固定炉排焚烧炉的制作方法

文档序号:14172211阅读:446来源:国知局
固定炉排焚烧炉的制作方法

本发明属于垃圾焚烧设备领域,具体涉及一种具备优良风循环能力、高使用寿命和低维护频率的固定炉排焚烧炉。



背景技术:

随着生产的飞速发展和经济的迅速崛起,我国已经步入城市生活垃圾高产国的行列。据统计,1990年中国城市垃圾的总产量为6900万t,其中上海全市垃圾产量为270万t(每天约7500t),居全国首位。至2014年,全国垃圾的历年堆存量已达60多亿t,侵占土地面积多达5亿m2(合75万亩)。全国600多座城市中,有200多座已为垃圾山所包围。上海市区1260km2范围内有50m2以上的垃圾堆近2000个,占地面积约7900亩。垃圾的长期露天堆放对大气环境、地下水和土壤等已经造成了明显的威胁和危害。因此,大力发展我国城市垃圾焚烧技术的研究和设备的开发应用势在必行。

目前垃圾焚烧技术中,固定炉排式焚烧炉是其中一种应用极为广泛的垃圾焚烧设备,其结构在如公告号为cn102226526a的发明名称为“一种垃圾焚烧炉”等专利文本中均有所描述。传统固定炉排式焚烧炉,其一方面在追逐着更为高效的垃圾焚烧方式,另一方面技术却又常年不得进步。目前使用较为频繁的固定炉排焚烧炉包括采用推杆的逆推或顺推式焚烧炉,还有就是采用搅拌叶轮的搅拌式焚烧炉。现有的逆推或顺推式焚烧炉,其推杆仅仅起到推动物料行进的作用。而由于垃圾中普遍存在的塑料袋等塑形物料,经过高温焚烧呈未燃尽状态时,甚至因水分不均衡而导致物料压结时,都往往会形成厚厚的“壳”状物料层。实践表明,仅仅在“壳”层底部搓揉推动的推杆,完全起不到将由下而上的风力贯通吹拂的功能。风力只能沿“壳”层两侧的与炉壁间的缝隙吹动,其焚烧效率自然极差。而搅拌叶轮等搅拌式的固定炉排焚烧炉,都为在传统固定炉排的排面上开设孔路,从而提供上述辅助搅拌设备的叶片以翻滚的活动通道,其想法固然较好。但是,实际使用过程表明,在主燃烧室内部850℃以上的高恒温的直接灼烧下,任何进入主燃烧室内的金属部件,由于其自身的物理特性作用,必然存在“软化”和“热胀冷缩”问题。一方面,搅拌叶轮的薄薄的叶片经过高温灼烧软化,在其转动过程中一旦撞击到垃圾中的砖头等硬物,马上就会出现凹陷甚至叶片弯折现象,这就极大的影响了其使用寿命,叶片弯曲扭坏现象屡见不鲜。另一方面,考虑到避免过大的未燃尽物料沿固定炉排的预留间隙落入主燃烧室外,固定炉排上直接布置的供搅拌叶轮动作的预留间隙与搅拌叶轮的叶片间距往往极小。在热胀冷缩作用下,搅拌叶轮的叶片在由下而上的沿固定炉排的预留间隙翻出固定炉排后,被高温整个的烧透并膨胀,并在下翻至固定炉排以下后,继续在热风室被继续加热并持续增温。在下次叶片翻转经过固定炉排的间隙时,常常发生叶片热胀过宽而“卡”在上述间隙中的状况,致使本因常年焚烧不断的焚烧炉不得不频繁的停机维护,从而给焚烧厂家的实际生产利益带来巨大影响。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种结构合理而实用的固定炉排焚烧炉,其物料焚烧效率高,组件工作可靠性好,使用寿命亦可得到有效提升。

为实现上述目的,本发明采用了以下技术方案:

固定炉排焚烧炉,至少包括位于炉体内的主燃烧室以及设置于主燃烧室内的用于输送和焚烧物料的固定炉排,所述固定炉排的焚烧工作面呈板面倾斜布置,其高端处构成物料输入端,低端处构成物料焚烧后灰渣的灰渣出口端,灰渣出口端连通排灰组件;主燃烧室下方布置连通外部送风组件的热风室,热风供给路径贯穿固定炉排布置,其特征在于:固定炉排焚烧炉还包括顶升组件,所述顶升组件包括顶杆以及位于顶杆底端的提供其顶升动力的动力部,顶杆的最大升程贯穿固定炉排上的物料层;顶杆组件还包括套设于顶杆上并与之构成套接滑动配合的具备预设长度的轴套,所述轴套的一端沿顶杆动作方向贯穿并固接于固定炉排处,且轴套与顶杆间存有供风通行的通风间隙,轴套另一端连通外部环境和/或风冷室布置。

所述热风室布置于主燃烧室下方处;所述通风间隙连通主燃烧室,轴套沿固定炉排处铅垂向下顺延,并贯穿构成热风室的炉体底端面以连通外部环境;所述顶杆上的位于外部环境处的杆身上固接有用于提升顶杆下落效率的加重块。

固定炉排上贯穿其排体开设连通热风室与主燃烧室的通风孔;固定炉排呈板面倾斜布置的长方板体状结构,在固定炉排的物料输送方向上,固定炉排的排体处间隔均匀凹设多个长度方向垂直上述物料输送方向的横向台阶段;所述顶杆为轴线铅垂布置的多个且沿横向台阶段延伸方向依次均布,以上述沿横向台阶段均布一行的顶杆为一组横向顶杆单元,所述横向顶杆单元为多组且呈纵向均布的沿固定炉排的物料输送方向依次布置。

所述通风孔水平向布置于固定炉排上的各横向台阶段处的铅垂壁处;各轴套的上端与固定炉排上的相应横向台阶段的水平台阶面间固接且轴套的该端面与上述水平台阶面间彼此平齐布置。

各横向台阶段处的顶杆顶端面的最低下降高度连线与固定炉排的倾斜面同面布置。

所述加重块为配重梁,每个加重块对应一组横向顶杆单元,加重块沿横向台阶段长度方向延伸并依次固接于各组横向顶杆单元的顶杆杆身处;所述各顶杆的顶升方式为沿顶杆的纵向布置方向依次动作。

所述加重块为配重梁,每个加重块沿顶杆的纵向排列方向依次连接相应顶杆布置;所述各顶杆的顶升方式为沿顶杆的横向排列方向依次动作。

构成顶杆行进动力的动力部为液压缸,各行横向顶杆单元的动力部的布置方向平行固定炉排的焚烧工作面。

固定炉排焚烧炉包括进料料仓,所述进料料仓的出料口处布置限制物料排出量的入料辊,所述入料辊沿轴线水平布置,入料辊的辊面与进料料仓的底面间所成间隙构成前述固定炉排的物料输入端。

所述排灰组件包括外形呈上大下小的漏斗状布置的排灰斗,所述排灰斗的上部大口径端衔接固定炉排的灰渣出口端,其下部小口径端连通外部输送带的进料端;外部输送带的输送面上方处还布置用于喷水冷却的水喷头,所述排灰组件还包括用于收集外部输送带上的炉渣喷水后散逸蒸汽的排渣冷却室,所述排渣冷却室罩设于外部输送带的蒸汽散逸区域处。

本发明的主要优点如下:

1)、本发明杜绝了传统的搅拨叶轮式乃至顺推和逆推式焚烧炉所导致的诸多缺陷,从顶杆自身的设计结构入手,使其具备受热后的自降温功能,以避免顶杆持续增温而导致的后续持续热胀直至烧软卡死等状况发生。

通过上述结构,一方面,顶杆需要能够沿其长度方向动作并直接贯穿物料层,从而实现对于固定炉排焚烧面上的“壳”状物料层的钉穿打通作用。结合由下而上灌入的热风,进而使风力经由热风室-固定炉排-“壳”状物料层上钉穿的孔,直至达到主燃烧室炉腔,从而进行助燃,最终确保了整个主燃烧室的无阻碍的循环供风需求。由于顶杆为杆体,且自身作的是顶升动作,从而尽可能的减少了顶杆的顶升阻力和降低与固定炉排上通行孔间的接触面积,其能够以更小的动力来达到巨大的顶升力要求,破“壳”能力显然更强,也就更能够提升顶杆穿透物料层的效率。另一方面,以轴套形成顶杆动作的通道,同时也构成限制顶杆动作方向的限位组件。轴套与顶杆的间隙构成了风冷的通道,而轴套长度的长短,则决定了顶杆上段冷却段的冷却效率。实践表明,顶杆每次回程并经过与轴套的间隙而被风冷后,再顶升至主燃烧室时,主燃烧室的热量不可能马上烧透已冷却后的顶杆。此时顶杆上段即工作段已经立马回程并重新进入轴套所在的上述通风间隙继续冷却,并伴随顶杆下段的热传导辅助降温。在此情况下,至多顶杆只有表皮具备一定热量,进而也就不会产生过大的热胀现象,之后顶杆即可继续执行顶升动作。而轴套内冷风在冷却完顶杆后,自然形成热风并沿前述间隙进入主燃烧室,从而起到促进主燃烧室内温升的目的,使其焚烧物料更为高效化。

本发明工作极为可靠稳定,能够贯穿烧结后的“壳”状物料层的顶杆配合由下向上的热风供应,确保了热风的无阻碍循环供风需求,其物料焚烧效率显然可以得到有效提高。同时,以一定长度的轴套配合顶杆的结构,确保了顶杆在主燃烧室内高恒温加热并回程后的快速冷却降温效果,避免了高恒温下顶杆被持续的加热烧透而导致的杆身过热膨胀和卡死现象,组件工作可靠性更好,使用寿命亦可得到有效提升。

2)、上述各部件的具体布置,优选主燃烧室和热风室的两层分层式结构,热风室的底端面即为炉体底端面。主燃烧室和热风室以固定炉排隔离,通过固定炉排上的通风孔提供了两者间的互通保证。轴套整体的贯穿热风室并连通炉体底端面和固定炉排,从而提供了顶杆穿越热风室的基础保证,顶杆与高温的热风室间以轴套隔离,也就使得每次冷却后的顶杆能够直接进入主燃烧室,而不会在热风室经过过多无谓的加热。顶杆加热时间越少,其表面烧透的厚度就越低,其热膨胀度就越低,以至后续冷却过程也就越快,以此良性循环,显然更为符合本发明的设计初衷。

3)、加重块的布置为本发明的另一重点。众所周知,顶杆在顶升时作的是有用功。而下落时,由于“壳”状物料层穿孔已经完成,如果再匀速回位,其在主燃烧室内的停留时间势必较久,这会增加顶杆在主燃烧室内的加热时间,是不可取的。本发明利用加重块,实际以加重梁的布置方式,在顶杆顶升作有用功时不起作用,确保顶杆能够穿透“壳”状物料层进行打孔操作。而在顶杆下落而作无用功时,在动力部自身动力配合加重梁的重力加持下,顶杆会被“加速”下落,从而减少了顶杆的加热周期,也就避免了顶杆在主燃烧室内的无谓过多加热。当然,具体使用时,甚至可将加重梁自身再作为限位顶杆行程的限位块而使用,从而使其兼具限位和加重两种功能,一举多得。

4)、横向台阶段的布置,提供了通风孔及轴套位于固定炉排上的安装基面。一方面,水平布置的通风孔,确保了其风力通行的畅通性,由于横向台阶段的落差,可有效改善因为物料的直接压填而产生通风孔的堵塞现象。另一方面,轴套直接平齐横向台阶段的水平台阶面布置,不但避免了轴套突兀的突出在固定炉排的焚烧工作面处而影响物料正常通行,同时也确保了顶杆在顶升时能够直接沿物料的水平底层直接发力,其对于物料“壳”层的穿透效率更高。

5)、顶杆的顶端面的最低高度,也即确保了顶杆在回程时的最低高度。正常状况下,本发明以顶杆的顶端面处于最低高度时,其高度线位于固定炉排的焚烧工作面所在斜面处,也即顶杆顶端面与上述焚烧工作面平齐,从而使物料从固定炉排的进口进入时,能够始终匀速的在固定炉排的同一坡面斜度下沿重力下落焚烧。如顶杆回程后顶端面高度过高,反而会因为顶杆的突兀阻碍而影响物料行进。而如顶杆回程后高度过低甚至其顶端陷入轴套以内,则会导致物料直接沿横向台阶面下落而可能堵塞通风孔甚至轴套内孔,从而影响各结构正常工作。通过上述顶杆升程和回程的限定,确保了顶杆的实际工作效率。

6)、顶杆以多个的密布于固定炉排上。按照正常的矩阵排列,此处则以各行各列进行横纵布置以构成长方矩阵结构,以实现对于遍布固定炉排的焚烧工作面上的物料的无死角穿孔效果。顶杆的实际动作方式可以刻意布置,也可以独立动力部对单个顶杆随意进行升降动作。本发明优选为以横向布置的每行横向顶杆单元为同步动作机构,再轴向也即逐列从上到下的沿物料输送方向呈逐次动作,以便于实现前述均布的穿透物料层效果的同时,起到一定的助推物料行进的目的。当然,也可将纵向布置的各顶杆以加重块连接而形成联动机构,再以沿固定炉排宽度方向由左至右依次横向动作,均可达成对于物料层的整体穿孔目的。

7)、进料料仓配合入料辊的布置,保证了固定炉排的定量进料需求。配合前述的排灰斗,从而使得主燃烧室的进料端和出料端均呈密封状布置,也就确保了主燃烧室相对于外部环境的密封性,进而使其高恒温焚烧这一目的更易于实现。在需要进料时,只需转动入料辊,入料辊带动挤压带动物料进入固定炉排焚烧。在进料足够时,停止转动入料辊,入料辊与进料料仓的间隙也即固定炉排的物料输入端被完全封闭。排灰斗工作机理同理,不同之处在于利用自身容纳的灰层厚度,配合排渣开关来实现。排渣冷却室的布置,克服了目前焚烧炉的热渣冷却效力不足的缺陷。以水喷头对于刚出排灰斗的高热炉渣的强制冷却,从而使炉渣最终经由外部输送带排出后,温度能够降低到满足既定标准,以避免对周围环境造成危害。强降温所产生的高热蒸汽,通过排渣冷却室收集进行后续处理,或移至回收利用组件,或直接排回主燃烧室以进行助燃,均可实现对于高热蒸汽的高效处理目的。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图;

图2为图1的i部分局部放大后的工作状态图;

图3为本发明的固定炉排、热风室及各顶杆组件的布置状态示意图;

图4为图3的ii部分局部放大图。

图中各标号与本发明各部位名称的对应关系如下:

a-物料层b-斜炉排

10-主燃烧室20-固定炉排21-通风孔22-横向台阶段

30-热风室41-顶杆42-动力部43-轴套44-加重块

60-进料料仓61-入料辊

71-排灰斗72-外部输送带73-水喷头74-排渣冷却室。

具体实施方式

为便于理解,此处结合图1-4具体阐述本发明的组件构造及其具体工作流程:

本发明的具体结构,参照图1所示,包括主燃烧室10及位于主燃烧室10内的固定炉排10,主燃烧室10下方布置连通外部送风组件的热风室30。固定炉20排面从进料端至出渣端上下倾斜形成坡度,且在其排体的斜坡面上分段设置横向台阶段22。在横向台阶段22的直板处加设多数连通热风室30和主燃烧室10的水平状通风孔21,热风室30内所有热风均从通风孔21进入主燃烧室10以促进物料燃烧。为了促进物料燃烧质量,在固定炉排20的上述横向台阶段22的长度方向上,于其水平板处加设多根轴套43。轴套43内套设顶杆41,顶杆41底端设置提供顶杆41升降动力的动力部42,顶杆41上段作升程动作时即可贯穿物料层a。顶杆41下段穿过热风室30与加重梁44相连接,轴套43内径大于顶杆41以便吸引新鲜凉风助顶杆41降温,且能促进主燃烧室10内快速升温。固定炉排20的高端物料输入端连通外部的进料料仓60,固定炉排20的低端处的灰烬出口端则连通排灰斗的入口处。进料料仓60在与固定炉排20的衔接处布置限制进料量的入料辊61。排灰斗71出口端连通外部输送带72,外部输送带72的靠近排灰斗71的其中一段输送面上方则布置用于对外部输送带72上热渣进行喷水强制冷却的水喷头73以及收集聚拢强降温后的热蒸汽的排渣冷却室74。

固定炉排本身,可以看作是由各长方形倾斜面板的斜炉排b和角铁状的横向台阶段22彼此间隔衔接,再在斜炉排b自身的斜度方向上间隔均布而成。固定炉排20上贯穿布置的用于通行热风的通风孔21以及用于供轴套43穿行和固接的通孔均布置在横向台阶段22的直板和水平板上,直板即前述铅垂壁,水平板即前述的水平台阶面。

顶杆41以液压缸作为动力部42,并沿通孔处轴套43的限定方向作铅垂方向上的往复顶升和下降动作。而如图1所示,在炉体的铅垂方向上,实际上可以看成依次布置三层室的层状构造,分别为作为焚烧平台的主燃烧室10、作为向主燃烧室10内热风供给的热风室30,以及与上述两者隔离并专职向顶杆41暴露在外的下段乃至顶杆41的上段与轴套43的间隙处供冷的风冷室。当然,考虑到实际成本以及使用状态而言,风冷室可直接使用外部室温环境。也即本发明的顶杆41与轴套43间的供风制冷,也可以室温来确保,甚至也不需要任何额外的供风动力。之所以采用上述风冷方式,是因为在主燃烧室10的烟道的高抽取力下,在以顶杆41确保了物料层a的钉穿和无阻碍通风效果后,不但热风可沿通风孔21进入主燃烧室10,同时冷风也会被强制的沿轴套43与顶杆41的间隙被抽取至主燃烧室10内,在此过程中顶杆41的位于轴套43内所在段则在冷风的高速通行下不断强降温。吸取大量热量后的冷风则转变为热风以满足主燃烧室10的高恒温助燃需求,一举多得。顶杆41与热风室30间以轴套43隔离,也即轴套43上下衔接固定炉排20下端面和炉体底端面,以确保冷风在加热至能够进入主燃烧室10前,能够始终稳定可靠的对于顶41进行高效降温,轴套43下方的顶杆41杆身上布置加重梁44,用于提升顶杆41的回程效率。

本发明具体工作时,首先向进料料仓70内填入待焚烧的物料,此时物料被填压在入料辊71处。之后,转动入料辊61,物料在入料辊61的辊面挤压作用下不断被排入固定炉排20处,并在重力作用下形成物料层a,同时沿固定炉排20的前述斜炉排b乃至横向台阶段22一边焚烧一边向下动作,直至燃烧殆尽并形成炉渣落入排灰斗81内。考虑到物料的水分不均衡性和种类多样性,往往会出现物料层a烧结后的结壳现象。通过开启顶杆组件,顶杆41开始在动力部42作用下不断沿轴套43按照既定规律顶升动作。实际使用时,顶杆41或沿物料输送方向呈依次顶升,或沿固定炉排20的宽度方向也即物料输送方向的垂直方向依次动作均可,从而起到顶破上述“壳”状物料层a的目的。其顶升过程如图2-4所示,顶杆41在顶升时,直接带动整个物料层a上抬直至最终顶破物料层a。在此过程中,“壳”状物料层a甚至还会存在整体的抬升现象,刚好能够更好的打通密布在固定炉排20上的通风孔21,从而使热风依次经过热风室30-通风孔21-物料层a与固定炉排20间隙-顶杆41顶出的物料层a上的孔洞,而形成完整的风路循环。同时,冷风则经过室外环境和轴套43与顶杆41间隙,在冷却顶杆41后转变为热风而最终进入主燃烧室10增效助燃。每次顶杆41顶出物料层a并受到主燃烧室10的短时间高恒温焚烧后,在加重梁44和动力部42的联合作用下迅速回程。在顶杆41沿轴套43回程时,在室温的相对温度较低的冷风作用下,大部分热量在顶杆41沿与轴套43的间隙中被高速行进的冷风强制降温,少部分热量直接沿顶杆41上段传导至裸露在室外环境中的顶杆41下段处被散逸出去,使其本就仅仅表皮受热的顶杆41直接整体冷缩,从而回复初始状态,再重复前述顶升动作,以此往复。值得注意的是,顶杆41的布置功能还在于:在认为物料沿固定炉排10下落速度过快时,甚至可通过人为控制顶杆41的最低回程高度,从而使其突破固定炉排20的倾斜面高度,从而起到人为的主动阻挡物料下落的效果,以降低物料下落速度,提升物料沿固定炉排20的行程时间,确保其焚烧效果满足所需规定,其工作极为可靠稳定。

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