专利名称：中空水冷回转式垃圾焚烧炉的制作方法
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。
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。
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℃。
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。
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。
权利要求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。
专利摘要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。
文档编号F23G5/00GK2517972SQ0127142
公开日2002年10月23日 申请日期2001年12月28日 优先权日2001年12月28日
发明者陈烈强, 李忠林, 蔡明招, 谢新媛, 白王军, 刘培彬, 祝建中 申请人:华南理工大学