專利名稱：一種再燃燒設備及其余熱回收方法
技術領域：
本發明涉及燃燒設備領域，更具體的說是涉及一種再燃燒設備及其余熱回收方 法。
背景技術：
隨著現代社會的高速發展，在高效率和高耗能的生產生活背后隨之產生了越來越 多的“副產品”，如冶金工業用轉底爐、垃圾焚燒爐等的高溫廢氣，其中就包含了部分有毒有 害的氣體、灰塵和可燃的顆粒物，而如果將該高溫廢氣直接排放到空氣中，不但存在著嚴重 的安全隱患，同時也會對環境造成嚴重的污染；同時，由于其中還存在著可利用的物質，如 果將其直接排放也會造成再生資源的極大浪費。針對此種情況，目前普遍采取的措施是利用再燃燒設備對所謂的“副產品”進行再 燃燒，以減少其中的有毒有害和可燃物質的排放，同時收集再燃燒后產生的高溫煙氣所攜 帶的余熱；如圖1所示，現有技術對再燃燒設備產生的高溫煙氣直接采用余熱鍋爐或其他 余熱利用方式回收余熱，并通過金屬熱交換器將冷空氣將熱為熱空氣后再輸送給冶金工業 用轉底爐、垃圾焚燒爐等燃燒設備，以實現資源的重復利用；但是，由于再燃燒后產生的高 溫煙氣溫度普遍很高，通常高達1100°c以上，會使余熱鍋爐出口的煙氣溫度相應較高，這就 對余熱利用設備和后續金屬熱交換器的材質要求非常高，同時由于采用過個設備才能獲得 冶金工業用轉底爐、垃圾焚燒爐等燃燒設備所需的熱空氣，因而系統的整體結構也比較復 雜，從而造成了余熱回收利用的投資較高。
發明內容
有鑒于此，本發明提供了一種再燃燒設備及其余熱回收方法，既可以通過再燃燒 有效減少高溫廢氣中的可燃物質，又在處理高溫廢氣的同時采用間接換熱方式，利用空氣 介質回收部分熱量，降低了再燃燒設備產生的高溫煙氣溫度，進而降低了后續余熱鍋爐或 其他余熱利用裝置的材質要求，從而降低設備投資。為實現上述目的，本發明提供如下技術方案一種再燃燒設備，包括最內層的再燃室、最外層的爐壁板，高溫廢氣輸入通道、高 溫煙氣輸出通道、冷空氣輸入通道和熱空氣輸出通道；其中，所述再燃室的外側環繞覆蓋有耐熱層，所述耐熱層與所述爐壁板之間形成一空氣 通道，所述耐熱層用以與所述空氣通道內的冷空氣進行熱交換；所述高溫廢氣輸入通道穿過所述爐壁板和空氣通道與所述再燃室連通，用以向所 述再燃室內輸送燃燒設備產生的包含可燃物的高溫廢氣；所述高溫煙氣輸出通道穿過所述爐壁板和空氣通道與所述再燃室連通，用以將高 溫廢氣再燃燒產生的高溫煙氣通過所述熱交換降溫后輸送至余熱利用設備；所述冷空氣輸入通道設置在所述爐壁板外，并穿過所述爐壁板與所述空氣通道連 通，用以向所述再燃室內輸送冷空氣；
所述熱空氣輸出通道設置于所述爐壁板外，并穿過所述爐壁板與所述空氣通道連 通，用以將通過熱交換產生的熱空氣直接輸送至燃燒設備。一種應用上述再燃燒設備的余熱回收方法，該方法包括在再燃室內收集并點燃燃燒設備產生的高溫廢氣；在所述高溫廢氣燃燒過程中，利用燃燒產生的熱量對位于再燃室外側空氣通道內 的冷空氣進行加熱，同時利用所述冷空氣對高溫廢氣燃燒產生的高溫煙氣進行冷卻；將冷空氣受熱后形成的熱空氣通過熱空氣輸出通道回送至所述燃燒設備，同時將 降溫后的高溫煙氣通過高溫煙氣輸出通道輸送至后續余熱利用設備。經由上述的技術方案可知，與現有技術相比，本發明提供的再燃燒設備及其余熱 回收方法，通過高溫廢氣輸入通道將含有可燃物的高溫廢氣輸入到再燃室內進行再燃燒， 同時將高溫廢氣本身攜帶的熱量和高溫廢氣在再燃室中再燃燒時產生的熱量通過耐熱層 傳遞給空氣通道中的冷空氣，再將所述冷空氣加熱成為熱空氣的同時也對所述高溫廢氣燃 燒產生的高溫煙氣進行降溫；再通過將熱空氣直接回送至燃燒設備，即可實現熱能源的再 利用，同時也節約了現有余熱回收系統中的金屬熱交換器等熱交換設備，大大降低了余熱 回收的設備成本；同時將降溫后的高溫煙氣輸出給后續余熱鍋爐等余熱利用設備，可有效 降低余熱利用設備對材質的要求，進而降低了所述余熱利用設備的成本，節約了能源；并 且，采用本發明實施例提供的再燃燒設備能夠對高溫廢氣中的較大顆粒(粗顆粒)起到降 塵作用，進而可以降低大顆粒物對后續余熱利用設備的磨損影響，并能減輕后續煙氣除塵 處理裝置的處理負荷。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據 提供的附圖獲得其他的附圖。圖1為傳統余熱回收系統的組成結構示意圖；圖2為本發明實施例一再燃燒設備的整體結構示意圖；圖3為本發明實施例一再燃燒設備的部分結構的俯視示意圖；圖4為圖3所示實施例一再燃燒設備的部分結構的剖面示意圖；圖5為本發明實施例四再燃燒設備的部分結構的俯視示意圖；圖6為圖5所示實施例四再燃燒設備的部分結構的剖面示意圖；圖7為本發明實施例五再燃燒設備的部分結構的俯視示意圖；圖8為圖7所示實施例五再燃燒設備的部分結構的剖面示意圖；圖9為本發明實施例六的余熱回收方法在具體應用示意圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。請參閱附圖2、附圖3和附圖4，本發明實施例一公開了一種再燃燒設備包括再燃 室1、耐熱層2、爐壁板3、空氣通道4、高溫廢氣輸入通道7、助燃介質輸入通道8、冷空氣輸 入通道9和熱空氣輸出通道10 ；其中，所述再燃燒設備的最內層為再燃室1，耐熱層2環繞覆蓋在再燃室1的外側，用于 保護在高溫環境中工作的再燃室1 ；所述再燃燒設備的最外層為爐壁板3，環繞覆蓋在再燃 室1外側的耐熱層2與最外層的爐壁板3之間形成一個空腔，即形成一個空氣通道4，當高 溫廢氣在所述再燃室1內燃燒時，所述再燃室1外側的耐熱層2在空氣通道4內與所述冷 空氣輸入通道9輸送的冷空氣進行熱交換，以將所述冷空氣加熱為熱空氣，同時對高溫廢 氣燃燒產生的高溫煙氣進行降溫。所述高溫廢氣輸入通道7穿過爐壁板3和空氣通道4，并與再燃室1連通，助燃介 質輸入通道8與高溫廢氣輸入通道7外露的一側連通，如圖2所示。助燃介質(圖中未標 示)通過助燃介質輸入通道8輸入到高溫廢氣輸入通道7中，并與所述高溫廢氣(圖中未 標示)混合后通過高廢氣輸入通道7輸送到再燃室1中，并在再燃室1中對高溫廢氣進行 再燃燒。所述高溫煙氣輸出通道12將所述高溫廢氣再燃燒后產生的高溫煙氣經熱交換降 溫后從該高溫煙氣輸出通道12排出，送至后續余熱利用設備；基于上述結構，利用所述空 氣通道4內的冷空氣與所述耐熱層2的熱交換，在加熱所述冷空氣的同時也可以在一定程 度上降低所述再燃燒產生的高溫煙氣的溫度，使得所述高溫煙氣從所述高溫煙氣輸出通道 12輸送給后續余熱鍋爐或其他余熱利用設備時，因該高溫煙氣的溫度有所降低，故可以降 低后續余熱鍋爐或其他余熱利用設備對其材質的要求，有效的降低了設備成本。需要注意的是，上述本發明實施例中，助燃介質輸入通道8與高溫廢氣輸入通道7 外露的一側連通方式只是所述助燃介質與所述高溫廢氣混合的一種實現形式而已，本領域 技術人員很容易了解，在具體實施時，所述助燃介質與所述高溫廢氣也可以在再燃室1內 進行混合后，在進行燃燒，本發明實施例中的再燃燒設備并不對此做具體限定。所述冷空氣輸入通道9設置在所述爐壁板3外，其穿過爐壁板3與空氣通道4連 通，用以向所述空氣通道4內輸送冷空氣。由于進入再燃室1中的高溫廢氣本身會攜帶大 量的熱量，以及高溫廢氣在再燃室1中進行再燃燒時也會產生大量的熱量，而所述熱量會 從再燃室1中向外散發，并將熱量傳遞所述耐熱層2，因而在所述再燃燒設備工作時，輸入 到位于再燃室1外側的空氣通道4內的冷空氣會與再燃室1外側覆蓋的耐熱層2進行熱 交換，從而通過大量的熱量將所述冷空氣加熱成為熱空氣，并從所述熱空氣輸出通道10排 出ο熱空氣輸出通道10設置在所述爐壁板3上，其與冷空氣輸入通道9 一樣，同樣穿 過爐壁板3與空氣通道4連通，并將冷空氣加熱后形成的熱空氣輸出，回送至產生所述高溫 廢氣的燃燒設備，如冶金工業用轉底爐、垃圾焚燒爐等，從而不但節約了現有余熱回收系統 中的金屬熱交換器等熱交換設備，而且實現了熱能源的再利用。此外，在上述本發明公開的實施例的基礎上，本發明實施例二提出再燃燒設備還 可設置一個出塵口 11。由于高溫廢氣本身也攜帶有一部分灰塵或是顆粒物，在進入再燃室 1中進行再燃燒后，會使灰塵或顆粒物脫離高溫廢氣，因而可通過出塵口 11將這些灰塵或顆粒物排出再燃燒設備；而所述出塵口 11位于再燃燒設備中的位置可根據實施情況進行 設置，在此不再贅述。另外，在上述本發明公開的實施例的基礎上，本發明實施例三提出當再燃燒設備 中的高溫廢氣輸入通道7設置在再燃燒設備下部時，用以排放再燃燒后產生的高溫煙氣的 高溫煙氣輸出通道12則設置在再燃燒設備的上部；反之，當高溫廢氣輸入通道7設置在再 燃燒設備上部時，所述高溫煙氣輸出通道12則設置在再燃燒設備的下部。需要注意的是，在本實施例中覆蓋在再燃室1外側的耐熱層2的層數，可以根據不 同的高溫環境增加耐熱層2的層數，但至少應該有1層耐熱層2覆蓋在再燃室1外側。此外，在本發明公開的第四實施例中，一種再燃燒設備包括再燃室1、耐熱層2、 爐壁板3、空氣通道4、內保溫層5、高溫廢氣輸入通道7、助燃介質輸入通道8、冷空氣輸入通 道9、熱空氣輸出通道10、出塵口 11和高溫煙氣輸出通道12 ；其中，所述再燃燒設備最內層為再燃室1，耐熱層2環繞覆蓋在再燃室1的外側，用于保 護在高溫環境中工作的再燃室1，環繞覆蓋在再燃室1外側的耐熱層2，與位于耐熱層2外 層的爐壁板3之間形成一個空腔，即形成一個空氣通道4。所述內保溫層5覆蓋在所述爐壁 板3的內壁上，如圖5和圖6所示；高溫廢氣輸入通道7穿過爐壁板3和空氣通道4，并與 再燃室1連通，助燃介質輸入通道8與高溫廢氣輸入通道7外露的一側連通；助燃介質(圖 中未標示)通過助燃介質輸入通道8輸入到高溫廢氣輸入通道7中，并與通過高溫廢氣輸 入通道7輸入的高溫廢氣(圖中未標示)混合后輸送到再燃室1中，并在再燃室1中對高 溫廢氣進行再燃燒；冷空氣輸入通道9設置在與高溫廢氣輸入通道7相對一側的爐壁板3 外，冷空氣輸入通道9穿過爐壁板3與空氣通道4連通。冷空氣(圖中未標示)通過冷空 氣輸入通道9進入空氣通道4中。由于進入再燃室1中的高溫廢氣本身會攜帶大量的熱量，以及高溫廢氣在再燃室 1中進行再燃燒時也會產生大量的熱量，而所述熱量會從再燃室1中向外散發，并將熱量傳 遞所述耐熱層2，因而在所述再燃燒設備工作時，輸入到位于再燃室1外側的空氣通道4內 的冷空氣會與再燃室1外側覆蓋的耐熱層2進行熱交換，從而通過大量的熱量將所述冷空 氣加熱成為熱空氣，并從所述熱空氣輸出通道10排出，同時覆蓋在爐壁板3內壁的內保溫 層5在上述熱交換過程中對熱空氣起到了隔離、保溫作用，既可以有效地保護爐壁板3，提 高熱空氣的出口溫度，又可以有效保溫，使熱空氣所攜帶的熱量不易散失；同時，在冷空氣 與再燃室1外側覆蓋的耐熱層2進行熱交換的過程中，也可以在一定程度上降低所述再燃 燒產生的高溫煙氣的溫度，從而在所述高溫煙氣輸出通道12將所述再燃燒產生的高溫煙 氣輸送給后續余熱鍋爐或其他余熱利用設備時，即可降低余熱鍋爐或其他余熱利用設備對 其材質的要求，有效的降低了設備成本。熱空氣輸出通道10設置在高溫廢氣輸入通道7上方的一側爐壁板3外，熱空氣輸 出通道10與冷空氣輸入通道9 一樣，同樣穿過爐壁板3與空氣通道4連通，并將冷空氣加 熱后形成的熱空氣輸出，回送至產生所述高溫廢氣的燃燒設備，如冶金工業用轉底爐、垃圾 焚燒爐等，不但節約了現有余熱回收系統中的金屬熱交換器等熱交換設備，而且實現了熱 能源的再利用。出塵口 11連接在本發明再燃燒設備的下方，將進行再燃燒后脫離高溫廢氣的灰 塵或顆粒物從出塵口 11排出。高溫煙氣輸出通道12設置在本發明再燃燒設備的上方，將進行再燃燒后的高溫煙氣從所述高溫煙氣輸出通道12排出。請參閱附圖7和附圖8，為本發明公開了的第五個實施例，該實施例提出根據安全 規范要求，當特定的作業場所對于高溫設備的外壁溫度有嚴格要求時，例如在室內通常要 求高溫設備的外壁溫度應小于50°C ；針對此，本實施例提出一種再燃燒設備，其在上述實施 例基礎上還包括外保溫層6，所述外保溫層6覆蓋在爐壁板3的外壁上；在所述再燃燒設 備工作時，輸入到位于再燃室1外側的空氣通道4內的冷空氣會與再燃室1外側覆蓋的耐 熱層2進行熱交換，從而通過大量的熱量將所述冷空氣加熱成為熱空氣，并從所述熱空氣 輸出通道10排出，此時覆蓋在爐壁板3外壁上的外保溫層6與所述內保溫層5的作用相 同，也是對熱空氣起到了隔離、保溫作用，既可以有效地保護爐壁板3，使得爐壁板3的溫度 不致過高，又可以有效保溫，使熱空氣所攜帶的熱量不易散失。此外，本領域技術人員很容易了解，在上述本發明公開的實施例的基礎上，可以同 時在爐壁板3的外壁上添加外保溫層6、在爐壁板3的內壁上添加內保溫層5，使加熱后的 冷空氣的熱量更加不易散失，在保護爐壁板3同時。需要注意的是，在上述添加了內保溫層5和\或外保溫層6的實施例中，所添加的 內保溫層5和外保溫層6的層數，可以根據需要進行添加，但必須保證至少有1層。此外，在上述本發明公開的所有實施例中，冷空氣輸入管道9和熱空氣輸出管道 10可以為多個，具體可根據實際情況進行設置。在本實施例中需要注意的是，根據冷空氣下 沉、熱空氣上升的原理，該再燃燒設備中的冷空氣輸入通道9位于所述爐壁板3上的位置要 低于熱空氣輸出通道10的位置；但并不排除在某些特殊要求的情況下，二者的位置會有其 他方式，本文不再贅述。可以看出，采用上述本發明實施例提供的再燃燒設備，通過在再燃室內進行高溫 廢氣的再燃燒，將高溫廢氣本身攜帶的熱量和高溫廢氣在再燃室中再燃燒時產生的熱量傳 遞給空氣通道中的冷空氣，在將所述冷空氣加熱成為熱空氣的同時也對所述高溫廢氣燃燒 產生的高溫煙氣進行降溫；然后熱空氣直接回送至燃燒設備，即可實現熱能源的再利用，同 時也節約了現有余熱回收系統中的金屬熱交換器等熱交換設備，大大降低了余熱回收的設 備成本；同時將降溫后的高溫煙氣輸出給后續余熱鍋爐等余熱利用設備，可有效降低余熱 利用設備對材質的要求，進而降低了所述余熱利用設備的成本，節約了能源；此外，由于所 述再燃室的容積較大，且所述高溫廢氣被輸入到再燃室后其流速會大大降低，因而本發明 實施例提供的再燃燒設備能夠對高溫廢氣中的較大顆粒(粗顆粒)起到降塵作用，進而可 以降低大顆粒物對后續余熱利用設備的磨損影響，并能減輕后續煙氣除塵處理裝置的處理 負荷。參閱圖9，為本發明實施例六提供的一種利用上述各實施例再燃燒設備的余熱回 收方法的具體應用示意圖，該實施例中的燃燒設備僅以轉底爐為例，但并不局限于此在轉 底爐d生產還原鐵的過程中，會產生含有可燃物質和有害物質的高溫廢氣(圖中未標示)， 將該高溫廢氣輸送到上述本發明實施例提供的再燃燒設備中；而本實施例提供的余熱回收 方法包括A、在再燃室1收集并點燃所述高溫廢氣輸入通道7輸送的高溫廢氣，以使高溫廢 氣進行再燃燒；B、在所述高溫廢氣燃燒的過程中，利用所述高溫廢氣在再燃室1中進行燃燒時產生的大量熱量，通過所述再燃室外側環繞覆蓋的耐熱層，將再燃室內的高溫煙氣與位于所 述再燃室外側的空氣通道內由冷空氣輸入通道9輸送的冷空氣進行熱交換，利用所述熱量 將空氣通道中的冷空氣加熱成為熱空氣，同時利用該冷空氣對所述高溫廢氣燃燒產生的高 溫煙氣進行降溫；C、再將所述冷空氣受熱后形成的熱空氣通過熱空氣輸出通道10直接回送至轉底 爐d中，以此即可實現熱能源的有效再利用，并且可以省略現有系統中的金屬熱交換器等 熱交換設備，從而可以有效的降低余熱回收的設備成本；同時將降溫后的高溫煙氣通過高 溫煙氣輸出通道12輸送至后續余熱鍋爐等余熱利用設備，以此來降低后續余熱利用設備 對于材質的要求，進一步的降低了余熱回收的設備成本。本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他 實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。本領域的技術人員能夠 通過參見實現每一個實施例。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。 對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的 一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明 將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一 致的最寬的范圍。
權利要求
1.一種再燃燒設備，其特征在于，包括最內層的再燃室、最外層的爐壁板，高溫廢氣 輸入通道、高溫煙氣輸出通道、冷空氣輸入通道和熱空氣輸出通道；其中，所述再燃室的外側環繞覆蓋有耐熱層，所述耐熱層與所述爐壁板之間形成一空氣通 道，所述耐熱層用以與所述空氣通道內的冷空氣進行熱交換；所述高溫廢氣輸入通道穿過所述爐壁板和空氣通道與所述再燃室連通，用以向所述再 燃室內輸送燃燒設備產生的包含可燃物的高溫廢氣；所述高溫煙氣輸出通道穿過所述爐壁板和空氣通道與所述再燃室連通，用以將高溫廢 氣再燃燒產生的高溫煙氣通過所述熱交換降溫后輸送至余熱利用設備；所述冷空氣輸入通道設置在所述爐壁板外，并穿過所述爐壁板與所述空氣通道連通， 用以向所述再燃室內輸送冷空氣；所述熱空氣輸出通道設置于所述爐壁板外，并穿過所述爐壁板與所述空氣通道連通， 用以將通過熱交換產生的熱空氣直接輸送至燃燒設備。
2.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，該設備還包括用以將助燃介質與高溫 廢氣混合的助燃介質輸入通道，所述助燃介質輸入通道與高溫廢氣輸入通道外露的一側連通。
3.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述設備還包括用以將所述高溫廢氣再 燃燒后產生的灰塵或顆粒物排出再燃室的出塵口，所述出塵口穿過爐壁板與所述再燃室連通。
4.根據權利要求1所述的設備，其特征在于所述高溫煙氣輸出通道在所述設備上的位置高于所述高溫廢氣輸入通道。
5.根據權利要求1所述的設備，其特征在于所述熱空氣輸出通道在所述設備上的位置高于所述冷空氣輸入通道。
6.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，該設備還包括設置在所述爐壁板內壁的 內保溫層，用以對通過熱交換產生的熱空氣進行保溫。
7.根據權利要求6所述的設備，其特征在于，該設備還包括設置在所述爐壁板外壁的 外保溫層，用以對通過熱交換產生的熱空氣進行保溫。
8.一種應用如權利要求1至7任意一項所述再燃燒設備的余熱回收方法，其特征在于， 該方法包括在再燃室內收集并點燃燃燒設備產生的高溫廢氣；在所述高溫廢氣燃燒過程中，利用燃燒產生的熱量對位于再燃室外側空氣通道內的冷 空氣進行加熱，同時利用所述冷空氣對高溫廢氣燃燒產生的高溫煙氣進行冷卻；將冷空氣受熱后形成的熱空氣通過熱空氣輸出通道回送至所述燃燒設備，同時將降溫 后的高溫煙氣通過高溫煙氣輸出通道輸送至后續余熱利用設備。
全文摘要
本發明實施例公開了一種再燃燒設備及其余熱回收方法；再燃燒設備包括最內層的再燃室、最外層的爐壁板，高溫廢氣輸入通道、高溫煙氣輸出通道、冷空氣輸入通道和熱空氣輸出通道；其中，再燃室的外側環繞覆蓋有耐熱層，耐熱層與爐壁板之間形成一空氣通道，耐熱層用以與空氣通道內的冷空氣進行熱交換；高溫廢氣輸入通道和高溫煙氣輸出通道分別穿過爐壁板和空氣通道與再燃室連通；冷空氣輸入通道和熱空氣輸出通道分別設置在爐壁板外，并穿過爐壁板與空氣通道連通。本發明的實施例充分利用廢氣、空氣通道和再燃室的關系，在將冷空氣加熱為熱空氣的同時，降低了再燃燒產生的高溫煙氣溫度，從而實現了熱能源的再利用，并大大降低了余熱利用設備的成本。
文檔編號F23G7/06GK102116481SQ200910215639
公開日2011年7月6日 申請日期2009年12月30日 優先權日2009年12月30日
發明者沈維民, 賀新華 申請人:中冶長天國際工程有限責任公司