CN110006057A - 垃圾气化子母炉一体设备及垃圾气化处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垃圾气化子母炉一体设备，包括母气化炉、子气化炉和混和燃烧灶，混和燃烧灶包括内灶与外灶，内灶连通母气化炉，内灶设有用于给内灶燃烧供氧的内灶风机，外灶连通子气化炉，外灶设有用于给外灶燃烧供氧的外灶风机，母气化炉底部设有供气装置和点火装置，子气化炉底部设有供气装置和点火装置。本发明的垃圾气化子母炉一体设备，对垃圾进行气化处理时，母气化炉内垃圾气化的燃气在燃烧灶的内灶燃烧，燃烧会产生高能量，子气化炉内湿垃圾气化产生的烟气进到燃烧灶外灶中被内灶燃烧产生的高温热解掉，从而使整个垃圾处理过程中不会产生烟和有毒有害气体，获得好的环保效果，解决了含水率高的垃圾不能直接处理的难题。

Description

垃圾气化子母炉一体设备及垃圾气化处理方法

技术领域

本发明涉及垃圾处理技术领域，特别地，涉及一种垃圾气化子母炉一体设备。此外，本发明还涉及一种采用上述垃圾气化子母炉一体设备进行垃圾气化处理的方法。

背景技术

过去垃圾处理的主要方法是通过焚烧或者填埋，但是垃圾焚烧或者填埋仍然对环境造成一定影响，填埋会对水源和土壤造成巨大污染，并且占用大量土地，而焚烧技术由于受到国内垃圾成分的限制，无法真正实现将垃圾转化为无毒无害绿色能源的目的。现阶段，垃圾气化技术比较适应我国国情，垃圾气化是指在密闭的容器中，将垃圾进行缺氧燃烧，利用空气和蒸汽作为混合气化剂，使垃圾释放出大量的一氧化碳、氢气、甲烷等可燃性气体，相比而言，气化比焚烧一定量的垃圾能产生更多的能量，而且排放有毒有害物质更少。

但是，目前的垃圾气化炉都对垃圾含水率有着较高的要求，对于含水率较高的垃圾必须先对垃圾进行干燥处理，达到含水率要求后才能进入气化炉进行气化，增加处理步骤和处理时间，然而对于很多生活垃圾例如厨余垃圾以及被雨水浸泡过的垃圾，其含水率较高，不能直接进入气化炉进行气化处理。

发明内容

本发明提供了一种垃圾气化子母炉一体设备及垃圾气化方法，以解决现有垃圾气化处理不能直接处理含水率高的垃圾的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种垃圾气化子母炉一体设备，包括母气化炉、子气化炉和混和燃烧灶，所述混和燃烧灶包括内灶与外灶，所述内灶设置于所述外灶内部，所述内灶连通所述母气化炉，所述内灶设有用于给内灶燃烧供氧的内灶风机，所述外灶连通所述子气化炉，所述外灶设有用于给外灶燃烧供氧的外灶风机，所述母气化炉底部设有供气装置和点火装置，所述子气化炉底部设有供气装置和点火装置。

进一步地，所述母气化炉的体积比所述子气化炉的体积小。

进一步地，所述子气化炉底部设有子炉配气装置，所述子炉配气装置包括侧面配气组件和底部配气组件，所述侧面配气组件和底部配气组件均连通所述子气化炉的风机，所述侧面配气组件为倒锥台形，所述侧面配气组件的锥面上布设有至少一圈配气孔，所述底部配气组件安装设置在所述侧面配气组件的倒锥台形底部，所述底部配气组件下方为储灰部，所述底部配气组件包括配气主管及与配气主管连通的若干配气排管，所述配气排管上间隔布设有若干配气孔。

进一步地，所述子气化炉底部还设有加水装置。

进一步地，所述母气化炉底部还设有母炉配气装置，所述母炉配气装置包括配气主管及与配气主管连通的若干配气排管，所述配气主管连接所述母气化炉的风机，所述母炉配气装置下方为储灰部，所述配气排管上间隔布设有若干配气孔。

进一步地，所述内灶包括内灶灶芯和内灶燃气进口管，所述内灶燃气进口管与母气化炉的燃气出口管连通，所述内灶灶芯内部设有第一配气室，所述第一配气室周向侧壁设有配风孔，所述内灶燃气进口管连通至所述第一配气室，所述内灶风机连通至所述内灶燃气进口管并将所述内灶燃气进口管内的混合气流输送至第一配气室，所述第一配气室上端设置有压火盖，所述外灶包括外灶灶芯、外灶灶壳和外灶燃气进口管，所述外灶燃气进口管与子气化炉的燃气出口管连通，所述外灶灶芯位于所述外灶灶壳内部且所述外灶灶芯与外灶灶壳之间形成空腔，所述外灶灶芯的侧壁设有至少一圈间隔排布的供风孔，所述外灶风机连通至所述空腔，所述外灶与所述内灶之间形成有第二配气室，所述第二配气室上端设有配风口，所述外灶燃气进口管连通至所述第二配气室，所述外灶内部且位于所述供风孔气流方向的下游设有至少一个压火盘。

进一步地，所述供风孔排布成一圈，所述供风孔上设有位于所述外灶灶芯的径向面上且悬挑端由径向面中心向外倾斜的短管，或所述供风孔排布成两圈，靠近所述压火盘的一圈供风孔上设有位于所述外灶灶芯的径向面上且悬挑端由径向面中心向外倾斜的短管。

进一步地，所述母气化炉的燃气出口管与所述混合燃烧灶的内灶燃气进口管均水平安装并连通，所述子气化炉的燃气出口管与所述混合燃烧灶的外灶燃气进口管均水平安装并连通；或所述母气化炉的燃气出口管包括相连接的水平安装的第一段以及折弯向下的第二段，所述第二段与所述混和燃烧灶的内灶燃气进口管连通，所述第二段下方连接有集污装置，用于接收燃气析出的微量含焦油废水，所述子气化炉的燃气出口管包括相连接的水平安装的第一段以及折弯向下的第二段，所述第二段与所述混和燃烧灶的外灶燃气进口管连通，所述第二段下方连接有集污装置，用于接收燃气析出的微量含焦油废水。

进一步地，所述母气化炉和所述子气化炉的外壳上均设有震动电机。

进一步地，所述混合燃烧灶的火焰出口端还设置有锅炉装置，所述锅炉装置包括锅炉本体，所述锅炉本体的进水口处于所述锅炉本体上部，所述锅炉本体的出水口处于所述锅炉本体下部；所述锅炉本体内设有用于在锅炉本体内腔中形成热气流流通的通道并与锅炉本体内腔中的水充分接触以实现热交换的热交换机构。

根据本发明的另一方面，还提供了一种垃圾气化处理方法，采用上述的垃圾气化子母炉一体设备进行垃圾处理，包括以下步骤：将待处理的垃圾加入到母气化炉，所述母气化炉中的垃圾含水率低于15％，将待处理的垃圾加入到子气化炉，所述子气化炉中下层垃圾的含水率低于上层垃圾的含水率，启动所述母气化炉，所述母气化炉运行正常后，再启动所述子气化炉。

进一步地，所述启动所述母气化炉包括以下步骤：接通所述母气化炉的点火装置，所述点火装置发红后，启动所述内灶的内灶风机，利用外部助燃气体点燃混和燃烧灶的内灶，启动所述母气化炉的供气装置，往母气化炉内通入适量空气或氧气，所述母气化炉内气化反应开始，调整所述内灶风机的风量大小，待燃烧正常后，关闭混和燃烧灶的外部助燃气体开关。

进一步地，所述启动所述子气化炉包括以下步骤：接通所述子气化炉的点火装置，所述点火装置发红后，启动所述子气化炉的供气装置，往子气化炉内通入适量空气或氧气，所述子气化炉内气化反应开始。

本发明具有以下有益效果：

本发明的垃圾气化子母炉一体设备，包括母气化炉、子气化炉和混合燃烧灶，混合燃烧灶包括内灶与外灶，内灶连通母气化炉，外灶连通子气化炉，母气化炉内的装入的垃圾含水率较低，不能高于15％，子气化炉内的垃圾除了底层垃圾要求比较干燥外，上层垃圾含水率可以达到50％，对垃圾进行气化处理时，先启动母气化炉，由于母气化炉内的垃圾含水率较低，很容易点火成功，母气化炉气化正常以后，母气化炉内垃圾气化的燃气在燃烧灶的内灶燃烧，燃烧会产生高能量，再启动子气化炉，子气化炉底部垃圾比较干燥，能够保证正常点火，由于子气化炉内垃圾含水率高，气化会产生烟气，该烟气不能直接燃烧，但烟气进到燃烧灶外灶中被内灶燃烧产生的高温热解掉，从而使整个垃圾处理过程中不会产生烟和有毒有害气体，获得好的环保效果，从而解决了含水率高的垃圾不能直接处理的难题，混和燃烧灶燃烧产生的热量还可进行利用，例如可以配合锅炉使用进行供暖。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的垃圾气化子母炉一体设备的结构示意图；

图2是本发明另一优选实施例的垃圾气化子母炉一体设备的结构示意图；

图3是混和燃烧灶的一种结构示意图；

图4是混和燃烧灶的另一种结构示意图；

图5是侧面配气组件的结构示意图；

图6是底部配气组件的结构示意图；

图7是锅炉装置的结构示意图；

图8是锅炉本体的截面示意图。

图例说明：

1、母气化炉；10、风机；11、母炉配气装置；12、震动电机；13、进料盖；14、燃气出口管；15、集污装置；

2、子气化炉；20、风机；21、子炉配气装置；210、侧面配气组件；211、底部配气组件；22、加水装置；23、震动电机；24、进料盖；25、燃气出口管；26、集污装置；

3、混合燃烧灶；31、内灶；310、内灶灶芯；311、内灶燃气进口管；312、内灶风机；313、压火盖；314、第一配气室；32、外灶；320、外灶灶芯；321、外灶灶壳；322、外灶燃气进口管；323、外灶风机；324、空腔；325、压火盘；3251、第一压火盘；3252、第二压火盘；326、短管；327、第二配气室；33、点火装置；

4、锅炉装置；41、锅炉本体；411、加热管；412、吸热管；42、尾气管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1所示，本实施例的垃圾气化子母炉一体设备，包括母气化炉1、子气化炉2和混和燃烧灶3，混和燃烧灶3包括内灶31与外灶32，内灶31设置于外灶32内部，内灶31连通母气化炉1，内灶31设有用于给内灶31燃烧供氧的内灶风机312，外灶32连通子气化炉2，外灶32设有用于给外灶32燃烧供氧的外灶风机323，母气化炉1底部设有供气装置10和点火装置，子气化炉2底部设有供气装置20和点火装置。母气化炉1为密闭式，母气化炉1的顶部设有带进料盖13的进料口，子气化炉2为密闭式，子气化炉2的顶部设有带进料盖24的进料口。供气装置用于向气化炉内提供适量的空气或氧气助燃，使气化炉内垃圾不完全燃烧获得燃气，供气装置优选为风机，通过风机鼓风向气化炉底部供入空气或氧气，空气或氧气与垃圾混合使垃圾不完全燃烧。供气装置也可以选择为气瓶，通过调节气瓶的出气流量调整供气量。点火装置优选采用电子点火，点火时只要接通电源即可。混合燃烧灶3可以自带点火装置33用于点火，例如电子点火棒或喷火枪，也可以用外置的点火装置进行点火。初始燃烧时，混合燃烧灶3采用燃料助烧，燃料可以为任何可以燃烧的气体或液体，优选为液化气或天然气。

本实施例的垃圾气化子母炉，包括母气化炉、子气化炉和混合燃烧灶，混合燃烧灶包括内灶与外灶，内灶连通母气化炉，外灶连通子气化炉，母气化炉内的装入的垃圾含水率较低，不能高于15％，子气化炉内的垃圾除了底层垃圾要求比较干燥外，上层垃圾含水率可以达到50％，对垃圾进行气化处理时，先启动母气化炉，由于母气化炉内的垃圾含水率较低，很容易点火成功，母气化炉气化正常以后，母气化炉内垃圾气化的燃气在燃烧灶的内灶燃烧，燃烧会产生高能量，再启动子气化炉，子气化炉底部垃圾比较干燥，能够保证正常点火，由于子气化炉内垃圾含水率高，气化会产生烟气，该烟气不能直接燃烧，但烟气进到燃烧灶外灶中被内灶燃烧产生的高温热解掉，从而使整个垃圾处理过程中不会产生烟和有毒有害气体，获得好的环保效果，从而解决了含水率高的垃圾不能直接处理的难题，混和燃烧灶燃烧产生的热量还可进行利用，例如可以配合锅炉使用进行供暖。

本实施例中，母气化炉1的体积比子气化炉2的体积小。

母气化炉先启动，由母气化炉带动子气化炉启动，母气化炉内的垃圾含水率要求比较严格，并且子气化炉正常气化以后，可以关闭母气化炉，因此，作为辅助的母气化炉的体积可以设计得较小，子气化炉作为垃圾处理的主处理设备，其体积设计较大，垃圾处理效率更高。

参见图1、图5和图6，本实施例中，子气化炉2底部设有子炉配气装置21，子炉配气装置21包括侧面配气组件210和底部配气组件211，侧面配气组件210和底部配气组件211均连通子气化炉2的风机20，侧面配气组件210为倒锥台形，侧面配气组件210的锥面上布设有至少一圈配气孔，优选地，配气孔设置为两圈，每圈配气孔的数量根据实际的气化炉的直径大小进行选择，风机将助烧的氧气提供进入到侧面配气组件210与子气化炉2壳体的环形空间，然后助烧气体由侧面配气组件210上的配气孔进入到子气化炉2的内部；底部配气组件211安装设置在侧面配气组件210的倒锥台形底部，底部配气组件211下方为储灰部，储灰部设置有排灰卸灰门，底部配气组件211包括配气主管及与配气主管连通的若干配气排管，配气排管上间隔布设有若干配气孔。底部配气组件211安装设置在侧面配气组件210的倒锥台形底部，底部配气组件211下方为储灰部，储灰部设置有排灰卸灰门，底部配气组件211包括配气主管及与配气主管连通的若干配气排管，所述配气排管上间隔布设有若干配气孔，风机连接配气主管，助烧气体通过配气主管进入到各配气排管中，通过配气排管上的配气孔进入到子气化炉内部。通过侧面配气斗和底部配气板的配气方式，使助烧的空气在子气化炉内分配更加均匀，有利于子气化炉内各处的垃圾气化均匀进行。

本实施例中，子气化炉2的底部还设有加水装置22。加水装置22安装在子气化炉2的外壳体上，通过连接管连通至子气化炉2的内部，连接管上设有阀门。水加入子气化炉内后，迅速变成高温蒸汽作为水蒸汽气化剂使垃圾碳化物发生气化反应，加快垃圾气化速度，减少空气气化剂量，气化处理速度加快20％左右，燃气热值有提高，其中燃气中H₂含量从5％左右增加到10-25％。

本实施例中，母炉配气装置1可以采取与子气化炉2底部相同的配气储灰装置，但由于母气化炉1的体积较小，可以省略掉侧面配气斗结构，即母气化炉1底部设有母炉配气装置11，母炉配气装置11包括配气主管及与配气主管连通的若干配气排管，配气主管连接母气化炉1的风机10，助烧氧气通过配气主管进入到各配气排管中，通过配气排管上的配气孔进入到母气化炉内部。母炉配气装置11下方为储灰部，储灰部设置有排灰卸灰门，配气排管上间隔布设有若干配气孔。

本实施例中，母气化炉1和子气化炉2的内壁均设有保温层。垃圾气化需在高温环境进行，气化炉内壁设置耐火材料层，能减少热量散失，使气化炉内保持较高温度，帮助湿垃圾干燥后气化，提高热量的利用效率。同时，由于母气化炉1和子气化炉2内的气化温度较高，在母气化炉1和子气化炉2内壁设置耐火材料层。

如图1所示，本实施例中，母气化炉1的燃气出口管14与混合燃烧灶3的内灶燃气进口管311均水平安装并连通，子气化炉2的燃气出口管25与混合燃烧灶3的外灶燃气进口管322均水平安装并连通；此时不需要在燃气管下方安装集污装置，燃气管内产生的微量含焦油废水自动回流入气化炉。

如图2所示，在另一个实施例中，母气化炉1的燃气出口管14包括相连接的水平安装的第一段以及折弯向下的第二段，第二段与混和燃烧灶3的内灶燃气进口管311连通，第二段下方连接有集污装置15，用于接收燃气析出的微量含焦油废水，子气化炉2的燃气出口管25包括相连接的水平安装的第一段以及折弯向下的第二段，第二段与混和燃烧灶3的外灶燃气进口管322连通，第二段下方连接有集污装置26，用于接收燃气析出的微量含焦油废水。

本实施例中，母气化炉1和子气化炉2的内壁均设有保温层。垃圾气化需在高温环境进行，气化炉内壁设置耐火材料层，能减少热量散失，使气化炉内保持较高温度，帮助湿垃圾干燥后气化，提高热量的利用效率。同时，由于母气化炉1和子气化炉2内的气化温度较高，在母气化炉1和子气化炉2内壁设置耐火材料层。

本实施例中，在母气化炉和子气化炉内部对应燃气出口位置设置导气组件，导气组件优选为环形板，环形板与气化炉壳体形成环形空间，环形板上设置若干导气孔或导气缝槽，用于将产生的燃气由导气组件引导进入连接管，燃气出口位置优选设于母气化炉和子气化炉的中部，以使得不管气化炉内的垃圾装填高度是多少，燃气流出路径的距离相差较小。

本实施例中，母气化炉1的外壳上设有用于震动使物料下落的震动电机12，子气化炉2的外壳上设有用于震动使物料下落的震动电机23。在其他实施例中，母气化炉1内部设有压料杆，子气化炉2的内部设有压料杆。压料杆能够在驱动装置带动下旋转，从而可以在气化炉内上下移动，将气化炉内的垃圾往下压。打开气化炉顶部的进料盖，将垃圾装入气化炉，装料完成后，盖上进料盖，进料盖与气化炉炉体可以采用水槽进行水密封，防止气化气体泄漏。

本实施例中，子气化炉2和母气化炉1的燃气出口管上均设置有检修盖。设置检修盖是为了方便对气化炉以及连接管的修理和维护。检修盖与连接管之间也采用水槽进行水密封，防止气化气体泄漏。

如图3、图4所示，是混和燃烧灶3的其中两种结构示意图；当然，本实施例可采取的混和燃烧灶还可以是其他变形形式，不限于这两种，内灶31包括内灶灶芯310和内灶燃气进口管311，内灶燃气进口管311与母气化炉1的燃气出口管连通，内灶灶芯310内部设有第一配气室314，第一配气室314周向侧壁设有配风孔，内灶燃气进口管311连通至第一配气室314，内灶风机312连通至内灶燃气进口管311并将内灶燃气进口管311内的混合气流输送至第一配气室314，第一配气室314上端设置有压火盖313，外灶32包括外灶灶芯320、外灶灶壳321和外灶燃气进口管322，外灶燃气进口管322与子气化炉2的燃气出口管连通，外灶灶芯320位于外灶灶壳321内部且外灶灶芯320与外灶灶壳321之间形成空腔324，外灶灶芯320的侧壁设有至少一圈间隔排布的供风孔，外灶风机323连通至空腔324，外灶32与内灶31之间形成有第二配气室327，第二配气室327上端设有配风口，外灶燃气进口管322连通至第二配气室327，外灶32内部且位于供风孔气流方向的下游设有至少一个压火盘325。优选地，内灶燃气进口管311向第一配气室314方向收窄，这样气流流通路径变窄，流速加快，防止燃气在燃气进口管内就开始燃烧。在其他实施例中，也可以将内灶风机312直接连通至第一配气室314，燃气和助燃氧气在第一配气室内进行混合。

内灶燃气进口管11连接母气化炉1的燃气出口管，外灶燃气进口管22连接子气化炉2的燃气出口管，母气化炉1内的垃圾在不充分供氧情况下气化生产可燃性气体，内灶风机312连通至内灶燃气进口管311，内灶燃气进口管311向第一配气室314方向收窄，可燃性气体和充足的助燃氧气在内灶燃气进口管311就开始混合，由于内灶燃气进口管向第一配气室方向收窄，混合气流快速进入第一配气室314后由配风孔进入内灶灶芯310点火燃烧，火焰由压火盖313的通孔喷出，压火盖313中心区域为封闭板体，通孔均布于压火盖313外周区域；子气化炉2内的湿垃圾在不充分供氧情况下发生气化反应产生不可直接燃烧的烟气，烟气由外灶燃气进口管322进入到第二配气室中经配风口流入外灶灶芯320内部，外灶风机323将助燃氧气导入空腔324中，经由外灶灶芯320侧壁的供风孔进入到外灶灶芯320中与烟气混合，借助于内灶31的燃烧火焰将外灶灶芯320中的烟气点燃，子气化炉2内的湿垃圾气化产生的黑烟和有毒有害气体在外灶灶内被高温分解，并且压火盘325的设置使烟气与氧气发生紊流而充分混合，且使烟气在外灶灶芯320的停留时间延长，将烟气在燃烧灶内充分燃烧掉，防止黑烟的产生，从而使气化炉处理垃圾达到了环保效果，并且可以直接处理含水率较高的湿垃圾。

如图1、图2所示，混合燃烧灶3外灶的供风孔排布成两圈，靠近压火盘325的一圈供风孔上设有位于外灶灶芯320的径向面上且悬挑端由径向面中心向外倾斜的短管326。在其他实施例中，也可以仅设置一圈供风孔，供风孔上设有位于外灶灶芯320的径向面上且悬挑端由径向面中心向外倾斜的短管326，具体可根据实际的供氧需求进行设置。外灶风机323将助燃氧气导入空腔324中，经由外灶灶芯320侧壁的供风孔和短管326喷入到外灶灶芯320中，短管位于外灶灶芯320同一个径向面上且沿径向面同向倾斜，使助燃氧气在外灶灶芯内形成漩涡，能够促使外灶灶芯内的气压低于子气化炉中的气压，有助于子气化炉产生的烟气被吸入燃烧灶，短管326的悬挑端由径向面中心向外倾斜角度优选为45°或135°，实验证明，短管在该倾斜角度下，燃烧灶的燃烧效果最好，燃烧火焰最稳定。

如图3所示，内灶灶芯10的火焰出口方向为竖向布设，外灶灶芯20和外灶灶壳21的出口方向为竖向布设，压火盘25为两个，沿火焰方向依次为第一压火盘251和第二压火盘252，第一压火盘251比第二压火盘252的直径小，第一压火盘251中心区域为封闭板体，通孔均布于第一压火盘251外周区域；第二压火盘252上由中心区域向外周区域方向均布通孔。第一压火盘让燃气与助燃氧气发生紊流充分混合，有助于燃气充分燃烧，防止黑烟的产生，第二压火盘能增大燃烧火焰的直径，降低火焰的高度，当燃烧灶匹配热水锅炉使用时，可以增大传热面积。为了减少风机个数，降低设备投资，本实施例中将内灶风机12和外灶风机23设置为共用一个风机，并通过并联管道分别连通至内灶灶芯10和外灶灶芯20。通过在并联管道上设置阀门，通过阀门的打开和关闭控制并联管路是否连通。本实施例中，外灶2为一体式，即外灶2是灶壁上下一体的。燃气燃烧主要是在灶芯内进行，灶芯内的温度非常高，为了避免燃烧灶损坏后需要更换全套灶设备，在其他实施例中，也可以将外灶2设置为包括灶头和灶底，外灶灶芯20布设在灶头内，第二配气室27布设于灶底，灶头和灶底设置分体式，灶头和灶底为可拆卸连接，灶底承受的温度低于灶头承受的温度，损耗较小，灶底的使用寿命比远比灶头的使用寿命长，当灶头损坏时，仅需要更换灶头，节约了设备投资。

如图4所示，内灶灶芯10的火焰出口方向为竖向布设，外灶灶芯20和外灶灶壳21的出口方向为水平方向布设，外部观察到的燃烧火焰为横向喷火，由于横向喷火对火焰高度限制较少，压火盘25设置为一个，压火盘25中心区域为封闭板体，通孔均布于压火盘外周区域，这样让燃气与助燃氧气发生紊流充分混合，有助于燃气充分燃烧，防止黑烟的产生。本实施例中，外灶灶壳21的火焰出口端设置有缩径部，所述缩径部设置有挡火板。缩径部用于防止火焰乱窜，引发危险。本实施例中，内灶风机12和外灶风机23采用两个独立的风机，分别对内灶1和外灶2的燃烧进行配氧。

本实施例中，混合燃烧灶3的火焰出口端还设置有锅炉装置4，如图7所示，锅炉装置4包括锅炉本体41，锅炉本体41的进水口处于锅炉本体41上部，锅炉本体41的出水口处于锅炉本体41下部；锅炉本体41内设有用于在锅炉本体41内腔中形成热气流流通的通道并与锅炉本体1内腔中的水充分接触以实现热交换的热交换机构。混合燃烧灶3燃烧产生热气流，热气流与锅炉本体41内的水进行热交换以加热锅炉本体41内腔中的水，降低排出尾气的温度，提高热能的利用率，并且热水锅炉整体构造简单，易于组装和搬运。锅炉本体41包括贯通锅炉本体的热交换机构，一方面，热交换机构贯通锅炉本体，使得热交换机构的热气流与水充分接触，水受热均匀，避免现有技术仅在锅炉底部加热，造成局部受热，水温差异较大的缺陷；另一方面，锅炉本体41通过热交换机构共同进行热能回收转换，延长了热转换时间，进一步提高热效率。

如图8所示，本实施例中，热交换机构包括加热管411和吸热管412。加热管411布设于外围，并沿锅炉本体41径向和/或周向间隔排布，吸热管412布设于中部，并沿锅炉本体41径向和/或周向间隔排布。上述锅炉本体41底部接近混合燃烧灶3，聚集的热能加多，采用吸热管412分布在中间，加热管411布设在吸热管412外侧，充分发挥吸热作用，并增加红外线吸附热延长热能在锅炉本体41内的时间，提高热效率。

如图8所示，本实施例中，多个加热管411沿周向间隔布设在同心圆环上构成一层排布，加热管411至少排布一层。多个吸热管412沿周向间隔布设在同心圆环上构成一层排布，吸热管412至少布设一层。加热管411环绕吸热管412的布局形式，使得吸热管412充分发挥吸热作用，并增加红外线吸附热，提高热效率。锅炉本体41内加热管411分布于外圆环，热空气通过时，吸收热量传递给冷水，使得冷水加热充分，避免形成局部温度差。

本实施例中，吸热管412的径向尺寸由底端热气流进口向顶端热气流出口方向逐级减小或逐渐减小。加热管411直径大小无变化，热气流通过时，吸收热量传递给锅炉本体41内腔中的水。吸热管412的径向尺底端气流进口向顶端气流出口减小，一方面可以延缓热气流的流速，充分与水进行热交换，提高热效率；另一方面可以增加红外线吸附热。优选地，吸热管412的顶端气流出口尺寸减小为底端气流进口尺寸的1/10～1/5。更有利于提高热效应。优选地，吸热管412为辐射吸热管。

本实施例中，加热管411或吸热管412采用圆柱管结构、U形管结构、V形管结构、S形管结构、W形管结构或锯齿形管结构。本实施例中，加热管411与吸热管412间隔布设。加热管411围绕吸热管412外侧布设。加热管411或吸热管412采用圆柱管结构、U形管结构、V形管结构、S形管结构、W形管结构或锯齿形管结构中的至少一种。上述加热管411或吸热管412采用圆柱管结构、U形管结构、V形管结构、S形管结构、W形管结构或锯齿形管结构，增加加热管411或吸热管412与水的接触面积，加速热交换效率。

本实施例中，加热管411或吸热管412的横截总面积为锅炉本体41的横截面积的1/10～1/5。上述加热管411或吸热管412的横截总面积为锅炉本体41的横截面积的1/10～1/5，合理布局加热管411和吸热管412，使得在有限的空间内，单位热能加热的冷水量越多，提高热效率。优选地，加热管411或吸热管412的数量为10～30个，间隔布设，使得冷水与加热管411和吸热管412充分接触，冷水受热均匀，提高热交换效率。

本实施例中，进水口设置在锅炉本体41侧壁面一侧的上端部，进水口处设有用于控制水进入量的进入阀。出水口设置在锅炉本体41侧壁面另一侧的下端部。上述进水口采用冷水盒，将水通过锅炉本体41上端部的冷水盒进入，进入阀用于控制冷水进入量，冷水通过锅炉本体41吸收热量，从锅炉本体41的底部出水口排出，水从锅炉本体41上端进入，下端排出，充分利用热对流的作用，加大水吸热形成热水。锅炉本体41的进入阀和出水口可以同时打开，使得锅炉本体41持续通入流水，放出热水，形成连续供水系统。上述锅炉本体41设有警戒线，用于防止水完全注满整个锅炉本体41内，水蒸气无法排出，发生危险。

上述热水锅炉还包括设置在所述锅炉本体41顶部的尾气管42，尾气管42采用抑制水溢出和减少水气蒸发的反向锥形构造，形成积热腔。尾气管42的气体排出口的横截面积小于锅炉本体1的横截面积的1/8～1/4。上述尾气管42设置在锅炉本体41上端部，混和燃烧灶3设置在锅炉本体41底部，混和燃烧灶3产生的热能通过锅炉本体41，被水吸收大量的热能，剩余部分热能从尾气管42排出。上述尾气管42采用反向锥形构造，在冷水加热过程中，产生部分水蒸气受到尾气管42的阻挡，冷凝回流至水中，节省能源消耗，降低成本。尾气管42还可以连通至隔热夹层内，用于保温隔热。还可以将尾气管42从上往下穿过锅炉本体41的内腔进行余热循环利用。热水锅炉还包括用于支撑锅炉本体41的锅炉架。

本实施例中，锅炉本体41还包括隔热夹层。隔热夹层的厚度大于50mm。上述隔热夹层避免热水、温水和热气流与外界，具有保温和减少热损失的作用。隔热夹层内可以填充空气，或者，隔热夹层内可以填充冷水，将隔热夹层的冷水连通至锅炉本体41内，节省能源的浪费，由于水与锅炉本体41接触，发生热交换，对进入锅炉本体41内的水进行预加热，进一步提高热效率。

本实施例中，混合燃气灶3与锅炉本体41底部的间隙大于130mm。混和燃烧灶3燃烧时产生红外线辐射，锅炉本体41可以充分利用红外线辐射效果，吸热效率比火焰接触热效率高。热气流在混合燃烧灶3与锅炉本体41底部的间隙中混合分散，形成均匀的热气流进入锅炉本体41内，保证锅炉本体41内腔中的水受热均匀。

根据本发明的另一方面，提供了一种垃圾气化处理方法，其采用上述的垃圾气化子母炉一体设备进行垃圾处理，包括以下步骤：将待处理的垃圾加入到母气化炉1，母气化炉1中的垃圾含水率低于15％，将待处理的垃圾加入到子气化炉2，子气化炉2中下层垃圾的含水率低于上层垃圾的含水率，启动母气化炉1，母气化炉1运行正常后，再启动子气化炉2。子气化炉2的垃圾装填可以与母气化炉同时进行，也可以在母气化炉已经开始气化后再进行。

气化加料前，应当先检查各部件的连接和功能，需要检查的部分包括检查各连接管道各接头处连接是否完好，各密封盖密封情况是否完好，不得出现漏气现象。

加入到气化炉内的垃圾大小应能放得进气化炉，垃圾不宜太长太大，以免在炉内产生架空现象，大块或过长的垃圾物料应先破碎后再加入到气化炉中，含水率特别大的垃圾最好摆放一段时间再处理。为了保证母气化炉的正常启动，加入到母气化炉内的垃圾物料含水率应低于15％，底部最好选用细碎且易引火的垃圾物料，以保证顺利点火。加入到子气化炉内的垃圾物料相对要求较低，除了底部垃圾物料需要较干燥外，上层垃圾的含水量可以高达50％，同样，底部最好选用细碎且易引火的垃圾物料，以保证顺利点火。如果不对母气化炉和子气化炉内的垃圾含水率进行区分，只是简单地将各种干湿垃圾混合加入母气化炉和子气化炉内，则子气化炉和母气化炉都可能不能正常气化。

垃圾气化时，先启动母气化炉，由于母气化炉内的垃圾含水率较低，很容易点火成功，母气化炉气化正常以后，母气化炉内垃圾气化的燃气在燃烧灶燃烧会产生高能量，再启动子气化炉，子气化炉底部垃圾比较干燥，能够保证正常点火，由于子气化炉内垃圾含水率高，气化会产生烟气，该烟气不能直接燃烧，但烟气进到燃烧灶内被母气化炉燃气燃烧产生的高温热解掉，整个垃圾处理过程中不会产生烟和有毒有害气体，获得好的环保效果，从而解决了含水率高的垃圾不能直接处理的难题。

本实施例中，垃圾气化子母炉一体设备使用过程中，最重要和最难的是母气化炉的点火启动，母气化炉点火成功了，垃圾气化处理基本上就能正常下去。启动母气化炉1包括以下步骤：接通母气化炉1的点火装置，点火装置发红后，该过程一般需要几分钟，再启动内灶31的内灶风机312，并将风量调至适量，利用外部助燃气体点燃混和燃烧灶3的内灶31，助燃气体优选为液化气或天然气，具体操作为点燃点火装置33，点火装置优选为棒状或管状，将点火装置33伸入混和燃烧灶3的点火孔内，打开混和燃烧灶的助燃气开关，适当调整气量，液化气助烧除烟功能开启。启动母气化炉1的供气装置10，往母气化炉1内通入适量空气或氧气，母气化炉1内气化反应开始，气化初期产生的烟气在液化气的帮助下在混和燃烧灶内燃烧掉，然后逐步调整内灶风机312的风量大小，如果发现燃气质量好，待燃烧正常后，关闭混和燃烧灶3的外部助燃气体开关，并根据燃烧质量调节风量。母气化炉的启动过程时间较短，一般为5分钟左右，母气化炉完全正常后，开始进行子气化炉的启动。

本实施例中，启动子气化炉2包括以下步骤：接通子气化炉2的点火装置，点火装置发红后，启动子气化炉2的供气装置20，往子气化炉2内通入适量空气或氧气，子气化炉2内气化反应开始。气化初期产生的烟气在母气化炉燃气帮助下在燃气灶外灶内完全燃烧，减少了烟气的污染。子气化炉2内气化反应开始后，调整外灶风机323的风量大小，当子气化炉2燃气质量好，燃烧正常后，可关闭母气化炉1，让子气化炉单独运行。这一过程的时间与子气化炉内垃圾物料的含水率有关，如果子气化炉内的垃圾物料湿度大，则母气化炉的运行时间长，一般为0.5至1小时，有时可能长达2小时以上，甚至一直不能关闭，或者母气化炉中垃圾气化结束后再关闭。

本实施例的垃圾气化子母炉一体设备正常使用一段时间后，根据具体情况，对母气化炉和子气化炉，均可间歇性地开启震动电机或者旋转压料杆将气化炉上部物料往下震落或压落。

本实施例的垃圾气化子母炉一体设备使用一段时间后，如果发现气化反应不正常，如混和燃烧灶的火力变小，并且有轻烟出现，旋转压料杆感觉是空的，说明垃圾物料气化基本完毕，应关闭子气化炉2。

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)

1.一种垃圾气化子母炉一体设备，其特征在于，

包括母气化炉(1)、子气化炉(2)和混和燃烧灶(3)，

所述混和燃烧灶(3)包括内灶(31)与外灶(32)，所述内灶(31)设置于所述外灶(32)内部，所述内灶(31)连通所述母气化炉(1)，所述内灶(31)设有用于给内灶(31)燃烧供氧的内灶风机(312)，所述外灶(32)连通所述子气化炉(2)，所述外灶(32)设有用于给外灶(32)燃烧供氧的外灶风机(323)，

所述母气化炉(1)底部设有供气装置(10)和点火装置，

所述子气化炉(2)底部设有供气装置(20)和点火装置。

2.根据权利要求1所述的垃圾气化子母炉一体设备，其特征在于，

所述子气化炉(2)底部设有子炉配气装置(21)，所述子炉配气装置(21)包括侧面配气组件(210)和底部配气组件(211)，所述侧面配气组件(210)和底部配气组件(211)均连通所述子气化炉(2)的风机(20)，所述侧面配气组件(210)为倒锥台形，所述侧面配气组件(210)的锥面上布设有至少一圈配气孔，所述底部配气组件(211)安装设置在所述侧面配气组件(210)的倒锥台形底部，所述底部配气组件(211)下方为储灰部，所述底部配气组件(211)包括配气主管及与配气主管连通的若干配气排管，所述配气排管上间隔布设有若干配气孔。

3.根据权利要求2所述的垃圾气化子母炉一体设备，其特征在于，

所述子气化炉(2)底部还设有加水装置(22)。

4.根据权利要求1所述的垃圾气化子母炉一体设备，其特征在于，

所述母气化炉(1)底部设有母炉配气装置(11)，所述母炉配气装置(11)包括配气主管及与配气主管连通的若干配气排管，所述配气主管连接所述母气化炉(1)的风机(10)，所述母炉配气装置(11)下方为储灰部，所述配气排管上间隔布设有若干配气孔。

5.根据权利要求1所述的垃圾气化子母炉一体设备，其特征在于，

所述内灶(31)包括内灶灶芯(310)和内灶燃气进口管(311)，所述内灶燃气进口管(311)与母气化炉(1)的燃气出口管连通，所述内灶灶芯(310)内部设有第一配气室(314)，所述第一配气室(314)周向侧壁设有配风孔，所述内灶燃气进口管(311)连通至所述第一配气室(314)，所述内灶风机(312)连通至所述内灶燃气进口管(311)并将所述内灶燃气进口管(311)内的混合气流输送至第一配气室(314)，所述第一配气室(314)上端设置有压火盖(313)，

所述外灶(32)包括外灶灶芯(320)、外灶灶壳(321)和外灶燃气进口管(322)，所述外灶燃气进口管(322)与子气化炉(2)的燃气出口管连通，所述外灶灶芯(320)位于所述外灶灶壳(321)内部且所述外灶灶芯(320)与外灶灶壳(321)之间形成空腔(324)，所述外灶灶芯(320)的侧壁设有至少一圈间隔排布的供风孔，所述外灶风机(323)连通至所述空腔(324)，所述外灶(32)与所述内灶(31)之间形成有第二配气室(327)，所述第二配气室(327)上端设有配风口，所述外灶燃气进口管(322)连通至所述第二配气室(327)，所述外灶(32)内部且位于所述供风孔气流方向的下游设有至少一个压火盘(325)。

6.根据权利要求5所述的垃圾气化子母炉一体设备，其特征在于，

所述供风孔排布成一圈，所述供风孔上设有位于所述外灶灶芯(320)的径向面上且悬挑端由径向面中心向外倾斜的短管(326)，或

所述供风孔排布成两圈，靠近所述压火盘(325)的一圈供风孔上设有位于所述外灶灶芯(320)的径向面上且悬挑端由径向面中心向外倾斜的短管(326)。

7.根据权利要求1～6任一项所述的垃圾气化子母炉一体设备，其特征在于，

所述母气化炉(1)的燃气出口管(14)与所述混合燃烧灶(3)的内灶燃气进口管(311)均水平安装并连通，所述子气化炉(2)的燃气出口管(25)与所述混合燃烧灶(3)的外灶燃气进口管(322)均水平安装并连通；或

所述母气化炉(1)的燃气出口管(14)包括相连接的水平安装的第一段以及折弯向下的第二段，所述第二段与所述混和燃烧灶(3)的内灶燃气进口管(311)连通，所述第二段下方连接有集污装置(15)，用于接收燃气析出的微量含焦油废水，所述子气化炉(2)的燃气出口管(25)包括相连接的水平安装的第一段以及折弯向下的第二段，所述第二段与所述混和燃烧灶(3)的外灶燃气进口管(322)连通，所述第二段下方连接有集污装置(26)，用于接收燃气析出的微量含焦油废水。

8.根据权利要求1～6任一项所述的垃圾气化子母炉一体设备，其特征在于，

所述混合燃烧灶(3)的火焰出口端还设置有锅炉装置(4)，所述锅炉装置(4)包括锅炉本体(41)，所述锅炉本体(41)的进水口处于所述锅炉本体(41)上部，所述锅炉本体(41)的出水口处于所述锅炉本体(41)下部；所述锅炉本体(41)内设有用于在锅炉本体(41)内腔中形成热气流流通的通道并与锅炉本体(41)内腔中的水充分接触以实现热交换的热交换机构。

9.一种垃圾气化处理方法，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的垃圾气化子母炉一体设备进行垃圾处理，包括以下步骤：

将待处理的垃圾加入到母气化炉(1)，所述母气化炉(1)中的垃圾含水率低于15％，

将待处理的垃圾加入到子气化炉(2)，所述子气化炉(2)中下层垃圾的含水率低于上层垃圾的含水率，

启动所述母气化炉(1)，所述母气化炉(1)运行正常后，再启动所述子气化炉(2)。

10.根据权利要求9所述的垃圾气化处理方法，其特征在于，

所述启动所述母气化炉(1)包括以下步骤：

接通所述母气化炉(1)的点火装置，所述点火装置发红后，启动所述内灶(31)的内灶风机(312)，利用外部助燃气体点燃混和燃烧灶(3)的内灶(31)，

启动所述母气化炉(1)的供气装置(10)，往母气化炉(1)内通入适量空气或氧气，所述母气化炉(1)内气化反应开始，调整所述内灶风机(312)的风量大小，待燃烧正常后，关闭混和燃烧灶(3)的外部助燃气体开关；

所述启动所述子气化炉(2)包括以下步骤：

接通所述子气化炉(2)的点火装置，所述点火装置发红后，启动所述子气化炉(2)的供气装置(20)，往子气化炉(2)内通入适量空气或氧气，所述子气化炉(2)内气化反应开始。