生活垃圾直接气化熔融焚烧塔的制作方法

本实用新型属于垃圾处理技术领域，具体涉及生活垃圾焚烧炉，尤其是一种生活垃圾直接气化熔融焚烧塔。

背景技术：

在城市化进程中，垃圾作为城市代谢的产物已经是城市发展的负担，世界上许多城市均有过垃圾围城的局面。

我国城市生活垃圾一般采用填埋法，垃圾填埋残留着大量的细菌、病毒、沼气、重金属污染等隐患，渗漏液还会长久地污染地下水资源，给子孙后代带来无穷的后患。垃圾填埋不仅没有实现垃圾的无害化处理，而且还占用大量土地。从经济角度考虑，填埋法只有支出，没有收益，政府必须支付运行费用，才能正常运行，更无法收回投资本息。目前许多发达国际明令禁止原生产垃圾填埋。中国住建部城市建设司副司长张悦最近表示：今后我国必须限制混合垃圾直接填埋，我国政府的各级主管部门逐步有了认识，势必禁止、淘汰垃圾填埋法。

垃圾焚烧法是一种实践多年的垃圾处理方法。垃圾内的细菌、病毒被高温处理，实现了垃圾处理无害化目标，焚烧后体积比原来可缩小80~90%，实现了垃圾处理减量化目标，焚烧后的高温气体可以利用，实现了垃圾处理无害化目标，它比起填埋法占地面积小，效率高，得到发达国家大力发展。如美国就建设了400多座大型垃圾焚烧炉，日本也建设了6000多座垃圾焚烧炉，焚烧率已达75%，居世界各国之首。为了限制填埋，欧洲的主要国家一方面通过立法进行约束，禁止或即将禁止垃圾的直接填埋，填埋前必须进行有效处理（焚烧、气化等），如德国、奥地利等国禁止有机物含量大于5%的城市固体垃圾填埋，而日本更为严格，已出台的相关法律，规定其填埋场不准接收原生垃圾，填埋前必须经过减容处理，禁止有机物含量大于3%的城市固体垃圾填埋。全世界垃圾年均增长速度为8.42%，而中国垃圾增长率达到10%以上。全世界每年产生4.9亿吨垃圾，仅中国每年就产生近1.5亿吨城市垃圾。中国城市生活垃圾累计堆存量已达70亿吨。在如此巨大的垃圾压力下，有理由相信，垃圾焚烧处理产业将成为未来国内的明星产业。

现有的垃圾焚烧主要有机械炉排垃圾焚烧炉，流化床垃圾焚烧炉和高温碳化垃圾焚烧炉。机械炉排垃圾焚烧炉是将垃圾供应到耐热铸钢或铸铁的炉排上，从炉排下部通风，使垃圾燃烧，炉内分为干燥、燃烧和燃尽带，需要添加煤或油作为燃料，会产生少量的CO和二恶英，由于我国的垃圾分类的习惯还没有得到全民普及，使用该类焚烧炉焚烧生活垃圾，像厨房类垃圾，在炉内如此短的干燥时间，是很难实现干燥燃烧完全的。流化床垃圾焚烧炉是在塔型炉的底部多孔管中通风，使其上砂层形成流动层，粉碎后的垃圾被投入后，在炉内650℃~800℃的高温环境中流动接触，从而瞬时燃烧。流化床垃圾焚烧炉处理垃圾热值范围800~5000kca/kg，适用于高热值的废旧塑料和液状的污泥等。因为是瞬间燃烧，一般要设粉碎机将垃圾粉碎到20cm以下，还需要设有不燃物与流动砂的分离设备，同时还需要添加煤或油等补助燃料，设备较多，运行成本高，不利于推广使用。高温碳化垃圾焚烧炉的工作原理是先将垃圾处于150℃~200℃的温度下被烘干，然后在450℃~650℃的缺氧环境下被热分解为可燃气体和焦炭，再进入足氧的环境中完全彻底燃烧。该类焚烧炉处理垃圾的热值范围700~3500kca/kg，特别适用于焚烧低热值的垃圾，即人们的生活垃圾。由于无需垃圾分拣，无需添加补助燃料，结构简单，维修方便，运行成本低，而逐步开始得到应用。但目前的高温碳化垃圾焚烧炉为卧式高温碳化垃圾焚烧炉，仍存在不足之处：①工艺流程、系统十分复杂，工业化控制推广难度较大。②由于被燃烧物是通过管道把热能输送到堆放在燃烧车逐一进行干燥、碳化过程，碳化后燃烧车继续在高温下通过轨道一、二次移动，再整车送进焚烧炉一并焚烧，因重复使用极易造成产品的技术核心燃烧车损毁，且对人体伤害十分危险；③流程设置原因，自动化率较低；④占地面积大，机械制造成本较高；⑤焚烧过程对冷却、除尘、二恶英和渗滤液等老问题一直无法得到彻底解决。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种占地面积小，燃烧完全，能够实现无污染排放的生活垃圾直接气化熔融焚烧塔。

一种生活垃圾直接气化熔融焚烧塔，包括进料口、塔仓、集热器、二燃室、焚烧炉、干燥机、烟气管道、冷却炉和加热系统；所述的进料口设于塔仓的顶端；所述的烟气管道设于塔仓的上方；

所述的塔仓的底部设有出料口和灰烬循环出口；所述的灰烬循环出口与焚烧炉进口连接；

所述的焚烧炉还设有灰烬出口和废气出口；所述的灰烬出口与干燥机的导热入口连接；所述的废气出口与二燃室连接；

所述的集热器包括集热管、集热盘和S型导管；所述的集热盘的下方连接集热管；所述的S型导管的底部安装在集热盘上，S型导管均布在塔仓内；所述的S型导管上均布有气孔；

所述的二燃室与集热管连接；

所述的冷却炉的进口与烟气管道连接，冷却炉的出口与加热系统连接。

该焚烧塔还包括进料装置；所述的进料装置包括抓斗、运料机和缓冲袋；所述的抓斗设置在塔仓的外部，最高处固定在进料口的上方，最低处与干燥机的底座处于同一水平线上；所述的运料机在抓斗与进料口之间移动；所述的缓冲袋的袋口固定在塔仓的上方。

以上所述的缓冲袋的底部中心处与绞盘连接，绞盘固定在进料口上方；所述的缓冲袋的四周间隔设有缺口。塔仓空仓进行初始填料时，装有垃圾的缓冲袋的底部随着绞盘上的钢丝逐步下坠，缓冲袋逐渐伸展的过程中，垃圾通过缓冲袋上的缺口进入到塔仓中。

以上所述的塔仓的内壁上纵向等距离间隔设有挡料板和测温仪。

该焚烧塔还包括还包括助燃管道；所述的助燃管道与二燃室连接；所述的助燃管道上设有鼓风机A。

以上所述的干燥机包括外筒和内筒；所述的干燥机的导热入口设于外筒的一端的上方，外筒另一端的下方设有干燥机的导热出口；所述的内筒的长度长于外筒的长度，内筒的外径小于外筒的内径，内筒与外筒同轴同心安装，内筒与外筒之间的间隙构成导热腔；所述的外筒的两端与内筒形成密封；所述的内筒与驱动装置连接；所述的内筒的内腔设有内螺旋刮片，内筒的外壁上设有外螺旋刮片；所述的内筒的两端为敞口状，一端为垃圾预处理入口，另一端为垃圾预处理出口。工作时，垃圾焚烧产生的带高温的灰烬通过导热入口进入到外筒和内筒之间形成的导热腔中，生活垃圾从内筒的垃圾预处理入口进入，驱动装置带动内筒作旋转运动，在内筒旋转的过程中，生活垃圾在内螺旋刮片的作用下进行移动，带高温的灰烬在外螺旋刮片的作用下进行输送并填充导热腔，并与内筒内腔中的生活垃圾进行热传递，从而对内筒内腔中的生活垃圾渗滤液进行干燥；干燥后的生活垃圾从垃圾预处理出口排出，经过换热后的灰烬从导热出口处排出。

以上所述的焚烧炉的内腔为炉膛；所述的炉膛下方为炉桥；所述的灰烬出口设于炉桥的下方；所述的废气出口设于炉膛的一侧，与废气出口相对的一侧还设有鼓风机B。

以上所述的冷却炉包括壳体、集水池、分离帽、喷淋器、塑料填料层和抽风机；所述的壳体上方设有净化气体出气口，所述的抽风机设于净化气体出气口上方；所述的壳体内部从上至下依次设有塑料填料层、喷淋器、分离帽和集水池；所述的分离帽为底部中空的圆锥体，设置在烟气管道的上方；所述的集水池设置于烟气管道的周围，集水池与市政用水管道连接；所述的喷淋器与集水池连接。工作时，焚烧烟气从烟气通道进入到壳体内，烟气往上升后遇到分离帽，烟尘沉降，在喷淋系统的作用下水流往下压，与烟气形成了逆流，使得烟尘进一步沉降，同时烟气二次迅速冷却，从而达到了除尘、冷却的目的；经过多次的气与水的碰撞摩擦后，当烟气继续往上升至塑料填料层后滤干、净化后，最后通过抽风机将净化后的空气排放。

以上所述的加热系统包括管体和加热器；所述的加热器等距离间隔的安装在管体上；所述的加热器包括圆柱形箱体、发热棒和温控器接线盒；所述的圆柱形箱体外部用阻热涂料或阻热棉包裹；所述的发热棒固定在圆柱形箱体内；所述的发热棒为硅碳棒或电磁感应加热元件；所述的温控器接线盒设置在圆柱形箱体外部。工作时，通过加热器的加热，烟气保持850℃以上的高温，从而彻底消灭二恶英的存在。

以上所述的二燃室为球状体，二燃室内还设有热水管；所述的热水管与蒸汽发电车间连接。

垃圾从地下室进入，经输送带运送至干燥机进行垃圾预处理，干燥后的垃圾转送至抓斗后提升至塔仓上方，经过运料机运送至进料口，初始装料时，装有垃圾的缓冲袋的底部随着绞盘上的钢丝逐步下坠，缓冲袋逐渐伸展的过程中，垃圾通过缓冲袋上的缺口进入到塔仓中，垃圾处于满仓状态后，进行初始碳化燃烧，随后的垃圾由进料口入料，燃烧时在进料口盖上密封盖。

在焚烧炉内进行垃圾焚烧，焚烧炉焚烧后的产生的带高温灰烬进入到干燥机内作为导热介质，焚烧炉内的垃圾产生的废气进入到二燃室内，在助燃空气的作用下进行足氧二次燃烧，从而产生大量的热汇集到集热器中，热量通过集热器上的S型导管散发在塔仓内，随着塔仓高度的增加，垃圾进行逐层干燥、碳化，在密封高温的环境中，塔仓内的垃圾进行干燥、碳化和焚烧，焚烧产生的烟气最后经过冷却炉和加热系统裂解二恶英后排出，焚烧产生的灰烬进入焚烧炉内进行再利用。

对比于现有技术，本实用新型具有的优点如下：

1、本实用新型为塔式垃圾碳化焚烧装置，由于热能在不断上升而衰减的温差与不断投料而下沉的垃圾自然形成了从燃烧到干燥、碳化再到燃烧各环节所需的从上而下不同温区，完成垃圾的干燥、碳化和燃烧，使得垃圾能够完全燃烧， 同时占地面积小，无需进行垃圾分拣和添加助燃物，投资、运行成本小，自动化程度高，维修方便，有利于进行广泛推广。

2、本实用新型产生的灰烬在焚烧炉内进行二次燃烧从而提供热量，再次燃烧后的灰烬还可以用作干燥机内的导热介质，有效进行了灰烬的循环利用；同时在干燥机和焚烧炉内由于垃圾堆积而产生的废气可以作为可燃气体，在二燃室内进行再次燃烧，进一步供能，充分利用了废气，减少了废气的排放。

3、本实用新型的缓冲袋可以在初始填料时将垃圾均匀填充与塔仓内，预防垃圾从高空坠落对该焚烧塔产生的破坏。

4、本实用新型的干燥机设有双层螺旋刮片的换热结构，利用内筒与外筒之间的间隙充当填充换热物质的导热腔，提高了换热效率，垃圾干燥效果明显；并利用了垃圾焚烧产生的灰烬作为导热介质，充分发挥灰烬的余热作用，对灰烬进行二次利用，耗能低，节约成本，减少了资源的浪费。

5、本实用新型的焚烧炉、二燃室和集热器连为一体，利用鼓风机A输送回收的可燃气体和鼓风机B进行供氧或助燃，实现了垃圾的充分燃烧，并且能在二燃室中进行持续高温燃烧，产生大量热能，有助于后续再利用；二燃室为球体状，在球体状的环境中由于助燃物的风力作用形成热漩涡的停留后再上升至集热管；减少燃烧过程中二恶英的形成，实现了垃圾无害化处理。

6、本实用新型的冷却炉通过喷淋，水流与上升的气流形成了逆流，加快了烟气冷却效率，阻断了二恶英的生成条件；在分离帽的作用下，焚烧烟气中的烟尘被完全沉降，即该冷却炉可以同时解决冷却、除尘和空气净化的问题，减少了垃圾焚烧对空气造成的污染。

7、本实用新型的加热装置通过加热器的加热，使烟气通过保持850℃以上的高温管道排放，彻底消灭二恶英的存在；采用硅碳棒或电磁感应加热元件进行加热，节电且热能高，体积小，方便高空配套安装使用，有利于对温度的精准加热控制。

8、本实用新型采用S型导管进行散热，可以扩大散热面积，减缓热量上升速度，让热量可以进行长时间的充分传导，并随着塔仓的高度实现温度衰减过程，从而对应塔仓内的垃圾从干燥到碳化所需的工艺流程。

9、本实用新型垃圾焚烧处理能力强，单个塔窑日焚烧处理能力达800-1200吨以上，且实现垃圾堆场与塔仓共享同一空间，有效解决因堆放、转运而带来后续问题。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为缓冲袋的结构示意图。

图3为焚烧炉和二燃室的结构示意图。

图4为冷却炉结构示意图。

图5为干燥机的半剖结构示意图。

图6为干燥机的内筒的内腔结构示意图。

图7为加热系统的结构示意图。

附图标识：

1-进料口，2-烟气管道，3-塔仓，4-测温仪，5-挡料板，6-S型导管，

7-焚烧炉，71-炉膛,72-鼓风机B，73-炉桥，74-灰烬出口，75-废气出口，76-焚烧炉进口，

8-干燥机，81-外筒，82-内筒，83-导热入口，84-外螺旋刮片，85-垃圾预处理出口，86-导热出口，87-垃圾预处理入口，88-内螺旋刮片，

9-二燃室，91-热水管，

10-集热器，101-集热管，102-集热盘，

11-冷却炉，111-壳体，112-喷淋器，113-分离帽，114-集水池，115-塑料填料层，116-抽风机，117-净化气体出口，

12-加热系统，121-管体，122-圆柱形箱体，

13-抓斗，14-缓冲袋，15-绞盘，16-助燃管道，17-鼓风机A。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

实施例1：

一种生活垃圾直接气化熔融焚烧塔，包括进料口1、塔仓3、集热器10、二燃室9、焚烧炉7、干燥机8、烟气管道2、冷却炉11和加热系统12；所述的进料口1设于塔仓3的顶端；所述的烟气管道2设于塔仓3的上方。

所述的塔仓3的底部设有出料口和灰烬循环出口；所述的灰烬循环出口与焚烧炉进口76连接；塔仓3的内壁上纵向等距离间隔设有挡料板5和测温仪4。

所述的焚烧炉7还设有灰烬出口74和废气出口75；所述的灰烬出口74与干燥机8的导热入口83连接；所述的废气出口75与二燃室9连接。所述的焚烧炉7的内腔为炉膛71；所述的炉膛71下方为炉桥73；所述的灰烬出口74设于炉桥73的下方；所述的废气出口75设于炉膛71的一侧，与废气出口75相对的一侧还设有鼓风机B72。

所述的集热器10包括集热管101、集热盘102和S型导管6；所述的集热盘102的下方连接集热管101；所述的S型导管6的底部安装在集热盘102上，S型导管6均布在塔仓3内; 所述的S型导管6上均布有气孔。S型导管上的气孔有助于导管内热量的散发，加速塔仓3内垃圾的干燥碳化过程，提高生产效率；同时减少了S型导管顶部的排气排尘量。

所述的二燃室9与集热管101连接。所述的二燃室9为球状体，二燃室9内还设有热水管91；所述的热水管91与蒸汽发电车间连接。

所述的冷却炉11的进口与烟气管道2连接，冷却炉11的出口与加热系统12连接。所述的冷却炉11包括壳体111、集水池114、分离帽113、喷淋器112、塑料填料层115和抽风机116；所述的壳体111上方设有净化气体出气口117，所述的抽风机116设于净化气体出气口117上方；所述的壳体111内部从上至下依次设有塑料填料层115、喷淋器112、分离帽113和集水池114；所述的分离帽113为底部中空的圆锥体，设置在烟气管道2的上方；所述的集水池114设置于烟气管道2的周围，集水池114与市政用水管道连接；所述的喷淋器112与集水池114连接。工作时，焚烧烟气从烟气通道进入到壳体111内，烟气往上升后遇到分离帽113，烟尘沉降，在喷淋系统的作用下水流往下压，与烟气形成了逆流，使得烟尘进一步沉降，同时烟气二次迅速冷却，从而达到了除尘、冷却的目的；经过多次的气与水的碰撞摩擦后，当烟气继续往上升至塑料填料层115后滤干、净化后，最后通过抽风机116将净化后的空气排放。

所述的加热系统12包括管体121和加热器；所述的加热器等距离间隔的安装在管体121上；所述的加热器包括圆柱形箱体122、发热棒和温控器接线盒；所述的圆柱形箱体122外部用阻热涂料或阻热棉包裹；所述的发热棒固定在圆柱形箱体122内；所述的发热棒为硅碳棒或电磁感应加热元件；所述的温控器接线盒设置在圆柱形箱体122外部。工作时，通过加热器的加热，烟气保持850℃以上的高温管道排放，从而彻底消灭二恶英的存在。

该焚烧塔还包括助燃管道16；所述的助燃管道16与二燃室9连接；所述的助燃管道16上设有鼓风机A17。

所述的干燥机8包括外筒81和内筒82；所述的干燥机8的导热入口83设于外筒81的一端的上方，外筒81另一端的下方设有干燥机8的导热出口86；所述的内筒82的长度长于外筒81的长度，内筒82的外径小于外筒81的内径，内筒82与外筒81同轴同心安装，内筒82与外筒81之间的间隙构成导热腔；所述的外筒81的两端与内筒82形成密封；所述的内筒82与驱动装置连接；所述的内筒82的内腔设有内螺旋刮片88，内筒82的外壁上设有外螺旋刮片84；所述的内筒82的两端为敞口状，一端为垃圾预处理入口87，另一端为垃圾预处理出口85。工作时，垃圾焚烧产生的带高温的灰烬通过导热入口83进入到外筒81和内筒82之间形成的导热腔中，生活垃圾从内筒82的垃圾预处理入口87进入，驱动装置带动内筒82作旋转运动，在内筒82旋转的过程中，生活垃圾在内螺旋刮片88的作用下进行移动，带高温的灰烬在外螺旋刮片84的作用下进行输送并填充导热腔，并与内筒82内腔中的生活垃圾进行热传递，从而对内筒82内腔中的生活垃圾渗滤液进行干燥；干燥后的生活垃圾从垃圾预处理出口85排出，经过换热后的灰烬从导热出口86处排出。

垃圾从地下室进入，经输送带运送至干燥机8进行垃圾预处理，干燥后的垃圾转送到塔仓3中，垃圾处于满仓状态后，进行初始碳化燃烧，随后的垃圾由进料口1入料，燃烧时在进料口1盖上密封盖。

在焚烧炉7内进行垃圾焚烧，焚烧炉7焚烧后的产生的带高温灰烬进入到干燥机8内作为导热介质，焚烧炉7内的垃圾产生的废气进入到二燃室9内，在助燃空气的作用下进行足氧二次燃烧，从而产生大量的热汇集到集热器10中，热量通过集热器10上的S型导管6散发在塔仓3内，随着塔仓3高度的增加，塔仓3内形成不同的温度区间，垃圾进行逐层干燥、碳化，在密封高温的环境中，塔仓3内的垃圾进行干燥、碳化和焚烧，焚烧产生的烟气最后经过冷却炉11和加热系统12裂解二恶英后排出，焚烧产生的灰烬进入焚烧炉7内进行再利用。

实施例2：

与实施例1不同之处在于：

该焚烧塔还包括进料装置；所述的进料装置包括抓斗13、运料机和缓冲袋14；所述的抓斗13设置在塔仓3的外部，最高处固定在进料口1的上方，最低处与干燥机8的底座处于同一水平线上；所述的运料机在抓斗13与进料口1之间移动；所述的缓冲袋14的袋口固定在塔仓3的上方。所述的缓冲袋14的底部中心处与绞盘15连接，绞盘15固定在进料口1上方；所述的缓冲袋14的四周间隔设有缺口。

垃圾从地下室进入，经输送带运送至干燥机8进行垃圾预处理，干燥后的垃圾转送至抓斗13后提升至塔仓3上方，经过运料机运送至进料口1，初始装料时，装有垃圾的缓冲袋14的底部随着绞盘上的钢丝逐步下坠，缓冲袋14逐渐伸展的过程中，垃圾通过缓冲袋14上的缺口进入到塔仓3中，垃圾处于满仓状态后，进行初始碳化燃烧，随后的垃圾由进料口1入料，燃烧时在进料口1盖上密封盖。