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CN106352349A - 高温热解焚烧设备 - Google Patents

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CN106352349A CN201610172984.0A CN201610172984A CN106352349A CN 106352349 A CN106352349 A CN 106352349A CN 201610172984 A CN201610172984 A CN 201610172984A CN 106352349 A CN106352349 A CN 106352349A
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Abstract

本发明提供一种高温热解焚烧设备，该高温热解焚烧设备将外部空气强制供给到燃烧室，同时在与外部隔离的燃烧室内在高温下燃烧注入其中的焚烧处理材料，其中空气供给管(10)被固定地设置在燃烧室(2)的中央；燃料供给管道(14)被安装在燃烧室(2)内部的上部边缘处；燃烧室(2)的下部部分的底部形成有冲孔板(28)；利用空气供给管(10)作为固定轴旋转的搅拌棒(30)被设置在其底部的中央；且在燃烧室(2)外部的一侧处设置有热回收装置(4)；并且循环管道(48)从燃烧室(2)的盖(12)的一侧延伸到外部，以经由热回收装置(4)的内部返回至燃烧室(2)的壁中与搅拌棒(30)的上部部分相对应的位置。

Description

高温热解焚烧设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年7月16日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2015-0101151号的优先权及权益，其整体内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明涉及焚烧设备。更具体地，本发明涉及在高温下焚化一般家常废料或者工业废料的高温热解焚烧设备。
背景技术
人类社会中进行废料处理的多种方法已被研究和开发出，但大多数废料用垃圾填埋、海洋倾弃或者焚烧的方法来处理。
这里，焚烧方法大体以如下方法执行：用大型设备将从各个位置收集和载运的废料与燃料一同燃烧，并倾倒形成的灰烬。但是，这种大型焚烧设施的初始设备成本是巨大的，并且需要许多操作管理成本，而且额外地发生收集和输送问题以及焚烧后的余留灰烬的处理问题。
作为解决该问题的方法，能够可移动地安装的小型工业废料处理设备已经受到关注，并且特别地，基于应执行焚烧处理的专用废料(诸如医疗废料和工业废料)的处理的研究结果而开发出的低温热解焚烧设备已经投入实际使用。
另外，专利文献1是上述低温热解焚烧设备的示例，并且公开使用工业废料作为主要燃料的可燃气体的低温热解设备。
低温热解焚烧设备通过在低温下在碳化装置主体中热分解各种废轮胎或者工业废料来蒸发工业废料中的碳料，并且通过将气体通过进入管道供给到燃烧室，同时连续地生成可用作燃料的气体而完全燃烧工业废料，从而无空气污染材料排出地进行处理。
然而，上述构造的低温热解焚烧设备具有缺陷：在燃烧化学产品(诸如乙烯基和塑料)时，发生大量排气且燃烧室经常过热，并且由于具有高水分含量的废料不完全地燃烧，具有高水分含量的废料的燃烧应独立于干燥状态的废料。
特别地，仅在单独二次燃烧设备被安装在焚烧设备的排气侧时，二恶英发生且在燃烧状态下移去，从而能量损失加大，并且低温热解延长了焚烧时间，从而在单日处理能力上存在限制。
本发明已经提出了能够在高温下热解的设备作为解决该问题的焚烧设备。
另外，专利文献2涉及本发明人提出且注册为专利的一种高温热解焚烧设备，由于该高温热解焚烧设备具有如下构造：将焚烧材料注入到内燃腔室，以闭合且密封的状态开始燃烧以与外部隔离，并且执行高温燃烧且在燃烧时强制供给外部空气，该高温热解焚烧设备可在高温状态下通过完全燃烧而焚化焚烧材料。
该高温热解焚烧设备是可易于移动的小型设备，其通过将燃烧所需的空气强制注入到与外部隔离的空间中而在高温下燃烧焚烧材料，并且该高温热解焚烧设备的优点在于它能够完全燃烧一般家常废料或者工业废料，但由于该高温热解焚烧设备具有送风管道沿着燃烧室的内周缘设置的结构，燃烧室的面积较小，由此该高温热解焚烧设备与外形尺寸相比具有小的处理能力。
通过将热交换管道嵌入燃烧室的壁体中，高温热解焚烧设备具有回收待排出的热空气或者热水的热的结构，由此燃烧室的壁具有大厚度和高重量。
[常规技术文献]
[专利文献]
(专利文献1)韩国实用新型注册第20-0256297号
(专利文献2)韩国专利第10-1483751号
在此背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明背景技术的理解，因此它可能包含不构成在该国中对于本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明致力于提供一种高温热解焚烧设备，其被改进成如下构造：由于送风管道的安装使得燃烧室的内部区域的侵占最小化，以解决本申请人提出的专利文献2中的高温热解焚烧设备的结构问题，从而通过改进通常通过燃烧室的盖排出的废热的回收来减小壁厚，并且在短时间内无未燃残渣地完全燃烧焚烧材料。
本发明的示例性实施例提供一种高温热解焚烧设备，该高温热解焚烧设备将外部空气强制供给到燃烧室，同时在与外部隔离的燃烧室内在高温下燃烧注入其中的焚烧处理材料，其中空气供给管固定地设置在燃烧室的中央处，燃料供给管道安装在燃烧室的内部的上部边缘处，其下部部分的底部形成有冲孔板以用于将燃烧产生的灰烬排出到外部，利用空气供给管作为固定轴旋转的搅拌棒设置在其底部的中央处，热回收装置设置在燃烧室的外部的一侧处，并且循环管道从燃烧室的盖的一侧延伸到外部，以经由热回收装置的内部返回到在燃烧室的壁处与搅拌棒的上部部分相对应的位置。
此外，根据本发明，在搅拌棒的内部提供多个孔以使得搅拌棒具有轻的重量，并且上侧和下侧的轮廓以波形形成，以便在搅拌时，焚烧处理材料均匀接触空气而不是被挤到一侧，以在短时间内完全燃烧。
另外，根据本发明，通过将球阀介于从燃烧室的上部部分的盖延伸到热回收装置的循环管道中，当盖打开时，循环管道的通路自动闭合，由此外部空气不进入热回收装置。
此外，根据本发明，由于控制器利用通过用温度传感器测量燃烧室的内部温度获得的电信号来控制辅助燃料设备，燃烧室的内部温度不可能降低到800℃或更小。
根据本发明提出的高温热解焚烧设备，由于空气供给管设置在燃烧室的中央处，燃烧空间占据区域被最小化，由此处理能力与外形相比变大。
通过通风设备强制注入的空气从三阶的高部分、中间部分和下部部分的空气供给孔喷出到燃烧室中央的空气供给管和下部部分，由此燃烧所需的空气被充分供给到燃烧室的角落。
此外，由于搅拌棒连续搅拌焚烧处理材料，高温热解焚烧设备能够无燃烧残渣地完全燃烧焚烧处理材料。
另外，从盖的一侧延伸到外部的循环管道使燃烧气体循环，其中废热经由热回收装置的内部回收以再次返回到燃烧室的下部部分，从而热损失最小化，因此废热回收比率优良。
因为孔形成在搅拌棒的中间部分，在搅拌时焚烧处理材料不被挤到一侧，从而在整个燃烧室上均匀地发生搅拌作用。
此外，当打开盖时，延伸至热回收装置的循环管道被自动阻塞，从而废热不从热回收装置泄漏到盖的内部，由此操作者能够将焚烧处理材料安全地重装到燃烧室中。
根据本发明，当在燃烧室内执行燃烧时，如果其内部温度测量为小于800℃，则控制器具有用于操作燃料供给装置的泵的构造，由此当燃烧焚烧处理材料时，燃烧室的内部温度保持在二恶英不发生的温度范围，因此存在二恶英不排出到空气中的优点。
附图说明
图1是根据本发明的示例性实施例的高温热解焚烧设备的侧面横截面视图。
图2是例示设置在图1的燃烧室内的空气供给管及其外围喷嘴的放大视图。
图3是例示空气供给管的上端部分的塞的联接安装结构的分解透视图。
图4是例示与图1的燃烧室的下部部分的搅拌棒相关的结构的局部放大横截面视图。
图5是例示球阀根据图1的盖的打开的自动闭合处理的局部放大横截面视图。
图6是例示图1的循环管道的球阀构造的局部放大透视图。
图7是用于恒定地保持根据本发明的示例性实施例的高温热解焚烧设备的燃烧室的温度的控制电路的构造示例的块图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。
然而，当详细描述本发明的示例性实施例时，在整个说明书中，同样的附图标记标示执行类似功能和操作的同样部分。
在整个说明书和所附权利要求中，当描述元件“连接”到另一元件时，该元件可以“直接连接”到另一元件或者通过第三元件“间接连接”到另一元件。
另外，除非相反地明确说明，词语“包括”及其变形将理解为暗示包括所述元件但不排除任何其它元件。
图1是根据本发明的示例性实施例的高温热解焚烧设备的侧面横截面视图，图2是例示设置在图1的燃烧室内的空气供给管及其外围喷嘴的放大视图，图3是例示空气供给管的上端部分的塞的联接安装结构的分解透视图，图4是例示与图1的燃烧室的下部部分的搅拌棒相关的结构的局部放大横截面视图，图5是例示球阀根据图1的盖的打开的自动闭合处理的局部放大横截面视图，图6是例示图1的循环管道的球阀构造的局部放大透视图，以及图7是用于恒定地保持根据本发明的示例性实施例的高温热解焚烧设备的燃烧室的温度的控制电路的构造示例的块图。
如图1所示，根据本发明的示例性实施例的高温热解焚烧设备包括燃烧室2、热回收装置4和安装在其外围的燃料供给装置6以及控制器8。
优选地，燃烧室2的内表面和外表面以钢板制成，其中在其内部中央以耐热耐酸材料进行修整处理(finishing process)，空气供给管10竖向设置，并且为了将焚烧处理材料(例如，一般家常废料或者工业废料)注入到上部部分中，其上部部分用盖12覆盖以打开和闭合，并且在空气供给管10的上部部分的外围，沿径向设置有用于促进燃烧的燃料供给管道14。
优选地，空气供给管10由能够承受甚至1300℃或以上的高温的材料制成，并且氧入流量、风压和到燃烧室2中的注入方向由其长度和横截面形状确定。如图2中所示，在将其外圆周划分为高部分、中间部分和下部部分的位置处，沿着外圆周表面形成有多个空气供给孔16，由此空气供给管10可以在燃烧室2的高部分、中间部分和下部部分的位置处将空气供给到圆周方向的整个区域。空气供给孔16可安装为具有准确计算的尺寸、形状、方向角、数量和设置间隙，以实现根据本发明的示例性实施例的高温热解焚烧设备的目的。
另外，与燃料供给装置6连通的燃料供给管道14沿着燃烧室2的内圆周表面在其上部部分中延伸，并且在燃料供给管道14中，多个燃料喷嘴18以等间隔布置，以将用于燃烧的燃料供给到燃烧室2中。
作为在本发明中使用的燃料，废油或者液态石油燃料是适当的。
通过使得空气供给管10的上端部分能够用塞20闭合且密封，而不是永久闭合构造，空气供给管10的内部可被清洁。塞20的打开和闭合结构可采用螺纹紧固方法，但在本发明中，如图3所示，形成单触结构(one-touch structure)，其中在空气供给管10的上端部分的内圆周表面处形成联接安装槽21及切口部分22，并且通过切口部分22进入以与联接安装槽21接合并紧固到联接安装槽21的闩锁24一体地形成在塞20中，以与之对应。
再次参照图1，空气供给管10的下端部分与安装在燃烧室2外部的通风设备26连通，并且在限定燃烧室2底部的冲孔板28的上部部分中，搅拌棒30通过轴承部分32可旋转地安装，轴承部分32以固定轴支撑空气供给管10的下部部分。
优选地，空气供给管10和搅拌棒30以能够拆卸的结构安装，并且更详细地，如图4所示，空气供给管10的下部部分被分为燃烧室2的底部部分和上部部分，并且底部部分和上部部分通过螺钉型接头34连接以被拆卸，轴承部分32的上端部分形成有六角凸状部分36，并且在搅拌棒30的与之对应的中心部中，形成六角凹进部分38，由此轴承部分32和搅拌棒30以相互配合组合结构安装。
以这种方法，当空气供给管10和搅拌棒30以能够拆卸的结构安装时，部件在损坏时可容易更换，并且能够执行部件的拆卸和清洁，从而能够延长设备的使用寿命。
由于搅拌棒30中具有多个孔，搅拌棒30可具有轻量，并且由于其上部部分和下部部分的轮廓具有波形，焚烧处理材料均匀地混合而不是被挤到一侧，并且在搅拌时分散以接触空气，从而在短时间内完全燃烧。
因为滑轮40安装在延伸至冲孔板28的下部部分的下侧端部分中，轴承部分32通过带42传送的驱动力旋转。
再次参照图1，带42连接到设置在燃烧室2外部的驱动马达44，以旋转搅拌棒30。
在燃烧室2的上部部分中，在通过气压缸46朝图中的单点划线位置打开和关闭的盖12的一侧，循环管道48延伸以经由热回收装置4再次连接到燃烧室2的下部部分，并且送风机50和球阀52安装在位于盖12和热回收装置4之间的循环管道48中。
送风机50强制传送燃烧室2的热空气并且促进如下循环操作，其中通过循环管道48注入的热空气经由热回收装置4换热且再次返回到燃烧室2的下部部分，从而改进热回收比率。
另外，在打开和闭合盖12的同时，球阀52通过互锁而自动地打开和闭合循环管道48，并且当盖12打开时，球阀52阻塞循环管道48。
即，如图5所示，球阀52被附接到一分为二的循环管道48的一侧端，并且在其相反侧端处，球形阀体54形成为插入球阀52中，而帽56安装在其上并且用铆钉或者螺栓和螺母紧固，从而保持其连接状态。
当被分为两部分的循环管道48被置于直线形状时，具有该构造的球阀52处于打开状态，并且当气压缸46打开盖12时，球阀52在通过关节运动而弯曲的同时改变姿态，从而阻塞循环管道48，如图6所示。
在具有上述构造的根据本发明的示例性实施例的高温热解焚烧设备中，可提供用于测量燃烧室2内部的燃料状态的温度传感器58，并且借助用通过处理控制器8中的温度传感器58获得的测量信号而获得的值来控制燃料供给装置6，燃烧室2的内部温度维持在800℃或以上，由此燃烧时不会发生二恶英。
在用于处理温度传感器58中测量的信号的控制器8的电路构造示例中，如图7所示，放大器60放大测量信号，放大的信号经由波形整形单元62转换为数字信号，并且在计数单元64中被计数和输出的信号被输入到比较器66。如果信号大于或等于基准水平，则当信号输出和输入到计算单元68时，计算单元68接通开关单元70以允许将电力应用到燃料供给装置6的燃料泵，由此燃料从喷嘴18喷出以促进燃烧室2的内燃烧，从而使得其温度上升。
在具有上述构造的根据本发明的示例性实施例的高温热解焚烧设备中，通过操作气压缸46，盖12打开且焚烧处理材料被注入，并且在盖12被再次闭合的闭合和密封状态下，当通过操作通风设备26强制传送外部空气进入燃烧室2中时，外部空气从燃烧室2中央的空气供给管10沿圆周方向通过分成高部分、中间部分和下部部分的空气供给孔16喷出，并且均匀分布到燃烧室2的内部的角落。
在这种状态下，从燃料供给装置6供给的燃料经由燃料供给管道14从喷嘴18喷出，并且当燃烧室2的内部被同时引燃时，开始焚烧。
在焚化焚烧处理材料的同时，通风设备26持续地传送外部空气，并且通过燃料供给管道14的燃料供给持续进行，直至燃烧室2的内部温度变成800℃或以上。
在燃烧室2内开始焚烧时，搅拌棒30开始旋转，搅拌注入的焚烧处理材料，并且使得焚烧处理材料均匀暴露于燃料和空气，从而使得焚烧处理材料在短时间内被完全地燃烧。
当处理焚烧处理材料、特别是具有高水分含量的焚烧处理材料(诸如食物、蔬菜废渣、动物体、尿布和医疗废料)时，焚烧处理材料通过自重堆叠在燃烧室2底部，从而当内部焚烧处理材料不燃烧时，搅拌棒30混合焚烧处理材料以使得内部未燃焚烧处理材料暴露于燃料和空气，从而使得即使具有高水分含量的焚烧处理材料也能在短时间内完全燃烧。
借助喷出通过在空气供给管10的外圆周处被分为高部分、中间部分和下部部分的空气供给孔16的被分别计算了数量、角度和大小的空气，在燃烧室2内部，气幕以高部分、中间部分和下部部分三层形成。
因为三层气幕抑制在焚化焚烧处理材料时发生热发散，燃烧区域的温度在短时间内上升至1200℃的高温，从而焚烧处理材料无不完全燃烧地被完全焚化，并且乙烯基或者塑料制品以及具有高水分含量的焚烧处理材料不发生排气地被完全燃烧。
因为在根据本发明的示例性实施例的高温热解焚烧设备中的焚烧处理在大约1200℃的高温气氛中执行，该高温热解焚烧设备是没有环境污染的环境友好型焚烧处理设备，其能够起始阻止有害材料和废气的排出，并且因为焚烧处理材料通过高温焚烧而在短时间内完全地燃烧，与设备尺寸相比明显提高了单日处理能力，从而能够有效地使用高温热解焚烧设备。
当内部温度变成800℃或以上时，燃烧室2中产生的热被回收，这表示如下热循环操作，即通过与盖12的一侧连通的循环管道48供给到热回收装置4并且再次返回到燃烧室2的下部部分，即废热被回收。
在这一处理中，当操作安装在循环管道48中的送风机50时，促进热空气在燃烧室2中的循环，从而能够增强废热回收比率。
另外，因为通过在燃烧室2的底部旋转的搅拌棒30完全燃烧的焚烧处理材料的灰烬掉落并通过冲孔板28移去，操作者能够连续地再注入并焚化焚烧处理材料，无需在操作时清洁燃烧室2。
在本示例中，当盖12通过气压缸46打开时，球阀52自动阻塞循环管道48，并且供给到热回收装置4的热空气由此不向后移动到盖12内部，因此当再注入焚烧处理材料时，操作者不会被热空气烧伤。
虽然已经结合当前视为实用的示例性实施例的内容描述了本发明，但是将理解，本发明不局限于所公开的实施例，而是相反，旨在涵盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。
<附图标记描述>
2：燃烧室 4：热回收装置
6：燃料供给装置 8：控制器
10：空气供给管 12：盖
14：燃料供给管道 16：空气供给孔
18：喷嘴 20：塞
21：联接安装槽 22：切口部分
24：闩锁 26：通风设备
28：冲孔板 30：搅拌棒
32：轴承部分 34：螺钉型接头
36：六角凸状部分 38：六角凹进部分
40：滑轮 42：带
44：驱动马达 46：气压缸
48：循环管道 50：送风机
52：球阀 54：阀体
56：帽 58：温度传感器
60：放大器 62：波形整形单元
64：计数单元 66：比较器
68：计算单元 70：开关单元

Claims (4)

1.一种高温热解焚烧设备，该高温热解焚烧设备将外部空气强制供给到燃烧室，同时在与外部隔离的燃烧室内在高温下燃烧注入其中的焚烧处理材料，所述高温热解焚烧设备包括：
固定地设置在所述燃烧室(2)的中央处的空气供给管(10)；
安装在所述燃烧室(2)的内部的上部边缘处的燃料供给管道(14)；
冲孔板(28)，所述冲孔板(28)设置在所述燃烧室(2)的底部处以将通过燃烧产生的灰烬排出到外部；
搅拌棒(30)，所述搅拌棒(30)利用所述空气供给管(10)作为固定轴被能旋转地安装在所述冲孔板(28)的上表面；
设置在所述燃烧室(2)的外部的一侧处的热回收装置(4)；和
循环管道(48)，所述循环管道(48)从所述燃烧室(2)的盖(12)的一侧延伸到外部并且经由所述热回收装置(4)的内部返回到在所述燃烧室(2)的壁处与所述搅拌棒(30)的上部部分相对应的位置。
2.根据权利要求1所述的高温热解焚烧设备，其中所述搅拌棒(30)中具有多个孔以具有轻的重量，并且上侧和下侧的轮廓以波形形成，并且在所述燃烧室(2)的内部，焚烧处理材料被搅拌以均匀接触空气而不是被挤入到一侧，以在短时间内完全燃烧。
3.根据权利要求1所述的高温热解焚烧设备，其中在所述循环管道(48)中，与所述热回收装置(4)相连的部分被一分为二，球阀(52)安装在一侧的所述循环管道(48)处，而相对侧的所述循环管道(48)的端部形成在球形阀体(54)中以组合在所述球阀(52)中并且通过紧固到所述球阀(52)的帽(56)保持位置，以与所述盖(12)的打开和闭合同步地自动打开和闭合所述循环管道(48)。
4.根据权利要求1所述的高温热解焚烧设备，其中温度传感器(58)设置在所述燃烧室(2)的内部，并且控制器(8)包括放大所述温度传感器(58)的测量信号的放大器(60)、将放大的信号转换为数字信号的波形整形单元(62)、对波形数字信号计数且输出该波形数字信号的计数单元(64)、如果所述计数单元(64)的输出信号大于或者等于基准水平则输出信号的比较器(66)、在所述比较器(66)的信号被输入时输出信号的计算单元(68)以及当所述计算单元(68)的信号被应用时打开以驱动燃料供给装置(6)的燃料泵的开关单元(70)。
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