本發(fā)明涉及一種高效低能耗環(huán)保高溫氣固反應鼓風爐，屬于工業(yè)爐技術領域。

背景技術：

在冶金、化工、建材等工業(yè)化生產(chǎn)中，經(jīng)常需要氣體與固體進行反應，現(xiàn)有的氣固反應爐主要有回轉窯、多膛爐、沸騰焙燒爐等多種形式。其中回轉窯由于氣固接觸差，通常采用重油、煤氣作為燃料，反應氣氛難以控制，氣相雜質多，反應效果差，能耗高，污染大，系統(tǒng)龐大；另外，傳統(tǒng)的多膛爐采用旋轉耙撥動物料，氣固接觸仍較差，需要大量熱風，熱效率差，反應效率低，系統(tǒng)復雜，投資大；此外，傳統(tǒng)的沸騰焙燒爐需要從底部的大量風帽中通入大量氣體將物料懸浮起來，氣固接觸充分，熱量來源為物料與氣相反應生成的熱，氣體利用率低，粉塵量大，不適合于處理低發(fā)熱值的物料，不適合于比重大的粗顆粒物料處理，物料需要細磨，設備體積高度龐大。特別是對含有粉狀物料的氣固反應，傳統(tǒng)氣固反應爐中粉狀物料不僅氣固接觸困難，而且容易隨高溫煙氣吹出爐腔而造成氣固反應不完全，導致物料利用率低、直收率和效率低；此外，含粉狀物料的固體物料在氣固反應爐中排出的煙氣粉塵量大、溫度高，增加了后部收塵和煙氣處理的難度，從而導致氣固反應能耗損失大、粉塵排放超標或粉塵治理成本增加。因此，高溫氣固反應鼓風爐如何在不增加能耗的基礎上，有效提高含粉狀物料的固體物料與反應氣體的充分接觸和反應速度、利用率、直收率，降低煙氣中粉塵含量和煙氣溫度，從而減少后部收塵和煙氣處理的難度。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術存在的問題及不足，本發(fā)明提供一種高效低能耗環(huán)保高溫氣固反應鼓風爐。該高效低能耗環(huán)保高溫氣固反應鼓風爐具有結構簡單、氣固反應充分、適合于不同反應氣氛要求、能耗低、直收率高的優(yōu)點，本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)。

一種高效低能耗環(huán)保高溫氣固反應鼓風爐，包括進料裝置1、臥式氣固反應鼓風爐2、供風裝置、微波發(fā)生裝置、沸騰室4、收塵器5和煙氣處理裝置6，所述臥式氣固反應鼓風爐2包括爐體21、爐腔22、設置于爐體21首段的進料口23及尾段的出料口24、分布于爐體21側上部并與爐腔22連通的風帽25、設置于爐體21并對爐腔22加熱的磁控管26、設置于爐腔22的攪動軸28及其葉片29、設置于爐體21外部并與攪動軸28連接的驅動裝置2a，所述爐腔22內(nèi)壁下部設置有吸波陶瓷底座27，所述爐體21橫向設置，所述進料裝置1與進料口23連通，所述風帽25與供風裝置連接，所述沸騰室4為直筒狀無熱源反應器，所述沸騰室4設置于臥式氣固反應鼓風爐2上部且底部與爐腔22連通，沸騰室4頂部與收塵器5連通，所述收塵器5和煙氣處理裝置6連通，所述磁控管26與微波發(fā)生裝置連接。

所述供風裝置包括氣包，氣體預熱器，管道及壓力、溫度和流量檢測器，以及閥門；所述氣體預熱器為設置于沸騰室4之側壁的熱交換器或獨立加熱氣體預熱器，所述風帽25通過閥門，管道依次與氣體預熱器，管道及壓力、溫度和流量檢測器，氣包連通。

所述氣包所供氣體為還原、氧化或惰性氣體。

所述沸騰室4為圓錐形、圓筒形或方筒形，沸騰室4側壁設有保溫層。

所述爐腔22呈U形、橢圓形或圓形，所述風帽25自爐體21的一側或兩側伸入爐腔22。

所述風帽25為自爐體21側部水平伸入爐腔22側上部的多個“T”形結構管道，所述“T”形結構管道兩端封閉且管道下部和/或側下部的管壁設有多個噴口。

所述吸波陶瓷底座27底部和/或側部設置有至少兩個測溫傳感器，所述沸騰室4側壁設置有測溫傳感器，所述測溫傳感器與微波發(fā)生裝置信號連接。

所述爐體21爐壁采用金屬板拼接而成，所述爐體21爐壁與攪動軸28連接處采用石墨線密封并由金屬壓蓋進行封波。

所述進料裝置1為螺旋輸送機或噴吹式送料機，所述出料口24設置于爐體21尾段的底部或端部，所述出料口24與螺旋出料機7連通。

所述爐腔22設置有透波陶瓷頂蓋2b，所述透波陶瓷頂蓋2b上部和/或吸波陶瓷底座27下部設置有磁控管26。

所述吸波陶瓷底座27為倒拱形結構。

所述磁控管26為多排和多組分別設置于爐體21。

所述微波發(fā)生裝置包括微波電源系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，所述磁控管26與微波電源系統(tǒng)電連接，所述測溫傳感器與控制系統(tǒng)信號連接。

所述“T”型結構管道的噴口為管壁上直徑1～5mm的通孔。

所述“T”形結構管道為自爐體21兩側交叉水平伸入爐腔22側上部。

所述“T”形結構管道自爐體21首端向尾端方向左側設置3個且右側設置2個。

所述收塵器5為旋風收塵器、布袋收塵器和電收塵中的一種或多種組合。

所述煙氣處理裝置6包括煙氣凈化塔61和煙囪62。

所述螺旋出料機7豎直設置并與耐高溫料槽8連通，所述耐高溫料槽8和/或螺旋出料機7附設有冷卻裝置。

本發(fā)明工作原理和工作過程：

本發(fā)明通過在臥式氣固反應鼓風爐的尾段上部連接直筒狀無熱源的沸騰室，粉狀物料由于鼓風的作用而被吹入到沸騰室中，在不需要另外供應能源的情況下，利用煙氣余熱與粉狀物料的自然沸騰懸浮狀態(tài)，粉狀物料與高溫煙氣充分接觸，以及由臥式氣固反應鼓風爐腔壁反射而進入沸騰室的微波，加熱懸浮于其中的粉狀物料，從而實現(xiàn)固體物料的低能耗、快速高效而充分的反應；另外，由于沸騰室的存在，相比傳統(tǒng)的直接煙氣后處理，煙氣阻力增大，能夠增加臥式氣固反應鼓風爐爐腔內(nèi)氣固反應的壓力，從而促進反應發(fā)生，提高氣固反應的速度；此外，由于粉狀物料被吹入沸騰室后氣流流速降低，粉狀物料中粗顆粒反應完后落回到焙燒爐底部回收，細顆粒從頂部進入到收塵系統(tǒng)而回收，不僅提高了物料的利用率和直收率，而且大大降低煙氣的粉塵量；其次，粉狀物料隨煙氣進入沸騰室中反應，隨著沸騰室內(nèi)物料的反應，能夠有效降低煙氣的溫度，從而降低后部收塵和煙氣處理的難度，減少粉塵排放量或粉塵排放治理成本；重要的是，物料和吸波陶瓷底座同時吸收微波能量，避免了傳統(tǒng)換熱環(huán)節(jié)，能量利用率高，而且爐腔內(nèi)溫度更加均勻；而由于爐體的反射，部分微波能夠進入沸騰室加熱懸浮著的粉狀物料，從而進一步促進氣固反應，提供氣固反應效率和氣固反應產(chǎn)物的質量；由于微波能直接轉化為物料反應所需的熱能，反應氣體純凈，反應效率較高，得到的反應氣相更加純凈，從而易于分離和處理，適合于各種反應氣氛要求，如氧化、還原、惰性等，適用面廣。進一步，將沸騰室的腔室直接與臥式氣固反應鼓風爐的爐腔連通，能夠減小氣流及粉塵物料進入沸騰室的阻力，有利于粉塵物料在沸騰室中的強化反應，也有利于粗顆粒物料氣固反應完成后自動回落到氣固反應爐底部而回收，降低了沸騰室中固體產(chǎn)物的回收難度和沸騰室機構。更進一步，供風裝置的氣體預熱器為設置于沸騰室之爐體的熱交換器，既能夠利用沸騰室的余熱預熱反應氣體，從而節(jié)約能源，另外也能夠降低沸騰室中煙氣的溫度，有利于降低后續(xù)煙氣處理的難度。進一步，爐腔設置有透波陶瓷頂蓋，透波陶瓷頂蓋上部和/或吸波陶瓷底座下部設置有磁控管，不僅能夠進一步提高微波加熱的效率和爐內(nèi)溫度的均勻性，而且也能針對不同的用途在不同位置設置或開啟不同的磁控管，從而擴大反應爐的應用范圍。綜上所述，本發(fā)明具有結構簡單、氣固反應充分、適合于不同反應氣氛要求、能耗低、直收率高的特點。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）沸騰室中由于物料實現(xiàn)了流態(tài)化，因此沒有運動的部件，爐子結構簡單，不但制造方便，投產(chǎn)后維修保養(yǎng)便捷；

（2）沸騰室能夠增加爐腔內(nèi)氣固反應的壓力，促進反應發(fā)生，從而提高氣固反應的速度；

（3）粉狀物料由于鼓風的作用而被吹入到沸騰室中，由于沸騰室側壁設有保溫層，以保持其中的反應溫度，且微波可以由臥式氣固反應鼓風爐腔壁反射而進入沸騰室，加熱懸浮于其中的粉狀物料，利用煙氣余熱與粉狀物料的自然沸騰懸浮狀態(tài)，實現(xiàn)粉狀物料低能耗、快速高效而充分的反應，大大提高了反應效果；

（4）由于粉狀物料被吹入沸騰室后氣流流速降低，粗顆粒粉狀物料逐漸沉降落回到焙燒爐底部而得以回收，細顆粒從頂部進入到收塵系統(tǒng)而回收，不僅提高了物料的利用率和直收率，而且大大降低煙氣的粉塵量；

（5）粉狀物料隨煙氣進入沸騰室中反應，隨著沸騰室爐壁散熱，能夠有效降低煙氣的溫度，從而降低后部收塵和煙氣處理的難度，減少粉塵排放量或粉塵排放治理成本；

（6）微波能直接作用于爐內(nèi)物料和吸波陶瓷底座，避免了傳統(tǒng)換熱環(huán)節(jié)，能量利用率高；

（7）由于微波能直接轉化為物料反應所需的熱能，反應氣體純凈，反應效率較高，得到的反應氣相更加純凈，從而易于分離和處理，適合于各種反應氣氛要求，如氧化、還原、惰性等，適用面廣。

因此，本發(fā)明具有結構簡單、氣固反應充分、適合于不同反應氣氛要求、能耗低、直收率高的特點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明原理示意框圖；

圖2是本發(fā)明結構示意圖；

圖3是本發(fā)明氣固反應鼓風爐剖面示意圖。

圖中：1-進料裝置，11-料斗，12-螺旋輸送機，2-臥式氣固反應鼓風爐，21-爐體，22-爐腔，23-進料口，24-出料口，25-風帽，26-磁控管，27-吸波陶瓷底座，28-攪動軸，29-葉片，2a-驅動裝置，2b-透波陶瓷頂蓋，4-沸騰室，5-收塵器，6-煙氣處理裝置，61-煙氣凈化塔，62-煙囪，7-螺旋出料機，8-耐高溫料槽。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式，對本發(fā)明作進一步說明。

實施例1

如圖1至3所示，該高效低能耗環(huán)保高溫氣固反應鼓風爐，包括進料裝置1、臥式氣固反應鼓風爐2、供風裝置、微波發(fā)生裝置、沸騰室4、收塵器5和煙氣處理裝置6，所述臥式氣固反應鼓風爐2包括爐體21、爐腔22、設置于爐體21首段的進料口23及尾段的出料口24、分布于爐體21側上部并與爐腔22連通的風帽25、設置于爐體21并對爐腔22加熱的磁控管26、設置于爐腔22的攪動軸28及其葉片29、設置于爐體21外部并與攪動軸28連接的驅動裝置2a，所述爐腔22內(nèi)壁下部設置有吸波陶瓷底座27，所述爐體21橫向設置，所述進料裝置1與進料口23連通，所述風帽25與供風裝置連接，所述沸騰室4為直筒狀無熱源反應器，所述沸騰室4設置于臥式氣固反應鼓風爐2上部且底部與爐腔22連通，沸騰室4頂部與收塵器5連通，所述收塵器5和煙氣處理裝置6連通，所述磁控管26與微波發(fā)生裝置連接。

其中供風裝置包括氣包，氣體預熱器，管道及壓力、溫度和流量檢測器，以及閥門；所述氣體預熱器為設置于沸騰室4之側壁的熱交換器或獨立加熱氣體預熱器，所述風帽25通過閥門，管道依次與氣體預熱器，管道及壓力、溫度和流量檢測器，氣包連通。氣包所供氣體為還原、氧化或惰性氣體。沸騰室4為圓錐形，沸騰室4側壁設有保溫層。爐腔22呈U形，所述風帽25自爐體21的一側或兩側伸入爐腔22。風帽25為自爐體21側部水平伸入爐腔22側上部的多個“T”形結構管道，所述“T”形結構管道兩端封閉且管道下部和/或側下部的管壁設有多個噴口。吸波陶瓷底座27底部和/或側部設置有至少兩個測溫傳感器，所述沸騰室4側壁設置有測溫傳感器，所述測溫傳感器與微波發(fā)生裝置信號連接。爐體21爐壁采用金屬板拼接而成，所述爐體21爐壁與攪動軸28連接處采用石墨線密封并由金屬壓蓋進行封波。進料裝置1為螺旋輸送機或噴吹式送料機，所述出料口24設置于爐體21尾段的底部或端部，所述出料口24與螺旋出料機7連通。爐腔22設置有透波陶瓷頂蓋2b，所述透波陶瓷頂蓋2b上部和/或吸波陶瓷底座27下部設置有磁控管26。吸波陶瓷底座27為倒拱形結構。磁控管26為多排和多組分別設置于爐體21。微波發(fā)生裝置包括微波電源系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，所述磁控管26與微波電源系統(tǒng)電連接，所述測溫傳感器與控制系統(tǒng)信號連接?！癟”型結構管道的噴口為管壁上直徑1mm的通孔?！癟”形結構管道為自爐體21兩側交叉水平伸入爐腔22側上部?！癟”形結構管道自爐體21首端向尾端方向左側設置3個且右側設置2個。收塵器5為旋風收塵器、布袋收塵器和電收塵中的一種或多種組合。煙氣處理裝置6包括煙氣凈化塔61和煙囪62。螺旋出料機7豎直設置并與耐高溫料槽8連通，所述耐高溫料槽8和/或螺旋出料機7附設有冷卻裝置。

將該高效低能耗環(huán)保高溫氣固反應鼓風爐應用在氧化鋅煙塵中除氟氯具體過程為：

氧化鋅煙塵中氟氯高，對后續(xù)回收利用影響很大，其粒度為0.1mm以下，按100kg/h的處理量將氧化鋅煙塵通過進料裝置1由進料口23送入爐腔22，通過驅動裝置2a帶動攪拌軸28及其上的葉片29轉動，物料在爐腔22的吸波陶瓷底座27上均勻的翻滾并向出料口24移動，經(jīng)供風裝置預熱至500℃的壓縮空氣通過風帽25按100m³/h鼓入爐腔22，調節(jié)微波發(fā)生裝置至功率為50KW使反應溫度達到500℃的反應溫度，調節(jié)驅動裝置2a使攪動軸28及其葉片29把物料在爐內(nèi)由進料口23向出料口24輸送的時間正好等于反應所需時間，氧化鋅煙塵中的氟氯被氧化，氟、氯揮發(fā)進入氣相，氧化鋅粗顆粒由出料口24放出，氟、氯的脫除率達到90%，氧化鋅直收率為95%以上，遠高于回轉窯和多膛爐70%左右的直收率，也高于單獨的微波臥式氣固反應鼓風爐85%左右的直收率。

實施例2

該高效低能耗環(huán)保高溫氣固反應鼓風爐，包括進料裝置1、臥式氣固反應鼓風爐2、供風裝置、微波發(fā)生裝置、沸騰室4、收塵器5和煙氣處理裝置6，所述臥式氣固反應鼓風爐2包括爐體21、爐腔22、設置于爐體21首段的進料口23及尾段的出料口24、分布于爐體21側上部并與爐腔22連通的風帽25、設置于爐體21并對爐腔22加熱的磁控管26、設置于爐腔22的攪動軸28及其葉片29、設置于爐體21外部并與攪動軸28連接的驅動裝置2a，所述爐腔22內(nèi)壁下部設置有吸波陶瓷底座27，所述爐體21橫向設置，所述進料裝置1與進料口23連通，所述風帽25與供風裝置連接，所述沸騰室4為直筒狀無熱源反應器，所述沸騰室4設置于臥式氣固反應鼓風爐2上部且底部與爐腔22連通，沸騰室4頂部與收塵器5連通，所述收塵器5和煙氣處理裝置6連通，所述磁控管26與微波發(fā)生裝置連接。

其中供風裝置包括氣包，氣體預熱器，管道及壓力、溫度和流量檢測器，以及閥門；所述氣體預熱器為設置于沸騰室4之側壁的熱交換器或獨立加熱氣體預熱器，所述風帽25通過閥門，管道依次與氣體預熱器，管道及壓力、溫度和流量檢測器，氣包連通。氣包所供氣體為還原、氧化或惰性氣體。沸騰室4為圓筒形，沸騰室4側壁設有保溫層。爐腔22呈橢圓形，所述風帽25自爐體21的一側或兩側伸入爐腔22。風帽25為自爐體21側部水平伸入爐腔22側上部的多個“T”形結構管道，所述“T”形結構管道兩端封閉且管道下部和/或側下部的管壁設有多個噴口。吸波陶瓷底座27底部和/或側部設置有至少兩個測溫傳感器，所述沸騰室4側壁設置有測溫傳感器，所述測溫傳感器與微波發(fā)生裝置信號連接。爐體21爐壁采用金屬板拼接而成，所述爐體21爐壁與攪動軸28連接處采用石墨線密封并由金屬壓蓋進行封波。進料裝置1為螺旋輸送機或噴吹式送料機，所述出料口24設置于爐體21尾段的底部或端部，所述出料口24與螺旋出料機7連通。爐腔22設置有透波陶瓷頂蓋2b，所述透波陶瓷頂蓋2b上部和/或吸波陶瓷底座27下部設置有磁控管26。吸波陶瓷底座27為倒拱形結構。磁控管26為多排和多組分別設置于爐體21。微波發(fā)生裝置包括微波電源系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，所述磁控管26與微波電源系統(tǒng)電連接，所述測溫傳感器與控制系統(tǒng)信號連接?！癟”型結構管道的噴口為管壁上直徑5mm的通孔?！癟”形結構管道為自爐體21兩側交叉水平伸入爐腔22側上部?！癟”形結構管道自爐體21首端向尾端方向左側設置3個且右側設置2個。收塵器5為旋風收塵器、布袋收塵器和電收塵中的一種或多種組合。煙氣處理裝置6包括煙氣凈化塔61和煙囪62。螺旋出料機7豎直設置并與耐高溫料槽8連通，所述耐高溫料槽8和/或螺旋出料機7附設有冷卻裝置。

該高效低能耗環(huán)保高溫氣固反應鼓風爐應用在含砷金礦脫砷的具體過程為：

將粒度為1mm以下的含砷金礦，按50kg/h的處理量通過進料裝置1送入爐腔22，通過驅動裝置2a帶動攪拌軸28及其上的葉片29轉動，物料在爐腔22的吸波陶瓷底座27上均勻的翻滾并向出料口24移動，經(jīng)供風裝置預熱至700℃的壓縮空氣通過風帽25按100m³/h鼓入爐腔22，調節(jié)微波發(fā)生裝置至功率為50KW使反應溫度達到900℃的反應溫度，調節(jié)驅動裝置2a使攪動軸28及其葉片29把物料在爐內(nèi)由進料口23向出料口24輸送的時間正好等于反應所需時間，含砷金礦中的砷發(fā)生揮發(fā)，含砷尾氣經(jīng)收塵，冷卻后處理，砷的脫除率達到95%以上，金礦直收率為97%以上。

實施例3

該高效低能耗環(huán)保高溫氣固反應鼓風爐，包括進料裝置1、臥式氣固反應鼓風爐2、供風裝置、微波發(fā)生裝置、沸騰室4、收塵器5和煙氣處理裝置6，所述臥式氣固反應鼓風爐2包括爐體21、爐腔22、設置于爐體21首段的進料口23及尾段的出料口24、分布于爐體21側上部并與爐腔22連通的風帽25、設置于爐體21并對爐腔22加熱的磁控管26、設置于爐腔22的攪動軸28及其葉片29、設置于爐體21外部并與攪動軸28連接的驅動裝置2a，所述爐腔22內(nèi)壁下部設置有吸波陶瓷底座27，所述爐體21橫向設置，所述進料裝置1與進料口23連通，所述風帽25與供風裝置連接，所述沸騰室4為直筒狀無熱源反應器，所述沸騰室4設置于臥式氣固反應鼓風爐2上部且底部與爐腔22連通，沸騰室4頂部與收塵器5連通，所述收塵器5和煙氣處理裝置6連通，所述磁控管26與微波發(fā)生裝置連接。

其中供風裝置包括氣包，氣體預熱器，管道及壓力、溫度和流量檢測器，以及閥門；所述氣體預熱器為設置于沸騰室4之側壁的熱交換器或獨立加熱氣體預熱器，所述風帽25通過閥門，管道依次與氣體預熱器，管道及壓力、溫度和流量檢測器，氣包連通。氣包所供氣體為還原、氧化或惰性氣體。沸騰室4為方筒形，沸騰室4側壁設有保溫層。爐腔22呈圓形，所述風帽25自爐體21的一側或兩側伸入爐腔22。風帽25為自爐體21側部水平伸入爐腔22側上部的多個“T”形結構管道，所述“T”形結構管道兩端封閉且管道下部和/或側下部的管壁設有多個噴口。吸波陶瓷底座27底部和/或側部設置有至少兩個測溫傳感器，所述沸騰室4側壁設置有測溫傳感器，所述測溫傳感器與微波發(fā)生裝置信號連接。爐體21爐壁采用金屬板拼接而成，所述爐體21爐壁與攪動軸28連接處采用石墨線密封并由金屬壓蓋進行封波。進料裝置1為螺旋輸送機或噴吹式送料機，所述出料口24設置于爐體21尾段的底部或端部，所述出料口24與螺旋出料機7連通。爐腔22設置有透波陶瓷頂蓋2b，所述透波陶瓷頂蓋2b上部和/或吸波陶瓷底座27下部設置有磁控管26。吸波陶瓷底座27為倒拱形結構。磁控管26為多排和多組分別設置于爐體21。微波發(fā)生裝置包括微波電源系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，所述磁控管26與微波電源系統(tǒng)電連接，所述測溫傳感器與控制系統(tǒng)信號連接?！癟”型結構管道的噴口為管壁上直徑3mm的通孔。“T”形結構管道為自爐體21兩側交叉水平伸入爐腔22側上部?！癟”形結構管道自爐體21首端向尾端方向左側設置3個且右側設置2個。收塵器5為旋風收塵器、布袋收塵器和電收塵中的一種或多種組合。煙氣處理裝置6包括煙氣凈化塔61和煙囪62。螺旋出料機7豎直設置并與耐高溫料槽8連通，所述耐高溫料槽8和/或螺旋出料機7附設有冷卻裝置。

以上結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。