專利名稱：中空水冷回轉(zhuǎn)式垃圾焚燒爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種中空水冷回轉(zhuǎn)式垃圾焚燒爐，屬固體廢物處理技術(shù)設(shè)備。
背景技術(shù)：
由于城市的發(fā)展和人口的增長，土地資源日益缺乏，采用焚燒法處理垃圾正越來越多地受到重視。焚燒法的優(yōu)點是可以處理各種不同性質(zhì)的廢棄物，焚燒后可減少廢物體積90％。在我國，焚燒法處理垃圾仍處于初步階段，各種焚燒爐的設(shè)計方興未艾，我國生活垃圾熱值低、水分高，焚燒爐的設(shè)計不能照搬國外技術(shù)，也不能直接采用較為成熟的煤燃燒技術(shù)，這就要求我們必須設(shè)計一種高效燃燒、低污染的符合我國垃圾性質(zhì)的焚燒爐。現(xiàn)有焚燒爐的主要形式有爐排式、流化床、旋轉(zhuǎn)爐窯三種形式。借用水泥行業(yè)回轉(zhuǎn)窯技術(shù)處理城市垃圾，是一種投資相對較小，耗電較低的辦法。窯身為一臥式可旋轉(zhuǎn)圓筒，傾斜角度小，轉(zhuǎn)速低。窯身前段1/3長度為干燥段，后面2/3長度為燃燒段。它具有如下特點回轉(zhuǎn)窯筒體的耐火磚內(nèi)襯，具有較大的熱容量；隨著窯體的轉(zhuǎn)動，所有廢料完全暴露在燃料區(qū)的氧氣中，還破壞了大塊廢物料，減小了廢物尺寸，有助于垃圾干燥、著火；物料運動與煙氣流向一致，物料呈螺旋翻滾方式向前運動，有助于燃盡，最終碳燃盡度可以達到20％以下；同時窯后煙溫高，燃燒溫度控制在900～1150℃，并且配置二次旋風(fēng)燃燒時，有足夠的煙氣滯留時間，從而可以保證完全破壞煙氣中的有害物質(zhì)。回轉(zhuǎn)窯具有很強的適應(yīng)性，它可以單獨進行處理，也可同時處理氣、液、固三種形態(tài)的廢棄物，包括各類垃圾、有毒工業(yè)廢物和高熱值廢料。它對廢物顆粒的要求并不高，因此簡化了垃圾的預(yù)處理。然而設(shè)備運行噪音大、年運行小時數(shù)較短，加之傳動零件多，導(dǎo)致制造與維修費較高，限制了此法的應(yīng)用。國外回轉(zhuǎn)式焚燒爐的技術(shù)比較先進，瑞士斯維答拉(Svedala，Co.)生產(chǎn)滾筒內(nèi)襯為耐火材料的回轉(zhuǎn)窯，美國奧可那公司(O’connor，Co.)主要生產(chǎn)滾筒內(nèi)為水冷壁式的回轉(zhuǎn)窯焚燒爐。前者由于內(nèi)襯為耐火材料，耐摩磨損；后者由于內(nèi)壁為受熱面，傳熱效果好，但制造難度高。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是為了克服和解決現(xiàn)有垃圾焚燒爐設(shè)備運行噪音大、年運行小時數(shù)短、傳動零件多、導(dǎo)致制造與維修費高、其應(yīng)用受到限制，且不適合我國垃圾熱值低、水分高的特點等的缺點和問題，研究、設(shè)計一種效率高、低污染、低腐蝕、低成本、且適合我國垃圾熱值低、水分高的特點的中空水冷回轉(zhuǎn)式垃圾焚燒爐，并通過本焚燒爐的焚燒實驗來確定最佳工藝操作和運行條件。
本實用新型是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的中空水冷回轉(zhuǎn)式垃圾焚燒爐的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，其焚燒流程方框圖如圖2所示。它由石油氣罐1、鼓風(fēng)機2、18、一次風(fēng)管3、閥門4、二次風(fēng)管5、煙道6、輸氣管7、水槽8、燃燒器9、11、一燃室10、中心轉(zhuǎn)蕊12、二燃室13、布風(fēng)板14、進料口15、法蘭16、水管17、接頭19共同連接構(gòu)成；其相互位置及連接關(guān)系為石油氣罐1通過輸氣管7及閥門4分別與燃燒器9及燃燒器11相連接通；鼓風(fēng)機2通過一次風(fēng)管3及閥門4與一燃室10的各區(qū)段進風(fēng)口管相接通；布風(fēng)板14分別裝置于一燃室10的各區(qū)段下部的風(fēng)箱內(nèi)；鼓風(fēng)機18通過二次風(fēng)管5及閥門4與煙道6相接通；水槽8通過水管17及閥門4、接頭19與一燃室10的中心轉(zhuǎn)蕊相接通；法蘭16分別裝置于一燃室10內(nèi)并把一燃室分成加熱干燥區(qū)段A、垃圾熱解區(qū)段B、殘?zhí)既紵齾^(qū)段C，燃燒器9裝置于一燃室10的B區(qū)段內(nèi)；一燃室10通過煙道6與二燃室13相連通；燃燒器11裝置于二燃室13的揮發(fā)成分燃燒區(qū)段D內(nèi)；法蘭16裝置于二燃室13內(nèi)并使二燃室成為變徑的立柱體結(jié)構(gòu)，進料口15與一燃室10的A區(qū)段相連通。
本焚燒爐的焚燒原理及焚燒流程如下回轉(zhuǎn)式焚燒爐內(nèi)，垃圾的燃燒路徑是廢棄物被送入焚燒爐，到形成煙氣和固態(tài)殘渣的整個過程，包括了三個階段物料的加熱干燥階段；著火及焚燒過程，即揮發(fā)成份的析出和燃燒階段；燃燼階段，即可燃物質(zhì)最后燃盡生成固態(tài)殘渣排出爐外。在回轉(zhuǎn)式焚燒爐中的物料流動及各階段的分布情況如附圖2所示。(1)一燃室一燃室為一臥式筒體，傾斜度為10～15°。根據(jù)垃圾在爐內(nèi)焚燒的不同階段，分為三段，爐中心有一中心轉(zhuǎn)蕊，一次助燃空氣由爐體底部通過布風(fēng)板(又可作為漏灰板)與垃圾流成錯流流動，起輕度流化作用。熱解燃燒后的煙氣通過煙道進入二燃室；燃燒器9位于一燃室10中間，燃燒用氣為石油氣，它有三個作用①在起燃前預(yù)熱一燃室；②點燃剛?cè)霠t垃圾；③當垃圾熱值太低時，用于助燃；④停爐前助燃；中心轉(zhuǎn)蕊為中空結(jié)構(gòu)，通以冷卻水，起傳熱作用，與燃燒器9共同調(diào)節(jié)爐內(nèi)溫度，使轉(zhuǎn)蕊受熱分布均勻。爐內(nèi)轉(zhuǎn)蕊部分裝有螺旋翅片，通過變速電機帶動轉(zhuǎn)蕊，可攪拌、混和并往前推動垃圾。中心轉(zhuǎn)蕊的結(jié)構(gòu)，一方面促進了垃圾在爐內(nèi)的傳熱與傳質(zhì)，調(diào)節(jié)垃圾在爐內(nèi)的燃燒溫度；另一方面又對垃圾的粒度有一定的要求，由于中心轉(zhuǎn)蕊裝有螺旋翅片，進入一燃室的垃圾粒度不能太大，太大會卡住轉(zhuǎn)蕊，一般要求片狀垃圾邊長小于10cm，硬粒狀垃圾就必須破碎到≤1cm；(2)二燃室13一燃室10中垃圾的熱解和不均一燃燒產(chǎn)生的揮發(fā)成份和不完全燃燒產(chǎn)物，在氣流的帶動下，在煙道與鼓風(fēng)機送來的二次風(fēng)混合后，進入二燃室，如果此時點火，立即著火產(chǎn)生氣相燃燒，氣相燃燒的空間取決于揮發(fā)份及二次風(fēng)量。由于垃圾燃燒析出的揮發(fā)成份比較多，空間燃燒顯著，為了保證一燃室熱解煙氣在二燃室中能與氧氣進行良好的接觸，并且達到一定的停留時間，二燃室13為變徑的立柱體空間；燃燒器11位于二燃室底部，可即刻點燃從煙道來的煙氣，其作用如下①點燃煙氣；②燃燒后產(chǎn)生的高溫氣流向上流動，可快速引入一次燃燒的煙氣，有利于焚燒工藝控制，實現(xiàn)分段燃燒；(3)焚燒工藝①送風(fēng)及其控制在燃燒過程中，關(guān)鍵是實現(xiàn)垃圾的穩(wěn)定燃燒，影響焚燒溫度的主要因素有一次風(fēng)量、垃圾進料量和垃圾熱值，對于一定的垃圾和進料量，風(fēng)量是最主要的決定因素。在燃燒過程中，為了維持垃圾的自燃并達到一定穩(wěn)定的溫度，必須使過?？諝庀禂?shù)稍大于1。一次風(fēng)采用分流分倉方式送風(fēng)，三段送風(fēng)區(qū)域如圖2所示，細微的送風(fēng)量可配合燃燒過程調(diào)節(jié)；②燃燒過程溫度的變化及控制溫度是反映爐內(nèi)燃燒狀況的重要參數(shù)，為此，對入爐垃圾，固定送風(fēng)量，頻繁監(jiān)測各區(qū)段的溫度，隨著燃燒過程的推進，各區(qū)段的燃燒溫度成梯度增加，干燥區(qū)段溫度最低，在100～150℃范圍內(nèi)；氣化熱解區(qū)段溫度在150～250℃；殘?zhí)咳紵齾^(qū)段的溫度可達400～500℃；由于垃圾是由熱值變化較大的各種單一物質(zhì)組成，而且混和并不均勻，體現(xiàn)在燃燒過程就是有些成分可在較低溫度下(如在B段尾部)就燃燒放出大量熱量，使得爐內(nèi)溫度迅速上升，此時，可通過中空的中心轉(zhuǎn)蕊通水，控制燃燒溫度；二燃室13的燃燒溫度為1000℃左右，使可燃氣體得到完全的燃燒，使尾氣中的有害成分降到最低。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果(1)焚燒爐的處理量為10Kg/h，體積小，裝配簡單，造價低。對原生垃圾適應(yīng)范圍廣，可處理熱值變化范圍大的各種混合垃圾；(2)設(shè)置兩個燃燒室，將整個燃燒過程分為兩部分，干燥、氣化和析出揮發(fā)成份為一部分，完全燃燒為另一部分，用短煙道6連接一二燃室。這樣，生成的揮發(fā)成份可快速地引入另一個空間進行燃燒，有利于固定炭快速完全地燃盡；(3)一燃室設(shè)計成形似回轉(zhuǎn)窯的圓柱形筒體，筒體設(shè)計成細長的形狀，尾部設(shè)計為一半圓形，有利于煙氣對一燃室物料的輻射和對流；二燃室為變徑的立柱體空間，有利于垃圾的空間燃燒并使煙氣達到一定的停留時間；(4)在一燃室筒體內(nèi)裝有中心轉(zhuǎn)蕊，中心轉(zhuǎn)蕊為中空結(jié)構(gòu)，通以冷卻水，起傳熱作用，與燃燒器共同調(diào)節(jié)爐內(nèi)溫度，使轉(zhuǎn)蕊受熱分布均勻，克服有機物燃燒粘結(jié)，并有利于熱能回收。爐內(nèi)轉(zhuǎn)蕊外側(cè)裝有螺旋翅片，通過變速電機帶動轉(zhuǎn)蕊，可攪拌、混和并往前推動垃圾，改善著火條件；(5)垃圾在本回轉(zhuǎn)式焚燒爐內(nèi)焚燒的溫度分布如下干燥段溫度最低，在100～150℃范圍內(nèi)；氣化熱解區(qū)段溫度在150～250℃；殘?zhí)咳紵齾^(qū)段的溫度可達400～500℃。


下面對說明書附圖進一步說明如下圖1是中空水冷回轉(zhuǎn)式垃圾焚燒爐的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是垃圾在中空水冷回轉(zhuǎn)式垃圾焚燒爐的焚燒流程示意圖。圖中1是石油氣罐，2、18是鼓風(fēng)機，3是一次風(fēng)管，4是閥門，5是二次風(fēng)管，6是煙道，7是輸氣管，8是水槽，9、11分別是燃燒器，10是一燃室，12是中心轉(zhuǎn)蕊，13是二燃室，14是布風(fēng)板，15是進料口，16是法蘭，17是水管，19是接頭，A是加熱干燥區(qū)段，入爐垃圾主要受熱煙氣輻射、煙氣對流，煙氣來自殘?zhí)咳紵齾^(qū)段；B是垃圾熱解區(qū)段，揮發(fā)成份析出有機物熱解，所需熱源也來自殘?zhí)咳紵齾^(qū)段；C是殘?zhí)咳紵齾^(qū)段，從上一區(qū)段來的殘?zhí)吭诖谁h(huán)境下逐漸燃燼；D是揮發(fā)分燃燒區(qū)段，一燃室10熱解產(chǎn)物氧化燃燒。
具體實施方式
發(fā)明人認為實施本實用新型的優(yōu)選方式可為如下(1)按圖1所示設(shè)計、加工、制造或選購各部件。例如石油氣罐1可根據(jù)焚燒爐的大小要求選購石油氣罐1，亦可選用鋼板沖軋形成；鼓風(fēng)機2、18可選購DC-II型B微音潔凈氣泵；一次風(fēng)管3及二次風(fēng)管5均可選用φ25的鋼管采用機加工方法加工而成；閥門4可選購截止閥，煙道6及一燃室10、二燃室13的外壁均可選用鋼板采用沖壓或卷曲焊接方法加工而成，內(nèi)壁均涂上一層耐火泥，在內(nèi)壁的表面涂有石墨粉，以防止內(nèi)壁的磨損、脫落，整個燃燒室10及13均采用法蘭16分區(qū)段連接而成；輸氣管7可選用橡膠管；水槽8可選用鋁合金板焊接而成或用鋼筋水泥砌制而成；燃燒器9、11可選購WDH-TC型燃燒器；中心轉(zhuǎn)蕊12及其外側(cè)螺旋翅片可選用鋼管及鋼板采用機加工方法加工制造而成；布風(fēng)板14及法蘭16均可選用鋼板采用機加工方法加工制造而成；水管17可選用鋁合金水管或塑料水管；(2)設(shè)計、加工制造或造購好各部件后，再按圖1所示及上面說明書所述的位置及連接關(guān)系進行安裝連接，連接過程中可通過各部件所具有的螺紋、并通過螺母旋緊進行連接，便能較好地實施本實用新型。在加工制造好本焚燒爐后，具體焚燒有機垃圾時，可按下列操作步驟進行(1)檢查焚燒爐各個部件，打開鼓風(fēng)機送風(fēng)，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸，點燃燃燒器9，預(yù)熱焚燒爐約半個小時，使爐體溫度上升到100℃左右；(2)從進料口進垃圾樣品，調(diào)整送風(fēng)量，當垃圾在一燃室10著火燃燒穩(wěn)定后，關(guān)閉燃燒器9；當燃燒火焰充滿二燃室13且較為穩(wěn)定時，關(guān)閉燃燒器11，在燃燒過程中，保持穩(wěn)定的垃圾進料量；(3)停爐時，先停止垃圾進料，點燃燃燒器，當垃圾燃燒完全后，依次關(guān)閉燃燒器、中心轉(zhuǎn)蕊和鼓風(fēng)機。
權(quán)利要求1.一種中空水冷回轉(zhuǎn)式焚燒爐，其特征在于它由石油氣罐(1)、鼓風(fēng)機(2)、(18)、一次風(fēng)管(3)、閥門(4)、二次風(fēng)管(5)、煙道(6)、輸氣管(7)、水槽(8)、燃燒器(9)、(11)、一燃室(10)、中心轉(zhuǎn)蕊(12)、二燃室(13)、布風(fēng)板(14)、進料口(15)、法蘭(16)、水管(17)、接頭(19)共同連接構(gòu)成；其相互位置及連接關(guān)系為石油氣罐(1)通過輸氣管(7)及閥門(4)分別與燃燒器(9)及燃燒器(11)相連接通；鼓風(fēng)機(2)通過一次風(fēng)管(3)及閥門(4)與一燃室(10)的各區(qū)段進風(fēng)口管相接通；布風(fēng)板(14)分別裝置于一燃室(10)的各區(qū)段下部的風(fēng)箱內(nèi)；鼓風(fēng)機(18)通過二次風(fēng)管(5)及閥門(4)與煙道(6)相接通；水槽(8)通過水管(17)及閥門(4)、接頭(19)與一燃室(10)的中心轉(zhuǎn)芯相接通；法蘭(16)分別裝置于一燃室(10)內(nèi)并把一燃室分成加熱干燥區(qū)段A、垃圾熱解區(qū)段B、殘?zhí)既紵齾^(qū)段C，燃燒器(9)裝置于一燃室(10)的B區(qū)段內(nèi)；一燃室通過煙道(6)與二燃室(13)相連通；燃燒器(11)裝置于二燃室(13)的揮發(fā)成份燃燒區(qū)段D內(nèi)；法蘭(16)裝置于二燃室(13)內(nèi)并使二燃室成為變徑的立柱體結(jié)構(gòu)，進料口(15)與一燃室(10)的A區(qū)段相連通。
專利摘要本實用新型是中空水冷回轉(zhuǎn)式焚燒爐,屬固體廢物處理技術(shù)設(shè)備。它由石油氣罐、鼓風(fēng)機、風(fēng)管、閥門、煙道、輸氣管、水槽、燃燒器、燃燒室、中心轉(zhuǎn)蕊、布風(fēng)板、進料口、法蘭、水管共同連接構(gòu)成,其位置關(guān)系為:石油氣罐通過輸氣管及閥門與燃燒器相接通,鼓風(fēng)機通過風(fēng)管及閥門分別與燃燒室各區(qū)段進風(fēng)口和煙道相接通,布風(fēng)板裝于一燃室各區(qū)段下部風(fēng)箱內(nèi),水槽通過水管及閥門與中心轉(zhuǎn)蕊相接通,法蘭裝于一、二燃室內(nèi)把一燃室分成A、B、C各區(qū)段,一燃室通過煙道與二燃室相接通,燃燒器9和11分別裝于一燃室B區(qū)段和二燃室D區(qū)段內(nèi),進料口與一燃室A區(qū)段相接通。本焚燒爐體積小、造價低、裝配簡單、處理垃圾范圍廣、有利固定炭快速完全燃燒,中心轉(zhuǎn)蕊中空結(jié)構(gòu),通以冷卻水起傳熱作用與燃燒器共同調(diào)節(jié)爐內(nèi)溫度,本實用新型效率高、低污染、低腐蝕、低成本、適合我國垃圾熱值低、水分高的特點。
文檔編號F23G5/00GK2517972SQ0127142
公開日2002年10月23日 申請日期2001年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月28日
發(fā)明者陳烈強, 李忠林, 蔡明招, 謝新媛, 白王軍, 劉培彬, 祝建中 申請人:華南理工大學(xué)