CN108224437A - 一种回转窑气化焚烧炉及其运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种回转窑气化焚烧炉及其运行方法。焚烧炉包括料斗、回转窑、第一燃烧室、第二燃烧室和燃尽室，料斗设置在回转窑前端，回转窑前端还连接有气化气通道，气化气通道与第二燃烧室进口相连。第一燃烧室设置在回转窑末端，第一燃烧室位于回转窑下方的一侧设置有倾斜布置的炉排，炉排与回转窑呈阶梯式设置。炉排底部设置有一次风室用于通入气化剂。第一燃烧室底部收缩形成落渣通道，炉排末端与落渣通道相连。第二燃烧室与燃尽室水平并列布置且其底部设置有烟风通道连通；第一燃烧室远离回转窑的侧壁倾斜布置且侧壁上设置有燃尽风孔且燃尽风孔朝向炉排设置。本发明分级气化、分级燃烧和分段燃尽，具有燃料适应性广及烟气初始排放好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种回转窑气化焚烧炉及其运行方法，属于环保领域的垃圾气化焚烧子领域。
背景技术
随着城市化进程和规模的扩大、城市人口增多、市场的开放、居民消费结构的改变以及旅游事业的发展，城市垃圾的产生量和堆积量逐年增加，2005年，我国的生活垃圾清运量1.56亿吨，而2016年生活垃圾清运量已达到2.04亿吨。垃圾清运量的增长速率远大于预期。
垃圾焚烧是固体废弃物减量化、资源化/无害化最优选的一种途径。用于垃圾焚烧的炉型有炉排炉、回转窑、循环流化床、热解炉等。我国垃圾焚烧技术的开发始于20世纪90年代初，在循环流化床焚烧领域，经过多年的研究，已取得很大的成绩，国内很多科研单位推出了代表各自技术特征的循环流化床垃圾焚烧技术。针对目前国内原生垃圾的特点以及国内外垃圾焚烧方面存在的技术难题，国、内外都在积极进行技术开发。层燃与流化床燃烧是两种主要的垃圾焚烧方式，与流化床技术相比，层燃技术较成熟，对垃圾的预处理要求低，焚烧后的灰渣灼减率高，对垃圾的热值要求较高；而流化床技术开发较晚，对垃圾的预处理和排渣要求高，灰渣的热灼减率低，燃烧效率高，燃料适用性强，对环境污染小。更重要的是，对我国的高水分、低热值垃圾，层燃技术如果不投油助燃，污染排放很高，如果投油则运行成本相当高，经济性差。
开发适合我国城市垃圾高水分、低热值特点的焚烧技术是进一步推广焚烧法并使其更环保的重要措施。在这个过程中，垃圾预干燥加燃烧的方法无疑是一种解决措施，而气化燃烧利用了垃圾中的水分，也是一种选择方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种回转窑气化焚烧炉及其运行方法，采用分级气化、分级燃烧、分段燃尽的方法，资源化的处理垃圾等燃料，适用于生活垃圾或工业垃圾，尤其适用于高水分垃圾。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种回转窑气化焚烧炉，所述焚烧炉包括料斗、回转窑、第一燃烧室、第二燃烧室和燃尽室，所述料斗设置在所述回转窑的前端，所述回转窑前端还连接有气化气通道，所述气化气通道连接在回转窑前端与所述第二燃烧室进口之间；所述第一燃烧室设置在所述回转窑的末端，所述第一燃烧室上方一侧设有连接口与所述回转窑连接，所述第一燃烧室位于连接口下方的一侧设置有倾斜布置的炉排，所述炉排与所述回转窑呈阶梯式设置；所述炉排底部设置有一次风室用于通入气化剂；所述第一燃烧室底部收缩形成落渣通道，所述炉排末端与所述落渣通道相连，所述落渣通道底端设置有水封槽；所述第二燃烧室与所述燃尽室水平并列布置且其底部设置有烟风通道连通；。
所述第一燃烧室与所述连接口相对的侧壁倾斜布置且侧壁上设置有燃尽风孔用于喷入空气，且所述燃尽风孔朝向所述炉排设置，使得通过燃尽风孔喷入的空气朝向所述炉排喷出。
所述燃尽风孔沿第一燃烧室与所述连接口相对的侧壁设置若干个，且所述若干个燃尽风孔朝向所述炉排设置，使得通过燃尽风孔喷入的空气朝向所述炉排喷出。
所述第二燃烧室与所述燃尽室底部相向倾斜布置形成落灰斗，所述落灰斗底部设置落灰管。
所述料斗下方设置有推料装置，所述推料装置沿着所述回转窑中心轴方向做往复运动。
所述第二燃烧室顶部设置有二次风口。
一种回转窑气化焚烧炉的启动运行方法，所述方法包括：
将含水分燃料从料斗给入回转窑，随着回转窑的转动由回转窑前端缓慢翻动运送到回转窑末端通过连接口掉落到第一燃烧室的炉排上；从炉排底部的一次风室通入气化剂并点燃燃料，使得炉排上的燃料发生气化反应生成气化气，部分燃料和/或气化残渣进一步燃烧生成燃烧烟气和灰渣；气化气和燃烧气汇聚到第一燃烧室上部成为混合气，混合气从连接口进入回转窑逆燃料流动为燃料提供热量；
从一次风室通入的部分气化剂也通过连接口进入回转窑，利用第一燃烧室混合气热源提供的热量，使得回转窑内的燃料发生气化反应生成气化气；气化气与混合气一起成为燃料气，携带着灰分的燃料气通过回转窑前端的气化气通道进入第二燃烧室燃烧；
使燃烧的燃料气从第二燃烧室与燃尽室底部的烟风通道折返式进入燃尽室燃烧完全，并使得燃料气携带的灰分在燃料气折返流动时沉积到第二燃烧室和燃尽室底部；
使燃烧后的灰渣从炉排末端落入落渣通道，在水封槽中冷却。
一种回转窑气化焚烧炉的运行方法，使用上述的一种回转窑气化焚烧炉，所述方法包括：
将含水分燃料从料斗给入回转窑；
使燃料随着回转窑的转动由回转窑前端缓慢翻动运送到回转窑末端的过程中，在从回转窑末端进入并逆燃料流而行的气化气、气化剂和燃烧气混合气加热下，和混合烟气中的气化剂发生气化反应生成气化气；燃料气化反应生成的气化气与剩下的混合气混合成为燃料气；携带着灰分的燃料气通过回转窑前端的气化气通道进入第二燃烧室；
使燃料气在第二燃烧室燃烧，并从第二燃烧室与燃尽室底部的烟风通道折返式进入燃尽室燃烧完全；燃料气折返进入燃尽室时，燃料气携带的灰分在惯性力作用下沉积到第二燃烧室和燃尽室底部；
使气化后的未完全气化燃料和气化残渣通过连接口掉落到第一燃烧室的炉排上；
从炉排底部的一次风室通入气化剂，使得炉排上的未完全气化燃料进一步发生气化反应生成气化气和气化残渣，并使得气化残渣氧化燃烧产生携带着热量的燃烧气；气化气和燃烧气的混合气汇聚到第一燃烧室上部，并从连接口进入回转窑逆燃料流动为燃料提供热量；
从一次风室通入的部分气化剂也与混合气混合一起通过连接口进入回转窑；
使燃烧后的灰渣从炉排末端落入落渣通道，在水封槽中冷却。
含水分燃料在所述回转窑中被加热发生气化反应时，燃料中的水分被加热析出作为气化剂。
所述燃料包括生活垃圾、工业垃圾的一种或多种混合物。
本发明具有以下优点及有益效果：采用先气化后燃烧的方式，降低了回转窑燃烧的热强度，不要求在回转窑内完全燃尽，可以大大扩展垃圾的适用范围，甚至可以配烧部分高热值的工业垃圾，如废塑料、造纸废渣等等；燃烧分为两个部分，一是气化产物可燃气体的空间燃烧，可以提高燃烧温度（可以达到危废标准的1000°C），进一步降低二恶英的排放，同时在燃尽炉排的末端通入空气使残渣充分燃尽，燃烧产生的热量又为前面的干燥、热解和气化提供了热量；实现了在回转窑-炉排条件下的燃料-空气双分级的燃烧，可以在扩展垃圾使用范围的同时大大改善初始排放。
附图说明
图1为本发明所涉及其中一种实施方式的回转窑气化焚烧炉示意图。
图中：1－料斗；2－回转窑；3－第一燃烧室；4－炉排； 5－一次风室；6－气化气通道；7－燃尽风孔；8－推料装置；9－第二燃烧室；10－燃尽室；11－二次风口；12－水封槽；13－落灰斗；14－落灰管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式及工作过程作进一步的说明。
本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。
如图1所示，一种回转窑气化焚烧炉，包括料斗1、回转窑2、第一燃烧室3、第二燃烧室9和燃尽室10。图1中，A-A断面为气化气通道6与第二燃烧室9的纵深方向连接示意。
料斗1设置在回转窑2的前端，料斗1下方设置有推料装置8，推料装置8沿着所述回转窑2中心轴方向做往复运动，将料斗1的燃料推送进回转窑2。
回转窑2前端还连接有气化气通道6，气化气通道6连接在回转窑2前端与第二燃烧室9进口之间。
第一燃烧室3设置在回转窑2的末端，第一燃烧室3上方一侧设有连接口与回转窑2连接。第一燃烧室3位于连接口下方的一侧设置有倾斜布置的炉排4，炉排4选用滚筒炉排或往复炉排。炉排4与回转窑2呈阶梯式设置。炉排4底部设置有一次风室5用于通入气化剂。气化剂包括空气和/或水蒸汽。本领域一般技术人员应当理解，根据需要，炉排4可以设置为两级甚至三级炉排，且相邻两级炉排呈阶梯式设置。
第一燃烧室3底部收缩形成落渣通道，炉排4末端与落渣通道相连，落渣通道底端设置有水封槽12。第一燃烧室3与连接口相对的侧壁倾斜布置且侧壁上设置有燃尽风孔7用于喷入空气。燃尽风孔7朝向炉排4设置，使得通过燃尽风孔7喷入的空气朝向炉排4喷出。燃尽风孔7沿第一燃烧室3与连接口相对的侧壁设置若干个，且若干个燃尽风孔7均朝向炉排4设置，使得通过燃尽风孔7喷入的空气朝向炉排4喷出。
根据需要，第一燃烧室3内壁可以敷设耐火材料，使第一燃烧室3为蓄热气化燃烧室。
第二燃烧室9与所述燃尽室10水平并列布置且其底部设置有烟风通道连通。第二燃烧室9与燃尽室10底部相向倾斜布置形成落灰斗13，落灰斗13底部设置落灰管14。落灰管14末端也采用水封。第二燃烧室9顶部设置有二次风口11。
焚烧炉启动时：
将含水分燃料从料斗1给入回转窑2，随着回转窑2的转动由回转窑2前端缓慢翻动运送到回转窑2末端通过连接口掉落到第一燃烧室3的炉排4上；从炉排4底部的一次风室5通入气化剂并点燃燃料，使得炉排4上的燃料发生气化反应生成气化气，部分燃料和/或气化残渣进一步燃烧生成燃烧烟气和灰渣；气化气和燃烧气汇聚到第一燃烧室3上部成为混合气，混合气从连接口进入回转窑2逆燃料流动为燃料提供热量；
从一次风室5通入的部分气化剂也通过连接口进入回转窑2，利用第一燃烧室混合气热源提供的热量，使得回转窑2内的燃料发生气化反应生成气化气；气化气与混合气一起成为燃料气，携带着灰分的燃料气通过回转窑2前端的气化气通道6进入第二燃烧室9燃烧；
使燃烧的燃料气从第二燃烧室9与燃尽室10底部的烟风通道折返式进入燃尽室10燃烧完全，并使得燃料气携带的灰分在燃料气折返流动时沉积到第二燃烧室9和燃尽室10底部；
使燃烧后的灰渣从炉排4末端落入落渣通道，在水封槽12中冷却。
焚烧炉启动后正常运行时：
将含水分燃料从料斗1给入回转窑2；
使燃料随着回转窑2的转动由回转窑2前端缓慢翻动运送到回转窑2末端的过程中，在从回转窑2末端进入并逆燃料流而行的气化气、气化剂和燃烧气混合气加热下，和混合烟气中的气化剂发生气化反应生成气化气；燃料气化反应生成的气化气与剩下的混合气混合成为燃料气；携带着灰分的燃料气通过回转窑2前端的气化气通道6进入第二燃烧室9；
从二次风口11喷入二次风，使燃料气在第二燃烧室9燃烧，并从第二燃烧室9与燃尽室10底部的烟风通道折返式进入燃尽室10燃烧完全；燃料气折返进入燃尽室10时，燃料气携带的灰分在惯性力作用下沉积到第二燃烧室9和燃尽室10底部；
使气化后的未完全气化燃料和气化残渣通过连接口掉落到第一燃烧室3的炉排4上；
从炉排4底部的一次风室5通入气化剂，使得炉排4上的未完全气化燃料进一步发生气化反应生成气化气和气化残渣，并使得气化残渣氧化燃烧产生携带着热量的燃烧气；
从燃尽风孔7通入空气，增强第一燃烧室3的扰动，促进炉排4上的未完全气化燃料的气化和气化残渣的氧化燃烧，分别生成气化气和燃烧气；在这过程中，部分气化气也被氧化燃烧生成携带着热量的燃烧气；
使气化气和燃烧气的混合气汇聚到第一燃烧室3上部，并从连接口进入回转窑2逆燃料流动为燃料提供热量；
从一次风室5通入的部分气化剂也与混合气混合一起通过连接口进入回转窑2；
使燃烧后的灰渣从炉排4末端落入落渣通道，在水封槽12中冷却。
含水分燃料在回转窑2中被加热发生气化反应时，燃料中的水分被加热析出作为气化剂。
燃料包括生活垃圾、工业垃圾的一种或多种混合物。
在第二燃烧室9和燃尽室10底部相向倾斜成为落灰斗13时，落灰斗13起到惯性分离器的作用，使得燃料气中携带的灰分分离、聚集在落灰斗13中。落灰斗13的灰通过落灰管14排放。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种回转窑气化焚烧炉，其特征在于：所述焚烧炉包括料斗（1）、回转窑（2）、第一燃烧室（3）、第二燃烧室（9）和燃尽室（10），所述料斗（1）设置在所述回转窑（2）的前端，所述回转窑（2）前端还连接有气化气通道（6），所述气化气通道（6）连接在回转窑（2）前端与所述第二燃烧室（9）进口之间；所述第一燃烧室（3）设置在所述回转窑（2）的末端，所述第一燃烧室（3）上方一侧设有连接口与所述回转窑（2）连接，所述第一燃烧室（3）位于连接口下方的一侧设置有倾斜布置的炉排（4），所述炉排（4）与所述回转窑（2）呈阶梯式设置；所述炉排（4）底部设置有一次风室（5）用于通入气化剂；所述第一燃烧室（3）底部收缩形成落渣通道，所述炉排（4）末端与所述落渣通道相连，所述落渣通道底端设置有水封槽（12）；所述第二燃烧室（9）与所述燃尽室（10）水平并列布置且其底部设置有烟风通道连通；。
2.根据权利要求1所述的一种回转窑气化焚烧炉，其特征在于： 所述第一燃烧室（3）与所述连接口相对的侧壁倾斜布置且侧壁上设置有燃尽风孔（7）用于喷入空气，且所述燃尽风孔（7）朝向所述炉排（4）设置，使得通过燃尽风孔（7）喷入的空气朝向所述炉排（4）喷出。
3.根据权利要求2所述的一种回转窑气化焚烧炉，其特征在于：所述燃尽风孔（7）沿第一燃烧室（3）与所述连接口相对的侧壁设置若干个，且所述若干个燃尽风孔（7）朝向所述炉排（4）设置，使得通过燃尽风孔（7）喷入的空气朝向所述炉排（4）喷出。
4.根据权利要求1所述的一种回转窑气化焚烧炉，其特征在于：所述第二燃烧室（9）与所述燃尽室（10）底部相向倾斜布置形成落灰斗（13），所述落灰斗（13）底部设置落灰管（14）。
5.根据权利要求1所述的一种回转窑气化焚烧炉，其特征在于：所述料斗（1）下方设置有推料装置（8）。
6.根据权利要求1所述的一种回转窑气化焚烧炉，其特征在于：所述第二燃烧室（9）顶部设置有二次风口（11）。
7.一种回转窑气化焚烧炉的启动运行方法，其使用如权利要求1所述的一种回转窑气化焚烧炉，其特征在于：所述方法包括
将含水分燃料从料斗（1）给入回转窑（2），随着回转窑（2）的转动由回转窑（2）前端缓慢翻动运送到回转窑（2）末端通过连接口掉落到第一燃烧室（3）的炉排（4）上；从炉排（4）底部的一次风室（5）通入气化剂并点燃燃料，使得炉排（4）上的燃料发生气化反应生成气化气，部分燃料和/或气化残渣进一步燃烧生成燃烧烟气和灰渣；气化气和燃烧气汇聚到第一燃烧室（3）上部成为混合气，混合气从连接口进入回转窑（2）逆燃料流动为燃料提供热量；
从一次风室（5）通入的部分气化剂也通过连接口进入回转窑（2），利用第一燃烧室混合气热源提供的热量，使得回转窑（2）内的燃料发生气化反应生成气化气；气化气与混合气一起成为燃料气，携带着灰分的燃料气通过回转窑（2）前端的气化气通道（6）进入第二燃烧室（9）燃烧；
使燃烧的燃料气从第二燃烧室（9）与燃尽室（10）底部的烟风通道折返式进入燃尽室（10）燃烧完全，并使得燃料气携带的灰分在燃料气折返流动时沉积到第二燃烧室（9）和燃尽室（10）底部；
使燃烧后的灰渣从炉排（4）末端落入落渣通道，在水封槽（12）中冷却。
8.一种回转窑气化焚烧炉的运行方法，其使用如权利要求1所述的一种回转窑气化焚烧炉，其特征在于：所述方法包括
将含水分燃料从料斗（1）给入回转窑（2）；
使燃料随着回转窑（2）的转动由回转窑（2）前端缓慢翻动运送到回转窑（2）末端的过程中，在从回转窑（2）末端进入并逆燃料流而行的气化气、气化剂和燃烧气混合气加热下，和混合烟气中的气化剂发生气化反应生成气化气；燃料气化反应生成的气化气与剩下的混合气混合成为燃料气；携带着灰分的燃料气通过回转窑（2）前端的气化气通道（6）进入第二燃烧室（9）；
使燃料气在第二燃烧室（9）燃烧，并从第二燃烧室（9）与燃尽室（10）底部的烟风通道折返式进入燃尽室（10）燃烧完全；燃料气折返进入燃尽室（10）时，燃料气携带的灰分在惯性力作用下沉积到第二燃烧室（9）和燃尽室（10）底部；
使气化后的未完全气化燃料和气化残渣通过连接口掉落到第一燃烧室（3）的炉排（4）上；
从炉排（4）底部的一次风室（5）通入气化剂，使得炉排（4）上的未完全气化燃料进一步发生气化反应生成气化气和气化残渣，并使得气化残渣氧化燃烧产生携带着热量的燃烧气；气化气和燃烧气的混合气汇聚到第一燃烧室（3）上部，并从连接口进入回转窑（2）逆燃料流动为燃料提供热量；
从一次风室（5）通入的部分气化剂也与混合气混合一起通过连接口进入回转窑（2）；
使燃烧后的灰渣从炉排（4）末端落入落渣通道，在水封槽（12）中冷却。
9.根据权利要求7或8所述的一种回转窑气化焚烧炉运行方法，其特征在于：含水分燃料在所述回转窑（2）中被加热发生气化反应时，燃料中的水分被加热析出作为气化剂。
10.根据权利要求7或8所述的一种回转窑气化焚烧炉运行方法，其特征在于：所述燃料包括生活垃圾、工业垃圾的一种或多种混合物。
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