CN106122975B - 一种生活垃圾焚烧炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生活垃圾焚烧炉，所述焚烧炉的炉腔顶部设置炉门，通过进料系统向炉腔内投料，所述炉腔内部设置至少两层承接垃圾的炉排，进入炉腔的垃圾在炉排上进行烘干和燃烧，所述炉腔的底部设置出渣清灰门；所述炉腔的侧壁上设有若干喷吹管，所述喷吹管与鼓风机相连，用于向炉腔内部喷吹进气；所述炉腔的顶部设有排气口，所述排气口沿炉腔的切线方向布置，并与引风机相连，用于抽引炉腔内的烟气。本发明采用活动炉排分层燃烧、均布垃圾，通过控制引风和鼓风量，可达到控制炉内燃烧工况的目的。喷吹管的布置可使炉内的烟气温度分布的更加均匀，并大大增加烟气的停留时间，可使二噁英等有害物质分解完全，实现了垃圾充分燃烧。

Description

一种生活垃圾焚烧炉

技术领域

本发明属于生活垃圾焚烧设备，涉及一种生活垃圾焚烧炉，具体涉及一种可使生活垃圾在无需外加燃料的条件下充分燃烧并使焚烧过程中产生的二噁英完全分解的小型生活垃圾焚烧装置。

技术背景

随着我国国民经济的迅速发展，人民生活水平不断提高，生活垃圾问题已经成为最急需解决的环境问题。生活垃圾问题在其产生、收容和输送以及处理环节中各有不同的体现，不仅严重影响了环境整洁，而且直接危害到人民的身心健康。

垃圾焚烧处理是世界各国普遍采用的方法。垃圾焚烧处理是垃圾在焚烧炉中燃烧并经余热利用及尾气净化后排放的处理方法。剩余残渣可经排出后资源化利用或填埋处理。焚烧法处理技术具有减容性好、处理量大、热能回收好等特点。因此，生活垃圾焚烧处理是无害化、减量化和资源化的一种有效处理方式。

不过现有的传统中小型垃圾焚烧炉，是通过输送装置或人工将垃圾投入炉中，使垃圾在炉内“闷火”燃烧。这样会导致直接堆放下来的垃圾将火焰熄灭或分布不均匀中间多两边少的现象。这种分布不均匀的情况会使垃圾在焚烧的过程中，灰斗的四周出现燃烧局部温度过高形成板结；而中间部分会出现不充分燃烧的现象。垃圾不充分燃烧会导致产生大量的有毒有害的气体，尤其是二噁英，会严重影响周边的环境质量以及对周边生物造成严重伤害。而垃圾焚烧板结在灰斗及炉壁后，会形成非常坚硬的整体，需要进入炉腔内进行清理，并且很难被敲碎清除，长期堆积在垃圾焚烧炉内，会减少炉内的空间，并且会影响垃圾的充分燃烧，形成恶性循环。

垃圾焚烧炉内的燃烧不充分还体现在：炉内的高温烟气主要聚集在中间部位，周边的温度较低。传统的中小型垃圾焚烧炉烟道布置使得炉内的热量没有得到有效的利用，也很难保证炉内温度，而炉内温度低是垃圾不能充分燃烧的主要原因之一。

还有的焚烧炉为了保证垃圾能够完全充分燃烧，采用搅拌装置对炉内的垃圾进行搅动，但是垃圾有很多长条形废弃物如衣服、布条、胶带，这些都会缠绕在搅拌轴上使搅拌轴无法正常工作，反而制约了垃圾焚烧的正常工作。

另外为使传统的小型垃圾焚烧炉内的垃圾燃烧充分，还有部分燃烧炉通过外加助燃燃料的方式，提高垃圾分燃烧效率。但是这种方法不仅造成了资源的浪费，也增加了运行成本。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有的垃圾焚烧炉存在的燃烧不充分的上述缺陷，提供一种不需要在焚烧时添加任何外加燃料，同时确保生活垃圾充分燃烧的无害化生活垃圾焚烧炉。

本发明采用如下技术方案实现：

一种生活垃圾焚烧炉，所述焚烧炉的炉腔顶部设置炉门，通过进料系统向炉腔内投料，所述炉腔内部设置至少两层承接垃圾的炉排，进入炉腔的垃圾在炉排上进行烘干和燃烧，所述炉腔的底部设置出渣清灰门；

所述炉腔的侧壁上设有若干喷吹管，所述喷吹管与鼓风机相连，用于向炉腔内部喷吹进气；

所述炉腔的顶部设有排气口，所述排气口沿炉腔的切线方向布置，并与引风机相连，用于抽引炉腔内的烟气。

进一步的，所述炉排包括位于上层的活动炉排和位于底部的固定炉排；

所述活动炉排与燃烧炉外的驱动部件连接，在固定炉排上方沿轴线往复摆动；

所述固定炉排通过炉桥固定设置在出渣清灰门上方。

进一步的，所述活动炉排的驱动部件采用驱动电机，通过电机正反转控制实现活动炉排的往复摆动。

优选的，所述活动炉排的驱动部件包括驱动电机和曲柄摇杆机构，所述驱动电机通过曲柄摇杆机构与活动炉排连接，将电机的旋转动力转化成活动炉排的往复摆动。

进一步的，所述活动炉排位于喷吹管下方。

进一步的，所述炉腔外设置环形进风道，所述喷吹管嵌装在炉腔的耐火保温层中，喷吹管将环形进风道与炉腔内部连通。

进一步的，所述环形进风道沿切线方向设置进气口，并通过进气口与炉腔外的鼓风机相连。

进一步的，所述喷吹管沿炉腔高度方向布置至少两层，每层喷吹管按照至多两部分区域布置，如每层喷吹管只布置在同一区域，则每层喷吹管所分布的区域不超过1/4炉腔内壁，并且所有喷吹管的喷吹方向相互平行。

如每层喷吹管按照两部分区域布置，则每部分喷吹管分布的区域不超过1/4炉腔内壁，并且两部分喷吹管相对于炉腔截面的中心轴点对称布置，同样的，所有喷吹管的喷吹方向相互平行。

进一步的，所述进料系统采用螺旋输送机，所述螺旋输送机一端连接垃圾料斗，另一端连接至炉腔顶部的进料斗，所述炉门设置在进料斗底部。

本发明中的活动炉排可使垃圾滚动起来，底部的固定炉排上的垃圾进行燃烧，对活动炉排上的垃圾起到烘干、均匀垃圾的目的。活动炉排摆动的过程中，烘干预热后的垃圾会从炉排两侧均匀的掉落至垃圾燃烧区，使垃圾在炉内充分的燃烧。当炉内垃圾的高度高于活动炉排所处的高度时，为保证活动炉排正常运动，应保证活动炉排高温下具有足够的强度，外部驱动机构具有足够的驱动力，能够保证活动炉排正常摆动。

喷吹管设在耐火保温层内，连通环形进风道和焚烧炉，鼓风机输送的空气通过环形进风道和喷吹管均匀送入炉腔内，环形进风道布置在垃圾焚烧炉的炉体外侧，与炉腔通过喷吹管连通。环形进风道的进气口与环形进风道的外圆相切，外部空气通过鼓风机及喷吹管均匀喷入垃圾焚烧炉的炉腔内，使炉内烟气发生紊流，达到炉内温度分布均匀、增加烟气停留时间目的，有利于炉内垃圾充分燃烧和烟气的停留时间，使二噁英在高温条件下完全分解。喷吹管采用耐高温材料制作，可沿焚烧炉高度方向布置多层，并且喷吹管的喷吹方向可使气流在炉腔内部形成旋流。

本发明采用如下工作方法：

1、从炉门进入的生活垃圾会堆在活动炉排上，活动炉排在驱动部件的带动下发生左右摆动。使活动炉排上方的垃圾发生左右滚动、均布开来。

2、在垃圾焚烧炉内部设有活动炉排，在活动炉排中间的轴穿出垃圾焚烧炉与驱动电机相连。活动炉排采用耐火材料制作，驱动电机带动活动炉排左右摆动，其作用可使垃圾滚动，并且可使垃圾均匀落至固定炉排上。

3、活动炉排下方燃烧的垃圾产生的热气会使活动炉排上的新垃圾烘干，随垃圾越来越干燥，垃圾会从活动炉排的空隙中或两侧掉落至固定炉排上，与固定炉排上正在燃烧的垃圾一起发生燃烧。

4、炉内垃圾燃烧产生的高温烟气主要集中在炉子的中心位置，为利用这部分热量，避免该处高温烟气直接被抽走，增加炉内高温烟气的滞留时间、提升炉内的温度，通过合理设置喷射管的布置，使炉内产生紊流。

5、喷射管设在耐火保温层内，连通环形进风道和焚烧炉内，喷吹管采用耐高温材料制作。环形进风道的总宽度应大于最上一沉喷吹管与最下一层喷吹管的高度差，且应使所有的喷吹管布置在环形进风道内。

6、喷吹管的布置方式，可使焚烧炉内的高温烟气发生紊流，使炉内高温烟气与低温烟气混合，从而使炉内的温度分布均匀，提高炉内温度，使垃圾燃烧更加充分，二噁英可在800℃的条件下，停留时间2s以上会完全分解，直接避免了有害气体的产生。

7、排气口沿垃圾焚烧炉的外壁切向布置在顶部，与引风机相连，采用切向布置方式更加有利于炉内烟气发生旋流，增加炉内的温度分布均匀，提高炉内温度。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明中的布置在垃圾焚烧炉轴线两侧的喷吹管，可使焚烧炉内高温区的烟气与低温区的烟气发生混合，有效避免传统的小型垃圾焚烧炉中烟气温度分布不均匀的现象，从而提高炉内温度，使炉内垃圾的燃烧更加充分。

2、本发明布置在垃圾焚烧炉内的喷吹管，可使焚烧炉内的烟气发生紊流，增加了炉内烟气的停留时间，使烟气中的二噁英在高温条件下发生分解，从而大幅减少了二噁英的排放，保护了周边的环境。

3、本发明中的活动炉排，可有效解决传统小型垃圾焚烧炉中因垃圾堆放不均匀，出现的中间局部温度过高而出现的板结的现象，及周围温度过低而出现的燃烧不充分污染环境的现象。活动炉排可使新投入的垃圾发生滚动，达到均布垃圾、烘干的目的。使烘干后的垃圾均匀的落入炉内的垃圾焚烧区，彻底解决垃圾投放不均匀而产生的板结、燃烧不充分的现象。

由上所述，本发明适用于生活垃圾小型化焚烧，采用活动炉排可达到分层燃烧、均布垃圾的目的。通过控制引风和鼓风量，可达到控制炉内燃烧工况的目的。喷吹管对角平行的布置方式，可使炉内的烟气温度分布的更加均匀，并大大增加烟气的停留时间，可使二噁英在温度超过800℃的区域内停留时间2s以上，使其分解完全。并且本发明结构简单、运动部件少、易损耗部件少、制造成本低、故障点少、易于实现，加强了本发明的推广可行性。

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为实施例中的生活垃圾焚烧炉整体装置主视图。

图2为实施例中的生活垃圾焚烧炉整体装置侧视图。

图3为实施例中的生活垃圾焚烧炉整体装置俯视图。

图4为图2中的A向俯视图，具体为喷吹管及活动炉排的示意图。

图中标号：1-螺旋输送机，2-进料斗，3-炉门，4-耐火保温层，5-炉腔，6-环形进风道，7-进气口，8-出渣清灰门，9-喷吹管，10-排气口，11-炉桥，12-固定炉排，13-鼓风机，14-引风机，15-驱动电机，16-活动炉排，17-垃圾料斗。

具体实施方式

实施例

参见图1和图2，图示中的垃圾焚烧炉为本发明的优选实施方式，具体包括螺旋输送机1、进料斗2、炉门3、耐火保温层4、炉腔5、环形进风道6、进气口7、出渣清灰门8、喷吹管9、排气口10、炉桥11、固定炉排12、鼓风机13、引风机14、驱动电机15、活动炉排16和垃圾料斗17。

具体的，该焚烧炉的炉腔5顶部设置炉门3，通过进料系统向炉腔内投料。进料系统采用螺旋输送机1，螺旋输送机1一端连接垃圾料斗17，另一端连接至炉腔顶部的进料斗2，炉门3设置在进料斗2底部，炉门可通过弹簧或配重连接，从进料斗2落下的垃圾可在重力中下打开炉门进入焚烧炉炉腔内，无垃圾落下时，炉门在弹簧或配重的作用下会自动关闭。炉腔5的内部设置至少两层承接垃圾的炉排，包括位于上层的活动炉排16和位于底部的固定炉排12，其中，活动炉排16与燃烧炉外的驱动部件连接，在固定炉排12上方沿轴线往复摆动，固定炉排12通过炉桥11固定设置在炉腔底部的出渣清灰门8上方，进入炉腔的垃圾在炉排上进行烘干和燃烧，炉腔的底部设置出渣清灰门。

在本实施例中，活动炉排16制作成一个与炉腔截面匹配的圆形整体，炉排采用5根圆形耐火材料制作，每根炉排间隔400mm-600mm。活动炉排的中间一根炉排形成转轴，其两端分别转动设置在炉腔内部中，其中一端伸出炉外，与驱动电机15连接，通过电机的带动，活动炉排16可在炉内左右摆动。活动炉排16下方设置固定炉排12，固定炉排12铺设在炉桥11上。垃圾在固定炉排12与活动炉排16之间焚烧。垃圾进入后不能超过活动炉排16的高度。

结合参见图3，炉腔5的侧壁上设有若干喷吹管9，喷吹管9通过焚烧炉外壁设置的环形进风道6与鼓风机13相连，用于向炉腔内部喷吹进气；炉腔5的顶部设有排气口10，排气口10沿炉腔的切线方向布置，并与引风机14相连，用于抽引炉腔内的烟气。

结合参见图4，活动炉排16的驱动部件包括驱动电机15，驱动电机15通过联轴器与活动炉排的转轴连接，可通过控制驱动电机正反转相同角度实现活动炉排16的往复摆动；也可将驱动电机15通过曲柄摇杆机构或其他的机械机构，将驱动电机15的连续转动转换成活动炉排的往复来回摆动。具体的驱动电机15与曲柄摇杆机构的曲柄端连接，活动炉排的转轴与摇杆的转点连接。关于旋转运动与往复摆动的机械传动方式有多种，并且为机械设计中的常规设计，本领域技术人员可根据不同的工作要求进行选取，本实施例不在此一一赘述。

喷吹管9嵌装在炉腔的耐火保温层4中，喷吹管9将环形进风道6与炉腔5连通。环形进风道6沿切线方向设置进气口7，并通过进气口7与炉腔外的鼓风机13相连。

喷吹管9沿炉腔高度方向布置至少两层，每层喷吹管布置在炉腔的同一横截面上，并且每层喷吹管按照至多两部分区域布置，每部分喷吹管布置的区域不超过1/4内腔。

喷吹管沿炉腔高度方向布置至少两层，每层喷吹管按照至多两部分区域布置，如每层喷吹管只布置在同一区域，则每层喷吹管所分布的区域不超过1/4炉腔内壁，所有的喷吹管的喷吹方向相互平行，并且朝向同一方向，喷吹管喷出的气流沿炉腔内部形成旋流，对炉腔内的高温烟气造成紊流。

本实施例中，喷吹管采用两部分布置，并且两部分喷吹管的位置相对于炉腔截面的中心轴点对称布置，具体的分布可将炉腔截面以轴线中心等分成四个区域，两部分喷吹管分布在相对的两个区域中，如图4所示，同一部分的喷吹管位置转动180°后与另一部分的喷吹管位置重合，同样的每部分的喷吹管布置区域不超过1/4炉腔内壁，所有喷吹管的喷吹方向相互平行，并且同一部分的喷吹管的喷吹方向朝向同一方向，即位于炉腔中心轴线左侧的喷吹管朝右侧喷吹，位于炉腔中心轴线右侧的喷吹管朝左侧喷吹，采用点对称布置的两部分喷吹管，进一步提高了喷吹气流的流速和强度。

本实施例在固定炉排上方设置活动炉排16，活动炉排16做成一个整体结构，并与驱动机构相连，在驱动机构的带动下可以发生左右摆动。并在活动炉排16上方设置喷吹管9，喷吹管9沿焚烧炉高度方向布置多层，其最底层的喷吹管高度必须高于垃圾在炉内的最高高度，应保证垃圾不堵塞喷吹管喷射空气。喷吹管形成旋流进气的方式对炉腔内烟气形成扰动。垃圾焚烧炉为顶部进料，送风口在炉顶的侧面，还可在负压作用下固定炉下部回风。

在投放垃圾的时候，应注意垃圾投进焚烧炉内的高度，控制固定炉排上燃烧的垃圾高度不超过活动炉排的高度，垃圾在固定炉排上燃烧，活动炉排起到均匀垃圾、烘干垃圾的作用。对应的，将驱动电机的驱动力及活动炉排本身的强度提高，在垃圾的高度超过活动炉排的高度时，仍能保证活动炉排正常摆动，起到对炉内垃圾搅拌的作用。

在本实施例中，喷吹管9沿垃圾焚烧炉的炉腔高度方向布置三排，喷嘴直径6-20mm，布置在该炉腔截面的对角区域内，喷吹方向相互平行。在喷吹管9的高度位置，垃圾焚烧炉外壁设置环形进风道6，环形进风道6的宽度比喷吹管布置的总宽度多400mm，并高出最上面一层喷吹管200mm，将喷吹管全部覆盖在环形进风道内，环形进风道6的进气口7布置在环形管道的切向位置。排气口10设置在垃圾焚烧炉的顶部，与炉腔的外圆相切，与进气口7的位置对角布置，引风机14与排气口10相连，排除炉腔内垃圾焚烧的烟气，鼓风机13与进气口7相连，通过环形进风道6和喷吹管9将外部空气均匀的喷进垃圾焚烧5内，提供燃烧的氧气，同时使炉内烟气形成紊流，增加烟气的滞留时间和均匀炉内烟气温度。在焚烧炉的炉腔内，进气和排气均是沿炉腔内部切线进行，避免了对高温烟气的直接抽吸排放，有效保证了炉腔内的温度。经实测，在正常燃烧的情况下，炉内温度可达1100℃。

使用本实施例进行垃圾焚烧的步骤如下：

第一步、垃圾焚烧炉第一次点火，先打开清灰出渣门8将可燃物(如柴火)放入并点火，待起火起后关闭清灰出渣门8。

第二步、启动驱动电机15，使炉内的活动炉排16正常工作，确保投放垃圾后，垃圾高度不超过活动炉排16的高度。使投入的垃圾可以在活动炉排上左右滚动，并能起到烘干的目的。

第三步、启动引风机14和鼓风机13，炉内烟气从排气口10排出。外部空气在鼓风机13的作用下，进入设置在焚烧炉外壁的环形进风管6中，再从喷射管9中喷出。鼓风机13的风量为引风机14的10％-20％。喷射管9布置在焚烧炉截面对称中心轴线的两侧，间距100mm-200mm。喷射进入焚烧炉内的气流会使炉内气流发生紊流，使焚烧内的烟气分度分布均匀，可避免出现中间温度过高，周围温度过低的现象，会使炉内的燃烧更加充分。因炉内烟气发生紊流，也会大幅增加烟气在炉内的停留时间，可使二噁英在炉内发生有效分解。

第四步、随着垃圾的不断投入，活动炉排16在驱动电机15的带动下发生左右摆动，垃圾会在活动炉排16上发生左右翻滚。在垃圾左右滚动的过程中，起到将垃圾均布、烘干的目的。随着垃圾左右滚动和越来越干，垃圾会从活动炉排16的间隙中均匀的掉到固定炉排12上，与正在燃烧的火焰接触并发生燃烧。

第五步、垃圾可在固定炉排12上持续明火燃烧，按照不同的处理量，间歇的将垃圾投入垃圾料斗17，垃圾经螺旋输送机1运至垃圾焚烧炉进料斗2，从焚烧炉顶部炉门3落至到活动炉排16上。垃圾在活动炉排16上滚动、烘干、均匀分布，通过活动炉排16的间隙中均匀的掉到固定炉排12上，与正在燃烧垃圾的接触并被点燃，发生燃烧。

垃圾焚烧炉正常运行时，驱动电机15、引风机14和鼓风机13应保证正常运行，保证炉内垃圾的充分燃烧。

需要重新点火时，重复上述步骤，即可使垃圾焚烧炉正常运行。

以上实施例是对本发明的说明，并非对本发明的限定，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的具体工作原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种生活垃圾焚烧炉，其特征在于：所述焚烧炉的炉腔顶部设置炉门，通过进料系统向炉腔内投料，所述炉腔内部设置至少两层承接垃圾的炉排，进入炉腔的垃圾在炉排上进行烘干和燃烧，所述炉腔的底部设置出渣清灰门；

所述炉排包括位于上层的活动炉排和位于底部的固定炉排；所述活动炉排与燃烧炉外的驱动部件连接，在固定炉排上方沿轴线往复摆动；

所述固定炉排通过炉桥固定设置在出渣清灰门上方；

所述炉腔的侧壁上设有若干喷吹管，所述喷吹管沿炉腔高度方向布置至少两层，每层喷吹管按照最多两部分区域布置，每部分喷吹管所分布的区域不超过1/4炉腔内壁，并且所有喷吹管的喷吹方向相互平行，所述喷吹管与鼓风机相连，用于向炉腔内部喷吹进气；

所述炉腔的顶部设有排气口，所述排气口沿炉腔的切线方向布置，并与引风机相连，用于抽引炉腔内的烟气。

2.根据权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧炉，所述活动炉排的驱动部件采用驱动电机，通过电机正反转控制实现活动炉排的往复摆动。

3.根据权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧炉，所述活动炉排的驱动部件包括驱动电机和曲柄摇杆机构，所述驱动电机通过曲柄摇杆机构与活动炉排连接，将电机的旋转动力转化成活动炉排的往复摆动。

4.根据权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧炉，所述活动炉排位于喷吹管下方。

5.根据权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧炉，所述炉腔外设置环形进风道，所述喷吹管嵌装在炉腔的耐火保温层中，喷吹管将环形进风道与炉腔内部连通。

6.根据权利要求5所述的一种生活垃圾焚烧炉，所述环形进风道沿切线方向设置进气口，并通过进气口与炉腔外的鼓风机相连。

7.根据权利要求1中所述的一种生活垃圾焚烧炉，每层喷吹管分为两部分，两部分喷吹管相对于炉腔截面的中心轴点对称布置。

8.根据权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧炉，所述进料系统采用螺旋输送机，所述螺旋输送机一端连接垃圾料斗，另一端连接至炉腔顶部的进料斗，所述炉门设置在进料斗底部。