污泥、含氯离子废塑料、城市垃圾的固废为原料的陶粒或烧结砖，其特征在于，包括上述的窑炉风路循环系统，所述窑炉为设有顶部风箱和底部风箱的隧道窑，包括窑炉本体、窑头进料布料子系统、物料输送子系统、窑尾出料子系统、燃烧室、分布式控制子系统dcs；

其中，所述窑炉本体为全封闭式，包括依次分布的进料布料段、干燥段、预热段、烧成段、均热段、急冷段和缓冷段；干燥段和预热段之间、预热段和烧成段之间、烧成段和均热段之间、均热段和急冷段之间、急冷段和缓冷段之间设有隔离炉墙；所述燃烧室设置在烧成段和均热段上方；

所述干燥段下方设有第一底部风箱；所述预热段下方设有第二底部风箱；所述烧成段下方设有第三底部风箱，均热段下方设有第四底部风箱，所述急冷段下方设有第五底部风箱，所述缓冷段下方设有第六底部风箱；所述干燥段上方设有第一顶部风箱，所述预热段上方设有第二顶部风箱，所述急冷段上方设有第三顶部风箱，所述缓冷段上方设有第四顶部风箱；所述第一顶部风箱与所述环保处理子系统连通，所述第二顶部风箱与烧成段连通，所述第三顶部风箱与燃烧室连通，第四顶部风箱与干燥段下方连通；所述第五和第六底部风箱与大气连通，第三底部风箱与第一底部风箱之间设有热风冷却子系统，且热风冷却子系统同时与余热循环子系统相连；第四底部风箱与第二底部风箱连通；烧成段与均热段热风通过隔离炉墙和风箱分离。

上述方案中，所述顶部风箱和底部风箱均通过密封滑道设置在窑炉上。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本实用新型提供的一种窑炉风路循环系统及窑炉，通过将窑炉风路循环系统的风箱设置在窑炉的上部和下部，对风箱进行强制鼓风或抽风，热风在不同风箱区域循环，实现窑炉的分段热风循环调控，可以根据需要将不同温度热风循环到不同的区域进行处理或余热利用，实现对含有二噁英的有害气体的绿色环保处理或利用，防止二噁英再生，解决传统利用污泥、垃圾等回转窑烧陶粒、隧道窑烧砖等方式存在的二噁英二次生成等诸多问题，具有广泛的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型第一实施例中窑炉风路循环系统示意图；

图2为本实用新型第一实施例中窑炉结构示意图；

图3为本实用新型第二实施例中窑炉结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步地详细描述。

如图1所示，本实用新型第一实施例提供了一种窑炉风路循环系统，窑炉风路循环系统包括风速控制子系统、余热循环利用子系统、环保处理子系统，还包括由顶部风箱和底部风箱组成的鼓风抽风子系统和热风冷却子系统，所述风速控制子系统与鼓风抽风子系统相连。

所述顶部风箱设置在窑炉上方，一端与含二噁英的有害热风段连通，另一端与窑炉中的高温区域连通，用于通过抽风，将300-700℃温度范围内的含二噁英的有害热风强制循环到高温区域进行分解。

所述底部风箱设置在窑炉下方，一端与窑炉中的高温区域连通，另一端与所述热风冷却子系统相连；所述热风冷却子系统再与窑炉的干燥段相连，所述热风冷却子系统还与余热循环利用子系统相连；底部风箱用于将二噁英分解完成后的无害热风抽入热风冷却子系统；所述经过热风冷却子系统用于将无害热风快冷至＜250℃，并鼓入窑炉干燥段；所述热风冷却子系统中经过加热后的冷却剂用于余热循环利用子系统中进行余热利用；所述环保处理子系统与干燥段相连，用于处理并排出干燥段的冷风。

在这里需要说明的是，所述300～700℃温度范围内的含二噁英的有害热风，是应用了所述风路循环系统的窑炉，在烧制陶粒或砖坯时，由于所述陶粒或砖坯采用的原料含有污泥、含氯离子废塑料、城市垃圾等有机固废，因此在预热段温度达到300℃～700℃时，生成了二噁英，使得热风中含有二噁英。因为二噁英具有在300℃～700℃之间容易形成的特点。窑炉正常行进中，由干燥段进入预热段的冷风，经燃烧室加热、或来自燃烧室的热量、或其他加热系统逐渐升温，生成300-700℃温度范围内的含二噁英的有害热风。

如上所述，所述干燥段和含二噁英的有害热风段之间、二噁英的有害热风段和高温区域之间，设置有隔离炉墙。所述隔离炉墙为自上而下悬垂的耐火砖墙。通过隔离炉墙的隔离作用，各段内通过鼓风抽风子系统实现风向的上下垂直流动，从而实现热量的可控循环。

如上所述，所述高温区域包括窑炉的烧成段和/或均热段，燃烧室设置在烧成一段和烧成二段上方，或者，设置在烧成段和均热段上方；所述高温区域温度为1100～1200℃。在此温度下二噁英可以分解。本实施例中，当高温区域为烧成段时，将烧成段分为烧成一段和烧成二段，其中烧成一段在预热段后，烧成二段在烧成一段后。所述顶部风箱设置在预热段上方，所述底部风箱设置在烧成二段下方。顶部风箱通过抽风将预热段二噁英的热风抽出后强制鼓入烧成二段，将循环系统中的有害成分分解掉，获得洁净热风。当高温区域为烧成段和均热段时，顶部风箱设置在预热段上方，底部风箱设置在烧成段下方，均热段的风进入预热段为预热段提供热源，预热段上方的风箱将含有二噁英的热风抽出后强制鼓入烧成段。

通过风速控制子系统控制风速和调整风路出入口阀门开度，实现热风中的二噁英在高温区域的停留，保证热风中有害成分的完全分解。再经过热风冷却子系统的强制冷却，使热风急冷达到250℃以下，避免二噁英的二次生成，干净的热风鼓入干燥段，保证后续对余热的利用的安全性。

作为本实用新型的一个优选实施例，所述顶部风箱至少包括设置在窑炉干燥段上方的第一顶部风箱和窑炉预热段的第二顶部风箱；所述底部风箱至少包括设置在干燥段下方的第一底部风箱，设置在烧成一段下方的第三底部风箱和烧成二段下方的第四底部风箱或设置在烧成段下方的第三底部风箱和均热段下方的第四底部风箱，以及分别设置在急冷段和缓冷段下方的第五底部风箱和第六底部风箱。

当窑炉运转时，所述窑炉风路循环系统工作方式如下：

预热段借助于燃烧室的热风对冷风加热，温度达到300-700℃，由于烧制的陶料或砖坯中含有污泥、含氯离子废塑料、城市垃圾等有机固废，此时生成含有二噁英的有害气体。预热段上方的第二顶部风箱对预热段进行强制抽风，将300-700℃温度范围内的含二噁英的有害热风，鼓入烧成二段或烧成段；此时，在燃烧室、烧成一段及烧成二段，或燃烧室、烧成段及均热段，温度达到1100-1200℃，二噁英被分解，烧成二段或烧成段中的烟气为无害的。烧成二段或烧成段下方的第三底部风箱对烧成段中的热风进行强制抽风，热风进入热风冷却子系统，急冷至250℃以下，再通过第一底部风箱鼓入干燥段，利用热风的余热进行干燥，干燥段的冷风进入环保处理子系统，处理后排出。热风冷却子系统中的循环冷却剂，被第三底部风箱抽出的来自烧成二段的热风加热后，参与余热循环利用子系统的过程，进行余热利用。

优选地，所述热风冷却子系统中经过加热的冷却剂，也可作为其他加热系统的热源，或用于预热段加热。所述热风冷却系统冷却介质为风和/或水。

图2示出了本实用新型第一实施例提供的窑炉结构，所述窑炉用于烧制采用包括污泥、含氯离子废塑料、城市垃圾的固废为原料的陶粒或烧结砖。

如图2所示，窑炉采用上述实施例中的窑炉风路循环系统，为设有顶部风箱和底部风箱的隧道窑，包括窑炉本体、窑头进料布料子系统、物料输送子系统、窑尾出料子系统、燃烧室、分布式控制子系统dcs。

其中，所述窑炉本体为全封闭式，包括依次分布的进料布料段、干燥段、预热段、烧成一段、烧成二段、急冷段和缓冷段；干燥段和预热段之间、预热段和烧成一段之间、烧成一段和烧成二段之间、烧成二段和急冷段之间、急冷段和缓冷段之间设有隔离炉墙。

燃烧室设置在烧成一段和烧成二段上方；

所述干燥段下方设有第一底部风箱；所述预热段下方设有第二底部风箱；所述烧成一段和二段下方设有第三和第四底部风箱，所述急冷段下方设有第五底部风箱，所述缓冷段下方设有第六底部风箱；所述干燥段上方设有第一顶部风箱，所述预热段上方设有第二顶部风箱，所述急冷段上方设有第三顶部风箱，所述缓冷段上方设有第四顶部风箱；所述第一顶部风箱与所述环保处理子系统连通，所述第二顶部风箱与烧成二段连通，所述第三顶部风箱与燃烧室连通，第四顶部风箱与干燥段下方连通；所述第五和第六底部风箱与大气连通，第三底部风箱与第二底部风箱连通，第四底部风箱第一底部风箱之间设有热风冷却子系统，且热风冷却子系统同时与余热循环子系统相连；烧成一段与烧成二段热风通过隔离炉墙和风箱分离。

优选地，顶部风箱和底部风箱均通过密封滑道设置在窑炉上。

当采用本实施例中的窑炉进行陶料或砖坯烧制时，所述第五底部风箱进入冷风后，参与急冷；经加热后的热风经第三顶部风箱抽风进入燃烧室，作为助燃风参与燃烧过程；燃烧室的风一部分进入烧成一段，一部分进入烧成二段；烧成一段的风从烧成一段底部经第三底部风箱、第二底部风箱抽出进入预热段，并依次经过第二顶部风箱、烧成二段、第四底部风箱、热风冷却子系统、第一底部风箱、第一顶部风箱、环保处理子系统，如图1所示的窑炉风路循系统中所示风路，完成第一窑炉中的风路第一循环。此时，在干燥段的上方和下方均设置风箱，完成风路的循环过程，有效控制进入预热段的风量，从而与其他风箱配合，有效控制二噁英的生成。

窑炉中的第二循环如下：

第六底部风箱向缓冷段鼓入来自大气中的冷风，在缓冷段加热后，经第四顶部风箱抽出，直接进入干燥段。干燥段的上方设有第一顶部风箱，下部设有第一底部风箱，通过控制两个风箱，实现干燥段中的风量平衡。同时，第二底部风箱与第四顶部风箱连通，利用第四顶部风箱抽出的部分缓冷段的热风，与来自烧成一段的热风一起为预热段提供热源，并通过两者风量的调节，控制预热段的温度和风量平衡。

图3示出了本实用新型第二实施例提供的窑炉结构，所述窑炉用于烧制采用包括污泥、含氯离子废塑料、城市垃圾的固废为原料的陶粒或烧结砖。如图3所示，第二实施例中的窑炉结构也采用第一实施例中的窑炉风路循环系统，所不同的是，本实施例中的烧成段只有一段，同时在烧成段后增加均热段，烧成段和均热段间也设置有隔离炉墙。第二顶部风箱与烧成段连通，燃烧室设置在烧成段和均热段上方；均热段底部第四底部风箱与第二底部风箱连通。

在第一风路循环中，冷风从第五底部风箱进入，经第三顶部风箱进入燃烧室，再进入均热段，从均热段底部经第二底部风箱抽出进入预热段，再依次进入第二顶部风箱、烧成段、第三底部风箱、热风冷却子系统、第一底部风箱、干燥段、第一顶部风箱、环保处理子系统。第二风路循环与第一实施例相同，不同之处仅在于，第一实施例中热风从燃烧室进入烧成二段，本实施例中进入烧成段。

由以上技术方案可以看出，本实用新型提供的避免二噁英形成的窑炉风路循环系统及窑炉，所述窑炉通过窑炉风路循环系统实现两个内部循环，不仅避免了有害气体的生成，同时实现余热的充分利用，能够根据需要将不同温度热风循环到不同的温度段进行处理或利用，从而实现可能生成二噁英的有害气体的绿色环保处理或利用，同时避免二噁英的再生，整个炉体为全封闭结构，减少了漏风、热量损失。该实用新型可解决传统利用污泥、垃圾等回转窑烧陶粒、隧道窑烧砖等方式存在的二噁英二次生成等诸多问题，具有广泛的应用前景。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。