CN104819469B - 一种垃圾热解气化炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垃圾热解气化炉，包括：炉体、炉排、点燃机构、灰烬室和旋火发生器；炉体是中空的柱体，炉体顶部设有进料口和导气口，炉体内壁设有隔热层、炉体底部连接炉排；炉排连接点燃机构、炉排底部导通至灰烬室。旋火发生器固定于炉体内部、包括引火部、导流风机、燃烧辐射部、导出部和辅燃套；引火部安装于炉排上方、导流风机一端连接引火部、另一端连接燃烧辐射部、导出部一端连接燃烧辐射部、另一端连接导出口；辅燃套安装于导流风机的外侧，辅燃套上设有通风孔；导流风机上设有引风口。本发明无需对城市生活垃圾进行预处理，彻底杜绝垃圾燃烧、热解处理不彻底的问题，达到无烟环保要求，后续处理简单经济效益高。

Description

一种垃圾热解气化炉

技术领域

本发明涉及各行业垃圾处理技术领域，具体来说涉及一种应用于垃圾热分解的垃圾热解气化炉。

背景技术

采用热解气化的方式将垃圾进行热分解，是现代社会中处理城市生活垃圾、工业废弃物、医疗废弃物、石油化工油泥等各种行业垃圾的主要方法。现有技术中存在这样一些技术问题需要得到解决：传统的焚化炉中，垃圾在炉排上点火燃烧，炉排为平面网格结构，这种平面网格结构导致氧气只能由炉排下方导入，供氧量不足；同时，各种垃圾中原本的含水量各不相同，导致在整个焚化燃烧的过程中，各中垃圾燃烧程度不均匀，易燃的垃圾率先烧完形成孔洞和起拱，热量率先传导到这些孔洞中进一步导致炉体内部温度不均匀，造成大量垃圾燃烧不完全，生成甲烷、苯酚、焦油等污染物质以及大量水蒸气随排烟管一起排出焚化炉，为防止环境被破坏，必须在焚化前进行垃圾的预处理，并在焚化炉排风管上续接污染处理系统，不但耗费大量的成本且加大了系统的复杂程度，占用了大量的空间面积。另外，传统的焚化炉采用防火砖保护炉体的外壁不被高温烧穿，但是焚化过程中产生的大量水蒸气会对防火砖造成风化剥离效果，使得焚化炉不得不频繁进行维修，令其使用寿命大幅下降。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种垃圾热解气化炉。

本发明的具体技术方案如下：

一种垃圾热解气化炉，包括：炉体、炉排、点燃机构、灰烬室和旋火发生器；所述炉体是中空的柱体，炉体顶部设有进料口和导气口，炉体内壁设有隔热层、炉体底部连接炉排；所述炉排连接点燃机构、炉排底部导通至灰烬室。旋火发生器固定于炉体内部、包括引火部、导流风机、燃烧辐射部、导出部和辅燃套；所述引火部安装于炉排上方、所述导流风机一端连接引火部、另一端连接燃烧辐射部、所述导出部一端连接燃烧辐射部、另一端连接导出口；所述辅燃套安装于导流风机的外侧，辅燃套上设有多个通风孔；所述导流风机上设有多个引风口。

通过采用这种技术方案：垃圾热解气化炉中的垃圾掉落在立体炉排中点燃，其燃烧所产生的热空气由引火部引入旋火发生器内部，并在燃烧辐射部产生高温辐射，这种高温辐射导致垃圾热解气化炉内紧贴燃烧辐射部外侧的垃圾中的有机成分出现热解，产生的烷类气体、氢气、水煤气等气体成分由辅燃套上的通风孔进入辅燃套内侧，在空气热交换原理作用下，经过导流风机上的引风口进入旋火发生器内部，被下方由引火部导入的热空气推动、上升到燃烧辐射部，并最终从被引火部导入的热空气点燃，一方面，进一步提高了燃烧辐射部的温度，强化对垃圾热解气化炉炉体内垃圾的热辐射效果，形成良性循环；另一方面，由引风口导入的烷类气体、氢气、水煤气等气体成分和炉排上燃烧产生的热空气中未完全燃烧的有害气体在燃烧辐射部进行二次燃烧分解，苯环裂解后形成无害的二氧化碳等气体，由辐射燃烧部进入导出部并由导出部导出垃圾热解气化炉外部，由此避免了后继的多道污染物处理的工序，节约了大量费用，减少了占地面积，降低了经营成本。

优选的是，上述垃圾热解气化炉中：所述各引风口均匀分布于导流风机侧壁上、呈同向切角切入的顺时针螺旋叶片结构。

通过采用这种技术方案：垃圾受辐射热解所产生的烷类气体、氢气、水煤气等气体由辅燃套上的通风孔经螺旋叶片以同一个切角切入导流风机，在圆柱形的导流风机内形成向上旋转的高温螺旋状火焰，令燃烧辐射部内的火苗蹿升的更高，加温效果更为显著。

进一步优选的是，上述垃圾热解气化炉中：所述炉排采取顶端开口，上宽下窄的筐型结构、其侧壁上均匀分布有多条通风隙、该通风隙导通至灰烬室。

通过采用这种技术方案：将传统的平面炉排改变为立体筐型结构，氧气由炉排侧壁的通风隙中导入炉排表面支持垃圾燃烧，提升了氧气供给量和垃圾的燃烧面积，使的垃圾在第一次燃烧过程中的氧化更为彻底，减少了不完全燃烧的现象，垃圾燃烧产生的灰烬由通风隙中落入炉排下方的灰烬室内。

更进一步优选的是，上述垃圾热解气化炉中：所述炉排的底部设有朝向引火部凸起的凸块。

通过采用这种方式：掉落在炉排底部的垃圾余烬被凸块顶起，从炉排侧壁上的通风隙落入，避免一小部分垃圾完全燃烧所产生的灰烬堆积在炉排的底部难以清理，同时通风隙均匀分布有利于均衡各个方向的供氧，使得完全燃烧率更高。

更进一步优选的技术方案是，上述垃圾热解气化炉中：所述垃圾热解气化炉还包括循环风机和循环水箱；所述隔热层包括隔热水层和热传递层；所述隔热水层位于热传递层下侧；所述隔热水层是以不锈钢作为壳体的循环水层、其上设有入水口、出水口和气相口；所述循环水箱连接入水口和出水口，冷却水自循环水箱中由入水口灌入隔热水层、并从隔热水层中由出水口回流至循环水箱中。使冷却水在循环水箱和隔热水层之间循环流动；所述热传递层上设有入气口和第二气相口；所述循环风机安装于导气口上、导引旋火发生器内的热空气加速从导气口流出并进入所述入气口中。

通过采用这种方式：以不锈钢壳体的循环水层结构替代了传统的耐火砖对因靠近辐射燃烧部而温度更高的炉体下半部分侧壁进行防热保护，由此规避了防火砖不耐水蒸气风化剥离的问题。利用循环水箱使循环水层中的冷却水保持循环流动，防止不锈钢隔层过热而损坏。而循环水层中的水体受热所产生的蒸汽从气相口导出，防止隔热水层内压过高而损坏。循环风机工作，令旋火发生器内的热空气加速从导出部经导气口流出，一方面令燃烧辐射部内的火苗蹿升的更高，加温效果更为显著。另一方面这些热空气在循环风机作用下进入热传递层中，对炉体内上半部的垃圾产生热辐射，进一步强化辐射热解效果，并最终由第二气相口导出热传递层。

再进一步优选的技术方案是，上述垃圾焚化燃烧炉中：所述隔热水层还包括传感器和开关阀，所述传感器用于检测隔热水层的内压、并根据检测结果调节开关阀控制气相口的开闭。

通过采用这种方式：根据隔热水层中的内压以开关阀调节气相口的开闭，当内压过高时，打开开关阀卸气降压；当压力较低时关闭开关阀。由此合理降低水蒸气的消耗，减少了水冷的成本。

再进一步优选的技术方案是，上述垃圾热解气化炉中：所述点燃机构包括用于进给生物质燃料的生物质燃烧料机和用于点燃生物质燃料的点火枪。

通过采用这种方式：首先以生物质燃烧料机供给生物质燃料，并以点火枪点燃该生物质燃料，引燃掉落到炉排上的垃圾。还可以安装检测装置，当检测到炉体内温度达到1100℃，可以自行点燃垃圾的状况。控制生物质燃烧料机和点火枪停止工作，达到简约能耗的目的。

再进一步优选的技术方案是，上述垃圾热解气化炉中：所述灰烬室上还设有补气口，该补气口通过导管与气相口连通，用蒸汽控制炉温和产生水煤气和氢气助燃。

通过采用这种方式：令从气相口导出的热水蒸汽在流经导管冷却后重新导入灰烬室中，并经炉排侧壁上的通风隙进入炉排上，一方面对炉排适度降温防止逆烧；另一方面也增加掉落的灰烬的湿度令其更容易沉积在灰烬室的底部。

再进一步优选的技术方案是，上述垃圾焚化燃烧炉中：所述炉体内壁截面积由上而下逐步递增。所述引火部呈喇叭口结构，其连通导流风机一端开口较小、而另一端开口较大。

通过采用这种方式：令炉体靠近炉排的空间容量逐步增加，当垃圾在炉排上第一次燃烧出现易燃垃圾率先烧完形成孔洞时，其上方的垃圾更容易向炉体边沿坍塌而滑落下来填补该孔洞，减少含水率较高的垃圾出现不完全燃烧的几率。引火部呈喇叭口结构，一方面令燃烧炉排中燃烧所产生的热空气在由引火部进入循环风机的过程中经过一个压缩的过程，令热空气上升更为稳定，杜绝火焰逆烧，更重要的是，令循环风机可以设计较小的轴半径，使得旋火发生器在垃圾焚化炉中占用的空间维持在一个较小的范围，令垃圾焚化炉能够在单位时间内处理更多的垃圾。

与现有技术相比，本发明无需对垃圾进行预处理通过炉内的循环二次燃烧，彻底杜绝垃圾燃烧、热解处理不彻底的问题，达到无烟环保要求，后续处理简单经济效益高。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为图1中炉排的结构示意图；

图3为图1中旋火发生器的内部结构示意图；

图4为图3中A-A截面的仰视示意图。

上述附图中各部件与附图标记的对应关系如下：

1、炉体；2、炉排；3、点燃机构；4、灰烬室；5、旋火发生器；6、循环风机；7、循环水箱；11、进料口；12、隔热层；13、导气口；121、隔热水层；122、热传递层；1211、入水口；1212、出水口；1213、气相口；1214、传感器；1215、开关阀；1221、入气口；1222、第二气相口；21、通风隙；22、凸块；31、生物质燃烧料机；32、点火枪；41、补气口；51、引火部；52、导流风机；53、燃烧辐射部；54、导出部；55、辅燃套；551、通风孔；521、引风口。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步描述。

如图1-4所示本发明的实施例1：

一种垃圾热解气化炉，包括：炉体1、炉排2、点燃机构3、灰烬室4、旋火发生器5、循环风机6和循环水箱7。所述炉体1是中空的柱体、其内壁截面积由上而下逐步递增。炉体1顶部设有进料口11和导气口13、炉体1内侧壁上设有隔热层12、底部连接炉排2。所述炉排2采取顶端开口，上宽下窄的筐型结构、其侧壁上均匀分布有多条通风隙21、炉排2连接点燃机构3、炉排2底部通过通风隙21导通至灰烬室4；所述炉排2的底部设有凸起的凸块22。

所述旋火发生器5固定于炉体1内部、包括引火部51、导流风机52、燃烧辐射部53、导出部54和辅燃套55；所述引火部51安装于炉排2上方、正对炉排2底部的凸块22；所述导流风机52一端连接引火部51、另一端连接燃烧辐射部53。所述引火部51呈喇叭口结构，其连通导流风机52一端开口较小、而另一端开口较大。所述导出部54一端连接燃烧辐射部53、另一端连接导出口13；所述辅燃套55安装于导流风机52的外侧，辅燃套55上设有多个通风孔551；所述导流风机52侧壁上均匀分布有多个引风口521、各引风口521呈同向切角切入的顺时针螺旋叶片结构。

所述隔热层12包括隔热水层121和热传递层122；其中隔热水层121位于热传递层122下侧、更靠近燃烧辐射部53。所述隔热水层121是以不锈钢作为壳体的循环水层、其上设有入水口1211、出水口1212、气相口1213、传感器1214和开关阀1215。所述循环水箱7连接入水口1211和出水口1212，冷却水自循环水箱7中由入水口1211灌入隔热水层121、并从隔热水层121中由出水口1212回流至循环水箱7中。使冷却水在循环水箱7和隔热水层121之间实现循环流动；所述传感器1214检测隔热水层121的内压、并根据检测结果调节开关阀1215控制气相口1213的开闭。所述热传递层122上设有入气口1221和第二气相口1222；所述循环风机6安装于导气口13上、导引旋火发生器5内的热空气加速从导气口13流出并进入所述入气口1221中。这些热空气最终从第二气相口1222导出。所述灰烬室4上设有补气口41，该补气口41通过导管与气相口1213连通。所述点燃机构3包括用于进给生物质燃料的生物质燃烧料机31和用于点燃生物质燃料的点火枪32。

实践中：垃圾由进料口11掉入炉体1的内部，并最终跌落在炉排2上，生物质燃烧料机31对炉体底部供给生物质燃料，点火枪32点燃该生物质燃料对炉排2加温，并最终点燃炉排2上的垃圾。垃圾燃烧所产生的热空气由引火部51引入旋火发生器5内部，并在燃烧辐射部53产生高温辐射，这种高温辐射导致热解气化炉内紧贴燃烧辐射部53外侧的垃圾中的有机成分出现热解，产生的烷类气体、氢气和水煤气等气体成分由辅燃套55上的通风孔551进入辅燃套55内侧，在空气热交换原理和循环风机6的共同作用下，自导流风机52侧壁上的引风口521进入旋火发生器内部，因为引风口521呈顺时针螺旋叶片结构分布、这些气体成分呈同向切角切入导流风机52内部；在被下方从引火部51导入的热空气推动和点燃、在燃烧辐射部53处形成螺旋上升的螺旋形火焰，这种螺旋形火焰进一步提高了燃烧辐射部53的温度，强化对垃圾热解气化炉体内垃圾的热辐射效果，加剧烧辐射部53外侧垃圾中的有机成分的热解速度，加快烷类气体、氢气和水煤气等气体成分导入导流风机52从而形成良性循环；另一方面，这些烷类气体、氢气和水煤气等气体成分以及炉排上垃圾燃烧所产生的气体中未完全燃尽的其他有害气体在燃烧辐射部53进行二次燃烧分解，裂解苯环后形成无害的二氧化碳等气体，最终进入导出部54并导出。导出的热气体在循环风机6作用下由入气口1221进入热传递层122。其热量对炉体内上半部的垃圾产生热辐射进一步强化热解效果。并最终从第二气相口1222最终冷却导出。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种垃圾热解气化炉，包括：炉体(1)、炉排(2)、点燃机构(3)和灰烬室(4)；所述炉体(1)是中空的柱体，炉体(1)顶部设有进料口(11)、内壁设有隔热层(12)、底部连接炉排(2)；所述炉排(2)连接点燃机构(3)、炉排(2)底部导通至灰烬室(4)；其特征在于：所述炉体(1)顶部还设有导气口(13)；所述垃圾热解气化炉还包括固定于炉体(1)内部的旋火发生器(5)，所述旋火发生器(5)包括引火部(51)、导流风机(52)、燃烧辐射部(53)、导出部(54)和辅燃套(55)；所述引火部(51)安装于炉排(2)上方、所述导流风机(52)一端连接引火部(51)、另一端连接燃烧辐射部(53)、所述导出部(54)一端连接燃烧辐射部(53)、另一端连接导出口；所述辅燃套(55)安装于导流风机(52)的外侧，辅燃套(55)上设有多个通风孔(551)；所述导流风机(52)上设有多个引风口(521)；所述炉体(1)内壁截面积由上而下逐步递增。

2.权利要求1所述一种垃圾热解气化炉，其特征在于：所述各引风口(521)均匀分布于导流风机(52)侧壁上、呈同向切角切入的顺时针螺旋叶片结构。

3.权利要求2所述一种垃圾热解气化炉，其特征在于：所述炉排(2)采取顶端开口，上宽下窄的筐型结构、其侧壁上均匀分布有多条通风隙(21)、该通风隙(21)导通至灰烬室(4)。

4.权利要求3所述一种垃圾热解气化炉，其特征在于：所述炉排(2)的底部设有朝向引火部(51)凸起的凸块(22)。

5.权利要求4所述一种垃圾热解气化炉，其特征在于：所述垃圾热解气化炉还包括循环风机(6)和循环水箱(7)；所述隔热层(12)包括隔热水层(121)和热传递层(122)；所述隔热水层(121)位于热传递层(122)下侧；所述隔热水层(121)是以不锈钢作为壳体的循环水层、其上设有入水口(1211)、出水口(1212)和气相口(1213)；所述循环水箱(7)连接入水口(1211)和出水口(1212)，冷却水自循环水箱(7)中由入水口(1211)灌入隔热水层(121)、并从隔热水层(121)中由出水口(1212)回流至循环水箱(7)中、使冷却水在循环水箱(6)和循环水层(42)之间实现循环流动；所述热传递层(122)上设有入气口(1221)和第二气相口(1222)；所述循环风机(6)安装于导气口(13)上、导引旋火发生器(5)内的热空气加速从导气口(13)流出并进入所述入气口(1221)中。

6.权利要求5所述一种垃圾热解气化炉，其特征在于：所述隔热水层(121)还包括传感器(1214)和开关阀(1215)，所述传感器(1214)用于检测隔热水层(121)的内压、并根据检测结果调节开关阀(1215)控制气相口(1213)的开闭。

7.权利要求6所述一种垃圾热解气化炉，其特征在于：所述点燃机构(3)包括用于进给生物质燃料的生物质燃烧料机(31)和用于点燃生物质燃料的点火枪(32)。

8.权利要求7所述一种垃圾热解气化炉，其特征在于：所述灰烬室(4)上还设有补气口(41)，该补气口(41)通过导管与气相口(1213)连通。