技术领域

本发明涉及垃圾焚烧炉技术领域， 特别涉及一种封闭式垃圾焚烧炉和焚烧炉体。 背景技术

废弃垃圾包括： 城镇路面清扫垃圾、 居民生活垃圾、 餐饮垃圾、 医疗垃圾、 农产品加 工废弃物、 有机污泥、 粪便、 废旧塑料及轮胎等统称为废弃垃圾。 现有垃圾处理方式一般 采取填埋或填埋回收沼气发电和直接焚烧发电 ， 这些方法仅仅是利用了垃圾的少部分热 能， 但是在焚烧发电过程中总是有烟气排放， 造成二次污染问题仍然未能解决， 例如： 垃 圾填埋的渗透液污染和垃圾焚烧烟气排放的二 次污染等。

目前，用于废弃垃圾处理的焚烧炉主要有机械 炉排炉、流化床焚烧炉、回转式焚烧炉、 静态热解焚烧炉等。 最为常用的机械炉排炉一般分为三个阶段， 即干燥段、 燃烧段和燃烬 段。 流化床主要由保持煤体流动的空气分散装置、 不燃物排出装置、 不燃物筛选煤体循环 装置等组成。 回转窖是在钢制的圆筒内部， 加装耐火衬里及有孔钢板焊接成筒状， 以垃圾 传送方向为轴心，呈小角度倾斜旋转的设备， 其外围有两组环状钢制轮圈及几个滚轮支撑， 使圆筒缓慢的转动， 而将垃圾搅拌及向前输送。 这些炉的共同特征在于： （1 ) 、 燃烧温 度在 800-900°C范围内， 燃烧温度低， 燃烧效果差， 容易产生二恶英等有害气体； （2) 、 燃烧过程要向天空排放大量烟气（如氮氧化物 、 二氧化碳、 二氧化硫及不完全燃烧的有害 气体二恶英等)造成二次污染； （3) 、 燃烧过程需要添加辅助燃料 （如煤、 油等） 造成燃 烧成本增高， 消耗大量的能源， 造成资源浪费； （4) 、 燃烧过程使用的助燃剂是空气， 由于空气中氮气是不参加燃烧反应而又要吸收 大量的热量， 从而造成热损耗量大、 热效率 低。 由此可见， 这些炉存在如下不足之处： 炉体结构复杂、 炉膛容积大、 通入空气量大、 烟气排放量大、 燃烧温度低、 粉尘多、 热损耗量大， 既不节能也不环保。

在现有的垃圾焚烧炉中烟气污染物都是通过烟 肉排放到大气层。由于烟气处理运行成 本高或处理系统维护困难等原因， 导致大量的烟气含有毒有害气体（如： 二氧化硫、 一氧 化碳、 氮氧化物、 二恶英等）及飞灰排放， 对环境空气、 水源和土壤造成严重污染， 这些 烟气长期排放会严重危及人类的生存环境。 现有的焚烧炉中对烟气二次污染问题仍未解 决。

现有的垃圾焚烧炉中由于有大量的烟气不断排 放，垃圾焚烧的热量会随着烟气排放而 被带走一部分热量使炉温下降； 且由于垃圾含水分高而热值低， 难以燃烧， 干燥这些垃圾 需耗大量的热空气， 垃圾焚烧产生的热量因加热空气又被损耗一部 分， 也造成炉温下降； 此外， 由于焚烧炉的炉膛体积大， 炉膛表面散热面积大、 散热速度快和散热量大， 垃圾焚 烧产生的热量随着炉膛表面不断散热而又被损 耗一部分， 使炉温下降。 其结果是现有各种 垃圾焚烧炉热效率低， 不能达到节能降耗的效果。

在现有的焚烧炉中燃烧氧化反应的助燃剂都是 采用空气中的氧， 由于垃圾的组成较为 复杂， 热值不稳定性导致炉温不稳定， 热值低时一般会添加柴油或煤等高热值燃料维 持炉 温， 也就是说必须消耗部分能源才能够稳定焚烧炉 的炉温。 在有氧化剂条件下， 垃圾中的 塑料燃烧不充分时， 容易导致二恶英等有毒有害气体的产生而造成 严重的污染。 垃圾焚烧 通常需要加大空气量以增加湍流度， 让空气与垃圾在炉膛内形成沸腾状态， 这样会导致烟 气中飞灰量增加， 使烟气净化处理难度增高并造成处理成本增加 。现有的垃圾焚烧炉中对 提高炉温、 减少能源使用量以及烟气和粉尘等污染物控制 仍未得到有效的解决。 发明内容

本发明的目的在于提供一种封闭式垃圾焚烧炉 和焚烧炉体， 该炉结构简单、 炉膛体积 小、 燃烧速度快、 燃烧效果好、 燃烧过程产生的烟气量能大幅度减少， 并全部回收， 实现 零排放无污染。

本发明所提出的技术解决方案是这样的：

一种封闭式垃圾焚烧炉， 包括焚烧炉体， 所述焚烧炉体由上层焚烧炉体 2-1和下层焚 烧炉体 2-2组成， 成为双层焚烧炉体 2， 在上层焚烧炉体 2-1内依次设有待吸灰区 19、 吸 灰区 20、 装料区 21， 以及上导轨 6、 压缩垃圾入口 2-1-1， 该压缩垃圾入口 2-1-1与挤压 式推进器 1的出口 1-1贯通连接， 还设有出灰口 2-1-2， 该出灰口 2-1-2与吸灰口 5-1贯通 连接； 在下层焚烧炉体 2-2内，依次设有干燥区 16、热解区 17、燃烧区 18以及下导轨 15、 烟气出口 2-2-1、 第一喷咀 4和第二喷咀 12; 在双层焚烧炉体 2内还设有升降器 22， 所述 上导轨 6与下导轨 15的一端交会相接， 上导轨 6与下导轨 15的另一端通过升降器 22连 接，使排列在上导轨 6与下导轨 15的一组内装压缩垃圾 14的圆柱形耐高温滚筒 3形成间 歇滚动移动； 封闭式垃圾焚烧炉在程序控制器控制下焚烧炉 内产生的烟气通过烟气出口 2-2-1、 换热器 11、 引风机 9分两路输出， 其中一路直接进入纯氧与烟气混合器 10内， 另 一路经二氧化碳回收装置 7分离二氧化碳后的剩余气体输入至纯氧与烟� �混合器 10内， 纯氧从液氧储存罐 13经汽化后进入纯氧与烟气混合器 10内，混合后的富氧混合气体输至 设于下层焚烧炉 2-2的燃烧区 18两侧的第一喷咀 4与第二喷咀 12，对进入燃烧区 18的圆 柱形耐高温滚筒 3内的压缩垃圾 14进行高温燃烧。

所述圆柱形耐高温滚筒 3设有第 1、 2、 3段滚筒 3-1、 3-2、 3-3 , 其中， 第 1、 3段滚 筒 3-1、 3-3直径相同， 第 2段滚筒 3-2的直径大于第 1、 3段滚筒 3-1、 3-3的直径， 所述 第 1、 3段滚筒 3-1、 3-3与外面贯通。 圆柱形耐高温滚筒 3的材料为耐高温陶瓷或耐高温 钢。

所述挤压式推进器 1的上方设有封闭式垃圾储存罐 8， 垃圾从封闭式储存罐 8进入挤 压式推进器 1的内腔经挤压式推进器 1推压成压缩垃圾 14， 进而推入位于燃烧区 18的圆 柱形耐高温滚筒 3内并封闭压缩垃圾入口 2-1-1。

所述上导轨 6平面在直角座标第一象限与水平面的夹角 a为 5-10度， 所述下导轨 15 平面直角坐标第四象限与水平面的夹角 β为 3-8度。所述位于上层焚烧炉体 2-1吸灰区 20 的圆柱形耐高温滚筒 3通过出灰口 2-1-2与吸灰器 5的吸灰口 5-1贯通相接。

从引风机 9输出部分烟气输至二氧化碳回收装置 7， 经分离后的二氧化碳气体制成干 冰 23， 余下气体输至纯氧与烟气混合器 10内。

本发明同样提出一种封闭式垃圾焚烧炉的焚烧 炉体， 所述焚烧炉体由上层焚烧炉体

2-1和下层焚烧炉体 2-2组成， 成为双层焚烧炉体 2， 在所述上层焚烧炉体 2-1内依次设有 待吸灰区 19、 吸灰区 20、 装料区 21 以及上导轨 6、 压缩垃圾入口 2-1-1， 还设有出灰口 2-1-2； 在所述下层焚烧炉体 2-2内， 依次设有干燥区 16、 热解区 17、 燃烧区 18以及下导 轨 15、 烟气出口 2-2-1、 第一喷咀 4和第二喷咀 12; 在所述双层焚烧炉体 2内还设有升降 器 22， 所述上导轨 6与所述下导轨 15的一端交会相接， 所述上导轨 6与所述下导轨 15 的另一端通过所述升降器 22连接，使相接排列在所述上导轨 6与所述下导轨 15的一组内 装有压缩垃圾 14的圆柱形耐高温滚筒 3形成间歇滚动移动； 所述封闭式垃圾焚烧炉在程 序控制器控制下， 所述焚烧炉体内产生的烟气通过所述烟气出口 2-2-1输出至外界， 所述 第一喷咀 4与所述第二喷咀 12分设于所述下层焚烧炉体 2-2的所述燃烧区 18两侧， 并输 出富氧气体至所述燃烧区 18， 对进入所述燃烧区 18的所述圆柱形耐高温滚筒 3内的压缩 垃圾 14进行高温燃烧。

与现有技术相比， 本发明具有如下显著效果：

( 1 ) 由于本发明的封闭式垃圾焚烧炉和焚烧炉体是 将废弃垃圾压缩成原体积的 65 % -80 %的圆柱体压缩垃圾， 并放入圆柱形耐高温陶瓷滚筒内， 然后该滚筒首先进入温度为 200°C左右的下层焚烧炉 2-2的干燥区 16干燥， 压缩垃圾干燥后进入温度为 600°C左右的 热解区 17内热解， 然后再进入温度为 1200°C-1500°C的燃烧区 18内燃烧， 在燃烧区 18完 全燃烧后， 垃圾中碳及碳水化合物全部转化变成烟气， 烟气的成分主要是占 90 %的 C0 ₂ 、 占 10 %的 N0 ₂ ， 由于压缩垃圾是在缺氧状态下热解垃圾中的塑 料袋等有机碳， 防止了二 恶英的生成。由于在圆柱形耐高温滚筒 3两侧喷入富氧气体，能使垃圾得到充分氧化� �烧， 变成烟气和灰渣。 可见本封闭式垃圾焚烧炉结构简单， 炉膛体积小， 燃烧速度快， 燃烧效 果好， 燃烧产生的烟气量大幅减少， 与现有相同垃圾处理量的垃圾焚烧炉相比， 其炉膛体 积可缩小 2 / 3， 焚烧过程产生的烟气量减少 3 / 4。

(2)在下层焚烧炉 2-2的燃烧区 18产生的 1200°C以上的高温烟气， 在引风机 9作用 下， 引向干燥区 16方向， 烟气流动方向与下导轨 15上装有压缩垃圾 14的圆柱形耐高温 滚筒 3 的运动方向相反， 形成对流， 此时由于烟气的温度达 1200°C， 而进炉的压缩垃圾 14的温度为常温， 故高温烟气与这些压缩垃圾 14存在很大的温差， 这样就能利用高温烟 气与垃圾之间形成的强烈逆向对流， 不断进行热交换， 利用高温烟气的湍流速度去提高这 些垃圾的干燥速度和热解效率， 从而提高了焚烧炉的热效率和焚烧垃圾量。

( 3 )在下层焚烧炉 2-2产生的烟气在引风机作用下，经过烟气出口 2-2-2、换热器 11、 到达引风机 9， 其中一路烟气输入至纯氧与烟气混合器 10， 另一路烟气输入二氧化碳回收 装置 7， 将烟气中的二氧化碳分离、 净化提纯成干冰 23， 剩余气体输入纯氧与烟气混合器 10， 液氧储存罐 13内的纯氧经汽化后输入纯氧与烟气混合器 10， 与剩余气体、 部分烟气 混合后， 分别输入第一喷咀 4与第二喷咀 12， 烟气全部回收， 实现零排放， 无污染。 附图说明 图 1是本发明一个实施例的一种封闭式垃圾焚烧� �结构示意图， 图中还画有该焚烧炉 产生的烟气流动路线。

图 2是图 1的 A-A剖视示意图。

图 3是图 1的 B-B剖视示意图。

图 4是图 1的 C-C剖视示意图。

各附图标记说明如下：

1， 挤压式推进器； 1-1， 推进器出口； 2， 双层焚烧炉体； 2-1， 上层焚烧炉体； 2-1 -1 , 压缩垃圾入口； 2-1 -2， 出灰口； 2-2， 下层焚烧炉体； 2-2-1， 烟气出口； 3， 圆柱形耐高温滚筒； 3-1， 第一段滚筒； 3-2第二段滚筒； 3-3第三段滚筒； 4， 第一喷 咀； 5， 吸灰器； 5-1， 吸灰口； 6， 上导轨； 7， 二氧化碳回收装置； 8， 封闭式垃圾 储存罐； 9， 引风机； 10， 纯氧与烟气混合器； 1 1， 换热器； 12， 第二喷咀； 13， 液 氧储罐； 14， 压缩垃圾； 15， 下导轨； 16， 干燥区； 17， 热解区； 18， 燃烧区； 19， 待吸灰区； 20， 吸灰区； 21， 装料区； 22， 升降器； 23， 干冰。 具体实施方式

通过下面实施例对本发明作进一步详细阐述。

参见图 1-图 4所示， 一种封闭式垃圾焚烧炉是由双层焚烧炉体 2、 封闭式垃圾储存罐 8、 挤压式推进器 1、 吸灰器 5、 换热器 11、 引风机 9、 液氧储存罐 13、 纯氧与烟气混合器 10、 二氧化碳回收装置 7、 第 1喷咀 4和第二喷咀 12组成。

双层垃圾焚烧炉体 2由上层焚烧炉体 2-1和下层焚烧炉体 2-2组成。 在上层焚烧炉体

2-1内依次设有待吸灰区 19、 吸灰区 20、 装料区 21， 以及上导轨 6、 压缩垃圾入口 2-1-1， 该压缩垃圾入口 2-1-1与推进器 1的出口 1-1贯通连接， 还设有出灰口 2-1-2和吸灰器 5， 该出灰口 2-1-2与吸灰器 5的吸灰口 5-1贯通连接； 在下层焚烧炉体 2-2内依次设有干燥 区 16、热解区 17、燃烧区 18以及下导轨 15、烟气出口 2-2-1、第一喷咀 4和第二喷咀 12; 在双层焚烧炉体 2内还设有升降器 22。 所述上导轨 6与下导轨 15的一端交会相接， 上导 轨 6与下导轨 15的另一端通过升降器 22连接， 使相接排列在上导轨 6与下导轨 15的一 组内装有压缩垃圾 14的圆柱形耐高温滚筒 3形成间歇滚动； 垃圾焚烧炉在程序控制器控 制下， 焚烧炉内产生的烟气通过烟气出口 2-2-1、 换热器 11、 引风机 9分两路输出， 其中 一路直接进入纯氧与烟气混合器 10内， 另一路经二氧化碳回收装置 7分离二氧化碳后的 剩余气体输入至纯氧与烟气混合器 10内，纯氧从液氧储存罐 13进入纯氧与烟气混合器 10 内， 混合后的富氧气体输至设于下层焚烧炉 2-2的焚烧区 18两侧的第一喷咀 4与第二喷 咀 12， 对进入燃烧区 18的圆柱形耐高温滚筒 3内的压缩垃圾 14进行高温燃烧。

圆柱形耐高温滚筒 3为三段式结构， 即第 1、 2、 3段滚筒 3-1、 3-2、 3-3， 其中第 1、 3段滚筒 3-1、 3-3直径相同， 第 2段滚筒 3-2的直径大于第 1、 3段滚筒 3-1、 3-3的直径。 第 1、 3段滚筒 3-1、 3-3与外面贯通。

向圆柱形耐高温滚筒 3内喷入富氧气体使垃圾充分氧化燃烧， 燃烧温度在 1200-1500 V , 所以圆柱形耐高温滚筒 3需采用耐高温陶瓷或耐高温钢制作而成。

挤压式推进器 1上方设有封闭式垃圾储存罐 8， 垃圾从封闭式垃圾储存罐 8进入挤压 式推进器 1的内腔经挤压式推进器 1推压成压缩垃圾 14。 （压缩垃圾 14的体积被压缩至 原有体积的 65 %至 80 % )， 进而推入位于装料区 21的圆柱形耐高温滚筒 3内并暂时封闭 压缩垃圾入口 2-1-1。

上导轨 6平面在直角座标第一象限与水平面夹角 ( 为 5-10度， 下导轨 15平面在直角 座标第四象限与水平面夹角 β为 3-8度。

位于上层焚烧炉体 2-1吸灰区 20的圆柱形耐高温滚筒 3通过出灰口 2-1-2与吸灰器 5 的吸灰口 5-1贯通相接。

引风机 9输出部分烟气至二氧化碳回收装置 7，经分离后的二氧化碳气体制成干冰 23， 余下气体输至纯氧与烟气混合器 10内。

本封闭式垃圾焚烧炉的运行过程是这样的：

垃圾从封闭式垃圾储存罐 8进入挤压式推进器 1的内腔，经挤压式推进器挤压成体积 仅为原体积 65 %-80 %的压缩垃圾 14，进而被推入上层焚烧炉体 2-1的装料区 21的圆柱形 耐高温滚筒 3的第 2段 3-2内， 圆柱形耐高温滚筒 3依靠自重在有坡度 5-10度的上导轨 6 上向下滚动移动， 圆柱形耐高温滚筒 3装载着压缩垃圾 14进入下层焚烧炉体 2-2的干燥 区 16， 由于下导轨 15有坡度 3-8度， 所以圆柱形耐高温滚筒 3从干燥区 16 (温度为 200 °C )干燥后滚动移动进入热解区 17 (温度为 600°C )热解， 再继续进入燃烧区 18 (温度为 1200°C ) ， 此时位于圆柱形耐高温滚筒 3两侧的第一喷咀 4和第二喷咀 12同时向圆柱形 耐高温滚筒 3内的压缩垃圾 14喷射富氧气体，启动喷枪点燃压缩垃圾 14并使其在高温富 氧状态下完全燃烧。 圆柱形耐高温滚筒 3的步进式移动与燃烧区 18压缩垃圾的焚烧速度 匹配， 每焚烧完毕一个圆柱形耐高温滚筒 3内的压缩垃圾 14后， 升降器 22就将焚烧完毕 的圆柱形耐高温滚筒 3从下层焚烧炉体 2-2燃烧区 18升至上层焚烧炉体 2-1的待吸灰区 19， 圆柱形耐高温滚筒 3沿着上导轨 6移动到吸灰区 20时， 程序控制器启动吸灰器 5动 作， 将该圆柱形耐高温滚筒 3内的灰渣吸出， 然后， 空的圆柱形耐高温滚筒 3沿着上导轨 6向装料区 21移动， 假设每焚烧完毕一个圆柱形耐高温滚筒 3内的压缩垃圾 14的时间控 制为 1分钟 （具体时间与压缩垃圾大小有关） ， 所以升降器 22的升降时间亦控制为 1分 钟， 也就是说圆柱形耐高温滚筒 3每 1分钟向前移动一个筒位， 焚烧炉内的圆柱形耐高温 滚筒 3沿着上导轨 6依次从上层焚烧炉体 2-1的装料区 21滚动移动至下层焚烧炉 2-2的干 燥区 16、热解区 17， 再进入燃烧区 18， 此时第一喷咀 4与第二喷咀 12同时向进入燃烧区 18的圆柱形耐高温滚筒 3内的压缩垃圾 14喷射富氧气体，点燃压缩垃圾 14并使其完全燃 烧， 产生温度达 1200°C的烟气。

在下层焚烧炉 2-2产生的烟气经过烟气出口 2-2-1、换热器 11、到达引风机 9， 其中一 路烟气输入纯氧与烟气混合器 10， 另一路烟气输入二氧化碳回收装置 7， 将烟气中的二氧 化碳分离， 净化提纯成干冰 23， 剩余气体输入纯氧与烟气混合器 10， 其配比按重量百分 比计算， 氧气占 30 %-35 %， 烟气及余气占 65 %-70 %混合后， 分别输入第一喷咀 4与第二 喷咀 12， 烟气全部回收、 实现零排放、 无污染。

燃烧垃圾产生的灰渣， 在上层焚烧炉体 2-1的吸灰区 20由吸灰器 5将圆柱形耐高温 滚筒 3内的灰渣吸出， 制成建筑材料， 实现零排放、 无污染。

本发明同样提出一种封闭式垃圾焚烧炉的焚烧 炉体， 所述焚烧炉体由上层焚烧炉体 2-1和下层焚烧炉体 2-2组成， 成为双层焚烧炉体 2， 在所述上层焚烧炉体 2-1内依次设有 待吸灰区 19、 吸灰区 20、 装料区 21 以及上导轨 6、 压缩垃圾入口 2-1-1， 还设有出灰口 2-1-2； 在所述下层焚烧炉体 2-2内， 依次设有干燥区 16、 热解区 17、 燃烧区 18以及下导 轨 15、 烟气出口 2-2-1、 第一喷咀 4和第二喷咀 12; 在所述双层焚烧炉体 2内还设有升降 器 22， 所述上导轨 6与所述下导轨 15的一端交会相接， 所述上导轨 6与所述下导轨 15 的另一端通过所述升降器 22连接，使相接排列在所述上导轨 6与所述下导轨 15的一组内 装有压缩垃圾 14的圆柱形耐高温滚筒 3形成间歇滚动移动； 所述封闭式垃圾焚烧炉在程 序控制器控制下， 所述焚烧炉体产生的烟气通过所述烟气出口 2-2-1输出至外界， 所述第 一喷咀 4与所述第二喷咀 12分设于所述下层焚烧炉体 2-2的所述燃烧区 18两侧， 并输出 富氧气体至所述燃烧区 18， 对进入所述燃烧区 18的所述圆柱形耐高温滚筒 3内的压缩垃 圾 14进行高温燃烧。