CN111981482A - 一种内增压旋流式环保焚烧炉 - Google Patents

Abstract

本发明适用于垃圾焚烧领域，提供了内增压旋流式环保焚烧炉；包括：炉体；所述炉体内部中心区域设置有中央供风管，所述中央供风管上设置多个第一出风口；炉体底部设置有炉条组件，所述炉条组件的上下两侧分别设置有用于输入助燃物的燃烧器和多个第二出风口，多个第二出风口阵列设置。本发明解决了现有技术单纯炉条底部供氧的方式，新投入的物料和已经燃尽的炉渣会对供氧通道造成阻挡、堵塞，从而影响氧气（空气）通路和扩散的问题。

Description

一种内增压旋流式环保焚烧炉

技术领域

本发明涉及垃圾焚烧领域，具体是一种内增压旋流式环保焚烧炉。

背景技术

现有的焚烧炉基本都采用传统的炉膛结构和供风（供氧模式。以下全部称为供氧，即通过供应空气的方式提供氧气。

焚烧炉分为炉膛部分，即从炉条以上的燃烧室部分，和炉条以下的炉座部分。

炉膛作用：物料在这里发生燃烧，释放热量，四周都有较厚实的保温耐火材料，在靠近炉条的地步位置一般有供风的风口位置，外部连接风机，风机提供有压力的空气直接进入炉膛，为炉膛内提供更多的氧化剂（氧气），气流的进入提高了炉膛内部的氧气含量，燃烧更佳剧烈和充分，极大的提高了燃烧效率。有时候焚烧也从炉条底部供氧，采用风机或者自然进气的方式（自然进气依靠炉膛燃烧产生的高温气体上升形成的负压，从炉条下部自然抽风（吸风），来形成氧气供应。风机进气则是在炉条下方有风口，风口连接外部的风机，高压气流进入炉条下方空间，由于是相对密闭的空间，所以气流具有较高的压力，高压气流穿过炉条，具备较强的流速，单位时间内比自然进气量大数倍，燃烧效率也更高。第一种，位于炉条下方的风口有一下集中方式，炉条下方只有一个风口，斜着对准炉条，让风直接进入炉条上方的位置，炉条下方空间相对封闭。第二种，炉条下方有均部的风口，风口被供氧管道串联或者并联，然后与主供风管道连接，由风机供风，这种穿过炉条的风量或者说氧气量在炉条的面积上分布较为均匀，可通过调整风机的压力，较为精确的控制进入炉条上的氧气量和风速。

现有技术存在问题是:炉膛内也就是燃烧室内不能进入太多物料，物料稍多之后，物料就会相互堆积，底部由于被压，氧气供应不足，影响燃烧。

发明内容

本发明的目的在于提供一种内增压旋流式环保焚烧炉，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种内增压旋流式环保焚烧炉，包括：炉体；

所述炉体内部中心区域设置有中央供风管，所述中央供风管上设置多个第一出风口；

炉体底部设置有炉条组件，所述炉条组件的上下两侧分别设置有用于输入助燃物的燃烧器和多个第二出风口，多个第二出风口阵列设置。

作为本发明进一步的方案：所述中央供风管和多个第二出风口的风量是独立调节。

作为本发明再进一步的方案：多个第二出风口以中央供风管为圆心进行圆周阵列设置，且圆周半径大于中央供风管本身的半径设置，多个第二出风口的风向是以中央供风管圆心的切向方向。

作为本发明再进一步的方案：所述炉体上设置有炉盖；所述中央供风管与穿过炉盖上的第二预热管道连通；所述第二预热管道外接氧气或者空气；多个第二出风口与穿过炉盖上的第一预热管道连通。

作为本发明再进一步的方案：所述炉盖外面为金属框架结构，内部为防火保温材料。

作为本发明再进一步的方案：多个第二进风口通过环形供风管与第一预热管道连通。

作为本发明再进一步的方案：多个第二进风口分别于环形供风管连通，且阵列设置在环形供风管上。

作为本发明再进一步的方案：所述炉条组件包括设置在炉体内部的上炉条下炉条，两者中其中一个固定安装在炉体内部，另一个滑动安装在炉体内部。

作为本发明再进一步的方案：所述炉体底部设置有炉座。

作为本发明再进一步的方案：所述炉座侧面还设置有第三进风口。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过设置中央供风管和多个第二出风口，多路供风设计，实现了协同风量控制；解决了现有技术单纯炉条底部供氧的方式，新投入的物料和已经燃尽的炉渣会对供氧通道造成阻挡、堵塞，从而影响氧气（空气）通路和扩散的问题。

附图说明

图1为内增压旋流式环保焚烧炉的结构示意图。

图2为图1中A-A向视图。

图3为图2中B-B向视图。

图4为内增压旋流式环保焚烧炉中炉条组件的结构示意图。

图5为内增压旋流式环保焚烧炉中输料部件的结构示意图。

图中：炉体-1、炉盖-2、炉座-3、中央供风管-4、环形供风管-5、燃烧器-6、进料口-7、炉条组件-8、清灰口-9、上炉条-10、下炉条-11、第一预热管道-12、第二预热管道-13、输料部件-14、加料斗-15、输料绞龙-16、水冷外壳-17、支腿-18。

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做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。

如图1-3所示，为本发明实施例提供的一种内增压旋流式环保焚烧炉的结构图，包括：炉体1；

所述炉体1内部中心区域设置有中央供风管4，所述中央供风管4上设置多个第一出风口；

炉体1底部设置有炉条组件8，所述炉条组件8的上下两侧分别设置有用于输入助燃物的燃烧器6和多个第二出风口，多个第二出风口阵列设置。

在本发明实施例中，通过设置中央供风管4和多个第二出风口，多路供风设计，实现了协同风量控制；现对于现有技术单纯炉条底部供氧的方式，新投入的物料和已经燃尽的炉渣会对供氧通道造成阻挡、堵塞，从而影响氧气（空气）通路和扩散，要达到相同的想过则需要更大的风量和风压。本发明有效的解决这一问题。炉条底部和炉条上方都设有供风装置，炉条底部为主，上方为辅。

所述中央供风管4和多个第二出风口的风量是独立调节，相互不影响。

如图3所示，作为本发明的一种优选实施例，多个第二出风口以中央供风管4为圆心进行圆周阵列设置，且圆周半径大于中央供风管4本身的半径设置；多个第二出风口的风向没有指向中央通风管，而是中央供风管4一定半径切向方向，可以实现底部风量的均衡控制，此供风的风量与中央供风管4的风量是独立调节，相互不影响。

第二出风口的风向不是指向圆心的，而是真个炉膛半径的1/2-1/3位置（如果是方形，则是最大内切圆），必须强调这个切向方向布置，这样布置的好处就是可以让气流在内部旋转起来，加速对流，配合第一供风管，可以实现快速的可燃粉尘和可燃气燃烧。

由于对称的第二出风口，可以实现一定的旋转风效果，从而加速了底部燃烧的过程，类似于火焰龙卷，由于中间有中央供风管4，可以供给氧气，保证火焰不会蹿太高。

为了能够对进入至炉体1内部的氧气进行预热，因此所述炉体1上设置有炉盖2；所述中央供风管4与穿过炉盖2上的第二预热管道13连通；所述第二预热管道13外接氧气或者空气；多个第二出风口与穿过炉盖2上的第一预热管道12连通；

所述炉盖2外面为金属框架结构，内部为防火保温材料。外轮廓形状各异，可以是圆锥型的，也可以是多边形锥台形状的，目的是把燃烧完全之后的烟气汇聚集中到连接在炉盖顶管的管道中，从而进入后续的利用环节或者气体净化环节。

如图1-3所示，炉盖2当中设有贯穿的第一预热管道12和第二预热管道13，所述第一预热管道12和第二预热管道13为耐热耐烧的金属或者非金属材质，具有较强的抗氧化能力，较高的熔点。第一预热管道12和第二预热管道13分别对称布置在两边。

第一预热管道12和第二预热管道13为供风预热管道，依靠燃烧完毕的烟气的热量对即将进入炉膛内的空气进行加热，加热温度可以到200-600摄氏度，取决于管道的直径与空气的流速和流量大小。

这样做有一个好处是，供给炉膛内的空气温度较高，避免了影响炉温。另一个好处是，温度较高，甚至都高于某些物质的燃点，可以起到很好的烘干、点燃、引燃的效果。

具体原理如下所述：所述第一预热管道12和第二预热管道13还可以为多根，由于炉膛内的高温烟气的加热而温度变的很高，甚至达到红热温度，那么空气从内部通过的过程当中，被突然加热，然后压强和流速突然增加，无疑提高了进入炉膛内空气的动能。

该设置相比单纯的直接进入的方式，所使用的风机或者功率更小，因为这个空气预热罐自身就相当一个增压增速器，被加热的空气由于分子动能极大的提升，可以更快的参燃烧，反应更佳剧烈。

所述第一预热管道12和第二预热管道13预热管道伸出炉盖的部分采取合适的保温材料进行包裹，防止热能损失。

多个第二进风口通过环形供风管5与第一预热管道12连通，多个第二进风口分别于环形供风管5连通，且阵列设置在环形供风管5上；该设置使得热空气能够均匀的通过多个第二进风口排出。

所述中央供风管4竖直设置于炉体1内部，其表面均布孔径3-20mm（较大的炉子孔径可能更大，比如25mm）第一进风口，高温的空气从这些孔喷射出来，然后直接与可燃气混合在一起，直接进行助燃。

中央供风管4采用耐腐蚀、耐高温的金属管制作，在火焰中具有较强的稳定性。中央供风管4的数量不止一根，在炉膛底部均匀布置，最少一根（炉膛面积较大的情况，中央供风管4就需要多根）。

孔径大小从上至下，可不一样，间距也可不相同。一般情况下，由于底部可以通过其他渠道供入氧气，所以底部开孔较小，较为稀疏，甚至底部一定区域都不开孔，比如0-50mm范围内。

其次，中央供风管4外壳为金属材质，最内层为耐火材料，中央供风管4的形状（横截面形状）可以使方形、长方形、圆形或其它形状。优选正规的多变形或者圆形。炉膛内部空间主要取决于横截面积的大小，直接决定了单位时间内可焚烧的可燃物质量。

炉膛底部靠近炉条组件8的位置，圆周均匀布置了3-4个第二进风口，被加热的空气被均匀的从这几个口送入炉内，输入热空气的气流方向沿着中央供气管为圆心。

所述炉体1底部设置有炉座3，具体的，炉座3相对密闭，主要是承受整个焚烧炉的重量，作为底座起到结构支撑作用。另一个目的，炉座的空腔用来容纳从炉膛内下落的灰烬和炉渣；所述炉座3上设置有清灰口9，所述清灰口9上设置有可开启的盖子，该设置便于对灰烬和炉渣进行清理。

所述炉座3侧面还设置有第三进风口，第三进风口进入的是常温的空气，风量由变频器控制，保证炉座3灰室内气压高于炉体1内部的气压，这样空气就可以进入到炉膛内，保证从下方也提供氧气供应。炉座3内的氧气（空气）从上下炉条之间的缝隙进入炉膛。

如图3、4所示，所述炉条组件8包括设置在炉体1内部的上炉条10下炉条11，两者中其中一个固定安装在炉体1内部，另一个滑动安装在炉体1内部。

优选的，所述上炉条10固定安装在炉体1内部，所述下炉条11滑动设置；所述上炉条10和下炉条11上均开设有多个通孔，其中上炉条10上的通孔大于下炉条11上的通孔；具体的，上炉条10上开孔尺寸相对较大，可以容许较大的灰渣或者杂物从孔径通过从而落到炉座3内部内，此时下炉条11下移动到，刚好让下炉条11的炉条隐藏到上炉条10的下方时，上炉条10的通孔才是全开状态。下炉条11设计成为可移动的，可控制炉条组件8开孔大小，就是为了防止燃烧过程当中部分物质相互反应、粘结成块，对于固定孔大小而言，可能造成无法从炉条组件8下落，堵塞炉条组件8的可能，但是对于本设计，可以很大程度上解决这个问题。如按图中的尺寸，炉条间隙最大是50mm，最小则是13.22mm。当然也可以在更大的区间内变动。但原则上上炉条10的最大空隙不建议大于150mm。

一般情况下为了防止物料没有燃烧就掉落，炉条组件8并不会全开，而是根据物料的性质、比如颗粒大小、灰烬大小，适当调整，保证最佳的燃烧效率，不至于灰烬或者未完全燃烧的物料过早的掉落到下方的灰室内。

同时另一个目的，炉条组件8开孔的大小变化调节，可以一定程度的改善从炉条组件8底部进入炉膛（也就是燃烧室）内的进风量，起到调节作用。

其中，所述下炉条11的移动采用压缩气驱动或者电机驱动，采取可靠的设置安装在炉体之外，不会受灰室内高温的影响。材质优先考虑铸铁等常用材质。

由于火焰燃烧需要氧气，而从炉条组件8底部进入的氧气过早的低端的热解、低温区的火焰结合，就造成上端的可燃气或者可燃粉尘氧气量较少（这也就是为什么火焰总是中间窜的比较高的原因，煤气灶由于整体面喷出可燃气均匀，所以各处的火焰高度基本一致，燃烧效率较高），火焰就会窜的比较高，甚至造成部分未充分燃烧，就到了烟管处，有些继续燃烧，有些可能就进入烟气净化系统了，很容易造成尾气有害成分超标。

中央供风管4采用陶瓷或者镍合金耐高温金属材质制作，可以经受2000摄氏度的高温，在高温下依然具有可靠的机械强度。通过其表面均布的第一进风口，把经过第二预热管道13加热增压的空气喷射出来，与可燃气或者粉尘立刻发生反应，从而解决了火焰椎体（火焰燃烧的形状类似一个椎体，当然是一个不断变化跳动的过程）内部氧气不足的问题。

如图5所示，为了能够向炉体1内部连续供料，因此所述炉体1侧壁上的进料口7上设置有输料部件14，其中输料部件14内部设置有输料绞龙，所述输料绞龙可以为一个或者两个；所述输料部件14靠近炉体1端外侧设置有水冷外壳17，所述输料部件14上还设置有加料斗15。作为整个焚烧炉的附属配件，可以实现连续均匀进料的这个过程，同时可以防止炉膛门打开造成的烟气外溢或者蹿火现象。由于输料部件14与炉体1固定连接，所以连接部分可能会传导热量出来，所以输料部件14靠近焚烧炉的大约一半长度设置水冷外壳17，可以保证外部的输料部件14处于较低温度，实现操作安全。

进入输料部件14的物料必须是经过挑选的，比如金属易拉罐、砖块、陶瓷、水泥块等不能进入，有可能造成设备的卡死故障。

所述炉体1上也可以不设置输料部件14，在进料口7上设置炉门，打开炉门，手工添加燃烧物，但是此时应使用工具，防止被烫伤或烧伤。

多个第二进风口位于上炉条上平面上方50-150mm之间，均布，数量可以使2个，3个，或者多个。连接第一预热管道12，进入这根供风管道的热风，温度较高，风压较大，直接供风到炉条组件8的上平面区域。

多个所述燃烧器6位于第二进风口下方，且两者错开的位置，可使用柴油、天然气、液化气等燃料，实现喷火点燃，可以只作为点火装置使用，待炉温升高到规定温度后，停止工作。也可以作为燃烧器用，用于常态化的工作，即一致工作喷火燃烧，用于燃烧高湿度的物品，维持燃烧室内较高的温度。

本发明还包括三个风机，具体的，第一个：为炉座供风的风机，变频控制；第二个：从炉条组件8上部环向进风口供氧的供风风机，变频控制，所供应空气为常温，经过炉盖2内的第一预热管道12增压管时，进一步升温增压，达到预定风速和温度；第三个：中央供风管4供风风机，变频控制，所供应空气为常温，经过炉盖2内的第二预热管道13预热增压管时，进一步升温增压，达到预定风速和温度。

所述炉体1底部还设置有支腿18。

本发明：1、多路供风（供氧）设计，实现了协同风量控制。单纯炉条底部供氧的方式，新投入的物料和已经燃尽的炉渣会对供氧通道造成阻挡、堵塞，从而影响氧气（空气）通路和扩散，要达到相同的想过则需要更大的风量和风压。

2、炉条组件8上方的多个第二进风口圆周均布数个，且与炉中心为圆心的圆相切，能实现内部旋流式的供风，旋流燃烧的气体也就是俗称的火龙卷，由于内外气压差，火焰燃烧极为迅速，温度也较高。有助于可燃物的快速燃烧，不至于闷出黑烟。

3、中央供风管4的设计，可以直接把高温空气（氧气，也就是助燃剂），直接送入火焰内部。火焰之所以呈现锥形（中间火焰高，四周低）一个主要原因就是因为中间收到四周可燃气体或者火焰自身对氧气的消耗或者隔离，缺少氧气，只有继续运动到更高的上方，才能接触到氧气（助燃剂），发生燃烧。

这样的设计可以有效控制黑烟，燃烧前置过程的热解环节产生的众多可燃粉尘、可燃气体有充足的氧气供应，从而在刚产生后就有充足的氧气供应，直接燃烧，保证了燃烧的炉内温度更高，燃烧更为迅速。

注意：三路的供氧供气是独立的三个支路，受电脑协同配合，控制参数因变量：进料量、炉内温度、三路风量、进风温度、压力、尾气温度等。

4、供氧器的主管道从炉膛内部上方穿过，经过风机压缩的空气（或者其他助燃气体），已经具备一定的压力和流速，在经过内部的管道时，由于受到突然的高温加热，压力陡增，温度陡升，直接在400°以上，这样的温度的气体是可以达到大部分可燃物燃点的，作为助燃效果的空气，直接进入到炉内，能迅速与可燃物接触并产生燃烧。由于加热增压管的设计方式，同样的供风压力，所需要的风机动力（能耗）更小，更节能。

5、相同体积的炉内空间，这样的设计燃烧能力，单位时间内的燃耗量更大。即相同处理能力的燃烧炉，本设计的燃烧炉体积更小。

6、可变炉条组件8空隙大小的设计，能适应不同大小的燃烧物，可以控制炉膛底部供氧（供风）同流截面积大小，实现双重控制（一是电磁阀控制风量，这个只是辅助）。上炉条10与下炉条11的相对运动，可以调整空隙大小，能让灰烬及时落下，不至于堵塞炉条组件8。

7、配备输料部件14，能实现电脑自动控制进料速度，实现最佳的均速恒定量燃烧，比人工投加更佳自动化，更佳精确。有助于实现较高的炉温、较高稳定加高的处理量。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种内增压旋流式环保焚烧炉，其特征在于，包括：炉体；

所述炉体内部中心区域设置有中央供风管，所述中央供风管上设置多个第一出风口；

炉体底部设置有炉条组件，所述炉条组件的上下两侧分别设置有用于输入助燃物的燃烧器和多个第二出风口，多个第二出风口阵列设置。

2.根据权利要求1所述的内增压旋流式环保焚烧炉，其特征在于，所述中央供风管和多个第二出风口的风量是独立调节。

3.根据权利要求1所述的内增压旋流式环保焚烧炉，其特征在于，多个第二出风口以中央供风管为圆心进行圆周阵列设置，且圆周半径大于中央供风管本身的半径设置，多个第二出风口的风向是以中央供风管圆心的切向方向。

4.根据权利要求1所述的内增压旋流式环保焚烧炉，其特征在于，所述炉体上设置有炉盖；所述中央供风管与穿过炉盖上的第二预热管道连通；所述第二预热管道外接氧气或者空气；多个第二出风口与穿过炉盖上的第一预热管道连通。

5.根据权利要求4所述的内增压旋流式环保焚烧炉，其特征在于，所述炉盖外面为金属框架结构，内部为防火保温材料。

6.根据权利要求4所述的内增压旋流式环保焚烧炉，其特征在于，多个第二进风口通过环形供风管与第一预热管道连通。

7.根据权利要求6所述的内增压旋流式环保焚烧炉，其特征在于，多个第二进风口分别于环形供风管连通，且阵列设置在环形供风管上。

8.根据权利要求1所述的内增压旋流式环保焚烧炉，其特征在于，所述炉条组件包括设置在炉体内部的上炉条和下炉条，两者中其中一个固定安装在炉体内部，另一个滑动安装在炉体内部。

9.根据权利要求1所述的内增压旋流式环保焚烧炉，其特征在于，所述炉体底部设置有炉座。

10.根据权利要求9所述的内增压旋流式环保焚烧炉，其特征在于，所述炉座侧面还设置有第三进风口。

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