CN109780550A - 一种高温固废渣块破碎冷却的方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高温固废渣块破碎冷却的方法及其系统，该系统包括垃圾焚烧炉、破碎室和收集仓，破碎室底部安装有一立轴，立轴上安装有锤轴，锤轴上设置有锤头，锤头的旋转半径自上而下逐渐减小，最上层锤头为矩形锤头，下层的锤头为直角梯形锤头，各直角梯形锤头的锐角的角度自上而下逐渐减小，破碎室的内壁上安装有反击板；破碎室的下部设有高压冷却风室，高压冷却风室顶部设有光滑伞板，光滑伞板上设有高压冷却风管，光滑伞板下部连接收集仓。渣块既达到分级破碎的目的，同时快速降低渣块的温度，减少了现有设备因多层锤头线速度高和锤头重而产生的能源消耗；破碎后的渣块直径在5mm‑30mm，杜绝了大块渣块下落砸坏输送设备的问题。

Description

一种高温固废渣块破碎冷却的方法及其系统

技术领域

本发明属于生活垃圾等固废处置领域，特别涉及一种高温固废渣块破碎冷却的方法及其系统。

背景技术

我国过去几十年的经济发展模式主要是“资源—产品—废弃物”的线型经济，在这种经济发展模式下很难实现资源可持续发展，并且这种经济发展模式最终会导致生态环境的破坏，造成资源的短缺甚至枯竭。要实现经济可持续发展，就要走“循环经济”道路。随着我国城镇化进程的不断推进，城市人口不断增加，工业生产及居民生活产生大量的生活垃圾。近年来，生活垃圾污染问题频发对人们的生命健康和财产安全产生极大的威胁，大量生活垃圾的处理已经成为环境治理的难题，是一个亟待解决的环保问题。把固体废弃物作为一种燃料焚烧发电或为工业提供热能是走循环经济道路的方式之一，要走循环经济道路实现可持续发展就需要进行技术创新。

通过在炉内焚烧固体废弃物，不但解决了固废处置问题还为工业系统提供了热能，但在立式固废焚烧炉卸渣过程中经常出现体积较大（直径100mm~800mm）坚硬、致密的高温渣块，由于渣块重量较大（有些会超过50kg）下落时经常砸坏输送设备，例如砸掉皮带托辊、砸断拉链机拉链等事故，会造成较大的经济损失。另外由于大渣块温度高（600~800℃）冷却速度慢还经常会把输送皮带烧坏，焚烧后的渣块一般可以再利用作为建筑材料，坚硬、致密体积较大的渣块，也不利于后续的再利用处理。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种高温固废渣块破碎冷却的方法及其系统，将破碎、冷却两种技术相耦合，既达到分级破碎的目的，同时快速降低渣块的温度，又减少了现有设备因多层锤头线速度高和锤头重而产生的能源消耗。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高温固废渣块破碎冷却系统，所述系统自上而下包括垃圾焚烧炉、破碎室和收集仓，所述破碎室中部呈圆筒状，圆筒的底部安装有一立轴，立轴上安装有若干排锤轴，锤轴上设置有锤头，锤头由立轴带动可高速旋转，所述锤头的旋转半径自上而下逐渐减小，锤头的重量自上而下也逐渐减少，最上层锤头为矩形锤头，其它下层的锤头为直角梯形锤头，直角梯形锤头的直角边与锤轴相接，且各直角梯形锤头的锐角的角度自上而下逐渐减小，所述破碎室的内壁上安装有反击板；所述破碎室的下部设有高压冷却风室，高压冷却风室顶部设有光滑伞板，光滑伞板上设有高压冷却风管，所述高压冷却风管周围设有防砸柱；所述光滑伞板下部连接所述锥型渣粒收集仓，且收集仓侧壁上设有应急门。

进一步的，所述直角梯形锤头的锐角α角度为50°~70°。

进一步的，所述反击板包括楔形反击板和矩形反击板，且设备内壁的最下层反击板为矩形反击板。所述楔形反击板上部与竖直方向的夹角β为10°-20°，下部与竖直方向的夹角γ为70°~80°，其凸起的角度为90°。

进一步的，所述破碎室中部圆筒状的直径为2000mm-2500mm，高为2800mm-3200mm，且锤轴的长度为400mm-600mm，立轴的旋转速度N=600-1500 r/min；所述高压冷却风室的底面直径800mm-1200mm，高300mm-600mm。

进一步的，所述立轴上安装有三排锤轴，最上层锤头呈矩形，第二、第三层的锤头均为直角梯形锤头，且第二层锤头的锐角角度为60°，第三层锤头的锐角角度为45°。

进一步的，所述防砸柱的高度高于高压冷却风管。

进一步的，所述立轴的材质为耐热钢；所述锤头的材料为高锰钢，且经过热处理。

本发明的另一目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于上述系统的高温固废渣块破碎冷却的方法，包括以下步骤：

A. 开启垃圾焚烧炉，在600℃-1000℃条件下焚烧2h-4h，后需要排渣一次，排渣时出现直径100mm~800mm的大渣块需要进行破碎；

B. 开启所述破碎室的立轴，矩形锤头和直角梯形锤头由立轴带动进行高速旋转，所述立轴的旋转速度N=600-1500 r/min；同时，高压冷风由高压冷却风管以10Kpa~30Kpa 的压力，50m/s~100 m/s的速度垂直向上吹入破碎室内；

C. 经垃圾焚烧炉焚烧处理后的大渣块进入所述破碎室，高速旋转的最上层的矩形锤头将大渣块打碎到破碎室内壁上的楔形反击板上向斜上方弹起，渣块返回至高速旋转的矩形锤头，再次被击打，同时渣块在重力作用下向下降落，依次被下层的直角梯形锤头击打，并多次由楔形反击板弹回，经多次击打、弹回，大渣块逐渐破碎为小渣粒，最终经最下层的矩形反击板，经过破碎和冷却后的渣粒由高压冷却风室顶部的光滑伞板滑落到收集仓内，进入输送设备由输送设备运走。

本发明相比现有技术的有益效果为：

1、本发明所述的高温固废渣块破碎冷却系统，是一种能把高温固废底渣破碎的同时进行有效冷却的系统，由于冷却风高速向上阻止渣块的下落，使渣块破碎和冷却的时间都得到了延长，破碎更均匀、冷却效果更佳，且高压冷却管周围设置防砸柱，可防止因破碎机出现故障导致大渣块直接下落砸坏高压冷却风管；

2、本发明所述的高温固废渣块破碎冷却系统中的粉碎室，利用高速旋转的多层锤头将大块渣块分级击打到设备内壁上的反击板上，再从反击板上弹起被高速旋转的锤头再次打向反击板，最上层矩形锤头旋转半径最大，且重量最大，用于破碎大块渣块，此下的锤头为直角梯形，且旋转半径逐层减小、同时重量下降，打击力度也逐渐减小，从而将大块渣块不同层级破碎成不同粒径的渣块；

2、本发明所述的高温固废渣块破碎冷却系统，破碎室中的直角梯形的锤头，外沿有斜上的50°~70°的倾角，直角梯形锤头用于破碎偏小块渣块，且利用倾角能把渣块往斜向上方向击打，使渣块克服部分重力在空中停留时间延长，能被楔型反击板弹回再次被第二层锤头击打或被第三层锤头击中；

3、因破碎次数越多渣块的粒径变的越小，被楔型反击板弹回的距离越远，即越靠近中心，因此本发明所述的破碎室中，锤头旋转半径逐渐减小，从而保证了被弹回的小块渣块都能被锤头击中；

4、本发明所述的破碎室中，上层的反击板工作面设计有一定的倾角的楔形反击板，撞击到反击板工作面后会向斜上方弹起，不会让渣块因重力原因迅速下落；破碎室内壁的最下层反击板为矩形反击板，便于经过破碎后的渣块粒迅速落入收集仓内，同时也有耐磨保护破碎室筒体的作用，经过破碎后的渣块粒进入收集仓再进入输送设备由输送设备运走；

5、本发明所述的破碎室中，由于锤头旋转半径逐渐减小、重量逐渐下降，减少了因多层锤头线速度高和锤头重量而产生的能源消耗，属于低耗能设备。

附图说明

图1为本发明所述高温固废渣块破碎冷却系统的结构示意图；

图2为矩形锤头的截面结构示意图；

图3为直角锤头的截面结构示意图；

图4为楔形反击板的截面结构示意图；

图5为矩形反击板的截面结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例提供了一种高温固废渣块破碎冷却系统，所述系统自上而下包括垃圾焚烧炉1、破碎室2和收集仓3，所述破碎室2中部呈圆筒状，圆筒的底部安装有一耐热钢立轴21，立轴21上安装有三排锤轴，锤轴上设置有锤头，锤头选用高锰钢材质并经过热处理，锤头由立轴带动可高速旋转，所述锤头的旋转半径自上而下逐渐减小，锤头的重量自上而下也逐渐减少，如图2所示，最上层锤头为正方形锤头22，如图3所示，第二层、第三层锤头为直角梯形锤头23，直角梯形锤头23的直角边与锤轴相接，第二层、第三层直角梯形锤头的锐角α的角度分别为60°和45°，且第二层直角梯形锤头重量比最上层矩形锤头重量小，第三层直角梯形锤头重量比第二层小；所述破碎室2的内壁上安装有反击板，如图4、图5所示，所述反击板包括楔形反击板24和矩形反击板25，且设备内壁的最下层反击板为矩形反击板25，其它均为楔形反击板24。所述楔形反击板24上部与竖直方向的夹角β为18°，下部与竖直方向的夹角γ为72°，其凸起的角度为90°；所述破碎室2的下部设有高压冷却风室，冷却风以10~30Kpa 的压力，50~100m/s的速度垂直向上吹入破碎室内，由于冷却风高速向上阻止渣块迅速下落，使渣块破碎和冷却的时间都得到了延长。高压冷却风室顶部设有光滑伞板31，光滑伞板31上设有高压冷却风管32，所述高压冷却风管32周围设有防砸柱33，且防砸柱的高度高于高压冷却风管，其作用是防止因破碎机出现故障导致大渣块直接下落砸坏高压冷却风管；所述光滑伞板31下部连接所述收集仓3，且收集仓3侧壁上设有应急门34，当破碎机故障时如果有大渣块直接掉到收集仓锥部，可打开侧壁的应急门将大渣块取出。

所述破碎室2的中部圆筒状的直径为2200mm，高3000mm，锤轴的长度由下至上依次为400mm、500mm和600mm，立轴高度为2000mm，立轴的旋转速度N=600-1500 r/min。每块楔型反击板的长宽尺寸为250mm*160mm，最下层矩形反击板的的长宽尺寸为300mm*150mm。高压冷却风管高110mm，直径6mm，高压冷却风压力10-30Kpa，所述高压冷却风室的底面直径1000mm，高500mm。

垃圾经过所述垃圾焚烧炉1在600℃-1000℃条件下焚烧2h-4h，后需要排渣一次，排渣时出现直径100mm~800mm的大渣块4需要进行破碎，大渣块直接进入其下端的破碎室2，在圆筒状的破碎室内用高速旋转的多层锤头把大渣块分级击打到周围的反击板上，再从反击板上弹起被高速旋转的锤头再次打向反击板，不同层级破碎成不同粒径；自上而下随着破碎渣块的直径减小，锤头打击半径也逐渐减小，锤头线速度也逐渐减小；同时自上而下锤头重量也减小，打击力度也随之减小。从而既达到分级破碎的目的又降低了破碎机负荷，减少了因多层锤头线速度高和锤头重而产生的能源消耗。

每层锤头旋转半径不同，自上而下半径逐渐减小，第一层级锤头为正方形，重量最大用于破碎大渣块。第二层级锤头为直角梯形，直角梯形锤头的锐角α的角度为60°，重量比第一层锤头小，用于破碎中等渣块。第三层锤头也设计为直角梯形，直角梯形锤头的锐角α的角度为45°，重量最小用于破碎经过一级和二级破碎后的偏小渣块；从而使从焚烧炉1下来的大渣块得到分层级破碎。

大渣块进入所述破碎室2后由第一层矩型锤头打碎并冲向楔型反击板，大渣块被第一层锤头打碎后质量变小，经过楔型反击板回弹距离较远会偏近中心位置，因此第二层锤头旋转半径比第一层减小，离中心轴距离比第一层偏近，目的是能打击到由反击板第一次弹回的渣块，避免渣块经过第一次破碎后弹回时越过第二层锤头；第二层直角梯形锤头的锐角α的角度为60°，能把渣块往斜向上方向击打，使渣块克服部分重力在空中停留时间延长，能被楔型反击板弹回再次被第二层锤头击打或被第三层锤头击中。第三层锤头旋转半径比第二层半径减小，因破碎次数越多渣块粒径变的越小，被楔型反击板弹回的距离越远，即越靠近中心，因此，自上而下的锤头旋转半径逐渐减小，以保证被弹回的渣块大部分都能被锤头击中，第三层锤头也设计为直角梯形，直角梯形的锐角α的角度为45°，外型尺寸和重量都比第二层小，因为破碎到第三层级渣块变小，对破碎能力的要求减小。

多数反击板的工作面设计有一定的倾角——楔形反击板24，渣块撞击到楔形反击板后会向斜上方弹起，不会让渣块因重力原因迅速下落。最下方一层的反击板设计为矩形——矩形反击板25，便于经过破碎后的渣块迅速落入收集仓内同时也有耐磨保护破碎室筒体的作用。在破碎的同时，破碎室下方的高压冷却风管，冷却风以10Kpa ~30Kpa 的压力，50m/s~100m/s的速度垂直向上吹入破碎室内，渣块的破碎的同时被冷却风快速降温，经过破碎和冷却后的渣粒由冷却风室顶部的伞板滑落到收集仓进入输送设备，再由输送设备运走。

Claims (10)

1.一种高温固废渣块破碎冷却系统，其特征在于，所述系统自上而下包括垃圾焚烧炉（1）、破碎室（2）和收集仓（3），所述破碎室（2）中部呈圆筒状，圆筒的底部安装有一立轴（21），立轴（21）上安装有若干排锤轴，锤轴上设置有锤头，锤头由立轴（21）带动可高速旋转，所述锤头的旋转半径自上而下逐渐减小，锤头的重量自上而下也逐渐减少，最上层锤头为矩形锤头（22），其它下层的锤头为直角梯形锤头（23），直角梯形锤头（23）的直角边与锤轴相接，且各直角梯形锤头（23）的锐角的角度自上而下逐渐减小，所述破碎室（2）的内壁上安装有反击板；所述破碎室（2）的下部设有高压冷却风室，高压冷却风室顶部设有光滑伞板（31），光滑伞板（31）上设有高压冷却风管（32），所述高压冷却风管（32）周围设有防砸柱（33）；所述光滑伞板（31）下部连接锥型渣粒收集仓（3），且收集仓（3）侧壁上设有应急门（34）。

2.根据权利要求1所述的高温固废渣块破碎冷却系统，其特征在于，所述直角梯形锤头（23）的锐角α角度为50°~70°。

3.根据权利要求1所述的高温固废渣块破碎冷却系统，其特征在于，所述反击板包括楔形反击板（24）和矩形反击板（25），且所述破碎室（2）内壁的最下层反击板为矩形反击板。

4.根据权利要求3所述的高温固废渣块破碎冷却系统，其特征在于，所述楔形反击板（24）上部与竖直方向的夹角β为10°~20°，下部与竖直方向的夹角γ为70°~80°，其凸起的角度为90°。

5.根据权利要求4所述的高温固废渣块破碎冷却系统，其特征在于，所述楔形反击板（24）上部与竖直方向的夹角β为18°，下部与竖直方向的夹角γ为72°。

6.根据权利要求1所述的高温固废渣块破碎冷却系统，其特征在于，所述破碎室（2）中部圆筒状的直径为2000mm-2500mm，高为2800mm-3200mm，且锤轴的长度为400mm-600mm，立轴的旋转速度N=600-1500 r/min；所述高压冷却风室的底面直径800mm-1200mm，高300mm-600mm。

7.根据权利要求1-6任一项所述的高温固废渣块破碎冷却系统，其特征在于，所述立轴（21）上安装有三排锤轴，最上层锤头呈矩形，第二、第三层的锤头均为直角梯形锤头（23），且第二层锤头的锐角角度为60°，第三层锤头的锐角角度为45°。

8.根据权利要求1-6任一项所述的高温固废渣块破碎冷却系统，其特征在于，所述防砸柱（33）的高度高于高压冷却风管（32）。

9.根据权利要求1-6任一项所述的高温固废渣块破碎冷却系统，其特征在于，所述立轴（21）的材质为耐热钢；所述锤头的材料为高锰钢。

10.一种基于如权利要求1-9任一项所述系统的高温固废渣块破碎冷却的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

A. 开启垃圾焚烧炉（1），在600℃-1000℃条件下，焚烧2h-4h，后排渣一次，出现直径100mm~800mm的大渣块（4）需要进行破碎；

B. 开启所述破碎室（2）的立轴，矩形锤头（22）和直角梯形锤头（23）由立轴（21）带动进行高速旋转，所述立轴的旋转速度N=600-1500 r/min；同时，高压冷风由高压冷却风管（32）以10Kpa~30Kpa 的压力，50m/s~100 m/s的速度垂直向上吹入破碎室（2）内；

C. 经垃圾焚烧炉（1）焚烧处理后的大渣块（4）进入所述破碎室（2），高速旋转的最上层的矩形锤头（22）将大渣块（4）打碎到破碎室内壁上的楔形反击板（24）上向斜上方弹起，渣块返回至高速旋转的矩形锤头（23），再次被击打，同时渣块在重力作用下向下降落，依次被下层的直角梯形锤头（24）击打，并多次由楔形反击板（24）弹回，经多次击打、弹回，大渣块逐渐破碎为小渣粒，最终经最下层的矩形反击板（25），经过破碎和冷却后的渣粒由高压冷却风室顶部的光滑伞板（31）滑落到收集仓（3）内，进入输送设备由输送设备运走。