塔式多级炉排分级气化燃烧炉的制作方法 专利技术说明

燃烧设备;加热装置的制造及其应用技术1.本发明涉及固体废弃物焚烧技术领域，具体为塔式多级炉排分级气化燃烧炉。背景技术：2.现有的固体废弃物处理技术主要有焚烧、卫生填埋、堆肥等。焚烧处理具有减量效果明显，无害化彻底，占地量小，二次污染少等诸多优点，符合我国可持续发展的战略要求。目前常见焚烧设备有机械炉排焚烧炉、固定床/立式旋转气化燃烧炉。其中分级气化燃烧技术利用传统直接焚烧技术与热解气化技术的优势，通过热解气化产生的合成气及残炭燃烧产生的热量维持自身的热解气化反应，无需添加辅助热源，使得固体废弃物处理过程更为安全彻底，逐渐成为了广大乡镇和地广人稀的西部县镇生活垃圾、农林生物质及其制备的垃圾衍生燃料和生物质成型燃料等固体废弃物分散式处置的最佳选择，因此，该技术是一种具有较大发展前景的固体废弃物处理技术。3.针对我国乡镇生活固体废弃物成分复杂、来源多样、分布广泛，并随季节和地域变化，固体废弃物的产量和组分波动较大，尤其是多尺度、热值低、水分含量高的特点，现有的焚烧设备在使用过程中仍常出现以下问题：4.1.基于我国乡镇固体废弃物成分复杂、高水分、低热值等特性，为了确保在固定床/立式旋转气化燃烧炉内的热解气化燃烧工艺正常进行，需要添加分选、破碎、磁选、烘干等预处理工艺及设备，导致投资较大，同时由于工序繁多容易导致故障点增多，使用及维护成本相应增加。5.2.单台套立式旋转气化燃烧炉处理量不灵活，各个腔室的容量固定，在面对不同组分和含量的固体废弃物物料时，很难达到最优解。6.3.炉膛内部热化学反应空间及排渣热解气化室狭小，疏松、搅动及混合机构效果不明显，布料及布分均匀性难于保证，加之固体废弃物物理及化学特性分布严重不均，同时在热解气化工艺条件下炉内固体废弃物也容易出现结焦、成团结块的情况。7.针对上述问题，目前有如下专利，专利1一种大容量高负荷的双炉膛垃圾焚烧装置(cn216591722u)，该装置采用双炉膛对称布置的结构，由2个干燥炉排和燃烧尽炉排对称的设置在炉膛的底部，共同组成一个炉膛的燃烧空间。专利2一种一体式固定床固体废弃物高效气化燃烧炉，在1个炉体内自下往上同轴设有固定床气化段、干燥热解段、可燃气体燃烧段，固定床气化段底部设有排渣口，炉篦为3～7层宝塔型通气结构。8.然而，将以上成果应用于小型乡镇固体废弃物处置时，会出现处理工序及设备繁多、整个工艺控制较复杂，整个炉体结构高大、厂房及设备投资也较大，采用单一的立式热解气化炉及其排渣通道狭小，也容易出现堵料情况。对比传统的炉排式焚烧技术，采用气化燃烧技术产生的污染物及烟气量更少，烟气净化成本更低。技术实现要素：9.本发明意在提供一种用于乡镇固体废弃物处置的小型化的塔式多级炉排分级气化燃烧炉，以解决现有固体废弃物焚烧装置中，对固体废弃物处理的灵活度不高，固体废弃物的分散度、打散度、均匀性受限，翻转、搅动效果欠佳的问题。10.为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：11.塔式多级炉排分级气化燃烧炉，包括炉体和送风机构，炉体内设置有热解气化室，热解气化室上方两侧均连通有干燥热解室，热解气化室下方两侧均连通有气化燃烧室，两个干燥热解室之间设置有干燥热解炉膛控制闸门，热解气化室与两个气化燃烧室之间均设置有热解气化炉膛控制闸门，干燥热解室内设置用于往热解气化室推送被焚烧物的干燥热解炉排，干燥热解室上开有与干燥热解炉排连通的入料口，气化燃烧室底部开有排灰口，热解气化室与排灰口之间设置有用于将燃烧的灰烬推送到排灰口的气化燃烧燃烬炉排，干燥热解炉排和气化燃烧燃烬炉排均为顺推式炉排。12.本方案的原理为：13.本方案的两个干燥热解室和两个气化燃烧室可根据待处理固体废弃物量、干燥热解、热解气化工况，选择交替连通、单侧连通或四室同时使用。处理固体废弃物时，固体废弃物从入料口投入到干燥热解室内，在干燥热解室内的干燥热解炉排的运动下进行传送、搅动，跌落至热解气化室内，此过程中固体废弃物在干燥热解室内的气体作用下实现干燥，部分固体废弃物可热解气化。进入热解气化室的固体废弃物在热解气化室内堆积层叠，并在气化燃烧室炉膛辐射热、燃烧热量和一次风的作用下继续发生热解气化反应，实现固体废弃物的层燃。热解气化后的固体废弃物残余物在气化燃烧燃烬炉排的运动作用下不断进入气化燃烧室，在气化燃烧燃烬炉排、炉膛辐射热、二次风的作用下完全燃烧、燃烬，最终变成灰渣从排灰口排出。14.本方案的有益效果为：15.1、本方案设计了两个干燥热解室和两个气化燃烧室，设计五个相互独立的腔室并集成一体，通过干燥热解炉膛控制闸门和热解气化炉膛控制闸门的启闭，可实现两个干燥热解室、两个气化燃烧室和热解气化室的交替联通、单/双室热解干燥、单/双室气化燃烧，可根据固体废弃物性质和处理量灵活选择处置路径，处理量大，可实现双向入料、排料，并能够分室调控，容易调节炉内气氛，确保干燥工艺及效果。16.2、设计出五个相互独立的腔室并集成一体，实现多级顺推分级气化，空间利用合理，利于控制炉体整体宽度，降低炉体整体高度，并能确保工艺效果和固体废弃物处理量，利于高含水率、低燃烧热值的固体废弃物处理。17.3、炉内空间设计和分布合理，在炉排焚烧炉的基础上，集成立式燃烧炉结构，热解气化室内不设炉排，固体废弃物在热解气化室内的运动发生本质变化，通过跌落运动变得松散，利于炉膛辐射热、燃烧热和气体的充分作用，增加了固体废弃物的松散度、燃烧充分性，防止了固体废弃物出现结焦、成团结块的情况，且降低了排渣不畅、机械卡死的几率。18.4、本方案集成了炉排炉的干燥热解炉排，固体废弃物不需要任何预处理可直接进炉燃烧，实现快速燃烧，效率高，对于高含水率、低燃烧热值的固体废弃物更是可以通过两个干燥热解室分区干燥热解，并利用两个气化燃烧室分区燃烧，确保了高含水率、低燃烧热值固体废弃物的焚烧工艺及效率。19.5、设计热解气化室，便于复杂、高含水率、低热值的固体废弃物在热解气化室充分热解气化，便于固体废弃物中的有机组分的大分子发生断裂，转化为小分子燃烧气、燃烧油，利于后续气化燃烧和固体废弃物的无害化、减量化。20.本方案相对于我们的对比文件有如下差异：21.1、专利1中的干燥炉排和燃烧尽炉排分别对应料层中的固体废弃物发生热解、燃烧反应两个独立的过程，没有热解反应，而在本方案的主/副干燥热解炉排上主要实现固体废弃物的干燥和少量热解反应。22.2、专利1采用双炉膛对称布置的结构，由2个干燥炉排和燃烧尽炉排对称的设置在炉膛的底部，共同组成一个炉膛的燃烧空间，单独看一边其与传统的两段式炉排完全一样，固体废弃物仍然是顺着炉排运动和焚烧，而本方案具有主干燥热解室、副干燥热解室、热解气化室、气化燃烧室多个腔室，固体废弃物从主干燥热解室、副干燥热解室跌落到热解气化室内，固体废弃物的运动方式发生本质变化，通过跌落运动变得松散，增加了固体废弃物的松散度、燃烧充分性。23.3、本方案还设有热解气化+气化燃烧室，热解气化室利于垃圾充分热解气化，便于复杂、高水分、低热值的乡镇垃圾在热解气化室充分热解气化，便于垃圾中有机组分的大分子发生断裂，转化为小分子燃烧气、燃烧油等可燃气体，利于在后续气化燃烧室内燃烧燃烬以及促进所有垃圾物料的无害化、减量化处置；热解气化室的空间及尺寸设计合理，确保垃圾及水蒸气和可燃气体在热解气化室中自上而下的畅通运动，利于垃圾的充分热解气化。24.4、专利2中1个炉体内自下往上同轴设有固定床气化段、干燥热解段、可燃气体燃烧段，气体流向为自下而上流动，为上吸式。而本方案具有多炉膛多功能、气体流向为下吸式，在处理固体废弃物时，更易产生更多的可燃性气体，热值也较高，对于下吸式的存在灰分更多的问题，本方案采用的炉排式结构和热解气化室可较好地解决。25.进一步，入料口连通有料仓且连通处设置有卸料阀。26.有益效果：料仓用于暂存固体废弃物，卸料阀打开后，可实现短时间内自动持续下料；设置卸料阀可实现入料口的机械密封和料仓料封同时起作用，使密封效果更佳，保证了炉体内的气氛可控性，确保干燥工艺进行。27.进一步，热解气化室底部设置有分流塔，分流塔上开设有助燃风口。28.有益效果：1、热解气化室内的固体废弃物刻在分流塔的作用下实现分流和导向，使其更加顺畅和均衡的移动至气化燃烧燃烬炉排上，利于形成均衡的反应过程，同时也防止固体废弃物在热解气化室内结焦、成团结块，降低了热解气化室内固体废弃物排出不畅、机械卡死的几率；2、分流塔上开设助燃风口可将送风机构的热风引入热解气化室内，保证燃烧效果。29.进一步，干燥热解炉排和气化燃烧燃烬炉排均倾斜设置，干燥热解炉排和气化燃烧燃烬炉排的单排炉排面与水平面的倾角为0度，整体炉排面与水平面倾角为16-18度，干燥热解炉排的低端与热解气化室连通，气化燃烧燃烬炉排的低端与排灰口连通、高端与热解气化室连通。30.有益效果：干燥热解炉排和气化燃烧燃烬炉排倾斜设置，且整体炉排面与水平面倾角为16-18度，16-18度对应的活动炉排行程最佳，能够保证固体废弃物在干燥热解炉排上有足够的停留时间，干燥达到预期效果(含水量30％左右)，在炉排运动的基础上叠加倾斜的作用，能够更加顺利的推送固体废弃物，防止固体废弃物在炉排上结焦和成团结块，提高运行效率。31.进一步，送风机构包括干燥段低温烟气通道、气化燃烧段一次风通道、二次风入口和烟气循环通道，二次风入口设置在气化燃烧室上，干燥段低温烟气通道内设置有温度传感器；炉体侧壁内设置有余热利用室，余热利用室一端与烟气循环通道连通，余热利用室另一端开有中温烟气出口，气化燃烧段一次风通道设置在余热利用室的外侧壁内。32.有益效果：1、炉体侧壁内设置余热利用室，通过烟气循环通道将固体废弃物在气化燃烧室内燃烧产生的高温烟气引入余热利用室，可对干燥热解室进行保温，确保干燥工艺和效果；2、通过将气化燃烧室产生的高温烟气引入余热利用室，气化燃烧段一次风通道设置在余热利用室外侧壁内，烟气进入余热利用室内后，不仅能够给干燥热解室进行保温，还能够对干燥段低温烟气通道内的一次风进行加热，加热后的一次风通入气化燃烧室更有利于燃烧反应进行，保证燃烧工艺和效果。33.进一步，余热利用室内设置有若干扰流板，扰流板将余热利用室分隔为s型；气化燃烧段一次风通道呈s型设置。34.有益效果：1、设置扰流板可在余热利用室内形成s型的烟气流动路径，高温烟气沿s型的流动路径流动，可延长高温烟气在余热利用室内的停留时间，利于充分利用高温烟气的热量，提高干燥热解室的保温和一次风的加热效果；2、高温烟气中的颗粒物可在受到多个扰流板的阻挡后滞留在余热利用室内，降低中温烟气出口的粉尘排出量，且高温粉尘滞留在余热利用室后，高温粉尘中的热量也得以回收，更加有利于余热利用室内的热回收效果；3、气化燃烧段一次风通道呈s型布置，形成s型风道，一次风沿s型风道流动可延长一次风在余热利用室外侧壁内的停留时间，确保一次风与余热利用室内的高温烟气的热交换效果。35.进一步，炉体上设置有压力传感器，炉体内设置有温度传感器。36.有益效果：设置压力传感器和温度传感器便于工作人员准确知晓各反应段的温度和炉体内的压力，实现温度与压力实时调控。37.进一步，干燥热解炉排、备用干燥热解炉排和燃烧炉排下方设置有出渣通道，出渣通道贯穿炉体内外。38.有益效果：利用工具插入出渣通道内从外向内推动，即可将干燥热解炉排和气化燃烧燃烬炉排下方的灰烬推入到炉体内，实现除灰，防止灰渣过多干涉炉排运动，阻碍热量、热风传递。39.进一步，干燥热解室能够单独干燥物料，当物料的含水量达到20-30％时，开启干燥热解炉膛控制闸门，当新进物料输送达到干燥热解炉排的低端时，关闭干燥热解炉膛调节闸门；当气化时长30～45min时，开启一个或两个热解气化炉膛控制闸门，实现两个气化燃烧室间歇交替工作。40.有益效果：设计两个干燥热解室，可利用其中一个干燥热解室单独对物料干燥热解，利于高含水率、低燃烧热值的固体废弃物处理，高含水率、低燃烧热值的固体废弃物单独经一个干燥热解室干燥热解达到预期干燥效果，即含水量达到20-30％时，开启炉膛调节闸门将干燥后的固体废弃物输送至气化燃烧室内，同时在该干燥热解室中新进物料，当新进物料输送达到该干燥热解室中的干燥热解炉排的低端出料口时，即干燥完成的固体废弃物全部进入气化燃烧室，关闭炉膛调节闸门，对新进物料单独进行干燥热解；也可以单独使用一个气化燃烧室，当气化时长30～45min时，并结合料位高低情况，适时开启一个或两个热解气化炉膛控制闸门，实现两个气化燃烧室间歇交替工作。附图说明41.图1为本发明实施例正视方向的纵向剖视图，包含余热利用室；42.图2为本发明实施例的左视图；43.图3为图2的a-a剖视图，图中未示出炉体内部结构；44.图4为图3中余热利用室的内部结构示意图。具体实施方式45.下面通过具体实施方式进一步详细说明：46.说明书附图中的附图标记包括：炉体1、干燥热解室11、干燥热解炉炉膛控制闸门12、热解气化室13、排灰口14、气化燃烧室16、压力传感器18、出渣通道19、热解气化炉膛控制闸门110、气化燃烧段一次风通道2、二次风入口21、干燥热解炉排3、活动炉排片31、固定炉排片32、气化燃烧燃烬炉排4、入料口6、卸料阀61、料仓62、干燥段低温烟气通道7、烟气循环通道81、余热利用室82、中温烟气出口83、扰流板84、分流塔9、助燃风口91。47.实施例：48.如图1、图2和图3所示，塔式多级炉排分级气化燃烧炉，包括炉体1和送风机构，炉体1包括上部的两个干燥热解室11和下部的两个气化燃烧室16，干燥热解室11和气化燃烧室16连通且连通处为热解气化室13。两个干燥热解室11之间铰接有干燥热解炉膛控制闸门12，热解气化室13与两个气化燃烧室16之间铰接有热解气化炉膛控制闸门110。干燥热解室11和气化燃烧室16侧壁上安装有压力传感器18，干燥热解室11和气化燃烧室16内安装有多个温度传感器。49.两个干燥热解室11内均设置有干燥热解炉排3，两个干燥热解炉排3倾斜设置，干燥热解室11顶部开有两个入料口6，两个干燥热解炉排3的高端分别与入料口6连通、低端均与热解气化室13连通。两个入料口6均连通有料仓62，且连通处转动设置有卸料阀61，本实施例中卸料阀61可采用蝶阀。两个气化燃烧室16内均设置有气化燃烧燃烬炉排4，两个气化燃烧燃烬炉排4倾斜设置且高端均与热解气化室13连通、低端分别与开在气化燃烧室16底部的两个排灰口14连通。热解气化室13底部设置有分流塔9，本实施例中的分流塔9为三角形，分流塔9将热解气化室13分隔为倒“y”型，即将热解气化室13底部分隔出两个通道分别与两个气化燃烧燃烬炉排4连通，分流塔9上开有助燃风口91。50.干燥热解炉排3和气化燃烧燃烬炉排4均为顺推式炉排，均包括多排固定炉排片32和多排活动炉排片31，固定炉排片32与活动炉排片31交替设置，固定炉排片32通过螺栓等固定在机架上，活动炉排片31通过驱动机构驱动其在固定炉排片32上往复运动，驱动机构可以采用现有技术中的气缸加连杆机构。干燥热解炉排3和气化燃烧燃烬炉排4底部均开有出渣通道19，出渣通道19横向贯穿炉体1内外。干燥热解炉排3和气化燃烧燃烬炉排4的单排炉排面与水平面的倾角为0度，整体炉排面与水平面倾角为16-18度，本实施例中优选17度。51.结合图4所示，送风机构包括干燥段低温烟气通道7、气化燃烧段一次风通道2、二次风入口21和烟气循环通道。二次风入口21设置在气化燃烧室16上，二次风入口21倾斜设置且倾斜角度为15°，二次风入口21下方安装有燃烧器(图中未示出)，燃烧器采用现有技术中的燃烧器。两个干燥热解室11外侧均连通有一个干燥段低温烟气通道7，两个干燥段低温烟气通道7内均设置有温度传感器。炉体1前后侧壁内开有余热利用室82，前侧余热利用室82右端与烟气循环通道81连通、左端开有中温烟气出口83，后侧余热利用室82左端与烟气循环通道81连通、右端开有中温烟气出口83，余热利用室82内焊接有若干扰流板84，扰流板84将余热利用室82分隔为s型。两个余热利用室82外侧壁内均安装右上述气化燃烧段一次风通道2，气化燃烧段一次风通道2呈s型设置，两个气化燃烧段一次风通道2在底部汇集后与气化燃烧室16连通，用以往气化燃烧燃烬炉排4下方送风。52.具体实施过程如下：53.本方案具有多条处置路径，实际运用时可根据固体废弃物的处理量、含水率、燃料特性等情况灵活选择固体废弃物的处理路径，可单独使用一个干燥热解室11和一个气化燃烧室16、一个干燥热解室11搭配两个气化燃烧室16、两个干燥热解室11和两个气化燃烧室16全开放。54.例如，对于高含水率、低燃烧热值的固体废弃物可利用其中一个干燥热解室11单独对固体废弃物进行干燥热解，此处以左侧的干燥热解室11为例，当物料达到预期的干燥效果后，即物料的含水量达到20-30％时，上方的干燥热解炉膛控制闸门12向右转动，打开左侧的干燥热解室11，将干燥后的固体废弃物输送至气化燃烧室16内，同时在该干燥热解室11中新进物料，当新进物料输送达到该干燥热解室11中的干燥热解炉排3的低端出料口时，即干燥完成的固体废弃物全部进入气化燃烧室16，热解气化炉膛控制闸门12向左转动关闭该干燥热解室11，对新进物料单独进行干燥热解。也可以单独使用一个气化燃烧室16，当气化时长30～45min时，并结合料位高低情况，适时开启一个或两个热解气化炉膛控制闸门110，实现两个气化燃烧室16间歇交替工作。55.对于处理量大的情况，可打开干燥热解炉膛控制闸门12，利用两个干燥热解室11进行双室干燥、两个气化燃烧室16进行双室燃烧，确保干燥工艺、效果和效率；56.对于含水率、燃烧热值一般的固体废弃物或处理量不大的情况，可控制两个干燥热解炉膛控制闸门12均向左转动关闭左侧的干燥热解室11和左侧的气化燃烧室16，单独使用右侧的干燥热解室11和右侧的气化燃烧室16对固体废弃物进行处置。57.本实施例针对两个干燥热解室11和两个气化燃烧室16全开放的情况具体阐述固体废弃物的处理过程：58.在对固体废弃物进行处理时，先将固体废弃物倒入到料仓62内，固体废弃物堆积在料仓62内，需要往干燥热解室11内入料时便打开卸料阀61，每开启一次卸料阀61便完成一次卸料。固体废弃物进入干燥热解室11后落入到顺推式的干燥热解炉排3上，在活动炉排片31的往复运动作用下进行传送、搅动，并在低温烟气和余热利用室82内高温烟气辐射热的作用下充分干燥并发生局部热解反应，析出水蒸气并产生少量热解气。干燥完成的固体废弃物从干燥热解炉排3出料端落下到热解气化室13内堆积，并在气化燃烧室16炉膛辐射热、气相燃烧热量以及加热后的一次风的作用下，继续发生热解及气化反应，产生合成气，同时该料层中穿行而过的水蒸气也会强化该气化反应过程，进一步增加合成气产量。热解及气化后的固体废弃物残余物及少量原生固体废弃物的混合物不断进入气化燃烧燃烬炉排4，并与加热后的一次风大量接触，并在炉膛辐射热、气相燃烧热量、炉排运动等作用下，完全发生气化燃烧反应，变成灰渣后经气化燃烧燃烬炉排4、排灰口排出，即完成固体废弃物的处置。同时，烟气中的可燃气体在二次风的作用下在气化燃烧室16内完全燃烧，充分停留后，高温烟气才进入到余热利用室82中，最终从中温烟气出口83排出经烟气脱硫净化达标后排放或者作为低温烟气继续排入干燥热解室11中继续对下一次处置的固体废弃物进行干燥。59.本方案具有多炉膛多功能、气体流向为下吸式，在处理固体废弃物时，更易产生更多的可燃性气体，热值也较高，对于下吸式的存在灰分更多的问题，本方案采用的炉排式结构和热解气化室可较好地解决。60.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。









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