| 权 利 要 求 书 1. 一种分离高温气体携带的熔化状态粉尘的方法， 其特征在于包括以下步 骤： 使携带熔化状态粉尘的高温气体冲刷粘附分离器的内壁， 熔化状态的粉尘 在自身粘性作用下粘附在粘附分离器的内壁上而与高温气体分离， 粘附在内壁 上的熔化状态粉尘在自身重力的作用下流到粘附分离器底部的排液口输出， 净 化后的高温气体从粘附分离器的出气口输入换热器换热冷却后再排出或是进一 步反应 /加热物料后再输入换热器冷却排出； 换热器回收的热量用于加热输入粘 附分离器的气体， 被换热器加热后的气体直接输入或进一步反应后再输入粘附 分离器， 其从换热器吸收的热量单独或是与进一步反应继续增加的热量一起， 使输出粘附分离器的气体温度一直高于熔化状态粉尘的熔点温度。 2. 根据权利要求 1所述的分离高温气体携带的熔化状态粉尘的方法， 其特 征在于： 所述换热器是蓄热式换热器， 通过控制蓄热式换热器的换向操作时间 控制净化后输出粘附分离器的高温气体的温度大于粉尘的熔点温度。 3. 根据权利要求 1所述的分离高温气体携带的熔化状态粉尘的方法， 其特 征在于： 所述粘附分离器内壁面积与所处理的高温气体的流量之比大于 l(m2) /10000(m3/h), 使高温气体携带的熔化状态粉尘的分离效率大于 95%; 所述粘附 分离器内壁面积与所处理的高温气体的流量之比优选为大于 1 (m2)/l 000(m3/h) , 使高温气体携带的熔化状态粉尘的分离效率大于 99%。 4. 根据权利要求 1所述的分离高温气体携带的熔化状态粉尘的方法， 其特 征在于： 所述粘附分离器为离心式粘附分离器、 过滤式粘附分离器或者两种类 型分离器的组合； 离心式粘附分离器使携带熔化状态粉尘的高温气体在其内空 中旋转， 高温气体中携带的熔化状态粉尘即在离心力的作用下被甩离高温气体 并粘附到分离器的内壁上， 从而与高温气体分离； 过滤式粘附分离器是使携带 熔化状态粉尘的高温气体从其内由过滤材料堆砌成的过滤层的空隙中穿过， 熔 化状态的粉尘被粘附在过滤材料上而与高温气体分离。 5. 一种用于实现权利要求 1至 4中任一项所述方法的粘附分离器， 其特征 在于： 所述粘附分离器为离心式粘附分离器， 离心式粘附分离器包括壳体、 内 空、 至少一个进气口、 至少一个出气口和至少一个排液口， 内空由粘附分离器 的内壁围成并基本为圓柱状， 进气口和出气口开设于壳体端部并与内空连通， 排液口开设于壳体位置较低的一端并与内空的底部连接， 粘附分离器的内壁上 设置斜切于内空轴线的气体旋转导向条。 6. 根据权利要求 5所述的粘附分离器， 其特征在于： 所述气体旋转导向条 为一体成型于粘附分离器内壁上的凸出条或弹簧状螺旋导向条， 或是单独成型 后装入离心式粘附分离器内空中的弹簧状螺旋导向条。 7. 根据权利要求 5所述的粘附分离器， 其特征在于： 所述内空的数量为一 个或一个以上， 进气口和出气口分别开设于壳体的不同端部， 一个以上的内空 为并联结构并共用进气口、 出气口和排液口。 8. 根据权利要求 7所述的粘附分离器， 其特征在于： 所述离心式粘附分离 器的一个以上内空由筒形耐火砖码放间隔而成， 筒形耐火砖的外形基本为正方 形或长方形， 所述气体旋转导向条设于筒形耐火砖的内壁上或直接置于筒形耐 火砖的内空中。 9. 一种用于实现权利要求 1至 4中任一项所述方法的粘附分离器， 其特征 在于： 所述粘附分离器为过滤式粘附分离器， 所述过滤式粘附分离器包括外壳、 进气口、 过滤层、 出气口和排液口， 所述过滤层是由过滤材料堆砌成的含有空 隙的过滤层， 过滤材料包括金属材料、 耐火材料、 矿物原料或固体燃料中的一 种或几种的组合。 10. 根据权利要求 9所述的粘附分离器， 其特征在于： 所述过滤层是由基本 为矩形的耐火砖砝放成的多层多排多列的格子状结构， 矩形耐火砖之间形成格 子状的内空。 11. 应用权利要求 1至 4中任一项所述的分离高温气体携带的熔化状态粉尘 的方法生产可燃性气体、 炼铁、 熔化粉状固体物料、 生产玻璃或加热物料。 |
本发明涉及对高温气体携带的熔化状态粉尘进 行分离或收集的技术， 尤其 是一种对高温气体携带的熔化状态的金属或矿 物粉尘进行高效率分离并对气体 的热量进行回收利用的方法和设备， 以及上述方法和设备在固体燃料燃烧、 固 体燃料气化、 固体物料加热熔化、 玻璃熔制、 冶金等工业领域中的应用。 背景技术
在固体燃料燃烧技术领域， 特别是煤的燃烧技术领域， 由于煤中的灰份难 于净化， 煤的使用范围受到很多限制， 以致许多对燃料洁净程度要求较高的窑 炉中只能使用价格昂贵的液体燃料或气体燃料 。
例如， 在申请号为 200620012646.2、 发明名称为"以煤代油洁净燃烧器 "的 中国实用新型专利中， 介绍了一种煤的洁净燃烧和液态除渣技术， 其对高温气 体中熔化状态粉尘的分离方法是： 利用空气旋流器沿圓柱状炉膛切向喷入的空 气产生离心旋转力， 从而使熔化状态粉尘从高温气体中分离并粘附 在炉膛壁上， 再以熔融状态排出。 该实用新型虽然能分离大部份煤灰， 但是仍存在以下问题 以致煤灰的分离效率不高： （1)输入炉膛的空气量必须与输入炉膛的燃料 相适 应， 因此限制了空气旋流器在圓柱状炉膛壁上的布 置数量； （2)因为输入炉膛的 空气必须与输入炉膛的煤粉迅速混合完全燃烧 ， 所以限制了空气旋流器必须布 置在煤粉输入炉膛的附近位置， 而不能沿圓柱状炉膛的长度方向无限布置； （3) 当需要提高熔化状态粉尘的分离效率而延长圓 柱状炉膛时， 空气旋流器不能沿 圓柱状炉膛的长度方向无限布置， 因此在圓柱状炉膛的延长段内的高温气体就 没有足够的旋转力， 熔化状态粉尘的分离效率不高， 一般只能达到 50-80%; (4) 当需要提高熔化状态粉尘的分离效率而延长圓 柱状炉膛时， 会使炉膛外壁的散 热面积增加， 导致炉内温度降低， 炉内的煤灰冷凝成固体而不能保持熔融状态 分离。
由于以上问题的存在， 煤的洁净燃烧仍然是煤燃烧技术领域的难题， 在陶 瓷、 玻璃等对燃料洁净度要求很高的工业领域， 煤灰的分离效率在仅 50-80%是 远远不够的， 必须达到 95%以上， 甚至要达到 99.5%以上， 所以目前仍然只能使 用燃料油、 天然气或含灰份很少的石油焦等洁净度很高的 燃料， 却不能通过使 用市场价格低很多的煤来降低成本。 在燃煤发电技术领域， 煤粉旋风炉是比较先进的燃烧技术， 旋风炉同样也 是釆用切向进风装置输入的助燃空气使煤粉燃 烧产生的高温气体在旋风炉中离 心旋转来分离熔化状态的煤灰 ,但是熔化状态煤灰的分离效率不高，仅在 50-70% 左右， 这造成煤灰粘附在锅炉管壁上影响传热效率， 如何有效分离旋风炉中烟 气携带的熔化状态的灰份一直是困扰发电行业 的难题。
在固体燃料气化、 固体物料加热熔化、 玻璃熔制、 冶金等高温化学反应技 术领域中， 由于目前还没有较成熟的方法和设备对高温气 体携带的熔化状态粉 尘进行有效分离， 所以主要釆用以下措施避免在高温气体中产生 大量熔化状态 的粉尘：
1、降低高温化学反应的温度，避免在高温气 中产生大量熔化状态的粉尘；
2、 在高温气体中产生大量熔化状态的粉尘时， 输入低温气体将高温气体迅 速冷却， 使高温气体中的大量熔化状态粉尘迅速冷却凝 结成固体；
3、 使用很洁净的燃料， 如燃料油或天然气；
4、 将需要熔化的物料以较大的颗粒状接受高温气 体加热熔化， 避免粉状物 料分散在高温气体中并熔化；
5、 使用电弧炉代替高温气体直接加热物料。
但是， 以上措施都会降低生产效率和能源利用效率， 增加生产成本， 现举 例说明 ¾口下：
第一、 在固体燃料气化、 特别是煤气化技术领域， 一般釆用固定床煤气发 生炉， 煤中的灰份在固体状态排除， 这就要求气化温度低于煤中灰份的熔融温 度， 一般在 1100-1250°C之间， 煤在这种低温状态下的气化效率较低， 煤气的热 值不高， 煤气中还含有很多污染环境的焦油， 而且用于气化的煤种要求也较高， 价格较贵。
第二、在煤制类天然气技术领域，申请号为 200610075185.8、发明名称为"煤 制类天然气或氢气"的中国发明专利申请中， 分离煤灰的方法是将携带熔化状态 煤灰的高温可燃性气体与冷的可燃性气体混合 ， 激冷降温使熔化状态的煤灰冷 却成固体后再经旋风收尘器收集， 这种方法不利于收集高温可燃性气体所含有 的热量， 需要使用非常复杂的方法制备煤气化用的高温 蒸汽， 造成系统复杂、 投资高、 热转换效率不到 80%。
第三、 在玻璃、 轧钢、 冶金等工业窑炉中， 对燃料的洁净度要求较高， 主 要使用燃料油或天然气。 然而， 从这些工业窑炉输出的烟气温度很高， 如果利 用蓄热式换热器技术回收其中的烟气余热， 用以将含氧气体加热到较高温度做 煤粉的气化剂， 则能有效利用工业窑炉的烟气余热， 有利于煤粉在高于煤的灰 份熔点温度生产煤气， 提高煤气的热转换效率， 这样就可以替代这些窑炉原先 需要使用的燃料油或天然气， 从而降低生产成本。 但是， 由于没有有效的分离 高温气体携带的熔化状态粉尘的设备， 利用工业窑炉烟气加热含氧气体气化粉 煤生产煤气的构思还无法实现。
第四、 在玻璃生产技术领域， 目前热效率最高的是釆用蓄热式换热器回收 烟气热量的玻璃池窑， 在玻璃池窑内玻璃配合料浮在玻璃液面上受到 上部火焰 辐射传热逐渐熔化， 实际熔化玻璃原料所吸收的热量也只占到燃料 燃烧产生热 能的 25-30%, 其余 70-75%的热能通过窑炉表面散热和烟气带走而浪 费掉了。如 果能将玻璃配合料研磨成粉状喷入高温气体中 ， 粉状物料的比表面积非常高， 传热效率极高， 就可以使玻璃配合料迅速熔化， 只需要比传统玻璃窑体积小得 多的窑炉， 就可以熔化同样重量的玻璃配合料， 这样不仅可以大幅减少玻璃窑 表面散热， 还可以减少烟气量。 但是， 玻璃配合料是以粉体状态喷入高温气体 中的， 高温气体中含有大量熔化状态的玻璃粉尘， 必须研制出高效率的分离高 温气体携带的熔化状态玻璃配合料的设备， 再通过间壁式或蓄热式换热器回收 高温气体中含有的热量， 才可以实现上述构思而大幅降低玻璃生产的能 耗。
第五、 在冶金化学领域， 如《冶金工程设计》 第三册 (冶金工业出版社出版 2006年 6月第 1版第三章)介绍， 闪速炉的使用较广泛， 具有热效率高的特点， 但由于烟气中含尘量大， 容易堵塞上升烟道和余热锅炉。 如研制出高效率的分 离高温气体携带的熔化状态粉尘的设备， 即能将高温气体净化后再输入换热器 回收热量而加热闪速炉内需要的含氧气体， 有利于回收高温气体中的余热， 改 善环境。
第六、 在冶金化学领域， 特别是炼铁技术领域， 主要釆用高炉炼铁技术， 该技术是将颗粒状或块状铁矿石与焦炭混合投 入高炉， 在高炉内的高温还原气 氛中将铁矿石还原提炼铁。 由于颗粒状或块状铁矿石的比表面积很低， 传热和 还原炼铁的反应速度很慢， 需要耗费大量的焦炭和热能。 如研制出分离高温气 体携带的熔化状态粉尘的方法， 即可将粉状的铁矿石分散在高温还原气体中， 粉状铁矿石的比表面积很大， 传热和还原的效率将会很高， 粉状铁矿石会在还 原气体中迅速熔化和还原而析出液态铁和熔化 状态的炉渣， 只要利用分离高温 气体中携带的液态铁和熔化状态炉渣的设备即 可回收液态铁和熔化状态的炉 渣， 再利用换热器回收高温气体中的热量加热含氧 气体， 高温含氧气体再与煤 粉不完全燃烧可以制造出高温还原气体， 这样就可以不用或少用焦炭， 创新炼 铁方法， 节约能源。
第七、 在耐火材料生产技术中， 熔制电熔锆钢玉砖必须使用电弧炉直接加 热耐火砖原料， 消耗大量电能， 成本极高。
另外， 在许多高温化学反应技术领域中， 为有效利用高温气体的余热， 普 遍使用换热器技术， 但换热器要求高温气体非常洁净， 不得含有大量熔化状态 的粉尘， 否则很快就会堵塞换热器， 导致其无法继续运行。 由于目前还没有高 效的分离高温气体携带的熔化状态粉尘的设备 ， 还无法利用换热器回收含有大 量熔化状态粉尘的高温气体的热量。
综上所述， 在上述及其他高温化学反应中， 凡是涉及分离高温气体携带的 熔化状态粉尘的， 都亟需有效的方法和设备， 来实现高温气体所携带的熔化状 态粉尘的高效分离， 以提高生产效率、 节约能源、 改善环境。 发明内容
本发明的目的在于： 提供一种能够对高温气体携带的熔化状态粉尘 进行高 效分离， 并对气体热量进行回收利用的方法、 设备及其应用。
为了实现上述目的， 本发明提供了一种分离高温气体携带的熔化状 态粉尘 的方法， 其包括以下步骤： 使携带熔化状态粉尘的高温气体冲刷粘附分离 器的 内壁， 熔化状态的粉尘在自身粘性作用下粘附在粘附 分离器的内壁上而与高温 气体分离， 粘附在内壁上的熔化状态粉尘在自身重力的作 用下流到粘附分离器 底部的排液口输出， 净化后的高温气体从粘附分离器的出气口输入 换热器换热 冷却后再排出或是进一步反应 /加热物料后再输入换热器冷却排出； 换热器回收 的热量用于加热输入粘附分离器的气体， 被换热器加热后的气体是直接输入或 进一步反应后再输入粘附分离器的， 其从换热器吸收的热量单独或是与进一步 反应继续增加的热量一起， 使输出粘附分离器的气体温度一直高于熔化状 态粉 尘的熔点温度。
与现有技术相比， 本发明使用换热器回收净化后高温气体的热量 ， 并将其 用于加热输入粘附分离器的气体， 既有利于回收高温气体中的热量， 又能提高 输出粘附分离器的高温气体的温度， 使其一直高于熔化状态粉尘的熔点温度， 因此有效解决了为提高粉尘分离效率而延长粘 附分离器内空长度时导致的高温 气体温度下降至粉尘熔点以下， 以致粉尘无法顺利分离和排出的问题， 提高了 粘附分离器分离熔化状态粉尘的效率； 同时， 熔化状态粉尘分离效率的提高又 避免了换热器的堵塞， 使净化后高温气体的热量更易于回收， 而且回收效率更 高。 可见， 粘附分离器和换热器配合使用后， 二者在功能上彼此支持， 性能都 得到了进一步改进。
作为本发明分离高温气体携带的熔化状态粉尘 的方法的一种改进， 所述换 热器是蓄热式换热器， 通过控制蓄热式换热器的换向操作时间控制净 化后输出 粘附分离器的高温气体的温度大于粉尘的熔点 温度。 蓄热式换热器的工作原理 是将两组蓄热室分置于粘附分离器的两侧并每 隔一段时间交替换向工作一次， 因此蓄热式换热器与粘附分离器组合后， 能保持携带熔化状态粉尘的高温气体 从输入粘附分离器直到净化后输出粘附分离器 的整个过程， 温度都基本不变， 从而彻底解决了为提高熔化状态粉尘分离效率 而延长粘附分离器内空长度时， 高温气体在延长的内空中温度会逐渐下降的问 题。 经测试， 向粘附分离器输入 的携带熔化状态粉尘的高温气体的温度是 1650°C时， 设定粘附分离器与蓄热式 换热器的组合的换向工作时间为一小时 /次， 输出粘附分离器的净化后的高温气 体的温度是 1450°C ; 当换向工作时间缩短为 30分钟 /次时， 输出粘附分离器的 净化后的高温气体的温度可提高到 1550- 1600 °C。
作为本发明分离高温气体携带的熔化状态粉尘 的方法的一种改进， 所述粘 附分离器内壁面积与所处理的高温气体的流量 之比大于 l(m 2 )/10000(m 3 /h),使高 温气体携带的熔化状态粉尘的分离效率大于 95%; 所述粘附分离器内壁面积与 所处理的高温气体的流量之比优选为大于 l(m 2 )/1000(m 3 /h), 使高温气体携带的 熔化状态粉尘的分离效率大于 99%。 可见， 换热器对输入粘附分离器气体的升 温作用使粘附分离器的内壁面积有了很大的提 高空间， 便于实现对粘附分离器 的内壁面积与所处理的高温气体的流量之比的 控制， 从而使高温气体的净化效 果更好， 蓄热室也不会因高温气体携带残余未分离的熔 化状态粉尘粘结在蓄热 室中而堵塞， 回收热量的效率也因此得到了进一步的提高。
作为本发明分离高温气体携带的熔化状态粉尘 的方法的一种改进， 所述粘 附分离器为离心式粘附分离器、 过滤式粘附分离器或者两种类型分离器的组合 ； 离心式粘附分离器使携带熔化状态粉尘的高温 气体在其内空中旋转， 高温气体 中携带的熔化状态粉尘即在离心力的作用下被 甩离高温气体并粘附到分离器的 内壁上， 从而与高温气体分离； 过滤式粘附分离器是使携带熔化状态粉尘的高 温气体从其内由过滤材料堆砌成的过滤层的空 隙中穿过， 熔化状态的粉尘被粘 附在过滤材料上而与高温气体分离。
为了实现上述目的， 本发明还提供一种用于实现上述任一段落所述 方法的 粘附分离器， 其为离心式粘附分离器， 包括壳体、 内空、 至少一个进气口、 至 少一个出气口和至少一个排液口， 内空由粘附分离器的内壁围成并基本为圓柱 状， 进气口和出气口开设于壳体端部并与内空连通 ， 排液口开设于壳体位置较 低的一端， 并与内空的底部连接， 粘附分离器的内壁上设置斜切于内空轴线的 气体旋转导向条。 气体旋转导向条能使高温气体在通过离心式粘 附分离器的内 空时不断旋转而产生分离高温气体中携带的熔 化状态粉尘的离心力， 为获得更 高的粉尘分离效率， 只要不断延长内空长度， 即可增加壁面的面积， 从而使分 离熔化状态的粉尘效率达到 95%以上， 有效解决了现有技术中空气旋流器不能 无限布置以致高温气体离心旋转力不足的问题 。
作为本发明离心式粘附分离器的一种改进， 所述气体旋转导向条为一体成 型于粘附分离器内壁上的凸出条或弹簧状螺旋 导向条， 或是单独成型后装入离 心式粘附分离器内空中的弹簧状螺旋导向条。
作为本发明离心式粘附分离器的一种改进， 所述内空的数量为一个或一个 以上， 进气口和出气口分别开设于壳体的不同端部， 一个以上的内空为并联结 构并共用进气口、 出气口和排液口。 并联结构的多个内空能够将大量的高温气 体分散成小股气流并对其进行分别净化， 从而大幅增加高温气体与壁面的接触 面积， 使熔化状态粉尘的分离效率大幅提高； 同时， 这种结构对粘附分离器外 壳的表面积增加不多， 因此有利于减少散热， 能够保持熔化状态粉尘在达到足 够高的分离效率之前不会由于降温过多而凝固 ， 保证粘附在内壁上的熔化状态 粉尘顺利自排液口输出。 经测试， 使用上述粘附分离器分离熔化状态的粉尘效 率可达 95-100%。
作为本发明离心式粘附分离器的一种改进， 所述离心式粘附分离器的一个 以上内空由筒形耐火砖码放间隔而成， 筒形耐火砖的外形基本为正方形或长方 形， 所述气体旋转导向条设于筒形耐火砖的内壁上 或直接置于筒形耐火砖的内 空中。 这种结构不仅有利于粘附分离器的砌筑和维护 ， 而且相邻筒形耐火砖之 间有一定的间隙， 温度变化时不容易出现因耐火材料的体积膨胀 或收缩而损坏 粘附分离器的现象， 避免了大规格的粘附分离器容易因温度变化而 出现耐火材 料裂缝的问题， 有利于延长离心式粘附分离器的使用寿命。
为了实现上述目的， 本发明还提供一种用于实现上述任一段落所述 方法的 粘附分离器， 其为过滤式粘附分离器， 包括外壳、 进气口、 过滤层、 出气口和 排液口， 所述过滤层是由过滤材料堆砌成的含有空隙的 过滤层， 过滤材料包括 金属材料、 耐火材料、 矿物原料或固体燃料中的一种或几种的组合。 上述过滤 式粘附分离器的过滤材料取材广泛， 有利于对各种高温化学反应中的原材料或 中间产物进行利用， 而且过滤材料的表面构成粘附分离器的内壁面 ， 与离心式 粘附分离器相比， 内壁面积大幅增加， 内空的间隙更小， 因此分离熔化状态粉 尘的效率更高， 经测试可达 99- 100%。
作为本发明过滤式粘附分离器的一种改进， 所述过滤层是由基本为矩形的 耐火砖砝放成的多层多排多列的格子状结构， 矩形耐火砖之间形成格子状的内 空。 高温气体通过格子状的内空时会因每层耐火砖 的阻碍而呈紊流状态， 紊流 状态的高温气体中的熔化状态粉尘会因不规则 运动而冲刷并粘附在粘附分离器 的内壁上， 只要有足够多层数的耐火砖， 就可以达到足够高的分离效率， 而且 过的阻 ，、因 ^比不固 形状 耐火材料 矿物原 或固体燃 ^等堆^ 7的过滤 层的阻力小， 有利于降低高温气体通过过滤式粘附分离器的 阻力。 为了实现上述目的， 本发明还提供一种生产可燃性气体的方法， 其包括以 下步骤：
(1)利用换热器将含氧气或水蒸汽的气体加热至 200-1600 °C作为气化剂；
(2)将粉状固体燃料分散到所述 200- 1600 °C的气化剂中， 二者发生气化反应 生成温度高于固体燃料中所含灰份熔点温度的 含 CO、 ¾的高温可燃性气体和熔 化状态灰份， 将携带熔化状态灰份的高温可燃性气体输入粘 附分离器中分离熔 化状态灰份并输出净化后的高温可燃性气体； 或
将所述 200- 1600 °C的气化剂输入以颗粒或块状固体燃料为过滤 材料的过滤 式粘附分离器中， 所述颗粒或块状固体燃料与气化剂发生气化反 应， 生成温度 高于固体燃料中所含灰份熔点温度的含 CO、 ¾的高温可燃性气体和熔化状态的 灰份， 熔化状态的灰份被未反应的颗粒或块状固体燃 料过滤分离， 得到净化的 高温可燃性气体， 粘附分离器中消耗的过滤材料由颗粒或块状固 体燃料加入设 备输入补充；
(3)将净化后的高温可燃性气体输入步骤（1)所 的换热器中换热冷却至 800°C以下再输出， 回收的热量用于加热步骤 (1)所述的含氧气或水蒸汽的气体； 所述换热器为间壁式换热器或蓄热式换热器， 所述含氧气或水蒸汽的气体 为空气、 氧气、 水蒸汽三种气体之一或组合， 所述固体燃料为煤炭、 石油焦、 生物质材料、 含碳矿物燃料、 含可燃物的生活或工业垃圾中的一种或多种。
应用分离高温气体携带的熔化状态粉尘的方法 生产可燃性气体， 彻底改变 了传统的煤气生产技术， 实测结果表明其具有以下优点： 第一、 此方法生产的 可燃性气体不含焦油， 解决了传统的煤气生产技术产生焦油污染环境 的问题； 第二、分离高温可燃性气体携带的熔化状态粉 尘的效率达到 99.5%以上， 所生产 的可燃性气体含尘量极低， 达到燃料油或天然气的洁净程度； 第三、 热转换效 率达到 90%以上， 远高于传统的煤气生产技术的 60-70%; 第四、 由于气化反应 温度高， 对煤的品质要求较低， 普通品质的煤就可以使用， 因此与传统的煤气 生产相比， 煤的成本可以降低 20-30%; 第五、 由于本发明是把气化剂通过换热 器加热后再气化燃料， 燃料的气化效率大幅提高， 甚至可将含可燃物的生活或 工业垃圾作为燃料使用， 有利于净化和处理城市生活和工业垃圾。
为了实现上述目的， 本发明还提供一种生产高温可燃性气体并利用 其加热 物料的方法， 其包括以下步骤：
(1)利用换热器将含氧气体或含水蒸汽的气体加 热到 500-1600°C ;
(2)将粉状固体燃料分散到所述 500-1600°C的含氧气体或含水蒸汽的气体 中， 二者发生气化反应生成温度高于固体燃料所含 灰份熔点温度的含 CO、 ¾ 的高温可燃性气体和熔化状态灰份， 将携带熔化状态灰份的高温可燃性气体输 入粘附分离器中分离熔化状态灰份并输出净化 后的高温可燃性气体；
(3)将净化后的高温可燃性气体输入工业窑炉 ， 与经换热器加热后输入工业 窑炉的含氧气体混合燃烧， 产生 1200-2000°C的高温气体而对工业窑炉中的物料 力口热；
(4)将工业窑炉中加热物料后的气体输入步骤 (1)和步骤 (3)所述的换热器冷 却降温后输出，换热器回收的热量用于加热步 骤 (1)和步骤 (3)所述的含氧气体和 / 或含水蒸汽的气体；
所述工业窑炉为玻璃熔窑、 冶金反射炉或轧钢加热炉。
应用分离高温气体携带的熔化状态粉尘的方法 生产可燃性气体并利用其加 热物料， 彻底改变了传统工业窑炉使用煤气的技术， 可以直接利用工业窑炉中 的气体与换热器热交换加热气化剂， 通过高温气化剂气化固体燃料产生温度高 于固体燃料中灰份熔点的可燃性气体， 有效利用了工业窑炉气体的余热， 提高 了热效率， 实测结果表明， 本发明比传统使用煤气技术的工业窑炉热效率 提高 30%以上； 与传统使用煤气的工业窑炉相比，使用此方法 生产的高温可燃性气体 加热的窑炉温度更高， 达到了与使用燃料油或天然气相同的窑炉温度 ； 粘附分 离器分离高温可燃性气体携带的熔化状态灰份 的效率达到 99.5%以上，所产生的 可燃性气体含尘量极低， 达到燃料油或天然气的洁净程度， 完全能够代替原先 工业窑炉上使用的燃料油或天然气， 使燃料成本降低 50%以上。
为了实现上述目的， 本发明还提供一种炼铁方法， 其包括以下步骤：
(1)利用换热器将含氧气体加热到 500-1600°C作为氧化剂， 将氧化剂分作第 一和第二两部份；
(2)将步骤 (1)所述的第一部份氧化剂与燃料和粉状铁矿石 混合， 氧化剂与燃 料不完全燃烧产生 1500°C以上的含 CO、 ¾的高温还原性气体， 粉状铁矿石在
(3) ^夺含有熔化状态的铁矿石、 液态'铁和熔化状态的炉渣的高温还原性气体 输入粘附分离器中， 熔化状态的铁矿石、 液态铁和熔化状态的炉渣粘附于分离 器的内壁上， 未完全还原的熔化状态的铁矿石在高温还原性 气体的作用下继续 还原析出液态铁和熔化状态的炉渣， 液态铁和熔化状态的炉渣从粘附分离器的 排液口输出， 再通过撇渣器将液态铁与炉渣分开， 输出净化后的高温还原性气 体；
(4)将经粘附分离器分离净化后输出的高温还原 性气体与步骤 (1)所述的第二 部份氧化剂混合， 二者完全燃烧所产生的 1500°C以上的高温气体输入步骤 (1)所 述的换热器冷却后排出， 换热器回收的热量用于加热步骤 (1)所述的含氧气体。
作为本发明炼铁方法的一种改进， 所述粘附分离器收集的液态铁和熔化状 态的炉渣从排液口输出前， 先通过一层煤炭或焦炭过滤层， 以使未完全还原的 渣。 ' ' 、 、 、 S '、 、 、 '、 、 '、 '、 ' ' ' 、 作为本发明炼铁方法的一种改进， 所述粘附分离器为离心式过滤分离器或 过滤式粘附分离器， 过滤式粘附分离器的过滤材料是煤炭或焦炭。 使用煤炭或 焦炭作为粘附分离器的过滤材料， 未完全还原的熔化状态的铁矿石在煤炭或焦 炭过滤层中会继续还原析出液态铁和熔化状态 的炉渣， 使排液口输出的液体中 少含或不含铁矿石。
为了实现上述目的， 本发明还提供另一种炼铁方法， 其包括以下步骤：
(1)利用换热器将含氧气体加热到 500-1600°C作为氧化剂， 将氧化剂分作第 一和第二两部份；
(2)将步骤 (1)所述的第一部份氧化剂与燃料混合， 二者不完全燃烧产生 1500°C以上的含 CO、 ¾的高温还原性气体；
(3)将上述高温还原性气体输入以颗粒或块状铁 矿石为过滤层的粘附分离 器， 颗粒或块状铁矿石在高温还原性气体作用下受 热熔化并还原析出液态铁和 熔化状态的炉渣， 液态铁和熔化状态的炉渣从粘附分离器的排液 口输出， 再通 过撇渣器将液态铁与炉渣分开；
(4)将经粘附分离器分离净化后输出的高温还原 性气体与步骤 (1)所述的第二 部份氧化剂混合， 二者完全燃烧所产生的 1500°C以上的高温气体输入步骤 (1)所 述的换热器冷却后排出， 换热器回收的热量用于加热步骤 (1)所述的含氧气体。
作为本发明另一种炼铁方法的改进， 所述粘附分离器收集的液态铁和熔化 状态的炉查从排液口输出前 、 通过 层煤 ^ 焦炭过滤，：、以使 ^完全还原 炉渣。
与传统的高炉炼铁技术相比， 本发明的炼铁方法可以不用或少用焦炭， 节 约焦炭成本约 50-100%;传统的高炉炼铁需另外设几组庞大的热 炉轮流预热助 燃空气， 本发明由于对高温气体的热量回收利用而不需 要单独设热风炉， 体积 大幅减小， 炉体表面散热减少 50%以上； 炼铁装置也比传统的炼铁高炉结构更 简单、 紧凑， 具有体积小、 投资低的优势。
为了实现上述目的， 本发明还提供一种熔化粉状固体物料的方法， 其包括 以下步骤：
(1)由换热器将含氧气体加热到 5 00-l 6 00°C ;
(2)将步骤 (1)所述的 500-1600 °C的含氧气体输入到反应塔中， 与燃料和粉状 固体物料混合， 含氧气体与燃料燃烧产生 1200-2000°C的高温气体， 粉状固体物 料分散到 1200-2000 °C的高温气体中熔化成为液态粉尘；
(3)将含有液态粉尘的高温气体输入粘附分离器 ， 液态粉尘分离汇集成的液 态熔融物从排液口输出， 净化后的高温气体从出气口输出；
(4)将净化后的高温气体输入步骤 (1)所述的换热器中换热冷却后排出， 换热 器回收的热量用于加热步骤 (1)所述的含氧气体。
本发明熔化粉状固体物料的方法用于生产玻璃 时， 所述固体物料是玻璃配 合料， 所述液状熔融物是液体状态的玻璃， 从排液口输出的液体状态的玻璃输 入澄清池消除气泡后输入成型设备成型， 再输入退火设备降温退火后得到玻璃 制品。
用本发明熔化粉状固体物料的方法生产玻璃， 玻璃配合料呈粉状喷入高温 气体中， 在不到 1 秒钟的时间内就从固体状态熔化为玻璃液， 传热效率极高； 而传统玻璃熔窑是将一层配合料浮在玻璃液面 上受配合料上层火焰传热熔化， 需要 1 小时以上才能完全熔化， 两者传热效率相差极大。 实测结果表明， 在生 产相同重量的玻璃时， 本发明的炉体体积只有传统玻璃窑炉体积的 1/3 , 窑炉表 面散热减少 50%以上， 烟气排放损失热量减少 40%以上， 燃料消耗量减少 40% 以上。
本发明熔化粉状固体物料的方法用于有色金属 冶炼时， 所述反应塔是冶金 闪速炉， 所述粉状固体物料为粉状硫化矿物。 与传统技术相比， 本发明冶金闪 速炉与粘附分离器相结合， 能够有效分离熔化状态的粉尘， 输出洁净的高温气 体， 并将高温气体再输入换热器回收热量以加热含 氧气体， 热效率大幅提高， 实测结果表明能够节约燃料 30%左右。
为了实现上述目的， 本发明还提供一种熔制耐火砖的方法， 其包括以下步 骤：
(1)由换热器将含氧气体加热到 8 00-l 6 00°C ;
(2)将燃料分散到步骤 (1)所述的 800- 1600 °C的含氧气体中， 二者混合燃烧产 生 1600-3000°C的高温气体；
(3)将 1600-3000°C的高温气体输入以耐火砖原料为过滤 层的粘附分离器中， 耐火砖原料在 1600-3000°C的高温气体作用下受热熔化成液体状 态， 并从排液口 输出， 浇注成型并冷却得到需要形状的耐火砖， 净化后的高温气体从粘附分离 器的出气口输出；
(4)将净化后的高温气体与低温气体混合冷却到 1800°C以下， 再输入步骤 (1) 所述的换热器中换热冷却后排出， 换热器回收的热量用于加热步骤 (1)所述的含 氧气体；
所述耐火砖原料的主要成份为 A1 2 0 3 、 Zr0 2 、 Si0 2 三种成份之一或组合。 相同的温度: 满足生产 4告钢玉砖等^ ί火材 ί牛所 求 度, 测结果表明， 使 的成本却只有传统电弧炉生产锆钢玉砖电能成 本的 60%。
综上所述， 在固体燃料燃烧、 固体燃料气化、 固体物料熔化、 玻璃生产、 冶金化学反应及其他高温化学反应的技术领域 中， 凡是需要分离高温气体携带 的熔化状态粉尘的， 都可以通过应用本发明分离高温气体携带的熔 化状态粉尘 的方法进一步改进上述高温化学反应的方法和 技术， 实现提高生产效率、 节约 能源、 改善环境的目的。 附图说明
下面结合附图和具体实施方式， 对本发明分离高温气体携带的熔化状态粉 尘的方法、 设备、 应用及其有益技术效果进行详细说明。
图 1为本发明的离心式粘附分离器第一实施方式 结构示意图。
图 2为离心式粘附分离器所使用的耐火砖的结构 意图。
图 3为本发明的离心式粘附分离器第二实施方式 结构示意图。
图 4为本发明的过滤式粘附分离器的结构示意图
图 5至图 13为应用本发明分离高温气体携带的熔化状态 尘的方法的各种 窑炉结构示意图。 具体实施方式
本发明中熔化状态的粉尘是指温度在自身熔点 温度以上而呈液体状态的粉 尘， 包括但不限于金属、 矿物原料的熔融产物之一或其组合， 如煤的灰份或粉 状金属铁， 高温气体的温度大于粉尘的熔点温度。 高温气体中熔化状态粉尘的 来源为： （1)高温气体在输入粘附分离器内空之前携带 熔化状态粉尘； （2)将固 体材料或固体燃料分散到输入粘附分离器内空 的气体中发生物理和 /或化学反应 产生的熔化状态粉尘； （3)气体在输入过滤式粘附分离器后与过滤式 附分离器 本发明使用粘附分离器分离高温气体携带的熔 化状态粉尘， 并使用换热器 冷却高温气体同时回收其热量， 换热器回收的热量再用于加热直接输入或反应 后输入粘附分离器的气体， 从而实现高温气体的高效分离及热量回收。 本发明 使用的粘附分离器包括离心式粘附分离器和过 滤式粘附分离器两种类型， 以下 分别对其进行说明。
请参阅图 1 , 本发明的离心式粘附分离器的第一实施方式包 括壳体 12、 进 气口 13、 出气口 14、 排液口 15和气体旋转导向条 16。 其中， 壳体 12基本为圓 筒状， 壳体 12的内壁围成大致为圓柱状的内空 17, 进气口 13、 出气口 14分别 开设于壳体 12的两端， 并分别与内空 17相切连接。 排液口 15开设于壳体 12 位置较低的一端， 并与内空 17的底部连接。 气体旋转导向条 16设于壳体 12的 内壁上， 斜切于内空 17的轴线。 壳体 12的材料为内衬耐火材料金属外壳、 内 衬耐火材料水冷金属外壳、 水冷金属外壳或耐火材料外壳四种之一或组合 。
使用时， 携带粉尘的高温气体从进气口 13输入粘附分离器的内空 17, 进气 口 13与内空 17的相切结构、气体旋转导向条 16的导向都使高温气体在内空 17 中螺旋前进， 并冲刷壳体 12的内壁， 高温气体携带的熔化状态粉尘在离心力的 作用下被甩离高温气体粘附到离心式粘附分离 器的内壁上， 并在自身重力作用 下， 流到粘附分离器的底部从排液口 15排出， 净化后的气体从出气口 14输出。 由于高温气体的温度大于粉尘的熔点温度， 因此粉尘从排液口 15排出前不会凝 固。 显然， 进气口 13、 出气口 14、 排液口 15、 气体旋转导向条 16的数量、 形 状、 大小等都可以根据实际需要进行调整。
上述离心式粘附分离器可以由图 2所示的耐火砖 18制成， 耐火砖 18的内 空 17为圓柱状， 外壁则大致为圓形、 正方形或长方形。 耐火砖 18的内壁上设 有斜切于内空 17轴线的气体旋转导向条 16。
请参阅图 3 , 为了能够对大流量的高温气体进行及时处理， 并保证熔化状态 粉尘的分离效率， 本发明给出离心式粘附分离器的第二实施方式 ， 其与第一实 施方式不同的是， 外壳 12基本为正方体或长方体， 内部包括由耐火砖 18码放 间隔成的数条并联圓柱状内空 17。 这些内空 17排列成多排多列的格子状， 并共 用进气口 13、 出气口 14和排液口 15。 使用时， 从进气口 13输入的大股高温气 体分别进入不同的内空 17中， 而被分为多个小股， 这些小股的高温气体分别在 所在内空 17中净化后， 再汇成一股从出气口 14排出， 各个内空 17的侧壁粘附 的熔化状态粉尘则在重力作用下分别流到粘附 分离器的底部， 汇成一股后从排 液口 15排出。 并联内空 17的设置能够大大增加粘附分离器的内壁面积 使其 对熔化状态粉尘的粘附、 分离能力大大增强， 通过控制耐火砖 18的行数、 列数 和层数， 轻松实现对粉尘的高度分离净化。 与直接延长分离器的长度相比， 这 样的结构有利于缩小散热面积而保持热量。
虽然图 3所示离心式粘附分离器的多个内空 17为并联结构， 但在其他实施 方式中， 离心式粘附分离器的多个内空也可设置为串联 结构， 或者是串并联混 用的结构。
在其他实施方式中， 为了提高对高温气体的导向作用， 上述所有离心式粘 附分离器及其耐火砖 18的气体旋转导向条 16也可以为弹簧状螺旋导向条， 螺 旋状导向条可以直接成型于耐火砖 18的内壁，也可以单独成型后装入耐火砖 18 或离心式粘附分离器的内空 17中。
请参阅图 4, 本发明的过滤式粘附分离器包括壳体 12a、 进气口 13a、 出气 口 14a、 排液口 15a和过滤层。 其中， 壳体 12a基本为正方体或长方体； 进气口 13a、 出气口 14a分别开设于壳体 12a的两端， 并分别与内空 17a连接； 排液口 15a开设于壳体 12a位置较低的一端， 并与内空 17a的底部连接； 过滤层则是由 多排多列多层矩形耐火砖 18a码放成格子状而砌成，矩形耐火砖 18a之间形成格 子状的内空 17a。
使用时， 携带熔化状态粉尘的高温气体从进气口 13a输入， 从过滤材料堆 砌的过滤层的内空 17a中穿过，熔化状态的粉尘粘附在耐火砖 18a的壁面上，并 在自身重力或与自身重力同流向的高温气体的 作用下从过滤层的内空 17a 中流 到底部的排液口 15a排出， 净化后的高温气体从出气口 14a输出。
本发明过滤式粘附分离器通过控制耐火砖 18a 的行数、 列数和层数， 能够 控制过滤式粘附分离器中壁面的总面积与高温 气体的流量之比， 轻松实现对粉 尘的高度分离净化。
在过滤式粘附分离器的其他实施方式中， 壳体 12a 内的过滤层可不使用耐 火砖， 改而由适当厚度的金属材料或固体材料堆积而 成， 所述金属材料包含废 铜或废铁， 所述固体材料包含焦炭、 块状煤或矿物原料。
需要说明的是，上述各种粘附分离器 (包括离心式和过滤式)都具有单独的进 气口、 出气口、 排液口来实现相应的进气、 出气、 排液功能， 但是在粘附分离 器与其他设备连用时， 其排液口也可以与进气口或出气口为同一个开 口， 只要 能实现相应的功能即可。
以下将给出使用本发明粘附分离器分离高温气 体携带的熔化状态粉尘、 并 使用换热器冷却高温气体同时回收其热量的窑 炉实施例， 并对窑炉的结构和工 作流程进行说明。 以下应用实例并非穷举， 凡是应用本发明所述分离高温气体 中的熔化状态粉尘的方法和设备， 均落入本发明的保护范围内。
实施例 1
图 5所示为一种应用本发明分离高温气体携带的 化状态粉尘方法的窑炉， 其包括离心式粘附分离器 1、 过滤式粘附分离器 10、 间壁式换热器 2、 燃料或粉 状物料输送及流量控制设备 3、 气体输入设备 4、 燃料输入口 30和气体输出口 50。 离心式粘附分离器 1的出气口和过滤式粘附分离器 10的进气口连接， 过滤 式粘附分离器 10与离心式粘附分离器 1共用一个排液口 15。间壁式换热器 2包 括两个管道， 其中一个管道的入口与过滤式粘附分离器 10的出气口连接， 此管 道的出口则为气体输出口 50; 间壁式换热器 2的另一个管道入口与气体输入设 备 4连接， 此管道的出口则与离心式粘附分离器 1的进气口 13连接。 燃料输入 口 30开设于离心式粘附分离器 1的进气口 13附近， 燃料和粉状物料输送和流 量控制设备 3通过燃料输入口 30与离心式粘附分离器 1连接。
上述窑炉用于生产可燃性气体， 其工作原理为： 由气体输入设备 4将含氧 气体输入间壁式换热器 2加热到 200-700 °C之间的某一温度值，例如加热到 350°C 后从进气口 13输入离心式粘附分离器 1 ; 由燃料或粉状物料输送及流量控制设 备 3将粉状固体燃料从燃料输入口 30输入离心式粘附分离器 1内， 粉状固体燃 料与含氧气体点燃发生气化反应， 生成温度高于粉状固体燃料所含灰份熔点的 高温可燃性气体， 例如 1600°C的高温可燃性气体， 这种含有熔化状态灰份的高 温可燃性气体在离心式粘附分离器 1 内初步分离一部份熔化状态的灰份后， 再 输入与离心式粘附分离器 1连接的过滤式粘附分离器 10, 在离心式粘附分离器 1和过滤式粘附分离器 10的分离作用下， 熔化状态的灰份从排液口 15排出、 净 化后的高温可燃性气体再输入间壁式换热器 2, 将热量传递给含氧气体， 可燃性 气体被冷却到 800 °C以下任一温度值， 例如 500 °C后从气体输出口 50输出。
所述气体输入设备 4釆用风机， 在输入的空气中加入水蒸汽， 或通过富氧 空气发生设备、 制氧设备提高空气的含氧量， 并可加入部份水蒸汽以提高可燃 性气体的热值。
所述固体燃料包含煤炭、 石油焦、 生物质材料、 含碳矿物燃料、 含可燃物 的生活或工业垃圾其中之一或组合。
所述离心式粘附分离器 1 的内衬和过滤式粘附分离器 10内的材料釆用优质 硅砖， 可以承受 1600°C的高温环境。 当使用煤作为燃料时， 煤的灰份熔点一般 在 1150-1350°C , 要求控制粘附分离器内的温度在 1350°C以上， 例如控制在 1550°C左右， 此温度既在优质硅砖允许的使用温度范围内， 气化反应效果也比 较好。
在离心式粘附分离器 1内， 煤粉发生如下气化反应：
一、 以空气作为气化剂发生的气化反应：
2C+0 2 =2CO+221.2kJ;
2CO+ O 2 =2CO 2 +566.0 kJ;
C+ 0 2 =C0 2 +393.8 kJ;
C0 2 +C=2CO-172.6kJ;
二、 以水蒸汽作为气化剂发生的气化反应：
C+2H 2 O=CO 2 +2H 2 -90.2 kJ;
C+H 2 0=CO+H 2 -131.4 kJ。
根据上述气化反应化学方程式， 以空气作为气化剂时主要是放热反应， 以 水蒸汽作为汽化剂时主要是吸热反应， 适当提高空气中的含氧量可以减少可燃 性气体中氮的含量， 提高可燃性气体的热值， 但离心式粘附分离器 1 内的反应 温度也会相应提高，当达到一定限度时，反应 温度会达到 1600°C以上，如 1750°C , 这样就会超过优质硅砖允许的使用温度， 如果增加一部份水蒸汽作为气化剂， 由于水蒸汽与煤的气化反应是吸热反应， 就可以适当降低离心式粘附分离器 1 内的气化反应温度， 适当调整气化剂中的含氧量和含水蒸汽量， 尽量减少含氮 量， 就可以实现既控制离心式粘附分离器 1 内的反应温度在优质硅砖允许的温 度范围内， 又获得高热值的可燃性气体； 通过间壁式换热器 2 的换热作用， 把 高温可燃性气体降低到适当温度再输出， 有效地利用了高温可燃性气体中的热 量， 加热后的含氧气体作为气化剂， 更有利于提高固体燃料的气化效果。
由于间壁式换热器 2—般只能将含氧气体加热到 200-700 °C，效果不是很好， 如釆用蓄热式换热器， 可以将含氧气体加热到 500-1600°C , 本发明优选蓄热式 换热器， 以下实施例均釆用蓄热式换热器。
实施例 2
图 6所示为一种应用本发明分离高温气体携带的 化状态粉尘方法的窑炉， 其包括离心式粘附分离器 1、 蓄热式换热器 20、 两个旋风炉或反应塔 6、 燃料或 粉状物料输送及流量控制设备 3、 气体输入设备 4、 燃料输入口 30、 气体输出口 50、 阀门 51、 气体换向闸板 52和烟气换向闸板 53。 离心式粘附分离器 1的内 空为先并联后串联的对称式结构， 蓄热式换热器 20的两组蓄热室分置于离心式 粘附分离器 1的两侧，并各自通过一个旋风炉或反应塔 6与离心式粘附分离器 1 的进气口 /出气口相连接。燃料或粉状物料输送及流量 制设备 3通过阀门 51和 燃料输入口 30与旋风炉或反应塔 6相连。 气体输入设备 4与蓄热式换热器 20 的两组蓄热室分别相连， 并通过两个气体换向闸板 52打开或关闭与对应蓄热室 的连通状态。 蓄热式换热器 20通过烟气换向闸板 53打开或关闭与气体输出口 50的连通状态。
蓄热式换热器 20的工作原理是将两组蓄热室交替运行， 分为吸热升温周期 和降温放热周期， 实现对高温气体中热量的回收。 两组蓄热室换向回收高温气 体中热量的操作过程如下 (以下简称换向操作)： 首先， 左侧烟气换向闸板 53 关 闭， 右侧烟气换向闸板 53打开， 左侧气体换向闸板 52打开， 右侧气体换向闸 板 52关闭， 气体输入设备 4将含氧气体从左侧打开的气体换向闸板 52向左侧 蓄热室输入， 含氧气体在左侧蓄热室内温度逐渐升高到 500-1600°C之间的某一 温度值， 如 1200 °C后再进入左侧旋风炉或反应塔 6, 在左侧旋风炉或反应塔 6 内与燃料或粉状物料输送及流量控制设备 3从打开的左侧阀门 51(右侧阀门 51 关闭 )输入的燃料或物料产生高温化学反应， 生成熔化状态的粉尘和高温气体， 如 1650°C的熔化状态的粉尘和高温气体； 含有熔化状态粉尘的高温气体输入离 心式粘附分离器 1 , 熔化状态的粉尘被收集下来从排液口 15排出， 净化后的高 温气体从右侧旋风炉或反应塔 6经过并进入右侧蓄热室， 高温气体加热右侧蓄 热室中的蓄热材料， 温度逐渐降低至 800 °C以下， 如降低到 500°C或 300°C后从 打开的右侧烟气换向闸板 53输出。 在这一过程中， 左侧蓄热室内的蓄热材料将 热量传递给含氧气体完成左侧蓄热室内蓄热材 料的降温放热周期， 右侧蓄热室 内的蓄热材料吸收高温气体中的热量完成右侧 蓄热室内蓄热材料的吸热升温周 期。
每隔一段时间， 进行一次换向操作， 按上述操作方法反向从右侧蓄热室输 入含氧气体， 从右侧旋风炉或反应塔 6 内输入燃料或物料， 从左侧蓄热室输出 净化并降温后的反应气体， 周而复始进行上述换向操作， 就实现了应用粘附分 离器和蓄热室分离熔化状态粉尘并回收含有熔 化状态粉尘的高温气体所含热量 的目的。
图 6所示的窑炉可用于生产可燃性气体， 釆用的操作方式包括如下两种：
A、从燃料或粉状物料输送及流量控制设备 3输入粉状固体燃料， 与气体输 入设备 4输入的含氧气体按上述换向操作方法交替在 侧旋风炉 6内发生气化 反应， 交替从两侧气体输出口 50输出可燃性气体。
B、 由气体输入设备 4 从左（或右）侧蓄热室输入含氧气体预热到选 自 500-1200°C之间的某一温度值， 如 1000°C后进入旋风炉 6与燃料或粉状物料输 送及流量控制设备 3 输入的粉状固体燃料发生完全燃烧反应， 产生高于固体燃 料中所含灰份熔点温度的高温气体和熔化状态 的灰份， 如 1700°C或 1600°C的高 温气体和熔化状态的灰份， 经粘附分离器 1净化， 熔化状态的灰份从排液口 15 输出， 净化的高温气体进入右（或左）侧蓄热室加热 其中的蓄热材料后降温至 300 °C以下， 如 200或 150°C后从右 (或左)侧气体输出口 50排放。 隔一段时间， 由气体输入设备 4从右 (或左)侧蓄热室输入水蒸汽预热到选自 1450°C-1600°C之 间的某一温度值， 如 1580°C后进入旋风炉 6与燃料或粉状物料输送及流量控制 设备 3输入的粉状固体燃料发生气化反应产生选自 1400-1500°C之间的某一温度 值， 如 1450°C的含 CO、 ¾的高温可燃性气体和熔化状态的灰份， 经粘附分离 器 1净化， 熔化状态的灰份从排液口 15输出， 含 CO、 ¾的高温可燃性气体输 入左 (或右)侧蓄热室加热其中的蓄热材料后， 气体降温至 500°C以下， 如 300°C 或 150°C后从左 (或右)侧气体输出口 50输出。这种操作方法在一侧全部釆用水蒸 汽作气化剂， 输出的可燃性气体成份中 CO和 ¾占总量的 95%以上， 具有很高 的热值。
图 6所示的窑炉还可以用于生产玻璃， 操作方法是： 从燃料或粉状物料输 送及流量控制设备 3向左 (或右)侧反应塔 6输入粉状固体燃料和粉状玻璃配合料 的混合物， 从气体输入设备 4 输入的含氧气体经左 (或右)侧蓄热室预热至选自 500-1600°C之间的某一温度值， 如 1000 °C后与粉状固体物料在左 (或右)反应塔 6 内产生高温燃烧反应， 达到选自 1200-2000°C之间的某一温度值， 如 1600°C , 粉 状玻璃配合料同时分散在 1600°C的高温气体中并迅速受热熔化， 粉状固体燃料 的灰份也是玻璃的组份； 高温气体经粘附分离器 1的分离， 玻璃液从排液口 15 输出， 再输入澄清池， 经成型设备加工成型， 送入退火窑冷却， 成为玻璃产品， 净化后的高温气体输入右 (或左)侧蓄热室中换热冷却后排出。 每隔一段时间， 进 行一次换向操作。
图 6所示的窑炉还可以用于生产有色金属， 反应塔 6釆用闪速炉， 可用于 熔化粉状硫化矿物。 以炼铜为例： 从燃料或粉状物料输送及流量控制设备 3 向 左 (或右)侧反应塔 6 输入硫化铜精矿颗粒， 与经蓄热式换热器 20预热至选自 500-1600°C之间的某一温度值， 如 800°C的高温含氧气体在左 (或右)侧反应塔 6 内混合传质传热， 反应达到选自 1200-2000°C之间的某一温度值， 如 1400°C , 在 1400°C的高温作用下¾化铜精矿颗粒完成氧化脱 ^ £、 熔化反应， 并放出大量的 热， 铜锍和熔化状态的炉渣经粘附分离器 1收集后从排液口 15输出并输入沉淀 池，经澄清分离分别从锍口和渣口放出铜锍和 炉渣，净化后的高温气体输入右 (或 左)侧蓄热室中换热冷却后排出。 每隔一段时间， 进行一次换向操作。
实施例 3
图 7所示为一种应用本发明分离高温气体携带的 化状态粉尘方法的窑炉， 其包括过滤式粘附分离器 10a、 蓄热式换热器 20、 颗粒或块状物料加入设备 7、 气体输入设备 4、 气体输出口 50、 气体换向闸板 52和烟气换向闸板 53。 过滤式 粘附分离器 10a的过滤层是颗粒或块状固体燃料 11 ,蓄热式换热器 20的两组蓄 热室分置于过滤式粘附分离器 10a的两侧。 颗粒或块状物料加入设备 7设于过 滤式粘附分离器 10a的上部。 气体输入设备 4与蓄热式换热器 20的两组蓄热室 分别相连， 并通过两个气体换向闸板 52打开或关闭与对应蓄热室的连通状态。 蓄热式换热器 20通过烟气换向闸板 53打开或关闭与气体输出口 50的连通状态。
图 7所示窑炉用于生产可燃性气体， 工作原理如下： 由气体输入设备 4从 左侧蓄热室输入含氧气体， 经左侧蓄热室加热至 200-1600°C之间的某一温度值， 如 1300 °C的含氧气体输入粘附分离器 10a; 由颗粒或块状物料加入设备 7将颗 粒或块状固体燃料 11输入过滤式粘附分离器 10a,颗粒或块状固体燃料 11与输 入的 1300 °C的含氧气体发生气化反应生成高于固体燃料 中所含灰份熔点温度的 含 CO、 ¾的高温可燃性气体， 如 1600°C的高温可燃性气体， 颗粒或块状固体 燃料 11 中含有的灰份受热熔化并从排液口 15输出， 净化的高温可燃性气体则 进入右侧蓄热室并加热右侧蓄热室中的蓄热材 料，高温可燃性气体冷却至 800°C 以下， 如 300°C后， 从右侧气体输出口 50输出； 每隔一段时间换向一次， 交替 从两侧气体输出口 50输出可燃性气体。
在上述窑炉中， 过滤式粘附分离器 10a中的颗粒或块状的固体燃料 11既是 生产可燃性气体的燃料， 又是过滤式粘附分离器 10a中的过滤材料。
实施例 4
图 8所示为一种应用本发明分离高温气体携带的 化状态粉尘方法的窑炉， 其与实施例 2(图 6)的结构基本相同， 区别是在两组蓄热室之间增加了一条含氧 气体输送管路 54, 含氧气体输送管路 54的气体流量由流量调节阀 55调节。
图 8 所示的窑炉用于炼铁， 工作原理是： 由燃料或粉状物料输送及流量控 制设备 3从燃料输入口 30向左侧反应塔 6内加入粉状铁矿石和燃料， 燃料在左 侧反应塔 6内与从气体输入设备 4输入蓄热式换热器 20的左侧蓄热室加热的一 部分达到 500-1600°C之间的某一温度， 如 1300°C的含氧气体混合燃烧， 产生高 于铁矿石熔点的高温还原性气体， 如 1700 °C的高温还原性气体， 粉状铁矿石分 散在 1700°C高温还原性气体中受热熔化， 铁氧化物被还原析出液态铁， 高温气 体和熔化状态的铁矿石、 液态铁、 炉渣的混合物输入离心式粘附分离器 1 中， 熔化状态的铁矿石、 液态铁、 炉渣粘附在粘附分离器 1 的壁面上， 并受到高温 还原性气体的不断冲刷， 粘附在壁面上的铁矿石不断还原析出液态铁， 最终液 态铁和熔化状态的炉渣在重力作用下流到排液 口 15输出， 再由撇渣器将液态铁 和熔化状态的炉渣分开。 经左侧蓄热室换热加温的另一部分高温含氧气 体由流 量调节阀 55控制流量， 从含氧气体输送管路 54输入到右侧的蓄热室上部， 并 与经离心式粘附分离器 1净化的高温还原性气体混合完全燃烧升温到 1500°C以 上， 如 1650°C , 高温气体加热右侧蓄热室的蓄热材料， 降温后的气体从右侧气 体输出口 50排出。 每隔一段时间换向操作一次。
实施例 5
图 9所示为一种应用本发明分离高温气体携带的 化状态粉尘方法的窑炉， 其与实施例 4(图 8)的结构基本相同， 区别是在粘附分离器 1的内空下游与排液 口 15之间增加了一层颗粒状或块状煤炭或焦炭 56及用于添加颗粒状或块状煤 炭或焦炭 56的颗粒或块状物料加入设备 7。
图 9所示的窑炉用于炼铁， 其工作原理与实施例 4(图 8)基本相同， 区别仅 在于： 高温气体和熔化状态的铁矿石、 液态铁、 炉渣的混合物输入离心式粘附 分离器 1并被分离、 还原后， 再通过离心式粘附分离器 1下游的颗粒状或块状 煤炭或焦炭 56, 未完全还原的铁矿石（如果有的话)在煤炭或 炭 56的作用下进 一步还原析出液态铁， 最终液态铁和熔化状态的炉渣在重力作用下流 到排液口 颗粒或块状物料加入设备 7及时加入补充。
实施例 6
图 10 所示为一种应用本发明分离高温气体携带的熔 化状态粉尘方法的窑 炉， 其与实施例 4(图 8)的结构基本相同， 区别是将离心式粘附分离器 1改为过 滤式粘附分离器 10b,过滤式粘附分离器 10b的过滤层釆用的过滤材料是颗粒状 或块状煤炭或焦炭 56,并增加了两个用于添加颗粒状或块状煤炭或 焦炭 56的颗 粒或块状物料加入设备 7。
图 10所示的窑炉用于炼铁， 其工作原理与实施例 4(图 8)基本相同， 区别仅 在于： 图 10所示窑炉的粘附分离器是过滤式粘附分离器 10b, 当高温气体和熔 化状态的铁矿石、 液态铁、 炉渣的混合物输入过滤式粘附分离器 10b 中后， 熔 化状态的铁矿石不断被对其有艮强还原作用的 过滤材料 (颗粒状或块状煤炭或焦 炭 56)还原析出液态铁， 液态铁和熔化状态的炉渣在重力作用下流到排 液口 15 输出。 过滤材料在炼铁生产过程中会不断消耗， 消耗量由颗粒或块状物料加入 设备 7及时加入补充。
实施例 7
图 11 所示为一种应用本发明分离高温气体携带的熔 化状态粉尘方法的窑 炉， 其与实施例 4(图 8)的结构基本相同， 区别是将离心式粘附分离器 1改为过 滤式粘附分离器 10a,过滤式粘附分离器 10a的过滤层釆用的过滤材料是颗粒或 块状的铁矿石 57, 并在过滤式粘附分离器 10a的顶部增加了用于添加颗粒或块 状铁矿石 57的颗粒或块状物料加入设备 7。
图 11所示窑炉用于炼铁的工作原理是： 由燃料或粉状物料输送及流量控制 设备 3从物料输入口 30向左侧反应塔 6内输入燃料， 燃料在左侧反应塔 6内与 从气体输入设备 4输入蓄热式换热器 20的左侧蓄热室加热的达到 500-1600 °C之 间的某一温度， 如 1200 °C的一部分含氧气体混合燃烧， 产生高于铁矿石熔点的 高温还原性气体， 如 1650°C的高温还原性气体； 颗粒或块状物料加入设备 7将 颗粒或块状的铁矿石 57输入粘附分离器 10a。颗粒或块状的铁矿石 57既是过滤 材料， 又是炼铁的原料。 左侧反应塔 6内产生的 1650°C的高温还原性气体输入 粘附分离器 10a中， 颗粒或块状的铁矿石 57受热熔化， 铁氧化物被还原析出液 态铁， 液态铁、 熔化状态的炉渣在重力作用下流到排液口 15输出， 由撇渣器将 液态铁和熔化状态的炉渣分开。 经左侧蓄热室换热加温的另一部分高温含氧气 体由流量调节阀 55控制流量， 从含氧气体输送管路 54输入到右侧的蓄热室上 部， 与经过滤式粘附分离器 10a净化的高温还原性气体混合完全燃烧升温达 到 1500°C以上后， 如 1650°C , 高温气体加热右侧蓄热室的蓄热材料， 降温后的气 体从右侧气体输出口 50排出。 每隔一段时间换向操作一次。 实施例 8
图 12 所示为一种应用本发明分离高温气体携带的熔 化状态粉尘方法的窑 炉， 其包括工业窑炉 8、 两组离心式粘附分离器 1、 两组蓄热式换热器 20、 旋风 炉 6、 燃料或粉状物料输送及流量控制设备 3、 两组气体输入设备 4、 气体换向 闸板 52和烟气换向闸板 53。两组离心式粘附分离器 1分置于工业窑炉 8的两侧 并与其连通。 一组蓄热式换热器 20的两组蓄热室分置于工业窑炉 8的两侧并与 其连通， 另外一组蓄热式换热器 20的两组蓄热室分别通过旋风炉 6与两组离心 式粘附分离器 1连通。 燃料或粉状物料输送及流量控制设备 3通过阀门 51和燃 料输入口 30与旋风炉 6相连。 两组气体输入设备 4与两组蓄热式换热器 20的 蓄热室分别相连，并通过气体换向闸板 52打开或关闭与对应蓄热室的连通状态。 两组蓄热式换热器 20分别通过烟气换向闸板 53打开或关闭与气体输出口 50的 连通状态。
图 12所示的窑炉可用于生产高温可燃性气体， 并将其输入工业窑炉 8中燃 烧以加热工业窑炉 8中的物料 80, 具体工作原理如下：
从左侧的两组蓄热室输入含氧气体， 由燃料或粉状物料输送及流量控制设 备 3 将粉状固体燃料输入左侧旋风炉 6 与经左侧的一组对应蓄热室加热至 500-1600°C之间的某一温度值， 如 1000°C的含氧气体混合气化， 生成温度高于 固体燃料所含灰份熔点温度的含 C0、 ¾的高温可燃性气体和熔化状态的灰份， 如 1500°C的高温可燃性气体和熔化状态的灰份； 上述高温可燃性气体和熔化状 态的灰份输入左侧粘附分离器 1 , 熔化状态的灰份从左侧排液口 15排出， 净化 后的高温可燃性气体输入工业窑炉 8 中， 并与经左侧另一组蓄热室加热输入工 业窑炉 8的含氧气体混合燃烧，产生选自 1200-2000°C之间的某一温度值 (具体数 值根据所加热物料的需要确定)的高温气体， 从而加热输入工业窑炉 8内的物料 80, 熔化的物料 80通过工业窑炉 8的出口输出； 工业窑炉 8内的高温气体再输 入右侧的两组蓄热室， 将热量传递给右侧蓄热室中的蓄热材料， 冷却的气体从 气体输出口 50输出。 每隔一段时间换向操作一次。
上述工业窑炉 8可以是玻璃熔窑、 冶金反射炉或轧钢加热炉。
当工业窑炉 8是玻璃熔窑时， 物料 80是玻璃配合料， 玻璃熔窑内高温气体 的温度控制在 1500-2000°C之间的某一温度值，如 1600°C ,玻璃配合料在玻璃熔 窑内受热熔化成玻璃液， 玻璃液从玻璃熔窑的出口输入成型设备加工和 退火窑 冷却， 得到玻璃产品。
当工业窑炉 8是冶金反射炉时， 以炼铜为例： 物料 80是硫化铜精矿颗粒， 反射炉内的高温气体温度控制在 1200-1600°C之间的某一温度值，如 1550°C ,反 射炉内的^ i化铜精矿颗粒在高温作用下发生氧化脱克、 熔化反应， 并放出大量 的热， 生成铜 4 和炉渣， 将铜 4^和炉渣从反射炉的出口输入沉淀池， 经澄清分 离分别从锍口和渣口放出铜锍和炉渣。
当工业窑炉 8是轧钢加热炉时， 物料 80是钢坯， 轧钢加热炉内的高温气体 温度控制在 1300-1500°C之间的某一温度值，如 1380°C ,钢坯被加热到需要的温 度后从轧钢加热炉输出。
另外， 本实施例的蓄热式换热器 20也可以仅为一组， 并釆用和图 11类似 的方法将升温后的含氧气体分为两部分， 一部分通过旋风炉 6与离心式粘附分 离器 1连通， 用于在旋风炉 6中与粉状固体燃料发生气化反应， 另一部分则与 工业窑炉 8连通， 用于与净化后输入工业窑炉 8的高温可燃性气体混合燃烧。
实施例 9
图 13 所示为一种应用本发明分离高温气体携带的熔 化状态粉尘方法的窑 炉， 其包括过滤式粘附分离器 10a、 蓄热式换热器 20、 旋风炉 6、 颗粒或块状物 料加入设备 7、 燃料或粉状物料输送及流量控制设备 3、 阀门 51、 燃料输入口 30、 气体输入设备 4、 气体输出口 50、 气体换向闸板 52、 烟气换向闸板 53、 鼓 风装置 9、 鼓风换向闸板 90和调温风入口 59。 过滤式粘附分离器 10a的过滤层 是颗粒或块状耐火材料 58。蓄热式换热器 20的两组蓄热室分置于过滤式粘附分 离器 10a的两侧，并通过旋风炉 6与粘附分离器 10a连通。颗粒或块状物料加入 设备 7设于过滤式粘附分离器 10a的顶部。 燃料或粉状物料输送及流量控制设 备 3通过阀门 51和燃料输入口 30与旋风炉 6相连。 气体输入设备 4与蓄热式 换热器 20的两组蓄热室分别相连， 并通过两个气体换向闸板 52打开或关闭与 对应蓄热室的连通状态。 蓄热式换热器 20通过烟气换向闸板 53打开或关闭与 气体输出口 50的连通状态。 调温风入口 59开设于蓄热室 5与旋风炉 6的连接 部位， 鼓风装置 9设于气体输出口 50, 并通过鼓风换向闸板 90可开闭地连接至 调温风入口 59,鼓风装置 9能够从气体输出口 50抽取一部份烟气从调温风入口 59输入。
图 13所示窑炉用于熔制耐火材料 58, 工作原理如下： 由气体输入设备 4从 左侧蓄热室输入含氧气体， 含氧气体经左侧蓄热室加热到 800-1600°C之间的某 一温度值， 如 1550°C后输入旋风炉 6, 此时， 左侧的鼓风换向闸板 90关闭； 由 燃料或粉状物料输送及流量控制设备 3从物料输入口 30向左侧反应塔 6内输入 燃料， 燃料与高温含氧气体混合燃烧， 生成温度在 1600-3000°C之间、 高于耐火 材料 58熔点温度的某一温度值的高温气体， 如 2200°C的高温气体； 由颗粒或块 状物料加入设备 7将颗粒或块状耐火材料 58输入粘附分离器 10a, 颗粒或块状 耐火材料 58被输入的 2200 °C的高温气体加热熔化， 从排液口 15输出， 浇注成 型并冷却后得到需要形状的耐火材料； 从粘附分离器 10a输出的高温气体在进 入右侧蓄热室之前与右侧鼓风装置 9通过调温风入口 59输入的低温气体混合而 冷却到蓄热室中耐火材料所能承受的温度 (如 1800 °C以下），之后经右侧蓄热室换 热冷却， 再从右侧气体输出口 50输出； 每隔一段时间换向一次。
所述过滤式粘附分离器 10a 的外壳釆用水冷金属外壳或内衬耐火材料水冷 金属外壳。
所述耐火材料 58的主要成份包含 A1 2 0 3 、 Zr0 2 、 Si0 2 三种成份之一或其组 合， 例如， 熔制莫来石质耐火材料： 含71.8%的八1 2 0 3 、 26.2%的 Si0 2 ; 或熔制 刚玉质耐火材料： 含 99.2%的 A1 2 0 3 、 0.3%的 Si0 2 ; 或熔制锆刚玉质耐火材料: 含 45.4%的 A1 2 0 3 、 41%的 Zr0 2 、 12.5%的 Si0 2 。 以上百分比均为质量百分比。
上述所有使用蓄热式换热器的实施例中， 所述每隔一段时间换向一次的时 间长度一般为 10-60分钟之间的数值。
根据上述说明书的揭示和教导， 本发明所属领域的技术人员还可以对上述 实施方式进行适当的变更和修改。 因此， 本发明并不局限于上面揭示和描述的 具体实施方式， 对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明 的权利要求的保 护范围内。 此外， 尽管本说明书中使用了一些特定的术语， 但这些术语只是为 了方便说明， 并不对本发明构成任何限制。