CN111288454A - 一种高效清洁炭气联产装置 - Google Patents

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CN111288454A CN202010141571.2A CN202010141571A CN111288454A CN 111288454 A CN111288454 A CN 111288454A CN 202010141571 A CN202010141571 A CN 202010141571A CN 111288454 A CN111288454 A CN 111288454A
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Abstract

本发明涉及一种高效清洁炭气联产装置，包括破碎干燥装置、焚烧炉、二次燃烧室、急冷塔，焚烧炉的一侧炉体上设有第二进料口，另一侧炉体上设有烟气出口；烟气出口与二次燃烧室连通，二次燃烧室与急冷塔连通，破碎干燥装置内设有若干个破碎干燥室，破碎干燥室之间相互连通，破碎干燥室中设有斜齿轮刀具，内侧壁上设有第一进气口；二次燃烧室与急冷塔之间设有第一换热器，急冷塔后方还连通设有第二换热器，第二换热器与第一进气口连通；二次燃烧室的侧壁上设有第二进气口，第一换热器与第二进气口连通；本发明中系统多次利用焚烧废弃物的热量，提升了废弃物燃烧的热量利用率，更加节能环保。

Description

一种高效清洁炭气联产装置
技术领域
本发明属于废弃物处理技术领域，尤其是高效清洁炭气联产装置领域。
背景技术
随着工业的发展，工业生产过程排放的危险废物日益增多，据估计，全世界每年的危险废物产生量为3.3亿吨，由于危险废物带来的严重污染和潜在的严重影响，在工业发达国家危险废物已称为"政治废物"；传统焚烧法处理危险废弃物的过程中都会将产生的热烟气送入二燃室进一步强化燃烧以彻底降解二噁英类物质，然后再将热烟气急冷以避免二噁英类物质再次生成；而实际上二噁英类物质再生成的主要温度区段为550℃到350℃，期间剧烈发生低温异相反应生成二噁英，占据二噁英再生成的90％以上的贡献率，而550℃以上的温度区段二噁英产生量极少，却没有将该温度区段的热量加以利用，造成极大的浪费；现有的破碎与干燥的过程都是分为两个装置分别进行，而且干燥过程中的热源一般都是通过燃料燃烧来获得的，设备占地面积较大，结构不紧凑，消耗的能源较多。
发明内容
为了解决上述问题，本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种高效清洁炭气联产装置，包括破碎干燥装置、焚烧炉、二次燃烧室、急冷塔，所述破碎干燥装置的顶部设有第一进料口，底部设有出料口；所述焚烧炉的一侧炉体上设有第二进料口，另一侧炉体上设有出渣口和烟气出口；所述出料口与第二进料口之间设有物料输送装置，所述烟气出口与二次燃烧室连通，所述二次燃烧室与急冷塔连通，所述破碎干燥装置内设有若干个破碎干燥室，所述破碎干燥室之间相互连通，所述破碎干燥室中设有斜齿轮刀具，内侧壁上设有第一进气口；所述二次燃烧室与急冷塔之间设有第一换热器，所述急冷塔后方还连通设有第二换热器，所述第二换热器与第一进气口连通；所述二次燃烧室的侧壁上设有第二进气口，所述第一换热器与第二进气口连通。
作为本发明的进一步优化方案，所述焚烧炉中还设有链条炉排，链条炉排上设有若干个垃圾翻动轮，所述垃圾翻动轮包括4个直角凹槽，整体呈“卍”型；转动时，物料进入凹槽内，随着装置12的转动，凹槽内的垃圾逐渐上升并下落，从而起到翻动垃圾的作用，使得垃圾焚烧的更加充分，解决了链条炉排式焚烧炉内物料焚烧过程中无法翻动从而导致燃烧不充分的缺点。
作为本发明的进一步优化方案，所述烟气出口与二次燃烧室之间设有负压装置，所述负压装置包括进气管、拉法尔管、引射腔、吸气口、混流管，所述进气管通过拉法尔管与混流管连通，所述引射腔与吸气口连通，所述拉法尔管与混流管连接处设有间隙，所述引射腔通过间隙与混流管连通，所述吸气口连接设有助燃剂罐；通过该结构能够起到自动控制需要吸取的助燃剂的量。
作为本发明的进一步优化方案，所述焚烧炉的侧壁上设有若干个第三进气口，所述破碎干燥室的顶部还设有引风机、冷凝装置，所述冷凝装置的一侧与引风机连通，另一侧与焚烧炉的第三进气口连通；将装置内的热空气去除水汽后通入燃烧炉，一方面利用余热保持或提高炉膛温度，另一方面可以将空气的有害物质在炉膛内高温焚烧消除。
作为本发明的进一步优化方案，所述系统还包括布袋除尘器、烟筒，所述第二换热器依次与布袋除尘器、烟筒连通；通过该装置可以去除烟气中的灰尘，更加环保。
作为本发明的进一步优化方案，所述焚烧炉靠近出渣口的上方设有倾斜的后拱，且后拱向链条炉排上方延伸；通过设置的坐高右低的后拱可以使垃圾燃烧过程中产生的烟灰撞击在后拱上，便于烟灰落下，起到挡灰的作用；另一方面可以使热量向前辐射并集中在垃圾剧烈燃烧区，有利于实现垃圾的充分燃烧。
作为本发明的进一步优化方案，所述二次燃烧室包括若干级燃烧室，相邻的燃烧室相互连通；通过设计的多级的燃烧室能够阻碍空气的流动，有效的增加热烟气的停留时间，而且可以分级送入空气，空气的进入方向与热烟气的方向是垂直的，可以阻碍空气的向上流动，有利于空气与热烟气的混合，使燃烧更加充分，提高烟气的温度。
作为本发明的进一步优化方案，所述齿轮刀具为一对相互啮合的齿辊。
本发明的有益效果在于：
1)本发明中通过破碎干燥装置将破碎与干燥结合在一起，将过去的独立工作的破碎与干燥步骤在一个装置中实现，使得结构更加紧凑；
2)燃烧产物中的二噁英类物质再生成的主要温度区段为550℃到350℃，期间剧烈发生低温异相反应生成二噁英，占据二噁英再生成的90％以上的贡献率，而550℃以上的温度区段二噁英产生量极少；而本发明中通过设置第一换热器将550℃温度区段以上的热量加以利用，同时通过第二换热器对350℃温度区域以下的热量进一步用作粉碎干燥装置的干燥热量来源，这样热量的多次重复利用，提升了废弃物燃烧的热量利用率；
3)同时相当于减少了危险废气物焚烧处理的能源消耗。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的翻动轮及链条炉排的俯视示意图；
图3是本发明中A-A处的剖面示意图；
图4是本发明中垃圾翻动轮的结构示意图；
图5是本发明中负压装置的结构示意图；
图中：1、粉碎干燥装置；11、第一进料口；12、出料口；13、物料输送装置；14、破碎干燥室；141、齿轮刀具；142、第一进气口；15、引风机；16、冷凝装置；2、焚烧炉；21、第二进料口；22、出渣口；23、烟气出口；24、链条炉排；25、垃圾翻动轮；251、直角凹槽；26、第三进气口；27、后拱；3、二次燃烧室；31、第二进气口；32、燃烧室；4、急冷塔；5、第一换热器；6、第二换热器；7、负压装置；71、进气管；72、拉法尔管；73、引射腔；74、吸气口；75、混流管；76、间隙；8、阻燃剂罐；91、布袋除尘器；92、烟筒。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
如图1至图5所示一种高效清洁炭气联产装置，包括破碎干燥装置1、焚烧炉2、二次燃烧室3、急冷塔4、布袋除尘器91、烟筒92，其中，破碎干燥装置1依次与焚烧炉2、二次燃烧室3、急冷塔4、布袋除尘器91、烟筒92连接并连通；此外，所述二次燃烧室3与急冷塔4之间设有第一换热器5，所述急冷塔4与布袋除尘器91之间还连通设有第二换热器6；
所述破碎干燥装置1的顶部设有第一进料口11，底部设有出料口12；破碎干燥装置1内设有若干个破碎干燥室14，所述破碎干燥室14之间相互连通，所述破碎干燥室14中设有齿轮刀具141，内侧壁上设有第一进气口142；所述破碎干燥室1的顶部外侧壁上还设有引风机15，通过引风机将破碎干燥室1内的湿热空气抽出破碎干燥室1；
其中，齿轮刀具141为一对相互啮合的齿辊；该齿辊的结构跟现有技术中通常使用的齿辊破碎机中的齿辊结构一致，主要通过该齿辊对物料起到挤压研磨破碎的作用，在破碎物料时，物料从进料口通过辊轮，经碾压而破碎，破碎后的成品落入破碎干燥装置1的底部；
所述焚烧炉2的一侧炉体上设有第二进料口21，另一侧炉体上设有出渣口22和烟气出口23；
所述破碎干燥装置1的出料口12与焚烧炉2的第二进料口21之间设有物料输送装置13，危险垃圾废弃物经过破碎干燥装置1破碎、干燥过后通过底部的出料口落入物料输送装置13上，并经由物料输送装置13输送至焚烧炉的第二进料口21；
另焚烧炉2中还设有链条炉排24，物料经由第二进料口21进入焚烧炉内后，会落入炉内的链条炉排上，链条炉排9带动物料缓慢向前输送并焚烧；链条炉排式焚烧炉是工业实际应用中最多的一种机械化垃圾焚烧设备，破碎并干燥后的垃圾通过进料口落在链条炉排上，随着链条炉排的移动前进，垃圾也开始起燃烧过程；但在燃烧过程中，位于链条炉排上的垃圾无法翻动，导致垃圾与空气接触不充分，无法充分燃烧；
如图2、图3所示，为了使得垃圾焚烧的更加充分，解决了传统的链条炉排式焚烧炉内物料焚烧过程中无法翻动从而导致燃烧不充分的缺点，在链条炉排24上方设有若干个垃圾翻动轮25，垃圾翻动轮25包括4个直角凹槽251，整体呈“卍”型，垃圾翻动轮25转动方向与物料前进方向相反；同时在焚烧炉一侧还设有转动电机，通过转动电机带动垃圾翻动轮转动，垃圾翻动轮的一端设有齿轮，齿轮上套设有链条，将与转动电机连接的垃圾翻动轮作为主动轮，其他垃圾翻动轮作为从动轮，则主动轮通过链条带动从动轮一起转动；
这样在链条炉排9带动物料缓慢向前时，若干个垃圾翻动轮25都会随着链条同步转动，堆设在链条炉排24上的物料会进入垃圾翻动轮25的直角凹槽251内，然后随着垃圾翻动轮的转动，直角凹槽内的垃圾逐渐上升并下落，这样起到翻动垃圾的作用；
进一步的，焚烧炉2的侧壁上设有若干个第三进气口26，破碎干燥室1的顶部外侧壁上设有冷凝装置16，并将冷凝装置16的一侧与引风机5连通，另一侧与焚烧炉的第三进气口26连通；这样将破碎干燥室1内的热空气通过冷凝装置去除水汽后通入焚烧炉2内，一方面利用热空气的余热保持或提高焚烧炉内的炉膛温度，另一方面还可以将空气的有害物质在焚烧炉的炉膛内高温焚烧消除；
进一步的，焚烧炉2靠近出渣口22的上方设有倾斜的后拱27，且后拱27向链条炉排24上方延伸；通过后拱的设计一方面便于烟灰落下，起到挡灰的作用，另一方面可以使热量向前辐射并集中在垃圾剧烈燃烧区，有利于实现垃圾的充分燃烧；
粉碎后的废弃物在焚烧炉内不断的高温焚烧后，产生了高温烟气和废渣，高温烟气通过烟气出口进入二次燃烧室，产生的废渣通过排渣口排出焚烧炉；
如图5所示的，为了二次燃烧更加充分，在烟气出口23与二次燃烧室3之间设有负压装置7，所述负压装置7包括进气管71、拉法尔管72、引射腔73、吸气口74、混流管75，所述进气管71通过拉法尔管72与混流管75连通，所述引射腔73与吸气口74连通，所述拉法尔管72与混流管75连接处设有间隙76，所述引射腔73通过间隙76与混流管75连通；所述吸气口74连接设有助燃剂罐8；通过这样的结构，当烟气通过负压装置内的拉法尔管时，由于拉法尔管的结构是两端大中间细的结构，根据根据伯努利方程可得知，当同一流体时，流动速度大，压力小；假设p1、p2为A1、A2处的压力，故当流速v1>v2时，p1<p2，当v1足够大时，p1会减小到大气压以下，p1<p0，从而会产生负压和吸力；因此当混流管内的流速达到一定速度时，会在间隙附近形成负压区，这样助燃剂罐内的助燃剂通过吸气口进入负压装置，然后通过间隙进入混流管与烟气混合，由于吸取助燃剂的量与负压装置内的热烟气的流速有关，而流速由单位时间进入二次燃烧室的的烟气量决定，即进入二次燃烧室的热烟气量与负压装置吸取助燃剂的量成正比，所以该结构能够起到自动控制需要吸取的助燃剂的量；为了便于理解该结构原理，可以参考化油器的工作原理；
为了进一步的将二噁英类物质完全降解，将高温烟气通入二次燃烧室3后，该二次燃烧室3分为三级，通过设置的3级的燃烧室能够阻碍空气的流动，有效的增加热烟气的停留时间，从而将二噁英类物质完全降解；而且每个燃烧室均送入空气，空气的进入方向与热烟气的方向是垂直的，可以阻碍空气的向上流动，有利于空气与热烟气的混合，使燃烧更加充分，提高烟气的温度；因为热烟气的温度通常比空气要高很多，如果二燃室不分级，只有一个燃烧室，由于烟气温度较高，受热膨胀，密度较小，就会导致温度较高的热烟气集中在燃烧室顶部，温度较低的空气和助燃剂集中在燃烧室的底部，从而热烟气和空气与助燃剂无法充分混合，这样热烟气就无法进一步增温降解二噁英类物质，而且一个燃烧室中由于热烟气与空气的温差会导致热烟气上升的速度较快，无法达到降解二噁英所需要的停留时间；
通常情况下，危险废弃物燃烧过程中会产生大量的高温烟气，而且高温烟气中含有有毒物质二噁英，为了降解二噁英，会将高温烟气通入二次燃烧室，虽然该高温烟气中二噁英类物质经由二次燃烧室完全降解，但烟气中还含有大量的二噁英类物质的前驱物，为了防止二噁英类物质的前驱物合成二噁英类物质，需要尽量减少烟气在550℃到350℃温度区间的停留时间，以减少二噁英类物质的前驱物发生低温异相反应，从而降低二噁英类物质的生成；
为了在将烟气通入冷却塔进行急速降温之前能够利用高温烟气中的热量，先将烟气通入第一换热器5，在二次燃烧室3的侧壁上设有第二进气口31，将第一换热器5与第二进气口31连通；换热器会将部分热量用于加热进入第二进气口的空气，这样可以大大减少二燃室对于辅助燃料的消耗；
所述急冷塔4与布袋除尘器91之间还连通设有第二换热器6；将第二换热器6与第一进气口142连通；高温烟气经过急冷塔快速冷却至350度的温度以下，然后，烟气还含有较高的热量，将该热量通入粉碎干燥装置中用于干燥废弃物；这样进一步对烟气中含有的余热加以利用。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高效清洁炭气联产装置,包括破碎干燥装置(1)、焚烧炉(2)、二次燃烧室(3)、急冷塔(4)，所述破碎干燥装置(1)的顶部设有第一进料口(11)，底部设有出料口(12)；所述焚烧炉(2)的一侧炉体上设有第二进料口(21)，另一侧炉体上设有出渣口(22)和烟气出口(23)；所述出料口(12)与第二进料口(21)之间设有物料输送装置(13)，所述烟气出口(23)与二次燃烧室(3)连通，所述二次燃烧室(3)与急冷塔(4)连通，其特征在于：所述破碎干燥装置(1)内设有若干个破碎干燥室(14)，所述破碎干燥室(14)之间相互连通，所述破碎干燥室(14)中设有齿轮刀具(141)，内侧壁上设有第一进气口(142)；所述二次燃烧室(3)与急冷塔(4)之间设有第一换热器(5)，所述急冷塔(4)的另一端还连通设有第二换热器(6)，所述第二换热器(6)与第一进气口(142)连通；所述二次燃烧室(3)的侧壁上设有第二进气口(31)，所述第一换热器(5)与第二进气口(31)连通。
2.根据权利要求1所述的节能环保的危险废弃物处理系统,其特征在于：所述焚烧炉(2)中还设有链条炉排(24)，链条炉排(24)上方设有若干个垃圾翻动轮(25)，所述垃圾翻动轮(25)包括4个直角凹槽(251)，整体呈“卍”型。
3.根据权利要求2所述的一种高效清洁炭气联产装置，其特征在于：所述烟气出口(23)与二次燃烧室(3)之间设有负压装置(7)，所述负压装置(7)包括进气管(71)、拉法尔管(72)、引射腔(73)、吸气口(74)、混流管(75)，所述进气管(71)通过拉法尔管(72)与混流管(75)连通，所述引射腔(73)与吸气口(74)连通，所述拉法尔管(72)与混流管(75)连接处设有间隙(76)，所述引射腔(73)通过间隙(76)与混流管(75)连通；所述吸气口(74)连接设有助燃剂罐(8)。
4.根据权利要求3所述的一种高效清洁炭气联产装置，其特征在于：所述焚烧炉(2)的侧壁上设有若干个第三进气口(26)，所述破碎干燥室(1)的顶部还设有引风机(15)、冷凝装置(16)，所述冷凝装置(16)的一侧与引风机(5)连通，另一侧与焚烧炉的第三进气口(26)连通。
5.根据权利要求4所述的一种高效清洁炭气联产装置，其特征在于：所述系统还包括布袋除尘器(91)、烟筒(92)，所述第二换热器(6)的另一端依次与布袋除尘器(91)、烟筒(92)连通。
6.根据权利要求5所述的一种高效清洁炭气联产装置，其特征在于：所述焚烧炉(2)靠近出渣口(22)的上方设有倾斜的后拱(27)，且后拱(27)向链条炉排(24)上方延伸。
7.根据权利要求6所述的一种高效清洁炭气联产装置，其特征在于：所述二次燃烧室(3)包括若干级燃烧室(32)，相邻的燃烧室(32)相互连通。
8.根据权利要求7所述的一种高效清洁炭气联产装置，其特征在于：所述齿轮刀具(141)为一对相互啮合的齿辊。
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