一种陶粒焙烧窑的气体循环系统

1.本发明属于污染气体处理技术领域，具体涉及一种陶粒焙烧窑的气体循环系统。


背景技术：

2.二恶英毒性很强，有致癌作用，是目前发现的无意识合成的副产品中毒性最强的化合物，被称为“地球上最强的毒物”，它在705℃以下非常稳定，705℃以上开始分解，其蒸气压很低，在一般环境温度下，不挥发，耐高温，难以氧化、分解或水解，具有超长的物理、化学或生物降解期，需几十年甚至更长时间。人和其它动、植物都没有分解或氧化二噁英的机能或条件，因而其毒性很难在环境中消除，一旦产生或受污染，则只能转移和积累，难以转化，且常随食物链逐级传递和富集，给人类和各类动植物带来灾难性的影响。
3.烧结过程中二恶英主要生成于预热层，主要原因可以归结为以下几个方面：1)该层的温度在200-800℃，而其中的200-650℃温度段是二恶英生成的最佳温度区间，2)该层冷凝了大量来自于燃烧层释放的挥发性有机物，如二恶英前驱物等，该层的温度和氧化环境均有利于其生成二恶英，3)随着火焰前端的向下推进和气流的向下运动，大量炭黑、氯元素和过渡金属盐迁移富集至预热层，为该层二恶英的生成提供了原料和催化剂。
4.现有技术中的二恶英气体处理系统具有以下缺陷，1)没有考虑低温从头合成的二噁英或有机气体；2)将冷却后的烟气与干燥的冷空气直接混合，没有考虑将风流系统分为干净风流和污染风流两部分，减轻环保和处理的负担；3)在烧结过程中没有直接抑制二恶英的产生，导致大量的产生二恶英，在后续的去除过程中无法保证二恶英100％去除。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种陶粒焙烧窑的气体循环系统，以解决现有技术中在陶粒烧结、钢铁加工等过程中二恶英的大量产生，且二恶英去除率低的技术问题。
6.为达到上述技术目的，本发明实施例提供如下技术方案；
7.一种陶粒焙烧窑的气体循环系统，包括依次设置的干燥热风段、预热段、烧成段、均热段、急冷段、缓冷段，所述干燥热风段的干燥温度为100-200℃，所述预热段的预热温度为300-900℃，所述预热段中含氧量为10％-17％，所述预热段内置二恶英抑制部，所述二恶英抑制部包括装有硫酸铵固体的第一抑制部、装有有机胺固体碱的第二抑制部，所述有机胺固体碱为固载有有机硅烷的二氧化硅，所述有机硅烷含有有机胺基团。所述有机胺基团为三乙胺、三乙醇胺中的一种。液体的有机胺不容易储存运输、安装、操作，所以使用固体的有机胺固体碱。所述硫酸铵固体的用量为130-280g/立方米烟气，所述有机胺固体碱的用量为230-300g/立方米烟气。
8.所述气体循环系统还包括热风循环系统1、热风循环系统2，所述热风循环系统1的一输入端与所述急冷段连通，一输出端与烧成段和或均热段和或预热段的上端连通，所述热风循环系统1的又一输入端与所述预热段下端连通，又一输出端与烧成段和或均热段的
上端连通，所述热风循环系统2一端与所述缓冷段连通，另一端与所述干燥热风段连通。
9.本发明中通过热风循环系统1、热风循环系统2，进行不同段之间的气体传输，需要注意的是干燥热风段、预热段、烧成段、均热段、急冷段、缓冷段之间设有可伸缩的隔绝墙，用于隔绝不同成分的气体。
10.本发明中干燥热风段的干燥温度为100-200℃，因为二恶英产生的最低温度是250℃，先在低温段对待材进行干燥，然后在预热段继续加工，预热段的温度为300-900℃，该温度段是比较有利于二恶英的产生，350℃是二恶英产生的最佳温度，在预热段使得能够产生二恶英的物质都反应完成，然后再将含有二恶英的气体输送至高温段，烧成段和均热段中，在高温的环境下，二恶英气体会分解为无害的气体物质。本发明中在形成二恶英的预热段中增设二恶英抑制部，可以抑制在待材加工过程中二恶英气体的释放。硫酸铵在预热段受热过程中会分解出nh3等抑制性气体，与酸性气体cl2、hcl等反应，减少了二恶英合成的原料，阻碍了deacon反应的发生，从而减少了二恶英的生成量。另外以多孔的二氧化硅作为载体，去负载含有有机胺基团有机硅烷，所述有机胺基团为三乙胺、三乙醇胺中的一种，三乙胺、三乙醇胺中有含氮官能团-nh2，有机胺基官能团能在烧结过程中产生的飞灰表面的金属活性位点形成复杂的配合物，转化为氮化物，削弱二恶英的形成趋势，进一步降低在烧结过程中二恶英的形成。
11.另外氧气的含量在适宜的范围内能够提高碳氧化的速度，加速有机氯化物的生成，是二恶英从头合成的关键因素。
12.优选地，所述气体循环系统还包括水冷系统，所述水冷系统的输入端与所述烧成段和或均热段连通，输出端设有除尘装置，用于脱硫、脱硝、喷活性炭、除尘。这里设置除尘装置的目的主要是处理输出的气体，将其中的含硫、含氮气体、固体颗粒去除以后再向大气中排出，具体的含硫、含氮气体可以参考现有技术使用到的液体、固体吸收剂吸收，固体物质可以用活性炭进行吸附。
13.优选地，所述热风循环系统1的一输入端与所述急冷段连通，一输出端与烧成段、均热段、预热段的上端均连通，所述热风循环系统1的又一输入端与所述预热段下端连通，又一输出端与烧成段、均热段的上端连通，以使得所述预热段的气体输入到烧成段和均热段。
14.优选地，所述热风循环系统1的一输入端与所述急冷段连通，一输出端与烧成段、均热段、预热段的上端均连通，所述热风循环系统1的又一输入端与所述预热段下端连通，又一输出端与烧成段的上端连通，以使得所述预热段的气体输入到烧成段，所述均热段的输出端与所述干燥热风段连通。节省热源，提高热源的二次利用率。
15.优选地，所述烧成段的温度为1100-1130℃，所述均热段的温度为1120℃。
16.优选地，所述缓冷段的温度为100-180℃，急冷段是700-900℃，从急冷段到缓冷段需要迅速冷却，避免在降温的过程中再产生二恶英气体。
17.优选地，所述干燥热风段包括鼓干段、抽干段，所述鼓干段内的温度为100-150℃，所述抽干段的温度为150-200℃，所述抽干段的输出端与所述烧成段和或均热段连通。这样及时在200℃左右产生了有害气体，直接把该有害气体输入到较高温度区域，使得有害气体分解，能够进一步保证有害气体的处理效果。
18.本发明至少具有如下有益效果：
19.上述方案中，气体循环系统设置预热段且温度为300-900℃，使得二恶英气体能够在低温下释放，同时在低温段设置抑制二恶英抑制部，硫酸铵高温分解出的氨气会与酸性气体cl2、hcl等反应，减少了二恶英合成的原料，同时有机胺基官能团能在烧结过程中产生的飞灰表面的金属活性位点形成复杂的配合物，转化为氮化物，削弱二恶英的形成趋势，进一步降低在烧结过程中二恶英的形成，相当于消耗掉了二恶英产生需要的原料物。这样在烧结进行的过程中需要处理的二恶英的总量会降低很多，从根本上降低了烧结过程中二恶英的产生量，再经过高温反应和迅速极冷降温，最大程度的降低了排放气体中二恶英的含量，该气体循环系统排放出的气体中无二恶英气体。
20.本发明的气体循环系统具有很好的二恶英气体处理能力，且热源利用率高，结构合理，并且对排放气流进行了除尘处理，排放的气体对环境无污染。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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获得其他的附图。
22.图1为本发明中提供的一种陶粒焙烧窑的气体循环系统的结构示意图；
23.图2为本发明中提供的一种陶粒焙烧窑的气体循环系统的又一结构示意图。
具体实施方式
24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.实施例1
26.请参阅图1，一种陶粒焙烧窑的气体循环系统，包括依次设置的干燥热风段、预热段、烧成段、均热段、急冷段、缓冷段，所述干燥热风段的干燥温度为200℃，所述预热段的预热温度为900℃，所述预热段中含氧量为17％，所述预热段内置二恶英抑制部，所述二恶英抑制部包括装有硫酸铵固体的第一抑制部、装有有机胺固体碱的第二抑制部，所述有机胺固体碱为固载有有机硅烷的二氧化硅，所述有机硅烷含有有机胺基团。所述有机胺基团为三乙胺。所述硫酸铵固体的用量为130g/立方米烟气，所述有机胺固体碱的用量为300g/立方米烟气。
27.所述气体循环系统还包括热风循环系统1、热风循环系统2，所述热风循环系统1的一输入端与所述急冷段连通，一输出端与烧成段、均热段、预热段、干燥热风段的上端连通，所述热风循环系统1的又一输入端与所述预热段下端连通，又一输出端与烧成段和均热段的上端连通。所述干燥热风段包括鼓干段、抽干段，所述鼓干段内的温度为100℃，所述抽干段的温度为150℃，所述热风循环系统2一端与所述缓冷段连通，另一端与所述鼓干段连通。
28.所述气体循环系统还包括水冷系统，所述水冷系统的输入端与所述烧成段和或均热段连通，输出端设有除尘装置，用于脱硫、脱硝、喷活性炭、除尘。
29.所述烧成段的温度为1100℃，所述均热段的温度为1120℃。
30.所述缓冷段的温度为100℃，急冷段是700℃，从急冷段到缓冷段需要时迅速冷却，避免在降温的过程中再产生二恶英气体。
31.另外，鼓干段、抽干段的气体可以直接排放。
32.整体来说，物料进窑以后，在鼓干段、抽干段进行干燥，然后在预热段进行二恶英气体的释放，然后再将预热段产生的二恶英气体经由热风循环系统1进入到烧成段和均热段，进行二恶英的高温处理，再到急冷段迅速降温，急冷段的多余的热气可以经由热风循环系统1进入到烧成段、均热段、预热段、干燥热风段，二次利用相关的热量。同时烧成段的气流经过冷水处理降温、再继续除尘处理后进行排放。
33.实施例2
34.请参阅图2，一种陶粒焙烧窑的气体循环系统，包括依次设置的干燥热风段、预热段、烧成段、均热段、急冷段、缓冷段，所述干燥热风段的干燥温度为200℃，所述预热段的预热温度为900℃，所述预热段中含氧量为17％，所述预热段内置二恶英抑制部，所述二恶英抑制部包括装有硫酸铵固体的第一抑制部、装有有机胺固体碱的第二抑制部，所述有机胺固体碱为固载有有机硅烷的二氧化硅，所述有机硅烷含有有机胺基团。所述有机胺基团为三乙醇胺。所述硫酸铵固体的用量为280g/立方米烟气，所述有机胺固体碱的用量为230g/立方米烟气。
35.所述气体循环系统还包括热风循环系统1、热风循环系统2，所述热风循环系统1的一输入端与所述急冷段连通，一输出端与烧成段、均热段、预热段的上端连通，所述热风循环系统1的又一输入端与所述预热段下端连通，又一输出端与烧成段的上端连通，所述热风循环系统2一端与所述缓冷段连通，另一端与所述干燥热风段连通。所述干燥热风段包括鼓干段、抽干段，所述鼓干段内的温度为150℃，所述抽干段的温度为200℃，所述抽干段的输出端与所述烧成段和均热段连通，所述均热段的一输出端与抽干段连通，鼓干段的烟气直接排放。
36.所述气体循环系统还包括水冷系统，所述水冷系统的输入端与所述烧成段和或均热段连通，输出端设有除尘装置，用于脱硫、脱硝、喷活性炭、除尘。
37.所述烧成段的温度为1130℃，所述均热段的温度为1120℃。
38.所述缓冷段的温度为180℃，急冷段是900℃，从急冷段到缓冷段需要时迅速冷却，避免在降温的过程中再产生二恶英气体。
39.实施例3
40.本实施例与实施例1相同，区别在于，本实施例中所述硫酸铵固体的用量为200g/立方米烟气，所述有机胺固体碱的用量为260g/立方米烟气，所述干燥热风段的干燥温度为150℃，所述预热段的预热温度为600℃，所述预热段中含氧量为15％，所述烧成段的温度为1120℃，所述缓冷段的温度为150℃，急冷段是800℃，所述鼓干段内的温度为130℃，所述抽干段的温度为170℃。
41.对比例1
42.本对比例与实施例1相同，区别在于，本对比例中二恶英抑制部仅包括装有硫酸铵固体的第一抑制部。
43.对比例2
44.本对比例与实施例1相同，区别在于，本对比例中二恶英抑制部仅包括装有有机胺固体碱的第二抑制部。
45.对比例3
46.本对比例与实施例1相同，区别在于，本对比例中所述预热段中含氧量为6％。
47.对比例4
48.本对比例与实施例1相同，区别在于，本实施例中硫酸铵固体的用量为100g/立方米烟气，所述有机胺固体碱的用量为350g/立方米烟气。
49.用烧结飞灰测试实施例1至3和对比例1至3中预热段中二恶英的抑制率，具体数据如下；
[0050][0051]
从以上数据可以看出本发明的预热段在烧结的过程中能够有效抑制二恶英气体的产生，再经过高温处理，所排放出的气体中不含有二恶英等有害气体。
[0052]
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种陶粒焙烧窑的气体循环系统，包括依次设置的干燥热风段、预热段、烧成段、均热段、急冷段、缓冷段，其特征在于，所述干燥热风段的干燥温度为100-200℃，所述预热段的预热温度为300-900℃，所述预热段中含氧量为10％-17％，所述预热段内置二恶英抑制部，所述二恶英抑制部包括装有硫酸铵固体的第一抑制部、装有有机胺固体碱的第二抑制部，所述硫酸铵固体的用量为130-280g/立方米烟气，所述有机胺固体碱的用量为230-300g/立方米烟气，所述气体循环系统还包括热风循环系统1、热风循环系统2，所述热风循环系统1的一输入端与所述急冷段连通，一输出端与烧成段和或均热段和或预热段的上端连通，所述热风循环系统1的又一输入端与所述预热段下端连通，又一输出端与烧成段和或均热段的上端连通，所述热风循环系统2一端与所述缓冷段连通，另一端与所述干燥热风段连通。2.根据权利要求1所述的陶粒焙烧窑的气体循环系统，其特征在于，所述有机胺固体碱为固载有有机硅烷的二氧化硅，所述有机硅烷含有有机胺基团。3.根据权利要求2所述的陶粒焙烧窑的气体循环系统，其特征在于，所述有机胺基团为三乙胺、三乙醇胺中的一种。4.根据权利要求2所述的陶粒焙烧窑的气体循环系统，其特征在于，所述气体循环系统还包括水冷系统，所述水冷系统的输入端与所述烧成段和或均热段连通，输出端设有除尘装置，用于脱硫、脱硝、喷活性炭、除尘。5.根据权利要求2所述的陶粒焙烧窑的气体循环系统，其特征在于，所述热风循环系统1的一输入端与所述急冷段连通，一输出端与烧成段、均热段、预热段的上端均连通，所述热风循环系统1的又一输入端与所述预热段下端连通，又一输出端与烧成段、均热段的上端连通，以使得所述预热段的气体输入到烧成段和均热段。6.根据权利要求2所述的陶粒焙烧窑的气体循环系统，其特征在于，所述热风循环系统1的一输入端与所述急冷段连通，一输出端与烧成段、均热段、预热段的上端均连通，所述热风循环系统1的又一输入端与所述预热段下端连通，又一输出端与烧成段的上端连通，以使得所述预热段的气体输入到烧成段，所述均热段的输出端与所述干燥热风段连通。7.根据权利要求1所述的陶粒焙烧窑的气体循环系统，其特征在于，所述烧成段的温度为1100-1130℃，所述均热段的温度为1120℃。8.根据权利要求7所述的陶粒焙烧窑的气体循环系统，其特征在于，所述缓冷段的温度为100-180℃。9.根据权利要求8所述的陶粒焙烧窑的气体循环系统，其特征在于，所述干燥热风段包括鼓干段、抽干段，所述鼓干段内的温度为100-150℃，所述抽干段的温度为150-200℃，所述抽干段的输出端与所述烧成段和或均热段连通。

技术总结
本发明提供一种陶粒焙烧窑的气体循环系统，属于污染气体处理技术领域。本发明为一种陶粒焙烧窑的气体循环系统，包括依次设置的干燥热风段、预热段、烧成段、均热段、急冷段、缓冷段，干燥热风段的干燥温度为100-200℃，预热段的预热温度为300-900℃，预热段中含氧量为10％-17％，预热段内置二恶英抑制部，二恶英抑制部包括装有硫酸铵固体的第一抑制部、装有有机胺固体碱的第二抑制部，还包括热风循环系统1、热风循环系统2。本发明的气体循环系统具有很好的二恶英气体处理能力，且热源利用率高，结构合理，并且对排放气流进行了除尘处理，排放的气体对环境无污染。放的气体对环境无污染。放的气体对环境无污染。


技术研发人员：李宇 姚长青
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：2023.06.06
技术公布日：2023/9/22