本发明属于环保设备领域，尤其涉及一种高温空气预热式高温净化炉。
背景技术：
当今，对“三废”(固废、液废、气废)的处理均采用热分解焚烧工艺。该工艺就是在无氧或低氧状况下对上述物质的可燃成份进行加热，破坏其中高分子有机物的分子结构，它是一种热化学还原反应。热分解产生的烟气转换成低分子化合物，这就正如煤炭加热转换成焦炭，木材转换成木炭的炭化现象几乎是相同的。但在热分解焚烧工艺操作过程中会产生大量的烟气——人工煤气。例如轮胎、PVC等氯化物类高分子物质在热分解焚烧时会产生大量的氧化氯化气体，同时还产生氯化一氧化碳及氯气等，这些气体物质正是产生极毒物质——二噁瑛的主要原始物，同时还将产生氰化氢、氨气、一氧化碳等有害气体。为解决这一问题，传统的办法就是在热分解焚烧时，不间断地提高助燃物的热值，这就导致处置过程耗能费时，而且烟气还常常不能达到完全燃烧，同时由于辅助燃料加多而产生的烟气排放加大，对大气污染更严重。
技术实现要素：
针对上述技术问题，本发明设计开发了一种实现烟气无污染零排放的高温空气预热式高温净化炉。
本发明提供的技术方案为：
一种高温空气预热式高温净化炉，包括：
低焓三元气体燃烧器，其下端具有供有待处理烟气、助燃气以及辅助燃气进入的进气口；
高温混合燃烧室，其设置于所述低焓三元气体燃烧器的上方，与所述低焓三元气体燃烧器连通；
控氧涡旋燃烧室，其设置于所述高温混合燃烧室的上方，与所述高温混合燃烧室连通，所述控氧涡旋燃烧室用于使经过所述高温混合燃烧室燃烧的混合气体的温度达到1000℃以上，并且所述控氧涡旋燃烧室的一侧具有向所述控氧涡旋燃烧室通入空气的二次风进口，从而在所述控氧涡旋燃烧室内形成龙卷风式燃烧火焰；
膨胀燃烧室，其设置于所述控氧涡旋燃烧室的上方，与所述控氧涡旋燃烧室连通，从而对经控氧涡旋燃烧室燃烧的残留烟气进行还原燃烧，所述膨胀燃烧室的一侧具有将洁净烟气排出的烟气出口。
优选的是，所述的高温空气预热式高温净化炉中，所述控氧涡旋燃烧室包括蜂窝式预热装置以及设置于所述蜂窝式预热装置内的金属陶瓷烧嘴，所述蜂窝式预热装置为由蓄热陶瓷形成的蜂窝式结构。
优选的是，所述的高温空气预热式高温净化炉中，所述控氧涡旋燃烧室还包括设置于所述蜂窝式预热装置外围的，与所述二次风进口连通的空气腔，所述空气腔与所述蜂窝式预热装置连通。
优选的是，所述的高温空气预热式高温净化炉中，所述高温混合燃烧室的一侧还具有安全泄压阀。
优选的是，所述的高温空气预热式高温净化炉中，所述膨胀燃烧室的顶部还具有观察孔。
本发明所述的高温空气预热式高温净化炉具有以下有益效果：
(1)本发明可以完全除去待处理烟气中的二噁英、呋喃、NOx等污染物，实现无污染零排放；
(2)本发明工况噪音小，工作环境无污染；
(3)本发明对能源的利用率更高。
附图说明
图1为本发明所述的高温空气预热式高温净化炉的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1所示，本发明提供一种高温空气预热式高温净化炉，包括：低焓三元气体燃烧器1，其下端具有供有待处理烟气、助燃气以及辅助燃气进入的进气口；高温混合燃烧室2，其设置于所述低焓三元气体燃烧器1的上方，与所述低焓三元气体燃烧器1连通；控氧涡旋燃烧室6，其设置于所述高温混合燃烧室2的上方，与所述高温混合燃烧室2连通，所述控氧涡旋燃烧室用于使经过所述高温混合燃烧室燃烧的混合气体的温度达到1000℃以上，并且所述控氧涡旋燃烧室6的一侧具有向所述控氧涡旋燃烧室6通入空气的二次风进口5，从而在所述控氧涡旋燃烧室内形成龙卷风式燃烧火焰；膨胀燃烧室7，其设置于所述控氧涡旋燃烧室6的上方，与所述控氧涡旋燃烧室连通，从而对经控氧涡旋燃烧室燃烧6的残留烟气进行还原燃烧，所述膨胀燃烧室的一侧具有将洁净烟气排出的烟气出口8。
如图1所示，高温空气预热式高温净化炉通过低焓三元气体燃烧器1对进入高温混合燃烧室2内的有毒有害气体(即待处理烟气)进行充分预热混合至1000℃以上。通过二次风进口5抽入一定量的空气，从而在控氧涡旋燃烧室6内形成龙卷风式的燃烧火焰，使二噁英、呋喃和其它的有毒有害的烟气得到了彻底地解构清除。残留的有害烟气(即残留烟气)又通过膨胀燃烧室7进行还原燃烧，部分NOx同时被还原，进一步使NOx排放下降。入炉的多元低焓的人工煤气和进入炉内助燃气(空气)和辅助燃气(天然气或柴油雾化气)要进行多元混合，在同一结构中进入炉内高温燃烧。
高温空气预热式高温净化炉采用了低焓三元气体混合燃烧器燃烧。为了克服温升造成的高NOx排放，这种燃烧器采用燃料分级和低氧燃烧技术相结合的方式，使NOx排放明显减少。
二噁英、呋喃(PCDD/F3)是生物质燃烧过程中形成的一种有机类传染物(超痕量传染物)，其类别二百多种，其毒性是氰化钾的1000倍，对人类和生物危害极大。在当前垃圾焚烧中产生的PCDD/F3占20％-40％。PCDD/F3的形成环境条件是：存在着有机、无机氯；(这在生物质垃圾中的含量高，例如：无机物—NaCL、有机物—塑料、橡胶、皮革等)；存在着氧；存在过度多属阳离子作反应催化剂，特别是铜在垃圾焚烧催化反应中起重要作用；一定的温度场：当焚烧温度＞250℃～550℃，特别是在300℃温度场PCDD/F3生成量最大，当温度场＞705℃时，PCDD/F3被高温解构。通过上述所知，只有经过燃烧湍动提高，燃烧混合成度提高，产生高温热动力场。在热动力场燃烧湍动形成涡旋式，在这种工况条件下的零排放，才能确保达到环保要求。
由于在炉中的控氧涡旋燃烧室形成了龙卷风式的燃烧态，使空气中的氧得以数量级的助燃利用，促使温度升高速率大大提高，而且形成了隋性贫氧燃烧工况。这种组织起来的隋性贫氧燃烧使炉腔中心火焰扩展极快，炉温分布均匀，这对减少二噁英、呋喃的解构清除是极为有利的。这种隋性贫氧燃烧方式，在膨胀还原炉的还原性燃烧环境中，部分NOx同时被还原，进一步的使NOx排放下降。
本发明使入炉介质温度提升至1000℃以上，从而改变火焰结构，使炉内组织起贫氧燃烧，扩展火焰燃烧区域，火焰边界几乎扩展到炉膛边界，使温度分布均匀。由于使用了低NOx烧咀，从而使预热空气带来的温升而导致NOx排放的弊端得以克服，它工况噪音小，工作环境未受污染，成为了名符其实的“清洁燃烧”。同时，HPAC形成的高温场对“三废”(固废、液废、气废)中的二噁瑛、呋喃等严重传染物的解构，也是它排放达到环保要求的关键所在。
HPAC的高温动力场的建立是控氧涡旋燃烧室采用了高温蓄热式结构(英文简写：RCB)，RCB的工艺技术的实现，是靠耐高温的金属陶瓷烧咀和蓄热陶瓷体现，它可单向亦可通过换向滑阀，进行双体交换式循环燃烧。HPAC在运用中，由于改变了燃烧的组织结构，使它产生了比一般扩散燃烧更多的优点：HPAC的温度分布均匀，无峰值及无温差，火焰传播快，辐射强度高，这使它的传热效率比扩散燃烧高。
在一个优选的实施例中，所述的高温空气预热式高温净化炉中，所述控氧涡旋燃烧室包括蜂窝式预热装置10以及设置于所述蜂窝式预热装置内的金属陶瓷烧嘴11，所述蜂窝式预热装置为由蓄热陶瓷形成的蜂窝式结构。
该实施例采用峰窝式预热装置，是最具有优势的，它的优点是换热面积大，流动阻力小，在克服燃烧紊流方面也是最明显的，它的制造工艺较简单，造价低廉，特别是管道的清理工作和维护工作简易。它的运用对于热解气化熔融炉的废弃物及热解气化过程中的烟气流动，反应式扩散等非线性控制过程，较易切入，使HPAC的自动化控制过程得以实施。
在一个优选的实施例中，所述的高温空气预热式高温净化炉中，所述控氧涡旋燃烧室还包括设置于所述蜂窝式预热装置外围的，与所述二次风进口5连通的空气腔5，所述空气腔5与所述蜂窝式预热装置10连通。
在一个优选的实施例中，所述的高温空气预热式高温净化炉中，所述高温混合燃烧室的一侧还具有安全泄压阀。安全泄压阀3避免气体高温燃烧过程中出现爆炸隐患。
在一个优选的实施例中，所述的高温空气预热式高温净化炉中，所述膨胀燃烧室的顶部还具有观察孔9。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。