用于灰渣重熔的旋风筒

1.本发明属于煤气化领域，具体涉及一种用于灰渣重熔的旋风筒。


背景技术：

2.产生于气化等生产过程的含碳飞灰及细渣，含碳量在20％～60％之间，平均粒径＜50μm，未经处理无法直接作为建材原料。相关技术中含碳飞灰多由干式除尘器补集，易扬尘、难储存；而细渣多由湿式除尘工艺产生，堆放占地面积大，渣反渗还会引起土壤和地下水污染。
3.因此，现有的关于气化等生产过程的含碳飞灰及细渣的处理技术有待改进。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种用于灰渣重熔的旋风筒，采用该旋风筒可以充分回收灰渣(含碳飞灰和/或细渣)中的剩余热值，同时解决了其难储存、难处理、易污染环境等问题，并且回收的热量可用于副产饱和蒸汽或过热蒸汽，节约优质煤用量，节能环保效果显著。
5.在本发明的一个方面，本发明提出了一种用于灰渣重熔的旋风筒。根据本发明的实施例，所述用于灰渣重熔的旋风筒包括：
6.上旋风筒，所述上旋风筒的内壁设有膜式水冷壁，并且所述上旋风筒包括：
7.预混器，所述预混器设在所述上旋风筒的上端，并且所述预混器由内而外依次包括点火燃料通道、灰渣通道和一次风通道，所述一次风通道内形成旋流结构；
8.二次风进口，所述二次风进口设在所述上旋风筒的侧壁上，所述二次风进口呈蜗壳结构；
9.导流板，所述导流板设在所述上旋风筒的侧壁下部，所述导流板自所述上旋风筒侧壁向下倾斜朝向所述上旋风筒中心轴且收缩形成缩口；
10.下旋风筒，所述下旋风筒的上端与所述上旋风筒下端相连，所述下旋风筒的内壁设有水冷壁，并且所述下旋风筒包括：
11.喷吹装置，所述喷吹装置设在所述下旋风筒的侧壁上，并且所述喷吹装置设在所述缩口的下方；
12.挡渣管屏，所述挡渣管屏设在所述下旋风筒的侧壁上，所述挡渣管屏自所述下旋风筒的内壁向所述下旋风筒的中心轴线方向延伸；
13.热烟气出口，热烟气出口设在所述下旋风筒的侧壁且位于所述挡渣管束的下方，并且所述热烟气出口内设有捕渣管束；
14.冷渣出口，所述冷渣出口设在所述下旋风筒的下端。
15.根据本发明实施例的用于灰渣重熔的旋风筒，通过将灰渣(含碳飞灰和/或细渣)供给至预混器中的灰渣通道，并且供给点火燃料至点火燃料通道，供给一次风至一次风通道，并且一次风通道内设置旋风结构，使得灰渣和一次风在预混器出口处形成旋流进入上
旋风筒，灰渣中的碳在上旋风筒内发生燃烧反应放出热量，同时灰渣充分熔融形成液态熔渣，并且在上旋风筒的侧壁上布置呈蜗壳结构的二次风进口，其供给的二次风可以产生切向旋流，从而携带液态熔渣粘附在上旋风筒的内壁面上，同时在气流和重力作用下，液态熔渣沿上旋风筒的内壁面向下流动，并且在上旋风筒的侧壁下部设置导流板，可以增加液态熔渣在上旋风筒中的停留时间，提高灰渣被重熔的概率，增强了对灰渣的重熔能力，上旋风筒内得到的液态熔渣经导流板形成的缩口进入下旋风筒，在下旋风筒侧壁上喷吹装置的作用下，经喷吹装置喷出的喷吹介质将下行的液态熔渣和气流打散，进行再次混合、反应和降温，使得未燃尽的碳进一步反应，同时熔渣表面被迅速冷却固化，而下旋风筒内壁布置的水冷壁可以吸收热烟气和熔渣的余热产生饱和蒸汽，另外在下旋风筒的侧壁布置热烟气出口，并且在热烟气出口内布置捕渣管束，该捕渣管束可以有效阻挡热烟气携带的熔渣，减少热烟气中的固含量，而在热烟气出口上方设置挡渣管屏，可以改变气流的流场，使熔渣向中心冷渣出口运动，在重力的作用下落入冷渣出口，减少热烟气携带熔渣量，而经冷却后得到的固态渣经下旋风筒的下端的冷渣出口排出进行深度淬冷降温后变成玻璃渣。由此，采用该旋风筒可以充分回收灰渣(含碳飞灰和/或细渣)中的剩余热值，同时解决了其难储存、难处理、易污染环境等问题，并且回收的热量可用于副产饱和蒸汽或过热蒸汽，节约优质煤用量，节能环保效果显著。
16.另外，根据本发明上述实施例的用于灰渣重熔的旋风筒还可以具有如下附加的技术特征：
17.在本发明的一些实施例中，所述模式水冷壁表面设有耐火保护层。由此，可以保护模式水冷壁表面不被液态熔渣腐蚀。
18.在本发明的一些实施例中，所述上旋风筒上端设有多个所述预混器，并且所述多个预混器在所述上旋风筒上端均匀分布。由此，使得经多个预混器供给的灰渣相互碰撞，形成组合旋流，使得灰渣在上旋风筒内充分混合。
19.在本发明的一些实施例中，所述上旋风筒的侧壁上设有多个所述二次风进口，并且所述多个二次风进口沿所述上旋风筒的外周间隔布置。由此，可以使得上旋风筒内产生的液态熔渣沿上旋风筒的内壁面向下流动。
20.在本发明的一些实施例中，沿所述上旋风筒的高度方向，所述上旋风筒的侧壁上设有多层所述二次风进口。由此，可以使得上旋风筒内产生的液态熔渣沿上旋风筒的内壁面向下流动。
21.在本发明的一些实施例中，所述导流板的侧壁与所述上旋风筒的侧壁的角度为110
°
～130
°
。由此，可以提高液态熔渣在上旋风筒内的停留时间。
22.在本发明的一些实施例中，所述喷吹装置包括：环管，所述环管沿所述下旋风筒的外壁布置；喷吹管，所述喷吹管的一端与所述环管连通，所述喷吹管的另一端斜向下延伸至所述下旋风筒内。由此，可以使得喷吹介质将下行的液态熔渣和气流打散，进行再次混合、反应和降温，使得未燃尽的碳进一步反应，同时熔渣表面被迅速冷却固化。
23.在本发明的一些实施例中，所述喷吹管的出料口方向与所述下旋风筒侧壁角度为50
°
～70
°
。由此，可以使得喷吹介质将下行的液态熔渣和气流打散，进行再次混合、反应和降温，使得未燃尽的碳进一步反应，同时熔渣表面被迅速冷却固化。
24.在本发明的一些实施例中，所述下旋风筒的侧壁上设有多个所述喷吹管，并且所
述多个喷吹管沿所述下旋风筒的侧壁的周向间隔布置。由此，可以使得喷吹介质将下行的液态熔渣和气流打散，进行再次混合、反应和降温，使得未燃尽的碳进一步反应，同时熔渣表面被迅速冷却固化。
25.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
26.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
27.图1是根据本发明一个实施例的用于灰渣重熔的旋风筒的结构示意图。
具体实施方式
28.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
29.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
30.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
31.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
32.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
33.在本发明的一个方面，本发明提出了一种用于灰渣重熔的旋风筒。根据本发明的实施例，参考图1，该旋风筒包括上旋风筒100和下旋风筒200。
34.根据本发明的实施例，参考图1，上旋风筒100的内壁设有膜式水冷壁(未示出)，并且该上旋风筒100包括预混器11、二次风进口12和导流板13，其中该膜式水冷壁表面涂覆耐火浇注料作为保护层，同时液态熔渣在浇注料表面形成稳定的渣层，即可有效保护水冷壁
面不受熔渣的磨蚀，并且其低导热性又可使上旋风筒形成稳定的高温反应区，有利于灰渣重熔反应的进行。具体的，膜式水冷壁内通入锅炉水，受热后产生饱和蒸汽送往蒸汽过热器或直接送往管网。
35.根据本发明的具体实施例，参考图1，预混器11设在上旋风筒100的上端，并且预混器11由内而外依次包括点火燃料通道111、灰渣通道112和一次风通道113，一次风通道113内形成旋流结构，使得灰渣和一次风在预混器出口处形成旋流进入上旋风筒，灰渣中的碳在上旋风筒内发生燃烧反应放出热量，同时灰渣充分熔融形成液态熔渣。优选地，可以在上旋风筒100上端设有多个预混器11，并且多个预混器11在上旋风筒100上端均匀分布。由此，使得经多个预混器供给的灰渣相互碰撞，形成组合旋流，使得灰渣在上旋风筒内充分混合，同时便于调节运行负荷，并且可单独进行点火、运行、切出系统，便于在线检修。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对一次风通道113内的旋流结构的具体结构进行选择，只要能实现上述功能即可。
36.根据本发明的具体实施例，参考图1，二次风进口12设在上旋风筒100的侧壁上，并且二次风进口12呈蜗壳结构，经该二次风进口12供给的二次风可以产生切向旋流，从而携带液态熔渣粘附在上旋风筒的内壁面上，同时在气流和重力作用下，液态熔渣沿上旋风筒的内壁面向下流动。优选地，上旋风筒100的侧壁上设有多个二次风进口12，并且多个二次风进口12沿上旋风筒100的外周间隔布置，同时沿上旋风筒100的高度方向，上旋风筒100的侧壁上设有多层二次风进口12。
37.根据本发明的具体实施例，参考图1，导流板13设在上旋风筒100的侧壁下部，导流板13自上旋风筒100侧壁向下倾斜朝向上旋风筒100中心轴且收缩形成缩口101。由此，通过在上旋风筒100的侧壁下部设置导流板13，可以增加液态熔渣在上旋风筒100中的停留时间，提高灰渣被重熔的概率，增强了对灰渣的重熔能力，上旋风筒100内得到的液态熔渣经导流板13形成的缩口101进入下旋风筒200。根据本发明一个具体实施例，导流板13的侧壁与上旋风筒100的侧壁的角度为110
°
～130
°
。发明人发现，若导流板13的侧壁与上旋风筒100的侧壁的角度过小，导流板13过于平缓，影响熔渣的流动性，容易造成熔渣堆积在导流板13，导致缩口101压差增大；而若导流板13的侧壁与上旋风筒100的侧壁的角度过大，导流板13向内收缩的效果不明显，对固体颗粒的捕集及反弹能力下降，对气流的返混效果降低，从而降低灰渣重熔效率。
38.根据本发明的实施例，参考图1，下旋风筒200的上端与上旋风筒100下端相连，下旋风筒200的内壁设有水冷壁(未示出)，该水冷壁可以吸收热烟气和熔渣的余热产生饱和蒸汽，并且下旋风筒200包括喷吹装置21、挡渣管屏22、热烟气出口23和冷渣出口24。
39.根据本发明的具体实施例，参考图1，喷吹装置21设在下旋风筒200的侧壁上，并且喷吹装置21设在缩口101的下方，由此在下旋风筒200侧壁上喷吹装置21的作用下，经喷吹装置21喷出的喷吹介质将下行的液态熔渣和气流打散，进行再次混合、反应和降温，使得未燃尽的碳进一步反应，同时熔渣表面被迅速冷却固化。根据本发明的一个具体实施例，参考图1，喷吹装置21包括环管211和喷吹管212，其中，环管211沿下旋风筒200的外壁布置，喷吹管212的一端与环管211连通，喷吹管212的另一端斜向下延伸至下旋风筒200内。优选地，喷吹管212的出料口方向与下旋风筒200侧壁角度为50
°
～70
°
。发明人发现，熔渣在重力及气流的携带作用下向下流动，喷吹角度会影响再次混合、反应、降温的效果，而本技术范围的
喷吹角度可以保证熔渣与气流的均匀接触，从而提高熔渣的降温效果。同时，可以在下旋风筒200的侧壁上设有多个喷吹管212，并且多个喷吹管212沿下旋风筒200的侧壁的周向间隔布置。具体的，向环管211内提供喷吹介质，喷吹介质再经各喷吹管212供给至下旋风筒200内。需要说明的是，喷吹介质可选水、空气及后工段降温净化后的烟气，并且本领域技术人员可根据反应情况和工艺条件切换喷吹介质，使反应更充分，增加熔渣被固化能力。
40.根据本发明的具体实施例，参考图1，挡渣管屏22设在下旋风筒200的侧壁上，挡渣管屏22自下旋风筒200的内壁向下旋风筒200的中心轴线方向延伸，其可以改变气流的流场，使熔渣向中心冷渣出口24运动，在重力的作用下落入冷渣出口24，减少热烟气携带熔渣量。优选地，为了避免熔渣滞留在该挡渣管屏22上，参考图1所示，挡渣管屏22的上端面倾斜延伸。
41.根据本发明的具体实施例，参考图1，热烟气出口23设在下旋风筒200的侧壁且位于挡渣管束22的下方，并且热烟气出口23内设有捕渣管束231，该捕渣管束231可以有效阻挡热烟气携带的熔渣，减少热烟气中的固含量。
42.根据本发明的具体实施例，参考图1，冷渣出口24设在下旋风筒200的下端，经冷却后得到的固态渣经下旋风筒200的下端的冷渣出口204排出进行深度淬冷降温后变成玻璃渣。
43.根据本发明实施例的用于灰渣重熔的旋风筒，通过将灰渣(含碳飞灰和/或细渣)供给至预混器中的灰渣通道，并且供给点火燃料至点火燃料通道，供给一次风至一次风通道，并且一次风通道内设置旋风结构，使得灰渣和一次风在预混器出口处形成旋流进入上旋风筒，灰渣中的碳在上旋风筒内发生燃烧反应放出热量，同时灰渣充分熔融形成液态熔渣，并且在上旋风筒的侧壁上布置呈蜗壳结构的二次风进口，其供给的二次风可以产生切向旋流，从而携带液态熔渣粘附在上旋风筒的内壁面上，同时在气流和重力作用下，液态熔渣沿上旋风筒的内壁面向下流动，并且在上旋风筒的侧壁下部设置导流板，可以增加液态熔渣在上旋风筒中的停留时间，提高灰渣被重熔的概率，增强了对灰渣的重熔能力，上旋风筒内得到的液态熔渣经导流板形成的缩口进入下旋风筒，在下旋风筒侧壁上喷吹装置的作用下，经喷吹装置喷出的喷吹介质将下行的液态熔渣和气流打散，进行再次混合、反应和降温，使得未燃尽的碳进一步反应，同时熔渣表面被迅速冷却固化，而下旋风筒内壁布置的水冷壁可以吸收热烟气和熔渣的余热产生饱和蒸汽，另外在下旋风筒的侧壁布置热烟气出口，并且在热烟气出口内布置捕渣管束，该捕渣管束可以有效阻挡热烟气携带的熔渣，减少热烟气中的固含量，而在热烟气出口上方设置挡渣管屏，可以改变气流和渣的流动方向，使熔渣向中心冷渣出口运动，在重力的作用下落入冷渣出口，减少热烟气携带熔渣量。，而经冷却后得到的固态渣经下旋风筒的下端的冷渣出口排出进行深度淬冷降温后变成玻璃渣。由此，采用该旋风筒可以充分回收灰渣(含碳飞灰和/或细渣)中的剩余热值，同时解决了其难储存、难处理、易污染环境等问题，并且回收的热量可用于副产饱和蒸汽或过热蒸汽，节约优质煤用量，节能环保效果显著。
44.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
45.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。