一种处理砷碱渣及低熔点重金属废渣组合式熔炼炉的制作方法

本实用新型属于焚烧炉及其相关技术领域，具体涉及一种处理砷碱渣及低熔点重金属废渣组合式熔炼炉。

背景技术：

随着经济的发展，工业废渣和工业垃圾越来越多，含低熔点重金属工业废渣例如砷碱渣、含砷、汞、铅、锌、镉污泥等冶炼废渣，直接堆放或深埋处理这些废料，会导致其中含有的有毒物质溶出而污染环境，因此需要进行专门的储存，即便如此，也频繁发生泄露事件，工业废渣的污染问题已经成为了制约行业发展的瓶颈因素。

现有的焚烧方法一般是采用炉排炉、流化床炉、回转窑、立式直燃炉、立式热解炉等焚烧炉进行焚烧，这些焚烧装置主要是处理工业垃圾，大多是单体燃烧室的结构，基本上没有设置无氧(或缺氧)热解气化和高温煅烧相结合的多形式焚烧熔炼或系统，对成分复杂的工业垃圾达不到充分燃烧的目的，不能实现被处理物质在不同温度使不同温度融化升华获得不同的挥化物质，废气和废渣的处理不能真正做到无害化、资源化处理。

为减少有害固废对环境的危害，急需一种能够实现针对不同熔点物质在窑内不同温度气化升华并收集，使废渣中有毒有害物质彻底脱附，消除危害，收集有用成分，实现烧结产物对环境无污染的焚烧装置。

发明专利cn106468436a公布了一种新型处理砷碱渣及低熔点重金属废渣组合式熔炼炉，包括回转窑和主炉，回转窑包括炉体、进料口、炉尾。回转窑和地面倾斜角度为15度，进料口高于炉尾，回转窑炉尾甚至在主炉的炉腔中和主炉联通，炉体的两面设置托热走圈，中部设有传动齿圈，传动齿圈和驱动结构配合连接，在回转窑炉尾设置有冷却风圈组，冷却风圈组包括进风管、多个进风佩嘴、外围冷却风圈，进风佩嘴和外围冷却风圈的圆周向切向联通，和外围冷却风圈轴向的切向角度为30-40度，外围冷却风圈尾部和回转窑、主炉的接近部设置有隔热层。

发明专利cn107178786a提出了一种组合式焚烧装置，是将回转窑焚烧炉和流化床焚烧炉进行组合使用，包括流化床焚烧炉一侧与回转窑焚烧炉联通，接收回转窑焚烧炉自上而下从窑头至窑尾落入法人未燃尽废物，流化床焚烧炉的另一侧与卧式沉降二燃炉连通，将烟气输送至卧式沉降二燃炉，同时卧式沉降二燃炉设置有氨水雾化喷嘴和粉尘沉降捕集装置。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的问题，本实用新型提供了一种处理砷碱渣及低熔点重金属废渣组合式熔炼炉，通过对回转窑和立式焚烧炉的改进，实现了有机物热解脱附，低熔点重金属升华熔炼的过程，其适用性强，对含低熔点重金属工业废渣例如砷碱渣、含砷、汞、铅、锌污泥等冶炼废渣均适用，也适用于含有机物废弃物热解焚烧。

为了实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种处理砷碱渣及低熔点重金属废渣组合式熔炼炉，其特征在于，包括锁风喂料机、回转窑、立式焚烧炉、高温烟气室及破碎出料机构，所述锁风喂料机与回转窑相连，所述回转窑与立式焚烧炉相连，所述立式焚烧炉与破碎出料机构相连，所述高温烟气室包裹在所述回转窑外部；

所述回转窑包括进料端、筒体、支撑机构、传动机构、窑尾烟气室、烟气出口、l型扬料板及出料端；所述支撑机构位于所述筒体的两端，所述传动机构和窑尾烟气室位于回转窑的进料端，所述l型扬料板位于所述筒体上；

所述立式焚烧炉包括立式炉机壳、焚烧炉膛、燃料进口、烟气出口及观察窗，所述燃料进口位于立式焚烧炉侧壁上，所述立式炉烟气出口位于立式焚烧炉顶部；

所述回转窑筒体与高温烟气室两端、立式焚烧炉机壳及窑尾烟气室通过密封圈相连。

进一步的，所述回转窑长径比为5-8，所述立式焚烧炉高径比为3-5，所述回转窑从进料端向出料端呈倾斜下降布置，斜率为1-4％。

进一步的，所述立式焚烧炉与回转窑出料端连接处设置倾斜面缩口，且下部焚烧炉膛向内倾斜，倾斜角度≥45°。

进一步的，所述高温烟气室包括高温烟气室机壳、烟室隔墙、集灰斗、出灰口、烟气联通管、循环风进口及烟气出口，所述集灰斗位于高温烟气室的下部，所述烟气出口位于高温烟气室的上部，所述循环风进口位于烟气联通管上，所述烟气联通管与立式焚烧炉相连。

进一步的，所述烟气联通管与立式焚烧炉相连且底部设计为倾斜面，倾斜角≥45°，连接处还设置有高温膨胀节。

进一步的，所述高温烟气室长度为回转窑两支撑机构距离的80-90％，断面宽高比为0.5-2，所述室内隔墙根据高温烟气室长度设置1-3道，隔墙上下交替设置通风位置，隔墙中部设有回转窑筒体可以穿过并可转动的通孔。

进一步的，所述破碎出料机构包括塔式炉篦子、铁砖、传动立轴、集料斗、出料管、驱动机构和自然风进口，所述塔式炉篦子能够转动且和驱动机构通过传动立轴相连，所述铁砖固定在立式炉机壳上，所述集料斗位于破碎出料机构下部，所述出料管位于集料斗下部，所述自然风进口位于位于集料斗侧壁上。

进一步的，所述传动机构包括传动大齿轮、轴承连接轴、减速器和电动机。

进一步的，所述立式焚烧炉机壳和高温烟气室机壳外部为钢结构，依次内衬保温材料和耐火材料，所述立式焚烧炉焚烧炉膛内的耐火材料为高温耐碱材料，其他部位采用粘土耐火材料。

进一步的，所述处理砷碱渣及低熔点重金属废渣组合式熔炼炉各烟气进出口、高温烟气室、窑尾烟气室、焚烧炉膛内均设有压力监测仪、温度监测仪、流量监测仪，所述下料管内设置灰渣温度监测仪，所述压力监测仪、温度监测仪、流量监测仪和灰渣温度监测仪分别与外设的计算机控制系统相连。

本实用新型的有益效果如下:

(1)本实用新型提供的处理砷碱渣及低熔点重金属废渣组合式熔炼炉通过将回转窑和立式焚烧炉联合使用，使得整个系统的适应性增强，可以实现无氧(或缺氧)热解气化和高温煅烧相结合的多形式焚烧或熔炼，适用对含低熔点重金属工业废渣例如砷碱渣、含砷、汞、铅、锌、镉污泥等冶炼废渣升华熔炼的过程，也适用于含有机物废弃物热解焚烧，能够实现有机物热解脱附方法。经过处理后的废渣，在回转窑内进行热解析升华，剩余残渣在立式焚烧炉内将残渣完全燃烧。

(2)本实用新型通过在回转窑和高温烟气室设置烟气出口，将处理废渣燃烧后产生的高温烟气用于回转窑的间接加热热源，减少了对外排放，防止了资源浪费以及环境污染，通过在联通管道处设置冷风进口，可以对高温烟气室和回转窑内的温度进行调节，确保废渣处置所需要的适宜温度。

(3)本实用新型设置的处理砷碱渣及低熔点重金属废渣组合式熔炼炉作为煅烧设备，不仅设备构造简单独特，操作方便、造价低，而且通过两段组合式煅烧的独特工艺，可以确保砷碱渣、含砷、汞、铅、锌、镉污泥等冶炼废渣高温脱毒。

(4)本实用新型是提供的处理砷碱渣及低熔点重金属废渣组合式熔炼炉通过将废弃渣料进行高温焚烧处理，能够消除其毒性危害。本发明能处置流程短、节约资源、降低能耗、节约生产成本，符合发展循环经济和可持续发展的要求，完全可以组织大型化工业生产。

附图说明

图1为处理砷碱渣及低熔点重金属废渣组合式熔炼炉结构示意图；

图2为回转窑传动机构结构示意图；

1、锁风喂料机；11、进料口；12、出料口；

2、回转窑；21、进料端；22、筒体；23、支撑机构；24、传动机构；25、窑尾烟气室；26、烟气出口；27、出料端；28、密封圈；241、传动大齿轮；242、轴承连接轴；243、减速器；244、电动机；

3、立式焚烧炉；31、立式炉机壳；32、焚烧炉膛；33、燃料进口；34、立式炉烟气出口；35、观察窗；

4、高温烟气室；41、高温烟气室机壳；42、烟室隔墙；43、集灰斗；44、出灰口；45、烟气联通管；46、循环风进口；47、烟气出口；

5、破碎出料机构；51、塔式炉篦子；52、铁砖；53、传动立轴；54、集料斗；55、出料管；56、驱动机构；57、自然风进口；

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

如图1-2所示，本实用新型提供了一种处理砷碱渣及低熔点重金属废渣组合式熔炼炉，包括锁风喂料机1、回转窑2、立式焚烧炉3、高温烟气室4及破碎出料机构5，所述锁风喂料机1与回转窑2相连，所述回转窑2与立式焚烧炉3相连，所述立式焚烧炉3与破碎出料机构5相连，所述高温烟气室4包裹在所述回转窑2外部，所述回转窑筒体22与高温烟气室4两端及立式焚烧炉机壳31通过密封圈28相连。

所述锁风喂料机1为螺旋锁风喂料机，包括物料进料口11、螺旋、传动机构和出料口12，所述出料口12直接与窑尾烟气室25相连，将物料送入回转窑2内。

所述回转窑包括进料端21、筒体22、支撑机构23、传动机构24、窑尾烟气室25、烟气出口26、l型扬料板及出料端27，所述支撑机构23位于所述筒体22的两端，所述传动机构24和窑尾烟气室25位于回转窑2的进料端21，所述l型扬料板位于所述筒体22上，所述传动机构24包括传动大齿轮241、轴承连接轴242、减速器243和电动机244，在电动机244的作用下，通过传动大齿轮241与轴承连接轴242的配合实现物料的向前传送，所述回转窑2长径比为5-8，回转窑2直径根据处理物料要求进行计算和确定，回转窑2从进料端21向出料端27呈倾斜下降布置，斜率为1-4％，设计其中回转窑筒体22采用高温耐腐蚀特种钢材制造，所述回转窑筒22穿过高温烟气室左右机壳41、烟室隔墙42并穿过立式炉机壳31进入立式炉内。

所述立式焚烧炉3包括立式炉机壳31、焚烧炉膛32、燃料进口33、立式炉烟气出口34及观察窗35，所述燃料进口33位于立式焚烧炉侧壁上，所述立式炉烟气出口34位于立式焚烧炉顶部，所述立式焚烧炉3高径比为3-5，焚烧面积根据处理物料要求进行计算和确定，所述立式焚烧炉3与回转窑出料端27连接处设置倾斜面缩口，且下部焚烧炉膛向内倾斜，倾斜角度≥45°，以保证上部炉膛大下部炉膛小，使物料能够抛到下部炉膛的中心位置，其中立式焚烧炉机壳31外部为钢结构，炉膛内的耐火材料为高温耐碱材料，其他部位采用粘土耐火材料。

所述高温烟气4为包裹在回转窑2外的长方形机壳，包括高温烟气室机壳41、烟室隔墙42、集灰斗43、出灰口44、烟气联通管45、循环风进口46及烟气出口47，所述集灰斗43位于高温烟气室4的下部，所述烟气出口47位于高温烟气室24的上部，所述循环风进口246位于烟气联通管245上，所述烟气连通管45与立式焚烧炉3相连且底部设计为倾斜面以防止积灰，倾斜角≥45°，连接处还设置有高温膨胀节，以留足必须的高温膨胀量，确保设备安全，其中高温烟室机壳241外部为钢结构，依次内衬保温材料和耐火材料。

高温烟气室4的长度为回转窑两支撑结构距离的80-90％，断面宽高比为0.5-2，烟室断面面积根据烟气量和通过速度设计，一般烟气在烟室内通过风速按照不高于0.5m/s设计，高温烟气室烟室隔墙42根据烟室长度设置1-3到，烟室隔墙42上下交替设置通风位置，以延长烟气在烟室内的停留时间。

所述破碎出料机构5包括可以转动的塔式炉篦子51、铁砖52、传动立轴53、集料斗54、出料管55、驱动机构56和自然风进口57，所述塔式炉篦子51和驱动机构56通过传动立轴53相连，所述集料斗54位于破碎出料机构5下部，所述出料管55位于集料斗54下部，所述自然风进口57位于集料斗54侧壁上，所述铁砖52固定在立式焚烧炉机壳31上，与塔式炉篦子51形成挤压破碎腔，通过剪切、挤压破碎物料。

所述各系统内烟气进出口、高温烟气室、窑尾烟气室、焚烧炉膛内均设有压力监测仪、温度监测仪、流量监测仪，提供运行中的适时在线监测数据，通过变送器将各数据传送到计算机控制系统实施模拟控制，自动调配风量、进料量和卸料速度，实现自动化操作。所述下料管内设置灰渣温度监测仪，所述压力监测仪、温度监测仪、流量监测仪和灰渣温度监测仪分别与外设的计算机控制系统相连。

本实用新型的使用过程以砷碱渣的焚烧为例进行具体介绍，步骤如下：

先将砷碱渣中加入煤炭硅质原料后进行粉碎，将制备的粉料通过锁风喂料机直接送入回转窑内，在回转窑筒体的转动和扬料板的带动下，使粉料不断翻滚并与高温气体接触后获得热量，提高了物料温度，当回转窑温度达到600℃左右时，砷酸盐分解，砷的氧化物升华脱离进入气相，然后从回转窑烟气出口排出。同时，物料中的碱受热熔融后被大量不溶物包裹，通过回转窑的作用而成为颗粒，从而防止了出现的大量液相而造成结圈影响运转，同时颗粒物料进入立式焚烧炉内有利于炉内的通风，物料在窑内随窑体的倾斜方向缓慢流向立式焚烧炉内，在立式焚烧炉内通过燃料进口加入煤粉，由于煤粉的燃烧产生大量的热量，使得立式焚烧炉炉膛内温度可以达到900℃以上，物料温度继续升高，物料内可高温气化升华的组份得到彻底脱离，通过联通管道后进入高温烟气室内，然后从高温烟气室的烟气出口排出。同时，砷碱渣中的碱与硅质原料中的硅结合形成硅酸钠玻璃体，不仅有利于砷酸钠、锑酸钠中的砷、锑脱离，而且也有利于其他硅酸盐、铝酸盐等矿物的形成，在煤量增加氧含量较少的情况下使得炉内发生还原反应。

在立式焚烧炉内通过高温烧结的块状物料，由于重力作用向炉体下部移动，并由于炉体下部鼓入的冷空气使其急速冷却造成大块物料收缩而碎裂，再进入塔式炉篦子和铁砖构成的破碎腔内，由于炉篦子的转动产生挤压、剪切等破碎力，使得块料破碎落到底部集料斗并从出料管溜出，作为熟料备用。

冷空气从炉体底部通过塔式炉篦子的缝隙进入炉内，与高温物料进行热交换，不仅可以冷却物料，还能提高气体温度，当到达高温段时，有效的实现与煤粉的混合燃烧。立式焚烧炉煅烧产生的高温烟气分为两部分，其中一部分进入回转窑内，另一部分进入高温烟气室，使得回转窑可以实现内外加热，增加回转窑的工作效率，当回转窑的温度过高时，可以从高温烟气室和立式焚烧炉连接处的冷风进口处通入冷空气，降低回转窑的温度以达到适合物料的温度，同时，高温烟气一部分不进回转窑也有利于物料高温脱附彻底，其中两路风的分配通过风量调节阀进行调节。

从回转窑烟气出口和高温烟气室烟气出口出来烟气经过回收处理以后用于回转窑的间接加热热源，也可以另作他用；从破碎出了机构出来的碎料处理后另作他用。

本实用新型提供的处理砷碱渣及低熔点重金属废渣组合式熔炼炉，作为煅烧设备，不仅设备构造简单独特，操作方便、造价低，而且通过两段组合式煅烧的独特工艺，可以确保砷碱渣、砷硪渣等的彻底处理，实现高温脱毒。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只限于这些说明。对于本发明所属领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。