CN107166404A - 一种蓄热式u形床垃圾焚烧炉或煤气化炉 - Google Patents

Abstract

一种蓄热式U形床焚烧或气化炉，其技术属于燃烧工程领域。是针对现役的炉型不足以完全分解二噁英而研发的。在蓄热式高温空气燃烧方式的基础上，通过结合一种U形床，构成一种焚烧炉，或者一种气化炉，这种焚烧炉用于废物(比如垃圾)焚烧，而用作气化炉时，则是应用于气化各种含碳物料。其U形床内的操作温度高达1500℃以上，灰份处于融融状态，其目标是燃烧分解得更完全，达到更洁净、更高效的效果，无二噁英排放。主要由旋转扬洒器(1)和U形炉膛(3A/B)和炉膛分隔墙(7)和换向阀(2)和固废及辅助燃料给料器(8A/B)和蓄热床(4A/B)和点火燃烧器(5A/B)和冷灰塔(6A/B)这八个特征部分组合而成。

Description

一种蓄热式U形床垃圾焚烧炉或煤气化炉

技术领域：

本发明应该属于燃烧工程领域。

背景技术：

现役的垃圾焚烧炉的火焰中心温度只有800℃上下，而且，在炉膛横截面上还存在部分更低温的边缘区，这些现役的炉型不足以完全分解二噁英，本发明就是针对此问题而诞生的。

发明内容：

在蓄热式高温空气燃烧方式的基础上，通过结合一种U形床，构成一种焚烧炉，或者一种气化炉，这种焚烧炉用于废物(比如垃圾)焚烧，而用作气化炉时，则是应用于气化各种含碳物料。其U形床内的操作温度高达1500℃以上，灰份处于融融状态，我的目标是让垃圾燃烧分解得更完全，达到更洁净、更高效的效果，做到无二噁英排放。

本技术可以用于垃圾焚烧发电。

附图说明：共两页，图1是前半个周期参加燃烧的空气和烟气的流动过程，图中，2是换向阀，3A/B是U形炉膛的左室和右室，4A/B是两坐蓄热床，5A/B是左右点火燃烧器，6A/B是左右冷灰塔，7是炉膛分隔墙，8A/B是左右垃圾及辅助燃料给料器，9是蒸汽过热器，10A/B是左右飞灰沉降室，11是管屏。图2是后半个周期参加燃烧的空气和烟气的流动过程，其标注号含义与图1一致。

具体实施方式：

具体的组件、流程及操作方法如下(不涉及重要权利项的诸多工程细节必要时再公开)：

组成蓄热式U形床焚烧炉的流程组件有：

旋转扬洒器(1)和换向阀(2)和U形炉膛(3A/B)和蓄热床(4A/B)和点火燃烧器(5A/B)和冷灰塔(6A/B)和炉膛分隔墙(7)和垃圾及辅助燃料给料器(8A/B)和蒸汽过热器(9)和飞灰沉降室(10A/B)和管屏(11)，如说明书附图1所示。这里，前八个组件是组合成本发明的特征组件，本发明的价值在于高效、洁净、安全地焚化多种垃圾，包括常见的含氯塑料，这是因为本系统运用了一种蓄热床(见下文说明)能把新空气预热到800℃以上，这是垃圾焚烧温度能达到1500℃以上的基础，这个温度能把二噁英全完分解。全系统的巧妙配置加上蓄热床的除灰设计方可让其稳定运行。

旋转扬洒器(1)和换向阀(2)和垃圾及辅助燃料给料器(8A/B)，都是在程控器的控制下同步协同周期性地动作以改变空气流向，以产生1500℃以上高温燃烧垃圾。

流程描述：

参加燃烧的空气的流动过程为：

在每个工作周期的前半个周期，如图1所示，鼓风机→2→4A→10A→3A→1→3B→10B→4B→2→引风机，在每个工作周期的后半个周期，如图2所示，引风机←2←4A←10A←3A←1←3B←10B←4B←2←鼓风机，上述是以各组件图中标注代号的缩略描述。

下面是操作方法详细描述：

点火：本炉设有两台点火燃烧器，从冷态点火到工作状态，可用柴油或燃气点火升温到1300℃以上再改投垃圾，做到无公害点火。

从点火到正常运行，全炉系统都在程控器的控制下依程序运行，在每个工作周期的前半个周期，如图1所示，新空气从鼓风机来→换向阀(2)→蓄热床(4A)→飞灰沉降室(10A)→U形炉膛左室(3A)→旋转扬洒器(1)→U形炉膛右室(3B)→飞灰沉降室(10B)→蓄热床(4B)→换向阀(2)→经引风机到尾气处理系统。

在前半个周期，在程控器的控制下，旋转扬洒器(1)的转动方向是逆时针，换向阀(2)处于图1所示的工作位，高温火焰的流向如图1的虚线上的箭头所示，垃圾给料A组投料，B组停止。

在每个工作周期的后半个周期，在程控器的控制下，如图2所示，系统中介质流向与前半个周期相反：经引风机到尾气处理系统←换向阀(2)←蓄热床(4A)←飞灰沉降室(10A)←U形炉膛左室(3A)←旋转扬洒器(1)←U形炉膛右室(3B)←飞灰沉降室(10B)←蓄热床(4B)←换向阀(2)←新空气从鼓风机来。

在后半个周期，在程控器的控制下，旋转扬洒器(1)的转动方向是顺时针，换向阀(2)处于图2所示的工作位，高温火焰的流向如图2的虚线的箭头所示，垃圾给料B组投料，A组停止。

本发明的价值在于比现有技术更高效、洁净、安全焚化多种垃圾，包括常见的含氯塑料。

在U形床内，床温达1500撮氏度以上，飞灰是融化的液态，而炉料是固态的，这种混合两相流体利于炉料的循环流动。

各部件在系统中的作用和结构描述如下：

1.旋转扬洒器(1)的作用就是防止炉料和垃圾的沉积或烧结故障，这一点非常重要，是全炉长时间正常运转的关键之一。旋转扬洒器(1)是一个旋转的耙子，对物料翻搅、扬洒，里面通有锅炉水用于降温，可以在高温下工作，有电机经减速机驱动。其转向是有程控器周期性地改变的。它的周期和换向阀(2)以及垃圾及辅助燃料给料器(8A/B)同步。

2.蓄热床(4A/B)中装填了一种蜂窝状的陶瓷填料，这种陶瓷填料具有很大的比表面积，用之于燃气尾气的热能回收并利用于预热新空气；这里所用的是一种有自除灰能力的蓄热床，特别配置了除灰系统，它与U形炉膛配合，可以有效地解决运行中发生的故障。

3.换向阀(2)的作用是，周期性地改变烟气和新鲜空气的流动方向。在上半周期，新鲜空气是从蓄热床(4A)流入，烟气从蓄热床(4B)流出再经换向阀(2)流到尾气处理系统处理达标才能排放。而在下半周期，这个流向是反向的。而且，旋转扬洒器(1)和换向阀(2)和垃圾及辅助燃料给料器(8A/B)，都是在程控器的控制下同步协同周期性地改变方向，使上述过程周期性地工作。

4.U形炉膛(3)是一个有着U形流道的炉膛，又称U形流化床，是燃烧反应器，它以居中并耐火的炉膛分隔墙(7)为中分面，分为对称的左右两室(3A/B)，此两室的竖剖面为上宽下窄的多级倒梯形，当中有若干段这样的倒梯形，当高温火焰从一侧带着入炉垃圾下落时，到底部与旋转扬洒器(1)刮起的炉料混合进入另一侧，此侧在合适的风速下就会处于流态化状态，是一个高温气流提升的流化燃烧段，垃圾在1500度以上得以充分燃烧。蓄热式U形床因有此U形炉膛而得名。

5.垃圾及辅助燃料给料器(8A/B)，和冷灰塔(6A/B)，和蓄热床(4A/B)等拟作另案申请。

6.炉料是一种耐高温的粒状耐火材料，炉料的作用是，给炉膛空间维持一个稳定的温度场，起到维持燃烧空间高温的稳燃作用。

7.管屏(11)里面走的是脱盐水，起到移走燃烧放热，稳定炉温的作用；管屏(11)分设于左右两侧的飞灰沉降室(10A/B)，并拦截炉料和飞灰。

8.炉膛分隔墙(7)的作用是把燃烧室分为左右两侧炉膛，形成一个U形炉膛(3)，当一侧固体废弃物在向下流动时，另一侧则是高温气流提升的流化燃烧段。U形炉膛(3)的拱顶下还设有蒸汽过热器(9)，保护拱顶，使其更耐用。炉内空间由耐火耐磨耐腐蚀材料砌筑的耐火层构成，耐火层外是隔热层，再外为承重的钢结构。

9.垃圾和辅助燃料给料器(8A/B)的作用是维护炉膛的正常运行。因为U形流化床的运行温度要高到足以使垃圾中的灰分融融的状态，一般在扬洒器处的温度可达1500℃，所以，所焚若为较低能值的生活垃圾，可能因为维持U形流化床的运行温度所需，不定量投加较此种垃圾高能量值的辅助燃料，所以，在炉顶设有垃圾和辅助燃料给料器(8A/B)。

10.炉膛上方的左右两侧都有炉料和飞灰沉降室(10A/B)，用于收集炉料和飞灰。

在本说明书中，不涉及重要权利项的诸多工程细节不作公开，或考滤另案申请。

Claims (8)

1.权利要求1，一种蓄热式U形床垃圾焚烧炉或煤气化炉，其特征在于：是一种主要由旋转扬洒器(1)+换向阀(2)+U形炉膛(3A/B)+自除灰蓄热床(4A/B)+点火燃烧器(5A/B)+冷灰塔(6A/B)+炉膛分隔墙(7)+垃圾和辅助燃料给料器(8A/B)这八个部分组合成的一个具有整体特征性的垃圾焚烧炉，本发明区别于现有其他垃圾焚烧炉技术的必要特征是：带有四大关键部件，即是位于焚烧炉正中央的U形炉膛(3A/B)，和位于U形炉膛底部转弯处的旋转扬洒器(1)，和构成U形炉膛的炉膛分隔墙(7)，这是使本技术具有先进性的三件一体的核心结构，以及，专用于垃圾焚烧炉的具有自除灰能力的蓄热床两坐(4A/B)，而上述八个部件的其余四个部件则是近似于其他类型的焚烧炉技术所采用的部件，在本技术加以借鉴运用了，以构成一个完整的焚烧炉，因为完善本垃圾焚烧炉需要采用此四种部件，所以，一并描述于此，本发明目的在于高效、洁净、安全焚化多种垃圾，包括常见的含氯塑料。

2.根据权利要求1所述的蓄热式U形床垃圾焚烧炉或煤气化炉，其特征在于：带有位于焚烧炉正中央的U形炉膛(3A/B)，又称U形流化床，是焚烧垃圾的燃烧反应器，U形炉膛(3A/B)是一个有着U形流道的炉膛，它以居中并耐火的炉膛分隔墙(7)为中分面，分为对称的左右两室(3A/B)，此两室的竖剖面为上宽下窄的多级或单级倒梯形，当中有若干段或单段这样的倒梯形，当高温火焰从一侧带着入炉垃圾下落时，到底部与旋转扬洒器(1)刮起的炉料混合进入另一侧，此侧在合适的风速下就会处于流态化状态，是一个高温气流提升的流化燃烧段，垃圾在1500℃度以上得以充分燃烧，蓄热式U形床垃圾焚烧炉或煤气化炉因有此U形炉膛而得名。

3.根据权利要求1所述的蓄热式U形床垃圾焚烧炉或煤气化炉，其特征在于：带有位于U形炉膛底部转弯处的旋转扬洒器(1)，旋转扬洒器(1)的作用就是防止炉料和垃圾的沉积或烧结故障，这一点非常重要，是全炉长时间正常运转的关键之一，旋转扬洒器(1)是一个旋转的耙子，里面通有锅炉水用于降温，可以在高温下工作，有电机经减速机驱动，其转向是有程控器周期性地改变的，它的周期和换向阀(2)以及垃圾和辅助燃料给料器(8A/B)同步。

4.根据权利要求1所述的蓄热式U形床垃圾焚烧炉或煤气化炉，其特征在于：带有构成U形炉膛的炉膛分隔墙(7)，炉膛分隔墙(7)的作用是把燃烧室分为对称的左右两侧炉膛，形成一个U形炉膛(3A/B)，炉内空间由耐火耐磨耐腐蚀材料砌筑的耐火层构成，耐火层外是隔热层，再外为承重的钢结构。

5.根据权利要求1所述的蓄热式U形床垃圾焚烧炉或煤气化炉，其特征在于：带有专用于垃圾焚烧炉的具有自除灰能力的自除灰蓄热床两坐(4A/B)，其位于权利要求1所述核心结构两侧，这种蓄热床能把新空气预热到800℃以上，这是垃圾焚烧温度能达到1500℃以上的基础，这个温度能把二噁英全完分解。

6.根据权利要求1所述的蓄热式U形床垃圾焚烧炉或煤气化炉，其运行方法特征在于：旋转扬洒器(1)和换向阀(2)和垃圾和辅助燃料给料器(8A/B)，都是在程控器的控制下同步协同周期性地改变气体流向和旋转扬洒器(1)的转向，使焚烧炉可靠地工作，在一个工作周期的前后两个半周期，气体流动顺序如下箭头所指：

前半个周期：鼓风机→2→4A→10A→3A→1→3B→10B→4B→2→引风机，

后半个周期：引风机←2←4A←10A←3A←1←3B←10B←4B←2←鼓风机，

并且，开工时点火升温或其他加热方式是必须的过程，权利要求1所述的两台点火燃烧器(5A/B)也是必不可少的，不管其安装于何处，所燃的是较高热值的非垃圾类燃料。

7.根据权利要求1至6所述的蓄热式U形床垃圾焚烧炉或煤气化炉，其特征在于：在炉顶设有垃圾和辅助燃料给料器(8A/B)，这是因为U形流化床的运行温度要高到足以使垃圾中的不可燃物质融融的状态，一般在扬洒器处的温度可达1500℃，所以，所焚若为超低能值的生活垃圾，可能因为维持U形流化床的运行温度所需，不定量投加较此种垃圾高能量值的辅助燃料，所以，在炉顶设有垃圾和辅助燃料给料器(8A/B)。

8.根据权利要求1至7所述的蓄热式U形床垃圾焚烧炉或煤气化炉，其特征在于：由燃烧专业知识可以推知并由实测数据证实，这种垃圾焚烧炉所达到的融融焚烧温度和减少污染物排放浓度值、资源化效益等方面，是其他现行炉型所难以企及的，其价值在于高效、洁净、安全焚化多种垃圾，包括常见的含氯塑料。

不涉及重要权利项的诸多工程细节，困难点必要时再公开。