[0001] 本发明涉及城市生活垃圾处理设备技术领域，特别是使用辊式炉排的立式垃圾焚烧炉。

[0002] 垃圾焚烧处理是上世纪新兴起来的垃圾处理方式，其对城市生活垃圾减容化、无害化、资源化的处理是最有效的、最彻底的。垃圾焚烧炉是实现焚烧生活垃圾的核心设备。近些年来，垃圾焚烧炉的种类很多，并已在一些项目上进行了较长时间的运行，但是随着相关国家及国际标准的相继出台，将会对目前运行的垃圾焚烧系统提出更高的要求。
现有技术中，目前我国绝大多数城市的生活垃圾热值处在3000 kJ/kg~6000kJ/kg之间，而在某些较高的地区，垃圾中的含沙率也较高，可达40%以上，即便在比较发达的北京、上海等地区，据近几年可查的数据显示，生活垃圾热值也仅维持在6000kJ/kg上下。现有的各式垃圾焚烧炉都不太适用于上述低热值、高灰份生活垃圾的处理。若采用进口焚烧炉进行焚烧处理，不仅设备成本高，运行费用高，而且垃圾的焚烧质量也难以维持稳定。

[0003] 针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种使用辊式炉排的立式垃圾焚烧炉。它增加了辊式炉排，并采用烟气分层加分级处理，实现垃圾的连续燃烧及可控燃烧，满足生活垃圾的高效焚烧。为了达到上述发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现：
一种使用辊式炉排的立式垃圾焚烧炉，它包括立圆柱形的炉体和炉体外围的保温层以及金属骨架。其结构特点是，所述炉体侧壁从下至上依次设有位置相对应的两个复燃烟道、两个烟气出口一和两个排烟通道，进料口设置在炉体的上部。炉体的上方为拱形封顶，拱形封顶的顶部设有垂直向上的烟气出口二。炉体底部中心设有塔篦炉栅，塔篦炉栅的下方连接驱动轴。炉体下方设有出渣口并在出渣口的侧壁上设有进风口。炉体内腔中部设有燃烧炉排，炉体内腔上部进料口附近设有干燥炉排。
在上述立式垃圾焚烧炉中，所述干燥炉排和燃烧炉排都是由多根炉条排列组成，干燥炉排按照垃圾的进炉方向形成一倾斜的物料面。
在上述立式垃圾焚烧炉中，所述炉条包括圆筒形的辊柱及其两端的支撑件，炉条通过支撑件固定在炉体侧壁上。辊柱的材料采用耐高温陶瓷，辊柱表面置有四排羽翅件，每排羽翅件按螺旋曲线排列。
在上述立式垃圾焚烧炉中，所述炉体采用耐火砖材料。
在上述立式垃圾焚烧炉中，炉体内腔和各烟道处都设有多个温度测量点。所述炉体腔内、复燃烟道至烟气出口一之间的燃烧区设置多个摄像机头。
在上述立式垃圾焚烧炉中，所述复燃烟道内置有热辐射组件。
本发明由于采用了上述结构，以立式炉体为基础、层状燃烧技术为辅，增设了辊式炉排，在炉内烟气采用多级+分层的处理方式，具有燃烧连续及燃烧可控等特点。本发明适用于对低热值、高灰份生活垃圾的处理，是一种生活垃圾的无害化、减容化和资源化处理的产品。本发明经焚烧试验证明性能指标达到预期效果，实用性较高，处理效果理想。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

[0004] 图1是本发明的结构示意图；图2是本发明中炉条的结构示意图；
图3是本发明实施例中的炉内温度曲线图。

[0005] 参看图1和图2，本发明使用辊式炉排的立式垃圾焚烧炉，它包括立圆柱形的炉体13和炉体13外围的保温层14以及金属骨架15，炉体13采用耐火砖材料。炉体13侧壁从下至上依次设有位置相对应的两个复燃烟道4、两个烟气出口一7和两个排烟通道9，复燃烟道4内置有热辐射组件5，进料口12设置在炉体13的上部。炉体13的上方为拱形封顶11，拱形封顶11的顶部设有垂直向上的烟气出口二10。炉体13底部中心设有塔篦炉栅3，塔篦炉栅3的下方连接驱动轴1。炉体13下方设有出渣口16并在出渣口16的侧壁上设有进风口2。炉体13内腔中部设有燃烧炉排6，炉体13内腔上部进料口12附近设有干燥炉排8。炉体13内腔和各烟道处都设有多个温度测量点，炉体13腔内、复燃烟道4至烟气出口一7之间的燃烧区设置多个摄像机头。干燥炉排8和燃烧炉排6都是由多根炉条排列组成，干燥炉排8由三根炉条组成并按照垃圾的进炉方向形成一倾斜的物料面。炉条包括圆筒形的辊柱17及其两端的支撑件18，炉条通过支撑件18固定在炉体13侧壁上，辊柱17的材料采用耐高温陶瓷。辊柱17表面置有四排羽翅件19，每排羽翅件19按螺旋曲线排列。
本发明立式垃圾焚烧炉的炉体13分为三个区：从炉体13底部至复燃烟道4为燃尽区，从复燃烟道4至烟气出口一7为燃烧区，从烟气出口一7至排烟通道9为干燥区。从进料口12进入的垃圾在燃烧区点燃，热量一方面来自燃烧区上方的辐射、烟气的对流热，另一方面来自垃圾的内部。干燥炉排8和燃烧炉排6自身的运动使其上方燃烧的垃圾翻滚、搅动，不断的更新垃圾上下层，引燃下层的垃圾。同时，两组炉排的特殊运动（翻滚、搅动）疏松垃圾层，使垃圾层更加蓬松、透气，利于垃圾的燃烧。同时，本发明几组烟道的设计使炉排上方的空气以最佳的层状分布。焚烧炉的炉体13采用耐火砖设计，不仅蓄热量大，还可使垃圾焚烧时不用助燃。
本发明炉体13内壁不同区域的耐火材料可因温度的不同而不同，如高温区：主要以热传导系数高、耐温性能好的不定形耐火泥浇注而成，其他区域采用不/定型类的通用耐火材料砌成。同时，炉体13设置两个检修门及多个温度测量点，燃烧区设置摄像机头多个观察点，以便观察炉内垃圾的燃烧情况。本发明整个焚烧过程的控制，如进料速度、炉排运转时间以及风量等，通过微处理器分析各温度测量点的温度数据来实现，从而实现整个过程的全自动化操作。
本发明中的干燥炉排8和燃烧炉排6都是由多根炉条排列组成，而且炉条排列方位是根据炉体13结构特征和燃烧工艺的特点而确定的。对于不同区炉条的区别，仅体现在挡料羽翅件19尺寸的不同，辊柱17的主要材料是耐高温陶瓷。验证试验说明：辊柱17的材料可以耐得住1200℃的高温，并可长期工作，而且1000℃时有不小于300mPa的三点抗弯强度。金属羽翅件分为宽羽翅、窄羽翅，呈辐射状，用于干燥区和燃烧区炉排上，嵌装在由辊柱17烧结而成的基础槽内。宽羽翅件19安装并定位后，相邻的两羽翅件19会在轴向有重叠，是对细颗粒垃圾物料不易掉落的考虑。炉膛内的一次、二次风来自羽翅件19间的横向间隙（间隙40mm~
50mm）。干燥炉排8里的炉条按照垃圾的进炉方向形成一倾斜的物料面，进而使进炉的物料得以充分铺开，干燥-燃烧-燃尽。燃烧过程中，炉条不断转动，垃圾上下翻层，水分被逐渐脱除，随热风上升，进而形成炉膛上部的干燥区。燃烧炉排6在两层间呈相间布置，形成一个立体式的燃烧布局，燃烧区的物料在炉排转动的疏导下，适时、适量的进入燃尽区。干燥炉排8和燃烧炉排6分别设置独立的驱动装置，较链式炉排，操作灵活。燃烧过程伴随炉条的运动及二次风的供给，进炉垃圾先后干燥、燃烧、燃尽。通过验证试验，本发明的焚烧炉具有炉排运转高效、燃烧效果好的特点，更对入炉垃圾有强的适应能力。
本发明的炉体13按照如下数据设计：
1）、干燥区：炉体13上部，占炉膛容积20%左右；
2）、燃烧区：炉体13中部，较干燥区内膛直径略小，在轴向方向，其占内膛的35%~40%左右；
3）、燃烬区：炉体13下部，约占炉膛40%~50%的高度，其中约70%的空间贮存炉渣，而炉渣表层是高温的燃烧区，大约有40%~50%的未燃烬垃圾滑落至此进一步燃烧完全。
本发明中塔篦炉栅3采用建材行业的构件，其设置在炉膛的底部，转动速度的调整通过分析炉渣燃烧情况而实现，进而调节出渣的速度。同时，在出渣过程中，炉渣及未燃尽垃圾随之蓬松，大块物被挤压碾碎，进而使主风道不受干扰，有利于燃尽区的进一步燃尽。因此，塔篦炉栅的设计特别适合我国生活垃圾的特点，如含灰高、水分含量波动大等。
本发明焚烧炉内膛顶端采用的是全封闭结构，在其两侧设置有烟气出口。垃圾进炉、升温、干燥、脱水，脱除的水蒸气与炉膛内上升的高温烟气混合，进而在炉膛顶部形成以烟气为主的缺氧区，即干燥区。干燥区的烟气经过烟气出口二10被排出炉体13，随之进入烟气再处理系统，经过降温脱水处理后回炉做进一步的无害化处理。燃烧区产生的烟气外排至烟气处理系统。燃烧区采用富氧区设计，通过二次风实现，干燥区下落的垃圾在燃烧区干燥、预热、燃烧，产生的烟气通过烟气出口一7排出，随之进入复燃烟道4经升温、复燃后通过排烟通道9排出炉体13。本发明通过验证试验可知：烟气出口一7和复燃烟道4的温度可达100℃以上。通过本发明焚烧炉的烟气分层隔离措施，可以避免燃烧区烟气与干燥区烟气混排的弊端，降低燃烧区烟气污染物浓度。同时，外排烟气在850℃下停留时间大于2s。
本发明工作中，入炉垃圾的热值越高，余热利用系统的规模就越大；而当垃圾的热值偏低时，预处理设备就要适当增加。因此，焚烧系统的设置要根据实际的需要来确定，在确保垃圾能得到无害化处理的前提下，可以有效地实现垃圾减容化、资源化目的的处理工艺是该垃圾焚烧系统的终极目标。
按照本发明结构，制造了按实际尺寸1:3的试验用焚烧炉，处理量约50t/d左右，进炉垃圾组分及热值评估为中等偏下。本次试验过程：
1）点火时间：上午8时；
2）引燃物：木柴；
3）进料速度：25~45kg/min；
4）垃圾：居民区生活垃圾（含灰率30%~40%，含水率35%）；
当炉温升至正常范围后，人工投放垃圾，入炉垃圾未分拣、未预处理，经过2.5h后停止辅助燃料的添加，连续焚烧直至当天15时30分停炉。试验炉内温度测量点的分布如图1所示：a、b、c、d、e、f 共六处。参看图3，表示了炉内四个重要部位（a、c、d、e）的温度曲线。从中可以看出（Tc-干燥区烟气排放温度；Te-燃烧区烟气排放温度；Td-复燃烟道温度；Ta：燃烬区燃烧炉膛温度）：
1）Tc：平均温度为550℃，超过设计温度，有利于燃烧；
2）Te：午后Te一直在820℃以上，基本接近设计值；
3）Td： 3h后， Td比Te超出80℃~ 120℃，效果较理想；
4）Ta：一直维持在1000℃以上的水平。
试验结论：
（1）缩小后的试验炉的实验结果基本达到甚至超过设计标准，炉膛内的温度在900℃~
1100℃区间，而且维持将近3h，焚烧炉出口烟气温度超过850℃，而且容易达到，保证了二噁英的分解及达标排放。
（2）该焚烧炉的烟气隔离处理措施效果明显，隔离差值维持在400℃到500℃，实际用处广泛。同时，Td、Te之间的差值也超过80℃。根据分析，如果能在一定程度上提高辐射设备的性能，焚烧效果将更理想。
（3）根据数据可知，相比设计温度，干燥区的烟气温度略高，即使实验过程中采取了加大风机转速的措施也没有降低的趋势。主要原因是加料过程中有空气的进入，致使无氧区燃烧的发生，但此种情况也有利于焚烧过程。