CN113776065A - 一种复合型高效节能的焚烧炉结构 - Google Patents

Abstract

本发明申请公开一种复合型高效节能的焚烧炉结构，涉及焚烧炉技术领域。该复合型高效节能的焚烧炉结构包括焚烧炉本体、微波发生器、波导管、保温层、石英、三氧化二铁陶瓷复合材料、物料投入口、高温废气排放口、空气入口和废气二次入口。所述焚烧炉本体外侧沿圆周方向均匀布置若干个微波发生器。焚烧炉本体内侧敷设保温层，保温层内侧由高温耐火的石英材料构筑成燃烧室。石英内侧布置若干三氧化二铁陶瓷复合材料。本发明通过重复利用焚烧废气，采用复合结构，并合理地布置微波发生器、三氧化二铁陶瓷复合材料，减少焚烧炉内的热量损失，提高焚烧效率，达到节能减排的目的。

Description

一种复合型高效节能的焚烧炉结构

技术领域

本发明属于焚烧炉技术领域，涉及一种焚烧炉的炉体结构，具体为一种复合型高效节能的微波等离子焚烧炉结构。

背景技术

随着中国经济发展步入快车道，城市化进程也跨步前行，物质消耗需求的增加，使得垃圾的排量与日俱增，对于垃圾的安全有效处理成为迫在眉睫的问题。传统的垃圾处理方式主要有卫生填埋、堆肥和焚烧三种方式。其中，焚烧的处理方式与卫生填埋和堆肥方式相比，其“减量化、无害化”优势明显，在三种处理方式中占比逐渐提高。但是，焚烧法也存在一些不足之处，投资较高、运行费用较高，技术工艺复杂等。采用焚烧炉焚烧垃圾时，炉体温度较高，考虑降低热量扩散对周边环境的影响，同时热量聚集有利于垃圾焚烧对能量的充分利用，提高处理效率，需要研发一种高效节能保温的焚烧炉结构。

目前，也有一些采用焚烧方式处理垃圾的装置被公开，例如申请公布号为CN107185949A的中国发明专利公开了一种微波等离子体垃圾处理装置及其处理方法，包括微波等离子体垃圾处理部分和高温尾气净化部分，该装置利用等离子体技术处理垃圾和有毒有害尾气，并将燃烧后的尾气由烟尘净化器过滤后排放，实现无害化、资源化处理；但其处理垃圾的工艺比较复杂，需要对垃圾进行预处理后粉碎成直径0.1mm—5cm的颗粒，再注入微波等离子体化学反应器内焚烧。授权公告号为CN106524172B的中国发明专利公开了一种微波等离子体焚烧医疗废弃物的方法及装置，利用微波等离子和微波产生的电弧对医疗废弃物进行前期加热，待被加工的医疗废弃物初步裂解后，移除等离子和电弧装置，利用纯微波对医疗废弃物进行进一步的加热处理，保证了医疗废弃物裂解的稳定和均匀。该方法实施过程中，需要对医疗垃圾加入一定比例的水进行预处理，并且在处理医疗垃圾过程中需要调节微波功率大小以及改变微波等离子发生器端头进入炉膛的深度，操作繁琐，处理垃圾的种类单一，且不利于资源的节约。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对现有垃圾处理技术中存在的污染大、能耗高、工艺复杂等问题，提供一种复合型高效节能的焚烧炉结构，具有燃烧效率高、能源重复利用、有害物分解彻底、避免二次污染等节能环保的优点。

一种复合型高效节能的焚烧炉结构，包括包括焚烧炉本体、微波发生器、波导管、保温层、石英、三氧化二铁陶瓷复合材料、物料投入口、高温废气排放口、空气入口、和废气二次入口，所述焚烧炉本体为顶部塔状底部漏斗状的不锈钢圆筒体且呈立式布置，微波无法被不锈钢金属吸收，在焚烧炉本体围成的密闭空间内来回反射，直至被炉内物料完全吸收，完成加热过程；所述焚烧炉本体的顶部塔状部分与中间圆筒体之间设有双层中间开孔的上隔板，且开孔的上隔板分别与塔状部分、圆筒体固定连接；所述焚烧炉本体的底部漏斗状部分与圆筒体之间设有中间开孔的下隔板，且开孔下隔板与漏斗状部分以及圆筒体固定连接；所述下隔板的底部外沿设有支撑腿，支撑整个焚烧炉装置；所述塔状部分两侧分别开设有物料投入口和高温废气排放口；所述漏斗状部分两侧分别开设有空气入口和废气二次入口，且物料投入口与空气入口位于焚烧炉本体同一侧，而高温废气排放口与废气二次入口位于焚烧炉本体的另一侧同侧；所述高温废气排放口与废气二次入口通过管路连接。

优选的，所述上隔板中间的开孔边沿要超过物料投入口的开口位置，便于物料投入焚烧炉后能直接落入炉膛内；所述下隔板中间的开孔直径小于物料投放的尺寸，防止物料直接从炉膛内掉落，必要时可在开孔处增设格栅网。

优选的，所述保温层敷设于焚烧炉本体内侧；所述石英在保温层内侧构筑成燃烧室；所述三氧化二铁陶瓷复合材料布置于石英构成的燃烧室内壁上。

优选的，所述保温层为高性能透波保温材料，防止炉内热量的散发。

优选的，所述微波发生器与波导管连接，波导管伸入焚烧炉本体；所述微波发生器和波导管沿着焚烧炉本体外侧圆周呈36°夹角间隔等高均匀分布一周，且上下等间距布置若干层。

优选的，所述波导管截面为矩形，波导管伸入焚烧炉本体的端部即为波导管馈口；所述波导管馈口尺寸即为波导管截面尺寸，其布置形式为正交排列，即相邻两个波导管馈口在投影平面内呈垂直状态分布。

优选的，所述三氧化二铁陶瓷复合材料为若干大小相同的弧形体，固定在石英构成的燃烧室内壁上，沿着焚烧炉本体高度方向等间距布置若干层，且与所述微波发生器错层布置，避开波导管馈口。

所述三氧化二铁陶瓷复合材料每一块高度不超过两层波导管馈口之间的高度；所述三氧化二铁陶瓷复合材料在平面方向以其相邻中心线36°夹角均匀分布在石英壁面内侧，其沿石英壁内侧圆周的长度为24°角对应的弧长。

本发明的有益效果：

1)本发明二次利用焚烧产生的高温废气，将高温废气排放口与废气二次入口通过管路连接，通过外部风机的作用，将高温废气引至废气二次入口，重新导入焚烧炉内。将热量循环利用，提高了炉内环境温度，加剧了物料焚烧裂解过程，极大地节省了能耗，并且使得焚烧的效率提高；同时炉内的高温将回收的废气中的烟尘、可燃气体等燃烧，能减少二噁英等有害物质的生成。

2)本发明采用的复合结构，保温层高性能透波保温材料，能减少能量的耗散；三氧化二铁陶瓷复合材料为亚损耗物质，在微波场中需要辐射一段时间后才急剧升温，这样在物料投入焚烧炉内焚烧的初始阶段，不会影响物料的水分蒸发、裂解，而物料进行焚烧后，三氧化二铁陶瓷复合材料温度剧升，能保持炉腔内的温度，提高燃烧效率，甚至在进入焚烧的后期，可以关掉微波发生器，利用三氧化二铁陶瓷复合材料的高温余热，完成余料的焚烧，达到节能的目的。

3)经过科学的计算仿真，合理的优化组合布置微波发生器和三氧化二铁陶瓷复合材料的角度位置，设置微波导管馈口的正交排列形式，最大化地提高微波能的利用率，缩短焚烧时长，达到提高焚烧效率，节约能源的目的。

附图说明

图1为本发明复合型高效节能的焚烧炉的立体结构图。

图2为本发明复合型高效节能的焚烧炉的结构剖面形式示意图。

图3为本发明复合型高效节能的焚烧炉内部结构平面图。

图4为图3中沿A-A线的剖视投影展开(波导管馈口布置形式)示意图。

图中，1为焚烧炉本体，11为塔状部分，12为圆筒体，13为上隔板，14为漏斗状部分，15为下隔板，16为支撑腿，2为保温层，3为石英，4为三氧化二铁陶瓷复合材料，5为微波发生器，6为波导管，61为波导管馈口，7为物料投入口，8为高温废气排放口，9为空气入口，10为废气二次入口。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明一种复合型高效节能的焚烧炉结构包括焚烧炉本体1、微波发生器5、波导管6、保温层2、石英3、三氧化二铁陶瓷复合材料4。

焚烧炉本体1为顶部塔状底部漏斗状的不锈钢圆筒体且呈立式布置；焚烧炉本体1外侧沿圆周方向以36°间隔均匀布置平行的多层微波发生器5；保温层2敷设于焚烧炉本体1内侧，保温层2内侧的石英材料3构筑成焚烧炉的燃烧室；燃烧室的石英3壁面上布置若干三氧化二铁陶瓷复合材料4。

本实施案例中，焚烧炉本体1顶部设有物料投入口7和高温废气排放口8；底部设有空气入口9和废气二次入口10；焚烧炉开始工作时，物料经物料投入口7投入焚烧炉本体1内，并封死物料投入口7。空气入口9通入少量空气供物料在焚烧炉内进行控氧燃烧。燃烧过程中，产生的高温废气通过高温废气排放口8排出，经外部风机及管道引导，高温废气进入废气二次入口10，重新进入焚烧炉本体1；高温废气携带的高温热量维持了炉内的温度，减少了外部热量的额外补给，同时废气在炉内的高温下进行二次焚烧，微波等离子体可对废气中的二噁英等有害气体进行有效电离，进一步分解废气中的有害成分，减少二次污染。

本实施案例中，微波发生器5与三氧化二铁陶瓷复合材料4错层布置，三氧化二铁陶瓷复合材料4为弧形体，高度不超过两层微波发生器5波导管馈口61之间的距离，避免三氧化二铁陶瓷复合材料4干扰微波馈入焚烧炉腔内。

具体的，三氧化二铁陶瓷复合材料4在平面方向以36°间隔均匀分布在石英3壁面内侧，其沿石英3内侧圆周的长度为24°角对应的弧长；而波导管馈口61的布置形式为正交排列，即相邻两个波导管馈口在投影平面内呈垂直状态分布；如此布置可以极大地提高微波能的利用率，减少能量的损失，同时，三氧化二铁陶瓷复合材料能在微波场中需要辐射一段时间后才急剧升温，这样在物料投入焚烧炉内焚烧的初始阶段，不会影响物料的水分蒸发、裂解，而物料进行焚烧后，三氧化二铁陶瓷复合材料温度剧升，能保持炉腔内的温度，提高燃烧效率。

本实施案例中，在物料焚烧的后期，关掉微波发生器，利用三氧化二铁陶瓷复合材料吸收微波能产生的高温余热，焚烧未烧尽的余料和尾气，充分利用了资源，减少了能量的耗散。

本发明复合型高效节能的焚烧炉结构充分利用物料焚烧产生的废气高温，补给炉内的热量，减少了能量的损失，并降低了有害物质的排放；同时，复合型的结构以及优化元器件的布置设置，减少了热量的耗散，同时极大地提高了能量的利用率，很好的实现了节能减排。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种复合型高效节能的焚烧炉结构，其特征在于：包括焚烧炉本体(1)、微波发生器(5)、波导管(6)、保温层(2)、石英(3)、三氧化二铁陶瓷复合材料(4)、物料投入口(7)、高温废气排放口(8)、空气入口(9)和废气二次入口(10)；所述焚烧炉本体(1)为顶部塔状，底部为漏斗状的不锈钢圆筒体且呈立式布置；所述焚烧炉本体(1)的顶部塔状部分(11)与中间圆筒体(12)之间设有双层中间开孔的上隔板(13)，且开孔的上隔板(13)分别与塔状部分(11)、圆筒体(12)固定连接；所述焚烧炉本体(1)的底部漏斗状部分(14)与圆筒体(12)之间设有中间开孔的下隔板(15)，且开孔下隔板(15)与漏斗状部分(14)、圆筒体(12)固定连接，所述下隔板(15)的底部外沿设有支撑腿(16)，支撑整个焚烧炉装置；所述塔状部分(11)两侧分别开设有物料投入口(7)和高温废气排放口(8)；所述漏斗状部分(14)两侧分别开设有空气入口(9)和废气二次入口(10)，且物料投入口(7)与空气入口(9)位于焚烧炉本体(1)同一侧，而高温废气排放口(8)与废气二次入口(10)位于焚烧炉本体(1)的另一侧同侧；所述高温废气排放口(8)与废气二次入口(10)通过管路连接。

2.根据权利要求1所述的一种复合型高效节能的焚烧炉结构，其特征在于：所述上隔板(13)中间的开孔边沿要超过物料投入口(7)的开口位置，便于物料投入焚烧炉后能直接落入炉膛内；所述下隔板(15)中间的开孔直径小于物料投放的尺寸，防止物料直接从炉膛内掉落，必要时可在开孔处增设格栅网。

3.根据权利要求1所述的一种复合型高效节能的焚烧炉结构，其特征在于：所述保温层(2)敷设于焚烧炉本体(1)内侧；所述石英(3)为高温耐火材料，附着在保温层(2)内侧构筑成燃烧室；所述三氧化二铁陶瓷复合材料(4)布置于石英(3)构成的燃烧室内壁上。

4.根据权利要求1所述的一种复合型高效节能的焚烧炉结构，其特征在于：所述微波发生器(5)与波导管(6)连接，波导管(6)伸入焚烧炉本体(1)；所述微波发生器(5)和波导管(6)沿着焚烧炉本体(1)外侧圆周呈36°夹角间隔等高均匀分布一周，且上下等间距布置若干层。

5.根据权利要求4所述的一种复合型高效节能的焚烧炉结构，其特征在于：所述波导管(6)截面为矩形，波导管(6)伸入焚烧炉本体(1)的端部即为波导管馈口(61)；所述波导管馈口(61)尺寸即为波导管(6)截面尺寸，其布置形式为正交排列，即相邻两个波导管馈口(61)在投影平面内呈垂直状态分布。

6.根据权利要求1所述的一种复合型高效节能的焚烧炉结构，其特征在于：所述三氧化二铁陶瓷复合材料(4)为若干大小相同的弧形体，固定在石英(3)构成的燃烧室内壁上，沿着焚烧炉本体(1)高度方向等间距布置若干层，且与所述微波发生器(5)错层布置，避开波导管馈口(61)。

7.根据权利要求6所述的一种复合型高效节能的焚烧炉结构，其特征在于：所述三氧化二铁陶瓷复合材料(4)每一块高度不超过两层波导管馈口(61)之间的高度；所述三氧化二铁陶瓷复合材料(4)在平面方向以其相邻中心线36°夹角均匀分布在石英(3)壁面内侧，其沿石英(3)壁内侧圆周的长度为24°角对应的弧长。

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