CN108343968A - 一种组合炉排气化焚烧炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合炉排气化焚烧炉，包括料斗、气化室、燃烧室和尾部烟道。气化室两侧倾斜布置且底部收缩形成落渣通道，落渣通道底端设置有水封槽。气化室内设置有倾斜布置的中拱，将气化室分隔为上部设有连通的气化气通道的气化区和气化燃烧区。燃烧室设置在气化燃烧区上方。气化区倾斜侧设置有组合炉排，组合炉排起始端位于料斗下方，其末端连接落渣通道。组合炉排至少包括呈阶梯布置的一级炉排和二级炉排。气化燃烧区顶部与燃烧室呈“凹”字设置，其中气化气通道延伸段和燃烧室分别位于“凹”字的两侧平台，气化燃烧区顶部的下凹部分侧面形成气化气通道的侧挡墙。本发明先气化后燃烧以及双级燃烧，具有燃料适应性广及烟气初始排放好等优点。

Description

一种组合炉排气化焚烧炉

技术领域

本发明涉及一种组合炉排气化焚烧炉，属于环保领域的垃圾气化焚烧子领域。

背景技术

随着城市化进程和规模的扩大、城市人口增多、市场的开放、居民消费结构的改变以及旅游事业的发展，城市垃圾的产生量和堆积量逐年增加，2005年，我国的生活垃圾清运量1.56亿吨，而2016年生活垃圾清运量已达到2.04亿吨。垃圾清运量的增长速率远大于预期。

垃圾焚烧是固体废弃物减量化、资源化/无害化最优选的一种途径。用于垃圾焚烧的炉型有炉排炉、回转窑、循环流化床、热解炉等。我国垃圾焚烧技术的开发始于20世纪90年代初，在循环流化床焚烧领域，经过多年的研究，已取得很大的成绩，国内很多科研单位推出了代表各自技术特征的循环流化床垃圾焚烧技术。针对目前国内原生垃圾的特点以及国内外垃圾焚烧方面存在的技术难题，国、内外都在积极进行技术开发。层燃与流化床燃烧是两种主要的垃圾焚烧方式，与流化床技术相比，层燃技术较成熟，对垃圾的预处理要求低，焚烧后的灰渣灼减率高，对垃圾的热值要求较高；而流化床技术开发较晚，对垃圾的预处理和排渣要求高，灰渣的热灼减率低，燃烧效率高，燃料适用性强，对环境污染小。更重要的是，对我国的高水分、低热值垃圾，层燃技术如果不投油助燃，污染排放很高，如果投油则运行成本相当高，经济性差。

开发适合我国城市垃圾高水分、低热值特点的焚烧技术是进一步推广焚烧法并使其更环保的重要措施。在这个过程中，垃圾预干燥加燃烧的方法无疑是一种解决措施，而气化燃烧利用了垃圾中的水分，也是一种选择方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种组合炉排气化焚烧炉，将滚筒炉排或往复炉排和往复炉排组合起来，首先将垃圾气化，然后再气化燃烧，直至最终燃尽。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种组合炉排气化焚烧炉，所述焚烧炉包括料斗、设置在料斗下方的气化室、设置在气化室上方的燃烧室和与燃烧室顶部连通的尾部烟道；所述气化室两侧倾斜布置且底部收缩形成落渣通道，所述落渣通道底端设置有水封槽；所述气化室内设置有倾斜布置的中拱，所述中拱将气化室分隔为水平并列布置的气化区和气化燃烧区，所述气化区和所述气化燃烧区上部有连通的气化气通道；所述燃烧室设置在所述气化燃烧区上方；所述气化区倾斜侧设置有组合炉排，所述组合炉排起始端位于所述料斗下方，其末端连接落渣通道；所述组合炉排至少包括呈阶梯布置的一级炉排和二级炉排，所述二级炉排连接在一级炉排末端；所述一级炉排和二级炉排底部分别设置有一级风室和二级风室。

上述技术方案中，所述一级炉排选用滚筒炉排或往复炉排；所述二级炉排选用往复炉排。

上述技术方案中，所述一级炉排的倾斜角β为10°~30°；所述二级炉排的倾斜角α为0~45°。

上述技术方案中，所述组合炉排还包括三级炉排，所述三级炉排邻接于所述二级炉排并呈阶梯式设置。

上述技术方案中，所述中拱为空心梁，空心梁内部通入空气。

上述技术方案中，所述中拱下部位于气化区一侧设置有燃尽风孔用于向气化区喷入空气，所述燃尽风孔喷口方向朝向二级炉排末端设置。

上述技术方案中，所述中拱呈倒L型，所述气化气通道位于所述中拱横段上方与气化室顶部之间，并在气化燃烧区顶部形成一段气化气通道延伸段；气化室的气化燃烧区顶部与燃烧室呈“凹”字设置，所述气化气通道延伸段和燃烧室分别位于“凹”字的两侧平台，气化燃烧区顶部的下凹部分侧面形成气化气通道的侧挡墙。

上述技术方案中，所述气化燃烧区顶部的“凹”字形的右平台和下凹平面分别设置有第一冷却风口和第二冷却风口，所述第一冷却风口中心线延长线与第二冷却风口中心线延长线在所述气化燃烧区内相交。

上述技术方案中，所述燃烧室的下部设置有下二次风口，所述下二次风口设置在所述“凹”字形的右外侧立面，且所述下二次风口中心延长线与第一冷却风口中心线延长线和第二冷却风口中心线延长线在所述气化燃烧区内相交。

上述技术方案中，所述燃烧室下部还设置有上二次风口，所述上二次风口设置在所述下二次风口上方。

上述技术方案中，所述料斗下方设置有推料装置，所述推料装置位于气化区顶端，且位于所述一级炉排起始端。

上述技术方案中，所述气化室壁面敷设耐火材料；所述燃烧室中下部壁面敷设耐火材料。

本发明具有以下优点及有益效果：采用先气化后燃烧的方式，降低了炉排的热强度，可以大大扩展垃圾的适用范围，无论对热值、成分（尤其是水分）都可以大大扩大使用范围，甚至可以配烧部分高热值的工业垃圾，如废塑料、造纸废渣等等；燃烧分为两个部分，一是气体的空间燃烧，可以提高燃烧温度（可以达到危废标准的1000°C），进一步降低二恶英的排放，同时在炉排末端通入空气使残渣充分燃尽，燃烧产生的热量又为前面的干燥、热解和气化提供了热量；在炉排条件下的燃料-空气双分级的燃烧，可以在扩展垃圾使用范围的同时大大改善初始排放。

附图说明

图1为本发明所涉及其中一种实施方式的组合炉排气化焚烧炉示意图。

图中：1－料斗；2－气化区；3－气化燃烧区；4－燃烧室； 5－尾部烟道；6－气化气通道；7－中拱；8－一级炉排；9－二级炉排；10－一级风室；11－二级风室；12－推料装置；13－水封槽；14－燃尽风孔；15－第一冷却风口；16－第二冷却风口；17－下二次风口；18－上二次风口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式及工作过程作进一步的说明。

本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。

如图1所示，一种组合炉排气化焚烧炉，包括料斗1、气化室、燃烧室4和尾部烟道5。料斗1设置在气化室顶部一侧，燃烧室4连接在远离料斗1的气化室顶部。燃烧室4顶部与尾部烟道5相通，尾部烟道5内设置有换热器。

气化室两侧倾斜布置且底部收缩形成落渣通道，落渣通道底端设置有水封槽13，使得落渣通道浸入冷渣水中，避免了气化气的泄漏。气化室内设置有倾斜布置的中拱7，将气化室分隔为水平并列布置的气化区2和气化燃烧区3。相应的，中拱7底部也将气化室底部的落渣通道分隔成气化气落渣通道和气化燃烧区落渣通道两个部分，换言之，中拱7底部分别与气化区2和气化燃烧区3壁面之间形成了分隔的两个落渣通道。气化区2和气化燃烧区3上部有连通的气化气通道6。

料斗下方设置有推料装置12，推料装置12位于气化区2顶端。气化区倾斜侧设置有组合炉排，组合炉排起始端位于料斗1下方，组合炉排末端连接落渣通道。组合炉排至少包括呈阶梯布置的一级炉排8和二级炉排9，二级炉排9连接在一级炉排8末端。一级炉排8和二级炉排9底部分别设置有一级风室10和二级风室11，用于通入气化剂。气化剂包括空气和/或蒸汽。推料装置12位于一级炉排8顶端。

一级炉排8选用滚筒炉排或往复炉排，二级炉排9选用往复炉排。其中，一级炉排8优选滚筒炉排，如图1所示。一级炉排8的倾斜角β，即一级炉排8与水平面的夹角β为10°~30°；二级炉排9的倾斜角α，即二级炉排9与水平面的夹角α为0~45°。

本领域一般技术人员应当理解，根据需要，可以进一步设置三级炉排，甚至四级炉排。三级炉排邻接于二级炉排并呈阶梯式设置。根据需要设置四级炉排时，同理，四级炉排邻接于三级炉排并呈阶梯式设置。

中拱7呈倒L型，倒L的下部倾斜设置。气化气通道6位于中拱7横段上方与气化室顶部之间，并在气化燃烧区3顶部形成一段气化气通道延伸段。

燃烧室4设置在气化燃烧区3上方，且远离料斗1设置。

作为一种改进的技术措施，气化室的气化燃烧区3顶部与燃烧室4呈“凹”字设置，上述气化气通道延伸段和燃烧室4分别位于“凹”字的两侧平台，气化气通道延伸段和燃烧室4之间的气化燃烧区3顶部则设置为下凹部分。气化燃烧区顶部的下凹部分侧面形成气化气通道6的侧挡墙，使得气化气通过气化气通道6从气化区2进入气化燃烧区3时，不会直接从气化燃烧区3顶部短路进入燃烧室4。

将生活垃圾或工业垃圾给入到料斗1中，料斗1中的垃圾在推料装置12的推料作用下，从组合炉排顶端顺着组合炉排下行。垃圾在一级风室10和二级风室11通入的气化剂作用下，进行气化，生成的气化气在气化区2中上行被中拱7汇集，从气化气通道6进入气化燃烧区3。气化剂包括空气和/或水蒸汽。

中拱7为空心梁，空心梁内部通入空气进行冷却，空气在冷却中拱7的过程中被加热。中拱7下部位于气化区2一侧设置有燃尽风孔14用于向气化区2喷入空气，该空气能够来源于中拱7内部的空气。燃尽风孔14喷口方向朝向组合炉排后端设置。如图1所示的实施例，燃尽风孔14喷口方向朝向二级炉排9后端设置。

垃圾被从一级炉排8缓慢推行到二级炉排9上，炉排间的阶梯式设置使得部分气化后的垃圾在掉落过程中形同被翻动，促进了垃圾和气化剂的接触。部分气化的垃圾在继续下行的过程中进一步气化，气化后的垃圾残碳和部分未完全气化的垃圾到达组合炉排的末级炉排（如图1所示的二级炉排9）中后部时，由于燃尽风孔14喷入空气使得气化剂过量，气化后的垃圾残碳和部分未完全气化的垃圾开始燃烧，一方面使得垃圾气化残渣在掉入到落渣通道前尽可能燃烧掉残碳，降低灰渣含碳量，另一方面燃烧生成的热烟气逆垃圾流向上而行，为垃圾气化提供了热源，促进了垃圾的气化。焚烧炉启动时，从组合炉排末端，即末级炉排后部点燃垃圾，产生热烟气为组合炉排前端提供垃圾气化热源。

气化燃烧区3顶部的“凹”字形的右平台和下凹平面分别设置有第一冷却风口15和第二冷却风口16，通入空气作为冷却风，对进入气化燃烧区3的气化气冷却的同时，也作为氧化剂，使气化气开始燃烧。第一冷却风口15中心线延长线与第二冷却风口16中心线延长线在气化燃烧区3内相交，使得第一冷却风和第二冷却风射流进入在交点汇聚，携带着气化气也下行到汇聚点。

燃烧室4的下部设置有下二次风口17通入二次风促进气化气燃烧。下二次风口17设置在所述“凹”字形的右外侧立面，且下二次风口17中心延长线与第一冷却风口15中心线延长线和第二冷却风口16中心线延长线在气化燃烧区3内相交，即第一冷却风、第二冷却风和二次风汇聚到一点。增加了气化气在气化燃烧区的紊流度，强化了气化气燃烧效果。

燃烧室4下部还设置有上二次风口18，上二次风口18设置在下二次风口17上方，对二次风分级设置，优化燃烧组织。

气化室壁面敷设耐火材料；燃烧室4中下部壁面敷设耐火材料，分别使得气化室和燃烧室形成蓄热气化和蓄热燃烧。燃烧室4耐火材料敷设到上二次风口18以上。上二次风口18通入最末一级二次风后，燃烧室4上部烟气温度达到1100℃以上，同时保证高温烟气在燃烧室4上部停留时间超过2秒，从而最大程度的减少了二噁英的生成。

高温烟气从燃烧室4进入尾部烟道5，在尾部烟道5中回收热量进行资源化利用。

本发明所述焚烧炉，在用于高水分生活垃圾时，垃圾中的水分在被热烟气加热的过程中自然充当了气化剂，促进垃圾气化，同时也减少系统蒸汽用量，提高了资源化利用程度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种组合炉排气化焚烧炉，其特征在于：所述焚烧炉包括料斗（1）、设置在料斗下方的气化室、设置在气化室上方的燃烧室（4）和与燃烧室（4）顶部连通的尾部烟道（5）；所述气化室两侧倾斜布置且底部收缩形成落渣通道，所述落渣通道底端设置有水封槽（13）；所述气化室内设置有倾斜布置的中拱（7），所述中拱将气化室分隔为水平并列布置的气化区（2）和气化燃烧区（3），所述气化区（2）和所述气化燃烧区（3）上部有连通的气化气通道（6）；所述燃烧室（4）设置在所述气化燃烧区（3）上方；所述气化区倾斜侧设置有组合炉排，所述组合炉排起始端位于所述料斗（1）下方，其末端连接落渣通道；所述组合炉排至少包括呈阶梯布置的一级炉排（8）和二级炉排（9），所述二级炉排（9）连接在一级炉排（8）末端；所述一级炉排（8）和二级炉排（9）底部分别设置有一级风室（10）和二级风室（11）。

2.根据权利要求1所述的一种组合炉排气化焚烧炉，其特征在于：所述一级炉排（8）选用滚筒炉排或往复炉排；所述二级炉排（9）选用往复炉排。

3.根据权利要求1或2所述的一种组合炉排气化焚烧炉，其特征在于：所述一级炉排（8）的倾斜角β为10°~30°；所述二级炉排（9）的倾斜角α为0~45°。

4.根据权利要求1所述的一种组合炉排气化焚烧炉，其特征在于：所述组合炉排还包括三级炉排，所述三级炉排邻接于所述二级炉排（9）并呈阶梯式设置。

5.根据权利要求1所述的一种组合炉排气化焚烧炉，其特征在于：所述中拱（7）为空心梁，空心梁内部通入空气；所述中拱（7）下部位于气化区（2）一侧设置有燃尽风孔（14）用于向气化区（2）喷入空气，所述燃尽风孔（14）喷口方向朝向组合炉排末端设置。

6.根据权利要求1所述的一种组合炉排气化焚烧炉，其特征在于：所述中拱（7）呈倒L型，所述气化气通道（6）位于所述中拱（7）横段上方与气化室顶部之间，并在气化燃烧区（3）顶部形成一段气化气通道延伸段；气化室的气化燃烧区（3）顶部与燃烧室（4）呈“凹”字设置，所述气化气通道延伸段和燃烧室（4）分别位于“凹”字的两侧平台，气化燃烧区顶部的下凹部分侧面形成气化气通道（6）的侧挡墙。

7.根据权利要求6所述的一种组合炉排气化焚烧炉，其特征在于：所述气化燃烧区（3）顶部的“凹”字形的右平台和下凹平面分别设置有第一冷却风口（15）和第二冷却风口（16），所述第一冷却风口（15）中心线延长线与第二冷却风口（16）中心线延长线在所述气化燃烧区（3）内相交。

8.根据权利要求7所述的一种组合炉排气化焚烧炉，其特征在于：所述燃烧室（4）的下部设置有下二次风口（17），所述下二次风口（17）设置在所述“凹”字形的右外侧立面，且所述下二次风口（17）中心延长线与第一冷却风口（15）中心线延长线和第二冷却风口（16）中心线延长线在所述气化燃烧区（3）内相交。

9.根据权利要求7所述的一种组合炉排气化焚烧炉，其特征在于：所述燃烧室（4）下部还设置有上二次风口（18），所述上二次风口（18）设置在所述下二次风口（17）上方。

10.根据权利要求1所述的一种组合炉排气化焚烧炉，其特征在于：所述料斗（1）下方设置有推料装置（12），所述推料装置（12）设置在所述气化区（2）顶端，且位于所述一级炉排（8）起始端。