CN111288458A - 一种生活垃圾焚烧炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生活垃圾焚烧炉，其主要特征在于：焚烧炉主要由炉体、垃圾进料装置、一级焚烧炉排、二级焚烧炉排、窝烧室、进气装置、点火装置、出渣装置、烟气出口等部分组成。其显著的特征为：本发明未设置取热装置，未设置辅助燃烧装置。垃圾通过进料装置落入一级焚烧炉排，经点火器点火开始焚烧（仅启动焚烧时需要点火），经过一级炉排的烧烧落入二级炉排再次进行焚烧，经过二级炉排焚烧后落入三级窝烧室，经窝烧后，残渣由出渣口落下，再由输送带输出。通过本发明的垃圾焚烧后，使垃圾彻底燃尽，大大消除二噁英生成的物质条件，使其分解率达到99.99%，可到达垃圾减量95%以上，实现垃圾燃烧的无害化。

Description

一种生活垃圾焚烧炉

技术领域

本发明涉及生活垃圾处理领域，尤其涉及生活垃圾焚烧领域。

背景技术

城市生活垃圾焚烧产生的二噁英受到的关注程度最高，随着城市的发展，产生的垃圾越来越多，现有处理垃圾的方式主要是填埋和焚烧，填埋处理的缺点是会污染土壤和地下水，对当地环境影响较大，恢复期长。垃圾焚烧处理的缺点是焚烧烟气中有毒有害物质，特别是二噁英排放引起的二次污染，控制二噁英排放量是发展垃圾焚烧技术刻不容缓的任务。

我国固体废物和医疗废物的产生量和处理量都在不断增加。各地纷纷建立或筹建集中焚烧设施。2001年国家环保总局组织开展了全国47个重点城市的生活垃圾处理处置设施污染物排放状况的抽样调查，接受调查的329个垃圾处理设施处理规模为179348吨/日，大约占全国1.18亿吨城市生活垃圾清运量的55%，仅有3.3%的垃圾在20座焚烧装置中得到焚烧处理。所抽取的垃圾焚烧厂烟气二噁英超标率为57.1%，有的落后垃圾焚烧设施二噁英超标99倍以上。超标的垃圾焚烧装置大都为炉型比较落后的小型焚烧装置。但是考虑到我国的垃圾焚烧率非常低，所以由于垃圾焚烧造成的二噁英污染总量在现阶段不是很严重。根据我们掌握的数据估算，我国因垃圾焚烧而排入空气的二噁英类约为72g TEQ/a，远远低于美日kg级的排放水平。当然，垃圾焚烧处理在我国方兴未艾，发展势头迅猛，应该引起足够的重视，将可能带来的二次污染控制在可接受的水平。

焚烧生活垃圾产生二噁英的机理比较复杂，研究的人员最多。主要有三种产生途径：1.在对氯乙烯等含氯塑料的焚烧过程中，焚烧温度低于800℃，含氯垃圾不完全燃烧，极易生成二噁英。燃烧后形成氯苯，后者成为二噁英合成的前体；2.其他含氯、含碳物质如纸张、木制品、食物残渣等经过铜、钴等金属离子的催化作用不经氯苯生成二噁英。3.在制造包括农药在内的化学物质，尤其是氯系化学物质,像杀虫剂、除草剂、木材防腐剂、落叶剂、多氯联苯等产品的过程中派生。研究表明氯酚类化合物是形成二噁英的主要前体物，在热解、焚烧、光化学和酶催化条件下都可能形成二噁英。

现有的垃圾焚烧技术采用落后的设备进行简单焚烧，导致产生大量的污染，尤其是二恶英污染，对垃圾站周边人群的健康造成损坏，遭到人民的抵制；而一些新的前沿技术，一味追求能源的转化和热量的再利用，忽略了处理垃圾的本来需求，导致垃圾处理效果不理想，且操作繁琐、成本高昂、转化效率低，不能将垃圾处理彻底，往往会造成环境污染，尤其是二噁英污染，并且还可能派生出其他污染，故难以普及推广。

现有的垃圾焚烧炉及焚烧技术也非常多，基本上都是采用简单的低温焚烧（850℃以下），并常使用添加助燃物来进行辅助焚烧，均都是直接在焚烧炉取热进行发电，以获取利润。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种新的切实可行的垃圾处理设备。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种垃圾焚烧炉，通过焚烧的方式处理垃圾，将可燃性垃圾烧化、烧透，垃圾通过本发明焚烧后，可减量95%以上。本发明的宗旨是以烧化垃圾为前期，所有的设计均服务于这个宗旨。

一种生活垃圾焚烧炉，主要由炉体、垃圾进料装置、一级焚烧炉排、二级焚烧炉排、窝烧室、进气装置、点火装置、出渣装置、烟气出口等部分组成。

垃圾由进料装置进入炉膛，并落至一级焚烧炉排，经点火器点火开始焚烧（仅启动焚烧时需要点火），经过一级炉排的焚烧后落入二级炉排再次进行焚烧，经过二级炉排焚烧后落入窝烧室，经窝烧后，残渣由出渣口落下，再由输送带输出，烟气均由烟气出口排出另行处理。

本发明与现有焚烧炉技术最显著的特征是：在垃圾焚烧过程中未设置采热装置，也未设置添加其他燃料进行辅助燃烧的装置。

进一步，本发明主要应用于经撕碎和烘干后的垃圾处理。

进一步，所述的炉体，所述炉体上设置有垃圾进料装置、烟气出口、空气进入管道、点火装置、出渣口，所述炉体设置有由电机带动的炉排，和设置在炉排下方的刮灰装置。

进一步，所述的垃圾进料装置是将垃圾按一定的速度推入炉膛。

进一步，所述的一级焚烧炉排、二级焚烧炉排为水平依次设置，按一定的落差梯级设置，窝烧室也可设置一定的落差。

进一步，所述的一级焚烧炉排、二级焚烧炉排均为履带式炉排，炉排由动力带动。

进一步，所述的一级焚烧炉排、二级焚烧炉排中设置有风道，焚烧时所需的氧气均经炉排中的风道供给。

进一步，所述的一级焚烧炉排、二级焚烧炉排均设置有刮灰装置。

进一步，所述的窝烧室，设置有管道与所述的一或二级焚烧炉排的进气管道相连接。

更进一步，还包括与所述出渣口连接的输送装置。

更进一步，所述输送装置还包括安装在输送机构上的物料容纳腔。

在很多领域和工业废物处理中，都会用到焚烧这一工艺。焚烧是一个复杂的化学过程，涉及化学、传热、传质、流体力学、化学热力学、化学动力学等许多过程，垃圾在焚烧装置内得以充分燃烧是减少二噁英类生成的根本所在，本发明的技术方案，一是通过高温焚烧的方式，并且保持焚烧一定的时间，来处理垃圾，二是通过设计的特定焚烧炉，制造混合旋转及自旋转燃烧气流，从而促进充分燃烧。通过燃烧温度、停留时间和气流湍流度三个参数的配合，以及输入充分的氧气或空气，来实现垃圾充分焚烧处理。

技术效果

1、通过炉排底部的送风设计，一方面增加氧气供给量，另一方面加快气流速度，形成沸腾燃烧状态，因此，在一、二级焚烧炉排进行垃圾焚烧是沸腾式燃烧，使燃烧更加充分。

2、由于一、级焚烧炉排采用的梯级式结构，经一级沸腾燃烧后的垃圾灰渣，滑落到二级焚烧炉排时，由于有一定的高度，垃圾灰渣在强大的气流作用下，再次呈沸腾式燃烧，同时也会将未燃尽的残渣翻转翻松散。

3、独特的窝烧室设计，经一、二级焚烧炉排沸腾式的焚烧后，残渣进入窝烧室，一般在窝烧室停留12小时左右。

本发明，可使炉内产生的有机气体形成错流，相互扰动，使燃烧更加充分；并控制炉内温度始终保持在850℃～1100℃范围内，使烟气停留5s～8s，使垃圾彻底燃尽，大大消除二噁英生成的物质条件，使其分解率达到99.99%，实现垃圾燃烧的无害化。

附图说明

图1是本发明的示意图；

1为垃圾进料口，2为一级焚烧炉排，3为二级焚烧炉排，4为窝烧炉，5为焚烧炉炉体，6为排渣口，7为一级焚烧炉排进风管道，8为二级焚烧炉排进风管道，9为一、二级焚烧炉排进风口，10为排渣输送带，11为烟气出口。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及其他用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

在本发明的较佳实施方式中，焚烧温度为850℃~1200℃。

燃烧垃圾的方式，通过调整送入燃烧气体和氧气的角度、强度的方式，通过调整进气口和出气口位置、角度的方式，在焚烧装置内营造流态化环境，即气体等流体以一定速度流过固体颗粒层，即可燃垃圾，流体对颗粒所产生的曳力与颗粒所受到的其他作用力相平衡的状态，从而在焚烧炉中形成气旋，固体颗粒整体相对于器壁产生移动，流体风速会高于细颗粒的终端沉降速度，而低于粗颗粒的终端沉降速度。气固之间具有最高的滑移（相对）速度；固体颗粒具有成团与返混现象；固体颗粒之间混合良好；焚烧炉内已不存在明显的密相界面，但焚烧炉内仍呈现上稀下浓的固体颗粒浓度分布。

进一步，作为可选的实施方式，采用以下手段实现该效果，1、焚烧炉底部具有能使气流均匀流入的焚烧炉的入料口和进气口；2、通过破碎装置的破碎，再经过焚烧，焚烧炉容器内或炉膛内有一定高度的粒径及其粒径分布均匀的固体颗粒；3、往焚烧炉中注入具有一定压力的气体，比如燃烧气体、火焰、氧气等。气体速度、固体颗粒流速、平均颗粒粒径、受热面在炉内的布置高度、受热面在炉内的横向位置、受热面的外形尺寸均能影响焚烧炉内的传热过程，通过调节输入气体的流量、速度、可燃垃圾的粉碎尺寸、燃烧气体的输入角度等，均可以调节焚烧装置的焚烧效率。

作为另一种可选的方案，所述焚烧炉包括上部的炉排和下部的刮灰装置，上部炉排的内部设置有输送带，输送带两侧设置有燃烧管，输送带内伸入有输氧管，可燃烧垃圾在输送带上表面上，在燃烧管的加热下边输送边燃烧，但是燃烧的可燃垃圾不会像煤块一样板结，而是会有一些从输送带的缝隙间掉落下来，故炉排下方设置有刮灰装置，刮灰装置包括与输送带平行的运行带，运行带上设置有可以刮走掉落灰尘的刮板，从而避免焚烧炉内部发生阻塞，保证焚烧连续、可靠的运行。所述焚烧炉的出灰口设置有窝烧室，可以将烧透的灰尘保存在里面进行高温保温从而烧透，减少物质残留及污染。

进一步，在焚烧炉出口设置检测气体中固态物密度，或者单位体积气体中有机物含量，或者单位体积气体中二噁英含量，或者气体的色彩、透光度、灰度等属性参数的检测机构，还设置有处理器，所述处理器的输入端连接检测机构的信号输出端，所述处理器通过该检测机构的检测结果判定焚烧质量，将该焚烧质量标准参数化后，对应调节破碎及输送垃圾的速度，焚烧的功率或者输入燃烧气体的流量，焚烧管的角度，输氧功率或者输氧流量，输氧管的角度，焚烧炉内部搅拌的功率或速度，吸气功率等运行参数，从而使各运行参数趋近于最合理的位置，使得焚烧炉内部的燃烧效率最高，空气中的污染成分最少。

在焚烧炉中，当可燃垃圾颗粒粒径及固体颗粒浓度不变时，若温度从600℃升高到900℃，总的传热系数大约会增加300%。因为，在高温条件下，焚烧炉内壁面上的传热强度会因为气体导热系数上升和辐射传热的上升而增强，辐射传热增加同时会增大气体对流换热和颗粒对流换热。焚烧炉内的温度对传热系数有影响。当温度升高时，气体导热系数增加，辐射传热也增强，因此总的传热系数也随温度升高而增大，因此焚烧温度为850℃~1200℃时，垃圾可以实现趋于充分的燃烧，将可燃垃圾烧透、烧化，并通过高温炉内环境对空气中的有机物进行焚烧。

在生活垃圾焚烧过程中，垃圾中的含氯有机化合物如氯乙烯、氯化苯、五氯苯酚等物质，在适宜温度并在氯化铁、氯化铜的催化作用下与O2、HCl反应，通过分子重排、自由基综合、脱氯等过程生成二噁英类。这部分二噁英在高温下常常大部分会分解，如当烟气出炉温度>800℃、且烟气在炉内停留2s时，约99.9%的二英会分解，将焚烧温度设置在850℃~1200℃，可以使传热系数、焚烧效率等大大提高，更加节能、高效。

结合附图，作进一步的实施说明：

通过干燥后的垃圾输送到垃圾进料口1，均匀推送进入炉膛，并逐步降落至一级焚烧炉排2，并由点火器9点燃。

随着垃圾的不断进入，由于在炉排下有较强气流涌出，以及垃圾燃烧过程中产生的高温气流，使得垃圾在从进料口下降至一级焚烧炉排2过程中产生“沸腾”，实现“沸腾”式燃烧，有利于垃圾与氧气的充分接触，更有助于燃烧，即一级焚烧炉排的“沸腾”式燃烧。

通过一级焚烧炉排2“沸腾”式焚烧后的垃圾残余垃圾将沉积在炉排上，随着一级焚烧炉排2的转动，残渣逐步落入二级焚烧沪排3，残渣的降落，以及气流的作用，将残渣再次破碎并翻转，有利于残余垃圾的再次焚烧，即二级焚烧炉排的翻转再烧。

随着二级焚烧炉排的转动，焚烧后的垃圾残渣掉入窝烧室4，一般在窝烧室窝烧12小时左右后，从排渣口6排出，再经输送带10送至指定地点，进行另行利用。

从点火燃烧开始，将炉膛温度升到850℃后，整个焚烧过程，垃圾的进料量、空气进入量、各点的温度等均进行控制，并确保炉膛温度在850℃~1200℃。

Claims (4)

1.本发明公开了一种生活垃圾焚烧炉，其特征在于是由炉体、垃圾进料装置、一级焚烧炉排、二级焚烧炉排、窝烧室、进气装置、点火装置、出渣装置、烟气出口等部分组成。

2.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧炉，其特征在于：垃圾由进料装置进入炉膛，并落至一级焚烧炉排，经点火器点火开始焚烧（仅启动焚烧时需要点火），经过一级炉排的焚烧后落入二级炉排再次进行焚烧，经过二级炉排焚烧后落入窝烧室，经窝烧后，残渣由出渣口落下，再由输送带输出，烟气均由烟气出口排出另行处理。

3.根据权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧炉，其特征在于：焚烧炉未设置取热装置，也未设置辅助燃烧装置。

4.根据权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧炉，其特征在于：设置有窝烧室。

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