CN110848701A - 一种内热式垃圾气化焚烧炉装置 - Google Patents

一种内热式垃圾气化焚烧炉装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种内热式垃圾气化焚烧炉装置，炉体的顶部设置有垃圾进口，炉体的中上部外侧设置有二燃室，炉体自上而下布置有多个气化炉渗滤液喷口，炉体内从上之下依次设置有干燥室、热解室、还原室、氧化室和灰渣室，二燃室用于控制干燥室和热解室的反应温度梯度，二燃室的上端连接有与炉体紧密贴合的烟气出口管道。本发明能够实现垃圾热解气化处理中渗滤液的无害化处理，也可以控制每个阶段的反应温度，达到热量的最大化利用，污染物有效处理的目的，同时也提高了合成气燃烧的稳定性，避免了飞灰的粘结，同时处理了二噁英，污染物排放达标。

Description

一种内热式垃圾气化焚烧炉装置
技术领域
本发明属于垃圾气化焚烧处理技术领域，具体涉及一种内热式垃圾气化焚烧炉装置。
背景技术
垃圾的堆放和处理给人们的生活带来了严重的污染和危害，如何妥善的治理是我国亟待解决的问题之一。传统的垃圾处理方式有：填埋、堆肥和焚烧三种方式。填埋处理方法是一种最通用的垃圾处理方法，它的最大特点是处理费用低，方法简单，但容易造成地下水资源的二次污染。堆肥处理对垃圾要进行分拣、分类，要求垃圾的有机含量较高，且堆肥处理不能减量化，仍需占用大量土地。焚烧法作为目前最先进的垃圾处理技术充分体现了垃圾处理的无害化、减量化和资源化原则得到了日益广泛的应用。国外开发的气化熔融垃圾焚烧技术从根本上解决了垃圾污染的问题，有效地实现城市生活垃圾减量化、资源化和无害化处理。但是该技术仍然存在一些技术难题，制约了其发展，主要问题如下：
(1)垃圾渗滤液处理工艺复杂、处理成本过高。
因为在垃圾渗滤液中，其氮氧化物的含量较高，而且伴有刺鼻的气味，所以就利用一定的科学手段进行提取氮氧化合物。并将其应用到农业生产中，从而实现垃圾渗滤液的资源化。但是将垃圾渗滤液的氮氧化物进行分离并运用，其工艺复杂，对残留下来难以降解的有机物，通过物化的方法来进行去除，并达到排放标准才可以向大自然中排放，从而导致投资成本过高，使其难以大规模化处理。
(2)垃圾气化焚烧是否充分，是垃圾气化焚烧炉的主要问题之一。
由于垃圾的成分复杂，难以像煤粉炉那样确立其燃烧方式。在垃圾气化焚烧过程中要进行烘干、热解、还原、氧化四个阶段，而且每一个阶段炉子内的温度梯度都要控制在一定范围内，因此对炉子各个阶段的传热以及保温要求比较高。
(3)合成气参数不稳定，对燃烧器技术要求高。
由于垃圾收集地以及垃圾来源的差异，导致垃圾的成分变化比较大，导致合成气的产量不稳定，合成气的组成成分比例不断变化，合成气的热值无法控制，如果燃烧环境不理想，也会导致大量的焦油和飞灰产生。由于合成气的成分复杂，产量、热值不稳定，而且合成气的温度一般都是比较高，因此对二燃室的燃烧技术要求很高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种内热式垃圾气化焚烧炉装置，使垃圾气化焚烧更稳定，合成气产量与成分控制在一定范围内，达到一个优化燃烧的目的。
本发明采用以下技术方案：
一种内热式垃圾气化焚烧炉装置，包括炉体，炉体的顶部设置有垃圾进口，炉体的中上部外侧设置有二燃室，炉体自上而下布置有多个气化炉渗滤液喷口，炉体内从上之下依次设置有干燥室、热解室、还原室、氧化室和灰渣室，二燃室用于控制干燥室和热解室的反应温度梯度，二燃室的上端连接有与炉体紧密贴合的烟气出口管道。
具体的，二燃室与干燥室和热解室贴合连接，二燃室与干燥室和热解室的传热面上布置导热型耐火材料和普通爪钉，二燃室的非传热面布置绝热型耐火材料和耐高温爪钉。
具体的，二燃室的底部设置有合成气燃烧器，合成气燃烧器经合成气出口管与还原室连接。
进一步的，合成气出口管设置在还原室的中上部，合成气出口管上同心设置有二次风管，二次风管和合成气出口管在传热面之间布置有导流叶片。
进一步的，合成气燃烧器上设置有稳燃装置。
具体的，二燃室设置在炉体的外部两侧，或设置在炉体的外部一侧。
具体的，二燃室的中部设置有二燃室渗滤液喷口，二燃室内设置有温度检测装置。
具体的，干燥室、热解室、还原室和氧化室上均设置有气化炉渗滤液喷口，干燥室、热解室、还原室和氧化室内分别设置有温度检测装置。
具体的，氧化室和灰渣室之间设置有炉排，炉排上部设置有一次风分配管道。
具体的，灰渣室的底部一侧设置有灰渣出口。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明一种内热式垃圾气化焚烧炉装置，对二燃室燃烧后的热量进行有效的回收利用，同时在四个反应室的位置喷入垃圾渗滤液，既可以实现垃圾渗滤液的无害化处理，也可以控制每个阶段的反应温度，达到热量的最大化利用，污染物有效处理的目的。
进一步的，二燃室一侧与炉体中上部紧密贴合，贴合的位置为气化炉的干燥室和热解室，以便控制干燥室和热解室的反应温度梯度，二燃室与干燥室和热解室的传热面上布置导热型耐火材料和普通爪钉，由于垃圾干燥与热解在一定的温度范围内，而气化炉的合成气出口在中部，导致气化炉上部即干燥室与热解室的热量传递有限，因此可以通过二燃室的传热面进行热量的传递，即减少了热量的损失，又控制干燥室和热解室的反应温度梯度，使得其反应能顺利进行。
进一步的，二燃室底部设有合成气燃烧器与二次风管道和合成气出口管连接，由于合成气出口的温度比较高，则合成气的流速大，使得合成气燃烧器不易稳定燃烧，因此二次风管道和合成气出口管同心圆连接，而且布置一定传热面，降低合成气温度，提高二次风温度，让燃烧更加稳定。
进一步的，二次风管道和合成气出口管在传热面之间布置导流叶片，让二次风产生旋转气流，与合成气混合更均匀，为合成气稳定燃烧提供保障。
进一步的，二燃室中部设置一个渗滤液喷入口，如果气化炉运行不稳定，导致合成气出口成分波动大，火焰燃烧温度无法在控制范围内，则二燃室的温度检测装置反馈的温度信号，中央集中控制系统分配渗滤液的喷入量，控制燃烧温度，避免了飞灰的粘结，同时处理了二噁英，污染物排放达标。
进一步的，炉体上部设有四个渗滤液喷入口，分别置于炉体每个反应室周围，炉体上四个渗滤液喷口喷入的渗滤液量，根据每个反应室的温度检测装置反馈的温度信号，中央集中控制系统分配每个口渗滤液的喷入量，使其反应达到最佳状态。
进一步的，通过炉体与二燃室的多点温度检测装置反馈的温度信号，中央集中控制系统可以对垃圾的进入量进行控制，使得每个反应室的反应温度梯度合理化，反应达到最佳状态，而且可以调节二燃室燃烧温度，避免了飞灰的粘结，烟气中的二噁英排放达到国家标准。
综上所述，本发明能够实现垃圾热解气化处理中渗滤液的无害化处理，也可以控制每个阶段的反应温度，达到热量的最大化利用，污染物有效处理的目的，同时也提高了合成气燃烧的稳定性，避免了飞灰的粘结，同时处理了二噁英，污染物排放达标。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明另一种结构示意图。
其中：1.炉体；2.垃圾进口；3.干燥室；4.热解室；5.还原室；6.氧化室；7.炉排；8.灰渣室；9.排渣口；10.一次风管；11.合成气出口管道；12.稳燃装置；13.二燃室；14.烟气管道；15.二燃室渗滤液喷口；16.气化炉渗滤液喷口；17.二次风管；18.合成气燃烧器；19.导热型耐火材料；20.普通爪钉；21.绝热型耐火材料；22.耐高温爪钉。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1，本发明一种内热式垃圾气化焚烧炉装置，包括炉体1、垃圾进口2、二燃室13和烟气出口管道14，垃圾进口2设置在炉体1的顶部，二燃室13设置在炉体1的中上部，二燃室13的一侧与炉体1紧密贴合，二燃室13上方连接烟气出口管道14；炉体1内部从上至下依次设置有干燥室3、热解室4、还原室5和氧化室6，干燥室3设置于炉体1上部，热解室4设置于炉体1中上部，还原室5设置于炉体1中下部，氧化室6设置于炉体1下部，干燥室3的上端与垃圾进口2的下端连接，干燥室3的下端与热解室4的上端连接，热解室4的下端与还原室5的上端连接，还原室5的下端与氧化室6的上端连接，氧化室6的下端设有炉排7，炉排7上部设置有一次风分配管道10，炉体1底部设置有灰渣室8，灰渣从灰渣室8底部一侧的灰渣出口9排出；二燃室13的贴合位置为干燥室3和热解室4，能够控制干燥室3和热解室4的反应温度梯度。
二燃室13设置在炉体1的外部两侧，或设置在炉体1的外部一侧，如图2所示。
炉体1自上而下布置有多个气化炉渗滤液喷口16，二燃室13炉体上布置有二燃室渗滤液喷口15，二燃室13底部设置有合成气燃烧器18，合成气燃烧器18与二次风管17和合成气出口管11连接，合成气出口管11位于还原室5的中上部位置，由于合成气出口的温度比较高，则合成气的流速大，使得合成气燃烧器18不易稳定燃烧，因此二次风管17和合成气出口管11同心圆连接，而且两者之间布置一定传热面，降低合成气温度，提高二次风温度，让燃烧更加稳定。
二燃室13中部设置一个二燃室渗滤液喷口15，如果气化炉运行不稳定，导致合成气出口成分波动大，火焰燃烧温度无法在控制范围内，则二燃室的温度检测装置反馈的温度信号，中央集中控制系统分配渗滤液的喷入量，控制燃烧温度，避免了飞灰的粘结，同时处理了二噁英，污染物排放达标。
优选的，二次风管17和合成气出口管11在传热面之间布置导流叶片，让二次风产生旋转气流，与合成气混合更均匀，为合成气稳定燃烧提供保障。
优选的，炉体1上部设有四个渗滤液喷入口16，分别置于炉体1每个反应室周围，四个渗滤液喷口16喷入的渗滤液量，根据每个反应室的温度检测装置反馈的温度信号，中央集中控制系统分配每个口渗滤液的喷入量，使其反应达到最佳状态。
二燃室13与干燥室3和热解室4的传热面上布置导热型耐火材料19和普通爪钉20，二燃室13的非传热面布置绝热型耐火材料21和耐高温爪钉22，由于垃圾干燥与热解在一定的温度范围内，而气化炉的合成气出口在中部，导致气化炉上部即干燥室3与热解室4的热量传递有限，因此可以通过二燃室13的传热面进行热量的传递，即减少了热量的损失，又控制干燥室3和热解室4的反应温度梯度，使得其反应能顺利进行。
传热面上布置导热型耐火材料19和普通爪钉20，非传热面布置绝热型耐火材料21和耐高温爪钉22，这是由于合成气燃烧温度较高，一般都是1100℃左右，因此要在二燃室内壁敷耐火材料焊接爪钉。然而当有传热面时，经过传热之后，传热面处的温度会降低，就可以使用普通爪钉20，为了使的传热效果好，则耐火材料使用导热型耐火材料19。由于二燃室13属于绝热炉膛，因此非传热面出要使用绝热型耐火材料21和耐高温爪钉22。
通过炉体1与二燃室13的多点温度检测装置反馈的温度信号，中央集中控制系统可以对垃圾的进入量进行控制，使得每个反应室的反应温度梯度合理化，反应达到最佳状态，而且可以调节二燃室13燃烧温度，避免了飞灰的粘结，烟气中的二噁英排放达到国家标准。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明一种内热式垃圾气化焚烧炉装置的工作过程为：
垃圾从炉体顶部进入气化炉中，分别讲过干燥室、热解室、还原室、氧化室反应之后生成炉渣从底部灰渣出口排出。同时热解气化产生的高温合成气从还原室上部排出，经过合成气燃烧器点火，在二燃室中二次燃烧，形成高温气体，经过壁面传热给气化炉之后经过烟气管道排出。同时气化炉炉体与二燃室布置多个渗滤液喷口，根据温度检测装置、控制系统，自动分配每个渗滤液口的喷入量，来控制燃烧温度，避免燃烧恶化，排放污染物超标。
本发明一种内热式垃圾气化焚烧炉装置，适合乡村、城市发展的需求，在工业、民用都有很大的需求空间，该技术有效的实现城市、乡村生活垃圾减量化、资源化和无害化处理，该技术的有点归结起来主要有以下几点：
(1)垃圾渗滤液无害化处理。
因为在垃圾渗滤液中，氮氧化物的含量较高，而且伴有刺鼻的气味，所以就利用一定的科学手段进行提取氮氧化合物。并将其应用到农业生产中，从而实现垃圾渗滤液的资源化。但是将垃圾渗滤液的氮氧化物进行分离并运用，其工艺复杂，对残留下来难以降解的有机物，通过在炉子和二燃室喷入的方法来进行去除，并达到排放标准才可以向大自然中排放，从而降低投资成本，使其难以大规模化处理，达到无害化处理。
(2)垃圾气化焚烧温度梯度得以控制
在二燃室燃烧的过程中将热量传递到气化炉的干燥室和热解室内，减少了热量的损失，保证了干燥室与热解室的温度梯度，使得其各阶段的反应能顺利进行。二燃室一侧与炉体中上部紧密贴合，并且与炉体中贴合的位置为气化炉的干燥室和热解室，减少了热量的损失，以便控制干燥室和热解室的反应温度梯度，使得其各阶段的反应能顺利进行。
炉体上设有四个渗滤液喷入口，分别置于炉体每个反应室周围，炉体上四个渗滤液喷口喷入的渗滤液量，根据每个反应室的温度检测装置反馈的温度信号，中央集中控制系统分配每个口渗滤液的喷入量，进一步使其反应达到最佳状态。
(3)合成气参数不稳定时，也可以稳定燃烧。
由于垃圾收集地以及垃圾来源的差异，导致垃圾的成分变化比较大，导致合成气的产量不稳定，合成气的组成成分比例不断变化，合成气的热值无法控制，如果燃烧环境不理想，也会导致大量的焦油和飞灰产生。由于合成气的成分复杂，产量、热值不稳定，而且合成气的温度一般都是比较高，因此对二燃室的燃烧技术要求很高。
二燃室底部设有合成气燃烧器与二次风管道和合成气出口管连接，由于合成气出口的温度比较高，则合成气的流速大，使得合成气燃烧器不易稳定燃烧，因此二次风管道和合成气出口管同心圆连接，而且布置一定传热面，降低合成气温度，提高二次风温度，让燃烧更加稳定。二次风管道和合成气出口管在传热面之间布置导流叶片，让二次风产生旋转气流，与合成气混合更均匀，为合成气稳定燃烧提供保障。
(4)炉子自动化控制程度高，减少污染物排放。
通过多点温度检测装置反馈的温度信号，中央集中控制系统控制垃圾的进入量，每个部位垃圾渗滤液的喷入量，使得每个反应室的反应温度梯度合理化，反应达到最佳状态，而且可以调节二燃室燃烧温度，避免了飞灰的粘结，烟气中的二噁英排放达到国家标准。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种内热式垃圾气化焚烧炉装置，其特征在于，包括炉体(1)，炉体(1)的顶部设置有垃圾进口(2)，炉体(1)的中上部外侧设置有二燃室(13)，炉体(1)自上而下布置有多个气化炉渗滤液喷口(16)，炉体(1)内从上之下依次设置有干燥室(3)、热解室(4)、还原室(5)、氧化室(6)和灰渣室(8)，二燃室(13)用于控制干燥室(3)和热解室(4)的反应温度梯度，二燃室(13)的上端连接有与炉体(1)紧密贴合的烟气出口管道(14)。
2.根据权利要求1所述的内热式垃圾气化焚烧炉装置，其特征在于，二燃室(13)与干燥室(3)和热解室(4)贴合连接，二燃室(13)与干燥室(3)和热解室(4)的传热面上布置导热型耐火材料(19)和普通爪钉(20)，二燃室(13)的非传热面布置绝热型耐火材料(21)和耐高温爪钉(22)。
3.根据权利要求1所述的内热式垃圾气化焚烧炉装置，其特征在于，二燃室(13)的底部设置有合成气燃烧器(18)，合成气燃烧器(18)经合成气出口管(11)与还原室(5)连接。
4.根据权利要求3所述的内热式垃圾气化焚烧炉装置，其特征在于，合成气出口管(11)设置在还原室(5)的中上部，合成气出口管(11)上同心设置有二次风管(17)，二次风管(17)和合成气出口管(11)在传热面之间布置有导流叶片。
5.根据权利要求3所述的内热式垃圾气化焚烧炉装置，其特征在于，合成气燃烧器(18)上设置有稳燃装置(12)。
6.根据权利要求1所述的内热式垃圾气化焚烧炉装置，其特征在于，二燃室(13)设置在炉体(1)的外部两侧，或设置在炉体(1)的外部一侧。
7.根据权利要求1所述的内热式垃圾气化焚烧炉装置，其特征在于，二燃室(13)的中部设置有二燃室渗滤液喷口(15)，二燃室(13)内设置有温度检测装置。
8.根据权利要求1所述的内热式垃圾气化焚烧炉装置，其特征在于，干燥室(3)、热解室(4)、还原室(5)和氧化室(6)上均设置有气化炉渗滤液喷口(16)，干燥室(3)、热解室(4)、还原室(5)和氧化室(6)内分别设置有温度检测装置。
9.根据权利要求1所述的内热式垃圾气化焚烧炉装置，其特征在于，氧化室(6)和灰渣室(8)之间设置有炉排(7)，炉排(7)上部设置有一次风分配管道(10)。
10.根据权利要求1所述的内热式垃圾气化焚烧炉装置，其特征在于，灰渣室(8)的底部一侧设置有灰渣出口(9)。
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