一种垃圾焚烧炉及其应用的烟气净化装置

摘要

本发明公开了一种垃圾焚烧炉及其应用的烟气净化装置，所述焚烧炉的炉体内腔分为燃烧区和烘干过滤区两部分；所述燃烧区位于炉体内腔底部的炉排上方，所述烘干过滤区位于燃烧区上方，通过固定格栅以及可打开的活动格栅与燃烧区隔开。所述焚烧炉的烟囱通过第一烟道连接至吸收塔，吸收塔通过第二烟道连接至生物土壤净化系统。本发明的焚烧炉分为燃烧区和烘干过滤区，利用垃圾燃烧产生的热量来烘干垃圾，利用待烘干的垃圾来初步过滤垃圾焚烧产生的烟气，经济效益显著，通过活动格栅开合机构，利用垃圾车自重实现开合，不需要额外的动力打开格栅，同时采用净化效率高的生物土壤净化法对焚烧烟气进行净化，深度净化烟气污染物，净化效率高，运行成本低。

说明书

技术领域

本发明属于垃圾焚烧及烟气治理技术领域，具体涉及一种垃圾焚烧炉及其 应用的烟气净化装置。

背景技术

目前，常见的生活垃圾处理方式主要包括填埋、热分解等，垃圾填埋处理 不仅会占用大量的土地资源，而且会产生废气、废水等，对空气和地下水造成 污染。因此这种简单的处理方式基本不再采用，与垃圾填埋相比，焚烧是一种 较好的处理方式，垃圾经焚烧法处理后，体积一般可减小50-90％，便于填埋， 节省用地，还可消灭各种病原体，将有毒有害物质转化为无害物，但垃圾焚烧 产生的烟气会污染空气，必须采取有效的措施，防止垃圾焚烧造成二次污染。

城市生活垃圾处理一般通过在城市周边兴建大型的垃圾焚烧炉，产生的热 量主要用于发电，但对于地处较偏僻的农村，垃圾收集难度较大，大型的垃圾 焚烧系统不适应农村生活垃圾的需要，因此很多农村的生活垃圾都是直接露天 焚烧，烟气直排大气，易造成农村环境的恶化。

中国发明专利CN103353117 A公开了一种垃圾焚烧炉，焚烧炉的炉膛上端 设有热交换器；焚烧炉上设有垃圾进口，炉膛内安置有垃圾焚烧篮，炉膛下端 设有出灰口，这种垃圾焚烧炉内部的垃圾焚烧过程比较单一，有的垃圾在焚烧 前比较潮湿甚至含有大量水分，在焚烧过程中不易完全燃烧，其产生的有害气 体进一步加重了烟气处理的难度。

申请号为201019026074.1的中国发明专利文献公开了一种利用生物土壤过 滤除臭的方法及装置，将恶臭气体收集后，加湿，再通过布气装置均匀地分布 到生物土壤的底部，通过生物土壤的吸附、吸收以及生物土壤中的微生物实现 对恶臭气体的净化，这种采用生物土壤处理尾气的方法较环保，但是其能够有 效处理的烟气的有害成分有限，有一部分不适合微生物吞噬的成分仍然会从土 壤中扩散到空气中。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有小型垃圾焚烧炉燃烧不充分，导致的 尾气污染较为严重，以及使用传统的烟气净化系统处理效率不高的技术问题， 提供一种新型的垃圾焚烧炉及其应用的烟气净化装置，实现垃圾充分燃烧的同 时，有效的降低垃圾焚烧烟气中颗粒物、SO₃、有机物等有害物质，实现烟气深 度净化。

本发明采用如下技术方案实现：

一种垃圾焚烧炉，焚烧炉的炉体内腔分为燃烧区3和烘干过滤区6两部分； 所述燃烧区3位于炉体内腔底部的炉排2上方，所述炉排2下方设有出灰口1；

所述烘干过滤区6位于燃烧区3上方，通过格栅与燃烧区3分隔开，所述 烘干过滤区6上方的炉体顶部设有垃圾进口13以及烟囱15；

所述格栅包括固定格栅5以及可打开的活动格栅4。

进一步的，所述活动格栅4与一活动杆7刚性连接，其连接处铰接在炉体 内壁上，所述活动杆7穿过炉体内壁开槽并与杠杆11其中一段接触，所述杠杆 11另一段与压缩的弹簧9弹性连接，将活动格栅4与固定格栅5接触，保持格 栅处于常闭状态。

进一步的，所述活动格栅4与固定格栅5均朝下倾斜设置，其最底端相互 接触。

进一步的，所述活动杆7端部通过滑轮8与杠杆11接触。

进一步的，所述杠杆11水平埋置在垃圾进口13前端的路面上，所述活动 杆7和弹簧9均位于杆杆两端下方，所述杠杆11的两端上方分别铺设第一缓冲 板10和第二缓冲板12。

本发明还公开了一种应用上述垃圾焚烧炉的烟气净化装置，包括焚烧炉、 吸收塔17以及生物土壤净化系统；所述焚烧炉的烟囱15上设有第一烟道16， 所述第一烟道16连接至吸收塔17内部，在烟囱15上设有盘路风门14,所述盘 路风门14位于第一烟道16与烟囱15的连接处上方；所述吸收塔17内部设有 第二烟道23，所述第二烟道23连通至位于生物土壤净化系统底部的烟气混合区 26；所述生物土壤净化系统的烟气混合区26上方设有生物土壤层29；所述烟气 混合区26底部为集液池25，所述第二烟道23的出口端设置在集液池25的液面 下方。

进一步的，所述第二烟道23上设有风机22。

进一步的，所述集液池25与进料池24以及吸收塔17底部的塔釜18相互 连通。

进一步的，所述生物土壤层29底部依次设有陶粒层28和格栅及土工网27。

进一步的，所述生物土壤层29上种植有绿化层30，所述生物土壤层29上 方设有淋滤系统31，所述淋滤系统31与吸收塔17内部的喷淋层21并联，通过 循环泵19和管道20连接至吸收塔17底部的塔釜18。

本发明采用上述技术方案具有如下有益效果：

(1)焚烧炉分为燃烧区和烘干过滤区，利用垃圾燃烧产生的热量来烘干垃 圾，利用垃圾来过滤垃圾焚烧产生的烟气，经济效益显著。

(2)可采用垃圾车直接进料，减少人工进料带来的运营成本，同时通过设 计活动格栅开合机构，利用垃圾车自重实现开合，不需要额外的动力打开格栅。

(3)依据农村土地较广的优势，采用净化效率高的生物土壤净化法对焚烧 烟气进行净化，结合吸收塔，全面深度净化烟气污染物，特别是烟气中的有机 物，如二噁英等。

(4)垃圾焚烧烟气先后进过垃圾自身过滤、吸收塔喷淋、鼓泡、土壤吸附 四级净化，净化效率高，同时用电设备仅为风机和循环泵，运行成本低。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明中的垃圾焚烧炉的结构示意图。

图2为本发明中的垃圾焚烧炉的活动格栅驱动连接示意图。

图3为本发明中的垃圾焚烧炉及其应用的烟气过滤装置的连接示意图。

图4为本发明中的生物土壤系统的截面示意图。

图中标号：

1—出灰口       2—炉排            3—燃烧区

4—活动格栅     5—固定格栅        6—烘干过滤区

7—活动杆       8—滑轮            9—弹簧

10—第一缓冲板  11—杠杆           12—第二缓冲板

13—垃圾进口    14—盘路风门       15—烟囱

16—第一烟道    17—吸收塔         18—塔釜

19—循环泵      20—管道           21—喷淋层

22—风机        23—第二烟道       24—进料池

25—集液池      26—烟气混合区     27—格栅及土工网

28—陶粒层      29—生物土壤层     30—绿化层

31—淋滤系统

具体实施方式

参见图1，图示中的垃圾焚烧炉炉体内腔分为燃烧区3和烘干过滤区6两部 分；燃烧区3位于炉体内腔底部的炉排2上方，炉排2下方设有出灰口1，出灰 口1设置在炉体下方，通过调节出灰口出渣量，以及进入炉体内腔的控制来控 制燃烧区3垃圾燃烧状态。烘干过滤区6位于燃烧区3上方，通过格栅与燃烧 区3分隔开，烘干过滤区6上方的炉体顶部设有垃圾进口13以及烟囱15，其中， 格栅包括固定格栅5以及可打开的活动格栅4。活动格栅4和固定格栅5由横竖 交叉焊接的钢筋组成，孔径在10-30cm之间；炉排2为2-10根固定槽钢或钢管 组成，主要用于点火时支撑垃圾及引燃物。

结合参见图2，活动格栅4与一活动杆7刚性连接，其连接处铰接在炉体内 壁上，活动杆7穿过炉体内壁开槽并与杠杆11其中一段接触，优选的，活动杆 7端部通过滑轮8与杠杆11接触，防止活动杆7和杠杆11之间因滑动摩擦产生 磨损，杠杆11另一段与压缩的弹簧9弹性连接，将活动格栅4与固定格栅5接 触，保持格栅处于常闭状态，用于支撑烘干垃圾，其中，活动格栅4与固定格 栅5均朝下倾斜设置，其最底端相互接触，便于活动格栅向下打开后，两个格 栅上的垃圾均能够向燃烧区下落。

在具体应用中，杠杆11水平埋置在垃圾进口13前端的路面上，活动杆7 和弹簧9均位于杆杆两端下方，杠杆11的两端上方分别铺设第一缓冲板10和 第二缓冲板12，第一缓冲板10和第二缓冲板12和底面相平，有利于车辆从上 面行驶。

运送垃圾的车辆可直接从垃圾进口13向焚烧炉内倾倒垃圾，当垃圾车以倒 车的方式缓慢向垃圾进口13倒车驶入，当装满垃圾的垃圾车的后轮碾压第一缓 冲板10和杠杆11设有弹簧9一侧时，杠杆在车辆及装载垃圾的负重作用下， 将靠近滑轮8一侧上翘，活动格栅4失去杠杆及弹簧的限制作用，在烘干过滤 区6堆存的垃圾重力作用下，将活动格栅4向下推动，其中活动格栅4与活动 杆7顺时针旋转，烘干的垃圾从活动格栅4和固定格栅5之间打开的空间掉入 燃烧区3热解。当装满垃圾的垃圾车后轮碾压通过杠杆11的支点位置时，在弹 簧9形变作用下，杠杆11回复到原来位置，杠杆11通过滑轮8在弹簧形变力 作用下往回移动，将活动格栅4逆时针运动并与固定格栅5再次闭合。装满垃 圾的垃圾车经过第二缓冲板12后，将垃圾由垃圾进口13倾倒入烘干过滤区6 内，再次堆积在闭合的活动格栅4和固定格栅5上，空垃圾车由原路开出，由 于垃圾倾倒完毕，垃圾车自重降低，当垃圾车车轮再次碾压在第一缓冲板10上 时，将不足以使弹簧9变形，从而不会使活动格栅4和固定格栅5上的垃圾掉 落。因此，在选取弹簧9时，其弹性系数要求应满足满载的垃圾输送车辆能够 使得弹簧压缩，空载的垃圾输送不能造成弹簧压缩。

在对垃圾焚烧炉内部进行首次点火时，需在燃烧区底部堆放一定量的干柴 或废弃油料，当垃圾充分燃烧后，可实现自燃，不需要额外提供燃料，同时可 通过控制出灰口1出灰量来调节进入空气量，控制垃圾燃烧速率，垃圾燃烧时， 火焰温度在900-1400℃左右，产生的烟气温度在150-400℃，同时垃圾中的水 被汽化随烟气流动。当烟气流通过烘干过滤区6中堆放的垃圾时，烟气中的颗 粒物和水汽被垃圾过滤掉一部分，同时烟气中的热量又可以达到烘干格栅上垃 圾的目的，有利于垃圾后续进行完全燃烧。垃圾车驶入进料时，位于烘干过滤 区6中被烘干的垃圾掉入燃烧区3进一步燃烧，新进入的垃圾则再次堆积于烘 干过滤区6的格栅上，如此循环工作。

结合参见图3，本发明还公开了一种应用上述垃圾焚烧炉的烟气净化装置， 包括焚烧炉、吸收塔17以及生物土壤净化系统；焚烧炉的烟囱15上设有第一 烟道16，第一烟道16连接至吸收塔17内部，在烟囱15上设有盘路风门14,盘 路风门14位于第一烟道16与烟囱15的连接处上方，当突然净化系统需要检修 维护时，通过开启盘路风门14，烟气由烟囱15排出。

吸收塔17内部设有第二烟道23，第二烟道23连通至位于生物土壤净化系 统底部的烟气混合区26，在第二烟道23上设有风机22；生物土壤净化系统的 烟气混合区26上方设有生物土壤层29；烟气混合区26底部为集液池25，第二 烟道23的出口端设置在集液池25的液面下方。集液池25与进料池24以及吸 收塔17底部的塔釜18相互连通。

结合参见图4，生物土壤层29底部依次设有陶粒层28和格栅及土工网27， 生物土壤层29上种植有绿化层30，生物土壤层29上方设有淋滤系统31，淋滤 系统31与吸收塔17内部的喷淋层21并联，通过循环泵19和管道20连接至吸 收塔17底部的塔釜18。

第一烟道16与吸收塔17顶部相联通，塔釜18位于吸收塔17的底部，吸 收液在循环泵19和管道20的作用下进入喷淋层21雾化，并与烟气顺流接触， 部分去除烟气中的颗粒物和酸性气体。风机22位于第二烟道23中间，第二烟 道23一端与吸收塔17中下部相连接，另一端伸入集液池25中，风机22用于 主动将烟气输送至生物土壤净化系统，第二烟道23没入集液池25液面的长度 在5-30cm之间，可根据风机风压适当调节。

塔釜18和集液池25之间设有进料池24，塔釜18、进料池24和集液池25 底部相连通，进料池主要用于加入工艺水和少量氢氧化钠保持吸收液pH在7-8.5 之间，同时可用于清淤。

烟气混合区26高度在20-50cm，格栅及土工网27格栅孔径以1-3cm为宜， 土工网孔径1-3cm为宜，陶粒层28陶粒平均粒径10-20mm，厚度在10-15cm。 生物土壤层29以富含嗜硫杆菌、硝化细菌和氨化细菌腐殖土为宜，烟气在土壤 中的停留时间80-120s为宜，生物土壤层29厚度在30-60cm为宜。绿化层30 以适合在弱碱性土壤中生存的草本植物为宜，如苜蓿。每日需定时洒水保持土 壤湿润。

经垃圾焚烧炉燃烧过后的烟气温度在100-200℃之间，在风机22形成的负 压作用下，由第一烟道16进入吸收塔17中，并与喷淋层21喷淋下的雾化液滴 顺流接触，烟气中的部分颗粒物和SO₂等酸性气体被吸收液吸收，烟气经过风机 22和第二烟道23被鼓入集液池25的液体中，然后以气泡的形式进入烟气混合 区26，烟气在烟气混合区26中均匀分布后，向上渗透，依次经过格栅及土工网 27，陶粒层28，生物土壤层29，绿化层30。烟气中没有被除去的有机物进入生 物土壤层29,并被其中的微生物分解。同时循环泵19和管道20可将吸收液输送 到淋滤系统31，对土壤进行湿润，同时调节土壤酸碱性，土壤pH维持在7-8为 宜。

以下实施例均采用上述垃圾焚烧炉及其应用的烟气净化装置完成。

实施例1

日处理量15t/d垃圾焚烧炉，垃圾车装载能力为5t，进料频率为3次/天， 土壤净化系统占地面积300m³，垃圾燃烧温度1000℃左右，烟气温度200℃，颗 粒物400mg/Nm³,SO₂浓度350mg/Nm³,NO_x浓度300mg/Nm³烟气经过土壤净化系统后， 绿化层表观无烟雾排出，检测绿化层中气体污染物浓度，颗粒物、SO₂、NO_x均无 检出。厂界1m处对二噁英进行检测，无检出项。

实施例2

日处理量10t/d垃圾焚烧炉，垃圾车装载能力为5t，进料频率为2次/天， 土壤净化系统占地面积220m³，垃圾燃烧温度1000℃左右，烟气温度200℃，颗 粒物420mg/Nm³,SO₂浓度350mg/Nm³,NO_x浓度300mg/Nm³烟气经过土壤净化系统后， 绿化层表观无烟雾排出，检测绿化层中气体污染物浓度，颗粒物、SO₂、NO_x均无 检出。厂界1m处对二噁英进行检测，无检出项。

实施例3

日处理量15t/d垃圾焚烧炉，垃圾车装载能力为5t，进料频率为3次/天， 土壤净化系统占地面积270m³，垃圾燃烧温度1000℃左右，烟气温度200℃，颗 粒物380mg/Nm³,SO₂浓度295mg/Nm³,NO_x浓度270mg/Nm³烟气经过土壤净化系统后， 绿化层表观无烟雾排出，检测绿化层中气体污染物浓度，颗粒物、SO₂、NO_x均无 检出。厂界1m处对二噁英进行检测，无检出项。

上述为本发明的优选实施方式，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱 离所附权利说明书所限定的本发明的精神和范围内，在形式和细节上对本发明 所作出的各种变化，都属于本发明的保护范围。