一种小型生活垃圾焚烧炉的布风管的制作方法

本实用新型涉及垃圾无害化、减量化分散式处置领域，尤其涉及一种小型生活垃圾焚烧炉的布风管。

背景技术：

对于地广人稀的山区、草原、沙漠等地区的乡村来，生活垃圾日均产生量不大、难以大规模集中，不适合采用我国目前大中型城市的生活垃圾集中处置模式。采用小型垃圾焚烧炉进行因地制宜的分散式处置，达到生活垃圾的减量化、无害化的目的，是比较好的选择。

生活垃圾的焚烧过程一般会经过两个没有明显分界的阶段，第一个阶段是挥发分燃烧阶段，也即初烧阶段，在该阶段，垃圾会被加热、升温、起燃，有些组分会因加热而气化，产生可燃气体并燃烧，有些组分则会碳化，形成残炭，该阶段产生的有害污染物主要是成分非常复杂的VOCs、PM等物质，其中VOCs以各种HC居多，甚至包括分子链较长的HC，该阶段反应过程迅速且不易控制，需氧量也较多；第二个阶段是残炭燃烧的阶段，也即深烧阶段，该阶段的反应速度相对较慢，产生有害污染物主要是CO等分子较小的气态物质。焚烧炉外排烟气中的有害污染物主要来自第一阶段。

一般来说，无论是小型垃圾焚烧炉还是大型垃圾焚烧炉，焚烧单位质量的生活垃圾的理论耗气量都可以根据经验或者试验获得，为了保证焚烧效果，实际供气量必须比理论耗气量更多。但对于小型焚烧炉来说，由于垃圾入炉前未经预处理，进入焚烧炉后不同部位的垃圾分布状态存在巨大的差异，为了保证垃圾在炉内的焚烧状态达到预期效果，往往采取比大型焚烧炉大得多的过量供气系数。以大型炉排炉为例，过量供气系数一般在1.7左右，而小型垃圾焚烧炉的过量空气系数有时甚至超过3.0，意味着将近三分之二的入炉空气实际上没有参与焚烧就排出炉膛，这样会造成几方面负面效果，首先，一定质量的垃圾燃烧产生的热量是有限的，大量的常温空气，也即冷空气送入炉膛，会使得炉膛温度难以达到预期的高度，如果炉膛温度过低，烟气中的有害污染物质，如二噁英等不能利用高温环境分解，将给后处理系统带来极大的难度，尤其是对于含水率较高的低热值生活垃圾，更加密实，容易结块，空气不易与火头接触，需要采取更大的过量供气系数才能保证垃圾维持燃烧，这样炉温更低，烟气处理难度更大；其次，烟气产生量与供入炉膛的空气量是正相关的，垃圾量既定的情况下，过量供气系数越大，烟气量越多，后处理系统的负荷越大，投资和运行成本越高；再次，供气量与焚烧系统的主风机能耗也是正相关的，过量供气系数越大，主风机能耗相应越高，焚烧系统的运行成本也会越高，也即增加了垃圾的综合处置成本。

可事实上，小型垃圾焚烧炉供给的掺烧空气往往是从下往上先渗流经过深烧垃圾层，再到进入初烧垃圾层，由于垃圾组分、状态的复杂性，即使过量供气系数再大，也很难保证初烧垃圾层的各个火头部位都能得到充分的供氧。所以，如何组织垃圾燃烧过程中掺烧空气的流场一直是困扰小型生活垃圾焚烧炉设计的难题。

如能研制一种用于小型垃圾焚烧炉的布风系统，既有利于垃圾与空气更好的结合，改善垃圾燃烧效果，又能降低焚烧炉的过量供气系数，降低焚烧炉的运行成本，将对小型焚烧炉的研究和发展具有重要意义。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种小型生活垃圾焚烧炉的布风管，本实用新型将空气主动地送往垃圾层的需要部位，特别有利于消除垃圾焚烧过程中因局部差异造成的“短路通道”，提高空气利用率，从而有利于适当降低过量供气系数，升高炉温，减少烟气产生量和烟气中有害污染物质的含量，进而减少烟气后处理系统的负荷，节省运行成本。本实用新型有利于排渣，大大的减少了维护的难度。

本实用新型包括布风管总成，所述布风管总成包括横管和主风管；所述主风管一端连于横管，并与之相连通，另一端竖直地指向上方；所述横管对应主风管的部位设有方向向下的排渣口，所述排渣口上设有堵盖；所述横管一端设有进口法兰，并与进气管相连通，另一端设有出口法兰，与盲法兰配合安装；所述主风管的侧壁上设有射流孔，顶端设有顶锥。优选的，本实用新型的所述横管对应主风管的部位设有方向向下的排渣管道，排渣口位于排渣管道的端部。由于主风管深入垃圾内部，其在燃烧的各个阶段都会有物质通过射流孔进入主风管中，使用时间越久，其管径越小，通风量越少。在未安装排渣口时，经常堵塞，需要拆卸维修，为了方便排渣，本实用新型还采用在横管的端部设置有出口法兰，打开盲法兰，通过进气管10进气将物质通过出口法兰吹出，在技术人员不需要深入灰坑的情况下就可以对管道内的物质进行排除。本实用新型通过横管进风，一般采用外界的气体，而不是利用焚烧炉内的气体。

所述的布风管总成安装在焚烧炉上时，所述横管的两端分别穿过炉体的侧壁并安装在炉体的侧壁上，侧壁内侧的部分处于炉排下方的灰坑中，所述的主风管穿过炉排以及炉排上方的深烧垃圾层，插入初烧垃圾层的内部。

所述主风管上位置最低的射流孔位于初烧垃圾层与深烧垃圾层的交界部位，其余射流孔处于初烧垃圾层中。

本实用新型所指的深烧垃圾层和初烧垃圾层为本领域技术人员所熟知的概念，本领域技术人员知晓深烧垃圾层和初烧垃圾层的高度，其射流孔的位置是明确的。

本实用新型的主风管的插入深度以及射流孔的位置对提高空气的利用率具有比较大的影响，一般来讲，射流孔的最低位置位于炉膛的1/8-1/7处，主风管的最高位置位于1/4-2/7 处，此时具有较好的空气利用率，燃烧所产生的有害物质最少，燃烧最充分。

本实用新型的设置有射流孔的主风管处内凹，形成凹陷的凹槽，垃圾在射流孔处位置不和主风管形成强烈的挤压力，一方面增大了射流孔的出风速度和出风量，另一方面减少了物质通过射流孔进入主风管的可能性。

所述的布风管总成的数量为1或者大于1的自然数。

所述主风管通过连接管与横管相连通。

所述的布风管总成还包括与横管相连通的辅助风管，所述辅助风管皆竖直向上安装，其上也设有射流孔，顶端也设有顶锥。

所述的辅助风管的数量为大于1的自然数。

所述的辅助风管通过支管与横管相连通。

所述横管及连接管上分别设置带有堵盖的排渣口。

所述连接管上设置有竖直向上安装的主风管，主风管成三角形或者四边形排列；或者，所述连接管为圆环形，横管穿过连接管的两端并与之连通，连接管上设置有多个竖直向上的辅助风管，辅助风管围绕主风管对称排列。

本实用新型的主风管的数量优选至少为2个，更优选为4个，其中连接管优选为圆形，这种多层次的布局有利的提高了气体在炉膛内的气流环境，使燃烧更加充分，对于各个不同部位的有害物质都可以做到有效清除，大大的提高了燃烧的效率。

当需设置多根主风管时，可通过连接管将部分主风管与横管相连通，且各主风管分别对应一个带有堵盖的排渣口。

特别地，当主风管的数量为2时，所述的两根主风管可均直接设在横管上；当主风管的数量为3时，可将其中一根主风管直接设于横管上，其它两根设在与横管相连通的连接管上；当主风管的数量为4时，可将其中的两根直接设于横管上，另两根通过连接管与横管相连，等等。总之，具体布设方式以提高主风管在炉膛横截面上的布局均衡为宗旨。

所述的布风管总成，还可设置辅助风管，所述的辅助风管也与横管相连通，其上也设有射流孔，顶端也设有顶锥；可一根主风管配设多根辅助风管，也可多根主风管配设多根辅助风管；当所述的辅助风管数量为多根时，可将部分辅助风管直接设在横管上，另一部分通过支管与横管相连通，或者，所有辅助风管皆通过连接管与横管相连；对应每根辅助风管可设置排渣口。

优选的，如图12所示，本实用新型的横管上连通有支管，此时，支管为连接管，支管为环形，横管贯穿支管的中心点，所述支管上设置有多个竖直向上的辅助风管，本实用新型的气流均匀布置在炉膛内，炉膛内的气体流向合理，垃圾被松散的支撑在炉膛内，相比单个主风管(如图1所示)的结构，其氧气的利用率要大至少25％，有害气体的产生量要低23％；同样的气体供应量，炉温要高10％。

需特别指出的是，所述的布风管总成安装在焚烧炉上时，所述的横管并非一定水平，也即，可能会存在进口法兰端位置稍高、出口法兰端位置稍低，在主风管竖直设置时，主风管与横管并不一定垂直。

通过实验验证发现，只单独设置一根主风管，通过外部气流直接对主风管进气时，一方面主风管经常堵塞，导致进气量减少，风力不足，不足以辅助燃烧；另一方面，由于主风管和风机直接连接，导致热量直接通过主风管进入风机，会导致风机的使用寿命大大缩短，严重的会导致损毁。因此，本实用新型通过设置有一根横管连接风机，横管的方向和主风管的方向垂直，热量不容易通过主风管、横管再进入风机。本实用新型在横管上还设置有排渣口、盲法兰和出口法兰。未燃烧的物料和燃烧之后的异物通进入主风管和横管后，通过排渣口、盲法兰可以很快排出。本实用新型在排出异物时，不需要工作人员进入灰坑，可以直接打开出口法兰，通过风机进风，将异物从出口法兰排出。

主风管的数量为1时，经常导致垃圾燃烧不充分，局部的垃圾燃烧非常快，导致形成通风管路，空气通过这部分的通风管路上升，导致其他部分的垃圾不能得到充足的氧气供应，燃烧不充分，产生污染严重的气体，影响垃圾焚烧效率。通常来讲，一般采用加大风力、升高主风管的高度来解决此问题，本实用新型人采用多根主风管，特别是在主风管的四周设置有多根辅助风管的方式，辅助风管的高度为主风管高度的1/3-1/2，辅助风管的直径为主风管的直径的1/3-1/2。研究人员发现，采用图12的结构，横管贯穿圆形的连接管的直径方向，并和连接管连通，在连接管上设置有四根环绕主风管的辅助风管，采用上述结构，相比一根主风管的结构，本实用新型在单位时间的处理效率要高出50％；相比单纯的多根主风管，本实用新型在单位时间的处理效率要高出20-25％，这是本实用新型人在实际验证之前所没有想到的。

本实用新型的主风管或者辅助风管具有一定厚度，分布在其上的射流孔优选为锥形孔，靠近主风管和辅助风管的外壁的方向，射流孔的直径越小，风力越大，且在射流孔的外壁面上设置有凹槽，采用此种结构，相比一般的射流孔结构，实用新型人认为，其燃烧效率应该变动不大，垃圾或者异物掉落入风管的数量和尺寸应该会减少20％，但是实用新型人实际验证发现，采用本实用新型的上述结构垃圾或者异物掉入风管的数量和尺寸应该减少了80％，处理效率提高了50％，有害气体的排出量更是减少了60％，大大出乎实用新型人的预料。

本实用新型的工作原理为，焚烧炉工作时，来自进气管的补充供风，依次经过横管、主风管或者辅助风管，从射流孔排出，将补充供风直接送往火头前锋位置，为初烧垃圾层的燃烧提供所需的氧气；当有少数异物通过射流孔进入主风管或者辅助风管内部时，可打开排渣口上的堵盖，让异物排至灰坑；或者打开盲法兰，让补充供风直接将异物吹出横管。

本实用新型的有益效果为：1)通过主风管和辅助风管的布置，主动使炉膛的流场变得均匀，特别有利于消除垃圾焚烧过程中因局部差异而被动形成的“短路通道”，提高空气利用率，从而有利于降低过量供气系数，也即在保证燃烧状态良好的前提下，可通过总供气量的减少来降低烟气的产生量，进一步可降低烟气后处理系统的运行负荷和主风机的能耗；2)主风管和辅助风管对垃圾的顶托作用，可使入炉后的垃圾堆积得更加松散，也即在垃圾层中会留有更多的空隙供气流流通，尤其适合易于结块成团的垃圾，有利于提高垃圾燃烧时与空气接触的充分性，改善燃烧效果、升高炉温，减少HC物质，尤其是分子链较长的HC物质的生成，进而减少烟气后处理系统的负荷，节省运行成本。

附图说明

图1为本实用新型所提供的小型生活垃圾焚烧炉的布风管的结构之第一类方案，及其在焚烧炉上的安装方式的主视图。

图2为图1的Ⅰ处局部放大图。

图3为图1的Ⅱ处局部放大图，堵盖(14)处于关闭的状态。

图4为在图3的基础上，堵盖(14)处于打开的状态。

图5为布风管总成(6)的轴测图之第一种实施方案。

图6为布风管总成(6)的轴测图之第二种实施方案。

图7为布风管总成(6)的轴测图之第三种实施方案。

图8为布风管管总成(6)的轴测图之第四种实施方案。

图9为本实用新型所提供的用于小型生活垃圾焚烧炉的布风管的结构之再一类方案，及其在焚烧炉上的安装方式的局部剖视图。

图10为图9的A-A向剖视图。

图11为布风管总成(6)的轴测图之第五种实施方案。

图12为布风管总成(6)的轴测图之第六种实施方案。

其中，图1至图12中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1炉体、2炉膛、3初烧垃圾层、4深烧垃圾层、5炉排、6布风管总成、7盲法兰、8灰坑、9补充供风、10进气管、11横管、12主风管、13排渣口、14堵盖、15顶锥、16射流孔、 17进口法兰、18出口法兰、19连接管、20辅助风管、21支管。

具体实施方式

本实用新型的核心为提出一种用于小型生活垃圾焚烧炉的布风管的结构，该结构通过将补充供风直接送往初烧垃圾层的火头部位，主动地优化流场、强化垃圾在焚烧过程中与空气结合，消除垃圾焚烧过程中因局部差异而被动形成的“短路通道”，有利于提高掺烧空气的利用率，降低供气过量系数，提升炉温，减少烟气产生量，减轻烟气后处理系统的负荷，节省主风机的能耗。

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

实施例1

如图1所示，并结合图2、图3、图4、图5，其中，图1为本实用新型提供的用于小型生活垃圾焚烧炉的布风管的结构之第一类方案，及其在焚烧炉上的安装方式的主视图；图2 为图1的Ⅰ处局部放大图，展示了主风管12顶部的结构；图3为图1的Ⅱ处局部放大视图，展示了排渣口13与横管11的连通方式及其堵盖14的配装关系；图4为在图3的基础上，堵盖14处于打开状态，展示了排渣口13的排渣方式；图5为布风管总成6第一种实施方案的轴测图。

所述的小型生活垃圾焚烧炉的布风管，其结构为，包括一套或者多套布风管总成6，所述的布风管总成6包括横管11和主风管12，所述的主风管12一端连于横管11，并与之相连通，另一端竖直地指向上方，所述的横管11对应主风管12的部位设有方向向下的排渣口13，所述排渣口13上设有堵盖14；所述的横管11一端设有进口法兰17，并与进气管10相连通，另一端设有出口法兰18，与盲法兰7配合安装；所述的主风管12的侧壁上设有射流孔16，顶端设有顶锥15。

所述的布风管总成6安装在焚烧炉上时，所述的横管11穿过炉体的侧壁并安装在炉体1 的侧壁上，其两端伸出至炉体1侧壁的外侧，总体处于炉排5下方的灰坑8中，所述的主风管12穿过炉排5以及炉排5上方的深烧垃圾层4，插入炉膛2中的初烧垃圾层3，位置最低的射流孔16位于初烧垃圾层3与深烧垃圾层4交界的部位，其余孔处于初烧垃圾层3中。

焚烧炉升炉前，垃圾进入炉膛2过程中，必有部分垃圾会与主风管12接触，由于主风管 12上设有顶锥15，有利于将垃圾破包，结块打散；另外在垃圾形成堆层时，由于主风管12 的顶托作用，会使得垃圾堆层变得更加松散。

焚烧炉工作时，来自进气管10的补充供风9进入横管11，然后进入主风管12，并从各射流孔16流出形成多股气流，将含有充足氧气的补充供风9直接送往初烧垃圾层3的火头前锋位置，并强化补充供风9与初烧垃圾层3的接触，为出烧垃圾层3的燃烧提供所需的氧气；焚烧炉运行一段时间之后，可能会有少数垃圾等异物通过排气口13进入主风管12，进而积存排渣口13的内部，可打开排渣口13上的堵盖14，让异物排至灰坑8内，如果异物滞留在横管11内，可打开盲法兰7，让补充供风9直接将异物吹出横管11，从而保证布风管总成6 的内部不至被堵塞。

随着焚烧过程的进行，垃圾的体积会逐渐减小，垃圾会逐渐向下移动甚至塌落，初烧垃圾层3会逐渐向深烧垃圾层5转变，高度会逐渐下降，由于主风管12上设有顶锥15，有利于初烧垃圾层3顺利下落；当初烧垃圾层3的高度降至一定程度后，须向炉膛添加新鲜垃圾，重复上述过程。

基于上述的结构及工作原理，每套布风管总成6所包括的主风管12可以是一根，也可以是多根，具体数量取决于炉膛2水平方向横截面的尺寸：当炉膛2横截面的面积较小时，可仅设一根主风管12；当炉膛2横截面的面积较大时，可设置多根主风管12；当需所述主风管 12有三根或者三根以上时，可通过连接管19将部分主风管12与横管11相连通；当所述主风管12有两根或者两根以上时，各主风管12的长度、射流孔16的位置可不一样，原则上，距离炉膛2上下方向中心线越近者，长度越长，其射流孔16的位置越高；各主风管12分别对应一个带有堵盖14的排渣口13。

在小型焚烧炉的具体工程设计时：当主风管12有两根时，如图6所示，可通过调整横管 11方向的方式，将两根主风管12全部直接设在横管11上；当主风管12有三根时，如图7 所示，可将其中一根或者两根直接设于横管11上，其它两根或者一根设在与横管11相连通的连接管19上；当主风管12有四根时，如图8所示，可将其中的两根直接设于横管11上，另两根通过连接管19与横管11相连，等等。总之，主风管12的具体数量及其的布设方式以补充供风9在炉膛2内形成的流场均衡、有利于提高初烧垃圾层3的燃烧效果为宗旨。

实施例2

如图9、图10、图11所示，其中，图9为本实用新型所提供的用于小型生活垃圾焚烧炉的布风管的结构之再一类方案，及其在焚烧炉上的安装方式的局部剖视图；图10为图9的 A-A向剖视图，展示了一种主风管12与辅助风管20的配置方案；图11为基于图9方案的布风管总成6的轴测图。

该实施例与实施例1主要不同之处在于：如图11所示，在主风管12的周边设置四根辅助风管20，所述辅助风管20上也设有射流孔16，顶端也设有顶锥15；所述的辅助风管20 分别通过支管21与横管11相连通，对应各辅助风管20单独设置一根支管21。

或者，如图12所示，也可每两根所述的辅助风管20共用一根支管22与横管11相连通；

当然，基于该实施例的基本思想，可一根主风管12同时配设多根辅助风管20，也可多根主风管12同时配设多根辅助风管20；当所述的辅助风管20有多根时，各辅助风管20可直接设在横管11上，也可通过支管22与横管11相连通；对应每根辅助风管20可分别设置排渣口13，或者部分不设置排渣口13。

该实施例的工作原理与实施例1基本相同。

以上对本实用新型所提供的一种用于小型生活垃圾焚烧炉的布风管的结构和原理进行了详细介绍，文中通过具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，而实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

还需说明的是，第一，在本实用新型技术方案的描述中，为了清楚地描述本实用新型的技术特征所使用的“上”、“内”、“侧”等均是按照本实用新型中涉及的小型生活垃圾焚烧炉正常安装时相对于地面的正常方位而言的，例如，距离地面更高的方位为“上”、靠近焚烧炉竖直方向中心线的一侧为“内”，垂直于上下的方向为“侧”等等；第二，本实用新型主要用于小型生活垃圾焚烧炉，但并不意味着本实用新型提出的结构不能适用于其它类型的焚烧炉，其完全可以应用于处置包装垃圾、医疗垃圾、食品厂的垃圾等其它的小型焚烧炉。