CN115978559A - 一种立式复合筒型rto焚烧炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立式复合筒型RTO焚烧炉，这包括炉体，炉体为竖直设置的圆筒体结构，炉体底部设有卸灰阀，卸灰阀与炉膛连通；炉膛内由下向上依次设有第一炉篦、第二炉篦；第一炉篦下方的炉体侧壁上安装有废气烟道、燃烧机Ⅰ安装口及助燃风接管Ⅰ；第一炉篦和第二炉篦之间的炉体侧壁上安装有助燃风接管Ⅱ、燃烧机Ⅱ安装口、看火孔及重力防爆门；第二炉篦上方的炉体侧壁上安装有检查门；炉体顶部安装有转向烟道，转向烟道与炉膛连通；转向烟道上设置排空管、炉膛温度检测传感器、炉膛负压检测口及氧量检测口。本发明的炉体为立式圆筒体，构造及制造相对较简单，结构密封性容易得到保障；设备占地面积小、投资及维护成本低。

Description

一种立式复合筒型RTO焚烧炉

技术领域

本发明属于有机废气或垃圾无害化处理焚烧净化技术领域，特别是涉及一种立式复合筒型RTO焚烧炉。

背景技术

目前，典型的具有蓄热功能的RTO焚烧炉装备的结构如下：

第一种，塔室类型，需设置有两个以上并列的蓄热室（例如AB室），通过烟气通道阀门进行切换循环，废气由蓄热室B进入，蓄热室A排出；在切换之前，已被净化的气体经蓄热室A反吹清扫，吹扫残留在管路及室内的有机物。当废气流经蓄热室A升温后进入氧化室焚烧，焚烧净化的高温气体离开氧化室，进入蓄热室B，释放热量，降温后排出，而蓄热室B吸收大量热量后升温；处理后气体离开蓄热室B，经引风机排入大气，排气温度比进气温度高约60℃；循环完成后，进气与出气阀门进行一次切换，进入下一个循环。

第二种，旋转式RTO，例如沸石转轮RTO焚烧装备。

旋转式RTO出现在20世纪90年代末，是RTO发展的第三代技术。通过分度分室旋转轮蓄热、废气吸附浓缩、燃烧、吹扫等动作，顺序地引导废气进入或排出燃烧室的特定腔室。通过在转子表面设置的密封装置，将转子分成入口和出口两部分，通过这两部分分别将处理前的废气和净化后气体引入或排出 RTO 燃烧室。虽然旋转式RTO的发展过程中在其旋转阀的运行方式，吹扫的方式、密封方式以及蓄热室的分区都有不一样的设计，但工艺结构大同小异。

这两种RTO焚烧炉装备都存在烟气系统及控制复杂，设备尺寸大、占地面积大投资高，运行气流脉冲波动大，难以平稳运行，气流阻力大，能耗高，适应负荷能力低，系统密封性差，有机废气焚烧净化处理效率较低、焚烧方式不灵活等弊端；

另外市场上的小型简易垃圾焚烧炉则结构单一，不具多段燃烧及RTO功能，无合理的炉篦结构设计和耐高温材质选择，寿命短，燃料适应性及炉篦排渣性能差等，也没有合理投料装置。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种适应多能源焚烧的、适应负荷能力强的、结构简易的立式复合筒型RTO焚烧炉。

本发明采用的技术方案是：一种立式复合筒型RTO焚烧炉，包括炉体，炉体为竖直设置的圆筒体结构，炉体底部设有卸灰阀，卸灰阀与炉膛连通；炉膛内由下向上依次设有第一炉篦、第二炉篦；第一炉篦下方的炉体侧壁上安装有废气烟道、燃烧机Ⅰ安装口及助燃风接管Ⅰ；第一炉篦和第二炉篦之间的炉体侧壁上安装有助燃风接管Ⅱ、燃烧机Ⅱ安装口、看火孔及重力防爆门；第二炉篦上方的炉体侧壁上安装有检查门；炉体顶部安装有转向烟道，转向烟道与炉膛连通；转向烟道上设置排空管、炉膛温度检测传感器、炉膛负压检测口及氧量检测口。

进一步的，燃烧机Ⅰ安装口处安装有燃烧机Ⅰ，燃烧机Ⅱ安装口处安装有燃烧机Ⅱ。

进一步的，炉体内壁上设有炉膛内衬，炉膛内衬由外向内依次包括轻质耐温混凝土层、耐火砖层及保温隔热石棉毡层；转向烟道出口出设有迷宫结构的伸缩节。

进一步的，第一炉篦、第二炉篦均为球拱结构，第一炉篦由四个底面为1/4圆的球拱板Ⅰ拼合而成，每个球拱板Ⅰ通过一球拱支撑点Ⅰ支撑；第二炉篦由四个底面为1/4圆的球拱板Ⅱ拼合而成，每个球拱板Ⅱ通过一球拱支撑点Ⅱ支撑；第一炉篦、第二炉篦上面均堆积有蓄热球体。

进一步的，助燃风接管Ⅰ和助燃风接管Ⅱ环绕炉体设置，助燃风接管Ⅰ和助燃风接管Ⅱ垂直于炉体轴线；助燃风接管Ⅰ和助燃风接管Ⅱ连接有多个助燃风喷嘴，助燃风喷嘴深入炉膛内；助燃风喷嘴外壁上设有炉衬。

进一步的，球拱支撑点Ⅰ和球拱支撑点Ⅱ突出炉膛，第一炉篦、第二炉篦外缘与炉膛内壁之间留有间隙；所述的蓄热球体采用中心带孔高铝球，蓄热球体直径40~50mm。

进一步的，燃烧机Ⅰ、燃烧机Ⅱ和球拱支撑点Ⅰ、球拱支撑点Ⅱ的外侧壁上及灰斗和转向烟道内侧壁上设有炉衬；转向烟道与炉体通过法兰连接，法兰之间及炉膛内衬与炉衬接触处填充耐热石棉毡或石墨垫。

进一步的，当采用固体燃料时，第一炉篦采用的是旋转炉篦（见附图5）。

进一步的，所述的废气烟道倾斜设置，所述废气烟道与水平面之间的夹角α的角度范围为：15°≤α≤45°。

进一步的，当采用固体燃料时，还包括烘干输送槽，烘干输送槽安装在炉体上看火孔处，包括进料槽、电动推杆、烘干布风板、吹扫嘴及热风箱接管；进料槽连接看火孔的门框，输送槽上设有进料口和电动推杆，电动推杆的端部安装有推料头，进料槽底板上设有烘干布风板，烘干布风板安装在热风箱接管端部；所述的热风箱接管连接吹扫嘴的一端，吹扫嘴另一端连接进料槽底板末端。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1）本发明的炉体为立式圆筒体，构造及制造相对较简单，结构密封性容易得到保障；设备占地面积小、投资及维护成本低。

2）本发明的炉膛内设有第一炉篦、第二炉篦，第一炉篦、第二炉篦上设有蓄热球体，一方面，能够提高焚烧炉适应负荷变化的能力，燃烧机I作为冷炉慢速升温烘炉预热长明火，燃烧机Ⅱ作为炉膛升温及应对大流量高浓度有机废气。炉篦和蓄热球体等导致增大废气与高温热气流(含物）体接触面积，延长烟气停留时间，因此可以适当缩短焚烧炉尺寸。另一方面对偏远地区没有天然气条件场合，可以去掉燃烧机I和燃烧机Ⅱ，在第一级炉篦上装入固体环保燃料（例如：活性焦炭）来对有机废气进行焚烧处理，所以燃料适应性也较强。

而且，在天然气燃烧机点火后，炉內产生高温烟气，温度逐渐升高，受高温辐射及高温烟气对流传热，使第一炉篦、第二炉篦及蓄热球体升温达到炽热，有机废气通过炽热炉篦高铝球以及燃烧火焰、热气流一起直接焚烧，由于第一炉篦、第二炉篦及蓄热球体使烟气包括有机废气流得到整流和热气流搅动，第一炉篦、第二炉篦及高铝球体具有很好的蓄热性能，即算燃烧机火焰有不稳定，炉体内温度场仍能保持稳定，这样就不会造成有机废气逃逸，以及使得有机废气能彻底燃烬，净化效率。

3）本发明的第一炉篦、第二炉篦由于采用组合型球拱炉篦，且第一炉篦、第二炉篦外缘与炉膛内壁之间留有间隙，使炉篦强度大大提高，也不会因热涨损坏炉衬及炉篦，也便于拆装维修。

4）本发明在炉膛设置重力防爆门，同时还在炉膛出口设置一道气控泄放门，能够有效的保障系统和设备的安全，本发明比背景技术的各种RTO炉或者其它固定床焚烧炉具有更好的系统密封性能，更小的系统阻力，更好的焚烧净化效率，结构简单，安装维护简单，更小的电耗和运行及投资成本，足够满足连续运行及安全可靠性。

5）本发明设有燃烧机Ⅰ、燃烧机Ⅱ，由于燃烧机Ⅱ燃烧的是小分子可燃混合气体，燃烧温度高，其产生的污染物，如：SOx、NOx、二噁英、重金属等含量非常少，不到垃圾量的1%，远低于炉排炉技术、流化床技术所产生的飞灰量，大大减轻了焚烧尾气粉尘处置对环境造成的二次污染，同时也降低了尾气处理的成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为当用固体燃料时配套的进料输送槽的结构示意图。

图3为本发明的第一炉篦及中心带孔蓄热球体对烟气流蓄热及气流搅动整流示意图。

图4为本发明的第一炉篦处放大图。

图5为本发明用固体燃料时配套的第一炉篦的结构图。

图中：1炉体； 2助燃风接管Ⅰ，4重力式缩气卸灰阀，5助燃风接管Ⅱ，6废气烟道，7阻火门，8灰斗，9燃烧机Ⅰ安装口，10燃烧机Ⅱ安装口，11看火孔，12重力防爆门，13气控排空阀；14检查门，15 第二炉篦，16炉篦支撑架 17转向烟道，18伸缩节。

实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明包括炉体1，炉体1为竖直设置的圆筒体结构，炉体1底部设有用于卸灰的卸灰阀4，卸灰阀4与炉膛连通。炉膛内由下向上依次设有第一炉篦、第二炉篦15。第一炉篦下方的炉体侧壁上安装有废气烟道6、燃烧机Ⅰ安装口9（采用燃气做燃料时，用于安装燃烧机Ⅰ）及助燃风接管Ⅰ2。所述的废气烟道6倾斜设置，所述废气烟道与水平面之间的夹角α的角度范围为：15°≤α≤45°。第一炉篦和第二炉篦15之间的炉体侧壁上安装有助燃风接管Ⅱ5、燃烧机Ⅱ安装口、看火孔11及重力防爆门12。第二炉篦15上方的炉体侧壁上安装有检查门14。助燃风接管Ⅰ和助燃风接管Ⅱ5环绕炉体1设置，助燃风接管Ⅰ2和助燃风接管Ⅱ5垂直于炉体轴线；助燃风接管Ⅰ和助燃风接管Ⅱ5连接有多个助燃风喷嘴，助燃风喷嘴深入炉膛内；助燃风喷嘴外壁上设有炉衬。

炉体顶部安装有转向烟道17，转向烟道17与炉膛连通。转向烟道17上设置排空管、炉膛温度检测传感器、炉膛负压检测口及氧量检测口，排空管内设有气控排空阀13。炉体内壁上设有炉膛内衬，炉膛内衬由外向内依次包括轻质耐温混凝土层、耐火砖层及保温隔热石棉毡层；转向烟道17出口出设有迷宫结构的伸缩节18。转向烟道17与炉体1通过法兰连接，法兰之间及炉膛内衬与炉衬接触处填充耐热石棉毡或石墨垫。

当无天然气燃料来源条件，可采用固定炭燃料焚烧。燃烧机Ⅰ安装口9处不装燃烧机Ⅰ，燃烧机Ⅰ安装口9作为接增强助燃风喷口兼检修门。燃烧机Ⅱ安装口10处不装燃烧机Ⅱ，燃烧机Ⅱ安装口作为点拔火口，看火孔11处安装烘干输送槽（见简图2）。如图2所示，所述的推料机构包括进料槽21、电动推杆20、烘干布风板24、吹扫嘴25及热风箱接管26。进料槽21通过螺栓22连接炉体1，进料槽21插入看火孔内，与看火孔之间设有密封条23。进料槽21上设有进料口和电动推杆20，电动推杆20端部连接推料头，能够将物料推向炉膛。进料槽21底板上设有烘干布风板24，烘干布风板24安装在热风箱接管26端部。所述的热风箱接管连接吹扫嘴的一端，吹扫嘴25另一端连接进料槽底板末端。此时，第一炉篦采用旋转炉篦（参见图5，此时灰斗（图略）与主图1中的灰斗有所不同），用于环保焦炭或活性炭自动控制燃烧方式；这样炭或固体垃圾燃料落在一段炉篦上；上方二段炉篦仍为蓄热层。能够满足无天燃气条件处理焚烧清洁炭（石油焦、活性炭）来焚烧处理有机废气的目的。

当采用天然气或油作为燃料时，燃烧机Ⅰ安装口9处安装有燃烧机Ⅰ，燃烧机Ⅱ安装口10处安装有燃烧机Ⅱ。如图1、4所示，所述的第一炉篦、第二炉篦均为球拱结构，第一炉篦由四个底面为1/4圆的球拱板Ⅰ拼合而成，每个球拱板Ⅰ通过一球拱支撑点Ⅰ19支撑；第二炉篦由四个底面为1/4圆的球拱板Ⅱ拼合而成，每个球拱板Ⅱ通过一球拱支撑点Ⅱ16支撑；第一炉篦、第二炉篦上面均堆积有蓄热球体。球拱支撑点Ⅰ和球拱支撑点Ⅱ突出炉膛，第一炉篦、第二炉篦外缘与炉膛内壁之间留有间隙；所述的蓄热球体采用中心带孔高铝球，蓄热球体直径40~50mm。燃烧机Ⅰ、燃烧机Ⅱ10和球拱支撑点Ⅰ、球拱支撑点Ⅱ的外侧壁上及灰斗和转向烟道内侧壁上设有炉衬。

炉体内自下至上依次立式布置的焚烧炉上下布置了燃烧机Ⅰ和燃烧机Ⅱ，燃烧机Ⅰ作为点火起燃及保温等，在焚烧炉运行中常设定为常燃。燃烧机Ⅱ主要作为炉体升温及应对高浓度有机废气的焚烧处理，两者燃烧机均带自动点火，火焰检测及灭火保护。燃烧机Ⅰ及燃烧机Ⅱ耗气（油）量根据废气负荷及有机废气浓度、炉膛温度确定，上下设置的助燃风配置风量调节挡板，实现燃烧机Ⅰ和燃烧机Ⅱ所需氧量的比例调节。助燃风由变频风机引自烟气空冷冷却热风并受炉膛温度、炉膛氧量分析仪联锁控制。

当经过预除尘处理的微压有机废气注入炉内时，沿图1废气烟道6入炉气体在炉内产生一定旋流，这样烟气粉尘不会堆积在管道内而落入灰斗，同时气流也不会顶撞助燃空气（助燃在燃烧机区域及入炉废气接管上方，受烟囱效应，热气流及机械引风上移而带入废气，下方接近灰斗，越可能接近负压），废气经燃烧机Ⅰ火焰焚烧初步焚烧且经过一级炽热炉篦和少量蓄热球体,温度到达600℃,（第一炉篦布置少量蓄热球，二级炉篦布置稍多适当的蓄热高铝球，蓄热球及炉篦对废气有很好的整流效果）。低浓有机废气基本上焚烬，对大气量高浓度未燃烬的有机废气，还有大功率燃烧机Ⅱ对其直接燃烧，然后烟气还流经第二炉篦15，第二炉篦15及蓄热球温度接近1000℃,由于第二炉篦及蓄热球作用，对炉膛内温度场起到一定稳定作用，即算处理废气负荷变化也能较好适应。由于炉内温度场稳定，温度较好控制，以及气流受炉篦及蓄热球梳理分布均匀，气流经第二炉篦及多空隙蓄热球体迂回流出及碰撞炽热球体与第二炉篦15，从而使得有机废气能充分有效燃烬（接近99.9%）。有机废气及热烟气在炉内700~1100℃高温段流速按不超过3.5m/s,停留时间大于3.5~5S,能够使有机废气彻底燃烧分解，产生氮气和水。

第一炉篦的间隙及第二炉篦的间隙根据燃料粒径以及蓄热球体尺寸确定，例如采用18~25mm,中心带孔高铝球，强度高，耐高温性能好，热容量大。球体直径40~50mm,堆叠1~2层就能起到整流蓄热作用。适当增加堆叠高度可增加炉内热容量，但应根据系统风机裕量确定，避免影响系统出力。

助燃风根据燃烧机Ⅰ和燃烧机Ⅱ的功率匹配，配风量调节阀(DN250、DN200)分别进入上下风室，围绕燃烧机Ⅰ周围阵列引出的助燃风57支支管（燃烧机周域减去3支）从下风室引出，围绕燃烧机Ⅱ周围5行阵列引出助燃风141支支管（在燃烧机Ⅱ周域减去9支）从上风室引出干管后再引出，喷嘴均为DN25，间距150x156.8。干管、支管埋在炉体内衬轻质混凝土浇注料中，靠近炉膛喷嘴需焊接耐高温合金头材料，或采用Φ25-PVC管材在浇注时成型。待砼强度满足时去除PVC管形成现浇耐火料喷管。这样更能降低喷管投资成本，也不至引起喷管热涨造成浇注料应力裂纹。

废气烟道6上方处安装阻火阀7，阻火阀7单向常开防爆，阀板及阀体满足粉尘高温防腐性能及相关承压强度，通流压差小于200Pa,当焚烧炉系统发生轰爆，冲击破坏平衡而关闭尾气入炉，这样避免爆炸故障向上延申扩展。一般在靠近炉体的水平管道上安装。

烟风气流旋流整流及气体粉尘分离原理如下：

如图3所示，入炉废气、助燃风及燃烧产生的含尘气流，均在不同区域受不同环境影响产生旋流环绕交互作用，在接近集灰斗底部，受烟囱效应及热气流流动以及机械通风，此区域为低压区，有利尾气入炉，含尘气体倾斜进入，产生旋流，也有利粉尘分离落入灰斗，同时助燃风是在燃烧机火焰周围均匀分布，有利燃烧时高温氧化反应完全。

如图3所示，烟气绕穿球拱第一炉篦缝隙、蓄热球体及第二炉篦缝隙、蓄热球体，均会产生旋流作用，既有利于烟气对炉膛及炉篦蓄热球的加热升温，同时也对粉尘分离起到诱导作用，从而减小炉膛后烟气飞灰含量，特别是在燃用固定燃料或焚烧垃圾时效果更比气体流化床或振动炉排效果明显。加上一、二级裂解燃烧焚烧设置及蓄热球体设置，焚烧效率极高，对于焚烧处理含有极粉或其它金属矿粉尘有机高浓其它，极粉回收效率高，也更节能，经济效益将十分明显，对减轻后续烟气净化环保排放压力极为有效。

Claims (10)

1.一种立式复合筒型RTO焚烧炉，其特征在于:包括炉体，炉体为竖直设置的圆筒体结构，炉体底部设有卸灰阀，卸灰阀与炉膛连通；炉膛内由下向上依次设有第一炉篦、第二炉篦；第一炉篦下方的炉体侧壁上安装有废气烟道、燃烧机Ⅰ安装口及助燃风接管Ⅰ；第一炉篦和第二炉篦之间的炉体侧壁上安装有助燃风接管Ⅱ、燃烧机Ⅱ安装口、看火孔及重力防爆门；第二炉篦上方的炉体侧壁上安装有检查门；炉体顶部安装有转向烟道，转向烟道与炉膛连通；转向烟道上设置排空管、炉膛温度检测传感器、炉膛负压检测口及氧量检测口。

2.根据权利要求1所述的立式复合筒型RTO焚烧炉，其特征在于：燃烧机Ⅰ安装口处安装有燃烧机Ⅰ，燃烧机Ⅱ安装口处安装有燃烧机Ⅱ。

3.根据权利要求2所述的立式复合筒型RTO焚烧炉，其特征在于，炉体内壁上设有炉膛内衬，炉膛内衬由外向内依次包括轻质耐温混凝土层、耐火砖层及保温隔热石棉毡层；转向烟道出口出设有迷宫结构的伸缩节。

4.根据权利要求2所述的立式复合筒型RTO焚烧炉，其特征在于：第一炉篦、第二炉篦均为球拱结构，第一炉篦由四个底面为1/4圆的球拱板Ⅰ拼合而成，每个球拱板Ⅰ通过一球拱支撑点Ⅰ支撑；第二炉篦由四个底面为1/4圆的球拱板Ⅱ拼合而成，每个球拱板Ⅱ通过一球拱支撑点Ⅱ支撑；第一炉篦、第二炉篦上面均堆积有蓄热球体。

5.根据权利要求1所述的立式复合筒型RTO焚烧炉，其特征在于：助燃风接管Ⅰ和助燃风接管Ⅱ环绕炉体设置，助燃风接管Ⅰ和助燃风接管Ⅱ垂直于炉体轴线；助燃风接管Ⅰ和助燃风接管Ⅱ连接有多个助燃风喷嘴，助燃风喷嘴深入炉膛内；助燃风喷嘴外壁上设有炉衬。

6.根据权利要求4所述的立式复合筒型RTO焚烧炉，其特征在于：球拱支撑点Ⅰ和球拱支撑点Ⅱ突出炉膛，第一炉篦、第二炉篦外缘与炉膛内壁之间留有间隙；所述的蓄热球体采用中心带孔高铝球，蓄热球体直径40~50mm。

7.根据权利要求2所述的立式复合筒型RTO焚烧炉，其特征在于，燃烧机Ⅰ、燃烧机Ⅱ和球拱支撑点Ⅰ、球拱支撑点Ⅱ的外侧壁上及灰斗和转向烟道内侧壁上设有炉衬；转向烟道与炉体通过法兰连接，法兰之间及炉膛内衬与炉衬接触处填充耐热石棉毡或石墨垫。

8.根据权利要求1所述的复合多功能立式复合筒型RTO焚烧炉，其特征在于：当采用固体燃料时，第一炉篦采用的是旋转炉篦。

9.根据权利要求8所述的立式复合筒型RTO焚烧炉，其特征在于：所述的废气烟道倾斜设置，所述废气烟道与水平面之间的夹角α的角度范围为：15°≤α≤45°。

10.根据权利要求8所述的立式复合筒型RTO焚烧炉，其特征在于：当采用固体燃料时，还包括烘干输送槽，烘干输送槽安装在炉体上看火孔处，烘干输送槽包括进料槽体、电动推杆、烘干布风板、吹扫嘴及热风箱接管；进料槽连接看火孔的门框，进料槽上设有进料口和电动推杆，电动推杆的端部安装有推料头；进料槽底板上设有烘干布风板，烘干布风板安装在热风箱接管端部；所述的热风箱接管连接吹扫嘴的一端，吹扫嘴另一端连接进料槽底板末端。

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