CN102277197B - 一种生物质垃圾裂解炉*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生物质垃圾裂解炉***，包括炉体、进料机构、接渣容器、洗气塔、油气分离塔和集气塔；炉体上部设有进料机构、顶部接洗气塔、中部设有炉排、底部设有搅拌叶、出风装置和排渣管；其中炉体采用一层以上的炉排，提供多层支撑，配合双活动闸板进料机构和搅拌叶，使得生物质裂解更充分；其二是提供接渣容器，既能对高温炉渣进行降温，又可将垃圾产生的渗滤液等消耗尽，产生的裂解气体经洗气塔后，不但洁净、温度低，也更容易去油，简化油气分离的流程。本发明对裂解过程产生的污水、油料和蒸气，能循环回炉燃烧和进一步裂解，最终达到无害化处理。

Description

一种生物质垃圾裂解炉***

技术领域：

本发明属于生物质垃圾处理领域，特别涉及一种用以处理生活垃圾为主的生物质垃圾裂解炉***。

背景技术：

生物质资源存量非常丰富，作为一种可再生能源，其合理的利用，不但可减轻环境负担，也能避免对传统煤炭、石化燃料的过渡依赖，裂解技术可将生物质和生物质垃圾转换为可燃气体，作为能源的补充，进行发电、供热等综合利用，也是目前主要的利用方向。

再者，城市化的进程，提高了人们生活水平的同时，也增添了生活垃圾的负担，这也是世界性的一大难题。传统填埋的方式依然还在使用，而新兴的垃圾焚烧处理，存在明显的缺陷，其产生的二恶英气体，无法彻底消除，而且燃烧过程还需一定的燃料助燃。目前，各地虽有垃圾裂解焚烧的试验项目，但都是一些试验性的探索形为。而另一种生物质垃圾焚烧处理，即是采用高温裂解的方式。

如专利公告号CN100338396C，名为垃圾内加温裂解炉，其结构由基座，基座上安装有炉体，炉体的顶部设置有出气口，炉体的侧面处设有一进料口，炉体的另一侧面处设有进气口，炉体的询问底部安装有拱形炉排；基座内底部固定有主轴，主轴的上端升入到炉体的炉排上部且安装有转动刀架，转动刀架上安装有刀子；基座在靠炉体的上端处设有封闭的隔层，隔层的上端安装有链条刮板带动的出渣装置。工作时从进气口处输入空气，垃圾即会在闷热状态下产生裂解，进入工作循环时垃圾从进料口进入经自动干燥脱水，后下降至气化层气化，再下降到裂化层裂化，而后通过炉排孔下降到碳渣层，由出渣装置将碳渣排出。该专利给出了一个垃圾裂解炉的概念，但各个环节都不够完善，诸如进料口，没有必要的密封处理，导致气体外泄；炉体底部的拱形炉排，能对垃圾起支撑作用，但只设计一层炉排，无法支撑整个炉体中的垃圾重量，以至于炉体内垃圾密实，不利于底层垃圾碳化物的燃烧；再者，在排渣方面，设计也缺完善。

专利公告号CN201196486Y，名为与生活垃圾裂解炉配套的气体排放处理***，其结构是在垃圾内加温裂解炉的顶部设置有集气室，集气室的侧端连接有排气管，排气管的另一端连接至油、气分离回吸罐，油、气分离回吸罐上端设有燃气排出管，下侧端设有排油管；燃气排出管的另一端连接至燃气储存柜，燃气储存柜的另一端气管直接接至燃气内燃发电机；排油管的中间连接有油池和油泵，油泵的另一端管道直接接至垃圾内加温裂解炉侧下端。该专利的特点即是通过一油、气分离处理，油作为再燃烧助燃油，裂解气体作为燃气发电机的燃料，能充分利用再生能源。本专利只是给出一个概念化设计，实现的可能性不高，而且由裂解炉排放出的高温混合气，直接进入油、气分离，也难以达到理想的目的。

专利公报中还公开不少有关垃圾裂解炉的技术方案，大多为探索性方案，可操作性差，很难满足实际生产之需。如何发明一种方案合理，结构可行的综合性裂解炉，即成为本发明研究的对象。

发明内容：

本发明的目的是发明一种炉体密封给料、落料能得到均匀支撑、燃烧充分，生产洁净可燃气体，减少生产过程中产生二次污染的生物质垃圾裂解***。

本发明技术方案是这样实现的：一种生物质垃圾裂解炉***，包括炉体、进料机构、接渣容器、洗气塔、油气分离塔和集气塔；炉体上部设有进料机构、顶部接洗气塔、中部设有炉排、底部设有搅拌叶、出风装置和排渣管；炉排和搅拌叶分别由动力驱动，其特征在于：

a)炉体：中部设有一层以上的炉排，每排炉排由一根以上中空结构的炉条并排而成，至少炉体内的炉条表面成螺旋纹结构，该螺旋纹开设有裂口，裂口是沿轴线平行方向开设；底部中央活动设有动力轴，动力轴炉内端部固定有截面成三角形状或者半圆弧状之择一结构的搅拌叶，其中搅拌叶的底面与炉底平行，动力轴和搅拌叶为中空结构，搅拌叶两腰面或者半圆弧面上开设有出口向下倾斜的出气孔；

b)进料机构：自上而下依次包括料斗、料仓和与炉体连通的下料口，该料仓上、下两端分别设有活动闸板；

c)接渣容器：盛装有液体的接渣容器分隔成密封区和开放区，炉体的排渣管直通密封区，密封区上部设有与出风装置连通的排气管；接渣容器底部铺设有一坡度输送带，该坡度输送带一端处于排渣管的正下方，另一端翘起伸出开放区外；

d)洗气塔：包括有竖塔、横塔和洗气室；竖塔纵向割成进气室和喷淋室，进气室和喷淋室中部相连通，喷淋室顶部装有喷淋头；横塔与喷淋室底部相连通，横塔顶部分布有喷淋头；与横塔端部连通的管道***洗气室液面下，洗气室顶部经管道连接引风机；所述洗气室的上部设有排水口，下部设有出泥口；

e)油气分离塔：上部分别设有入风口和出风口，在入风口与出风口之间设有一分油挡板，该分油挡板靠近入风口一侧；所述引风机的输出经管道与油气分离塔的入风口连通，所述出风口连通集气塔；油气分离塔底部为斜底结构，在底部最低处设有排油口。

所述洗气塔中的喷淋室底部为倾斜结构，往横塔方向倾斜；而横塔至少底部为倾斜结构，与喷淋室连通的一端高，与管道连通的一端低。喷淋后夹带有灰渣等的污水，能快速流入洗气室里，达到竖塔和横塔内不积尘，免维护的特点。

所述炉排为多层结构，每层炉条与相邻层的炉条成平行错位分布，或者每层炉条与相邻层的炉条成垂直分布之择一结构。使得每层炉排对落料都能达到调控之目的。

所述下料口通过一滑板伸入炉体中，避免落料堆集在炉体的一侧。

所述炉体底部的出风装置，包括水平分布在炉底的出风管和穿过炉体的进风管；进风管与出风管相连通，出风管下表面开设有斜向出风口；出风管的截面成圆形，倒三角形，或者一条对角线与水平面平行的矩形之择一结构。有机利用管道上表面挡尖，保持下表面斜向出风口不被灰渣堵住，顺畅为周围补充空气。

所述洗气室上部的排水口与所述接渣容器连通。将洗气的部分污水，沉淀后回至接渣容器中消耗掉，而产生有害热蒸气再回送炉内燃烧，避免产生二次污染。剩余污水经沉淀过滤后循环使用。

所述炉体底部内壁上贴设有一段耐高温金属炉套，借助该金属炉套达到储能的目的，使得每次落料或者排渣时，都能保持炉膛的温度。

本发明对生物质垃圾裂解进行综合优化设计，炉体内通过多层炉排，将落入的垃圾分层支撑，避免严重堆叠在一起，尤其是处于底部的燃烧区，而且可利用炉排将炉体有机分割出干燥区、裂化区、燃烧区和熔融区等功能区；而中空结构的炉条能通过流体冷却，延长使用寿命；搅拌叶能向上拱松结块的可燃碳化物，并能适时补气，使得碳化物燃烧更加充分；接渣容器的设计，避免高温炉渣直接排放，利用其热量蒸发洗气塔产生的部分污水，以及消耗堆放垃圾产生的渗滤液；裂解产生的高温气体经洗气塔降温洗尘后，更易分离出油料，收集的油料，可泵入炉中进行助燃和分解。本发明对裂解过程产生的污水、部分带油的泥、污泥和油料能循环回炉燃烧和进一步裂解。污水沉淀过滤和蒸气冷凝后循环使用，最终达到无害化处理。

附图说明：

下面结合具体图例对本发明做进一步说明：

图1垃圾裂解***结构示意图

图2裂解炉示意图

图3炉条示意图

图4三角形搅拌叶示意图

图5半圆弧搅拌叶示意图

图6出风装置一示意图

图7出风装置二示意图

图8圆形出风管剖面示意图

图9三角形出风管剖面示意图

图10矩形出风管剖面示意图

其中

1-炉体         11-炉排       111-炉条      112-裂口

12-排渣管      13-搅拌叶     131-动力轴    132-出气孔

14-出风装置    141-出风管    142-进风管    143-出风口

15-炉套

2-进料机构     21-料斗       22-料仓       23-下料口

24-活动闸板    25-滑板

3-接渣容器     31-密封区     32-开放区     33-排气管

34-坡度输送带

4-洗气塔        41-竖塔      411-进气室    412-喷淋室

42-横塔         43-洗气室    431-排水口    432-出泥口

44-喷淋头

5-油气分离塔    51-入风口    52-出风口     53-分油挡板

54-排油口

6-集气塔        7-管道       8-引风机

具体实施方式：

参照图1，生物质垃圾裂解炉***，包括炉体1、进料机构2、接渣容器3、洗气塔4、油气分离塔5和集气塔6；炉体1上部设有进料机构2，该进料机构2包括有料斗21、料仓22和下料口23，该料仓22上、下两端分别设有活动闸板24；所述活动闸板24为左右两半对开或者成扇形两半对开结构，而且活动闸板24由电机或者液压驱动，上、下两端的活动闸板24为不同步开启，也即两者交错打开和关闭，除了能相对定量地给料，尤其可保证下端的活动闸板24关闭到位的特点。所述该下料口23通过一滑板25伸入炉体1中，垃圾物能通过该滑板25滑至炉体1中心位。另，在炉体1底部内壁上贴设有一段金属炉套15，该炉套15由球墨铸铁或耐高温材料制成桶形结构，紧贴在炉内壁上，起到储能作用。

所述的接渣容器3设在炉体1的下方，盛装有液体的接渣容器3分隔成密封区31和开放区32，炉体1的排渣管12直通密封区31，可以直接***液面下，也可在液面上，密封区31上部设有与出风装置14连通的排气管33；接渣容器3底部铺设有一坡度输送带34，该坡度输送带34一端处于排渣管12的正下方，另一端翘起伸出开放区32外，这样从排渣管12排出的炉渣先经水冷却，而后落到坡度输送带34上，由该坡度输送带34送出接渣容器3外；接渣容器3可利用垃圾堆放产生的渗滤液、洗气塔4产生的部分污水等，有效循环处理，避免裂解过程产生二次污染。

炉体1顶部接洗气塔4，其包括有竖塔41、横塔42和洗气室43；竖塔41纵向分割成进气室411和喷淋室412，进气室411和喷淋室412中部相连通，喷淋室412顶部装有喷淋头44；横塔42与喷淋室412底部相连通，横塔42顶部分布有喷淋头44；喷淋室412底部为倾斜结构，往横塔42方向倾斜；而横塔42至少底部为倾斜结构，与喷淋室412连通的一端高，与管道7连通的一端低。管道7***洗气室43液面下，使得气体能再次经过液体洗涤，洗气室43顶部经管道7连接引风机8，通过引风机8产生负压，将气体从洗气室43中抽出；所述洗气室43的上部设有排水口431，下部设有出泥口432，排水口431的排水通过管道等设施，能回流至接渣容器3中消耗掉。

洗气塔4后级为油气分离塔5，该油气分离塔5上部分别设有入风口51和出风口52，在入风口51与出风口52之间设有一分油挡板53，该分油挡板53靠近入风口51一侧，使得进入的气流能冲击到该分油挡板53；油气分离塔5底部为斜底结构，在底部最低处设有排油口54，收集的油料能通过该排油口54再送入炉内，起助燃作用，也能再次对副产品再次燃烧裂解处理，一举两得。所述引风机8的输出经管道7与油气分离塔的入风口51连通，所述出风口52连通集气塔6。

参照图1、图2和图3，炉体1的中部设有一排以上的炉排11，每排炉排11由一根以上中空结构的炉条111并排而成，至少炉体内的炉条111表面成螺旋纹结构，该螺旋纹开设有裂口112，裂口是沿轴线平行方向开设，准确地说是沿轴线铣出裂口112。炉体1内自上而下设有多层炉排11，每层炉条111与相邻层的炉条111成平行错位分布，或者每层炉条111与相邻层的炉条111成垂直分布之择一结构，而且同层相邻炉条111间成相向旋转，这样能对支撑的垃圾物产生扯动切割作用，也能避免往炉体1同一侧挤压。中空结构的炉条111可通流体冷却，能保护炉条111的寿命，其由电机或液压驱动。

参照图1、图4和图5，炉体1底部中央的活动动力轴131端部固定有搅拌叶13，搅拌叶13截面成三角形状或者半圆弧状之择一结构，其中搅拌叶13的底面与炉底平行，避免旋转时对炉渣产生压实动作，动力轴131和搅拌叶13为中空结构，截面为三角形搅拌叶13的两腰面，或者截面为半圆弧形的半圆弧面上开设有出口向下倾斜的出气孔132，借助旋转搅拌，向炉渣供氧。图4为一根截面为三角形的搅拌叶13的方案，图5为三根截面为半圆弧的搅拌叶13的示意图。

参照图1和图6至图10，炉体1底部设有必要的出风装置14，提供炉体燃烧主要的空气源，其设计不合理，直接影响燃烧的充分与否。出风装置14包括水平分布在炉底的出风管141和穿过炉体的进风管142；进风管142与出风管141相连通，出风管141下表面开设有斜向出风口143；出风管141的截面成圆形，如图8，倒三角形，如图9，或者一条对角线与水平面平行的矩形之择一结构，如图10。利用上表面挡住灰渣，避免落入出风口143中，导致出风管141堵塞。出风管141的排列造型，如图6和图7，可以是平行等距分布，由一根总进见管142连通，或者每根出风管141均与进风管142连通。除此之外，出风管141也可采用同心圆结构布置，或者成网格状布置，均能达到相同的效果。

Claims (7)

1.一种生物质垃圾裂解炉***，包括炉体、进料机构、接渣容器、洗气塔、油气分离塔和集气塔；炉体上部设有进料机构、顶部接洗气塔、中部设有炉排、底部设有搅拌叶、出风装置和排渣管；炉排和搅拌叶分别由动力驱动，其特征在于：

a)炉体：中部设有一层以上的炉排，每排炉排由一根以上中空结构的炉条并排而成，至少炉体内的炉条表面成螺旋纹结构，该螺旋纹开设有裂口，裂口是沿轴线平行方向开设；底部中央活动设有动力轴，动力轴炉内端部固定有截面成三角形状或者半圆弧状之择一结构的搅拌叶，其中搅拌叶的底面与炉底平行，动力轴和搅拌叶为中空结构，搅拌叶两腰面或者半圆弧面上开设有出口向下倾斜的出气孔；

b)进料机构：自上而下依次包括料斗、料仓和与炉体连通的下料口，该料仓上、下两端分别设有活动闸板；

c)接渣容器：盛装有液体的接渣容器分隔成密封区和开放区，炉体的排渣管直通密封区，密封区上部设有与出风装置连通的排气管；接渣容器底部铺设有一坡度输送带，该坡度输送带一端处于排渣管的正下方，另一端翘起伸出开放区外；

d)洗气塔：包括有竖塔、横塔和洗气室；竖塔纵向分割成进气室和喷淋室，进气室和喷淋室中部相连通，喷淋室顶部装有喷淋头；横塔与喷淋室底部相连通，横塔顶部分布有喷淋头；与横塔端部连通的管道***洗气室液面下，洗气室顶部经管道连接引风机；所述洗气室的上部设有排水口，下部设有出泥口；

e)油气分离塔：上部分别设有入风口和出风口，在入风口与出风口之间设有一分油挡板，该分油挡板靠近入风口一侧；所述引风机的输出经管道与油气分离塔的入风口连通，所述出风口连通集气塔；油气分离塔底部为斜底结构，在底部最低处设有排油口。

2.根据权利要求1所述的一种生物质垃圾裂解炉***，其特征在于：洗气塔中的喷淋室底部为倾斜结构，往横塔方向倾斜；而横塔至少底部为倾斜结构，与喷淋室连通的一端高，与管道连通的一端低。

3.根据权利要求1所述的一种生物质垃圾裂解炉***，其特征在于：炉排为多层结构，每层炉条与相邻层的炉条成平行错位分布，或者每层炉条与相邻层的炉条成垂直分布之择一结构。

4.根据权利要求1所述的一种生物质垃圾裂解炉***，其特征在于：所述下料口通过一滑板伸入炉体中。

5.根据权利要求1所述的一种生物质垃圾裂解炉***，其特征在于：所述炉体底部的出风装置，包括水平分布在炉底的出风管和穿过炉体的进风管；进风管与出风管相连通，出风管下表面开设有斜向出风口；出风管的截面成圆形，倒三角形，或者一条对角线与水平面平行的矩形之择一结构。

6.根据权利要求1所述的一种生物质垃圾裂解炉***，其特征在于：所述洗气室上部的排水口与所述接渣容器连通。

7.根据权利要求1或5所述的一种生物质垃圾裂解炉***，其特征在于：炉体底部内壁上贴设有一段耐高温金属炉套。

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