CN2517972Y

CN2517972Y - 中空水冷回转式垃圾焚烧炉

Info

Publication number: CN2517972Y
Application number: CN 01271422
Authority: CN
Inventors: 陈烈强; 李忠林; 蔡明招; 谢新媛; 白王军; 刘培彬; 祝建中
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2002-10-23
Anticipated expiration: 2011-12-28

Abstract

本实用新型是中空水冷回转式焚烧炉,属固体废物处理技术设备。它由石油气罐、鼓风机、风管、阀门、烟道、输气管、水槽、燃烧器、燃烧室、中心转蕊、布风板、进料口、法兰、水管共同连接构成,其位置关系为:石油气罐通过输气管及阀门与燃烧器相接通,鼓风机通过风管及阀门分别与燃烧室各区段进风口和烟道相接通,布风板装于一燃室各区段下部风箱内,水槽通过水管及阀门与中心转蕊相接通,法兰装于一、二燃室内把一燃室分成A、B、C各区段,一燃室通过烟道与二燃室相接通,燃烧器9和11分别装于一燃室B区段和二燃室D区段内,进料口与一燃室A区段相接通。本焚烧炉体积小、造价低、装配简单、处理垃圾范围广、有利固定炭快速完全燃烧,中心转蕊中空结构,通以冷却水起传热作用与燃烧器共同调节炉内温度,本实用新型效率高、低污染、低腐蚀、低成本、适合我国垃圾热值低、水分高的特点。

Description

中空水冷回转式垃圾焚烧炉

(一)技术领域：

本实用新型是一种中空水冷回转式垃圾焚烧炉，属固体废物处理技术设备。

(二)背景技术：

由于城市的发展和人口的增长，土地资源日益缺乏，采用焚烧法处理垃圾正越来越多地受到重视。焚烧法的优点是可以处理各种不同性质的废弃物，焚烧后可减少废物体积90％。在我国，焚烧法处理垃圾仍处于初步阶段，各种焚烧炉的设计方兴未艾，我国生活垃圾热值低、水分高，焚烧炉的设计不能照搬国外技术，也不能直接采用较为成熟的煤燃烧技术，这就要求我们必须设计一种高效燃烧、低污染的符合我国垃圾性质的焚烧炉。现有焚烧炉的主要形式有炉排式、流化床、旋转炉窑三种形式。借用水泥行业回转窑技术处理城市垃圾，是一种投资相对较小，耗电较低的办法。窑身为一卧式可旋转圆筒，倾斜角度小，转速低。窑身前段1/3长度为干燥段，后面2/3长度为燃烧段。它具有如下特点：回转窑筒体的耐火砖内衬，具有较大的热容量；随着窑体的转动，所有废料完全暴露在燃料区的氧气中，还破坏了大块废物料，减小了废物尺寸，有助于垃圾干燥、着火；物料运动与烟气流向一致，物料呈螺旋翻滚方式向前运动，有助于燃尽，最终碳燃尽度可以达到20％以下；同时窑后烟温高，燃烧温度控制在900～1150℃，并且配置二次旋风燃烧时，有足够的烟气滞留时间，从而可以保证完全破坏烟气中的有害物质。回转窑具有很强的适应性，它可以单独进行处理，也可同时处理气、液、固三种形态的废弃物，包括各类垃圾、有毒工业废物和高热值废料。它对废物颗粒的要求并不高，因此简化了垃圾的预处理。然而设备运行噪音大、年运行小时数较短，加之传动零件多，导致制造与维修费较高，限制了此法的应用。国外回转式焚烧炉的技术比较先进，瑞士斯维答拉(Svedala，Co.)生产滚筒内衬为耐火材料的回转窑，美国奥可那公司(O’connor，Co.)主要生产滚筒内为水冷壁式的回转窑焚烧炉。前者由于内衬为耐火材料，耐摩磨损；后者由于内壁为受热面，传热效果好，但制造难度高。

(三)发明内容：

本发明的目的就是为了克服和解决现有垃圾焚烧炉设备运行噪音大、年运行小时数短、传动零件多、导致制造与维修费高、其应用受到限制，且不适合我国垃圾热值低、水分高的特点等的缺点和问题，研究、设计一种效率高、低污染、低腐蚀、低成本、且适合我国垃圾热值低、水分高的特点的中空水冷回转式垃圾焚烧炉，并通过本焚烧炉的焚烧实验来确定最佳工艺操作和运行条件。

本实用新型是通过下述技术方案来实现的：中空水冷回转式垃圾焚烧炉的结构示意图如图1所示，其焚烧流程方框图如图2所示。它由石油气罐1、鼓风机2、18、一次风管3、阀门4、二次风管5、烟道6、输气管7、水槽8、燃烧器9、11、一燃室10、中心转蕊12、二燃室13、布风板14、进料口15、法兰16、水管17、接头19共同连接构成；其相互位置及连接关系为：石油气罐1通过输气管7及阀门4分别与燃烧器9及燃烧器11相连接通；鼓风机2通过一次风管3及阀门4与一燃室10的各区段进风口管相接通；布风板14分别装置于一燃室10的各区段下部的风箱内；鼓风机18通过二次风管5及阀门4与烟道6相接通；水槽8通过水管17及阀门4、接头19与一燃室10的中心转蕊相接通；法兰16分别装置于一燃室10内并把一燃室分成加热干燥区段A、垃圾热解区段B、残碳燃烧区段C，燃烧器9装置于一燃室10的B区段内；一燃室10通过烟道6与二燃室13相连通；燃烧器11装置于二燃室13的挥发成分燃烧区段D内；法兰16装置于二燃室13内并使二燃室成为变径的立柱体结构，进料口15与一燃室10的A区段相连通。

本焚烧炉的焚烧原理及焚烧流程如下：回转式焚烧炉内，垃圾的燃烧路径是：废弃物被送入焚烧炉，到形成烟气和固态残渣的整个过程，包括了三个阶段：物料的加热干燥阶段；着火及焚烧过程，即挥发成份的析出和燃烧阶段；燃烬阶段，即可燃物质最后燃尽生成固态残渣排出炉外。在回转式焚烧炉中的物料流动及各阶段的分布情况如附图2所示。(1)一燃室：一燃室为一卧式筒体，倾斜度为10～15°。根据垃圾在炉内焚烧的不同阶段，分为三段，炉中心有一中心转蕊，一次助燃空气由炉体底部通过布风板(又可作为漏灰板)与垃圾流成错流流动，起轻度流化作用。热解燃烧后的烟气通过烟道进入二燃室；燃烧器9位于一燃室10中间，燃烧用气为石油气，它有三个作用：①在起燃前预热一燃室；②点燃刚入炉垃圾；③当垃圾热值太低时，用于助燃；④停炉前助燃；中心转蕊为中空结构，通以冷却水，起传热作用，与燃烧器9共同调节炉内温度，使转蕊受热分布均匀。炉内转蕊部分装有螺旋翅片，通过变速电机带动转蕊，可搅拌、混和并往前推动垃圾。中心转蕊的结构，一方面促进了垃圾在炉内的传热与传质，调节垃圾在炉内的燃烧温度；另一方面又对垃圾的粒度有一定的要求，由于中心转蕊装有螺旋翅片，进入一燃室的垃圾粒度不能太大，太大会卡住转蕊，一般要求片状垃圾边长小于10cm，硬粒状垃圾就必须破碎到≤1cm；(2)二燃室13：一燃室10中垃圾的热解和不均一燃烧产生的挥发成份和不完全燃烧产物，在气流的带动下，在烟道与鼓风机送来的二次风混合后，进入二燃室，如果此时点火，立即着火产生气相燃烧，气相燃烧的空间取决于挥发份及二次风量。由于垃圾燃烧析出的挥发成份比较多，空间燃烧显著，为了保证一燃室热解烟气在二燃室中能与氧气进行良好的接触，并且达到一定的停留时间，二燃室13为变径的立柱体空间；燃烧器11位于二燃室底部，可即刻点燃从烟道来的烟气，其作用如下：①点燃烟气；②燃烧后产生的高温气流向上流动，可快速引入一次燃烧的烟气，有利于焚烧工艺控制，实现分段燃烧；(3)焚烧工艺：①送风及其控制：在燃烧过程中，关键是实现垃圾的稳定燃烧，影响焚烧温度的主要因素有：一次风量、垃圾进料量和垃圾热值，对于一定的垃圾和进料量，风量是最主要的决定因素。在燃烧过程中，为了维持垃圾的自燃并达到一定稳定的温度，必须使过剩空气系数稍大于1。一次风采用分流分仓方式送风，三段送风区域如图2所示，细微的送风量可配合燃烧过程调节；②燃烧过程温度的变化及控制：温度是反映炉内燃烧状况的重要参数，为此，对入炉垃圾，固定送风量，频繁监测各区段的温度，随着燃烧过程的推进，各区段的燃烧温度成梯度增加，干燥区段温度最低，在100～150℃范围内；气化热解区段温度在150～250℃；残炭燃烧区段的温度可达400～500℃；由于垃圾是由热值变化较大的各种单一物质组成，而且混和并不均匀，体现在燃烧过程就是有些成分可在较低温度下(如在B段尾部)就燃烧放出大量热量，使得炉内温度迅速上升，此时，可通过中空的中心转蕊通水，控制燃烧温度；二燃室13的燃烧温度为1000℃左右，使可燃气体得到完全的燃烧，使尾气中的有害成分降到最低。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：(1)焚烧炉的处理量为10Kg/h，体积小，装配简单，造价低。对原生垃圾适应范围广，可处理热值变化范围大的各种混合垃圾；(2)设置两个燃烧室，将整个燃烧过程分为两部分，干燥、气化和析出挥发成份为一部分，完全燃烧为另一部分，用短烟道6连接一二燃室。这样，生成的挥发成份可快速地引入另一个空间进行燃烧，有利于固定炭快速完全地燃尽；(3)一燃室设计成形似回转窑的圆柱形筒体，筒体设计成细长的形状，尾部设计为一半圆形，有利于烟气对一燃室物料的辐射和对流；二燃室为变径的立柱体空间，有利于垃圾的空间燃烧并使烟气达到一定的停留时间；(4)在一燃室筒体内装有中心转蕊，中心转蕊为中空结构，通以冷却水，起传热作用，与燃烧器共同调节炉内温度，使转蕊受热分布均匀，克服有机物燃烧粘结，并有利于热能回收。炉内转蕊外侧装有螺旋翅片，通过变速电机带动转蕊，可搅拌、混和并往前推动垃圾，改善着火条件；(5)垃圾在本回转式焚烧炉内焚烧的温度分布如下：干燥段温度最低，在100～150℃范围内；气化热解区段温度在150～250℃；残炭燃烧区段的温度可达400～500℃。

(四)附图说明：

下面对说明书附图进一步说明如下：图1是中空水冷回转式垃圾焚烧炉的结构示意图；图2是垃圾在中空水冷回转式垃圾焚烧炉的焚烧流程示意图。图中：1是石油气罐，2、18是鼓风机，3是一次风管，4是阀门，5是二次风管，6是烟道，7是输气管，8是水槽，9、11分别是燃烧器，10是一燃室，12是中心转蕊，13是二燃室，14是布风板，15是进料口，16是法兰，17是水管，19是接头，A是加热干燥区段，入炉垃圾主要受热烟气辐射、烟气对流，烟气来自残炭燃烧区段；B是垃圾热解区段，挥发成份析出有机物热解，所需热源也来自残炭燃烧区段；C是残炭燃烧区段，从上一区段来的残炭在此环境下逐渐燃烬；D是挥发分燃烧区段，一燃室10热解产物氧化燃烧。

(五)具体实施方式：

发明人认为实施本实用新型的优选方式可为如下：(1)按图1所示设计、加工、制造或选购各部件。例如：石油气罐1可根据焚烧炉的大小要求选购石油气罐1，亦可选用钢板冲轧形成；鼓风机2、18可选购DC-II型B微音洁净气泵；一次风管3及二次风管5均可选用φ25的钢管采用机加工方法加工而成；阀门4可选购截止阀，烟道6及一燃室10、二燃室13的外壁均可选用钢板采用冲压或卷曲焊接方法加工而成，内壁均涂上一层耐火泥，在内壁的表面涂有石墨粉，以防止内壁的磨损、脱落，整个燃烧室10及13均采用法兰16分区段连接而成；输气管7可选用橡胶管；水槽8可选用铝合金板焊接而成或用钢筋水泥砌制而成；燃烧器9、11可选购WDH-TC型燃烧器；中心转蕊12及其外侧螺旋翅片可选用钢管及钢板采用机加工方法加工制造而成；布风板14及法兰16均可选用钢板采用机加工方法加工制造而成；水管17可选用铝合金水管或塑料水管；(2)设计、加工制造或造购好各部件后，再按图1所示及上面说明书所述的位置及连接关系进行安装连接，连接过程中可通过各部件所具有的螺纹、并通过螺母旋紧进行连接，便能较好地实施本实用新型。在加工制造好本焚烧炉后，具体焚烧有机垃圾时，可按下列操作步骤进行：(1)检查焚烧炉各个部件，打开鼓风机送风，转动转轴，点燃燃烧器9，预热焚烧炉约半个小时，使炉体温度上升到100℃左右；(2)从进料口进垃圾样品，调整送风量，当垃圾在一燃室10着火燃烧稳定后，关闭燃烧器9；当燃烧火焰充满二燃室13且较为稳定时，关闭燃烧器11，在燃烧过程中，保持稳定的垃圾进料量；(3)停炉时，先停止垃圾进料，点燃燃烧器，当垃圾燃烧完全后，依次关闭燃烧器、中心转蕊和鼓风机。

Claims

1、一种中空水冷回转式焚烧炉，其特征在于：它由石油气罐(1)、鼓风机(2)、(18)、一次风管(3)、阀门(4)、二次风管(5)、烟道(6)、输气管(7)、水槽(8)、燃烧器(9)、(11)、一燃室(10)、中心转蕊(12)、二燃室(13)、布风板(14)、进料口(15)、法兰(16)、水管(17)、接头(19)共同连接构成；其相互位置及连接关系为：石油气罐(1)通过输气管(7)及阀门(4)分别与燃烧器(9)及燃烧器(11)相连接通；鼓风机(2)通过一次风管(3)及阀门(4)与一燃室(10)的各区段进风口管相接通；布风板(14)分别装置于一燃室(10)的各区段下部的风箱内；鼓风机(18)通过二次风管(5)及阀门(4)与烟道(6)相接通；水槽(8)通过水管(17)及阀门(4)、接头(19)与一燃室(10)的中心转芯相接通；法兰(16)分别装置于一燃室(10)内并把一燃室分成加热干燥区段A、垃圾热解区段B、残碳燃烧区段C，燃烧器(9)装置于一燃室(10)的B区段内；一燃室通过烟道(6)与二燃室(13)相连通；燃烧器(11)装置于二燃室(13)的挥发成份燃烧区段D内；法兰(16)装置于二燃室(13)内并使二燃室成为变径的立柱体结构，进料口(15)与一燃室(10)的A区段相连通。