CN101029727A - 垃圾炉排高温混合层燃焚烧方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垃圾炉排高温混合层燃焚烧方法及其装置，该装置包括电动机1、变速器2、炉排链条3、一次风室7和燃料混合器6，燃料混合器6的叶片6－3为螺旋片状，从动链轮6－1、主动链轮6－2和多个燃料混合器叶片6－3分别通过燃料混合器轴6－4连接，轴6－4中心设有冷却通道6－5，燃料混合器6的轴中心线距链条炉排8上表面的高度为垃圾层高的一半。该方法中垃圾在主动链轮4的带动链条炉排8上持续前进，经主动链轮提供动力的垃圾混合器6搅拌并混合而破碎。本发明无需辅助燃料、燃烧高效环保、初建成本低、适合于中小规模处理量的垃圾焚烧。

Description

垃圾炉排高温混合层燃焚烧方法及其装置

                          技术领域

本发明涉及垃圾炉排高温混合层燃焚烧方法及其装置，特别涉及一种适合于中小型规模的装有垃圾混和器的高温层燃并具有高效低污染特性的垃圾焚烧方法及其装置。

                          背景技术

目前我国每年产生的生活垃圾已达到1.46亿吨，而且以每年6％～7％的速度在递增。另一方面，由于资金、技术和管理等方面的原因，我国城市垃圾的无害化处理率仅为2.3％，换而言之，有约97％以上的城市生活垃圾只能运往城郊长年露天堆放，迄今为止我国历年垃圾的堆存量已高达64.6亿吨，占地5.6万公顷，有200多座城市陷入垃圾的包围之中，垃圾围城的局面，严重损害着城市环境卫生，恶化居民区生活条件，阻碍城市建设的发展。

垃圾的处理不当通常会产生以下污染：(1)土壤不但受到铜、锌和镉等重金属的污染，还有农药在其中的分散、蓄积和残留；(2)空气受到氮氧化物、硫化物、碳氢化物、悬尘和重金属等污染；(3)空气和土壤的污染会导致大气水份、地表水源及地下水的污染。当前垃圾处理的方法主要有：(1)填埋处理。填埋占地面积大，土地资源浪费大。然而无论采用何种技术处理城市生活垃圾，最后总有一定数量的残渣(包括无机物和不燃物)需作最终处理，其最终手段还是填埋。(2)生物处理。堆肥技术是最常用的生物处理技术，堆肥处理所需周期长、处理能力小、产品销路困难等发展比较缓慢。(3)焚烧处理。垃圾燃烧产生的高温烟气可作为热能回收利用，性质稳定的残渣可直接填埋或作建材用。经过焚烧处理，垃圾中的细菌、病毒能彻底被消灭，各种恶臭气体得到高温分解，烟气中的有害气体经处理后可达标排放。由于焚烧处理具有占地少，减容减重比大(体积、重量分别可缩减到原来的8％～12％和25％～40％)，处理彻底迅速、不受天气影响、可回收利用热能等特点，近年来在国内外得到普遍的应用。有些国家，如日本、瑞士、丹麦等，焚烧已成为城市垃圾处理的主要方式。

我国北京、上海、天津、广州、深圳、珠海、杭州、宁波等城市也已建成垃圾焚烧发电厂。这些经济发达地区所建垃圾焚烧发电厂的共同特点是：规模较大；引进国外焚烧炉或炉排；造价较高，不适合我国广大中小城市和经济不发达地区。国外引进的焚烧炉和炉排通常采用的逆推倾斜式往复式炉排(即马丁炉排)包括电动机、变速器、偏转机构、炉排片拉杆和炉排片等部件，由电动机提供动力，经变速器变速传动给偏转机构，偏转机构带动炉排片拉杆，炉排拉杆推拉炉排片做往复运动，使得垃圾层在重力影响向下移动，在炉排的逆推作用下引起垃圾层向上移动，从而使得炉排上的垃圾层获得全面搅拌与焚烧。这种炉排的偏转机构、炉排拉杆和炉排片加工精度要求较高，电动机功率消耗大。因此，有必要开发适合于中小型处理规模的，造价较低的垃圾焚烧方法及其装置。

                        发明内容

本发明的目的在于：对中小型垃圾处理规模的焚烧装置，采用高温空气混合层燃方法；采用链条式炉排和燃料混和器，替代进口的马丁炉排，可大幅度降低焚烧炉的制造成本；混和器能使燃料充分搅拌混和，增大受热面，易于干燥着火；采用高温空气燃烧；无需辅助燃料能处理水分高达50％的垃圾。该垃圾焚烧炉排装置克服现有技术的不足，投资小、运行成本低、热效率高，并符合环保要求。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种垃圾炉排高温混合层燃焚烧装置，包括电动机1、变速器2、炉排链条3、一次风室7、链条炉排8和垃圾漏斗15；所述垃圾漏斗15位于炉膛13内的链条炉排8起始端上方；链条炉排8通过主动链轮4和从动链轮9传动，链条炉排8下方设有一次风室7，通入高温空气助燃；电动机1与变速器2连接，变速器2通过炉排链条3与主动链轮4连接，主动轮4带动动链轮9；所述层燃焚烧装置还包括至少一个燃料混合器6，所述燃料混合器6包括混合器从动链轮6-1、叶片6-3、轴6-4、冷却通道6-5；叶片6-3为螺旋片状，从动链轮6-1、主动链轮6-2和多个燃料混合器叶片6-3分别通过燃料混合器轴6-4连接，轴6-4中心设有冷却通道6-5，混合器从动链轮6-1与主动链轮4连接，燃料混合器6的两端分别安装在炉膛13的炉墙上；燃料混合器6的轴中心线距链条炉排8上表面的高度为垃圾层高的一半。

为进一步实现本发明的目的，所述燃料混合器6为多个，多个燃料混合器6还设有混合器主动链轮6-2，混合器从动链轮6-1位于混合器主动链轮6-2的外侧，前一个燃料混合器主动链轮6-2与后一个燃料混合器的从动链轮6-1连接；最后一个燃料混合器6只设有从动链轮。所述燃料混合器6为5个，均匀分布在主动链轮4和从动链轮9之间。

所述一次风室7由第一个风室7-1、第二个风室7-2、第三个风室7-4、第四个风室7-5、第五个风室7-6组成；各个风室之间用密封档板7-3隔开，各风室进风口放置在一次风室的侧面，放置在炉膛烟道内的空气预热器通过一次风管(7-8)与各风室进风口相连通，一次风由放置在炉膛烟道内的空气预热器通过一次风管7-8提供，在各风室的风道设有调节装置风阀7-7，调节风阀的大小。

一种垃圾炉排高温混合层燃焚烧方法，垃圾经垃圾漏斗15进入炉膛13内的链条炉排8的起始端，垃圾在主动链轮4的带动链条炉排8上持续前进，经主动链轮提供动力的垃圾混合器6搅拌并混合而破碎，同时垃圾在一次风箱7往上吹的高温空气作用下预热、干燥和引燃，垃圾挥发份开始热解并燃烧，直至固定碳燃尽，灰渣到达链条炉排8末端，在挠灰器10的清理和引导下掉进集渣器11，从而完成垃圾的高温燃烧过程。

本发明的工作原理是：本垃圾炉排高温混合层燃焚烧装置，采用链条炉排结构，通过燃料混合器搅拌混合，高温空气助燃，处理垃圾无需前处理，可以处理水份高达50％垃圾；本垃圾高温混合层燃焚烧炉排装置处理垃圾的具体过程是：垃圾置于进料斗内通过动力构件的推动掉落在链条炉排上，高温空气从一次风箱往上吹预热并干燥垃圾，炉拱和炉膛内的高温空气也对垃圾的表层进行辐射干燥和引燃，同时燃料混合器对在运动炉排上的垃圾进行搅拌混合，垃圾水分蒸发以后，高温一次风继续从炉排下往上吹，在高温空气和垃圾充分混合后，挥发份开始热解并燃烧，燃料混合器继续搅拌混合，直至固定碳燃尽，灰渣到达炉排末端，掉进集渣器，从而完成垃圾的高温燃烧过程。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本高效低污染垃圾焚烧炉排装置以垃圾燃烧和热量利用为目的，不需要辅助燃料投入，降低了垃圾处理的运行成本；

(2)链条式炉排与混合器相结合，使得燃料能够混合充分，增大受热面，在保证垃圾能够良好的干燥燃烧同时，降低锅炉制造成本；

(3)用于燃料混合器冷却的空气可以作为部分一次风，减少空气预热量，充分利用热量；

(4)采用高温空气助燃，每个风室通风量不等，保证了炉膛那各风室的合理供风，燃料能很好的和一次风混合，使垃圾燃尽烧透，避免了偏火和斜火现象，提高了炉膛温度，使锅炉燃烧效率增大；

(5)本装置采用高温气体助燃，提高燃烧温度，扩大了对燃料的适应性，能燃烧处理各种垃圾，提高了低热值垃圾的利用率，能彻底消除垃圾中的细菌，污染物，减少烟气中二噁英、呋喃等污染物的排放。

综合以上，本垃圾炉排装置具有处理效率高、环保效果好的优点，可广泛地使用于处理工业和城市生活垃圾，应用前景较广。

                        附图说明

图1是本发明垃圾炉排高温混合层燃焚烧装置图。

图2是图1所示燃料混合器的结构示意图。

图3是图2所示燃料混合器安装固定在炉墙的结构示意图。

图4-1是图1所示链条炉排的结构示意图。

图4-2是图4-1所示链条炉排片的结构示意图。

图5是图1所示一次风室的结构示意图。

                      具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1所示，垃圾炉排高温混合层燃焚烧装置包括电动机1、变速器2、炉排链条3、主动链轮4、混合器链条5、燃料混合器6、一次风室7、链条炉排8、从动链轮9、挠灰器10和集灰器11。

电动机1与变速器2连接，变速器2通过炉排链条3与主动链轮4连接，主动链轮4安装在炉排8前进方向的起始端，其中心轴线与安装在炉排8前进方向末端的从动链轮9中心轴线平行，且两链轮上切点处于同一水平位置。变速器2由电动机1提供动力，主动链轮4则由炉前的变速器2通过炉排链条3而带动。主动链轮4带动的链条炉排8和从动链轮9。

垃圾漏斗15安装于炉排8前进方向的起始端上方，出口平面与主动链轮4中心轴线处于同一平面，垃圾闸板14安装在漏斗的底部，闸板面与链条炉排8平行，且可上下调节来改变垃圾高度限制，垃圾闸板14采用常用的链条锅炉燃料层水冷闸板。垃圾斗15中的垃圾经过自由落下进入链条炉排8上前进的起始位置，垃圾12通过限制垃圾层厚度的垃圾闸板14带入炉膛13，一直处于连续动作状态的链条炉排8通过连续推动使垃圾持续猛烈燃烧。

所述挠灰器10和集灰器11均置于链条炉排8前进方向的末端，其中挠灰器10俗称老鹰铁，尖嘴紧贴在炉排8上面，用于清理炉排上粘结的灰渣，并使灰渣顺着集灰器10的弧面落入集灰器11中；集灰器11为长方形箱体，置于集灰器10的下面，用于收集燃尽的垃圾灰渣，便于收集和处理。

变速器1由圆柱齿轮和螺杆传动联合变速。电动机1采用可控硅无级调速电机。所述炉排链条3和燃料混合器链条5采用单排滚子链。

如图4-1所示，链条炉排8结构包括炉排片8-1和插销8-2。炉排片8-1形状如图4-2所示，由片头8-6和片尾8-7两部分组成，片头8-6为板片状，中间设有一孔，片尾8-7为一端开有片头形状缺口的长方体结构，便于与另一炉排片8-1的片头8-6插入片尾内，片尾8-7缺口两端的片尾体上沿缺口垂直方向分别开有一孔，与片头8-6上的孔配合，便于插销8-2插入；使得炉排片8-1之间通过插销8-2首尾和并列相连接成为链条炉排8；两炉排片之间连接时存在间隙8-3。如图4-2所示，炉排片8-1的片尾两侧面垂直方向开有半圆缺口8-4和长条形缺口8-5，使得两炉排片并列连接时形成圆孔与长条缺口。一次风能通过缝隙8-3、圆孔8-4和长条缺口8-5进入炉排上面的垃圾层，提高了垃圾燃烧时的一次风量和一次风的充满度，由于缝隙8-3并非固定，所以当炉排片在炉排链轮上滚动时，炉排片8-1绕着插销8-2做一定角度的位移，挤压和摩擦缝隙之间的垃圾和废渣。可以自清理缝隙之间的垃圾和废渣，防止堵塞而影响一次风与垃圾的混合。

如图2所示，燃料混合器6包括从燃料混合器从动链轮6-1、燃料混合器主动链轮6-2、燃料混合器叶片6-3、燃料混合器轴6-4、冷却通道6-5。从动链轮6-1位于主动链轮6-2的外侧，燃料混合器叶片6-3为螺旋片状，从动链轮6-1、主动链轮6-2和多个燃料混合器叶片6-3分别通过燃料混合器轴6-4连接，燃料混合器轴6-4中心设有冷却通道6-5。燃料混合器6一共五个，平均分布在链条炉排8的主动链轮4和从动链轮9的之间，从链条炉排8运动方向的起始端到末端，靠近起始端第一个燃料混合器6的轴中心线距链条炉排8上表面的距离为最低垃圾层高的一半(通常为250mm～400mm)，由于垃圾燃烧时，层高的变化近似于线形变化，因此第二、三、四、五个燃料混合器6距链条炉排上表面高度也为线形变化，燃料混合器6的叶片6-3半径略小于燃料混合器6距链条炉排8的上表面高度。第一个燃料混合器6的从动链轮6-1与主动链轮4连接，第一个燃料混合器主动链轮6-2与第二个燃料混合器6的从动链轮连接，依此类推；第五个燃料混合器只设有从动链轮，没有主动链轮。

如图3所示，燃料混合器6的两端分别利用滚动轴承安装在炉墙上，在混合器伸出炉墙的一端安装传动链轮6-1、6-2，该传动链轮与炉排链轮通过燃料混合器链条5连接传动。在炉墙6-12与混合器的相交部位设置支架6-13，中间填充石棉6-11隔热和密封，在支架的外侧连接轴承座6-10，燃料混合器6通过轴承6-15安装在轴承座6-10内，轴承座通过固定螺钉6-14紧固在支架上，在轴承座6-10的外端连接封盖6-7，端盖6-7与燃料混合器轴6-4之间有毛毡圈6-8。在燃料混合器轴6的端部设有冷却风6-5进出口接头及密封圈6-6。轴承座6-10上设置可为轴承6-15加油的油杯6-9。燃料混合器从动链轮6-1由主动链轮4提供动力，通过燃料混合器链条5传动。进入炉膛的垃圾颗粒分布不均匀，有较大的颗粒，有中等大小的颗粒，也有细小的颗粒，而且垃圾的胶结性又比较强，则燃烧效果将会比较差。垃圾的层中的垃圾颗粒不会是比较均匀的，颗粒大的地方垃圾层对空气阻力较大，通过的风量较少。相反，在细小颗粒较多的地方，则垃圾层对空气的阻力小，风量就较高，而且会把细小的颗粒吹起来，通风不均问题就会更加严重。大块垃圾较多处就会在受热中粘结起来，风透不过，而难于燃烧完全。当垃圾通过设置在炉排燃料堆层内的混合器时，随着燃料混合器6的转动，分开交错的三维螺旋状混合器叶片6-3在垃圾层内转动翻滚，而垃圾层又随着链条炉排8前进，因此不停地将结块垃圾搅散并翻滚混合，以提高燃烧效率。

如图5所示，一次风室7包括第一个风室7-1、第二个风室7-2、密封档板7-3、第三个风室7-4、第四个风室7-5、第五个风室7-6。在炉排8下面分成五个风室，第一风室7-1、第二风室7-2对应预热干燥区；第三风室7-4对应热解区；第四风室7-5、第五风室7-6对应灰渣燃尽区。除第一风室7-1和第五风室7-6为了避开炉排的主、从动链轮而一段设计成弧形(即第一风室7-1和第五风室7-6在靠近炉排的主、从动链轮一侧的侧面为弧形)，其它各风室均为梯形。采用分段送风方式，开始一段属于预热干燥区，中间是垃圾热解区，末端是灰渣燃尽区。一次风室7置于链条炉排8的中间，风口正对着上链条炉排面的底部，便于一次风从垃圾层底部向上吹送并充分混合。一次风室进风口放置在一次风室的侧面，一次风由放置在炉膛烟道内的空气预热器通过一次风管7-8提供。在各风室的风道设有调节装置风阀7-7，调节风阀的大小，可以实现各风室风量的调节。可根据燃烧和负荷的情况，随时有效地调节风量。为了防止风室之间串风，影响调风效果，各风室间都用密封挡板隔7-3开。由于每个风室通风量不等，保证了炉膛内的合理供风，燃料能很好的和一次风混合，使垃圾燃尽烧透，避免了偏火和斜火现象，提高了炉膛温度，使锅炉燃烧效率增大。

焚烧垃圾时，电动机1经变速器2变速以后提供动力给炉排的主动链轮4，链条炉排8在主动链轮的带动下，做持续前进运动，垃圾混合器6通过炉排的主动链轮提供动力，保持持续的转动。垃圾12置于进料斗15内通过动力构件垃圾闸板14的推动掉落在前进中的链条炉排8起始位置，高温空气从一次风箱7往上吹预热并干燥垃圾，炉拱13和炉膛内的高温空气也对垃圾的表层进行辐射干燥和引燃，同时燃料混合器6对在运动炉排上的垃圾进行搅拌并混合，待垃圾水分蒸发以后，高温一次风继续从炉排下往上吹，在高温空气和垃圾充分混合后，挥发份开始热解并燃烧，燃料混合器6继续搅拌混合，直至固定碳燃尽，灰渣到达链条炉排8末端，在挠灰器10的清理和引导下掉进集渣器11，从而完成垃圾的高温燃烧过程。

实施例2

本实施例的装置同实施例1，不同之处在于：一次风室7为通用的风室，没有通过密封档板7-3隔开；燃料混合器6为1个，混合器6没有主动链轮6-2，从动链轮6-1与主动链轮4连接。

Claims (6)

1、一种垃圾炉排高温混合层燃焚烧装置，包括电动机(1)、变速器(2)、炉排链条(3)、一次风室(7)、链条炉排(8)和垃圾漏斗(15)；所述垃圾漏斗(15)位于炉膛(13)内的链条炉排(8)起始端上方；链条炉排(8)通过主动链轮(4)和从动链轮(9)传动，链条炉排(8)下方设有一次风室(7)；电动机(1)与变速器(2)连接，变速器(2)通过炉排链条(3)与主动链轮(4)连接，主动轮(4)带动动链轮(9)；其特征在于所述层燃焚烧装置还包括至少一个燃料混合器(6)，所述燃料混合器(6)包括混合器从动链轮(6-1)、叶片(6-3)、轴(6-4)、冷却通道(6-5)；叶片(6-3)为螺旋片状，从动链轮(6-1)、主动链轮(6-2)和多个燃料混合器叶片(6-3)分别通过燃料混合器轴(6-4)连接，轴(6-4)中心设有冷却通道(6-5)，混合器从动链轮(6-1)与主动链轮(4)连接，燃料混合器(6)的两端分别安装在炉膛(13)的炉墙上；燃料混合器(6)的轴中心线距链条炉排(8)上表面的高度为垃圾层高的一半。

2、根据权利要求1所述的一种垃圾炉排高温混合层燃焚烧装置，其特征在于所述燃料混合器(6)为多个，多个燃料混合器(6)还设有混合器主动链轮(6-2)，混合器从动链轮(6-1)位于混合器主动链轮(6-2)的外侧，前一个燃料混合器主动链轮(6-2)与后一个燃料混合器的从动链轮(6-1)连接；最后一个燃料混合器(6)只设有从动链轮。

3、根据权利要求2所述的一种垃圾炉排高温混合层燃焚烧装置，其特征在于所述燃料混合器(6)为5个，均匀分布在主动链轮(4)和从动链轮(9)之间。

4、根据权利要求1～3任意项所述的一种垃圾炉排高温混合层燃焚烧装置，其特征在于所述一次风室(7)由第一个风室(7-1)、第二个风室(7-2)、第三个风室(7-4)、第四个风室(7-5)、第五个风室(7-6)组成；各个风室之间用密封档板(7-3)隔开，各风室进风口放置在一次风室的侧面，放置在炉膛烟道内的空气预热器通过一次风管(7-8)与各风室进风口相连通，在各风室的风道设有调节装置风阀(7-7)。

5、根据权利要求4所述的一种垃圾炉排高温混合层燃焚烧装置，所述第一风室(7-1)和第五风室(7-6)在靠近炉排的主、从动链轮一侧的侧面为弧形。

6、采用权利要求1所述的一种垃圾炉排高温混合层燃焚烧装置的垃圾炉排高温混合层燃焚烧方法，其特征在于，垃圾经垃圾漏斗(15)进入炉膛(13)内的链条炉排(8)的起始端，垃圾在主动链轮(4)的带动链条炉排(8)上持续前进，经主动链轮提供动力的垃圾混合器(6)搅拌并混合而破碎，同时垃圾在一次风箱(7)往上吹的高温空气作用下预热、干燥和引燃，垃圾挥发份开始热解并燃烧，直至固定碳燃尽，灰渣到达链条炉排(8)末端，在挠灰器(10)的清理和引导下掉进集渣器(11)，从而完成垃圾的高温燃烧过程。

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