一種新型的廢棄物焚燒方法及裝置的製作方法

2023-05-17 11:27:26

專利名稱：一種新型的廢棄物焚燒方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種廢棄物焚燒裝置，特別是一種首先把熱力氣化技術應用於醫院、口岸、城鎮及部分工業垃圾處理的一種新型的廢棄物焚燒裝置，屬廢棄物汙染治理的環境保護產品。
近年來，由於經濟的迅速發展，未經處理的廢棄物給環境做成日益嚴重的汙染，隨著環保、衛生和衛生防疫管理工作的進一步加強，對技術性能、產品質量好的焚燒處理設備的需求迅速增加。眾所周知，固體可燃物的燃燒，按其燃燒現象的不同，可分為表面燃燒、蒸發燃燒、分解燃燒和冒煙燃燒等四類。世界各發達國家為適應防止廢棄物的汙染，競相研製、開發各種類型的焚燒爐。國家環保局確定九十年代中國將固體廢棄物的處理及裝備的研製、開發列入優先發展的領域。當前，國內外中小型焚燒爐的爐型，主要有直燃式、轉窯式、旋風式、旋轉床式、熱分解式焚燒爐等。現有比較廣泛應用於環境汙染治理工程中的熱分解焚燒爐，採用熱分解的熱力法技術原理，方型的爐型結構也經不斷改進，取得較好的環境、社會效益。這類廢棄物焚燒裝置，通常廢棄物由投料門投入燃燒室，由燃燒器點火，通過控制裝置調節燃燒工況，廢氣自煙囪排放，灰燼經出灰門排出。由於該焚燒爐設計基於熱分解的方法，存在著燃燒器從爐頂上部噴燃，爐膛內沒有能起自動攪拌廢棄物的異形爐排，以及方型爐設計的爐腔有效容積較立式園柱型爐相對減少和燃燒出現死角等不足之處，故局限了焚燒效率的提高。
本發明的目的是利用煤氣化爐的原理，把氣化燃燒技術應用於中、小型廢棄物焚燒爐的設計上，使研製的新爐型在熱效率處理效果等方面都較傳統爐型優越。
本發明的目的是這樣實現的首先，氣化燃燒技術是建立在區別於表面燃燒、蒸發燃燒、分解燃燒和冒煙燃燒等傳統熱力處理燃燒方法的新技術。利用煤氣化爐的原理的氣化燃燒方法，即在焚燒過程中控制適當的溫度(300～500℃)和供氧量(過剩空氣係數α0.5-0.9)，使裝置系統內氧化反應和還原反應同時進行，大量生成CO、CmHn和CO2、N2等可燃混合氣體，再經過進一步高溫燃燒(800-1400℃)和供給氧氣(過剩空氣係數α1.05-1.35)，使可燃混合氣體再次氣化、分解、生成以CO2和水蒸氣為主的煙氣，從而有效地進行脫臭和控制有毒氣體和煙塵的排放。
按氣化燃燒技術方法設計的新型廢棄物焚燒爐的特徵在於A、立式園柱體的二級燃燒焚燒爐，位於投料門(1)下部為第一燃燒室(8)，其上部通過聯接管(5)連接的第二燃燒室(4)，均為立式園柱型;
B、在第一燃燒室內安裝的異形爐排(2)，由兩種不同的材料製成;
C、第一燃燒器(8)在異形爐排(2)底部向上噴燃;
D、第二燃燒器(6)從第二燃燒室(4)底部向上噴燃。
依據熱力氣化焚燒技術研製成可處理各類廢棄物(可含部分液體)的中小型焚燒裝置，其主要系統設計計算、工藝布置和關鍵部件、材料選擇如下熱容量氣化焚燒要求第一燃燒室300-500℃，第二燃燒室800～1400℃，零號柴油熱值為41868千焦/千克左右，待處理廢棄物熱值大於4186千焦/千克則熱容量完全可以滿足熱平衡需要，達到各燃燒室的溫度要求，運行實測結果與理論計算相符。
處理能力廢棄物因熱值、含水量、密度、灰分不同而處理數量差異較大。現採用動物肢體單位時間處理數量為設備的標稱處理能力。
控溫控氧根據不同待處理物料的物理化學性質，確定不同的控溫範圍和供氧量，使一燃室內的待處理物料在較低的工況下氣化，既達到設計要求，又因爐溫較低延長爐襯、爐排的使用壽命，減少設備主體絕熱材料和壁厚，使設備整體結構更緊湊、更輕便。控氧供風可大大減少微塵隨煙氣排出。
運行狀態運行時爐內呈負壓狀態，採用複合門結構(雙層門)，防止異味及煙氣洩漏，加快焚燒速度，利於熱氣流通過煙囪排放。
燃燒室一燃室在受控溫度範圍內，燃燒器常開，溫度高於設定溫度，燃燒器自動熄火;二燃室設計使氣化過程產生的氣體在二燃室高溫區停留時間大於0.4秒，二燃室燃燒器常開，保證可燃氣體的完全燃燒，防止二次汙染。
異型爐排爐主體採用立式圓柱型，待處理物料從上部投入到特殊的組合式異型爐排上，它由多條爐排及爐排心組成，爐排由鋁、鐵、鋼合金的金屬材料製成的外爐排和由耐高溫的耐火材料製成的內爐排製成，燃燒器從異型爐排底部噴燃。運行時立式圓柱型爐膛使爐內的熱氣流形成渦流，異型爐排燃燒面積比普通爐排增加2-3倍，並使處理物不斷自行攪動，燃燒面不斷變化，無燃燒死角。此設計取得較佳的運行工況和熱效率。
燃燒器採用集油泵、風機、電子點火、電眼安全監控於一體的槍式燃燒器，防止燃燒器被爐內高溫熱輻射損壞，延長使用壽命。
材料選擇耐潮、耐高溫、耐腐蝕的耐火材料是保證設備質量和使用壽命的基本條件，經反覆試驗和篩選，確定了爐體不同部位選配不同的耐火可塑料，同時選用了耐高溫、防腐蝕的不鏽鋼製造煙囪。
監測結果SO2、NOx、NH3、H2S、CO、煙色均穩定低於國家標準。
煙塵66-179毫克/立方米(低於200毫克/立方米標準)。
噪聲一般可達60-70dB(A)(低於85dB(A)標準)。
爐渣灰化無菌。
本發明與傳統焚燒爐相比具有以下的優點及積極效果1.處理同一種類數量的物料、燃燒油耗(輕柴油比直燃式燃燒爐節省25-30%，比熱分解式焚燒節省10-15%;處理時間比直燃式和熱分解式縮短15-20%;大大提高了處理效率。
2.相同處理量的爐型，採用立式結構，體積小，空間利用率大，體積和佔地面積僅為直燃式焚燒爐的1/4-1/5，為熱分解焚燒爐的1/2。大大節約了原料和爐體製造成本。
3.組合式異型爐排起到保護主燃燒器、增大燃燒面積，自動攪拌達到無燃燒死角的目的。爐排設計成組合式便於維護、更換。
4.由於熱力氣化可燃氣體進入第二燃燒室，因而可用較少的燃料獲得大於800℃以上的溫度。如果需要，還可以提高到1300℃～1400℃，這樣難於處理的二惡英等劇毒物質也可高溫分解至無害化。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明

圖1是焚燒爐的爐體結構圖;
圖中1.複合門 2.異型爐排 3.煙囪 4.第二燃燒室 5.聯接管 6.第二燃燒器 7.控制裝置 8.第一燃燒室 9.風機 10.出灰門 11.第一燃燒器圖2是異形爐排構造圖。
圖中1/2，外爐排 2/2.內爐排 3/2.爐排心(1/2與2/2結合為一條爐排)。
在圖1中提供的複式氣化焚燒爐是立式園柱型的二級焚燒爐。當打開位於第一燃燒室(8)頂側的投料門(1)投料時，由於投料門(1)設計內外雙層門。外層門關閉後才打開內層門，防止異味及煙氣洩漏。當待處理廢棄物投入到在第一燃燒室(8)中安裝的異形爐排(2)上時，第二燃燒器(6)從第二燃燒室(4)底側已經先行點火升溫，風機(9)啟動送風，然後再啟動第一燃燒器(11)在異型爐排(2)底部噴燃，使爐膛加溫。當爐溫達到200℃後，焚燒爐由控制裝置(7)控制自動運行，爐內的熱氣流形成渦流，異型爐排(2)上的廢棄物沿著成傘形的多條爐排(圖21/2和2/2，如圖2爐排為16根，頂端為爐排心(3/2)，它視爐型大小可增減，爐排的傾斜角α在20°-70°變化)經不斷自動攪拌，燃燒面不斷變化。異型爐排(2)燃燒面積比普通爐排增加2-3倍。此外，外爐排(圖21/2)採用鋁、鐵、鋼合金等金屬材料;外爐排(圖22/2)採用耐高溫、耐腐蝕的耐火材料製成;第一燃燒室(8)內爐膛的立式園柱底直徑(d)與園柱高度(h)之比(d∶h)採用1∶1.4-1∶1.6為宜，特別是廢棄物在第一燃燒室(8)氣化、控溫、控氧的條件(T300-500℃;過剩空氣係數α0.5-0.9)下，進行碳化、乾餾、氧化，使氧化後的氣體具有較高是熱值。這些可燃氣體進入第二燃燒室(4)中充分燃燒(T800-1400℃，過剩空氣係數α1.05-1.35)，可大大減少輔助燃燒及電力的消耗，且使可燃氣體分解成水蒸氣和CO2，經煙囪(3)排放，灰燼通過異型爐排(2)下方出灰門(10)連續排出。
本裝置的操作要點如下1.檢查電源是否正常，油箱有油與否，油閥門是否打開。
2.清理上一爐焚燒後的灰燼，關好出灰門(10)，鎖緊翻版。
3.根據廢棄物處理情況，確定單爐處理一次投料或連續投料。設定定時器時間，一般單爐處理第一燃燒器(11)按40-60分鐘，設定第二燃燒器(6)比第一燃燒器(11)時間延長30-45分鐘。如果連續投料，時間可根據處理要求確定為120-400分鐘。
4.第一燃燒室(8)溫度控制儀常置於400℃，當達到此溫度時，第一燃燒器(11)停止工作，而溫度下降低於400℃時，第一燃燒器(11)便自動啟動工作。如有特殊要求。可將控溫儀調高或調低100-200℃，但不應高於650℃長期運行。第二燃燒室(4)溫度控制儀常置於1200℃，如實測溫度常高於此溫度而造成燃燒器停機，應將熱電偶偏向外抽提10-20cm。
5.以上工作完成後，啟動第二燃燒器(6)，確認點火成功及風機運轉正常後，再啟動第一燃燒器(11)，使爐膛加溫。
6.當爐膛溫度達到200℃後，加進廢棄物，焚燒爐便進入自動運行程序處理物焚燒完後，第一燃燒器(11)自動熄火停機。這時第二燃燒器(6)及風機(9)仍運行，於30-45分鐘後(按預先設定延長時間)自動關機停爐。
7.若燃燒器(11、6)連續多次點火不成功，應停止啟動。首先檢查電路，再檢查油路，有無燃油，單向閥是否漏油，管道是否漏油，檢查電眼，擦淨灰塵。
權利要求
1.一種新型的廢棄物焚燒方法，其特徵在於利用煤氣化爐原理的氣化燃燒方法，即在焚燒過程中控制適當的溫度(300～500℃)和供氧量(過剩空氣係數α0.5-0.9)，使裝置系統內氧化反應和還原反應同時進行，大量生成CO、CaHn和CO2、N2等可燃混合氣體，再經過進一步高溫燃燒(800-1400℃)和供給氧氣(過剩空氣係數α1.05-1.35)，使可燃混合氣體再次氣化、分解、生成以CO2和水蒸氣為主的煙氣，從而有效地進行脫臭和控制有毒氣體和煙塵的排放。
2.根據權利要求1所述的廢棄物焚燒方法而設計的廢棄物焚燒裝置，其特徵在於A、立式園柱體的二級燃燒焚燒爐，位於投料門(1)下部的第一燃燒室(8)，其上部通過聯接管(5)連接的第二燃燒室(4)，均為立式園柱形;B、在第一燃燒室內安裝的異形爐排(2)，由兩種不同的材料製成;C、第一燃燒器(8)在異形爐排(2)底部向上噴燃;D、第二燃燒器(6)從第二燃燒室(4)底部向上噴燃。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於異形爐排(2)由多條爐排(圖2，1/2、2/2)及爐排心(圖2，3/2)組成，它由金屬材料製成的外爐排(圖2，1/2)和耐火材料製成的爐排(圖2，2/2)組合而成的。
4.根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於第一燃燒室(8)內爐腔的立式園柱體底直徑(d)與園柱體高度(h)之比(d∶h)以1∶1.4-1∶1.6為宜。
全文摘要
本發明提供一種新型的廢棄物焚燒方法及裝置，它採用汽化燃燒的方法，根據不同待處理物料的物理化學性質，通過第一、二燃燒室及第一、二燃燒器，分別控溫、控氧，使氧化、還原反應同爐進行。設計最佳焚燒爐腔幾何形狀和結構和新式組合異形爐排及材料，採用頂部復門投料及自底部向上噴燃等技術，研製成可處理醫院、口岸、鄉鎮及部分工業廢物的中小型焚燒裝置。該裝置在熱效率、處理量、處理效果、製造與運行成本、使用壽命、佔地面積等方面都比傳統爐型有顯著提高。
文檔編號F23G5/00GK1089023SQ9211506
公開日1994年7月6日 申請日期1992年12月26日 優先權日1992年12月26日
發明者祁英, 李康敏 申請人:祁英, 李康敏