CN110102125A - 一种焚烧炉及其飞灰分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种飞灰分离装置，当其应用于排烟管的烟道内时，烟气会从飞灰分离装置的第一加速通道中流过，在此过程中，由于第一加速通道的流通截面逐渐收缩，从而会导致烟气的流速逐渐增加，与此同时，烟气中的飞灰也会加速流动，又由于飞灰的比重远高于烟气，因此，在通过第一加速通道后，惯性较大的飞灰难以改变流动方向，依旧沿着加速前的流通方向流动，而惯性较小的烟气则可以随着烟道的走向改变流动方向，实现与飞灰的分离。此外，本发明还提供了一种采用了上述飞灰分离装置的焚烧炉，其能够从源头上减少由飞灰吸附有毒物质而形成的危险固废，进而降低了危险固废的处理难度、处理成本以及污染风险，大大地提升了环保效益。

Description

一种焚烧炉及其飞灰分离装置

技术领域

本发明涉及环保技术领域，尤其涉及一种焚烧炉及其飞灰分离装置。

背景技术

固废是固态(体)废物的简称，其主要指生活或生产形成的固体副产品，例如生活垃圾、工业废料废渣、建筑垃圾等。由于固废难以再回收利用，因此如果不对固废进行处理，其不仅占用土地，还会污染环境和水源，尤其是一些带有毒性的固废，更是作为危险固废受到法律法规的严厉监管。

焚烧炉是一种以燃烧的方式处理固态原料的设备，其通过高温焚烧使原料分解为烟气和灰渣。焚烧过程一般都有热量放出，可以对部分热量进行回收利用。焚烧炉是目前国内一种非常有效的处理固废的设备。

焚烧炉焚烧固废，固废中的部分成分分解为烟气，固废中不可燃且化学性质稳定的物质，就形成灰渣，灰渣中被烟气携带走的较轻较细的部分，即称之为飞灰，而沉积在焚烧炉底部的较重较大的部分，即称之为底渣。按照国内法律法规，焚烧炉焚烧固废产生的飞灰属于危险固废，而底渣则需要根据检测结果认定，测定无毒性的底渣才不属于危险固废，可以综合利用。基于此，现有的焚烧炉都会在排烟口进行工艺处理，捕集烟气中携带的飞灰，也就是危险固废，然后再对飞灰进行特殊处理，以防止飞灰污染环境和水源。

目前，针对焚烧炉产生的危险固废，通常有两种特殊的处理途径，一种是先进行化学螯合，稳定其中的不稳定元素或化合物，再运送至特殊处理过的填埋场填埋；另一种是采用高温等离子对危险固废进行高温熔融，使其熔化为稳定的玻璃体，然后再进行填埋或利用。显然，对于第一种处理途径而言，其不仅需要占用较大面积的土地，而且还要对填埋场进行防渗透处理，避免污染地下水，同时还要确保填埋场能够抵抗一定的自然灾害而不被破坏，因此处理难度大，成本非常高，环保效益大打折扣；对于第二种处理途径而言，其虽然可以减少土地的占用，但是工艺更复杂，能耗更高，处理成本仍然居高不下。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种焚烧炉及其飞灰分离装置，该飞灰分离装置能够将飞灰从烟气中分离出去，从源头上减少了焚烧炉产生的危险固废，进而降低了危险固废的处理难度、处理成本以及污染风险，大大地提升了环保效益。

基于此，本发明提供了一种飞灰分离装置，包括第一喷嘴，所述第一喷嘴的内部设有锥形的第一加速通道，所述第一加速通道的渐缩方向即为所述第一加速通道的流通方向。

作为优选方案，所述第一喷嘴为截面收缩管，其内部的管道即为所述第一加速通道，所述第一喷嘴的大端连接有第一引入管，且所述第一引入管的流通截面积与所述第一加速通道的大端截面积相等，所述第一喷嘴的小端连接有第一引出管，且所述第一引出管的流通截面积与所述第一加速通道的小端截面积相等，所述第一引入管、所述第一喷嘴以及所述第一引出管组成一级分离单元。

作为优选方案，所述一级分离单元设为两组或两组以上，且两组或两组以上的所述一级分离单元并列设置。

作为优选方案，还包括第二喷嘴，任意相邻的两组所述一级分离单元之间形成过流通道，且任意相邻的两组所述一级分离单元的所述第一引出管之间形成所述过流通道的扩大段，所述第二喷嘴设于所述扩大段内；

所述第二喷嘴的内部设有锥形的第二加速通道，所述第二加速通道的渐缩方向即为所述第二加速通道的流通方向，且所述第二加速通道的流通方向与所述第一加速通道的流通方向一致。

作为优选方案，所述第二喷嘴为截面收缩管，其内部的管道即为所述第二加速通道，所述第二喷嘴的大端连接有第二引入管，且所述第二引入管的流通截面积与所述第二加速通道的大端截面积相等，所述第二喷嘴的小端连接有第二引出管，且所述第二引出管的流通截面积与所述第二加速通道的小端截面积相等，所述第二引入管、所述第二喷嘴以及所述第二引出管组成一级分离单元。

作为优选方案，所述二级分离单元和与其相邻的所述一级分离单元之间形成间隙通道。

作为优选方案，所述第二引入管远离所述第二喷嘴的一端与所述第一引入管或所述第一喷嘴相连接。

本发明的另一目的在于提供一种焚烧炉，包括炉体和排烟管，所述炉体的内部设有炉膛，所述排烟管设有第一烟道和第二烟道，所述炉膛、所述第一烟道以及所述第二烟道依次连通，且所述第一烟道与所述第二烟道的连通处设有大于0°小于或等于180°的拐角α，所述第一烟道内设有如权利要求1-7任一项所述的飞灰分离装置，且所述第一加速通道的流通方向与所述第一烟道在该位置的流通方向一致。

作为优选方案，所述排烟管的底部设有灰斗，所述第一烟道通过所述灰斗的腔体与所述第二烟道相连通，所述飞灰分离装置靠近所述灰斗设置，所述灰斗内还设有导流装置，所述导流装置包括若干导向叶片，任意相邻的两片所述导向叶片之间形成导向通道，且所述导向通道与所述第一烟道的连通处设有大于90°小于180°的拐角β。

作为优选方案，所述导流装置还包括挡板，所述挡板设于所述导向叶片的下方并与所述灰斗的内壁相连接。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明提供的飞灰分离装置包括第一喷嘴，第一喷嘴的内部设有锥形的第一加速通道，第一加速通道的渐缩方向即为第一加速通道的流通方向。基于上述结构，当本发明提供的飞灰分离装置应用于排烟管的烟道内时，烟气会从飞灰分离装置的第一加速通道中流过，在此过程中，由于第一加速通道的流通截面逐渐收缩，从而会导致烟气的流速逐渐增加，与此同时，烟气中的飞灰也会加速流动，又由于飞灰的比重远高于烟气，因此，在通过第一加速通道后，惯性较大的飞灰难以改变流动方向，依旧沿着加速前的流通方向流动，而惯性较小的烟气则可以随着烟道的走向改变流动方向，实现与飞灰的分离。

此外，本发明还提供了一种焚烧炉，由于其采用了上述的飞灰分离装置，从而一方面减少了随着烟气排放至低温区域的飞灰的量，也即，减少了有毒物质在低温区域重新凝结时可附着的飞灰的量，另一方面，被飞灰分离装置分离出去的飞灰，由于没有吸附已凝结的有毒物质，因此其特性基本与底渣相近，可以普通掩埋或综合利用。基于此，本发明提供的焚烧炉能够从源头上减少由飞灰吸附有毒物质而形成的危险固废，进而降低了危险固废的处理难度、处理成本以及污染风险，大大地提升了环保效益。

附图说明

图1是本发明实施例的焚烧炉(无余热锅炉)的结构示意图；

图2是本发明实施例的飞灰分离装置和导流装置的位置示意图；

图3是本发明实施例的飞灰与烟气的分离示意图；

图4是图2中I区域的放大图；

图5是本发明实施例的飞灰分离装置(间隙通道被封堵住)的结构示意图；

图6是本发明实施例的焚烧炉(有余热锅炉)的结构示意图。

附图标记说明：

1、炉体，11炉膛，2、排烟管，21、第一烟道，22、第二烟道，23、第三烟道，24、灰斗，3、飞灰分离装置，31、一级分离单元，311、第一喷嘴，3111、第一加速通道，312、第一引入管，313、第一引出管，32、过流通道，33、二级分离单元，331、第二喷嘴，3311、第二加速通道，332、第二引入管，333、第二引出管，4、导流装置，41、挡板，42、导向叶片，43、导向通道，5、排灰管，6、锁气器，7、回料管,8、余热锅炉。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在描述本发明提供的焚烧炉及其飞灰分离装置3之前，本实施例先对焚烧炉产生危险固废的原因以及减少焚烧炉产生的危险固废的方法进行简单地阐述，具体如下：

由分析可知，飞灰成为危险固废的主要原因是因为随着烟气的冷却，在高温中升华的有毒物质会重新凝结并被飞灰吸附，使得飞灰带有了毒性，例如，在高温中分解的二噁英气体随着烟气的温度降至300～400℃区间时会重新凝结并被飞灰吸附，二噁英附着在飞灰上，导致飞灰成为了危险固废。因此，若要减少焚烧炉产生的危险固废，则必须要从源头上对焚烧产生的飞灰进行减量化处理，并且是在有毒物质还处于气化状态时即减少飞灰的量，使得有毒物质重新凝结后没有大量的飞灰可附着，从而也就达到了减少焚烧炉危险固废的目的。

基于上述原因和方法，如图1至图4所示，本发明实施例提供了一种焚烧炉，其主要包括炉体1和排烟管2，炉体1设有用于焚烧固废的炉膛11，排烟管2设有用于排出烟气和飞灰的第一烟道21、第二烟道22以及第三烟道23，炉膛11、第一烟道21、第二烟道22以及第三烟道23依次连通，并且，第一烟道21与第二烟道22的连通处设有大于0°小于或等于180°的拐角α。除此之外，第一烟道21内还设有飞灰分离装置3，飞灰分离装置3包括第一喷嘴311，第一喷嘴311的内部设有锥形的第一加速通道3111，第一加速通道3111的渐缩方向即为第一加速通道3111的流通方向，并且，第一加速通道3111的流通方向与第一烟道21在该位置的流通方向一致。

基于上述结构，从炉膛11排出的烟气和飞灰首先进入第一烟道21，然后从飞灰分离装置3的第一加速通道3111中流过，在此过程中，由于第一加速通道3111的流通截面逐渐收缩，从而会导致烟气的流速逐渐增加，与此同时，烟气中的飞灰也会加速流动，又由于飞灰的比重远高于烟气，大约相差300-1200倍，因此，在通过第一加速通道3111后，惯性较大的飞灰难以改变流动方向，依旧沿着加速前的流通方向流动，而惯性较小的烟气则可以随着烟道的走向改变流动方向，继续进入第二烟道22，实现与飞灰的分离。又由于第一烟道21靠近炉膛11，烟气在第一烟道21内时的温度依然较高，固废焚烧后产生的有毒物质还处于气化状态，因此，被飞灰分离装置3分离出去的飞灰并未吸附重新凝结的有毒物质，其特性基本与炉膛11中固废焚烧后残留的底渣相近，不属于危险固废；而经第二烟道22排出的飞灰，由于其总量已大大减少，因此吸附重新凝结的有毒物质后也不会产生大量的危险固废。

具体地，如图4所示，第一喷嘴311为截面收缩管，其内部的管道即为第一加速通道3111；第一喷嘴311的大端连接有第一引入管312，且第一引入管312的流通截面积与第一加速通道3111的大端截面积相等；第一喷嘴311的小端连接有第一引出管313，且第一引出管313的流通截面积与第一加速通道3111的小端截面积相等；第一引入管312、第一喷嘴311以及第一引出管313组成一级分离单元31。

进一步地，如图4所示，一级分离单元31设为两组或两组以上，两组或两组以上的一级分离单元31并列设置。

进一步地，如图4所示，任意相邻的两组一级分离单元31之间形成过流通道32，由于一级分离单元31的第一引入管312、第一喷嘴311以及第一引出管313的流通截面是存在缩小趋势的，因此，过流通道32也对应地包括基本段、渐扩段以及扩大段。为了使流经过流通道32的烟气和飞灰也同样能够分离，该飞灰分离装置3还包括第二喷嘴331，第二喷嘴331设于过流通道32的扩大段内，第二喷嘴331的内部设有锥形的第二加速通道3311，第二加速通道3311的渐缩方向即为第二加速通道3311的流通方向，并且，第二加速通道3311的流通方向与第一加速通道3111的流通方向一致。由此，与第一加速通道3111的分离原理一样，通过第二加速通道3311的烟气和飞灰也能够实现分离。

进一步地，如图4所示，与第一喷嘴311的结构相同，第二喷嘴331也为截面收缩管，其内部的管道即为第二加速通道3311；第二喷嘴331的大端连接有第二引入管332，且第二引入管332的流通截面积与第二加速通道3311的大端截面积相等；第二喷嘴331的小端连接有第二引出管333，且第二引出管333的流通截面积与第二加速通道3311的小端截面积相等；第二引入管332、第二喷嘴331以及第二引出管333组成二级分离单元33。

可选地，如图4至图5所示，二级分离单元33和与其相邻的一级分离单元31之间还形成有间隙通道34，进入过流通道32内的部分烟气可不进入第二加速通道3311而直接从间隙通道34流出，但由于间隙通道34位于过流通道32的渐扩段之后，烟气进入间隙通道34前需要随着过流通道32的渐扩段改变流向，并且飞灰惯性较大，因此，随着烟气从间隙通道34流出的飞灰较少，大部分进入过流通道32的飞灰都直接进入了第二加速通道3311。当然，为了增强分离效果，该飞灰分离装置3还可以封堵住间隙通道34，也即，将第二引入管332远离第二喷嘴331的一端与第一引入管312或第一喷嘴311相连接。

需要说明的是，第一加速通道3111前后的流速比取决于第一加速通道3111的大端截面积与小端截面积之比，例如，第一加速通道3111的大端截面积与小端截面积之比为2:1，则第一加速通道3111前后的流速比为1:2；而第一加速通道3111的大端截面积与小端截面积之比，抑或是第一喷嘴311的锥度，均是由飞灰在烟气中的比重、飞灰分离装置3所需的分离效率、焚烧炉的空间尺寸等因素确定的。在本实施例中，第一加速通道3111的大端截面积与小端截面积之比通常取1.1～1.5，第一喷嘴311的锥度大约在10°～40°之间，以控制流通阻力和飞灰对分离装置的磨损。同理，第二加速通道3311和第二喷嘴331也是如此，此处不再赘述。

优选地，如图1至图3所示，为了充分地利用飞灰分离装置3的特性，实现分离的最佳效果，在本实施例中，第一烟道21与第二烟道22的连通处的拐角α优选180°。在此基础上，为了便于收集被飞灰分离装置3分离出来的飞灰，排烟管2的底部还设有灰斗24，第一烟道21通过灰斗24的腔体与所述第二烟道22相连通，并且，飞灰分离装置3靠近灰斗24设置。基于此，经过第一加速通道3111和第二加速通道3311加速后的飞灰由于惯性太大，难以实现180°的流向改变进入第二烟道22，因此会直接落入灰斗24内，而烟气由于惯性较小，则可以转向180°进入第二烟道22内，实现与飞灰的分离。

进一步地，如图1至图3所示，为了防止烟气再次带走落入灰斗24中的飞灰，灰斗24内还设有导流装置4，导流装置4包括挡板41和若干导向叶片42，任意相邻的两片导向叶片42之间形成导向通道43，并且，导向通道43与第一烟道21的连通处设有大于90°小于180°的拐角β，挡板41设于导向叶片42的下方并与灰斗24的内壁相连接。基于此，当烟气通过导向通道43进入第二烟道22内时，由于导向通道43与第一烟道21的连通处设有大于90°小于180°的拐角β，因此，惯性较大的飞灰在转向时会产生更大的离心力，难以跟随烟气通过导向通道43进入第二烟道22内，最终撞击在挡板41和灰斗24的内壁上而沉积在灰斗24内。

进一步地，如图1所示，为了排出沉积在灰斗24内的飞灰，灰斗24的底部还设有与飞灰输送系统相连通的排灰管5，排灰管5上设有锁气器6。

可选地，如图1和图6所示，除上述第一烟道21、第二烟道22、飞灰分离装置3以及导流装置4的结构以外，本发明实施例提供的焚烧炉的其他结构可以有多种形式，例如，炉体1与排烟管2之间可以设有回料管7，第一烟道21通过回料管7的管道与炉膛11相连通；抑或是还设有余热锅炉8，第二烟道22与余热锅炉8相连通等等，在此不再列举。

综上，本发明实施例提供了一种焚烧炉及其飞灰分离装置3，该飞灰分离装置3能够实现飞灰与烟气的分离，从源头上减少了焚烧炉产生的危险固废，进而降低了危险固废的处理难度、处理成本以及污染风险，大大地提升了环保效益。

应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种飞灰分离装置，其特征在于，包括第一喷嘴，所述第一喷嘴的内部设有锥形的第一加速通道，所述第一加速通道的渐缩方向即为所述第一加速通道的流通方向。

2.根据权利要求1所述的飞灰分离装置，其特征在于，所述第一喷嘴为截面收缩管，其内部的管道即为所述第一加速通道，所述第一喷嘴的大端连接有第一引入管，且所述第一引入管的流通截面积与所述第一加速通道的大端截面积相等，所述第一喷嘴的小端连接有第一引出管，且所述第一引出管的流通截面积与所述第一加速通道的小端截面积相等，所述第一引入管、所述第一喷嘴以及所述第一引出管组成一级分离单元。

3.根据权利要求2所述的飞灰分离装置，其特征在于，所述一级分离单元设为两组或两组以上，且两组或两组以上的所述一级分离单元并列设置。

4.根据权利要求3所述的飞灰分离装置，其特征在于，还包括第二喷嘴，任意相邻的两组所述一级分离单元之间形成过流通道，且任意相邻的两组所述一级分离单元的所述第一引出管之间形成所述过流通道的扩大段，所述第二喷嘴设于所述扩大段内；

所述第二喷嘴的内部设有锥形的第二加速通道，所述第二加速通道的渐缩方向即为所述第二加速通道的流通方向，且所述第二加速通道的流通方向与所述第一加速通道的流通方向一致。

5.根据权利要求4所述的飞灰分离装置，其特征在于，所述第二喷嘴为截面收缩管，其内部的管道即为所述第二加速通道，所述第二喷嘴的大端连接有第二引入管，且所述第二引入管的流通截面积与所述第二加速通道的大端截面积相等，所述第二喷嘴的小端连接有第二引出管，且所述第二引出管的流通截面积与所述第二加速通道的小端截面积相等，所述第二引入管、所述第二喷嘴以及所述第二引出管组成一级分离单元。

6.根据权利要求5所述的飞灰分离装置，其特征在于，所述二级分离单元和与其相邻的所述一级分离单元之间形成间隙通道。

7.根据权利要求6所述的飞灰分离装置，其特征在于，所述第二引入管远离所述第二喷嘴的一端与所述第一引入管或所述第一喷嘴相连接。

8.一种焚烧炉，其特征在于，包括炉体和排烟管，所述炉体的内部设有炉膛，所述排烟管设有第一烟道和第二烟道，所述炉膛、所述第一烟道以及所述第二烟道依次连通，且所述第一烟道与所述第二烟道的连通处设有大于0°小于或等于180°的拐角α，所述第一烟道内设有如权利要求1-7任一项所述的飞灰分离装置，且所述第一加速通道的流通方向与所述第一烟道在该位置的流通方向一致。

9.根据权利要求8所述的焚烧炉，其特征在于，所述排烟管的底部设有灰斗，所述第一烟道通过所述灰斗的腔体与所述第二烟道相连通，所述飞灰分离装置靠近所述灰斗设置，所述灰斗内还设有导流装置，所述导流装置包括若干导向叶片，任意相邻的两片所述导向叶片之间形成导向通道，且所述导向通道与所述第一烟道的连通处设有大于90°小于180°的拐角β。

10.根据权利要求9所述的焚烧炉，其特征在于，所述导流装置还包括挡板，所述挡板设于所述导向叶片的下方并与所述灰斗的内壁相连接。