具有灰渣处理功能的焚烧炉

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2023-12-19 16:22:51

权利要求书： 1.一种具有灰渣处理功能的焚烧炉，其包括焚烧区和处理区，其中：

所述焚烧区包括进口、蒸汽出口、第一烟气出口和燃烧室，所述燃烧室具有从所述进口倾斜向下的斜面，用于使垃圾沿所述斜面向下移动的同时进行焚烧，在所述燃烧室的上方设置隔板，所述隔板将燃烧室分为第一腔室和第二腔室，所述第一腔室内设置所述蒸汽出口，所述第二腔室内设置所述第一烟气出口；

所述处理区设置于所述焚烧区下方，且包括熔炉壁、熔池和等离子体炬接口，所述等离子体炬接口设置于所述熔炉壁上。

2.根据权利要求1所述的焚烧炉，其特征在于，进一步包括第二烟气出口，其设置于所述处理区的上方，且所述第一烟气出口和所述第二烟气出口在远离所述焚烧炉的一端连通形成总出口。

3.根据权利要求1所述的焚烧炉，其中所述处理区进一步包括设置于所述处理区下方的熔渣出口，用于排出熔渣。

4.根据权利要求1所述的焚烧炉，其中所述处理区的上方外侧设置法兰，通过所述法兰能够将所述处理区与所述焚烧区固定连接；且所述处理区的上方的内侧具有引导斜面，用于引导灰渣进入所述处理区。

5.根据权利要求1所述的焚烧炉，其中所述斜面包括干燥段和燃烧段，且所述第一腔室上方设置蒸汽出口，其下方对应于斜面的干燥段，所述第二腔室上方设置第一烟气出口，其下方对应于斜面的燃烧段，所述隔板与所述斜面保持一定距离，从而允许固废从干燥段进入燃烧段。

6.根据权利要求1所述的焚烧炉，其中所述处理区包括钢结构壳体、硅酸铝防隔热材料层、三氧化二铝防隔热材料层、氧化锆防隔热材料层和碳化硅内衬层。

7.根据权利要求1所述的焚烧炉，其中在所述处理区的熔炉壁上设置6个所述等离子体炬接口。

8.根据权利要求1所述的焚烧炉，其中所述进口具有25?35度的斜坡。

9.根据权利要求1所述的焚烧炉，其中所述进口为矩形进料口。

10.根据权利要求1所述的焚烧炉，其中所述蒸汽出口为等截面圆筒，通过法兰与输出管道连接。

说明书：具有灰渣处理功能的焚烧炉技术领域[0001] 本实用新型涉及固体废物处理领域，具体地涉及具有灰渣处理功能的焚烧炉。背景技术[0002] 垃圾焚烧适用于生活垃圾、医疗垃圾、一般工业垃圾等。与填埋和堆肥相比，垃圾焚烧更节约土地，不会造成地表水和地下水污染。在城市化加速推进、建设用地指标接近极限的情况下，对于人口稠密、用地紧张、垃圾围城的大中型城市来讲，垃圾焚烧逐渐成为一种现实选择。[0003] 目前垃圾焚烧炉的种类分为机械炉排炉、流化床焚烧炉、回转式焚烧炉和等离子体焚烧炉。其中因为机械炉排炉具有容量相对较大，在处理中不需要对垃圾进行分类处理等优点因而具有较为广泛的应用。但是，机械炉排炉的炉温大概为700?900℃，无法对医疗、化工等产生的有毒有害物质进行彻底焚烧，而且焚烧后的灰渣主要是不可燃的无机物以及部分未燃尽的可燃有机物，灰渣中含有一定量的有害物质(例如，重金属)，若未经处理直接排放，将会污染土壤和地下水，对环境造成危害。实用新型内容

[0004] 为了解决上述问题，发明人在垃圾焚烧领域进行了深入研究的基础上发现通过将焚烧区与处理区分开，并对焚烧炉结构进一步改造得到的具有灰渣处理功能的焚烧炉能够解决上述问题，至少部分地基于此完成了本发明创造。具体地，本实用新型包括以下内容。[0005] 本实用新型提供具有灰渣处理功能的焚烧炉，其包括焚烧区和处理区，其中：[0006] 所述焚烧区包括进口、蒸汽出口、第一烟气出口和燃烧室，所述燃烧室具有从所述进口倾斜向下的斜面，用于使垃圾沿所述斜面向下移动的同时进行焚烧，在所述燃烧室的上方设置隔板，所述隔板将燃烧室分为第一腔室和第二腔室，所述第一腔室内设置所述蒸汽出口，所述第二腔室内设置所述第一烟气出口；[0007] 所述处理区设置于所述焚烧区下方，且包括熔炉壁、熔池和等离子体炬接口，所述等离子体炬接口设置于所述熔炉壁上。[0008] 在某些实施方案中，本实用新型的焚烧炉进一步包括第二烟气出口，其设置于所述处理区的上方，且所述第一烟气出口和所述第二烟气出口在远离所述焚烧炉的一端连通形成总出口。[0009] 在某些实施方案中，所述处理区进一步包括设置于所述处理区下方的熔渣出口，用于排出熔融渣体。[0010] 在某些实施方案中，所述处理区的上方外侧设置法兰，通过所述法兰能够将所述处理区与所述焚烧区固定连接；且所述处理区的上方的内侧具有引导斜面，用于引导焚烧后的固体进入所述处理区。[0011] 在某些实施方案中，燃烧室的斜面包括干燥段和燃烧段，且所述第一腔室上方设置蒸汽出口，其下方对应于斜面的干燥段，所述第二腔室上方设置第一烟气出口，其下方对应于斜面的燃烧段，所述隔板与所述斜面保持一定距离，从而允许固废从干燥段进入燃烧段。[0012] 在某些实施方案中，所述处理区包括钢结构壳体、硅酸铝防隔热材料层、三氧化二铝防隔热材料层、氧化锆防隔热材料层和碳化硅内衬层。[0013] 在某些实施方案中，在所述处理区的熔炉壁上设置6个所述等离子体炬接口。[0014] 在某些实施方案中，所述进口具有25?35度的斜坡。优选地，所述进口为矩形进料口。[0015] 在某些实施方案中，所述蒸汽出口为等截面圆筒，通过法兰与输出管道连接。[0016] 本实用新型的具有灰渣处理功能的焚烧炉能够对焚烧炉产生的灰渣进行高温处理，减少焚烧后的灰渣中的不可燃的无机物以及部分未燃尽的可燃有机物，同时高温处理后的熔融物还可以回收铁金属和聚合物。当熔渣进行水淬时，金属和其他无机物得以分离。余下的渣物的主要成分是二氧化硅，可以用于许多建筑应用和产品。

附图说明[0017] 图1为示例性的具有灰渣处理功能的焚烧炉的整体结构图。[0018] 图2为具有灰渣处理功能的焚烧炉的处理区的结构图。[0019] 附图标记说明[0020] 100?焚烧区、110?进口、120?蒸汽出口、140?第一烟气出口、150?第二烟气出口、130?燃烧室、131?斜面、132?隔板、133?干燥段、134?燃烧段、160?总出口；

[0021] 200?处理区、210?熔炉壁、220?熔池、230?等离子体炬接口、240?法兰、250?熔渣出口、260?引导斜面、211?钢结构壳体、212?硅酸铝防隔热材料层、213?三氧化二铝防隔热材料层、214?氧化锆防隔热材料层、215?碳化硅内衬层。具体实施方式[0022] 现详细说明本实用新型的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本实用新型的限制，而应理解为是对本实用新型的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。[0023] 应理解本实用新型中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本实用新型。另外，对于本实用新型中的数值范围，应理解为具体公开了该范围的上限和下限以及它们之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本实用新型内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。[0024] 除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本实用新型所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本实用新型仅描述了优选的方法和材料，但是在本实用新型的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。[0025] 本实用新型所述的“固废”有时也称作“固体废物”，是指在生产、生活和其他活动过程中产生的丧失原有的利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固体、半固体。按来源分类，固体废物可包括工业固体废物、城市垃圾、农业废弃物和放射性固体。按化学成分分类，固体废物可包括有机废物和无机废物。按危害状况分类，固体废物可包括有害废物和一般废物。优选地，本实用新型的固体废物优选为有机废物。有机废物是指以有机物为主要成分的废物，但这并不意味着有机废物不包含任何无机成分。优选地，本实用新型的有机废物包含20重量％以下，优选15重量％以下的无机成分，例如无机盐类和灰尘等。优选地，本实用新型的固体废物来自生活垃圾，特别是含水率较高的垃圾以及有害生活垃圾。其中含水率较高的垃圾的实例包括餐厨垃圾，例如剩菜剩饭、骨头、菜根菜叶等食品类废物。有害生活垃圾的实例包括废电池、废日光灯管、废水银温度计、过期药品等属于危固废的垃圾。

[0026] 本实用新型的“灰渣”是指在固废在焚烧炉内以700?900℃燃烧后得到的固体。“熔渣”是指在对固废或渣在1300℃以上进行处理后得到的熔融物及其冷却物。[0027] 本实用新型的“具有灰渣处理功能的焚烧炉”是指具有固废焚烧和灰渣处理功能，且固废焚烧和灰渣处理分别在不同的区域进行的焚烧炉。与传统的焚烧炉或高温处理炉相比，本实用新型既可以大规模进行固废处理，也可避免二次污染，同时处理成本大大降低。本实用新型的焚烧炉特别适合与二燃室(或重整室)组合使用，还特别适合于分类不彻底的垃圾的处理。在某些实施方案中，本实用新型的焚烧炉还特别适合于含水率较高的垃圾的处理。在某些实施方案中，本实用新型的焚烧炉还特别适合于危固废的处理。

[0028] 本实用新型的具有灰渣处理功能的焚烧炉包括焚烧区和处理区。下面详细说明。[0029] [焚烧区][0030] 本实用新型的焚烧区包括进口、蒸汽出口、第一烟气出口和燃烧室，燃烧室具有从进口倾斜向下的斜面，用于使垃圾沿斜面向下移动的同时进行焚烧，在燃烧室的上方设置隔板，隔板将燃烧室分为第一腔室和第二腔室，第一腔室内设置蒸汽出口，第二腔室内设置第一烟气出口。[0031] 本实用新型的燃烧室为用于使固废进行焚烧的空间，其设置为可使固废在700?900℃，优选750?890℃，更优选800?850℃温度下燃烧。燃烧室具有从固废进口倾斜向下的斜面，用于使垃圾沿斜面向下移动的同时进行焚烧。优选地，该斜面包括干燥段和燃烧段，其中燃烧段产生的余热对干燥段上的垃圾进行脱水干燥，并通入空气使水蒸气与空气混合通过水蒸气出口输出。燃烧过程中充分通入天然气与空气，使垃圾进行彻底焚烧。

[0032] 本实用新型的燃烧室的上方还设置隔板，优选地，隔板竖直向下设置，且隔板仅对燃烧室的上方空间进行相对独立的分隔，即将燃烧室分为第一腔室和第二腔室。第一腔室上方设置蒸汽出口，其下方对应于斜面的干燥段，第二腔室上方设置第一烟气出口，其下方对应于斜面的燃烧段。隔板与斜面保持一定距离，从而允许固废从干燥段进入燃烧段。本实用新型的燃烧室的上述特定结构特别适合于高含水率固废，例如餐厨垃圾的处理。[0033] 本实用新型的进口为垃圾等固废的进口。优选地，进口具有25?35度，优选26?34度，更优选28?32度的斜坡。斜坡的设置有利于固废等垃圾进入燃烧室。优选地，所述斜坡与燃烧室的斜面角度一致，以便垃圾的顺利进入。[0034] 本实用新型的蒸汽出口设置于燃烧室的上方，用于将干燥段得到的蒸汽排出。优选地，蒸汽出口为等截面圆筒，且通过法兰与输出管道连接。排出的蒸汽可进一步用于发电等。[0035] 本实用新型的第一烟气出口用于排出焚烧区得到的烟气。在燃烧不充分的情况下，焚烧区得到烟气含有相对较多的有害成分，例如二噁英、CO等，通常需要进一步处理后进行排放。其中进一步的处理包括在1100?1300℃下对烟气重整、脱酸处理、过滤处理等。优选地，第一烟气出口设置于所述第二腔室的上方，这样的设计有利于烟气及时排出。[0036] 在某些实施方案中，本实用新型的第二烟气出口设置于处理区的上方，其用于排出处理区得到的烟气。在需要对焚烧区得到的烟气与处理区得到的烟气进行区分的情况下，第一烟气出口和第二烟气出口分别将不同的烟气引导至不同的后续处理工序。在不需要对焚烧区得到的烟气与处理区得到的烟气进行区分的情况下，第一烟气出口和第二烟气出口在远离所述焚烧炉的一端连通形成总出口。优选地，第一烟气出口与总出口的距离以及第二烟气出口与总出口的距离为1?5m，更优选2?4m。距离过大，则有害成分倾向于变高。[0037] 在某些实施方案中，本实用新型的第二腔室包括烟气流动引导段，为向第一烟气出口逐渐收缩的斜面。本实用新型发现这样的设计有利于烟气及时排出，更有利于固废的充分燃烧，提高燃烧效率。[0038] 在某些实施方案中，为了充分燃烧，可向焚烧区，特别是第二腔室内通入通入燃料(例如，天然气)或助燃剂，并且还可以通过增氧手段增加氧含量。[0039] [处理区][0040] 本实用新型的处理区设置于焚烧区下方，且包括熔炉壁、熔池和等离子体炬接口，等离子体炬接口设置于所述熔炉壁上。优选地，处理区还包括设置于处理区下方的熔渣出口，用于排出熔融渣体。[0041] 在某些实施方案中，处理区与焚烧区一体成型。在某些实施方案中，处理区与焚烧区以可拆卸的方式固定安装。例如，在处理区的上方外侧设置法兰，并且通过法兰能够将处理区与焚烧区固定连接。更优选地，在处理区的上方内侧具有引导斜面，用于引导焚烧后的固体进入所述处理区。[0042] 本实用新型中处理区设置为能够耐受1500?1900℃的高温。优选地，采用多层隔热材料对处理区进行热防护，外壳最高温度不超过100℃。优选外壳为20G制作的钢结构壳体。[0043] 在某些实施方案中，处理区从外到内由钢结构壳体、硅酸铝防隔热材料层、三氧化二铝防隔热材料层、氧化锆防隔热材料层和碳化硅内衬层组成构成。本实用新型发现这样的设计特别适合于有害垃圾，例如废电池、废日光灯管、废水银温度计、过期药品等危固废的处理。与一般垃圾不同，有害垃圾的处理对于设备有要求更高。[0044] 本实用新型中硅酸铝防隔热材料层的厚度为300?500mm，优选350?450mm，更优选360?430mm，例如400mm。硅酸铝具有良好的隔热效果，优选其设置于钢结构壳体的内侧。三氧化二铝防隔热材料层的厚度为50?200mm，优选60?180mm，更优选80?160mm，进一步优选

90?150mm。氧化锆防隔热材料层的厚度10?100mm，优选20?80mm，更优选30?70mm，还优选40?

60mm。碳化硅具有良好的耐火性、耐腐蚀性因而作为熔融炉的内衬。碳化硅内衬层的厚度为

10?100mm，优选20?80mm，更优选30?70mm，还优选40?60mm。

[0045] 本实用新型的处理区的等离子体炬接口优选设置于熔炉壁上，其用于连接等离子体炬从而在处理区内产生所需要的温度，例如，1600?1900℃。等离子体炬接口的数量不特别限定。优选地，等离子体炬接口的数量为偶数，例如，2?20个，4?10个，例如6个等。[0046] 本实用新型的处理区采用等离子体对固废等垃圾处理，能够有效地裂解垃圾中有毒有害的物质，垃圾中的金属成分等无机物在高温下形成熔渣，通过在反应炉底部的出渣口流出，通过水冷后变成玻璃化颗粒状淬渣排出，排出的熔渣中还可以回收铁金属和聚合物。当熔渣进行水淬时，金属和其他无机物得以分离。余下的渣物主要成分是二氧化硅，可以用于许多建筑应用和产品。[0047] 实施例[0048] 实施例1本实用新型的具有灰渣处理功能的焚烧炉[0049] 图1为示例性的具有灰渣处理功能的焚烧炉的整体结构图。如图1所示，本实施例的焚烧炉包括焚烧区100和处理区200。其中焚烧区100和处理区200通过法兰结构固定连接。[0050] 如图1所示，焚烧区100包括用于垃圾进入的进口110、蒸汽出口120、第一烟气出口140、第二烟气出口150和燃烧室130。进口110具有矩形入口，下方设置30度的斜坡。燃烧室

130具有从进口倾斜向下的斜面131，用于使垃圾沿斜面131向下移动的同时进行焚烧，在燃烧室130的上方设置隔板132，隔板132将燃烧室分为第一腔室和第二腔室，第一腔室内设置蒸汽出口120，其下方对应于斜面131的干燥段133；第二腔室内设置第一烟气出口140，其下方对应于斜面131的燃烧段134。隔板132和斜面131之间保持一定距离，从而允许垃圾从干燥段133进入燃烧段134。第一烟气出口140和第二烟气出口150形成总出口160。

[0051] 图2为具有灰渣处理功能的焚烧炉的处理区200的结构图。如图2所示，处理区200包括熔炉壁210、熔池220、等离子体炬接口230、法兰240、熔渣出口250、引导斜面260。图2为剖视图，其仅示例性示出了两个等离子体炬接口230，其数量可根据需要而设置。等离子体炬接口230设置于熔炉壁210上。熔炉壁210由外到内依次为钢结构壳体211、400mm的硅酸铝防隔热材料层212、100mm的三氧化二铝防隔热材料层213、50mm的50mm的氧化锆防隔热材料层214和碳化硅内衬层215。本实施例的处理区200通过法兰240以及焚烧区对应设置的法兰结构固定连接。[0052] 实施例2具有灰渣处理功能的焚烧炉的运行方式[0053] 以实施例1的焚烧炉为例说明其运行方式。具体如下：[0054] 一、垃圾经传送带输送至进口110落入焚烧区100；[0055] 二、通过推进装置将垃圾输送至斜面130的干燥段133，在此阶段中利用下方燃烧产生的热量对垃圾进行脱水干燥，水蒸气由蒸气出口120排出；[0056] 三、干燥后的垃圾由推进装置推入斜面130的燃烧段134，在此阶段通入空气、天然气对垃圾进行充分焚烧，焚烧后的灰渣进入下一阶段，即处理区200进行等离子体热裂解，产生的废气通过烟气出口140通入后续二燃室进行后续的再处理；[0057] 四、焚烧后的灰渣用推进装置推入处理区200中，通过等离子体炬接口230连接的等离子体炬产生高温高热气体对灰渣进行裂解，裂解后的产物为熔融状态的液体，通过出口250排出。同时处理区200也产生部分烟气，其通过第二烟气出口150与来自第一烟气出口140的烟气汇总从总出口160进入后续处理工艺。

[0058] 在不背离本实用新型的范围或精神的情况下，可对本实用新型说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本实用新型的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。