CN108800151B - 一种绿色环保的工业垃圾焚烧炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种绿色环保的工业垃圾焚烧炉，包括炉体、尾气处理装置和PLC控制系统，尾气处理装置包括第一尾气处理装置和第二尾气处理装置；炉体顶部设置有垃圾进料口，炉体的侧壁上有酒精加料口；炉体内壁上有温度传感器；炉体的底部连接炉灰处理装置；第一尾气处理装置包括、第一拦截板、第二拦截板、颗粒物过滤网和气体传感器；第二尾气处理装置内设纤维布过滤网，第二尾气处理装置的顶部设尾气排放口，炉排、水管、导气管入口处、排气管、烟气回流管上分别设置有电磁阀，气体传感器、温度传感器和电磁阀分别连接至PLC控制系统。本发明的焚烧尾气达到排放标准，避免了潜在的二次污染的产生，绿色环保节能，具有很强的潜在推广应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及环保工程领域，尤其涉及一种绿色环保的工业垃圾焚烧炉。
背景技术
随着中国经济的迅猛飞速发展，人们对于生活环境的要求越来越高，对于环境的关注度越来越重视。据统计，每年产生的垃圾总量达到数百万吨计，其中，工业垃圾占垃圾总量的10％～20％。目前，对于垃圾的处理大多采用掩埋、填埋的方式进行，然而，无论是掩埋还是填埋都存在随着时间的增长产生垃圾渗滤液，进而污染地下水的潜在风险。
垃圾焚化炉作为一种高效便捷的垃圾处理方式得到广泛的应用，然而，目前采用的垃圾焚化炉存在如下问题：垃圾焚化过程中，尤其是当处理的是工业垃圾时，垃圾焚烧过程中会产生大量的有毒有害气体，如果这些气体中的有毒有害物质得不到及时处理，排放入环境中，会对环境造成污染，进而对人体健康存在巨大的潜在危害。
发明内容
本发明旨在提供一种绿色环保的工业垃圾焚烧炉，以解决上述技术问题。
本发明的提供了一种绿色环保的工业垃圾焚烧炉，包括炉体，炉体上设置有数个等离子炬，炉体由炉体上部和炉体下部构成，所述垃圾焚烧炉还包括尾气处理装置和PLC控制系统，尾气处理装置包括第一尾气处理装置和第二尾气处理装置；炉体顶部设置有垃圾进料口，炉体的一侧壁上设置有酒精加料口，炉体的另一侧壁上开设有供燃烧气体流过的导气管，导气管的另一端连接第一尾气处理装置，第一尾气处理装置通过排气管连接至第二尾气处理装置；炉体内壁上设置有温度传感器，炉体的两侧壁上分别对称设置有等离子炬，与导气管连接的炉体壁上设置有等离子炬；所述炉体的底部可拆卸连接有炉灰处理装置，炉灰处理装置包括与炉体底部连接的炉排，炉排下方为吸附液存储室，吸附液存储室的两壁上设置有连接着水管的数个喷雾器；所述导气管内设置有流量调节板；所述第一尾气处理装置包括冷却室，紧邻冷却室依次设置有第一拦截板、第二拦截板和颗粒物过滤网，所述第一尾气处理装置的顶部设置有烟气回流管；所述第二尾气处理装置内设置有纤维布过滤网，第二尾气处理装置的顶部设置有尾气排放口，邻近所述颗粒物过滤网的第一尾气处理装置上设置有气体传感器，所述炉排、水管、导气管入口处、排气管、烟气回流管上分别设置有电磁阀，所述气体传感器、温度传感器和每个所述电磁阀分别连接至PLC控制系统。
本发明的上述实施例提供的一种垃圾焚化炉的结构设置合理，垃圾焚烧的尾气达到排放标准，避免了潜在的二次污染的产生，绿色环保节能，具有很强的潜在推广应用前景，从而解决了上述技术问题。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的炉灰处理装置的局部示意结构图。
图3是本发明所采用的气体传感器的结构示意图。
图4是图3中气体传感器所采用的气敏元件的结构示意图。
图5是图4中气敏元件的局部放大示意图。
其中：1-炉体上部，2-炉体下部，3-等离子炬，4-PLC控制系统，5-第一尾气处理装置，6-第二尾气处理装置，7-垃圾进料口，8-酒精加料口，9-导气管，10-排气管，11-温度传感器，12-炉灰处理装置，13-炉排，14-吸附液存储室，15-水管，16-喷雾器，17-流量调节板，18-冷却室，19-第一拦截板，20-第二拦截板，23-颗粒物过滤网，24-纤维布过滤网，25-尾气排放口，26-气体传感器，27-电磁阀，28-落灰斗，29-纤维布过滤网存放室，30-驱动电机，31-转轴，32-叶片，33-烟气回流管，201-基底片，202-叉指电极，2021-PI/PANI/金纳米纤维膜层，2022-量子点石墨烯/松花粉膜层，2023-纳米SnO2膜层。
具体实施方式
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示，一种绿色环保的工业垃圾焚烧炉，包括炉体，炉体上设置有数个等离子炬3，炉体由炉体上部1和炉体下部2构成，垃圾焚烧炉还包括尾气处理装置和PLC控制系统4。
尾气处理装置包括第一尾气处理装置5和第二尾气处理装置6；炉体顶部设置有垃圾进料口7，垃圾进料口7设置为敞口形状，在别的一些实施方式中，垃圾进料口7上设置有一个盖体，可以避免垃圾扬尘。
炉体内壁上设置有温度传感器11，炉体的一侧壁上设置有酒精加料口8，当温度传感器11感测的温度低于预定值或者阀值时，可通过酒精加料口8喷洒一定体积的酒精助燃。炉体的另一侧壁上开设有供燃烧气体流过的导气管9，导气管9的另一端连接第一尾气处理装置5，第一尾气处理装置5通过排气管10连接至第二尾气处理装置6；炉体的两侧壁上分别对称设置有等离子炬3，与导气管9连接的炉体壁上设置有等离子炬3，进一步充分燃烧。所述炉体的底部可拆卸连接有如图2所示的炉灰处理装置12，炉灰处理装置12包括与炉体底部连接的炉排13，炉排13下方为吸附液存储室14，吸附液存储室14的两壁上设置有连接着水管15的数个喷雾器16。
所述导气管9内设置有流量调节板17；所述第一尾气处理装置5包括冷却室18，紧邻冷却室18依次设置有第一拦截板19、第二拦截板20和颗粒物过滤网23，所述第一尾气处理装置5的顶部设置有烟气回流管33；所述第二尾气处理装置6内设置有纤维布过滤网24，第二尾气处理装置6的顶部设置有尾气排放口25，邻近所述颗粒物过滤网23的第一尾气处理装置5上设置有如图1所示的气体传感器26。
所述炉排13、水管15、导气管9入口处、排气管10、烟气回流管33上分别设置有电磁阀27，所述气体传感器26、温度传感器11和每个所述电磁阀27分别连接至PLC控制系统4。炉排13上设置有重量传感器，当炉排13上的灰尘到达一定重量时，重量传感器发出信号至通过PLC控制系统4，进而开启炉排13上的电磁阀27，炉灰降落至炉灰处理装置12进一步处理。经过第一尾气处理装置5处理的尾气，气体传感器26检测到存在超出预定值含量的气体存在，则气体通过烟气回流管33重新进入到炉体处理。
优选地，所述炉体顶部还设置有驱动电机30，所述驱动电机30与延伸至炉体内部的转轴31相连，所述转轴31上设置有叶片32；通过这样的设置，可以加快垃圾的进料速度和燃烧速度。
优选地，所述炉体为从顶部到底部逐级递减的圆锥体结构，采用圆锥体结构的设计方式，垃圾焚烧的炉灰可以快速的落到炉灰处理装置12，节约了处理效率。
优选地，所述第一拦截板19和第二拦截板20上开设有小孔，所述第一拦截板19上的小孔的孔径大于第二拦截板20上的小孔的孔径，通过这样的设置，经过冷却室18的燃烧气体进行二次调速，便于后续的颗粒物过滤网23的过滤。
优选地，所述等离子炬3的数量为3个，将等离子炬3合理的设置于炉体上部1的靠近底端位置，可以最大限度的加热从垃圾进料口7进来的垃圾，同时，也避免了设置过多的等离子炬3所带来的不必要的浪费和损失。
优选地，所述导气管9的形状为Z字形，Z字形的设置起到初次降低燃烧气体的流速的作用。所述导气管9内部设置有流量调节板17，所述流量调节板17间隔排列，导气管9首端的流量调节板17呈竖向间隔排列，导气管9尾端的流量调节板17呈横向间隔排列，通过设置流量调节板17，可以进一步的调节燃烧气体的流量和流速，使得进入冷却室的燃烧气体的速度和流量达到预定标准，同时也避免了对冷却室的处理量的超负荷，延长了垃圾焚烧炉的整体寿命。
优选地，所述第一尾气处理装置5的底部设置有落灰斗28。
优选地，所述第二尾气处理装置6的底部设置有纤维布过滤网存放室29，通过设置纤维布过滤网存放室29，可以方便的取防纤维布过滤网24，当需要更换纤维布过滤网24时，可以方便快捷的进行操作，节省了操作者的时间，也可以及时的更换，进而节省了人力和物力。
优选地，所述流量调节板17等间距间隔排列，所述流量调节板17间的距离为5～10cm，当流量调节板17间的距离间隔为5～10cm时，导气管9对燃烧气体的流速和流量的控制达到最佳值，使得进入到冷却室18的燃烧气体的流量和流速达到最优的范围。
如图3所示，所述气体传感器26包括电源模块、微控制器模块、气敏元件和输出模块，如图4所示的气敏元件包括叉指电极202和基底片201，所述叉指电极202印刻于基底片201上，其中，如图5所示的叉指电极202上依次涂覆有PI/PANI/金纳米纤维膜层2021、量子点石墨烯/松花粉膜层2022和掺杂了In和Sb的纳米SnO2膜层2023。
在一个实施方式中，所述PI/PANI/金纳米纤维膜层2021通过提拉法涂覆于叉指电极202上；所述量子点石墨烯/松花粉膜层2022通过溶胶-凝胶法涂布于PI/PANI/金纳米纤维膜层上2021；所述掺杂In和Sb的纳米SnO2膜层2023通过浸提提拉法涂覆于量子点石墨烯/松花粉膜层上2022。
在一个实施方式中，所述PI/PANI/金纳米纤维膜层2021由PI纤维素和PANI纤维素按照比例2:3的质量比浸泡于2.3×10-3M的烷基磺酸钠水溶液中24h，置于磁力搅拌器中75℃搅拌处理6h，去离子水清洗后，置于3M的氨水溶液中40℃水浴加热60～120min，然后加入1M的醋酸混溶液中，搅拌处理30min，去离子水清洗干净，置于200KPa真空干燥箱中，120℃烘干，放置2h，制得PI纤维和PANI纤维素混合物；称取5gPI纤维和PANI纤维素混合物浸入由52.14g乙醇溶液，14.4g超纯水和6.25g氨水构成的混合溶液中，在300r/min的转速下搅拌2h，接着将20.8g的正硅酸乙酯和1.05g金粒子缓慢加入至混合体系中反应4h，去离子水冲洗干净后，抽滤，得到表面沉积有SiO2纳米颗粒和金纳米颗粒的PI/PANI纤维；将上述混合物置于马弗炉中1200℃煅烧2h，取出后研磨成10～100nm的PI/PANI纳米纤维素粒子，在上述粒子中加入乙醇和树脂溶液，将上述混合溶液采用提拉法涂覆于叉指电极上，置于150℃烘箱中烘干，重复上述操作5-6次，得到厚度为1～5μm的PI/PANI/金纳米纤维膜层2021。
在一个实施方式中，所述量子点石墨烯/松花粉膜层2022是通过将一定量的氧化石墨加入100ml去离子水中，30℃下超声分散40min，再加入一定量的松花粉，35℃下继续超声240min，加入硫脲和乙醇混合溶液保持超声反应60min，得到氧化石墨烯-松花粉悬浮液；将上述悬浮液置于高压釜中150～165℃反应12～14h，在高压釜中加入PI/PANI纳米纤维素粒子，12～14h后，将反应所得沉淀用去离子水和无水乙醇漂洗10次，置于真空干燥箱中120℃烘干过夜，得到量子点石墨烯-松花粉纳米复合颗粒，将上述复合颗粒配制成溶胶涂覆于PI/PANI/金纳米纤维膜层2021，涂覆5-6次，形成厚度为1-8μm的量子点石墨烯/松花粉膜层2022。
在一个实施方式中，所述掺杂了In和Sb的纳米SnO2膜层2023通过1:0.5:0.25的质量比称取二水合氯化亚锡、三氯化锡和四水合氯化铟固体，将上述固体依次溶解于200mL的无水乙醇中，85±5℃磁力搅拌1h，得到锡离子浓度在0.26±0.05M的溶胶，将上述溶胶与甘油以1:10体积比混合均匀，得到镀膜溶液，将上述镀膜溶液涂覆于量子点石墨烯/松花粉膜层上，每镀完一层放入150℃烘箱中干燥20min，重复镀膜程序5-8次，将镀好膜的叉指电极置于高温烧结炉中在800℃下热处理30min即得。
实验测试：将采用仅在叉指电极表面涂布掺杂In和Sb的纳米SnO2膜层的气敏元件的垃圾焚烧炉作为对照，依据采用上述方法制备的气敏元件的本发明所述的垃圾焚烧炉，进行气敏性能测试。测试的结果如表1、表2所示：
表1对照的气敏元件测试结果
| 检测范围(ppm) | 灵敏度 | 反应时间(s) | 恢复时间(s) | |
| 硫化氢 | 1～5500 | 10～30 | 10～40 | 22～85 |
| 氨气 | 5～250 | 15～320 | 15～85 | 30～95 |
| 甲烷 | 1～500 | 5～60 | 10～35 | 32～46 |
| 苯系物气体 | 1～10000 | 30～165 | 50～123 | 140～590 |
表2本发明的气敏性能测试结果
根据上表的气敏性能测试结果表明，相对于采用传统的气敏元件的垃圾焚烧炉，本发明采用通过上述方法制备而成的气敏元件，对于硫化氢、甲烷、氨气、苯系物气体的有毒有害气体的检测过程中，本发明所述的垃圾焚烧炉对于上述气体的灵敏度高、响应和恢复时间快。常规的垃圾焚烧炉中采用的气敏元件直接将气敏材料涂覆于叉指电极上，而本发明将PI/PANI金纳米纤维膜层涂覆于叉指电极上，增强了垃圾焚烧炉对于有毒有害气体的及时响应功能。
此外，由于传统的垃圾焚烧炉在燃烧过程中，由于排气类型得不到及时监控，容易对周围环境以及人群健康产生潜在危害，这种危害往往是不可逆的，一旦发生焚烧炉排气标准超标情况，只能弃用或者整改，对于企业生产或者环卫部门产生的损失巨大，本发明所述的垃圾焚烧炉采用的气敏元件中PI/PANI金纳米纤维膜层与量子点石墨烯-松花粉纳米复合颗粒的协同作用，使得本发明所述的垃圾焚烧炉对于垃圾燃烧过程中产生的硫化氢气体、氨气、甲烷以及苯系物气体表现出优异的选择性，其中，在硫化氢气体检测、氨气的灵敏度上表现优异，其灵敏度是采用传统气敏元件的垃圾焚烧炉的10倍，响应时间和恢复时间仅为传统垃圾焚烧炉的1/7和1/2。不仅延长了垃圾焚烧炉的使用寿命，更节省了可观的生产成本，因此，本发明所述的垃圾焚烧炉是一种绿色环保的垃圾焚烧炉，能够降低作业成本，使得排放尾气达到国家标准，具有大规模应用推广的潜在前景。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (9)
1.一种绿色环保的工业垃圾焚烧炉，包括炉体，炉体上设置有数个等离子炬，炉体由炉体上部和炉体下部构成，其特征在于，还包括尾气处理装置和PLC控制系统，尾气处理装置包括第一尾气处理装置和第二尾气处理装置；炉体顶部设置有垃圾进料口，炉体的一侧壁上设置有酒精加料口，炉体的另一侧壁上开设有供燃烧气体流过的导气管，导气管的另一端连接第一尾气处理装置，第一尾气处理装置通过排气管连接至第二尾气处理装置；炉体内壁上设置有温度传感器，炉体的两侧壁上分别对称设置有等离子炬，与导气管连接的炉体壁上设置有等离子炬；所述炉体的底部可拆卸连接有炉灰处理装置，炉灰处理装置包括与炉体底部连接的炉排，炉排下方为吸附液存储室，吸附液存储室的两壁上设置有连接着水管的数个喷雾器；所述导气管内设置有流量调节板；所述第一尾气处理装置包括冷却室，紧邻冷却室依次设置有第一拦截板、第二拦截板和颗粒物过滤网，所述第一尾气处理装置的顶部设置有烟气回流管；所述第二尾气处理装置内设置有纤维布过滤网，第二尾气处理装置的顶部设置有尾气排放口，邻近所述颗粒物过滤网的第一尾气处理装置上设置有气体传感器，所述炉排、水管、导气管入口处、排气管、烟气回流管上分别设置有电磁阀，所述气体传感器、温度传感器和每个所述电磁阀分别连接至PLC控制系统。
2.根据权利要求1所述的一种绿色环保的工业垃圾焚烧炉，其特征在于，所述炉体顶部还设置有驱动电机，所述驱动电机与延伸至炉体内部的转轴相连，所述转轴上设置有叶片。
3.根据权利要求1所述的一种绿色环保的工业垃圾焚烧炉，其特征在于，所述炉体为从顶部到底部逐级递减的圆锥体结构。
4.根据权利要求1所述的一种绿色环保的工业垃圾焚烧炉，其特征在于，所述第一拦截板和第二拦截板上开设有小孔，所述第一拦截板上的小孔的孔径大于第二拦截板上的小孔的孔径。
5.根据权利要求1所述的一种绿色环保的工业垃圾焚烧炉，其特征在于，所述等离子炬的数量为3个。
6.根据权利要求1所述的一种绿色环保的工业垃圾焚烧炉，其特征在于，所述导气管的形状为Z字形，所述导气管内部设置有流量调节板，所述流量调节板间隔排列，导气管首端的流量调节板呈竖向间隔排列，导气管尾端的流量调节板呈横向间隔排列。
7.根据权利要求1所述的一种绿色环保的工业垃圾焚烧炉，其特征在于，所述第一尾气处理装置的底部设置有落灰斗。
8.根据权利要求1所述的一种绿色环保的工业垃圾焚烧炉，其特征在于，所述第二尾气处理装置的底部设置有纤维布过滤网存放室。
9.根据权利要求6所述的一种绿色环保的工业垃圾焚烧炉，其特征在于，所述流量调节板等间距间隔排列，所述流量调节板间的距离为5～10cm。
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