專利名稱：一種熱解氣化湍流噴射燃燒裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及機(jī)械工程的一種熱解氣化湍流噴射燃燒裝置，特別是用于醫(yī)療、工業(yè)和高熱值生活垃圾的熱解氣化燃燒處理。
背景技術(shù)：
隨著城市人口快速的增長和人們生活素質(zhì)的提高，各種各樣的垃圾已成為世界最大的公害之一，嚴(yán)重影響著社會的可持續(xù)發(fā)展。傳統(tǒng)的掩埋方式和直接燃燒方式處理垃圾都會造成環(huán)境的二次污染。為解決垃圾焚燒處理過程中產(chǎn)生二惡英類毒性物質(zhì)，近年來廣泛采用熱解氣化焚燒技術(shù)，這種技術(shù)的處理方式包含垃圾在450℃-600℃溫度下的熱解氣化和可燃?xì)怏w在1100℃左右的二次燃燒兩個過程。中國專利98238003公開的一種醫(yī)療垃圾焚燒爐，它采用氣化、干燥、焚燒、氧化同步進(jìn)行，與爐排式焚燒技術(shù)相比，具有系統(tǒng)造價低、垃圾處理成本低、減量化比例高的優(yōu)勢。但在如何利用垃圾自身的熱值能量，最低限度地利用輔助熱源，減低成本，減少二惡英排放、綜合回收能源方面還缺乏必要的技術(shù)手段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在熱解氣化釜中利用發(fā)熱反應(yīng)機(jī)理，使燃燒過程中無須外加熱源；它的湍流噴射燃燒使燃燒煙氣的湍流度加大，燃燒溫度提高，停留時間延長，使有害氣體充分燃燒；氫氧化鎂吸附及多孔陶瓷過濾，高溫催化反應(yīng)和等離子體分解凈化的綜合運用，使有害氣體被吸附、催化、過濾、分解，實現(xiàn)低成本的有害氣體低排放。
本發(fā)明包括有依次連結(jié)的上料裝置12、熱解氣化釜1、氣相燃燒室5、供風(fēng)裝置10、供油裝置11、余熱利用裝置7、引風(fēng)機(jī)及煙囪8；其特征在于在熱解氣化釜1和湍流噴射燃燒器3之間串接氫氧化鎂吸附器2，在湍流噴射燃燒器的可燃?xì)鈬娍?5外部設(shè)置有高溫催化反應(yīng)器4。在熱解氣化釜1和氣相燃燒室5之間設(shè)置湍流噴射燃燒器3。在氣相燃燒室5和余熱利用裝置7之間，設(shè)置有多孔陶瓷過濾器6，在多孔陶瓷過濾器6粗濾和細(xì)濾板之間設(shè)置有等離子體凈化器。
本發(fā)明的熱解氣化釜1釜體底部和周邊設(shè)有空氣夾層18并分布有均勻的供氣孔20，釜體一側(cè)下部設(shè)有排渣門24，頂部設(shè)有進(jìn)料口13，安全閥15，測壓孔14，下部一側(cè)設(shè)有點火器22，釜內(nèi)壁設(shè)有耐火內(nèi)襯層19。
本發(fā)明的氫氧化鎂吸附器2串接在熱解氣化釜1可燃?xì)獬隹?7與高溫催化反應(yīng)器4的進(jìn)氣口42之間，氫氧化鎂吸附器2空腔中設(shè)氫氧化鎂吸附球26，空腔下部為旋風(fēng)重力降塵區(qū)30。
本發(fā)明的湍流噴射燃燒器3為一個帶空氣夾層的圓柱體，其外部一側(cè)是空氣預(yù)熱器39，內(nèi)部有高溫耐熱材料澆鑄成型的多個噴射圓腔34，每個噴射圓腔中有向出口方向傾斜的供氣孔38，圓柱的入口端一側(cè)為可燃?xì)膺M(jìn)口32，另一側(cè)為點火器36，中間為點火腔37，出口端為燃燒煙氣噴口35。
本發(fā)明的高溫催化反應(yīng)器4環(huán)抱于湍流噴射燃燒器煙氣噴口35外部，其內(nèi)部充填蜂窩狀高溫陶瓷催化塊41。
本發(fā)明的多孔陶瓷過濾器6串接在氣相燃燒室5與余熱利用裝置之間，空腔上下各設(shè)有細(xì)濾46和粗濾48二塊多孔陶瓷板及測壓孔50，空腔下部為旋風(fēng)重力降塵區(qū)51。
本發(fā)明的等離子體凈化器設(shè)于多孔陶瓷過濾器6內(nèi)腔中部，在正電極43和負(fù)電極44之間，接入超高壓脈沖。
本發(fā)明的智能控制系統(tǒng)9連接熱解氣化釜1、湍流噴射燃燒器3、氣相燃燒室5、多孔陶瓷過濾器6、引風(fēng)機(jī)及煙囪8、供風(fēng)裝置10、供油裝置11，通過PLC可編程控制器對各種溫度、壓力、壓差及氣體傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，控制系統(tǒng)按設(shè)計的溫度和壓力參數(shù)運行。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比具有的技術(shù)優(yōu)點在于1.在熱解氣化釜采用溫度、壓力、氣體傳感器等多元采樣，由智能控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)熱解氣化釜和湍流噴射燃燒器的供油、供風(fēng)，保證熱解氣化釜內(nèi)垃圾熱解氣化所需的還原性氣氛，使垃圾中的有機(jī)物和其它可燃物質(zhì)在部分自燃時為熱解氣化釜提供熱解所需的熱源。熱解氣化釜內(nèi)溫度被控制在450℃-600℃之間，因此垃圾中的金屬未被氧化，不易生成促使二惡英類有毒氣體形成的催化劑，如氯化銅、硫酸銅。熱解氣化釜中的過量空氣系數(shù)較低，能大大降低排煙量，減少尾氣處理設(shè)備的投資。
2.從熱解氣化釜內(nèi)排出的可燃?xì)怏w在通過氫氧化鎂吸附器時，其中氯化氫被具有活性的氫氧化鎂吸附，將二惡英等有毒氣體的發(fā)生量控制在低水平。
3.通過氫氧化鎂吸附器后的可燃?xì)怏w進(jìn)入高溫催化反應(yīng)器，其間填充的催化劑在高溫環(huán)境下可將有害氣體催化裂解為無害氣體。
4.通過高溫催化器的可燃?xì)怏w被處于經(jīng)點火器預(yù)熱的湍流噴射燃燒器點燃，點燃后的氣體在與從供氣孔噴出的氣流混合后產(chǎn)生強化湍流，并在噴射腔內(nèi)產(chǎn)生連續(xù)渦旋燃燒，然后噴入氣相燃燒室。對空氣強化湍流的優(yōu)化控制使可燃?xì)怏w與空氣混合燃燒時的湍流度大大增強，煙氣在高溫燃燒段的停留時間超過2秒，燃燒溫度可高達(dá)1200℃左右，確保二惡英類有害氣體的充分燃燒及有效消除，連續(xù)渦旋氣流還可起離心除塵作用。
5.利用高能低溫等離子體技術(shù)使空間氣體迅速成為高濃度等離子體，使煙氣處于活化狀態(tài)，可把有害氣體分解為無害氣體，且分解率高，能量消耗少。
6.高溫尾氣在通過多孔陶瓷過濾器時，熱量可通過輻射、對流和傳導(dǎo)三種方式傳到多孔陶瓷過濾部件內(nèi)部，使其積蓄熱量達(dá)到900℃以上。由于腔道和微孔的幾何結(jié)構(gòu)使多孔陶瓷表面積大大增加，使微小塵粒的捕集率大大提高，有效促使未燃盡有毒有機(jī)氣體的充分分解和完全燃燒，并延長了煙氣在高溫環(huán)境的滯留時間，有效消除了燃燒尾氣在降溫時再次形成二惡英類物質(zhì)所依賴的催化條件。
7.智能控制系統(tǒng)對系統(tǒng)中設(shè)置的各種溫度、壓力、壓差及氣體傳感器的信息進(jìn)行收集和處理，并返饋信息，控制整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)。通過供風(fēng)和引風(fēng)裝置的聯(lián)動控制及系統(tǒng)溫度與壓力的邏輯控制，確保全流程合理的壓力及溫度變化梯度，保證整個系統(tǒng)按照設(shè)定的溫度和壓力參數(shù)，穩(wěn)定、安全、可靠的運行。
詳細(xì)的工作流程為自動上料裝置12把定量的垃圾及除氯劑投入熱解氣化釜1中，智能控制系統(tǒng)9，發(fā)出指令啟動供風(fēng)裝置10向熱解氣化釜內(nèi)送風(fēng)，同時啟動供油裝置11向熱解氣化釜噴油點火，點燃熱解氣化釜內(nèi)垃圾，控制系統(tǒng)9通過設(shè)于氣化釜內(nèi)的溫度傳感器取得數(shù)據(jù)，返饋控制對熱解氣化釜1供風(fēng)和噴油過程，最終達(dá)到爐內(nèi)垃圾處于缺氧自燃狀態(tài)，并保證熱解氣化釜內(nèi)處于450℃-600℃的還原氣氛。湍流噴射燃燒器3在控制系統(tǒng)9的控制下同時啟動運行，供風(fēng)裝置10通過供氣孔送入足量的新風(fēng)，點火器開始噴油點火，預(yù)熱湍流噴射燃燒器。熱解氣化釜1送來的可燃?xì)怏w先經(jīng)氫氧化鎂吸附器2，再經(jīng)過高溫催化器4，然后進(jìn)入點火腔被點燃后，燃著的氣體與噴射腔內(nèi)供氣孔噴入的經(jīng)預(yù)熱的空氣產(chǎn)生強化湍流攪拌并在噴射腔內(nèi)產(chǎn)生連續(xù)渦旋燃燒，然后噴入氣相燃燒室5。氣相燃燒室的爐溫逐漸上升到1200℃以上，形成穩(wěn)定的主燃燒過程。在此階段，控制系統(tǒng)9通過對系統(tǒng)溫度及運行狀態(tài)的分析，可自動開關(guān)點火器，實現(xiàn)以一次及二次進(jìn)風(fēng)控制的系統(tǒng)自燃。在氣相燃燒室5內(nèi)燃燒生成的高溫?zé)煔膺M(jìn)入多孔陶瓷過濾器6后，煙氣中的一些微粒和有毒物質(zhì)被吸附在多孔陶瓷濾材的腔道及微孔內(nèi)，同時再由等離子體凈化器進(jìn)行分解凈化，最后無煙、無塵、無二惡英的氣體通過煙囪排放。
如圖2、3、4、5、6、7所示熱解氣化釜的爐體設(shè)有耐火內(nèi)襯層19，風(fēng)機(jī)送風(fēng)通過進(jìn)風(fēng)口21進(jìn)入空氣室23和空氣夾層18。釜體底部和周邊有分布均勻的供氣孔20通向熱解氣化釜內(nèi)。釜體一側(cè)下部設(shè)有排渣門24、點火器22，頂部設(shè)有進(jìn)料孔13、測壓孔14、安全閥15。在煙道出口17處安裝有熱電偶溫度計16?？扇?xì)怏w通過氫氧化鎂吸附器進(jìn)入高溫催化反應(yīng)器。氫氧化鎂吸附器，包括進(jìn)氣口25，出氣口27，檢修門28，篩板29，旋風(fēng)重力降塵區(qū)30，氫氧化鎂吸附球26，排渣口31。高溫催化反應(yīng)器環(huán)抱于湍流噴射燃燒器噴射口的外部，包括進(jìn)氣口42、出氣口40，中間填充蜂窩狀高溫陶瓷過濾塊41。湍流噴射燃燒器包括空氣預(yù)熱器39，熱電偶33，點火器36，點火腔37，可燃?xì)怏w接口32，供氣孔38，噴射圓腔34，湍流噴射燃燒器的噴射口35連接于氣相燃燒室。氣相燃燒室另一側(cè)上方為煙道出口，其間串接有多孔陶瓷過濾器和等離子體凈化器。多孔陶瓷過濾器包括進(jìn)煙口52，出煙口45，排渣口49，檢修門47，細(xì)濾板46，粗濾板48，熱電偶50，下部為旋風(fēng)降塵區(qū)51。多孔陶瓷過濾器腔內(nèi)設(shè)置有等離子體凈化器的正電極43和負(fù)電極44。多孔陶瓷過濾器后設(shè)置有余熱利用裝置、引風(fēng)機(jī)及煙囪。
權(quán)利要求
1.一種熱解氣化湍流噴射燃燒裝置，包括依次連結(jié)的上料裝置(12)熱解氣化釜(1)、氣相燃燒室(5)、供風(fēng)裝置(10)、供油裝置(11)，余熱利用裝置(7)，引風(fēng)機(jī)及煙囪(8)，其特征在于在熱解氣化釜(1)和氣相燃燒室(5)之間設(shè)置湍流噴射燃燒器(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱解氣化湍流噴射燃燒裝置，其特征在于在熱解氣化釜(1)和湍流噴射燃燒器(3)之間串接氫氧化鎂吸附器(2)，在湍流噴射燃燒器的可燃?xì)鈬娍谕獠吭O(shè)置有高溫催化反應(yīng)器(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱解氣化湍流噴射燃燒裝置，其特征在于在氣相燃燒室(5)和余熱利用裝置(7)之間，設(shè)置有多孔陶瓷過濾器(6)，在多孔陶瓷過濾器(6)粗濾和細(xì)濾板之間設(shè)置有等離子體凈化器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱解氣化湍流噴射燃燒裝置，其特征在于熱解氣化釜(1)釜體底部和周邊設(shè)有空氣夾層(18)并分布有均勻的供氣孔(20)，釜體一側(cè)下部設(shè)有排渣門(24)，頂部設(shè)有進(jìn)料口(13)，安全閥(15)，測壓孔(14)，下部一側(cè)設(shè)有點火器(22)，釜內(nèi)壁設(shè)有耐火內(nèi)襯層(19)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱解氣化湍流噴射燃燒裝置，其特征在于氫氧化鎂吸附器(2)串接在熱解氣化釜(1)可燃?xì)獬隹?17)與高溫催化反應(yīng)器(4)的進(jìn)口(42)之間，氫氧化鎂吸附器(2)空腔中設(shè)氫氧化鎂吸附球(26)，空腔下部為旋風(fēng)重力降塵區(qū)(30)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱解氣化湍流噴射燃燒裝置，其特征在于湍流噴射燃燒器(3)為一個帶空氣夾層的圓柱體，其外部一側(cè)是空氣預(yù)熱器(39)，內(nèi)部有高溫耐熱材料澆鑄成型的多個噴射圓腔(34)，每個噴射圓腔中有向出口方向傾斜的供氣孔(38)，圓柱的入口端一側(cè)為可燃?xì)膺M(jìn)口(32)，另一側(cè)為點火器(36)，中間為點火腔(37)，出口端為燃燒煙氣噴口(35)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱解氣化湍流噴射燃燒裝置，其特征在于高溫催化反應(yīng)器(4)環(huán)抱于湍流噴射燃燒器煙氣噴口(35)外部，其內(nèi)部充填蜂窩狀高溫陶瓷催化塊(41)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱解氣化湍流噴射燃燒裝置，其特征在于多孔陶瓷過濾器(6)串接在氣相燃燒室(5)與余熱利用裝置(7)之間，空腔上下各設(shè)有粗濾(48)和細(xì)濾(46)二塊多孔陶瓷板及測壓孔(50)，空腔下部為旋風(fēng)重力降塵區(qū)(51)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱解氣化湍流噴射燃燒裝置，其特征在于等離子體凈化器設(shè)于多孔陶瓷過濾器(6)內(nèi)腔中部，在正電極(43)和負(fù)電極(44)之間，接入超高壓脈沖。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱解氣化湍流噴射燃燒裝置，其特征在于智能化的控制系統(tǒng)(9)連接熱解氣化釜(1)、湍流噴射燃燒器(3)、氣相燃燒室(5)、多孔陶瓷過濾器(6)、引風(fēng)機(jī)及煙囪(8)、供風(fēng)裝置(10)、供油裝置(11)，通過PLC可編程控制器對各種溫度、壓力、壓差及氣體傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，控制系統(tǒng)按設(shè)計的溫度和壓力參數(shù)運行。
全文摘要
熱解氣化湍流噴射燃燒裝置包括依次串接的熱解氣化釜，氫氧化鎂吸附器，高溫催化反應(yīng)器，湍流噴射燃燒器，氣相燃燒室，多孔陶瓷過濾器，等離子體凈化器，智能控制系統(tǒng)及點火器、風(fēng)機(jī)組成。該裝置利用發(fā)熱反應(yīng)機(jī)理，燃燒過程中無須外加熱源，湍流噴射燃燒器和氫氧化鎂吸附器、高溫催化器、多孔陶瓷過濾器及等離子體凈化器的綜合作用可確保垃圾焚燒所產(chǎn)生的有害氣體被充分燃燒、吸附、催化、過濾和分解，實現(xiàn)了低成本下的有害氣體低排放。無二次污染，排放達(dá)標(biāo)，節(jié)省能源。適用于醫(yī)療、工業(yè)、高熱值生活垃圾的焚燒處理。
文檔編號F23G5/50GK1464221SQ0211533
公開日2003年12月31日 申請日期2002年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月6日
發(fā)明者曹蘊明, 黃一村, 張習(xí)斌 申請人:曹蘊明