一种用于垃圾热解的多孔介质燃烧装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及垃圾热解技术领域，尤其涉及一种用于垃圾热解的多孔介质燃烧装置，包括燃烧腔体、多孔介质和点火器，所述燃烧腔体的一端具有进气口，另一端具有喷气口，所述多孔介质设置于所述燃烧腔体内，且填充于靠近所述喷气口的位置，所述点火器的喷火口设于所述喷气口内。本发明在燃烧腔体内的喷气口前端填充了多孔介质，混合气体燃料通过多孔介质喷出由点火器点火燃烧后，进入炉膛，使混合气体燃料燃烧充分，为垃圾热解提供了热解充分效率高、稳定性好、强度大、体积小和污染物排放量小的工况，并且扩大了燃烧装置的负荷调节范围，同时可以使用低热值燃料实现稳定燃烧，增强了燃烧装置的燃料适应性。
【专利说明】
一种用于垃圾热解的多孔介质燃烧装置
技术领域
[0001]本发明涉及垃圾热解技术领域，尤其涉及一种用于垃圾热解的多孔介质燃烧装置。
【背景技术】
[0002]垃圾热解技术是指将垃圾在无氧或缺氧气氛下进行加热并产生热解气、燃料油和残炭的工艺技术，相对于垃圾焚烧技术而言，垃圾热解技术可有效控制二噁英等有害气体的排放量，同时有助于减少PM2.5的排放。垃圾热解是一项复杂的技术，涉及可再生能源技术、工程热物理、化学等多个科学领域。垃圾热解过程是一个吸热过程，热解工艺可分为外热式和内热式两种。外热式热解装置，利用列管组织生物质高温燃烧产物与垃圾之间的换热过程，为垃圾热解提供足够的热量，但垃圾热解后的残渣含碳量仍然较高，并且热解气的后期净化处理工艺设备比较复杂。常见的内热式垃圾热解工艺包括移动床热解工艺、双回路(回转窑+热解焚烧炉)热解工艺、纯氧高温热解工艺、双塔流化床热解工艺等。其中，移动床和双回路工艺通过焚烧一部分垃圾(或辅助燃料)为其余垃圾的热解过程提供热量，尽管与纯粹的垃圾焚烧技术相比其二次污染物排放量有所下降，但仍不容忽视;另外，前期燃烧产物的介入使热解气中含有大量的N2，热解气热值很低，若不进行提纯，很难加以利用。纯氧高温热解工艺与前述两种工艺类似，只是不再利用空气而是使用纯氧作为氧化剂组织一部分垃圾的前期焚烧，尽管该工艺热解效率很高，但纯氧的使用成本也很高。双塔流化床热解工艺，设备相对复杂。
[0003]近几年来，在燃烧器内加入多孔介质的技术逐渐被人们重视。多孔介质燃烧技术是利用惰性多孔介质材料取代自由空间，利用其相对于气体而言强大得多的蓄热功能和辐射特性实现热反馈，从而使燃烧反应大大增强的一项技术。现有技术中，多孔介质燃烧装置的热负荷范围为50?150X104kcal/h，炉膛温度要求在500?1000°C的温度范围，多孔介质燃烧技术有很多优点:燃烧效率高、燃烧稳定性好、负荷调节范围广、燃烧强度高、燃烧体积小，而且污染物排放低。因此利用多孔介质燃烧技术的特点，将其应用在垃圾热解工艺上，开发一种适用于垃圾热解的多孔介质燃烧装置具有很大的环保和经济效益。
[0004]申请号CN201310506916.X，公开了一种“生活垃圾热解与低热值热解气燃烧一体化工艺”，用多孔介质燃烧器组织低热值热解气在燃烧炉内的燃烧过程;高温烟气与炉内水系统进行换热，在燃烧炉中段抽取一部分中温烟气，并将其导入垃圾热解炉内，使生活垃圾在烟气气氛下(由N2、C02、H20和02等组成)完成热解产生低热值热解气；中温烟气为热解过程提供足够的热量，同时为热解过程提供有利的气氛环境;利用旋风除尘器对低热值热解气进行除尘处理后，送入多孔介质燃烧器燃烧;残渣则做无害化处理。该发明在热解阶段由于生活垃圾处于含氧烟气环境下热解，易造成二噁英等有害气体的生成，且该发明布置了燃烧炉，增加了系统成本。
[0005]申请号CN201420131724.5公开了一种“垃圾热解气化装置”，所述垃圾热解气化装置包括热解气化炉、二燃室，所述热解气化炉的烟气出口通过管道与二燃室的烟气进口相连通;进一步包括:第一组空气管道，所述第一组空气管道设置在所述二燃室的顶端，出气端处于所述烟气进口之上；第二组空气管道，所述第二组空气管道设置在所述二燃室烟气进口的下部，出气端处于所述烟气进口之下;流量调节部件，所述流量调节部件设置在所述第一组空气管道和第二组空气管道上。该发明具有垃圾布料均匀等优点，有助于提高垃圾热解气化质量及处理能力，但同时具有布置二燃室燃烧不稳定，热解气化温度分布不均匀，从而导致热解气化效率低，由于燃烧系统管道复杂，燃烧装置能耗高的缺点。
[0006]因此，针对以上不足，需要提供一种用于垃圾热解的多孔介质燃烧装置。
【发明内容】
[0007](一)要解决的技术问题
[0008]本发明要解决的技术问题是解决用于垃圾热解的燃烧装置易产生有害气体、气体燃料燃烧不稳定、不充分，热解气热值低且分布不均匀导致的垃圾热解效率低、热解不充分和燃烧装置耗能高的问题。
[0009](二)技术方案
[0010]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于垃圾热解的多孔介质燃烧装置，包括燃烧腔体、多孔介质和点火器，所述燃烧腔体的一端具有进气口，另一端具有喷气口，所述多孔介质设置于所述燃烧腔体内，且填充于靠近所述喷气口的位置，所述点火器的喷火口设于所述喷气口内。
[0011]其中，所述多孔介质包括相贴合的小孔介质块和大孔介质块，大孔介质块靠近所述喷气口，小孔介质块远离所述喷气口。
[0012]其中，所述大孔介质块的体积比所述小孔介质块的体积大。
[0013]其中，所述大孔介质块的孔径为2?4mm，所述小孔介质块的孔径为I?2mm。
[0014]其中，所述喷气口的口径由内向外逐渐减小，内表面倾斜度为15?40°。
[0015]其中，所述点火器为高能点火烧嘴。
[0016]其中，所述进气口处设有进气管。
[0017]其中，所述多孔介质为泡沫陶瓷。
[0018]其中，所述用于垃圾热解的多孔介质燃烧装置的热负荷范围为13?100X104kcal/ho
[0019]其中，所述燃烧腔体内通入的混合气体燃料为低热值气体燃料。
[0020](三)有益效果
[0021]本发明的上述技术方案具有如下优点:本发明在燃烧腔体内的喷气口前端填充了多孔介质，混合气体燃料通过多孔介质能够减缓流速，均匀分布混合气体燃料，提高混合气体燃料的稳定性，在喷出时由点火器点火，能够更加充分燃烧放热、减少含氧烟气的产生，燃烧后形成高热量无氧烟气进入炉膛，为垃圾热解提供了热解充分效率高、稳定性好、强度大、体积小和污染物排放量小的工况，并且多孔介质在点火器一次点火燃烧混合气体燃料后能够积蓄热量，使后通入的混合气体燃料在多孔介质中的达到燃点，稳定燃烧放热，减小了燃烧装置的负荷调节范围，同时可以使用低热值燃料实现稳定燃烧，增强了燃烧装置的燃料适应性，燃烧装置不需持续点火装置，能耗降低。
[0022]除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。
【附图说明】
[0023]图1是本发明实施例的用于垃圾热解的多孔介质燃烧装置。
[0024]图中:1:进气管道;2:多孔介质;3:点火器;4:燃烧腔体;41:进气口； 42:喷气口。
【具体实施方式】
[0025]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0026]如图1所示，本发明提供了一种用于垃圾热解的多孔介质燃烧装置，包括燃烧腔体4、多孔介质2和点火器3，燃烧腔体4的一端具有进气口 41，另一端具有喷气口 42，多孔介质2设置于燃烧腔体4内，且填充于靠近喷气口 42的位置，点火器3的喷火口设于喷气口 42内。
[0027]本发明在燃烧腔体内的喷气口前端填充了多孔介质，混合气体燃料通过多孔介质能够减缓流速，均匀分布混合气体燃料，提高混合气体燃料的稳定性，在喷出时由点火器点火，能够更加充分燃烧放热、减少含氧烟气的产生，燃烧后形成高热量无氧烟气进入炉膛，为垃圾热解提供了热解充分效率高、稳定性好、强度大、体积小和污染物排放量小的工况，并且多孔介质在点火器一次点火燃烧混合气体燃料后能够积蓄热量，使后通入的混合气体燃料在多孔介质中的达到燃点，稳定燃烧放热，减小了燃烧装置的负荷调节范围，同时可以使用低热值燃料实现稳定燃烧，增强了燃烧装置的燃料适应性，燃烧装置不需持续点火装置，能耗降低。
[0028]本发明可以实现燃烧器热负荷在13?100Xl04kcaI/h可调性稳定燃烧，炉温在500°C?1100°C之间可控。本实施例提供的是热负荷能力为100X 104kcal/h的用于垃圾热解的多孔介质燃烧装置，燃烧腔体4内通入的混合气体燃料为低热值气体燃料，气体燃料是热值为750kcal/Nm3的高炉煤气，额定煤气流量为1335Nm3/h，空气过剩系数取1，助燃空气量935Nm3/h。
[0029]具体的，进气口41处设有进气管，进气管优选为DN250的管道，燃烧腔体的内部尺寸为600mm X 700mm X 800mm，多孔介质2包括相贴合的小孔介质块和大孔介质块，大孔介质块靠近喷气口 42，小孔介质块远离喷气口 42，大孔介质块的体积比小孔介质块的体积大。多孔介质2优选为泡沫陶瓷，其中，小孔介质块为孔径I?2mm的泡沫陶瓷，体积为0.021m3，大孔介质块为孔径2?4mm的泡沫陶瓷，体积为0.084m3。小孔介质块的设置能够减缓混合气体燃料的流速，大孔介质块的设置能够保证喷口处燃烧所需的混合气体燃料量并为混合气体燃料提供更大的燃烧放热空间，实现混合气体燃料全面燃烧，为垃圾热解提供稳定热源。
[0030]优选地，喷气口42的口径由内向外逐渐减小，内表面倾斜度为15?40°，能够为喷出的混合气体燃料聚集增压，增加混合气体燃料燃烧后产生的高温燃气通入炉腔的速度，有利于垃圾充分的热解。
[0031]进一步地，点火器为高能点火烧嘴，由于多孔介质的蓄能作用，在装置运行期间不用配置持续点火燃烧装置。
[0032]在本发明用于垃圾热解的多孔介质燃烧装置启动初期，低热值煤气和空气按照一定比例进入特殊的气体混合装置，充分混合后经进气管道I进入燃烧腔体4的进气口 41，经过多孔介质2后喷出，由高能点火嘴点火燃烧，燃烧后的高温气体经喷气口42进入炉膛。
[0033]综上所述，本发明在燃烧腔体内的喷气口前端填充了多孔介质，混合气体燃料通过小孔介质块能够减缓流速，通过大孔介质块能够保证喷口处燃烧所需的混合气体燃料量并为混合气体燃料提供更大的燃烧放热空间，实现混合气体燃料全面燃烧，为垃圾热解提供稳定热源。混合气体燃料的充分燃烧放热能够减少含氧烟气的产生，燃烧后形成高热量无氧烟气进入炉膛，为垃圾热解提供了热解充分效率高、稳定性好、强度大、体积小和污染物排放量小的工况，并且多孔介质在点火器一次点火燃烧混合气体燃料后能够积蓄热量，使后通入的混合气体燃料在多孔介质中的达到燃点，稳定燃烧放热，减小了燃烧装置的负荷调节范围，同时可以使用低热值燃料实现稳定燃烧，增强了燃烧装置的燃料适应性，燃烧装置不需持续点火装置，能耗降低。喷口的倾斜设计增加混合气体燃料燃烧后产生的高温燃气通入炉腔的速度，有利于垃圾充分的热解。
[0034]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种用于垃圾热解的多孔介质燃烧装置，其特征在于:包括燃烧腔体、多孔介质和点火器，所述燃烧腔体的一端具有进气口，另一端具有喷气口，所述多孔介质设置于所述燃烧腔体内，且填充于靠近所述喷气口的位置，所述点火器的喷火口设于所述喷气口内。2.根据权利要求1所述的用于垃圾热解的多孔介质燃烧装置，其特征在于:所述多孔介质包括相贴合的小孔介质块和大孔介质块，大孔介质块靠近所述喷气口，小孔介质块远离所述喷气口。3.根据权利要求2所述的用于垃圾热解的多孔介质燃烧装置，其特征在于:所述大孔介质块的体积比所述小孔介质块的体积大。4.根据权利要求2所述的用于垃圾热解的多孔介质燃烧装置，其特征在于:所述大孔介质块的孔径为2?4mm，所述小孔介质块的孔径为I?2mm。5.根据权利要求1所述的用于垃圾热解的多孔介质燃烧装置，其特征在于:所述喷气口的口径由内向外逐渐减小，内表面倾斜度为15?40°。6.根据权利要求1所述的用于垃圾热解的多孔介质燃烧装置，其特征在于:所述点火器为高能点火烧嘴。7.根据权利要求1所述的用于垃圾热解的多孔介质燃烧装置，其特征在于:所述进气口处设有进气管。8.根据权利要求1所述的用于垃圾热解的多孔介质燃烧装置，其特征在于:所述多孔介质为泡沫陶瓷。9.根据权利要求1-8任意一项所述的用于垃圾热解的多孔介质燃烧装置，其特征在于:所述用于垃圾热解的多孔介质燃烧装置的热负荷范围为13?100X 104kcal/h。10.根据权利要求9所述的用于垃圾热解的多孔介质燃烧装置，其特征在于:所述燃烧腔体内通入的混合气体燃料为低热值气体燃料。
【文档编号】F23G5/12GK106051777SQ201610602240
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月27日 公开号201610602240.8, CN 106051777 A, CN 106051777A, CN 201610602240, CN-A-106051777, CN106051777 A, CN106051777A, CN201610602240, CN201610602240.8
【发明人】钟贵全, 陈珊, 王东方, 郭科宏, 王志军, 吴道洪
【申请人】北京神雾环境能源科技集团股份有限公司