專(zhuān)利名稱(chēng)：L形組合式電子垃圾高溫焚燒爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以處置粉狀有機(jī)廢料為主，基于旋流燃燒，低壓引射補(bǔ)風(fēng)，湍流擴(kuò)散燃燒和高溫均勻燃燒等原理的L形組合式電子垃圾高溫焚燒爐，主要適用于包括廢線(xiàn)路板在內(nèi)的各種電子垃圾資源化處置使用。
技術(shù)背景隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，電子垃圾的數(shù)量正以每年10 15% 的速度增長(zhǎng)，成為世界上數(shù)量增長(zhǎng)最快的垃圾。我國(guó)是世界上電子產(chǎn)品消費(fèi)大國(guó)，每年因更新?lián)Q代而廢棄數(shù)量不少于700萬(wàn)噸，此外國(guó)外約70%的電子垃圾通過(guò)各種渠道流入中國(guó)， 我國(guó)正成為世界上最大的電子垃圾聚集地。這些電子垃圾如果不回收，不僅浪費(fèi)寶貴資源， 而且污染環(huán)境。在傳統(tǒng)電子垃圾熱處置裝置中，轉(zhuǎn)窯、鼓風(fēng)爐、反射爐或沖天爐較為常見(jiàn)。 這些裝置處置電子垃圾時(shí)，以處理塊狀廢料為主，爐內(nèi)溫度分布明顯不均勻，有機(jī)廢料在爐膛上部進(jìn)行低溫裂解與不完全燃燒，產(chǎn)生大量黑煙和灰塵，尾氣含有大量二噁英、呋喃等惡臭毒害成分。另外，這些裝置大多沒(méi)有考慮供尾氣氧化使用的二次燃燒室，或二次燃燒室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)欠科學(xué)。專(zhuān)利200920118074. X公開(kāi)一種廢線(xiàn)路板處置裝置，能處理粉末和塊料，臥式短轉(zhuǎn)窯和立式焚燒爐內(nèi)腔連成一體成T字狀，結(jié)爐時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)半周高溫燃燒即可及時(shí)解決， 但需要復(fù)雜的電力驅(qū)動(dòng)裝置，且需解決轉(zhuǎn)動(dòng)部分和固定部分聯(lián)結(jié)處的高溫密封難題。另外， 粉狀廢料以直流方式噴吹流過(guò)轉(zhuǎn)爐，焚燒時(shí)間短；塊料堆積焚燒，焚燒點(diǎn)離轉(zhuǎn)窯排煙口位置近，中間產(chǎn)物焚燒時(shí)間短，存在焚燒不完全和冒黑煙現(xiàn)象。專(zhuān)利201110194814. X公開(kāi)了一種能處理廢線(xiàn)路板粉末的U形熔煉裝置，將高溫焚燒、保溫熔煉和高溫氧化等三區(qū)分開(kāi)設(shè)置，內(nèi)腔聯(lián)結(jié)成一體，各區(qū)調(diào)節(jié)復(fù)雜。研發(fā)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使有機(jī)廢料完全燃燒且無(wú)有機(jī)尾氣危害的電子垃圾資源化處置技術(shù)，適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)節(jié)能減排形勢(shì)需要
發(fā)明內(nèi)容
為了克服傳統(tǒng)轉(zhuǎn)窯、鼓風(fēng)爐、反射爐或沖天爐處置塊料廢料，爐膛上部溫度低，存在有機(jī)廢料低溫裂解與不完全燃燒而污染環(huán)境等缺點(diǎn)，本發(fā)明集成旋流燃燒，低壓引射補(bǔ)風(fēng)、湍流擴(kuò)散燃燒和高溫均勻燃燒等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，提供一種以處理粉末顆粒為主的， 使電子垃圾完全燃燒和有毒害性尾氣完全氧化、且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的L形組合式電子垃圾高溫焚燒爐。
L形組合式電子垃圾高溫焚燒爐，主要包括臥式焚燒爐1和圓筒狀立式焚燒爐2， 沿氣流流動(dòng)方向上游焚燒爐1端墻安裝粉料旋流燃燒器11，下游頂墻中心設(shè)有圓形排煙口 12，排煙口 12正上方布置焚燒爐2，焚燒爐2底面中心設(shè)有圓形進(jìn)煙口 21，進(jìn)煙口 21和排煙口 12間距50mm 100mm，進(jìn)煙口 21內(nèi)徑大于排煙口 12內(nèi)徑，排煙口 12內(nèi)徑與焚燒爐2 內(nèi)腔直徑之比為0. 4 0. 6，焚燒爐2內(nèi)腔高度與焚燒爐1內(nèi)腔長(zhǎng)度之比小于1. 5。
低品位發(fā)熱量大于800kcal/kg、揮發(fā)份含量低于60%，包括廢線(xiàn)路板在內(nèi)的各種電子垃圾資源化處置都可以使用本發(fā)明。
發(fā)明經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益顯著。銅鉛金銀等金屬回收率高，尾氣有毒害污染物排放達(dá)到 GB18484-2001要求(無(wú)炭黑微粒、林格曼黑度為1、苯類(lèi)化合物< 0. lmg/m3、二惡英含量 < 0. Olngl-TEQ/Nm3)，熔渣流動(dòng)性好，固渣浸出毒性鑒別滿(mǎn)足GB5085. 3-1996要求。


圖1為發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖1對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
L形組合式電子垃圾高溫焚燒爐，主要包括臥式焚燒爐1和圓筒狀立式焚燒爐2， 焚燒爐1之上布置焚燒爐2。焚燒爐1臥式布置，本體不轉(zhuǎn)動(dòng)，焚燒爐2立式布置，內(nèi)腔呈圓筒狀，本體不轉(zhuǎn)動(dòng)。焚燒爐1包括粉料旋流燃燒器11、排煙口 12和內(nèi)腔爐膛。沿氣流流動(dòng)方向上游焚燒爐1的端墻上安裝有旋流燃燒器11，下游焚燒爐1的頂墻中心設(shè)有圓形排煙口 12。排煙口 12正上方布置焚燒爐2，排煙口 12中垂線(xiàn)和焚燒爐2中心軸線(xiàn)重合。垂直于氣流流動(dòng)方向的焚燒爐1內(nèi)腔橫截面可以呈圓孔狀，也可以呈“上底拱墻+下底反拱墻” 的倒梯形狀，下底反拱墻可以防止因高溫熔體浮力拔出耐火磚。焚燒爐1排煙口 12兩側(cè)墻分別設(shè)置放銅口和排渣口，底墻面沿氣流流動(dòng)方向向下游傾斜1 2°。焚燒爐2包括圓形進(jìn)煙口 21、排煙口 22和緊急排煙口 23。焚燒爐2底面中心設(shè)有圓形進(jìn)煙口 21。焚燒爐2 底面和焚燒爐1頂墻最高點(diǎn)之間留有50mm IOOmm間隙，此間隙不填充磚、棉或墊以便二次空氣自由穿過(guò)。焚燒爐2進(jìn)煙口 21內(nèi)徑大于焚燒爐1排煙口 12內(nèi)徑，焚燒爐1排煙口 12內(nèi)徑與焚燒爐2內(nèi)腔直徑之比為0. 4 0. 6，焚燒爐2內(nèi)腔高度與焚燒爐1內(nèi)腔長(zhǎng)度之比小于1. 5。
發(fā)明加工制作描述如下
焚燒爐1側(cè)墻和頂墻磚縫交錯(cuò)設(shè)置，膨脹縫交錯(cuò)設(shè)置，底墻不考慮膨脹縫，焚燒爐 2不考慮膨脹縫。焚燒爐1內(nèi)腔和高溫熔體接觸的耐火磚層磚縫按I類(lèi)要求砌置，和高溫氣體接觸的耐火磚層磚縫按II類(lèi)要求砌置，焚燒爐2耐火磚層磚縫按II類(lèi)砌體要求砌置。 焚燒爐2可以是多節(jié)串聯(lián)而成，節(jié)與節(jié)之間布置耐火墊圈后用法蘭連接。焚燒爐1不承擔(dān)焚燒爐2重力作用。兩焚燒爐墻體外層設(shè)置保溫層以保證完全燃燒氧化所需的高溫條件。
發(fā)明工作流程描述如下
電子垃圾粉末或顆粒在小量壓縮空氣作用下被吹進(jìn)焚燒爐1旋流燃燒器11，摻入由旋流燃燒器11送入的一次空氣氣流(旋流氣流)中，然后氣粒兩相流邊螺旋前行邊干餾熱解燃燒，到排煙口 12位置時(shí)完成了幾乎全部燃燒反應(yīng)。因排煙口 12面積小，煙氣以大于 60m/s速度噴出并進(jìn)入焚燒爐2內(nèi)腔。在燃燒放熱作用下，銅金屬被迅速加熱到熔融狀態(tài)， 并落下沉積于焚燒爐1底部，且緩慢地向排渣口和放銅口流動(dòng)，最后從排渣口排出熔渣，從放銅口放出高純度銅液。高溫熔渣密度小于銅液密度，熔渣和銅液自然分層。沿氣流流動(dòng)方向焚燒爐1長(zhǎng)度保證了足夠的熔體流動(dòng)和分離時(shí)間，熔體流到焚燒爐1內(nèi)腔末端時(shí)熔渣和銅液能較理想地分層分離。電子垃圾被制成粉末狀，擴(kuò)展了顆粒和空氣接觸表面積，強(qiáng)化了燃燒氧化反應(yīng)。焚燒爐1組織旋流燃燒，延長(zhǎng)了未燃燼氣在高溫區(qū)的停留時(shí)間。焚燒爐 1排煙口 12可阻止煙氣快速流出，有利于焚燒爐1升溫和保溫。
煙氣以大于60m/s速度噴入焚燒爐2內(nèi)腔，在煙氣氣流根部形成較大的負(fù)壓，能抽引卷吸外界空氣(充當(dāng)二次空氣)進(jìn)入煙氣中。二次空氣從焚燒爐2與焚燒爐1之間的 50mm IOOmm間隙進(jìn)入焚燒爐2內(nèi)腔，補(bǔ)充混入排煙孔12排出的煙氣中。在排煙口 22負(fù)壓和焚燒爐2高度形成的抽吸力作用下，煙氣在焚燒爐2內(nèi)腔發(fā)生湍流擴(kuò)散燃燒氧化反應(yīng)。 擴(kuò)散燃燒火焰長(zhǎng)度長(zhǎng)，焚燒爐2內(nèi)腔高度大于火焰長(zhǎng)度，焚燒爐2內(nèi)腔高度設(shè)計(jì)能保證足夠的煙氣氧化時(shí)間，煙氣流到排煙口 22時(shí)完成了全部氧化反應(yīng)。50mm IOOmm間隙設(shè)計(jì)使得二次空氣從煙氣流根部混入，強(qiáng)化了煙氣和二次空氣的混合燃燒，強(qiáng)化了焚燒爐2內(nèi)腔的高溫湍流氧化作用。焚燒爐2進(jìn)煙口 21內(nèi)徑大于焚燒爐1排煙口 12內(nèi)徑，從排煙口 12噴出的火焰能全部置于焚燒爐2內(nèi)腔中，防止了煙氣外泄而污染車(chē)間現(xiàn)象出現(xiàn)。
發(fā)明正常工作時(shí)，焚燒爐1內(nèi)腔溫度維持在1300°C 1400°C范圍，焚燒爐2內(nèi)腔溫度維持在1100°c 1200°c范圍，兩焚燒爐內(nèi)腔溫度分布均勻，焚燒爐2排煙口 22的尾氣含氧體積濃度> 6%，煙氣流過(guò)兩焚燒爐時(shí)間> 2s。
發(fā)明結(jié)構(gòu)特征描述如下
發(fā)明具有“組合式窯爐”結(jié)構(gòu)特征。發(fā)明主要包括兩個(gè)焚燒爐，屬于一種新型多膛爐、復(fù)合型窯爐。焚燒爐1集成反射爐、漩渦爐、熔池熔煉等技術(shù)優(yōu)勢(shì)。和傳統(tǒng)反射爐相比， 非定向輻射傳熱原理相同，但以處理粉料為主，開(kāi)口少，密封性好，加上爐內(nèi)微負(fù)壓操作，減少有毒害性氣體外泄。和傳統(tǒng)轉(zhuǎn)窯相比，焚燒爐固定，避免了裝置轉(zhuǎn)動(dòng)所需的復(fù)雜電力傳動(dòng)設(shè)備和投資。
發(fā)明具有“焚燒爐內(nèi)腔獨(dú)立設(shè)置”結(jié)構(gòu)特征。不同于專(zhuān)利200920118074. X和專(zhuān)利 201110194814. X，2個(gè)或3個(gè)焚燒爐內(nèi)腔空間連成一體，相互影響。兩焚燒爐內(nèi)腔分開(kāi)，廢料焚燒和煙氣氧化兩過(guò)程可獨(dú)立調(diào)控。煙氣高速?lài)姵觯诟啃纬韶?fù)壓抽吸作用，使得二次空氣能穿過(guò)兩焚燒爐之間50mm IOOmm間隙混入煙氣中。實(shí)踐表明，這種二次空氣補(bǔ)充方式有效、可靠、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。焚燒爐1不承擔(dān)焚燒爐2重量，增強(qiáng)了高溫條件下裝置運(yùn)行安全性。
發(fā)明具有“L字形爐形”結(jié)構(gòu)特征。兩焚燒爐布置成L字形，焚燒爐2內(nèi)腔高度與焚燒爐1內(nèi)腔長(zhǎng)度之比小于1. 5，節(jié)省了占地面積。焚燒爐1組織旋流燃燒，火焰短、橫截面積大，空間利用率高。焚燒爐2組織擴(kuò)散燃燒，火焰細(xì)而長(zhǎng)。
發(fā)明技術(shù)特征及直接技術(shù)效果描述如下
發(fā)明的“組合式窯爐，焚燒爐內(nèi)腔獨(dú)立設(shè)置和L字形爐形”三個(gè)結(jié)構(gòu)特征，導(dǎo)致了 “旋流燃燒、低壓引射補(bǔ)風(fēng)、湍流擴(kuò)散燃燒和高溫均勻燃燒”四個(gè)技術(shù)特征。
發(fā)明具有“旋流燃燒”技術(shù)特征。焚燒爐1端墻設(shè)置了旋流燃燒器11，組織廢料旋流燃燒?！靶魅紵奔夹g(shù)特征帶來(lái)的直接技術(shù)效果是延長(zhǎng)可燃物在高溫區(qū)的停留時(shí)間 (> ^)，保證有機(jī)廢料顆粒和中間燃燒產(chǎn)物完全燃燒；增大爐膛空間有效利用率，增強(qiáng)裝置運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。
發(fā)明具有“低壓引射補(bǔ)風(fēng)”技術(shù)特征。小量二次空氣通過(guò)50mm IOOmm間隙，借助于煙氣根部負(fù)壓抽吸力混入煙氣中?！暗蛪阂溲a(bǔ)風(fēng)”技術(shù)特征帶來(lái)的直接技術(shù)效果是 從高速煙氣氣流根部補(bǔ)充二次空氣，二次空氣和煙氣混合均勻，利于降低焚燒爐2內(nèi)腔火焰高度、利于煙氣完全氧化。補(bǔ)充的二次空氣流量大小與與煙氣根部負(fù)壓有關(guān)，煙氣流速越高，二次空氣量就越多，實(shí)現(xiàn)二次空氣流量自適應(yīng)自動(dòng)控制調(diào)節(jié)。
發(fā)明具有“湍流擴(kuò)散燃燒”技術(shù)特征。煙氣通過(guò)排煙口 12時(shí)，由于截面縮小，流速增大，形成湍流，并從50mm IOOmm縫隙抽吸額外空氣(二次空氣)，使得焚燒爐2內(nèi)腔發(fā)生煙氣湍流擴(kuò)散燃燒氧化反應(yīng)。“湍流擴(kuò)散燃燒”技術(shù)特征帶來(lái)的直接技術(shù)效果是在焚燒爐2進(jìn)煙口 21附近形成高溫燃燒區(qū)，并延長(zhǎng)煙氣停留時(shí)間，為煙氣完全氧化創(chuàng)造有利條件， 從源頭上抑制二惡英生成所需的中間反應(yīng)物質(zhì)(如苯、甲苯和乙苯類(lèi)化合物)。
發(fā)明具有“高溫均勻燃燒”技術(shù)特征。焚燒爐1內(nèi)腔溫度維持在1300°C 1400°C范圍，焚燒爐2在1100°C 1200°C范圍，兩焚燒爐溫度分布均勻?！案邷鼐鶆蛉紵奔夹g(shù)特征帶來(lái)的直接技術(shù)效果是增大燃燒反應(yīng)速度；避免了傳統(tǒng)焚燒裝置內(nèi)腔溫度分布不均勻帶來(lái)的低溫裂解與不完全燃燒問(wèn)題。尾氣成分中無(wú)二惡英低溫合成所需的苯類(lèi)化合物成分， 煙氣凈化系統(tǒng)無(wú)需考慮尾氣急速冷卻設(shè)計(jì)問(wèn)題，可選用無(wú)廢液二次污染的干法尾氣凈化工藝。
發(fā)明應(yīng)用效果描述如下
發(fā)明適用于低品位發(fā)熱量大于800kcal/kg、揮發(fā)份含量低于60%的各種電子垃圾(特別是廢線(xiàn)路板)資源化處置使用。半工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果表明發(fā)明銅鉛金銀等金屬回收率達(dá)到98% ；無(wú)廢氣廢渣污染；能徹底無(wú)害化處理尾氣，尾氣無(wú)炭黑微粒、林格曼黑度為 1，尾氣有毒害污染物排放達(dá)到GB18484-2001 (危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn))要求，苯類(lèi)化合物< 0. lmg/m3、二惡英含量< 0. 02ngI-TEQ/Nm3 ；熔渣流動(dòng)性好，固渣浸出毒性鑒別達(dá)到 GB5085. 3-1996 (危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn))要求。
權(quán)利要求
1. L形組合式電子垃圾高溫焚燒爐，主要包括臥式焚燒爐(1)和圓筒狀立式焚燒爐 0)，其主要特征在于沿氣流流動(dòng)方向上游焚燒爐(1)端墻安裝粉料旋流燃燒器(11)，下游頂墻中心設(shè)有圓形排煙口(12)，排煙口(12)正上方布置焚燒爐0)，焚燒爐(2)底面中心設(shè)有圓形進(jìn)煙口(21)，進(jìn)煙口和排煙口(12)間距50mm 100mm，進(jìn)煙口 Ql)內(nèi)徑大于排煙口(12)內(nèi)徑，排煙口(12)內(nèi)徑與焚燒爐O)內(nèi)腔直徑之比為0.4 0.6，焚燒爐 ⑵內(nèi)腔高度與焚燒爐⑴內(nèi)腔長(zhǎng)度之比小于1.5。
全文摘要
L形組合式電子垃圾高溫焚燒爐，包括臥式焚燒爐(1)和立式焚燒爐(2)，焚燒爐(1)上游安裝粉末旋流燃燒器(11)，下游頂墻中心設(shè)有排煙口(12)，排煙口(12)正上方布置焚燒爐(2)，焚燒爐(2)底面中心設(shè)有進(jìn)煙口(21)，排煙口(12)和進(jìn)煙口(21)間距50mm～100mm，進(jìn)煙口(21)內(nèi)徑大于排煙口(12)內(nèi)徑，排煙口(12)內(nèi)徑與焚燒爐(2)內(nèi)腔直徑之比為0.4～0.6，焚燒爐(2)內(nèi)腔高度與焚燒爐(1)內(nèi)腔長(zhǎng)度之比＜1.5。發(fā)熱量＞800kcal/kg、揮發(fā)份＜60％的各種電子垃圾和廢線(xiàn)路板資源化處置均可使用本發(fā)明。發(fā)明銅鉛金銀等金屬回收率高，能徹底無(wú)害化處理尾氣，尾氣無(wú)炭黑、林格曼黑度為1；尾氣有毒害污染物排放達(dá)到GB18484-2001要求；固渣浸出毒性鑒別滿(mǎn)足GB5085.3-1996要求。
文檔編號(hào)F23G7/00GK102506433SQ201110290479
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者何世科, 孫彥文, 艾元方, 陳洪東 申請(qǐng)人:中南大學(xué)