CN104764022A - 摆动焚烧床、多焚烧室式的生活垃圾焚烧炉 - Google Patents

Abstract

一种摆动焚烧床、多焚烧室式的生活垃圾焚烧炉，炉体内的焚烧床是可往复摆动的焚烧床，焚烧床上部有空间较大的二次燃烧室，二次燃烧室上部与第三燃烧室上部相通，第三燃烧室下部与第四燃烧室下部、第四燃烧室上部与第五燃烧室上部、第五燃烧室下部与第六燃烧室下部、第六燃烧室上部与助燃空气预热室上部分别相通，助燃空气预热室下部的排烟口与烟气冷却系统、烟气净化系统、引风机、烟囱依序相通。本发明的垃圾焚烧炉焚烧温度高，烟气温度波动小，烟气焚烧彻底，有效控制二恶英等有害物质形成，炉温达到850℃以上不需添加任何补助燃料，烟气排放优于国家排放标准，建造、运行成本低。

Description

摆动焚烧床、多焚烧室式的生活垃圾焚烧炉

技术领域

本发明属生活垃圾焚烧炉系统领域、尤其是摆动焚烧床、多焚烧室式的生活垃圾焚烧炉。

背景技术

由于多种条件限制,目前村镇生活垃圾处理相当大部分仍采用填埋方式处理。大量的垃圾填埋是一个长期存在的污染源，对地下水和土壤等已经造成了明显的威胁和危害，并占用大量的土地。

垃圾焚烧可以实现垃圾的减量化、无害化和资源化，被认为是垃圾处理较好的办法之一。但焚烧垃圾时，容易生成二恶英等有毒害的气体，二恶英等有毒害的气体在705℃开始裂解，在充足氧气和充分搅拌的状态下，需850℃以上温度并保持2秒以上才能充分裂解。

即使二恶英等有毒害物在高温下可被充分裂解，但在烟气冷却排放过程中，在HCL、C_uCL₂和未烧尽的残碳的催化作用下，也会重生成二恶英。因此在垃圾焚烧床焚烧固体垃圾时，应控制在650℃以下以减少HCL和C_uCL₂的生成；在气体燃烧阶段，必须在充足氧气和搅拌均匀的状态下，温度应控制在850℃以上，并保持两秒以上，使烟气中的碳微粒充分燃烧，减少烟气中的残碳，以充分裂解二恶英。研究表明，烟气经上述处理后，在4秒钟内由850℃以上急速冷却至220℃以下，二恶英重生成就非常低微。

由于大部分村镇距离城市的大型垃圾焚烧厂较远，需自建垃圾焚烧厂，因垃圾焚烧炉设计比较简单，焚烧温度低，烟气冷却慢，其烟气排放无法达到国家排放标准。

由于村镇生活垃圾成份复杂，热值低，焚烧温度波动大、垃圾焚烧往往需要添加补助燃料，才能达到850℃以上，这样又增加了运行成本。

目前国内烟气排放符合标准的焚烧炉一般为大型焚烧炉，不但不适合日处理30吨以下的生活垃圾，而且建造和运行成本高，村镇建不起也养不起，因此急需一种建造和运行成本低，适合日处理10～30吨生活垃圾的小型生活垃圾焚烧炉。

中国专利《蓄热式小型生活垃圾焚烧炉系统》(专利号201420651567.0)公开了一种适合于日处理30吨以下的生活垃圾焚烧炉，生产正常且炉温达到850℃以上后不需添加任何补助燃料就能持续生产；而且烟气温度波动小，焚烧温度高，烟气中的二恶英等有毒害物质被彻底裂解，排放达标；运行和建造成本较低。但是其对热量的利用和焚烧速度还很难做到控制自如，很有潜力可挖。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种焚烧温度高、烟气焚烧彻底、烟气的温度波动少、燃烧速度可以控制、热量的利用更加充分、热效率更高、烟气排放优于国家标准的摆动焚烧床、多焚烧室式的生活垃圾焚烧炉。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

一种摆动焚烧床、多焚烧室式的生活垃圾焚烧炉，有炉体、炉条、二次燃烧室、换热系统、烟气冷却系统和净化系统、灰烬车、引风机、烟囱等设备，其特征是：炉体内的焚烧床是可往复摆动的焚烧床，焚烧床上部有空间较大的二次燃烧室，二次燃烧室上部与第三燃烧室上部相通，第三燃烧室下部与第四燃烧室下部、第四燃烧室上部与第五燃烧室上部、第五燃烧室下部与第六燃烧室下部、第六燃烧室上部与助燃空气预热室上部分别相通，助燃空气预热室下部的排烟口与烟气冷却系统、烟气净化系统、引风机、烟囱依序相通。

焚烧床上部的梯形阵列有若干条阶梯式炉条，下部的阵列有由若干条固定炉条、若干条摆动炉条和一条卸灰炉条组成的炉条组；

阶梯式炉条外形上翘下斜，中间有2至3个平面小台阶。

摆动炉条为7字形，两端有轴，可在焚烧床往复摆动过程中自身摆动；卸灰炉条为反7字形，两端有轴，在灰烬的重力负荷作用下可自动翻转。

焚烧床在其上部和下部各有一根支承轴，支承轴两端伸出炉外，由炉外的悬挂系统的钢丝绳悬挂定位。

焚烧床有连接柄与摆动驱动系统连接，在摆动驱动系统的作用下作往复摆动，并可调节摆动的频率和引风机的转速来控制焚烧的速度。

燃烧室间的隔墙和各燃烧室内壁采用导热系数高、蓄热量大的材料砌筑，以利于蓄热和放热，减少炉温波动；外壁采用足够厚度的陶瓷纤维隔热层以减少热损失。

本发明的摆动焚烧床、多焚烧室式的生活垃圾焚烧炉，焚烧温度高，烟气温度波动小，烟气焚烧彻底，有效控制二恶英等有害物质形成，炉温达到850℃以上后不需添加任何补助燃料，烟气排放优于国家排放标准，且建造、运行成本低。适合焚烧热值低、水分含量高的垃圾，特别适合于日处理10～50吨生活垃圾使用，也可用于日处理100吨以上的垃圾焚烧。

附图说明

图1是本发明摆动焚烧床、多焚烧室式的生活垃圾焚烧炉的纵向剖视图。

图2是图1的A-A剖视图(助燃空气预热室剖视图)。

图3是本发明摆动焚烧床、多焚烧室式的生活垃圾焚烧炉的正立面图。

图4是本发明摆动焚烧床、多焚烧室式的生活垃圾焚烧炉的俯视图。

图5是本发明焚烧炉的摆动焚烧床纵向剖视图。

图6是图5的摆动焚烧床俯视图。

图7是本发明焚烧炉的阶梯式炉条剖视图。

图中：

1-垃圾入口  2-焚烧床  3-二次燃烧室  4-第三燃烧室  5-第四燃烧室  6-第五燃烧室7-第六燃烧室  8-助燃空气预热室  9-第四换热管组  10-第三换热管组  11-第二换热管组12-第一换热管组  13-助燃空气预热室排烟口  14-飞灰卸灰器  15-灰烬车  16-连接柄17-摆动驱动系统  18-供气室  19-热空气入口  20-生活垃圾  21-四腔室  22-二腔室23-地下热空气管道  24-一腔室  25-空气入口  26-热空气管道  27-三腔室  28-五腔室29-上部悬挂钢丝绳  30-上支承轴  31-热空气进入管道  32-下支承轴  33-下部悬挂钢丝绳34-鼓风机  35-阶梯式炉条  36-固定炉条  37-卸灰炉条  38-摆动炉条  39-小台阶

具体实施方式

本发明的垃圾焚烧炉建设在耐高温基础上，炉体内壁及各燃烧室之间的隔墙均采用导热系数高、蓄热量大的能承受1200℃以上高温的碳化硅砖砌筑，以利于蓄热和放热，减少炉温波动。

炉体外壁隔热层采用250mm厚度的陶瓷纤维模块，炉顶釆用300mm厚度、能承受1200℃以上高温的陶瓷纤维悬挂模块，以减少热损失。

焚烧床上部梯形阵列有若干条阶梯式炉条，是焚烧床的烘干、燃烧区段，炉条与炉条的间隙形成助燃空气入口同时又利于通风，垃圾在焚烧床摆动的作用下向前和向下移动，在移动过程中还伴随着翻滾过程。

焚烧床下部由若干条固定炉条、若干条摆动炉条和一条卸灰炉条组成的炉条组，是焚烧床的卸灰区段；摆动炉条两端有轴，可在焚烧床往复摆动过程中自身摆动，可卸掉小粒的灰烬，防止炉条与炉条的间隙被灰烬阻塞，同时推动大块灰烬向卸灰炉条移动；卸灰炉条两端有轴，可在堆积灰烬较厚的情况下，由灰烬的重力负荷作用自动翻转卸掉大块的灰烬，卸灰后又自动复位。

焚烧床有连接柄与摆动驱动系统连接，在摆动驱动系统的作用下作往复摆动，并可调节摆动的频率和引风机的转速来控制焚烧的速度。

焚烧床前端的上方有垃圾入口，焚烧床下部有供气室，焚烧床上部有空间较大的二次燃烧室，二次燃烧室上部与第三燃烧室上部相通，第三燃烧室下部与第四燃烧室下部、第四燃烧室上部与第五燃烧室上部、第五燃烧室下部与第六燃烧室下部、第六燃烧室上部与助燃空气预热室上部分别相通，助燃空气预热室排烟口与烟气冷却系统、烟气净化系统、引风机、烟囱依序相通。

第三燃烧室、第四燃烧室、第五燃烧室、第六燃烧室的功能属于气体二次燃烧的延续，使烟气燃烧更加彻底。

以下结合附图进一步说明本发明：

往复摆动的焚烧床2上方有垃圾入口1，下部有供气室18，焚烧床上部有空间较大的二次燃烧室3，二次燃烧室3上部与第三燃烧室4上部相通，第三燃烧室下部与第四燃烧室5下部相通，第四燃烧室上部与第五燃烧室6上部相通，第五燃烧室下部与第六燃烧室7下部相通，第六燃烧室上部与助燃空气预热室8上部相通，助燃空气预热室排烟口13与烟气的冷却系统、烟气净化系统、引风机、烟囱依序相通。(在本申请文件中，未画出烟气冷却系统、烟气净化系统、引风机及烟囱)。

第三燃烧室、第四燃烧室、第五燃烧室、第六燃烧室及助燃空气预热室的底部各有飞灰卸灰器14，可在运行时定时卸去沉积在底部的飞灰。

助燃空气预热室8是利用垃圾焚烧发生的高温烟气的热量来预热助燃空气的装置，采用双回程结构，陶瓷换热管采用SiSiC(反应烧结碳化硅)管，高强度、高硬度、耐磨、耐高温、耐腐蚀、抗氧化，抗热震、导热系数大，经久耐用，按品字形水平排列在烟道中，总共设置有四个阵列组：第一换热管组12、第二换热管组11、第三换热管组10、第四换热管组9。换热管组前后共有五个腔室，一腔室24、二腔室22、三腔室27、四腔室21、五腔室28。鼓风机34装在空气入口25处。鼓风机空气可经空气入口25、一腔室24、第一换热管组12、二腔室22、第二换热管组11、三腔室27、第三换热管组10、四腔室21、第四换热管组9、五腔室28、热空气管道26、地下热空气管道23、热空气进入管道31、热空气入口19进入供气室18。

助燃空气预热室8和热空气管道26的外壁隔热层采用陶瓷纤维材料，以减少热损失。

烟气出口安装有烟气氧含量分析仪，将检测数据输入自动控制系统，由自动控制系统控制鼓风机转速，确保过量的助燃空气燃烧运行。

焚烧床2采用炉外悬挂式往复摆动装置。焚烧床有上支承轴30和下支承轴32，支承轴两端伸出炉外，上支承轴由炉外悬挂系统的上部悬挂钢丝绳29悬挂，下支承轴由炉外悬挂系统的下部悬挂钢丝绳33悬挂。

焚烧床有连接柄16与摆动驱动系统17连接，在摆动驱动系统的作用下作往复摆动，并可调节摆动的频率和引风机的转速来控制垃圾焚烧的速度。

焚烧床上部梯形阵列有若干条阶梯式炉条35组成焚烧床的烘干、燃烧区段，炉条与炉条的间隙形成助燃空气入口，阶梯式炉条外形上翘下斜，中间有2至3个平面小台阶39，其独特的形状和阵列使垃圾在焚烧床摆动的作用下向前和向下移动，在移动过程中又伴随着翻滾过程。可调节摆动的频率来控制垃圾移动和翻滾的速度。

焚烧床下部由若干条固定炉条36、摆动炉条38和一条卸灰炉条37阵列组成，是焚烧床的卸灰区段，摆动炉条为7字形，两端有轴，可在焚烧床往复摆动过程中自身摆动，卸掉小粒的灰烬，防止炉条与炉条的间隙被灰烬阻塞，并推动大块灰烬定向移动，卸灰炉条为反7字形，两端有轴，可在灰烬堆积较厚的情况下，由灰烬的重力负荷作用自动翻转，卸掉大块的灰烬，翻转卸灰后又自动复位。

焚烧炉运行时，生活垃圾20从垃圾入口1送入炉内焚烧床上部的阶梯式炉条35上，由于引风机高速运转使焚烧炉产生负压，经助燃空气预热室加热达400℃以上的热空气，依序从供气室18、阶梯式炉条阵列间隙、生活垃圾空隙进入焚烧室，将在阶梯式炉条35上移动和翻滾的垃圾烘干、炭化和焚烧。焚烧完成的灰烬下落和翻滾至焚烧床下部的卸灰区段，小粒的灰烬在摆动炉条摆动的作用下被卸到焚烧床底下的灰烬车15内，大块的灰烬在卸灰炉条37上堆积较厚后，由灰烬重力负荷作用自动翻转，卸到焚烧床底下的灰烬车15内。

灰烬车上有左、右两个灰烬厢，车厢底下有行轮，可左右推动，推向右时右灰烬车厢卸去灰烬，左灰烬车厢接住焚烧车掉下的灰烬；推向左时左灰烬车厢卸去灰烬，右灰烬车厢接住焚烧车掉下的灰烬。

抽取垃圾库的臭气作为助燃空气，以保持垃圾库负压运行，防止垃圾库的臭气外溢，污染周边环境。

助燃空气由鼓风机鼓入一腔室，再穿过第一换热管组12，进入二腔室22，转180度弯后，穿过第二换热管组11，进入三腔室27，再转180度弯，穿过第三换热管组10，进入四腔室21，再转180度弯，穿过第四换热管组9，进入五腔室28，如此冷空气经四次进入水平阵列在烟道中的换热管组加热和四次大转弯搅拌均匀，被加热至400℃以上，由五腔室依序经热空气管道26、地下热空气管道23、热空气进入管道31、热空气入口19，进入供气室18，再依序从供气室18、经阶梯式炉条阵列间隙、生活垃圾空隙进入焚烧室，将在阶梯式炉条2上移动和翻滾的垃圾烘干、炭化和焚烧。由于热量的循环、垃圾的翻滾，垃圾焚烧特别彻底，而不需添加任何补助燃料。u

由于垃圾含水量不均匀和垃圾结球与助燃空气接触不均匀等原因，垃圾在焚烧床的温度一般在650℃左右，减少了HCl和CuCl₂的生成。但烟气中含有大量的未充分燃烧的碳微粒和二恶英等有毒害的气体，需要后续高温燃烧处理。烟气进入二次燃烧室，与烘干炭化垃圾的气体和再次补充的高温助燃空气混合，在高温环境下再次高温燃烧，并从二次燃烧室3上部进入第三燃烧室4上部，再从第三燃烧室4下部进入第四燃烧室5下部、从第四燃烧室5上部进入第五燃烧室6上部、从第五燃烧室6下部进入第六燃烧室7下部，从第六燃烧室7上部进入助燃空气预热室8上部，从助燃空气预热室上部向下穿过换热管组外壁，将助燃空气加热，再从助燃空气预热室下部流出。其过程转了四次180度弯，由于烟气在转弯过程中会产生较大的渦流，将烟气搅得更均匀，燃烧更彻底，烟气温度在850℃以上超过三秒钟以上，二恶英等有毒害的气体被充分裂解。

高温烟气经过助燃空气预热室初次冷却后，再进入烟气冷却系统(如余热锅炉、热水器等)，烟气降温至200℃以下后，再进烟气净化系统(如布袋除尘器、脱硫反应器、REMEDIA^TM催化过滤系统、活性碳吸收器等)，再由引风机鼓入烟囱，由于引风机的作用，使整个焚烧过程保持负压运行，利于烟气高速流动。由于烟气流过空气预热室和烟气冷却系统的时间少于3秒，从850℃以上急速冷却至200℃以下，二恶英重生成就非常低微，经烟气净化系统处理后，烟气排放优于国家排放标准。

Claims (6)

1.一种摆动焚烧床、多焚烧室式的生活垃圾焚烧炉，其特征是炉体内的焚烧床是可往复摆动的焚烧床、焚烧床上部有空间较大的二次燃烧室，二次燃烧室上部与第三燃烧室上部相通，第三燃烧室下部与第四燃烧室下部、第四燃烧室上部与第五燃烧室上部、第五燃烧室下部与第六燃烧室下部、第六燃烧室上部与助燃空气预热室上部分别相通，助燃空气预热室下部的排烟口与烟气冷却系统、烟气净化系统、引风机、烟囱依序相通。

2.如权利要求1所述的摆动焚烧床、多焚烧室式的生活垃圾焚烧炉，其特征是焚烧床上部的梯形阵列有若干条阶梯式炉条，下部的阵列有由若干条固定炉条、若干条摆动炉条和一条卸灰炉条组成的炉条组。

3.如权利要求2所述的摆动焚烧床、多焚烧室式的生活垃圾焚烧炉，其特征是阶梯式炉条外形上翘下斜，中间有2至3个平面小台阶。

4.如权利要求2所述的摆动焚烧床、多焚烧室式的生活垃圾焚烧炉，其特征是摆动炉条为7字形，两端有轴，可在焚烧床往复摆动过程中自身摆动；卸灰炉条为反7字形，两端有轴，在灰烬的重力负荷作用下可自动翻转。

5.如权利要求1所述的摆动焚烧床、多焚烧室式的生活垃圾焚烧炉，其特征是焚烧床在其上部和下部各有一根支承轴，支承轴两端伸出炉外，由炉外的悬挂系统的钢丝绳悬挂定位。

6.如权利要求1所述的摆动焚烧床、多焚烧室式的生活垃圾焚烧炉，其特征是焚烧床有连接柄与摆动驱动系统连接，在摆动驱动系统的作用下作往复摆动，并可调节摆动的频率和引风机的转速来控制焚烧的速度。