1.本实用新型涉及属于水泥窑协同处置领域，尤其一种用于水泥窑协同处置旋梯炉。
背景技术：
2.利用工业窑炉焚烧处置
固废及生活垃圾时，为解决此类多相固废的无法稳定燃烧的问题，通常对入炉物料热值有约束性要求，对干燥、着火、燃烧、燃尽的区域要进行针对性的设备结构开发以保证焚烧处置效果。目前水泥行业常用的固废焚烧处置装置主要有以下类型：
3.1）热盘炉+分解炉技术：固废通过简单的脱水、粗碎后，送入热盘炉焚烧处置。热盘炉底部有旋转炉盘，内部配置有耐火材料。热盘炉和分解炉组成一体，在分解炉锥部植入，水泥窑系统的部分或全部三次风通过热盘炉旋转约270
°
后进入分解炉，固废、预热生料通过不同的通道进入热盘炉内和三次风混合后在炉盘表面燃烧，在热盘炉和分解炉的衔接处通过刮板将未燃尽物料及灰渣刮入分解炉进一步焚烧。
4.2）阶梯炉+分解炉技术：固废简单脱水、粗碎后，送入热盘炉焚烧处置。对入炉三次风区域进行改造，在分解炉底部植入倾斜角度在12~15
°
的阶梯炉，炉体部分或全部三次风通过阶梯炉，固废经过密封给料送入阶梯炉，利用阶梯炉底部的液压装置或压缩空气喷吹装置，在阶梯炉上滑移及部分翻滚缓慢移动，通过三次风和部分热生料的作用控制阶梯炉内的固废燃烧温度，在阶梯炉末端将未燃尽物料及灰渣落入水泥窑系统焚烧。
5.3）炉排炉+分解炉技术：固体废弃物简易脱水后，送入炉排炉焚烧处置。固废在倾斜布置的炉排上通过移动炉排的推动，经过底部向上吹的经过预热至200~250℃的一次风，缓慢的进行干燥、升温、点火燃烧，通过控制助燃风比例调整炉排燃烧温度，燃烧产生的烟气经热工管道送入分解炉进行处置。炉渣则水淬冷却后，送入生料磨替代部分原料。
6.但上述现有技术具有以下明显缺陷：
7.1）热盘炉+分解炉技术：热盘炉植入分解炉锥体部分，对分解炉的有效容积及流场的稳定控制有不利影响，一定程度上破环了原烧成系统平衡，提高了操控要求。较高水分固废在热盘炉内只能以固定床的方式在炉盘表面燃烧，刮板入炉物料燃尽率低。在垃圾热值、水分、灰分出现较大波动时，热盘炉的工况不易控制，增加烧成系统煤耗、电耗。
8.2）阶梯炉+分解炉技术：物料的停留时间严格依赖于底部的炉排运动频度或压缩空气的吹扫频次。固废物料在阶梯炉表面与三次风只能有限接触进行着火燃烧，随着燃烧的进行会出现离析现象，系统的操控要求相对较高。
9.3）炉排炉+分解炉技术：该技术采用冷空气作为助燃风及水淬排渣、引入分解炉的热工管道散热等降低了系统的热利用效率。固废在炉排炉表面干燥、着火需要依赖一次风和火焰燃烧共同放热，固废的着火燃烧仅在有限的浅层空间进行，需要依赖更长的停留时间才能实现燃尽。
技术实现要素：
10.本实用新型的目的在于系统地解决上述传统解决固废协同焚烧处置过程中存在的问题，在当前大型水泥熟料烧成系统的分解炉底部，植入一种旋梯式焚烧装置，接入水泥生产的三次风，通过实现高温三次风与喂入的固废垃圾流向相反，形成逆流方式，对喂入的固废垃圾快速干燥、着火，实现稳定燃烧。
11.本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
12.一种用于水泥窑协同处置旋梯炉，包括旋转中心柱、绕旋转中心柱螺旋设置的多级旋转炉床、设置在旋转炉床顶端的喂料口、设置在旋转炉床低端的集灰溜槽和设置在每一级旋转炉床上的压缩空气炮。
13.所述旋转中心柱为中空结构的二次燃烧管，所述旋转中心柱顶端与水泥窑分解炉上端相连通，所述旋转中心柱底端与回灰管相连通。
14.所述旋转炉床为阶梯管道结构，包括两个管口，分别为位于顶端的热风入炉口和位于底端的热风接口；所述旋转炉床通过热风入炉口与水泥窑分解炉上端相连通，所述旋转炉床通过热风接口接入高温三次风。
15.所述集灰溜槽为封闭式管道结构，所述集灰溜槽顶端与最后一级所述旋转炉床底端相连通，所述集灰溜槽低端与回灰管相连通。
16.一种用于水泥窑协同处置旋梯炉，还包括回灰管，回灰管 顶端分别与所述旋转中心柱、所述集灰溜槽相连通，底端与水泥窑分解炉的窖尾烟室相连通。
17.所述压缩空气炮包括压缩空气喷嘴和压缩空气接口，压缩空气喷嘴设置在所述每一级旋转炉床台阶上；压缩空气接口设置在所述每一级旋转炉床外管壁，与压缩空气泵相连接。
18.一种用于水泥窑协同处置旋梯炉，还包括温度检测装置，温度检测装置设置在所述旋转炉床顶部，用于控制旋梯炉内温度及事故灭火，防止过高温度造成炉内结焦。
19.相比于现有协同处置技术，本实用新型创造具有以下优点：
20.1）热盘炉、阶梯炉、炉排炉等顺流的炉型其入炉物料仅与900～1000℃的高温三次风接触，而采用旋梯逆流型式的焚烧炉，入炉物料直接与焚烧后1100℃以上的高温气流接触，物料初始烘干强度、着火速度、燃烧速度等方面旋梯逆流型式的焚烧炉均有明显优势。
21.2）与热盘炉、阶梯炉、炉排炉等顺流的炉型相比，旋梯炉内温度分布更加平和、合理，不易出现1200℃以上的高温区域。
22.3）旋梯逆流型式的焚烧炉对物料燃烧时间控制优于热盘炉、阶梯炉、炉排炉等顺流的炉型。物料至上而下在翻动、吹送过程中，松散、表层物料易被至下而上的高温气流携带回流，进一步延长物料在炉内的燃烧时间，逆流的型式也有利于物料翻动及分布。
23.4）利用旋梯中心柱结构，设置二次燃烧管，使得部分小颗粒物料能够二次燃烧，进一步提高物料在炉内的燃尽率，降低对分解炉、烟室的影响。同时，二次燃烧管的设计，也有利于分级燃烧控制，有利于降低氮氧化物排放。
24.5）旋梯炉的植入不侵占、不破坏原分解炉结构及风管参数等，最大程度降低对水泥窑烧成系统工艺设计参数的破坏，有利于水泥窑炉热工制度及生产控制的稳定。
25.6）旋梯炉结构相对简单、占用面积小、投资较少、运行稳定可靠、运行费用较低。
附图说明
26.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，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示出的结构获得其他的附图。
27.图1是本实用新型的结构示意图；
28.图2是本实用新型的安装示意图；
29.图3是本实用新型的压缩空气炮安装示意图；
30.附图中：1-旋转中心柱，2-旋转炉床，3-喂料口，4-集灰溜槽，5-压缩空气喷嘴，6-热风入炉口，7-热风接口，8-回灰管，9-压缩空气接口,10-窑尾烟室，11-水泥窑分解炉，12-生料喂料口。
具体实施方式
31.应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
32.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
33.在本实用新型中，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实用新型中的具体含义。
34.在本实用新型中，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。
35.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
36.如图1和图2所示，一种用于水泥窑协同处置旋梯炉，包括旋转中心柱1、绕旋转中心柱1螺旋设置的多级旋转炉床2、设置在旋转炉床2顶端的喂料口3、设置在旋转炉床2低端
的集灰溜槽4和设置在每一级旋转炉床2上的压缩空气炮。
37.所述旋转中心柱1为中空结构的二次燃烧管，所述旋转中心柱1顶端与水泥窑分解炉上端相连通，所述旋转中心柱1底端与回灰管8相连通。
38.所述旋转炉床2为阶梯管道结构，包括两个管口，分别为位于顶端的热风入炉口6和位于底端的热风接口7；所述旋转炉床2通过热风入炉口6与水泥窑分解炉11上端相连通，所述旋转炉床2通过热风接口7接入高温三次风。
39.所述集灰溜槽4为封闭式管道结构，所述集灰溜槽4顶端与最后一级所述旋转炉床2底端相连通，所述集灰溜槽4低端与回灰管8相连通。
40.一种用于水泥窑协同处置旋梯炉，还包括回灰管8，回灰管8 顶端分别与所述旋转中心柱1、所述集灰溜槽4相连通，底端与水泥窑分解炉11的窑尾烟室10相连通。
41.如图3所示，所述压缩空气炮包括压缩空气喷嘴5和压缩空气接口9，压缩空气喷嘴5设置在所述每一级旋转炉床2台阶上；压缩空气接口9设置在所述每一级旋转炉床2外管壁，与压缩空气泵相连接。
42.一种用于水泥窑协同处置旋梯炉，还包括温度检测装置和设置在旋转炉床2顶端与喂料口3相邻的生料喂料口12，通过单点或多点生料喂料口12调整进入旋梯炉的生料喂料量，用于控制旋梯炉内温度及事故灭火；温度检测装置设置在所述旋转炉床2顶部，用于监测旋梯炉内温度，防止过高温度造成炉内结焦。
43.在三次风管入炉段植入旋梯炉，生物质、固废、生活垃圾从旋梯炉上部喂料口3，而高温三次风从旋梯炉下部热风接口7进入，风、料流向形成逆流的形式。
44.1）粒度较小、水分低的物料短时间能够快速干燥、着火，随三次风直接进入水泥窑分解炉11内；而粒度较大、水分偏高的物料经落入旋梯炉第一级炉床燃烧，通过设计在台阶及侧壁上的压缩空气喷嘴定时进行喷吹，将未完全燃烧的物料继续翻动、吹送到第二级炉床燃烧，以此类推，直到物料进入旋梯炉最后一级炉床。
45.2）高温三次风从最后一级炉床进入，900～1000℃的高温气流可将燃烧不完全的、粒度较小的颗粒携带回旋梯炉内继续干燥、燃烧，高温气流在旋梯炉内逐级而上，随着生物质、固废、生活垃圾在各级炉床的翻动、烘干、着火燃烧，气流温度逐渐上升到1100℃以上，高温气流上升到旋梯炉上部入炉的尾端又与刚进入旋梯炉的物料相遇，粒度较小、水分低的物料短时间能够快速干燥、着火，随着高温气流进入分解炉第一钵体。
46.3）在最后一级炉床仍未完全燃烧的物料，进入集灰溜槽，经压缩空气喷嘴定时喷吹振散、振松，进入回灰管内，大颗粒物料落入回灰管内进入窑尾烟室，细小的物料随风进入中心风道内二次燃烧，随高温气流进入分解炉第二钵体。
47.4）生物质、固废、生活垃圾喂入口接入热生料，结合安装在炉床顶部的温度检测装置，用于控制旋梯炉内温度及事故灭火，防止过高温度造成炉内结焦。
48.本实施例中，
49.1）根据三次风管及对接方便，旋梯炉可布置于预热器塔架内，分解炉侧面。根据协同处置处理量进行旋梯炉床规格设计，炉床及入炉口截面风速设计20～30m/s。
50.2）根据不同炉型，旋梯炉三次风接口可与一侧三次风管分管或直接与主管道对接，热风入炉口接入分解炉第一钵体。进入旋梯炉及原三次风管风量可由管道上的三次阀门进行控制。通过旋梯炉内风量占三次风的60%～80%。
51.3）旋梯结构根据设备布置及设计要求，可在0.5～2圈灵活设计，可由4～12级炉床组成，每级炉床在台阶设置气箱，在立面及侧面设计若干压缩空气喷嘴，用于翻动、振散、吹送物料。
52.4）旋梯中心柱上部接二次燃烧管接入分解炉，下部设置集灰溜槽及回灰管，集灰溜槽设置若干压缩空气喷嘴，用于振散、疏通难燃大物料。
53.5）生物质、固废、生活垃圾等物料从喂料口喂入旋梯炉内，预留热生料接口，从喂料口一并进入旋梯炉内。
54.6）旋梯炉内台阶炉床使用200～300mm厚度抗结皮微晶板材料，降低结皮、结焦风险；其他受热面均设置200～300mm厚隔热层，材质使用纳米隔热材料及高温高强浇注料，确保设备长期稳定运行。
55.本实用新型接入水泥生产的三次风，通过实现高温三次风与喂入的固废垃圾流向相反，形成逆流方式，对喂入的固废垃圾快速干燥、着火，实现稳定燃烧，其中产生的废气进入分解炉内继续燃烧分解，产生的灰渣进入回转窑窑尾烟室持续煅烧固化。旋梯炉和现有的各种固废处置装置（如热盘炉、阶梯炉、炉排炉等）相比，具有系统相对简单、占用面积小、投资较少、运行稳定可靠、运行费用较低及固废适应性强、燃尽率高等独特优越性。利用水泥回转窑系统的高温环境，避免二次污染，同时，生活垃圾中的热量，还可以替代部分煤的用量加以利用。通过高温焚烧及水泥熟料矿物化高温烧结，实现生物质、固废、生活垃圾等替代部分水泥生产燃料，实现资源化、无害化处理，有助于改善当地的自然环境，具有很好的社会效益、环境效益和经济效益。
56.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，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，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的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。技术特征：
1.一种用于水泥窑协同处置旋梯炉，其特征在于，包括旋转中心柱（1）、绕旋转中心柱（1）螺旋设置的多级旋转炉床（2）、设置在旋转炉床（2）顶端的喂料口（3）、设置在旋转炉床（2）低端的集灰溜槽（4）和设置在每一级旋转炉床（2）上的压缩空气炮。2.根据权利要求1所述的一种用于水泥窑协同处置旋梯炉，其特征在于，所述旋转中心柱（1）为中空结构的二次燃烧管，所述旋转中心柱（1）顶端与水泥窑分解炉（11）上端相连通，所述旋转中心柱（1）底端与回灰管（8）相连通。3.根据权利要求1所述的一种用于水泥窑协同处置旋梯炉，其特征在于，所述旋转炉床（2）为阶梯管道结构，包括两个管口，分别为位于顶端的热风入炉口（6）和位于底端的热风接口（7）；所述旋转炉床（2）通过热风入炉口（6）与水泥窑分解炉（11）上端相连通，所述旋转炉床（2）通过热风接口（7）接入高温三次风。4.根据权利要求1所述的一种用于水泥窑协同处置旋梯炉，其特征在于，所述集灰溜槽（4）为封闭式管道结构，所述集灰溜槽（4）顶端与最后一级所述旋转炉床（2）底端相连通，所述集灰溜槽（4）低端与回灰管（8）相连通。5.根据权利要求1所述的一种用于水泥窑协同处置旋梯炉，其特征在于，还包括回灰管（8），回灰管（8） 顶端分别与所述旋转中心柱（1）、所述集灰溜槽（4）相连通，底端与水泥窑分解炉（11）的窑尾烟室（10）相连通。6.根据权利要求1所述的一种用于水泥窑协同处置旋梯炉，其特征在于，所述压缩空气炮包括压缩空气喷嘴（5）和压缩空气接口（9），压缩空气喷嘴（5）设置在所述每一级旋转炉床（2）台阶上；压缩空气接口（9）设置在所述每一级旋转炉床（2）外管壁，与压缩空气泵相连接。7.根据权利要求1所述的一种用于水泥窑协同处置旋梯炉，其特征在于，还包括设置在所述旋转炉床（2）顶部温度检测装置和设置在旋转炉床（2）顶端与喂料口（3）相邻的单点或多点生料喂料口（12）。
技术总结
本实用新型公开了一种用于水泥窑协同处置旋梯炉，包括旋转中心柱（1）、绕旋转中心柱（1）螺旋设置的多级旋转炉床（2）、设置在旋转炉床（2）顶端的喂料口（3）、设置在旋转炉床（2）低端的集灰溜槽（4）和设置在每一级旋转炉床（2）上的压缩空气炮。本发明相对简单、占用面积小、投资较少、运行稳定可靠、运行费用较低及固废适应性强、燃尽率高等独特优越性。利用水泥回转窑系统的高温环境，避免二次污染，同时，生活垃圾中的热量，还可以替代部分煤的用量加以利用。通过高温焚烧及水泥熟料矿物化高温烧结，实现生物质、固废、生活垃圾等替代部分水泥生产燃料，实现资源化、无害化处理。无害化处理。无害化处理。
技术研发人员：何明海 陶从喜 沈序辉 梁乾 蒋文伟 王明 李维
受保护的技术使用者：华润水泥技术研发（广西）有限公司
技术研发日：2022.09.21
技术公布日：2023/2/28
声明：
“用于水泥窑协同处置旋梯炉的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：华润水泥技术研发（广西）有限公司
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2024年07月05日 ~ 07日 
