一体化废物热解气化炉的制作方法

本发明涉及一体化废物热解气化炉，属于废物处理技术领域。

背景技术：

专利号为zl2017203491659的中国实用新型专利公开了一种生活垃圾气化焚烧系统，包括气化炉、二燃室5、换热装置、除酸塔8、布袋除尘器9和烟囱10，气化焚烧炉包括一燃室3，一燃室3热解产生的可燃气体通过炉体顶部的气化连接管道4进入二燃室5，进入二燃室5烟气中的可燃成分混合二次风机17供氧，进行富氧高温燃烧，温度控制在850℃～1100℃，烟气停留时间大于2秒，保证可燃气体燃尽。二燃室排出的高温烟气通过换热连接管道13进入热交换器6和余热锅炉12快速降温，保证二噁英不会二次生成，换热产生的热量进行回收利用。尔后烟气进入除酸塔8，经过喷淋碱液混合进行烟气除酸，再进入布袋除尘器9进行除尘，最后由引风机11将烟气送入烟囱10排出。

该系统中的气化炉、二燃室5、换热装置、除酸塔8、布袋除尘器9和烟囱10分体设置，占用面积大；通过多个横向的管路连接，容易积垢，必须经常清洗，成本高。

技术实现要素：

为克服现有技术中存在的缺点，本发明的发明目的是提供一种一体化废物热解气化炉，处理废物效率高，占地面积小，成本低。

为实现所述发明目的，本发明提供一种一体化废物热解气化炉，其包括外壳，其特征在于，在外壳内设置有第一分隔装置和第二分隔装置，所述第一分隔装置和第二分隔装置将外壳分隔成气化室、二次反应室和过滤室，气化室用于将待处理废物处理成熔渣和合成气体，所述二次反应室用于将气化室中排出的气体进行氧化处理，过滤室将二次反应室排出的气体进行水洗或碱液洗以去除可排放气体中所携带的尘粒和可溶于水或与碱反应的物质；在气化室的下部设置旋转炉排；在过滤室内盘旋设置有喷液管，出气口处设置有除雾装置；所述二次反应室和气化室至少设置有水套，水套与过滤室的排水口连通。

优选地，第一分隔装置包括第一隔板、筒体和挡板，所述第一隔板上设置有用于供气化室的烟气通过的通孔，筒体设置在在第一隔板上表面上并围绕在通孔的外周，挡板设置在筒体的上端，筒体上设置有排烟口。

优选地，第二分隔装置包括第二隔板和凸形帽，在隔板的上表面设置有环形凹槽，所述环形凹槽连通于水套；第二隔板中央设置有排气管，排气管连通凸形帽的储气室，凸形帽的下部放射状地设有多个排气孔。

优选地，所述旋转炉排包括十字支架、设置有排渣孔的主动正转炉排、设置有排渣孔的从动正转炉排、设置有排渣孔的反转炉排和驱动机构，所述十字支架用于将旋转炉排固定于气化室下部，其中央沿外壳轴向设置有中空的固定轴；固定轴的末端设置有具有空腔的锥形炉排帽，炉排帽下部放射状地设有多个排气孔，导气管经固定轴内的空腔连通于炉排帽的空腔，并连通设置在炉外的供气源；主动正转炉排和从动正转炉排固定于正转轴套上，正转轴套活动地套在固定轴上；反转炉排固定于反转轴套上，反转轴套活动地套在正转轴套上，并设置在主动正转炉排和从动正转炉排之间；驱动机构同时驱动主动正转炉排和从动正转炉排绕固定轴正转，驱动反转炉排绕正转轴套反转。

优选地，所述旋转炉排包括十字支架、设置有排渣孔的主动正转炉排、设置有排渣孔的多个从动正转炉排、设置有排渣孔的反转炉排和驱动机构，所述十字支架用于将旋转炉排固定于气化室下部，其中央沿外壳轴向设置有中空的固定轴；固定轴的末端活动地设置在具有空腔的锥形炉排帽的下端，炉排帽下部放射状地设有多个排气孔，导气管经固定轴内的空腔连通于炉排帽的空腔，并连通设置在炉外的供气源；主动正转炉排、多个从动正转炉排和炉排帽固定于正转轴套上，正转轴套活动地套在固定轴上；反转炉排固定于反转轴套上，反转轴套活动地套在正转轴套上，并设置在主动正转炉排和从动正转炉排之间；驱动机构同时驱动主动正转炉排、多个从动正转炉排和炉排帽绕固定轴正转，驱动反转炉排绕正转轴套反转。

优选地，炉排帽底的半径、一个或者多个从动正转炉排的半径、反转炉排的半径依次增大。

优选地，主动正转炉排上表面的外周和反转炉排下表面的外周分别设置有第一环形锥形齿轮和第二环形锥形齿轮，驱动机构至少包括电动机、齿轮箱和锥齿轮，锥齿轮分别与第一环形锥形齿轮和第二环形锥形齿轮啮合，电动机通过齿轮箱连接于锥齿轮的轴上，电动机得电旋转经齿轮箱驱动锥齿轮旋转，从而驱动第一环形锥形齿轮正转和第二环形锥形齿轮反转。

优选地，炉排帽底部外周、正转从动炉排外周和反转炉排外周均设有若干个齿。

优选地，除雾装置包括一个或者多个除雾单元，每个除雾单元包括过同轴交替设置的过滤筒和旋流器，所述过滤筒包括内筒和外筒，所述内筒的壁上设置有多个通孔，且沿内筒的外壁周向设置有多个向下倾斜的第一挡水环，所述外筒的内壁沿周向设置有多个向下倾斜的第二挡水环，第一挡水环和第二挡水环交错设置。

优选地，所述内筒和外筒之间形成的空腔的上端由环形板密封，下端畅开并连通于过滤室。

与现有技术相比，本发明提供的一体化废物热解气化炉具有如下有益效果：处理废物效率高，占地面积小，成本低。

附图说明

图1是现有技术提供的生活垃圾气化焚烧系统的组成示意图；

图2是本发明提供的一体化废物热解气化炉的组成示意图；

图3是本发明提供的一种旋转炉排的组成示意图；

图4是本发明提供的另一种旋转炉排的组成示意图；

图5是本发明提供的电动机的驱动电路。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，也可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图2是本发明提供的一体化废物热解气化炉的组成示意图，如图2所示，本发明一个实施例提供的一体化废物热解气化炉包括外壳20，在外壳20内设置有第一分隔装置和第二分隔装置，所述第一分隔装置和第二分隔装置将外壳分隔成气化室100、二次反应室200和过滤室300，气化室110用于将待处理废物处理成熔渣和合成气体，所述二次反应室200用于将气化室中排出的烟气进行氧化处理，由气化室100中排入到二次反应室200中的烟气包括合成气体、有害气体和微小固体颗粒。气化室100排入的烟气在二次反应室200中氧化后，通过第二分隔装置进入到过滤室300。过滤室300将二次反应室200排出的物质进行水洗或碱液洗以去除气体中所携带的尘粒和可溶于水或者所碱反应的物质；在气化室100的下部设置旋转炉排110，旋转炉排110一方面使从进料仓101投入的废物在气化室内均匀布置，另一方面将灰渣破碎并排入到气化室下方的灰渣斗中，进一步通过灰渣斗口排出；在过滤室300内盘旋设置有喷液管301，出气口302处设置有除雾装置400，通过喷液管301向水洗室300内喷淋净水或者碱溶液以对气体进行水洗或碱洗，通过除雾装置400对预排出水洗室的气体中所含的大部分水份进行去除；所述二次反应室200和气化室100至少设置有内壳30，内壳30和外壳20之间形成间隙，间隙内通过水流从而形成水套，内壳30和外壳20之间的间隙与过滤室300的排水口连通，并连通于炉底部的排水口。

根据本发明一个实施例，第一分隔装置包括第一隔板201、筒体202和挡板203，所述第一隔板201的周边与内壳30密封连接，第一隔板201上沿炉的轴向设置有用于供气化室的烟气通过的通孔204，筒体202设置在第一隔板201上表面上并围绕在通孔204的外周，挡板203设置在筒体202的上端，筒体202上设置有出烟口，本发明中，由于设置了如上结构的第一分隔装置，将气化室100中大颗粒固体颗粒阻挡在气化室100中，在气化室100中再进行处理，同时二次反应室200设置在气化室100的上部，不需要额外的管道进行连通，不但降低了成本，而且不需要经常清洗管道上沉积的污垢。第一分隔装置的上部为二次反应室200，下部为气化室100，在气化室100的侧壁设置有进料仓101，由双辊加料机将废物绞碎并从进料仓101投入到气化室。气化室100的下方设置有旋转炉排110，风机102通过旋转炉排将空气注入到气化室100，风机102注入空气的管路中设置有流量阀103和流量计104，所述流量阀103用于控制供给气化室的空气的流量，所述流量计104用于测量管路中空气的流量。根据本发明一个实施例，在气化室中还设置有用于监测气化室100内温度的温度传感器探头和用于监测气化室中压力传感器探头，气化室100的温度通常控制在450摄氏度到800摄氏度之间。在作业开始的过程中，从进料仓101向气室100内投入的废弃物沉积到旋转炉排110上残留的灰渣层上而成为配伍层，从而形成初期的沉积层。在初期的沉积层中，配伍层中的废弃物因与燃烧用空气接触，便一边消耗氧气一边从易燃物开始燃烧，并将火种与难燃物一起保留下来形成燃烧层。在此，使燃烧用空气的供给量为理论空气量的0.2～0.8倍的情况下，燃烧层慢慢地往配伍层扩展，但该燃烧层的扩展随着燃烧用空气中的氧气的耗尽而停滞。燃烧层的扩展一停滞，则燃烧层上的配伍层在几乎不存在氧气的状态下被燃烧层热烘，促使废弃物热分解进而形成碳化层。另外，燃烧层中燃烧完毕的焚化灰渣逐渐沉积到灰渣层。即，在焚烧处理中，使向沉积层供给的燃烧用空气的供给量为理论空气量的0.2～0.8倍的情况下，在沉积层中，从上方起形成“配伍层”、“碳化层”、“燃烧层”及“灰渣层”。由于在沉积层中的配伍层与燃烧层之间形成实质上为无氧气状态的碳化层，从而能够防止配伍层中的易燃物瞬间燃烧的现象，使燃烧状态趋于稳定。

另外，配伍层中的易燃物不是瞬间燃烧，而是大多数被包含在废弃物中直接从配伍层进入碳化层、从碳化层进入燃烧层。因而，能够维持燃烧层中的燃烧热量。进一步，在所述碳化层中，较长时间内，废弃物包含着发热量高的易燃物在氧气不足的状态下被晾在高温下进行抑制燃烧，所以该废弃物中的难燃物充分地被热分解。其结果，能够促使废弃物的燃烧均匀，加上燃烧层中的燃烧热量得到维持，所以最终排出的焚化灰渣中的未燃物的残留量非常小。在灰渣层上沉积了一定量以上的焚化灰渣后，便通过旋转炉排110排除到漏斗部，进一步通过漏斗部下端的排灰口排出到炉外。

根据本发明一个实施例，第二分隔装置包括第二分隔板301和凸形帽302，第二隔板301的周边与内壳30密封连接，在第二隔板301的上表面设置有环形凹槽303，所述环形凹槽303连通于内壳30和外壳20之间的间隙；凸形帽302底面的直径略大于环形凹槽303的内径，如此可使喷淋下的液体滑过凸形帽302而直接流到环形凹槽303中。第二分隔板301中央设置有排气管304，排气管304连通凸形帽的储气室305，凸形帽302的下部放射状地设有多个排气孔306。第二分隔装置的上部为过滤室300，下部为二次反应室200，废物在气化室100中被热解气化生成的合成气体、未反应的气体及二氧芑类等有机化合物的热分解气体通过第一分隔装置后进入二次反应室200进行二次氧化或燃烧。气泵205将氧化剂通过二次反应室200侧壁的进气口排入到二次反应室200中，在将氧化剂导入到二次反应室的通路中设置有流量阀206和流量计207，流量阀206用于控制供给二次反应室200的氧化剂的流量，流量计207用于监测所供氧化剂的流量。根据本发明一个实施例，在二次反应室中还设置有用于监测气化室内温度的温度传感器探头和用于监测气化室中压力传感器探头，二次反应室的温度通常控制在700摄氏度到1000摄氏度之间。在二次反应室200中，合成气体、固体微粒等与氧化剂反应生成的气体中包含灰尘和酸性气体，例如使任何未反应的碳与氧化剂反应而形成一氧化碳，或使挥发性金属组分与氧化剂反应而形成金属氧化物，气体包括氮、氧、二氧化碳和/或水蒸气，该气体通过第二分隔装置进入到过滤室。

第二分隔装置的上部为过滤室300，过滤室300的顶部设置有排气口，侧壁偏上的位置设置有进水口，水泵307将干净的水或者碱性试剂的水溶液通过有环形喷水管310将水或者水溶液喷入到过滤室300内部。合成气体等与氧化剂在二次反应室200中再次反应后生成的气体通过凸形帽302下的排气口排入到水洗室300，其从下向上与从上向下喷淋的水或者碱溶液相遇，将气体所携带的灰尘和可溶于水的物质或可与碱进行反应的物质由水带到环形凹槽303而后流入到外壳20和内壳30之间形成的间隙内，并从炉底的排水口排出。气体经水洗去除掉灰尘和可溶于水或碱液的物质而流入到排气口，在排气口处设置有除雾装置400,除雾装置将气体中的水份去除转为干净和相对干燥的可排放气体而排出到外界或者下游处理设备。本发明中，外壳20和内壳30由低碳钢构成并衬有适当隔离/耐火材料。第一分隔装置和第二分隔装置由低碳钢构成并包覆有适当隔离/耐火材料。

根据本发明一个实施例，除雾装置400包括一个或者多个并联设置的除雾单元，每个除雾单元过同轴交替设置的过滤筒402和旋流器401，所述过滤筒402包括内筒和外筒，所述内筒的壁上设置有多个通孔，且沿内筒的外壁周向设置有多个向下倾斜的第一挡水环，所述外筒的内壁沿周向设置有多个向下倾斜的第二挡水环，第一挡水环和第二挡水环交错设置，且形成水流通道。优选地，所述内筒和外筒之间形成的空腔的上端由环形板密封，下端畅开并连通于过滤室300。本发明中，由过滤室300处理过的气体自下而上流动进入除雾装置，经过旋流器401旋流，在旋流器401中烟气形成旋转上升气流，使气体中的液滴离心力增大，液滴在离心力的作用下向过滤筒402筒壁方向运动，然后气体通过滤筒402，大部分液滴会在离心力的作用下到达过滤筒402，通过过滤筒402筒壁进入内筒与外筒之间的空间，依次沿第一挡水环的上表面、第二挡水环的上表面、第一挡水环和第二挡水环之间形成的缝隙沿内筒和外筒之间的间隙向下流，从而达到了降低除雾装置出口雾滴浓度的效果，同时减少了水的流失，也避免了液滴中的有害物质造成空气的二次污染。

本发明中，旋转器一方面起将要排出的气体中所含的大部分水份去除的作用，另一方面保证整个系统处于负压状态，从而节省了现有技术中的引风机，如此更加节省了成本。

图3是本发明提供的一种旋转炉排的组成示意图，如图3所示，所述旋转炉排包括十字支架111、设置有排渣孔的主动正转炉排112、设置有排渣孔的从动正转炉排113、设置有排渣孔的反转炉排114和驱动机构115，所述十字支架111中央沿外壳轴向设置有中空的固定轴116；固定轴116的末端设置有具有空腔的锥形炉排帽117，炉排帽下下部放射状地设有多个排气孔，导气管118经固定轴116内的空腔连通炉排帽117的空腔，并通过导气管118连通于供气源；主动正转炉排112和从动正转炉排113固定于正转轴套119上，正转轴套119活动地套在固定轴116上；反转炉排114固定于反转轴套120上，反转轴套120活动地套在正转轴套119上，并设置在主动正转炉排112和从动正转炉排113之间；驱动机构115同时驱动主动正转炉排112和从动正转炉排113绕固定轴116正转，驱动反转炉排114绕正转轴套反转。优选地，炉排帽117底部外周，多个正转从动炉排外周和反转炉排外周均设有若干个齿，炉排帽117底的半径、从动正转炉排113的半径、反转炉排114的半径依次增大，且它们之间设置固定的间距。优选地，主动正转炉排112上表面的外周和反转炉排114下表面的外周分别设置有第一环形锥形齿轮和第二环形锥形齿轮，驱动机构115至少包括电动机、齿轮箱和锥齿轮，锥齿轮分别与第一环形锥形齿轮和第二环形锥形齿轮啮合，电动机通过齿轮箱连接于锥齿轮的轴上，电动机得电旋转经齿轮箱驱动锥齿轮旋转，从而驱动第一环形锥形齿轮正转和第二环形锥形齿轮反转，进一步使主动正转炉排112和从动正转炉排113绕固定轴116正转，驱动反转炉排114绕正转轴套反转。优选地，炉排帽117底部外周、正转从动炉排113外周和反转炉排114外周均设有若干个齿。本发明中，由于将炉排帽117固定于支架上，气源通过导气管再经固定轴116中的空腔，最后从炉排帽117的下部的排气孔中排出，如此结构，不仅不会使气流通道被灰渣堵塞，同时炉排帽117给沉积层一个支撑力，使主动正转炉排112、从动正转炉排113和反转炉排114旋转更加容易，从而可使驱动电机的功率降低。从动正转炉排113和炉排帽117的底部形成剪切力以将炉渣进行破碎，从动正转炉排113和反转炉排114形成剪切力以将炉渣进行破碎。

图4是本发明提供的另一种旋转炉排的组成示意图，图4所示的旋转炉排与图3所示的旋转炉排组成基本相同，所不同的仅是，图4所示的旋转炉排包括多个从动正转炉排，如从动正转炉排113和从动正转炉排121，它们均固定连接于正转轴套116上，且炉排帽117的下端也固定连接在正转轴套116上，炉排帽117的下端平面正中央设置有圆形通孔，通孔中设置有轴承，固定轴116的末端设置在轴承中。如此结构，电动机通过齿轮箱连接于锥齿轮的轴上，电动机得电旋转经齿轮箱驱动锥齿轮旋转，从而驱动第一环形锥形齿轮正转和第二环形锥形齿轮反转，进一步使主动正转炉排112、多个从动正转炉排和炉排帽117绕固定轴116正转，驱动反转炉排114绕正转轴套119反转。该实施例中，多个正转从动炉排外周和反转炉排外周均设有若干个齿，炉排帽底部的半径、多个正转从动炉排的半径和反转炉排的半径依次增加，且彼此间设置固定间距。

本发明提供的旋转炉排，在炉体不转动的情况下，可使从进料仓301进入的物料形均匀的沉积层，避免了炉内废物堆积，温度波动的现象，也使得残渣结焦成大块的硬渣的现象减少，进一步使工作更加稳定，加快了热解气化速度，提高了效率。

根据本发明一个实施例，用于驱动旋转炉排的驱动机构中的电动机至少包括定子和转子，所述定子上至少具有三个绕组，优选五个，采用不对称的驱动电路进行驱动。

图5是本发明提供的电动机的驱动电路，如图5所示，驱动电路将电动机沿圆周依次布置的五个结圈绕组l1、l2、l3、l4和l5分成不对等的两组，主通道和从通道。所述主通道包括三个相互连接的线圈绕组l1、l3和l5，驱动电路包括第一到第八电开关k1、k2、k3、k4、k5、k6、k7和k8，每两个电开关相串联并连接于第一电源vcc1的两输出端，其中，第一线圈绕组l1的第一端连接于第一电开关k1和第二电开关k2相串联的中间节点，第二端连接于第三线圈绕组l3的第一端；第三线圈绕组l3的第一端连接于第三电开关k3和第四电开关k4相串联的中间节点，第二端连接于第五线圈绕组l5的第一端；第五线圈绕组l5的第一端连接于第五电开关k5和第六电开关k6相串联的中间节点，第二端连接于第七电开关k7和第八电开关k8相串联的中间节点,第一到第八电开关k1、k2、k3、k4、k5、k6、k7和k8的控制端连接于第一相驱动电路（图5中未示），以控制各个电控开关的通断，以通过第一到第八电控开关将第一电源vcc1所输出的直流电压转换为交流电压并提供给线圈绕组l1、l3和l5。从通道包括二个相互连接的线圈绕组l2和l4，驱动电路还包括第九到第十四电开关k9、k10、k11、k12、k13和k14，每两个电开关相串联并连接于第二电源vcc2的两输出端，其中，第二线圈绕组l2的第一端连接于第九电开关k9和第十电开关k10相串联的中间节点，第二端连接于第四线圈绕组l4的第一端；第四线圈绕组l4的第一端连接于第十一电开关k11和第十二电开关k12相串联的中间节点，第二端连接于第十三电开关k13和第十四电开关k14相串联的中间节点。第九到第十四电开关k9、k10、k11、k12、k13和k14的控制端连接于第二相驱动电路（图5中未示），以控制各个电控开关的通断，以通过第九到第十四电控开关将第二电源vcc2所输出的直流电压转换为交流电压并提供给线圈绕组l2和l4。

本发明提供的电动机驱动电路，即使某个电源、电开关或线圈绕组故障，其它电源、电开关、线圈绕组工作正常情况下，电动机都可以正常工作，如此提高了其工作容错能力，提高了可靠性。

以上结合附图，详细说明了本发明的工作原理。但是本领域的普通技术人员应当明白，说明书仅是用于解释权利要求书。但本发明的保护范围并不局限于说明书。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明批露的技术范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。