一种高温炉渣排渣组件的制作方法

本发明涉及基于生活垃圾、工业垃圾以及生物质等可循环、可再生资源的再利用，尤其涉及一种高温炉渣排渣组件。

背景技术：

1、目前，将生物质(一种可再生资源)和低质废塑料(一种可循环资源)的资源化、能源化利用技术主要为热处置技术，分为直接焚烧和热解气化；由于直接焚烧是固态非均相燃烧，存在燃烧不充分、效率低以及燃烧不充分所引起的二次污染、特别是二噁英的排放问题，制约着该技术的广泛应用。而热解气化可以将城市生活垃圾转化为成分较为稳定的气、液、固3种类型产品加以利用，可有效提高其利用效率、利用范围和经济性；从污染物排放角度，热解气化过程是在贫氧或缺氧气氛下进行，从原理上减少了二噁英的生成，同时大部分的重金属在热解气化过程中溶入灰渣，减少了排放量；故发展热解气化技术是实现生活垃圾无害化、资源化、能源化利用的重要途径。

2、热解气化技术是在无氧或缺氧条件下利用热能使其成分发生化合键断裂、异构化和小分子聚合等反应，由大分子有机物转化为小分子燃料气、焦油和焦炭。

3、在生物质(可再生资源)和低质废塑料(可循环资源)的资源化、能源化利用的气化技术中，使用的气化设备排渣口的前端长期与1500℃以上的高温渣液接触，是最容易被烧损的部分。这种高温环境对设备的耐热性和稳定性提出了极高的要求。现有技术中，为避免排渣口高温受损，通常采用水冷壁保护技术、用高性能的耐火材料来制造排渣口、在排渣口表面涂覆隔热涂层等，然而耐火材料耐压强度低，不适用于高负荷设备；隔热涂层耐久性有限，在高温环境下易老化或剥落；现有水冷设计冷却效率低，难以适应长期高温环境。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种高温炉渣排渣组件，用以解决现有高温炉渣排渣通道易损坏、冷却效率低、结构复杂、适配性低等问题中的至少一个。

2、一方面，本发明实施例提供了一种高温炉渣排渣组件；所述冷却套包括第一固定法兰和连接在第一固定法兰一侧的冷却套本体，所述冷却套本体包括相互连通的前端冷却腔和侧壁冷却腔。

3、优选地，所述冷却套还包括冷却水进口、进水通道和冷却水出口，所述冷却水进口从第一固定法兰径向穿入并通过弯头与位于侧壁冷却腔内的进水通道连接。

4、具体地，所述冷却水出口一端通过弯头与侧壁冷却腔相连，并从第一固定法兰径向穿出。

5、进一步地，所述侧壁冷却腔为一端固定在第一固定法兰上的中空管壁部分。

6、进一步地，所述前端冷却腔连接在侧壁冷却腔的自由端，形成沿圆周方向环绕的独立环形空腔。

7、需要说明的是，所述前端冷却腔与侧壁冷却腔连接的侧壁上设有进水孔和出水孔，所述进水孔与进水通道相连，所述出水孔与进水孔紧密相邻设置。

8、优选地，所述前端冷却腔内设有导流隔板。

9、进一步地，所述排渣管包括第二固定法兰和安装在第二固定法兰一侧的内管，所述内管为两端开口的空心锥管结构；内管的内壁所围成的空间构成排渣通道，所述排渣通道沿轴向分为第二排渣区和第一排渣区；所述第二排渣区与第二固定法兰连接，第二排渣区的内管壁厚均匀；所述第一排渣区从与第二排渣区的连接处开始，沿轴向向小端所述内管的壁厚逐渐减小。

10、另一方面，本发明实施例还公开了一种熔融金属反应釜，包括所述高温炉渣排渣组件，与熔融金属反应釜的排渣口连接；所述熔融金属反应釜还包括通过气液通道相互连通的一级熔融金属反应釜和二级熔融金属反应釜。

11、进一步地，所述二级熔融金属反应釜包括釜体外侧壁的下排渣口、中排渣口和上排渣口，所述上排渣口安装上排渣组件，中排渣口安装中排渣组件，下排渣口安装下排渣组件。

12、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

13、1、本发明的排渣组件冷却套采用双腔独立冷却设计，包括前端冷却腔和侧壁冷却腔两个独立的水冷单元，以优化不同受热部位的冷却效果；前端冷却腔：与高温渣液直接接触，优先进行冷却处理，冷却水首先环绕渣口前端进行冷却，再通过出水孔进入侧壁冷却腔继续冷却过程；侧壁冷却腔：作为第二级冷却单元，进一步吸收热量，最终冷却水从上端的冷却水出口排出；

14、双腔独立冷却路径确保高温区域优先降温，显著提升整体冷却效率，延长排渣组件使用寿命，能够实现前端长期与1500℃以上的高温渣液接触而不易损坏；采用冷却水单进单出设计，简化渣口结构，提高系统可靠性，同时便于维护和调整。

15、2、本发明的排渣组件的排渣管的内管采用空心锥管结构，并进行了优化分区设计。其中，靠近渣液进口的一侧为小端，入口尺寸小于出口尺寸，形成渐扩式流道，渐扩结构可降低渣液的初始流速，减少流体与管壁的摩擦，显著降低沿程阻力，通过控制流速变化梯度，形成更稳定的层流状态，有效减少物料堵塞和局部滞留风险；锥形管设计符合渣液流动特性，在入口段抑制湍流产生，在出口段保障排放通畅。

16、3、本发明内管的排渣通道采用分区设计，包括第一排渣区和第二排渣区，靠近渣液进口的第一排渣区采用壁厚沿流动方向渐增的结构设计，该设计具有以下优势：

17、热传导优化：前端较薄的管壁降低了热阻，能更高效地将渣液热量传递至管壁，进而通过侧壁冷却腔的冷却介质进行散热，显著提升传热效率；

18、流体动力学改善：渐增式壁厚设计同步增大了通道前端直径，可有效降低渣料流动阻力，减少物料滞留时间，提升排渣效率；

19、适用性：该结构不仅延长了排渣组件的使用寿命，其简洁的设计特点还便于根据实际工况需求(如结构强度、流量参数等)进行灵活调整。

20、4、本发明的熔融金属反应釜采用多级排渣口设计，通过设置上排渣口、中排渣口和下排渣口分别对应渣液池的上液位、中液位和下液位，实现精准排渣控制，根据上排渣口、中排渣口和下排渣口的不同作用，对排渣组件的具体结构特征进行适应性调整。通过液位-功能-组件的精准匹配，实现生产、维护、检修全周期的渣液控制，差异化组件设计匹配多级排渣系统的不同需求，在高温、高磨损工况下实现高效排渣、长寿命、低维护成本的运行目标。

21、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

1.一种高温炉渣排渣组件，其特征在于，包括排渣管和冷却套；所述冷却套包括第一固定法兰和连接在第一固定法兰一侧的冷却套本体，所述冷却套本体包括相互连通的前端冷却腔和侧壁冷却腔。

2.根据权利要求1所述的排渣组件，其特征在于，所述冷却套还包括冷却水进口、进水通道和冷却水出口，所述冷却水进口从第一固定法兰径向穿入并通过弯头与位于侧壁冷却腔内的进水通道连接。

3.根据权利要求2所述的排渣组件，其特征在于，所述冷却水出口一端通过弯头与侧壁冷却腔相连，并从第一固定法兰径向穿出。

4.根据权利要求2所述的排渣组件，其特征在于，所述侧壁冷却腔为一端固定在第一固定法兰上的中空管壁部分。

5.根据权利要求1所述的排渣组件，其特征在于，所述前端冷却腔连接在侧壁冷却腔的自由端，形成沿圆周方向环绕的独立环形空腔。

6.根据权利要求5所述的排渣组件，其特征在于，所述前端冷却腔与侧壁冷却腔连接的侧壁上设有进水孔和出水孔，所述进水孔与进水通道相连，所述出水孔与进水孔紧密相邻设置。

7.根据权利要求5所述的排渣组件，其特征在于，所述前端冷却腔内设有导流隔板。

8.根据权利要求1所述的排渣组件，其特征在于，所述排渣管包括第二固定法兰和安装在第二固定法兰一侧的内管，所述内管为两端开口的空心锥管结构；内管的内壁所围成的空间构成排渣通道，所述排渣通道沿轴向分为第二排渣区和第一排渣区；所述第二排渣区与第二固定法兰连接，第二排渣区的内管壁厚均匀；所述第一排渣区从与第二排渣区的连接处开始，沿轴向向小端所述内管的壁厚逐渐减小。

9.一种熔融金属反应釜，其特征在于，包括权利要求1～8任一项所述的高温炉渣排渣组件，与熔融金属反应釜的排渣口连接；所述熔融金属反应釜还包括通过气液通道相互连通的一级熔融金属反应釜和二级熔融金属反应釜。

10.根据权利要求9所述的熔融金属反应釜，其特征在于，所述二级熔融金属反应釜包括釜体外侧壁的下排渣口、中排渣口和上排渣口，所述上排渣口安装上排渣组件，中排渣口安装中排渣组件，下排渣口安装下排渣组件。