CN220321305U - 一种小型垃圾焚烧炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种小型垃圾焚烧炉，其特征在于：所述的垃圾焚烧炉包括一次燃烧室（1），所述一次燃烧室（1）的入口与进料斗（2）的底端出口相连，在进料斗（2）内还设置有封闭闸门（3），在一次燃烧室（1）内设置有一级炉排（4）、二级炉排（5）和三级炉排（6），并且一级炉排（4）、二级炉排（5）和三级炉排（6）下方还设置有多个风仓（7），所述一次燃烧室（1）的侧壁上设置有人孔门（8）和主燃烧器（9），一次燃烧室（1）的末端为出渣口（10），所述出渣口（10）与除渣机（11）的入口端相连。
Description
技术领域
本实用新型涉及生活垃圾焚烧处理领域，特别是一种小型垃圾焚烧炉。
背景技术
生活垃圾指的是人类在日常生产、生活活动中产生的固体废弃物以及法律、行政法规规定视为生活垃圾的固体废弃物。进入21世纪，每年我国生活垃圾清运量都在亿吨级以上，并保持持续的上涨趋势，“垃圾围城”的现状亟待解决。目前在针对生活垃圾的处理上，焚烧已经成为了主要的处理手段，据统计在2021年焚烧处理的生活垃圾占总垃圾处理量的70%以上。
但是“十四五规划”中也指出，在全国范围内中西部地区的生活垃圾焚烧处理率偏低，地级城市与县城的生活垃圾焚烧处理能力尚有较大缺口，垃圾焚烧行业市场规模庞大，具有良好的发展前景。
目前国内使用的焚烧炉大多为国外引进的大型炉排，如德国马丁炉，日本日立炉等，国内企业也纷纷效仿吸收加以自主创新，也占据了相当一部分市场。但是目前这些产品以大型焚烧炉为主，处理量在500 t/d乃至750 t/d以上，占地面积大，适用于大城市的垃圾处理而在小城市乃至城镇的中小规模垃圾处理中运营成本高、经济效益不佳。
除此之外，目前已有的垃圾焚烧炉在处理小规模生活垃圾时往往面临着这些问题：垃圾燃尽率低，燃烧室内热辐射强度低，导致炉膛燃烧温度低，进而整体的燃烧效率低下。
发明内容
本实用新型是为了解决现有技术所存在的上述不足，提出一种结构简单，设计巧妙，布局合理，热辐射强度大、燃烧温度高、烟气湍流强度大、污染物生成少的小型垃圾焚烧炉。
本实用新型的技术解决方案是：一种小型垃圾焚烧炉，其特征在于：所述的垃圾焚烧炉包括一次燃烧室1，所述一次燃烧室1的入口与进料斗2的底端出口相连，在进料斗2内还设置有封闭闸门3，在一次燃烧室1内设置有一级炉排4、二级炉排5和三级炉排6，并且一级炉排4、二级炉排5和三级炉排6下方还设置有多个风仓7，所述一次燃烧室1的侧壁上设置有人孔门8和主燃烧器9，一次燃烧室1的末端为出渣口10，所述出渣口10与除渣机11的入口端相连，
所述一次燃烧室1的顶端通过烟道12与二次燃烧室13相连，且所述二次燃烧室13水平分布，在烟道12内还设置有辅助燃烧器14和多个二次风管15，所述二次风管15的入口端与进风***相连，
所述一次燃烧室1的前拱16和后拱17均为倾斜分布的弧面状，前拱16与后拱17的倾斜角度均为8-16°，且前拱16与后拱17的断面分别为弧线L1和L2，所述弧线L1和弧线L2所对应的圆心角为α，α的取值范围是45-140°。
所述烟道12的横断面为矩形，多个所述的二次风管15分为两组，分别设置在烟道12的前侧和后侧。
本实用新型同现有技术相比，具有如下优点：
本种结构形式的小型垃圾焚烧炉，其结构简单，设计巧妙，布局合理，它是一种相比传统的垃圾焚烧炉燃烧室内垃圾受热辐射强度提高、整体的燃烧效率提高的一种特殊的结构。
首先将一次燃烧室的顶部设计成曲面拱形，这种设计可以有效增强一次燃烧室内拱对炉排上垃圾的热辐射，促进燃烧过程中水分蒸发、挥发分燃烧与焦炭燃烧阶段的再辐射，减少因辐射不集中而造成的热量损失，提高一次燃烧室内的燃烧温度，增加了垃圾中可燃物质的燃尽率；
其次，它在一次燃烧室上方设置有二次燃烧室，且连通两个燃烧室的烟道处还设置有辅助燃烧器和多个二次风管，这些二次风管在烟道前后墙均匀分布，高速二次风吹入形成湍流，让高温的烟气与新吹入的富氧二次风强烈混合，通过这种方式，促进炉内未燃烧完全的烟气与空气充分混合，强化燃烧效果，使烟气温度达到850℃以上，保证二噁英类有害物质完全分解；
同时，本焚烧炉中的第二燃烧室采用水平结构，整体焚烧***的高度降低，可有效降低建设成本。
并且这种焚烧炉的制作工艺简单，制造成本低廉，因此可以说它具备了多种优点，特别适合于在本领域中推广应用，其市场前景十分广阔。
附图说明
图1是本实用新型实施例的整体结构示意图。
图2是本实用新型实施例中前拱或后拱部分的结构示意图。
图3是本实用新型实施例中对比例与实验例中垃圾的焚烧反应速率对比图（左侧为对比例，右侧为实验例）。
一次燃烧室1，进料斗2，封闭闸门3，一级炉排4，二级炉排5，三级炉排6，风仓7，人孔门8，主燃烧器9，出渣口10，除渣机11，烟道12，二次燃烧室13，辅助燃烧器14，二次风管15，前拱16，后拱17。
具体实施方式
下面将结合附图说明本实用新型的具体实施方式如下：如图1、图2、图3所示，一种小型垃圾焚烧炉，其特征在于：所述的垃圾焚烧炉包括一次燃烧室1，所述一次燃烧室1的入口与进料斗2的底端出口相连，在进料斗2内还设置有封闭闸门3，在一次燃烧室1内设置有一级炉排4、二级炉排5和三级炉排6，并且一级炉排4、二级炉排5和三级炉排6下方还设置有多个风仓7，所述一次燃烧室1的侧壁上设置有人孔门8和主燃烧器9，一次燃烧室1的末端为出渣口10，所述出渣口10与除渣机11的入口端相连，
所述一次燃烧室1的顶端通过烟道12与二次燃烧室13相连，且所述二次燃烧室13水平分布，在烟道12内还设置有辅助燃烧器14和多个二次风管15，所述二次风管15的入口端与进风***相连，
所述一次燃烧室1的前拱16和后拱17均为倾斜分布的弧面状，前拱16与后拱17的倾斜角度均为8-16°，且前拱16与后拱17的断面分别为弧线L1和L2，所述弧线L1和弧线L2所对应的圆心角为α，α的取值范围是45-140°。
所述烟道12的横断面为矩形，多个所述的二次风管15分为两组，分别设置在烟道12的前侧和后侧。
本实用新型实施例的小型垃圾焚烧炉的工作过程如下：生活垃圾从进料斗2进入一次燃烧室1中，依次经过一级炉排4、二级炉排5和三级炉排6，历经一级炉排4、二级炉排5和三级炉排6三个阶段，焚烧处理的过程中产生的高温烟气会通过烟道12进入到二次燃烧室13中，由于烟道12处会在多个二次风管15的作用下形成旋涡，这种旋涡能够将一次燃烧室中的高温烟气卷吸入烟道，让高温的烟气与新吹入的富氧二次风强烈混合，通过这种二次风叠加增强湍流的方式，可以促进炉内未燃烧完全的烟气与空气充分混合，强化燃烧效果，使烟气温度达到850℃以上，保证二噁英类有害物质完全分解；
经过充分焚烧后的生活垃圾从三级炉排6排出后，经过出渣口10后进入到除渣机11中，进行除渣处理。
在一次燃烧室1中，由于一次燃烧室1的顶部设计成曲面拱形（即前拱16和后拱17），这种设计可以有效增加一次燃烧室内辐射拱对炉排上垃圾燃烧过程中水分蒸发、挥发分燃烧与焦炭燃烧阶段的再辐射，减少因辐射不集中而造成的热量损失，提高一次燃烧室内的燃烧温度（最高可达1300℃），增加了垃圾中可燃物质的燃尽率。
具体实施例：
为了验证曲面拱形的燃烧室顶部能够增加燃烧室内的辐射，提高燃烧室内的燃烧温度，特进行对比实验，
对比例的燃烧室为平顶，
实验例的燃烧室为拱顶，并且在实验例中，前拱16的倾斜角度为20°，后拱17的倾斜角度为14°，且前拱16与后拱17的断面分别为弧线L1和L2，弧线L1和弧线L2所对应的圆心角为α均为54°。
实验结果如下表所示：
| 对比例 | 实验例 | |
| 水分蒸发率（%） | 98.6 | 99.0 |
| 挥发分燃尽率（%） | 56.8 | 87.2 |
| 固定碳燃尽率（%） | 100.0 | 100.0 |
| 出口平均NOx浓度（ppm） | 1052.9 | 662.5 |
| 出口平均温度（K） | 1210 | 1099.5 |
| 床层平均入射辐射（kw/m2） | 292.9 | 341.9 |
上述为一次燃烧室1焚烧处理后，进入二次燃烧室13之前的相关数据。
通过上表可以看出，对比例和实验例中水分蒸发率和固定碳燃尽率相差不大，但是在挥发分燃尽率上却存在较大的差异，实验例的挥发分燃尽率与对比例相比，由56.8%提升至87.2%，这主要是因为实验例中的拱形顶能够起到聚焦的作用，增加炉膛对床层的入射辐射，即上表中的床层平均入射辐射这一数据，增加了49kw/m2，约为16.7%；
床层表面的入射辐射有所提升，使得垃圾的表面温度达到了挥发分热解的起始温度，同时挥发分反应释放的热量也加速了水分的蒸发过程。
从图3中可以看出，在炉排前1m，对比例与实验例中垃圾的质量损失速率几乎相同，此时尚未达到点火温度，床层反应以水分的蒸发为主；
大约在1m左右处，垃圾中的挥发分开始反应，并且在短时间内达到一个峰值，这一点可归因于床层表面的水分蒸发过程向更深处发展，床层表面的入射辐射有所提升，使得表面温度达到了挥发分热解的起始温度，同时挥发分反应释放的热量也加速了水分的蒸发过程；
当反应进行到炉排4m左右处时，水分已经消耗殆尽，使得挥发分热解反应可以快速进行，进一步提高了温度，固定碳部分开始以较快的速度燃烧。
对比例与实验例中，其反应速率的最大区别就在4m左右位置处，从图3可以明确看到，在实验例的辐射增强作用下，干燥的垃圾能获得更多的热量，使得挥发分以更快的速度热解。
Claims (2)
1.一种小型垃圾焚烧炉，其特征在于：所述的垃圾焚烧炉包括一次燃烧室（1），所述一次燃烧室（1）的入口与进料斗（2）的底端出口相连，在进料斗（2）内还设置有封闭闸门（3），在一次燃烧室（1）内设置有一级炉排（4）、二级炉排（5）和三级炉排（6），并且一级炉排（4）、二级炉排（5）和三级炉排（6）下方还设置有多个风仓（7），所述一次燃烧室（1）的侧壁上设置有人孔门（8）和主燃烧器（9），一次燃烧室（1）的末端为出渣口（10），所述出渣口（10）与除渣机（11）的入口端相连，
所述一次燃烧室（1）的顶端通过烟道（12）与二次燃烧室（13）相连，且所述二次燃烧室（13）水平分布，在烟道（12）内还设置有辅助燃烧器（14）和多个二次风管（15），所述二次风管（15）的入口端与进风***相连，
所述一次燃烧室（1）的前拱（16）和后拱（17）均为倾斜分布的弧面状，前拱（16）与后拱（17）的倾斜角度均为8-16°，且前拱（16）与后拱（17）的断面分别为弧线L1和L2，所述弧线L1和弧线L2所对应的圆心角为α，α的取值范围是45-140°。
2.根据权利要求1所述的小型垃圾焚烧炉，其特征在于：所述烟道（12）的横断面为矩形，多个所述的二次风管（15）分为两组，分别设置在烟道（12）的前侧和后侧。
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