CN209309991U - 一种用于高分子废物热能转化的炉子及其高温燃烧室 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于高分子废物热能转化的炉子及其高温燃烧室，包括低温气化室和蜗腔型高温燃烧室；低温气化室的炉本体设置燃气集束口；高温燃烧室的炉本体包括外蜗壳顶盖、外蜗壳侧壁、外蜗壳底板、空气预混合器和火炬喷出口，空气预混合器垂直设置在外蜗壳底板中部，外蜗壳侧壁上设置燃油气机和与燃油气机配套安装的燃油气机喷火嘴降温器；低温气化室通过燃气集束口和空气预混合器与高温燃烧室连接；高温燃烧室的炉本体还包括与所述外蜗壳顶盖、外蜗壳侧壁和外蜗壳底板结合在一起构成蜗腔内红外光热辐射聚焦区和流体动力旋流环区的部件。低温气化室提供低的分解水平燃气流至高温燃烧室，在红外光热辐射下引燃秒速达到1000～1500℃进行分解燃烧。

Description

一种用于高分子废物热能转化的炉子及其高温燃烧室

技术领域：

本实用新型属于热能转化及环境保护技术领域，具体涉及一种用于高分子废物热能转化的炉子及其高温燃烧室。

背景技术：

当前几乎在全球范围内，高分子有机废物的环境压力都非常大。我国高分子垃圾总量的压力，不亚于西方国家洋垃圾的压力，所谓洋垃圾问题，说到底就是高分子废物热能转化的技术问题。

生产和生活中常见的大分子有机污染气体主要源自：(1)种类庞杂的高分子废物或有机污染物，针对固、液态及粘稠态高分子废物如：塑料、橡胶、油漆、油墨、蛋白、脂肪、纤维素、褐煤、泥炭、沥青质；多环芳烃类、落地油、油脚子、高含水油泥；以及铜铝橡塑电线、漆包线、光缆、电子线路板，光盘、磁带、胶卷、铝箔复合包装物，金属喷涂层等，经由低温气化室提供的富碳黑离子态高挥发扩散性燃气流；(2)煤焦化炉或(兰炭)半焦化炉、乙炔炉、碳黑炉、腰果壳制活性炭炉、黑烟滚滚的高挥发性有机污染气体；(3)不同组分、不同浓度的煤层气、页岩气、煤矿瓦斯；(4)有机化工、石油化工、医药化工、小桐子油、棕榈油、有机喷涂、喷漆车间、印刷厂运钞厂、环氧树脂复合材料厂、电解阴阳极以及沥青改性车间、有机物干燥烘干房、(金属、无机与有机高分子聚合物)热清洗机等产生的有机污染气体；(5)油泥污水处理场、垃圾填埋、城市下水道、污水处理厂、养殖场、屠宰场等高含水的有机污染气体，高速切削车间冷却液气雾等高挥发扩散性气体；(6)垃圾焚烧炉不完全燃烧的大分子有机气体； (7)民政火化炉以及城乡宠物尸体焚化产生的浓浓黑烟、挥发性有机恶臭、以及地下烟道中常年积淀的挥发性煤焦油等。

高分子废物的基态、品种庞杂，每一炉投入的物料组份都在变化，无法逐炉一一分析其分子结构，在实际工作中，甚至无法准确预测其产气量和发热值，只能按当前所焚烧物料的物态，来决定气化室和燃烧室的运行方式。固、液气态高分子废物的热能转化过程，必然是在气相空间呈现离子态分解燃烧的温度反应和流体动力的增长过程。换句话说，固、液相高分子废物燃质的气化反应和高温燃烧反应过程，实际上也必然就是全气相的空间反应过程。上游低温气化过程处理得好，直接关系到下一步高温气相空间的分解燃烧水平。

常温下有机物的气相变化比较缓慢，高分子聚合物约在100℃就有有机物开始分解，不同温度等级下会有不同链键陆续分解气化。无论哪一类基态的聚合物，以固态橡胶为例：只要吸收了气化热能就开始裂解反应，碳氢离子首先从固体物料边角处开始其气态变化，这种气化反应由局部少量的链键断裂开始，从低温分解向高温分解发展。

而含有阻燃元素的聚合物等高分子废物所产生的燃气流，在≥ 850℃裂解温度下，仍然不能完全分解燃烧，其残留有机分子会因烟气温度下降重新聚合。目前学界实验证明：其充分分解燃烧反应的温度应在＞1000℃以上。因此此类低分解水平大分子燃气流，如何秒速达到最大限度分解，并能在1000～1500℃高温区稳定燃烧，这是当前垃圾焚烧产业界面临的高分子废物燃烧技术必须攻克的难题之一。高分子废物的碳氢键在低温气化室低温分解过程中，固相析出的碳黑和尚未完全分解的大分子气体的共同无序挥发扩散，造成“黑烟滚滚”，因此“离子态燃气流”实际是一种“富碳黑的固、气两相流”。

我国现有垃圾焚烧技术中，用燃油气机向不完全燃烧火焰中喷油气助燃的‘二次燃烧’方法持续多年；正蓬勃兴起FLOX无焰燃烧燃烧方式、MILD燃烧方式，以及配套的蓄热炉、高温空气炉等产品，当前在煤、秸秆、重油、天然气等领域，普遍应用于工业窑炉和民间生活。

本实用新型从传统产品设计出发，既然850℃±温度下还不能完全分解燃烧，则将气化室功能与燃烧室功能划清其温度界限，即在 800℃以下低温气化和在大于1000℃高温燃烧之间的炉内过程，画一道温度杠杠、设一道低温气化与高温燃烧之间的技术门槛。这一道技术门槛就是：将低温不完全燃烧的难题，完全推卸移交给高温燃烧室，从而让低温气化技术腾出手来，专业作为热能转化低温气化环节，更好地解决低温气化室必需应对的品种庞杂、基态组分多变的高分子废物的物态和复合物物性的归类问题(生产生活中常见的高分子废物，大体可分归纳为固态(分软质、硬质)；液态、高挥发性液体；固体和液体混合态、以致固、液同时具挥发性的混合态；黏稠态、黏稠挥发态；金属、非金属物性材料与高分子材料的复合物态)。低温气化室这一部分已经申请过专利。

本实用新型高温燃烧室承接低温气化室提供的不同组分、温度、浓淡、含水率的“低分解水平富碳黑离子态大分子高挥发扩散性燃气流”，跨入高温燃烧这一道技术门槛，需解决两大难题：(1)秒速达到＞1000℃以上高温区最大限度分解燃烧；(2)秒速锚定挥发扩散性。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种用于高分子废物热能转化的炉子及其高温燃烧室，不仅使高分子废物在热能转化过程中完全燃烧，而且可以秒速挥发扩散。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来解决的：一种用于高分子废物热能转化的炉子，包括低温气化室和蜗腔型高温燃烧室；低温气化室的炉本体设置有燃气集束口；高温燃烧室的炉本体包括外蜗壳顶盖、外蜗壳侧壁、外蜗壳底板、空气预混合器和火炬喷出口，空气预混合器垂直设置在外蜗壳底板的中部，外蜗壳侧壁上设置有燃油气机和与燃油气机配套安装的燃油气机喷火嘴降温器；低温气化室通过燃气集束口和空气预混合器与高温燃烧室连接；高温燃烧室的炉本体还包括与所述外蜗壳顶盖、外蜗壳侧壁和外蜗壳底板结合在一起构成蜗腔内红外光热辐射聚焦区和流体动力旋流环区的部件。

上述一种用于高分子废物热能转化的炉子的高温燃烧室，高温燃烧室的炉本体包括外蜗壳顶盖、外蜗壳侧壁、外蜗壳底板、空气预混合器和火炬喷出口，空气预混合器垂直设置在外蜗壳底板的中部，外蜗壳侧壁上设置有燃油气机、与燃油气机配套安装的燃油气机喷火嘴降温器、观察孔、检测口、手孔和人孔，高温燃烧室的炉本体还包括与所述外蜗壳顶盖、外蜗壳侧壁和外蜗壳底板结合在一起构成蜗腔内红外光热辐射聚焦区和流体动力旋流环区的部件。

进一步，低温气化室的炉本体顶部为钟罩形的炉盖，燃气集束口位于炉盖顶部，炉本体的中部设置有废物的投料门；投料门上方设置有气化室检测口；位于投料门对侧的炉壳壁上，并对应投料门横向中心线以下设置有向下倾斜20°～30°的U型斜溜槽，斜溜槽内设置有搅动棒；斜溜槽底部出口处设置炉篦子；斜溜槽底部设置具有灰渣门的灰渣室；灰渣室底部设置有送风管；炉本体还设置有加热设备。

进一步，所述空气预混合器包括：预混合器外罩、预混合器内圈筒、偏口方管、异径方圆管和送风圆管，所述预混合器内圈筒位于预混合器外罩内部，且筒壁上均匀的分布有毫米级分风孔，所述偏口方管的一端与预混合器外罩连接，另一端与异径方圆管的大径端口连接，送风圆管与异径方圆管的小径端口连接；所述预混合器外罩和预混合器内圈筒的一端安装有圆环盖板，另一端通过有定位止口的法兰与外蜗壳底板连接，连接处设置有绝热垫圈。

进一步，所述毫米级分风孔为圆孔、方孔或斜孔，且与预混合器内圈筒的横向轴有一定夹角。

进一步，燃油气机喷火嘴降温器包括降温器外罩和安装在降温器外罩上的异形送风管，降温器通过降温器上法兰与燃油气机的底座连接，通过降温器下法兰与外蜗壳侧壁连接，连接处均设置有绝热垫圈，燃油气机喷火嘴位于降温器外罩内。

本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型高低温配套使用，低温气化室固相析出的碳黑伴随着离子态大分子气团的挥发扩散性，被燃气集束口控制移交给高温燃烧室；高温燃烧室炉本体以简单的结构硬件构成，红外光热辐射聚焦条件和中压动力旋流环条件，不仅使炉内具有独特的秒速高温分解燃烧、秒速锚定高挥发扩散性，而且热能转化的发热值、燃尽率级别和环保排放级别，都提升了一个级别。

(2)低温气化室通过与高温燃烧室连接运行，成为全气相空间运行的高分子废物焚烧炉系列热能、环保产品。

(3)低温气化室和高温燃烧室配合使用，完全回避了传统锅炉二、三回程火焰；燃气流的流程缩短；低压燃气输入、炉内中压动力水平旋流环稳定燃烧，无声点燃、无烧震动的爆燃危害，直至喷出高温火炬，安全可靠；碳黑颗粒燃烧完全，无机粉尘量小。

(4)低温气化室用搅动棒替代了复杂的垃圾焚烧炉排或难密封的回转窑的传动机械，缩小了炉本体的体积；高温燃烧室的蜗腔体积小，容易制造。

(5)不同于向不完全燃烧火焰喷油气助燃的“二次燃烧”，本实用新型蜗腔采用满堂耐火材料或耐高温红外辐射涂料设计，以燃油气机进行预加热后燃油气机立即退出，就可以连续运行，油气能耗仅限于此，因此耗油气成本很低。

(6)当前市场上无焰燃烧技术所采用旋流增压喷嘴或拉法尔等引射喷嘴(均为毫米级孔径)，将燃油、天然气、煤粉等燃料喷入燃烧室，与同时喷入燃烧室的空气直接进行预混合；或者以煤粉、燃料气体以及空气，分别经由圆盘状多孔陶瓷板的分流孔，同时喷入的无焰燃烧室进行预混合。本实用新型与上述不同，本实用新型的空气预混合器居中垂直安装，空气从垂直预混合器内圈筒筒壁上的分流孔喷射入预混合器内圈筒的内圈中，燃气流垂直通过燃气流输入口进入预混合器内圈筒的内圈中，进行空气预混合，空气预混合器形成的圆筒状黑烟滚滚燃气流，经过蜗腔空间的旋流环高温分解燃烧，获得高温燃烧火炬，高温热能火炬可与干背或湿背换热器对接进行热能利用。

附图说明：

图1为实施例1的单外蜗壳壁、横火炬喷出口的炉型主视图。

图2为实施例1的单外蜗壳壁、横火炬喷出口的炉型俯视图。

图3为实施例2的双外蜗壳壁、立火炬喷出口的炉型主视图。

图4为实施例2的双外蜗壳壁、立火炬喷出口的炉型俯视图。

图5为空气预混合器的主视图。

图6为空气预混合器的俯视图。

图7为燃油气机喷火嘴降温器的结构示意图。

图8为加热设备为煤柴草燃烧室的低温气化室主视图。

图9为加热设备为煤柴草燃烧室的低温气化室侧视图。

图10为加热器安装于炉壳壁侧壁并对应斜溜槽槽底位置的低温气化室主视图。

图11为加热器安装于炉壳壁侧壁并对应斜溜槽槽底位置的低温气化室侧视图。

图12为加热器设置于炉壳壁外壁夹层内的低温气化室主视图。

图13为加热器设置于炉壳壁外壁夹层内的低温气化室侧视图。

附图标记说明：1外蜗壳顶盖、2外蜗壳侧壁、3外蜗壳底板、4 空气预混合器、5燃油气机、6观察孔、7检测口、8手孔、9人孔、 10火炬喷出口、11单挡火墙、12燃气流输入口、13内蜗壳盖、14 内蜗壳侧壁、15预混合器外罩、16预混合器内圈筒、17偏口方管、 18异径方圆管、19送风圆管、20毫米级分风孔、21圆环盖板、22 有定位止口的法兰、23绝热垫圈、24降温器外罩、25异形送风管、 26降温器上法兰、27燃油气机的底座、28降温器下法兰、29燃油气机喷火嘴、30钟罩形的炉盖、31燃气集束口、32炉壳壁、33废物的投料门、34斜溜槽、35炉篦子、36灰渣室、37灰渣门、38送风管、 39煤柴草燃烧室、40煤柴草投入门、41搅动棒、42加热器、43气化室检测口。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

实施例1：

如图1和2所示，高温燃烧室为单外蜗壳壁、横火炬喷出口的炉型，高温燃烧室的炉本体包括外蜗壳顶盖1、外蜗壳侧壁2、外蜗壳底板3、空气预混合器4和火炬喷出口10，空气预混合器4垂直设置在外蜗壳底板3的中部，所述外蜗壳侧壁2上设置有燃油气机5、与燃油气机配套安装的燃油气机喷火嘴降温器、观察孔6、检测口7、手孔8和人孔9，所述火炬喷出口10横向设置在外蜗壳侧壁2上，高温燃烧室的炉本体还包括单挡火墙11，单挡火墙11设置在空气预混合器4和火炬喷出口10之间，单挡火墙11的上端与外蜗壳顶盖1 连接，下端与外蜗壳底板3连接，单挡火墙11与外蜗壳顶盖1、外蜗壳侧壁2和外蜗壳底板3结合在一起构成蜗腔内红外光热辐射聚焦区和流体动力旋流环区。

图8至图13给出了设计的低温气化室，低温气化室的炉本体顶部为钟罩形的炉盖30，燃气集束口31位于炉盖顶部，炉本体中部设置有废物的投料门33；投料门33上方设置有气化室检测口43；位于投料门33对侧的炉壳壁32上，并对应投料门33的横向中心线以下设置有向下倾斜20°～30°的U型的斜溜槽34，斜溜槽34内设置有搅动棒41；斜溜槽34底部出口处设置炉篦子35；斜溜槽底部设置具有灰渣门37的灰渣室36；灰渣室36底部设置有送风管38；炉本体设置有加热设备。气化室检测口43用于进行温度检测、进风量检测、压力检测和燃气集束口流速检测。

如图8-图9所示，低温气化室的加热设备可以为煤柴草燃烧室 39，煤柴草燃烧室39位于斜溜槽34下端的炉本体炉壳壁32的侧壁上；煤柴草燃烧室39的侧壁设置有煤柴草投入门40。

低温气化室的加热设备也可以为加热器42，如图10-图11所示，加热器42安装于炉壳壁侧壁并对应斜溜槽34槽底的位置，对应的加热器为电加热器、燃油机或燃气机；或如图12-图13所示，加热器 42设置于炉壳壁外壁的夹层内，对应的加热器可以为电热元器件、水蒸汽排管、热水排管、热风排管或废热气排管。

采用图1和图2的高温燃烧室以及图8至图13的低温气化室进行燃烧的步骤为：

步骤1：将高温燃烧室通过空气预混合器4底部的燃气流输入口 12与低温气化室的燃气集束口31连接，从而实现低温气化室与本实用新型高温燃烧室连接，提供全气相运行空间。

步骤2：在高温燃烧室连续运行之前，使用燃油气机5给满堂红外线光热辐射的蜗腔进行预热加热至红外温度(预热加热至红外温度可以使低分解水平燃气流，秒速达到>1000℃高温分解燃烧条件)，达到红外温度后及时关闭燃油气机5，以免烧坏燃油气机5。使用燃油气机5的过程中，通过燃油气机喷火嘴降温器(图7为燃油气机喷火嘴降温器的结构示意图)给燃油气机5降温，防止因高温连续运行而烧坏油气机喷火嘴29。

关闭燃油气机5的步骤：第1步，手动或机械传动，将燃油气机 5连同燃油气机喷火嘴降温器一并从外蜗壳侧壁2的安装孔中完全退出；第2步，手动或机械传动将此安装孔用耐火材料制作的拔梢形“塞子”堵死，即可以防止燃气流或火焰流外泄。

可利用燃油气机5退出后的空洞位置，作为二次风喷入口使用，并可用鼓风机调节蜗腔的总进风量，达到降低nox效果。本实用新型燃油气机5居中安装在外蜗壳侧壁2上，非特殊情况不可以改变其居中垂直安装的设计要求。

步骤3：运行低温气化室，使低温气化室向高温燃烧室提供不同组分、温度、浓淡、含水率的低分解水平富碳黑离子态燃气流。

本实用新型是依据高分子废物的物态及其复合物的物性，按低温气化三原则，决定低温气化室的炉型。低温气化三原则具体为：

①低温原则：

a、气化室的温度低于600℃时，低分解水平的燃气流尚无明显的红外光反映，此时即使有局部离子态气体遇氧燃烧火光，气化室内大分子挥发扩散性燃气流裹挟着富碳黑颗粒，被滚滚黑烟所掩盖。

b、如果将气化室温度升至850℃±，气化室内会有较明显的红外光看到，但是其光、热辐射强度尚不足以能使某些大分子气团完全分解燃烧，烟气中某些残留有机分子在挥发扩散中还会再聚合成有害的污染物。因此，不能将这种高分子废物的低温不完全燃烧，急于定义为环保的‘灭害减量’。涉及高分子废物物理焚烧的热能设备，必须再向前跨越一大步，达到高温等级的无焰燃烧，才能成为高一级别的环保灭害减量技术。

c、不同基态的高分子废物有不同的气化初始温度，只要不是为片面追求气化速率而刻意提高气化温度，完全可以设定各自合理的低温气化温度区间，如在100～200℃、200～300℃、300～400℃、400～ 500℃、500～600℃几个档次的温度区间进行优选，其最佳低温气化温度调控应当在所设定温度的±10℃的范围以内，最佳低温气化温度不宜大于600℃。

②低氧原则：供氧是燃烧的必要条件，但是对于低分解水平燃气流达到850℃±时，如果还再继续过分供氧，会造成未完全分解和低温不完全燃烧加剧，使有机污染物残留量增加；气化室过分供风增氧，还会直接影响下一步高温燃烧的空气预混合动力效果。

③低压原则：如软质废塑料、废橡胶的质量约275～330kg≈体积约1㎡；硬质废酚醛树脂或含阻燃元素聚乙烯板材为例：同质量高分子废物热能转化全过程的发热值≈II类烟煤(低位发热值)的1.5.～ 2.1倍；以此例燃烧热值估算其烟气量——1/3高分子废物燃烧废气的容积，约＞2/3高分子废物低温气化燃气流体积。

如果这个比例继续加大，则气化室内气体膨胀压力也随之增大，会给希望得到低分解水平燃气流的下一步空气预混合造成麻烦，并对进一步高温无焰燃烧产生影响。

如上所述，可以参照上述举例的高分子废物相关物理量，额定低温气化室炉本体的体积，并预留一定调节空间；确定燃气流集束口31的直径；给送风管38选用调频调压性能好鼓风机或风压调节阀门。

步骤4：高温燃烧室开始连续运行，低温气化室提供的不同组分、温度、浓淡、含水率的低分解水平富碳黑离子态燃气流，以百帕级低压风速经10公分以上的燃气集束口31集束成线性定向的燃气流，然后通过燃气流输入口12进入预混合器内圈筒16的内圈中(图5和图 6给出了空气预混合器的结构示意图)。同时，中压风速空气依次经过空气预混合器的送风圆管19、异径方圆管18和偏口方管17以及预混合器内圈筒16上均匀分布的毫米级分风孔20，然后分散射入内圈中，富碳黑离子态燃气流和中压风速空气一并在内圈中进行预混合，混合后形成向上矢量、中压动力的圆柱状燃气流。注：步骤2中燃油气机喷火嘴降温器的进风量应计入连续运行时高温燃烧室进风量的总和。

毫米级分风孔20与预混合器内圈筒16的横向轴有一定夹角，以保证预混合燃气流具有一定旋流向上增强的动力矢量。非特殊情况，不可轻易改变空气预混合器内圈筒中心线(即圆柱状燃气流中心线) 的垂直方向。

步骤5：混合后的低分解水平、黑烟滚滚的圆柱状燃气流在蜗腔内的红外光热辐射的条件下引燃，秒速演变成为中压动力旋流环状 (如图1和图2所示的箭头方向)，温度可达1000～1500℃，使高温火焰流稳定地分解燃烧，黑烟滚滚的燃气流被中压动力旋流环秒速锚定，顷刻化为乌有。

整个过程可通过观察孔6观察。如果观察到燃气浓度太低出现伞骨状火焰、燃气流温度低或动力不足流速太低、蜗腔红外温度太低引燃着火困难以及出现黑烟滚滚不正常工况时，应按照上述步骤即时调整燃气流浓度、温度、流速，避免不稳定分解、不完全燃烧。

步骤6：火炬喷出口10为高温燃烧火炬集束区，高温火焰流分解燃烧后从火炬喷出口10提供工业用途的高温燃烧热能。

步骤7：炉内过程结束后，如果需要检测高分子废物热能转化的最终结果，可从抵近火炬喷出口10的检测口7进行检测，检测其流速、流量、温度变化、高温光谱记录以及发热值，通过积累数据完善产品的自动化。

本实用新型的检测口7还可以实现：燃气流和空气进入蜗腔之前以及燃气流与空气混合后，燃烧室内的温度、压力、流速变化以及蜗腔内高温光谱数据都可通过检测口采集、记录，并监视炉内运行工况。

实施例2：

如图3和4所示，高温燃烧室为双外蜗壳壁、立火炬喷出口的炉型，高温燃烧室的炉本体包括外蜗壳顶盖1、外蜗壳侧壁2、外蜗壳底板3、空气预混合器4和火炬喷出口10，空气预混合器4垂直设置在外蜗壳底板3的中部，外蜗壳侧壁2上设置有燃油气机5、与燃油气机配套安装的燃油气机喷火嘴降温器、观察孔6、检测口7、手孔 8和人孔9，所述火炬喷出口10竖立设置在外蜗壳顶盖1上，高温燃烧室的炉本体还包括内蜗壳盖13和内蜗壳侧壁14，内蜗壳盖13位于内蜗壳侧壁14上部，内蜗壳侧壁14位于空气预混合器4的外侧以及外蜗壳侧壁2的内侧，内蜗壳盖13和内蜗壳侧壁14与外蜗壳顶盖 1、外蜗壳侧壁2和外蜗壳底板3结合在一起构成蜗腔内红外光热辐射聚焦区和流体动力旋流环区。

采用图3和图4的高温燃烧室以及图8至图13的低温气化室进行燃烧的步骤与实施例1中的步骤相同。

本实用新型图1和图2中外蜗壳顶盖1、外蜗壳侧壁2、单挡火墙11、外蜗壳底板3之间形成的旋流环区，以及图3和图4中外蜗壳顶盖1、内蜗壳盖13、外蜗壳侧壁2、内蜗壳侧壁14、外蜗壳底板 3之间形成的旋流环区，取决于其旋流环曲率，其中图1和图2中外蜗壳侧壁2和单挡火墙11之间形成的湍流区(如实心箭头所示)，以及图3和图4中外蜗壳顶盖1和内蜗壳盖13之间、外蜗壳侧壁2和内蜗壳侧壁14之间形成的湍流区(如实心箭头所示)，取决于其雷诺数值。

本实用新型的外蜗壳顶盖1、内蜗壳盖13、外蜗壳侧壁2、内蜗壳侧壁14、单挡火墙11和外蜗壳底板3的构成由内至外均依次为：耐高温涂料层、绝热涂料层和耐高温腐蚀不锈钢板，或耐高温涂料层、耐高温腐蚀不锈钢板、绝热涂料层和不锈钢防撞护板。这样可以方便燃油气机为蜗腔内满堂设置的耐高温材料或耐高温涂料层进行预加热。

本实用新型的空气预混合器4采用耐高温腐蚀不锈钢制作，其中预混合器内圈筒16也可采用耐高温陶瓷制作。

本实用新型高温燃烧室可以设置单或双个空气预混合器4(如图 1-图4均为双个空气预混合器)，空气预混合4可以设置单或双重叠的预混合器内圈筒16，以及单或双的送风圆管19、异径方圆管18和偏口方管17。与本实用新型空气预混合器连接的单、双低温气化室的燃气集束口31为主管道，其他不同基态、组分、分解水平、浓淡、温度、含水率的燃气流输入口可开设旁路次管道，包括植物秸秆低温难点燃的燃气流等。

本实用新型人孔9的用途是对大中型蜗腔型高温燃烧室进行大修理。

本实用新型手孔8的用途包括：(1)通过肉眼、手触摸检查，以及做蜗腔壁的小修理；(2)从蜗腔中直接更换预混合器内圈筒；(3) 用于手工采样蜗腔外进入的燃气和空气的组分、浓度采样，火炬尾气中残留有机分子浓度采样。

使用本实用新型高温燃烧室应注意安全事项：(1)低分解水平燃气流在高温燃烧室分解燃烧具有很强腐蚀性，制作过程中选用耐高温腐蚀材料，运行过程中应特别加强蜗腔内高温腐蚀涂料层的观察检修；(2)中压动力水平的高温燃烧室，应密切关注其低压燃气流输入口12和中压火炬喷出口10保持畅通；绝不允许人为随意改变其口径，更不可以堵塞其进口或出口，造成安全事故；(3)停炉后，在确认燃气已燃尽时，应延时数分钟关闭空气预混合器的送风圆管和异径方圆管的进风阀门，或以其它鼓风方式，对蜗腔内的废气进行吹扫，吹扫完成后，才可以打开燃烧室的手孔进行无机粉尘的清理工作；(4)炉内过程的碳黑颗粒、有机分子残留量，与经过消烟除尘和温度变化后炉外过程的残留量是不同的，尤其是在产品样炉试运行时，应将炉内、炉外的热能转化发热值、环保灭害减量结果，分别取得检测数据以供对比。如nox、sox、碳黑、CO、CO2、H2O、二恶英、煤焦油、无机粉尘、有机分子残留量等等，可请专家进行技术鉴定。

高分子废物低温气化室与高温燃烧室配套使用后，或者将气化室和高温燃烧室连体直接制造成为大型产品，可开拓生产：(1)锅炉、窑炉、焦化炉、烘干炉、城市生活垃圾焚烧炉；(2)中小型产品，如军营、兵站、边防哨所、海岛、军港、舰艇、集装货轮、内河客轮、游轮、油轮、钻井平台专用焚烧炉；(3)医药用、防疫、病禽疫畜、民政火化、毒品销毁等专业焚烧炉；(4)工厂、农村、度假村、野外大型施工人群、名胜古迹、车站、码头等人群垃圾焚烧烧炉等。

Claims (10)

1.一种用于高分子废物热能转化的炉子，其特征在于：包括低温气化室和蜗腔型高温燃烧室；低温气化室的炉本体设置有燃气集束口(31)；高温燃烧室的炉本体包括外蜗壳顶盖(1)、外蜗壳侧壁(2)、外蜗壳底板(3)、空气预混合器(4)和火炬喷出口(10)，空气预混合器(4)垂直设置在外蜗壳底板(3)的中部，外蜗壳侧壁(2)上设置有燃油气机(5)和与燃油气机配套安装的燃油气机喷火嘴降温器；低温气化室通过燃气集束口(31)和空气预混合器(4)与高温燃烧室连接；高温燃烧室的炉本体还包括与所述外蜗壳顶盖(1)、外蜗壳侧壁(2)和外蜗壳底板(3)结合在一起构成蜗腔内红外光热辐射聚焦区和流体动力旋流环区的部件。

2.根据权利要求1所述的用于高分子废物热能转化的炉子，其特征在于：低温气化室的炉本体顶部为钟罩形的炉盖(30)，燃气集束口(31)位于炉盖顶部，炉本体的中部设置有废物的投料门(33)；投料门(33)上方设置有气化室检测口(43)；位于投料门(33)对侧的炉壳壁(32)上，并对应投料门(33)横向中心线以下设置有向下倾斜20°～30°的U型斜溜槽(34)，斜溜槽(34)内设置有搅动棒(41)；斜溜槽(34)底部出口处设置炉篦子(35)；斜溜槽底部设置具有灰渣门(37)的灰渣室(36)；灰渣室(36)底部设置有送风管(38)；炉本体还设置有加热设备。

3.根据权利要求2所述的用于高分子废物热能转化的炉子，其特征在于：所述加热设备为煤柴草燃烧室(39)，煤柴草燃烧室(39)位于斜溜槽(34)下端的炉本体炉壳壁的侧壁上；煤柴草燃烧室(39)的侧壁设置有煤柴草投入门(40)。

4.根据权利要求2所述的用于高分子废物热能转化的炉子，其特征在于：所述加热设备为加热器(42)，安装于炉壳壁侧壁并对应斜溜槽(34)槽底的位置，或设置于炉壳壁外壁的夹层内。

5.一种根据权利要求1所述的用于高分子废物热能转化的炉子的高温燃烧室，其特征在于：高温燃烧室的炉本体包括外蜗壳顶盖(1)、外蜗壳侧壁(2)、外蜗壳底板(3)、空气预混合器(4)和火炬喷出口(10)，空气预混合器(4)垂直设置在外蜗壳底板(3)的中部，外蜗壳侧壁(2)上设置有燃油气机(5)、与燃油气机配套安装的燃油气机喷火嘴降温器、观察孔(6)、检测口(7)、手孔(8)和人孔(9)，高温燃烧室的炉本体还包括与所述外蜗壳顶盖(1)、外蜗壳侧壁(2)和外蜗壳底板(3)结合在一起构成蜗腔内红外光热辐射聚焦区和流体动力旋流环区的部件。

6.根据权利要求5所述的用于高分子废物热能转化的炉子的高温燃烧室，其特征在于：与所述外蜗壳顶盖(1)、外蜗壳侧壁(2)和外蜗壳底板(3)结合在一起构成蜗腔内红外光热辐射聚焦区和流体动力旋流环区的部件为单挡火墙(11)，所述火炬喷出口(10)横向设置在外蜗壳侧壁(2)上，单挡火墙(11)设置在空气预混合器(4)和火炬喷出口(10)之间，单挡火墙(11)的上端与外蜗壳顶盖(1)连接，下端与外蜗壳底板(3)连接。

7.根据权利要求5所述的用于高分子废物热能转化的炉子的高温燃烧室，其特征在于：与所述外蜗壳顶盖(1)、外蜗壳侧壁(2)和外蜗壳底板(3)结合在一起构成蜗腔内红外光热辐射聚焦区和流体动力旋流环区的部件为内蜗壳盖(13)和内蜗壳侧壁(14)，内蜗壳盖(13)位于内蜗壳侧壁(14)上部，内蜗壳侧壁(14)位于空气预混合器(4)的外侧和外蜗壳侧壁(2)的内侧，所述火炬喷出口(10)竖立设置在外蜗壳顶盖(1)上。

8.根据权利要求5-7任一项所述的用于高分子废物热能转化的炉子的高温燃烧室，其特征在于：所述空气预混合器(4)包括预混合器外罩(15)、预混合器内圈筒(16)、偏口方管(17)、异径方圆管(18)和送风圆管(19)，所述预混合器内圈筒(16)位于预混合器外罩(15)内部，且筒壁上均匀的分布有毫米级分风孔(20)，所述偏口方管(17)的一端与预混合器外罩(15)连接，另一端与异径方圆管(18)的大径端口连接，送风圆管(19)与异径方圆管(18)的小径端口连接；所述预混合器外罩(15)和预混合器内圈筒(16)的一端安装有圆环盖板(21)，另一端通过有定位止口的法兰(22)与外蜗壳底板(3)连接，连接处设置有绝热垫圈(23)。

9.根据权利要求8所述的用于高分子废物热能转化的炉子的高温燃烧室，其特征在于：所述毫米级分风孔(20)为圆孔、方孔或斜孔，且与预混合器内圈筒(16)的横向轴有一定夹角。

10.根据权利要求5-7任一项所述的用于高分子废物热能转化的炉子的高温燃烧室，其特征在于：所述燃油气机喷火嘴降温器包括降温器外罩(24)和安装在降温器外罩上的异形送风管(25)，降温器通过降温器上法兰(26)与燃油气机(5)的底座(27)连接，通过降温器下法兰(28)与外蜗壳侧壁(2)连接，连接处均设置有绝热垫圈(23)，燃油气机喷火嘴(29)位于降温器外罩(24)内。