一种回转窑湍流燃烧方法、窑头罩及回转窑

技术领域

本发明涉及燃烧和环保技术领域，具体而言，涉及一种回转窑湍流燃烧方法、窑头罩及回转窑。

背景技术

全国每天都会产生大量的生活垃圾、废弃物等，这些生活垃圾、废弃物中大部分都含有有毒有害物质，如果随意排放，会对环境造成污染。因此，要对这些废弃物进行处理后才能排放。危险废弃物处理任务量大，且危险废弃物形态成分复杂。目前，主要使用回转窑对固体废弃物进行焚烧处理。

但是现有的回转窑燃烧废弃物存在以下缺点：回转窑燃烧空气过剩系数高；固体废物在回转窑内燃烧效果不佳、燃烧不易控制；运行中回转窑内有结渣现象、回转窑的炉渣时有灼减率超标现象、回转窑窑头密封不佳、回转窑窑头有返料显现等。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种回转窑湍流燃烧方法，操作简单，容易控制，能够较好的改善上述问题。

本发明实施方式的另一个目的在于提供一种窑头罩，其结构简单，制造方便。

本发明实施方式的又一个目的在于提供一种回转窑，其操作方便，容易控制，燃烧充分，具有较好的市场推广应用价值。

本发明的实施方式是这样实现的：

本发明的实施方式提供了一种回转窑湍流燃烧方法，应用于回转窑，所述回转窑包括筒体和窑头罩，所述筒体的内部为燃烧室，所述窑头罩设置在所述筒体的一端，该回转窑湍流燃烧方法包括通风步骤，从所述窑头罩的侧壁向所述窑头罩内通入助燃气体，助燃气体的运动方向与窑头罩的内表面相切且在窑头罩内形成旋转运动，助燃气体从窑头罩进入燃烧室的速度为50-70m/s,助燃气体进入燃烧室使得燃烧室内部形成湍流环境。

在本发明可选的实施方式中，助燃气体为空气。

在本发明可选的实施方式中，助燃气体的通入量通过助燃气体与废弃物燃烧的过剩系数为0.9-1.25之间控制。

在本发明可选的实施方式中，助燃气体的压头为3000Pa-5000Pa。

在本发明可选的实施方式中，回转窑湍流燃烧方法还包括升温步骤，回转窑运行前需要对所述燃烧室进行升温，所述燃烧室的温度升高为650-750℃。

在本发明可选的实施方式中，回转窑湍流燃烧方式还包括送料步骤，向形成湍流环境的所述燃烧室内投入废弃物，所述筒体转动使得废弃物朝向所述筒体的远离所述窑头罩的一端移动，废弃物在移动过程中与助燃气体充分接触并燃烧形成充满型火焰。

在本发明可选的实施方式中，开始时，向所述燃烧室内投入废弃物的量为所述燃烧室的最大处理量的8％-10％，湍流燃烧稳定后，逐渐增加废弃物的投入量达到所述燃烧室的最大处理量为止。

本发明的实施方式还提供了一种窑头罩，所述窑头罩的侧壁设有进风口，从所述进风口向所述窑头罩内通入的空气与所述窑头罩的内表面相切，所述窑头罩用于与回转窑的筒体连接。

本发明的实施方式还提供了一种回转窑，包括筒体和上述所述的窑头罩，所述筒体的内部为燃烧室，所述窑头罩设置在所述筒体的一端，所述窑头罩的轴线方向与所述筒体的轴线方向相同。

在本发明可选的实施方式中，所述窑头罩与所述筒体之间设有密封装置。

本发明的实施方式具有以下有益效果：

该回转窑湍流燃烧方法操作简单，从窑头罩的侧壁向窑头罩内通入助燃气体，助燃气体在窑头罩内加速旋转并进入燃烧室内，助燃气体在燃烧室内呈螺旋状运行，使得燃烧室形成湍流环境。在湍流环境条件下，废弃物能够充分燃烧，传热传质性能提升，湍流燃烧火焰扩散速度、燃烧速率高,湍流燃烧大大地提高和改善了回转窑的燃烧性能、经济性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施方式，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1本发明实施方式一的窑头罩的结构示意图；

图2为助燃气体在窑头罩内的运动轨迹示意图；

图3为本发明实施方式二的回转窑的结构示意图；

图4为助燃气体在筒体内的运动轨迹示意图。

图标：100-窑头罩；101-侧壁；102-端盖；103-进风口；200-回转窑；201-筒体。

具体实施方式

发明人在研究中发现现有回转窑燃烧存在以下缺点：

(1)回转窑过剩系数在1.8～2.5之间，造成能源浪费，增加了消耗成本，经济性较差。

回转窑内层燃模式助燃空气不能充分扩散，空气动力场不能满足废弃物均匀充分燃烧，助燃空气沿回转窑轴向运动速度高，径向速度不均匀,造成废弃物焚烧时需氧量得不到有效均匀供给，为了保证废弃物能够充分燃烧，焚烧系统只能加大助燃空气的供给量，这使得回转窑空气过剩系数在1.8～2.5之间，过高的过剩系数造成大量热量浪费，燃烧效率低，经济性能较差。

(2)固体废物在回转窑内燃烧效果不佳、回转窑燃烧不易控制。

回转窑层燃模式供给助燃空气时,中心速度快，窑内壁侧速度慢，固体废弃物火焰传播速度受传热速率传播趋于不均匀和偏低，固体废物燃烧的速度不均匀。

回转窑为了达到处理量和保证炉渣的灼减率，一般均采用加大助燃空气量和提高回转窑的转速，当达到一定值时排烟温度出现拐点，此时燃烧强度下降，回转窑转速提高燃烧强度增加同样造成炉渣灼减率偏高。

(3)燃烧室内会存在结渣现象。

燃烧室内局部形成火焰高温，形成灰粉呈熔化状态，而回转窑壁温较低，烟气中携带灰粒在接触窑壁面时，粘附在窑壁上形成致密的灰渣层，使回转窑的筒体的内径逐渐变小，影响燃烧。

(4)回转窑炉渣灼减率超标。

回转窑层燃燃烧传热传质弱，受燃烧氧气与固体废物结合影响，时有回转窑排渣灼减率＞5％。

(5)回转窑窑头罩密封不佳。

不论回转窑窑头密封采用鱼鲮片、迷宫式还是石墨密封，均仍然存在漏烟和冷空气漏入现象，造成环境污染和破坏窑内燃烧场。

(6)回转窑窑头返料。

回转窑焚烧固体废物送入窑内，固体废物颗粒有爬坡现象，造成窑头大量落料，特别是焚烧细颗粒废物更是大量返料。

为了能够改善上述问题，本发明的发明人提供了一种回转窑燃烧控制方法，其操作方便，节约能源，具有较好的市场推广应用价值。

本发明的发明人还设计了一种窑头罩和回转窑，其结构简单，使用方便。

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施方式1

参考图1所示，本发明的实施方式一提供了一种窑头罩100，包括侧壁101和端盖102。

侧壁101与端盖102围成具有开口端容纳腔，侧壁101上开设有进风口103。从进风口103向窑头罩100内通入气体，气体的运动方向与侧壁101的内表面相切，气体能够在窑头罩100内回转运动(如图2所示)。

侧壁101可以采用钢板卷制而成。

实施方式2

参考图3所示，本发明的实施方式二提供了一种回转窑200，包括筒体201和窑头罩100。

需要说明的是，本实施方式中的窑头罩100可以采用实施方式一中的窑头罩100，其结构、工作原理和产生的技术效果可以参考实施方式一中的相应内容，此处不做详细描述。

筒体201为两端开放的筒状结构，筒体201的内部为燃烧室。物料可以在燃烧室内被焚烧。

筒体201采用钢板卷制焊接而成。

窑头罩100设置在筒体201的一端，筒体201相对窑头罩100能够转动，筒体201与窑头罩100之间设有密封装置，密封装置内能够形成一圈静压环，这样可以有效防止漏气和外部气体进入筒体201内。

气体从窑头罩100进入筒体201的燃烧室内，气体在燃烧室内呈螺旋状朝向筒体201的远离窑头罩100的一端流动，气体从窑头罩100进入筒体201的速度为50-70m/s左右，气体向窑尾端旋转运动速度逐渐降低(如图3所示)。

筒体201倾斜安装，筒体201的靠近窑头罩100的一端的水平高度高于筒体201的远离窑头罩100的一端的水平高度。筒体201通过驱动装置驱动旋转，筒体201在转动过程中，筒体201内的物料会朝向筒体201的远离窑头罩100的一端移动，物料沿筒体201的轴线移动方向与气体沿筒体201的轴线移动方向相同，物料在移动过程中还会发生提升和翻转，使得物料能够与助燃气体充分接触，保证了物料能够充分燃烧。

筒体201的远离窑头罩100的一端可以设有二燃室，二燃室在回转窑200运行初期需要将温度升高到1100℃以上，二燃室能够对燃烧室内燃烧产生的烟气进一步燃烧，达到有害物质的高焚毁率，经烟气净化使得排放到空气中的尾气符合要求。

实施方式3

本发明实施方式三提供的一种回转窑200燃烧控制方法，该方法操作简单，能够使废弃物充分燃烧。

需要说明的是，该回转窑200燃烧控制方法可以应用于实施方式二中的回转窑200。

该回转窑200燃烧控制方法包括以下步骤：

升温步骤：回转窑200运行前需要对燃烧室进行升温，点燃回转窑200的燃烧器，按照升温曲线，逐渐将燃烧室的温度升至650℃-750℃之间，优选燃烧室温度升至700℃左右。

通风步骤：在燃烧室的温度升高至预定要求时，从窑头罩100的进风口103向窑头罩100内通入助燃气体。从进风口103向窑头罩100通入气体的方向与窑头罩100的内表面相切。

助燃气体在窑头罩100内加速旋转，然后从窑头罩100中凸台与筒体201的间隙处进入筒体201的燃烧室内，助燃气体从窑头罩100进入燃烧室的速度为50-70m/s。助燃气体能够沿筒体201的内壁呈螺旋状朝向筒体201的远离窑头罩100的一端运动。

助燃气体在燃烧室内旋转运动使得燃烧室形成湍流环境。

本实施方式中，助燃气体为空气。

送料步骤：向形成湍流环境的燃烧室内投入废弃物。由于筒体201具有一定的倾斜度，因此，筒体201在旋转过程中，废弃物会朝向筒体201的远离窑头罩100的一端运动。

因为筒体201在做回转运动时，筒体201内的废弃物靠着摩擦力被带起，当废弃物被带起到一定高度时，废弃物在重力作用下沿筒体201的内壁滑落，废弃物在竖直方向上不会落到原来的位置，而是向筒体201的低的一端移动了一端距离，废弃物随着筒体201回转不断前进达到沿筒体201的轴线方向移动的目的。

筒体201的旋转速度可以根据需要控制，筒体201旋转的速度慢，则废弃物在筒体201内停留的时间就长；筒体201旋转快，则废弃物在筒体201内停留的时间就短。

需要说明的是，如果助燃气体通入量过多，会造成资源浪费，而且大量的烟气排放还会带走大量的热量，热能没有得到充分的利用，还会使得燃烧室内温度降低，影响燃烧。助燃气体的通入量根据助燃气体与废弃物燃烧的过剩系数为0.9-1.25之间确定。

助燃气体的压头在3000Pa-5000Pa。

还需要说明的是，回转窑200工作时，燃烧室内的湍流环境使得废弃物能够与助燃气体充分混合、充分接触，提供给废弃物燃烧需要的氧量，保证了废弃物能够充分的燃烧，湍流燃烧大大提高了燃烧速率和燃烧效率，保证了回转窑200炉渣的灼减率远远低于5％，同时还消除了燃烧室内结焦现象，NOx的生成量也明显降低，助燃气体的供给量相对层燃烧模式也大大降低，减小了能源浪费。

废弃物燃烧产生的热量均匀释放，使得燃烧室内的温度升高，燃烧室内的温度控制在850-1000℃之间，这样可以避免熔渣现象的发生。燃烧室内的温度可以通过助燃气体的通入量强弱来控制。例如，当燃烧室温度过高时，可以增大助燃气体的通入量，这样，烟气排放量也增大，烟气排放会带走大量的热量，使得燃烧室温度降低。

筒体201旋转时，助燃气体在筒体201与窑头罩100的密封部位会形成高速旋转运动，使得回转窑200密封装置部位会产生一定的静压环，较好的隔离了烟气外泄造成环境污染，同时也避免了外部冷空气进入燃烧室内对燃烧造成影响。

助燃气体还会从窑头罩100下部的返料位置处进入筒体201，这样能够较好的防止筒体201内的物料返回到窑头罩100内。

回转窑200开始运行时，由于燃烧室的燃烧环境还不稳定，如果开始就送入的大量的废弃物，会造成废弃物燃烧不充分。为了保证废弃物能够充分燃烧，开始的投料量控制在回转窑200燃烧最大负荷量的10％左右，当湍流燃烧稳定后，可以先增加助燃气体的通入量，然后再增加废弃物的投入量，直至达到回转窑200的最大处理量为止。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。