CN108413402A - 一种风电叶片废弃物热解焚烧炉及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风电叶片废弃物热解焚烧炉及其控制方法，焚烧炉包括炉体，炉体外设置有冷却管，炉体顶部具有开口，上端设置有与外界相通的排烟口，底部设置有出灰槽炉；炉体内具有工作腔，炉体内还设置有电控进料门、螺旋搅拌器、气体供布器、隔离罩，电控进料门、螺旋搅拌器分别由电机驱动；电控进料门设置在干燥区和热解区之间，其上设置有若干通孔；螺旋搅拌器位于热解区和燃烧区内；气体供布器置于燃烧区底部，与螺旋轴承连接并能够在炉体内转动；隔离罩设置在气体供布器内侧，用于隔离气体供布器与风电叶片物料。本发明能够对风电叶片废料进行充分热解和燃烧，降低污染。

Description

一种风电叶片废弃物热解焚烧炉及其控制方法

技术领域

本发明涉及节能环保领域，涉及废物处理设备，更为具体的说，是涉及一种风电叶片废弃物热解焚烧炉及其控制。

背景技术

近十年的风电行业的繁荣发展使得大量的风电叶片废弃物产生，目前大型风力发电机的叶片基本上是由复合材料构成，日益的堆积造成严重的环境污染，大批量处理风电叶片废弃物是亟待解决的问题。

目前处理风电叶片废弃物的主要方法是填埋，而风电叶片的主要成分是不可降解高分子材料，因而不能从根本上有效解决其污染问题。中国专利公开号为CN105215042A的发明专利，提供了风电叶片生产中产生的废料处理方法及制成制品应用方法，主要是将废料碎化后制成模压块，虽然该方法在一定程度上能够做到回收并且利用风电叶片废弃物，但这些风电叶片废料制品废弃后依然存在环境污染问题，仍需进一步处理。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种风电叶片废弃物热解焚烧炉及其控制方法，能够对废料进行充分热解燃烧，降低污染。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种风电叶片废弃物热解焚烧炉，包括炉体，炉体外设置有冷却管，炉体顶部开口，上端设置有与外界相通的排烟口，底部设置有出灰槽炉；炉体内具有工作腔，工作腔由上而下包括干燥区、热解区和燃烧区；炉体内还设置有电控进料门、螺旋搅拌器、气体供布器、隔离罩，电控进料门、螺旋搅拌器分别由电机驱动；电控进料门设置在干燥区和热解区之间，其上设置有若干通孔；螺旋搅拌器纵向贯穿热解区和燃烧区；气体供布器置于燃烧区底部，其一部分出气管位于炉体侧壁处，气体供布器与螺旋轴承连接，并能够在炉体内转动；隔离罩设置在气体供布器内侧，用于隔离气体供布器与风电叶片物料。

进一步的，所述气体供布器包括若干水平供气管和若干竖直供气管，每根供气管上都开有若干个通气孔，竖直的供气管上出气孔的中心线与竖直管子的中心圆圆周切线方向夹角θ范围为20°～45°。

进一步的，所述气体供布器与供气装置连接。

进一步的，所述电控进料门包括第一半圆门、第二半圆门、挡板、凸块、转轴，挡板竖直设置在两半圆门上方，第一半圆门与转轴固定，第二半圆门通过轴承与转轴连接，凸块固定在第二半圆门边缘，凸块上表面高于第一半圆门的下表面，第一半圆门高于第二半圆门，它们的旋转平面彼此平行。

进一步的，所述冷却管螺旋安装在炉壁上，冷却管内冷却液自下而上流动。

进一步的，热解区自上而下包括流化床热解区、混合热解区、固定床热解区，所述流化床热解区用于热解小颗粒风电叶片废料；所述混合热解区用于热解大颗粒和小颗粒风电叶片废料；所述固定床热解区用于热解大颗粒风电叶片废料。

进一步的，隔离罩侧壁为框架结构，底板上开有与气体供布器出气孔径向错开的通孔。

进一步的，还包括助燃装置，助燃装置包括油罐、油泵和燃烧器。

进一步的，还包括用于实时测量炉内的燃烧温度的温度控制器，温度控制器反馈至供气装置。

一种风电叶片废弃物热解焚烧炉的控制方法，包括如下步骤：

（1）由顶部入口加入风电叶片废弃物，此时电控进料门为关闭状态，进料门下方的热解高温气体对进料门上的废料进行干燥；

（2）进料时，进料门主轴在其上端的电机及传动伞齿轮的驱动下实现转动，两瓣进料门分别打开，物料从进料门上方进入热解区内；

（3）物料依次经过流化床热解区、混合热解区、固定床热解区、燃烧区，搅拌器低速转动，叶片在热解区搅拌物料，使物料混合翻腾，使物料充分完全热解；流化床热解区热解小颗粒风电叶片废料，热解区热解大颗粒和小颗粒风电叶片废料，固定床热解区热解大颗粒风电叶片废料；热解后的残留物沉入燃烧区充分燃烧，气体供布器中的水平供气管和竖直供气管往热解区和燃烧区中供入空气，随着空气的供应气体供布器自转，其转速与供气量呈正比；搅拌器在燃烧区使物料混合翻腾，使物料充分完全燃烧，并使底部的灰烬向周围扩散后最终落入出灰槽，其产生的高温热气上升至热解区和干燥区中，最终由排烟口向外排出。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

能够对风电叶片废料进行充分热解和燃烧，降低污染。在预处理时能够利用工作腔内向上升腾的热空气对物料进行预先干燥；双半圆门结构能够让物料均匀分批落下，避免一次性全部下落导致热解、燃烧不充分的问题；热解过程中通过搅拌器和气体供布器的共同作用，能够实现物料充分完全热解，焚烧炉内烟气形成旋涡，提高热解的效率；在燃烧区，搅拌器使物料混合翻腾，气体供布器提供充足的空气，实现物料充分完全燃烧；螺旋冷却管增强换热效果，并起到加强筋作用，提高炉体强度。

附图说明

图1为本发明提供的风电叶片废弃物热解焚烧炉剖面示意图。

图2为气体供布器俯视及局部放大示意图，图中表示了竖直供气管出气方向。

图3为气体供布器立体示意图。

图4为电控进料门立体示意图。

附图标记说明：

1-控制电机，2-排烟口，3-干燥区，4-流化床热解区，5-混合热解区，6-固定床热解区，7-燃烧区，8-气体供布器，801-水平供气管，802-竖直供气管，9-测温装置，10-供气装置，11-电机，12-出灰槽，13-助燃装置，14-隔离罩，15-螺旋搅拌器，16-电控进料门，17-螺旋冷却管，31-第一半圆门，32-第二半圆门，33-挡板，34-凸块，35-转轴。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

如图1～图4所示，本发明提供的一种风电叶片废弃物热解焚烧炉，包括热解焚烧炉本体1及温度控制器（测温装置）和助燃装置13等辅助装置。其中，热解焚烧炉本体1包括炉体，以及炉体外依附的螺旋冷却管17。炉体顶部具有开口，炉体内具有工作腔，工作腔由上而下包括干燥区、热解区和燃烧区，炉体内设置有电控进料门16、螺旋搅拌器15、气体供布器8、隔离罩14。电控进料门16设置在干燥区和热解区之间用于隔离干燥区与热解区；螺旋搅拌器15纵向设置，由电机驱动，贯穿热解区和燃烧区；气体供布器置于燃烧区底部，其一部分出气管位于炉体侧壁处，隔离罩14设置在气体供布器8内侧，用于隔离气体供布器与风电叶片物料。炉体上端干燥区处设置有与外界相通的排烟口2，炉体底部设置有出灰槽。

螺旋冷却管截面形状为半圆形，螺旋安装在炉壁上。冷却管内冷却液自下而上流动，其流动方向与炉内温度升高的方向相反，从而增强换热效果。冷却管在炉体外侧还能够起到加强筋作用，提高炉体强度。

电控进料门16结构如图4所示，工作时，预处理的物料堆放于进料门上方，处理物料在进料门下方进行热解，进料门上开有一定数量的小圆孔，以便进料门下方的热解高温气体对进料门上方的预处理的物料进行干燥。图4中，进料门包括两扇半圆门——第一半圆门31和第二半圆门32，以及挡板33、凸块34、转轴35。挡板竖直设置在两半圆门上方，第一电机1通过传动装置与转轴35连接，第一半圆门31与转轴固定在一起，第二半圆门32通过深沟球轴承与转轴连接，凸块34固定在第二半圆门32边缘位置，凸块34上表面高于第一半圆门31的下表面，从而能够让第一半圆门31在转动时与凸块34接触。两半圆门组成完整的圆形挡住进料口。第一半圆门和第二半圆门不在一个旋转平面上，第一半圆门高于第二半圆门，它们的旋转平面彼此平行。进料时，进料门主轴在其上端的电机及传动伞齿轮的驱动下实现转动，进而两瓣进料门分别打开，物料从进料门上方进入热解区内以便后续热解。具体的说，第一电机1启动后，第一半圆门31逆时针转动180°，在挡板作用下，第一半圆门31上方的风电叶片物料下落，然后第一半圆门31碰到凸块34后带着半圆门2（32）逆时针旋转180°，半圆门2（32）上方的风电叶片物料受挡板和第一半圆门侧面31所阻从而下落，然后半圆门1（31）顺时针转动180°，电控进料门（16）关闭，完成一个进料周期。电控进料门也可以采用较为普遍的电动闸门，但效果显然不如图4中双半圆门结构。双半圆门结构能够让物料均匀分批落下，避免一次性全部下落导致热解、燃烧不充分的问题。

搅拌器在第二电机11的驱动下实现低速转动，其叶片为螺旋结构。在热解区，叶片搅拌物料，使物料混合翻腾，实现物料充分完全热解；在燃烧区，一方面使物料混合翻腾，实现物料充分完全燃烧，另一方面使底部的灰烬向周围扩散，避免灰烬的堆积，便于排灰。

热解区自上而下包括流化床热解区4、混合热解区5、固定床热解区6，其中流化床热解区用于热解小颗粒风电叶片废料；混合热解区用于热解大颗粒和小颗粒风电叶片废料；固定床热解区用于热解大颗粒风电叶片废料。热解焚烧炉热解方式是固定床热解与流化床热解的结合，固定床热解反应发生后，气流加速上升，致使风电叶片颗粒悬浮在热解焚烧炉内，在固定床热解区上方形成流化床热解区。流化床热解反应发生后，风电叶片颗粒受热均匀，在炉内呈“沸腾”状态，热解反应效率变高。热解后的残留物（热解油、玻璃纤维、焦炭和填料）沉入燃烧区7充分燃烧，温度高达650～870℃，其热量用来提供干燥区3、热解区所需的热量，燃烧后的灰烬落入出灰槽12。

气体供布器8置于燃烧区底部，包括7根水平供气管801和4根竖直供气管802，水平供气管和竖直供气管的数量可以根据需要调整，水平供气管位于燃烧区，而竖直供气管伸至热解区。每根供气管上都开有若干个通气孔。气体供布器8与供气装置10连接，供气装置（10）通过气体供布器（8）往燃烧区（7）供入空气，为燃烧区（7）提供充分的助燃氧。气体供布器8底部与螺旋轴承连接，且其管道置于螺旋轴承外侧，两端的接口处用密封圈密封，轴承固定在炉体下方。当供气装置10为气体供布器供气时，气体供布器11可以在气流的推动下随轴自转，其转速随着供气量的增加而增大，以便工作腔内气体分布均匀，提高热解均匀性和效率。水平的供气管为燃烧区提供空气；在流化床热解区和混合热解区，竖直的供气管上端分别设有12（数量可根据需要增减）个直径较小的出气孔，出气孔的中心线与竖直管子的中心圆圆周切线方向夹角θ范围为20°～45°，这样使供应的空气产生周向和径向两个分速度，一方面提供气体供布器自转动力，另一方面为工作腔内提供均匀的空气，并使焚烧炉内烟气形成旋涡，加强烟气的扰动，提高热解的效率。

隔离罩14的作用是防止风电叶片废弃物的堆积而影响气体供布器的旋转和供气。隔离罩侧壁优选设置为框架结构，以便气体供布器竖直管无阻碍地供气；隔离罩底板上开有与气体供布器出气孔径向错开的呈圆周阵列的圆孔，即这些圆孔与水平供气管出气孔旋转圆周线不重合（错开），以便供布器水平管能自由供气，并使灰烬能够正常下落而不堵塞供布器水平管的供气孔。

助燃装置13由油罐、油泵和燃烧器组成，能够令炉体内燃烧更加充分。出灰槽12附近采用倒置的圆锥结构，便于灰烬能够顺利的进入出灰槽，防止灰烬的堆积。

温度控制器包括测温装置9，测温装置优选采用测温热电阻，通过气体供布器8轴套插到风电叶片废弃物热解焚烧炉内，实时测量炉内的燃烧温度。当炉内温度高于875℃（该温度值可根据需要调整）时，测温装置会反馈到供气装置10，供气装置10会减小供气速度，从而来降低炉内的温度，反之则提高炉内的温度。

本发明提供的一种风电叶片废弃物热解焚烧炉工作时，由顶部入口加入风电叶片废弃物，此时电控进料门为关闭状态，进料门下方的热解高温气体对进料门上的废料进行干燥，进料时，进料门主轴在其上端的电机及传动伞齿轮的驱动下实现转动，两瓣进料门分别打开，物料从进料门上方进入往热解区内依次经过流化床热解区、混合热解区、固定床热解区、燃烧区。气体供布器为热解区和燃烧区供气。搅拌器低速转动，叶片在热解区搅拌物料，使物料混合翻腾，实现物料充分完全热解；流化床热解区热解小颗粒风电叶片废料，热解区热解大颗粒和小颗粒风电叶片废料，固定床热解区热解大颗粒风电叶片废料。热解后的残留物沉入燃烧区充分燃烧，气体供布器中的水平供气管和竖直供气管往工作腔供入空气，随着空气的供应气体供布器自转，其转速与供气量呈正比，使焚烧炉内烟气形成旋涡；搅拌器在燃烧区使物料混合翻腾，实现物料充分完全燃烧，并使底部的灰烬向周围扩散后最终落入出灰槽，其产生的高温热气上升至热解区和干燥区中，最终由排烟口向外排出。在工作过程中，当炉内温度过高时，测温装置会反馈到供气装置，供气装置减小供气速度，从而来降低炉内的温度，反之则提高炉内温度。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种风电叶片废弃物热解焚烧炉，包括炉体，其特征在于：炉体外设置有冷却管，炉体顶部开口，上端设置有与外界相通的排烟口，底部设置有出灰槽炉；炉体内具有工作腔，工作腔由上而下包括干燥区、热解区和燃烧区；炉体内还设置有电控进料门、螺旋搅拌器、气体供布器、隔离罩，电控进料门、螺旋搅拌器分别由电机驱动；电控进料门设置在干燥区和热解区之间，其上设置有若干通孔；螺旋搅拌器位于热解区和燃烧区内；气体供布器置于燃烧区底部，其一部分出气管位于炉体侧壁处，气体供布器与螺旋轴承连接，并能够在炉体内转动；隔离罩设置在气体供布器内侧，用于隔离气体供布器与风电叶片物料。

2.根据权利要求1所述的风电叶片废弃物热解焚烧炉，其特征在于：所述气体供布器包括若干水平供气管和若干竖直供气管，每根供气管上都开有若干个通气孔，竖直的供气管上出气孔的中心线与竖直管子的中心圆圆周切线方向夹角θ范围为20°～45°。

3.根据权利要求1所述的风电叶片废弃物热解焚烧炉，其特征在于：所述气体供布器与供气装置连接。

4.根据权利要求1所述的风电叶片废弃物热解焚烧炉，其特征在于：所述电控进料门包括第一半圆门、第二半圆门、挡板、凸块、转轴，挡板竖直设置在两半圆门上方，第一半圆门与转轴固定，第二半圆门通过轴承与转轴连接，凸块固定在第二半圆门边缘，凸块上表面高于第一半圆门的下表面，第一半圆门高于第二半圆门，它们的旋转平面彼此平行。

5.根据权利要求1所述的风电叶片废弃物热解焚烧炉，其特征在于：所述冷却管螺旋安装在炉壁上，冷却管内冷却液自下而上流动。

6.根据权利要求1所述的风电叶片废弃物热解焚烧炉，其特征在于：热解区自上而下包括流化床热解区、混合热解区、固定床热解区，所述流化床热解区用于热解小颗粒风电叶片废料；所述混合热解区用于热解大颗粒和小颗粒风电叶片废料；所述固定床热解区用于热解大颗粒风电叶片废料。

7.根据权利要求1所述的风电叶片废弃物热解焚烧炉，其特征在于：隔离罩侧壁为框架结构，底板上开有与气体供布器出气孔径向错开的通孔。

8.根据权利要求1所述的风电叶片废弃物热解焚烧炉，其特征在于：还包括助燃装置，助燃装置包括油罐、油泵和燃烧器。

9.根据权利要求1所述的风电叶片废弃物热解焚烧炉，其特征在于：还包括用于实时测量炉内的燃烧温度的温度控制器，温度控制器反馈至供气装置。

10.一种风电叶片废弃物热解焚烧炉的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）由顶部入口加入风电叶片废弃物，此时电控进料门为关闭状态，进料门下方的热解高温气体对进料门上的废料进行干燥；

（2）进料时，进料门主轴在其上端的电机及传动伞齿轮的驱动下实现转动，两瓣进料门分别打开，物料从进料门上方进入热解区内；

（3）物料依次经过流化床热解区、混合热解区、固定床热解区、燃烧区，工作腔中搅拌器低速转动，叶片在热解区搅拌物料，使物料混合翻腾，使物料充分完全热解；流化床热解区热解小颗粒风电叶片废料，热解区热解大颗粒和小颗粒风电叶片废料，固定床热解区热解大颗粒风电叶片废料；热解后的残留物沉入燃烧区充分燃烧，气体供布器中的水平供气管和竖直供气管往工作腔供入空气，随着空气的供应气体供布器自转，其转速与供气量呈正比；搅拌器在燃烧区使物料混合翻腾，使物料充分完全燃烧，并使底部的灰烬向周围扩散后最终落入出灰槽，其产生的高温热气上升至热解区和干燥区中，最终由排烟口向外排出。