一种用于高分子废物热能转化的炉子及其高温燃烧室制造技术

本实用新型专利技术公开一种用于高分子废物热能转化的炉子及其高温燃烧室，包括低温气化室和蜗腔型高温燃烧室；低温气化室的炉本体设置燃气集束口；高温燃烧室的炉本体包括外蜗壳顶盖、外蜗壳侧壁、外蜗壳底板、空气预混合器和火炬喷出口，空气预混合器垂直设置在外蜗壳底板中部，外蜗壳侧壁上设置燃油气机和与燃油气机配套安装的燃油气机喷火嘴降温器；低温气化室通过燃气集束口和空气预混合器与高温燃烧室连接；高温燃烧室的炉本体还包括与所述外蜗壳顶盖、外蜗壳侧壁和外蜗壳底板结合在一起构成蜗腔内红外光热辐射聚焦区和流体动力旋流环区的部件。低温气化室提供低的分解水平燃气流至高温燃烧室，在红外光热辐射下引燃秒速达到1000～1500℃进行分解燃烧。

A Furnace for Thermal Energy Conversion of Polymer Waste and Its High Temperature Combustion Chamber

【技术实现步骤摘要】
一种用于高分子废物热能转化的炉子及其高温燃烧室
：本技术属于热能转化及环境保护
，具体涉及一种用于高分子废物热能转化的炉子及其高温燃烧室。
技术介绍
：当前几乎在全球范围内，高分子有机废物的环境压力都非常大。我国高分子垃圾总量的压力，不亚于西方国家洋垃圾的压力，所谓洋垃圾问题，说到底就是高分子废物热能转化的技术问题。生产和生活中常见的大分子有机污染气体主要源自：(1)种类庞杂的高分子废物或有机污染物，针对固、液态及粘稠态高分子废物如：塑料、橡胶、油漆、油墨、蛋白、脂肪、纤维素、褐煤、泥炭、沥青质；多环芳烃类、落地油、油脚子、高含水油泥；以及铜铝橡塑电线、漆包线、光缆、电子线路板，光盘、磁带、胶卷、铝箔复合包装物，金属喷涂层等，经由低温气化室提供的富碳黑离子态高挥发扩散性燃气流；(2)煤焦化炉或(兰炭)半焦化炉、乙炔炉、碳黑炉、腰果壳制活性炭炉、黑烟滚滚的高挥发性有机污染气体；(3)不同组分、不同浓度的煤层气、页岩气、煤矿瓦斯；(4)有机化工、石油化工、医药化工、小桐子油、棕榈油、有机喷涂、喷漆车间、印刷厂运钞厂、环氧树脂复合材料厂、电解阴阳极以及沥青改性车间、有机物干燥烘干房、(金属、无机与有机高分子聚合物)热清洗机等产生的有机污染气体；(5)油泥污水处理场、垃圾填埋、城市下水道、污水处理厂、养殖场、屠宰场等高含水的有机污染气体，高速切削车间冷却液气雾等高挥发扩散性气体；(6)垃圾焚烧炉不完全燃烧的大分子有机气体；(7)民政火化炉以及城乡宠物尸体焚化产生的浓浓黑烟、挥发性有机恶臭、以及地下烟道中常年积淀的挥发性煤焦油等。高分子废物的基态、品种庞杂，每一炉投入的物料组份都在变化，无法逐炉一一分析其分子结构，在实际工作中，甚至无法准确预测其产气量和发热值，只能按当前所焚烧物料的物态，来决定气化室和燃烧室的运行方式。固、液气态高分子废物的热能转化过程，必然是在气相空间呈现离子态分解燃烧的温度反应和流体动力的增长过程。换句话说，固、液相高分子废物燃质的气化反应和高温燃烧反应过程，实际上也必然就是全气相的空间反应过程。上游低温气化过程处理得好，直接关系到下一步高温气相空间的分解燃烧水平。常温下有机物的气相变化比较缓慢，高分子聚合物约在100℃就有有机物开始分解，不同温度等级下会有不同链键陆续分解气化。无论哪一类基态的聚合物，以固态橡胶为例：只要吸收了气化热能就开始裂解反应，碳氢离子首先从固体物料边角处开始其气态变化，这种气化反应由局部少量的链键断裂开始，从低温分解向高温分解发展。而含有阻燃元素的聚合物等高分子废物所产生的燃气流，在≥850℃裂解温度下，仍然不能完全分解燃烧，其残留有机分子会因烟气温度下降重新聚合。目前学界实验证明：其充分分解燃烧反应的温度应在＞1000℃以上。因此此类低分解水平大分子燃气流，如何秒速达到最大限度分解，并能在1000～1500℃高温区稳定燃烧，这是当前垃圾焚烧产业界面临的高分子废物燃烧技术必须攻克的难题之一。高分子废物的碳氢键在低温气化室低温分解过程中，固相析出的碳黑和尚未完全分解的大分子气体的共同无序挥发扩散，造成“黑烟滚滚”，因此“离子态燃气流”实际是一种“富碳黑的固、气两相流”。我国现有垃圾焚烧技术中，用燃油气机向不完全燃烧火焰中喷油气助燃的‘二次燃烧’方法持续多年；正蓬勃兴起FLOX无焰燃烧燃烧方式、MILD燃烧方式，以及配套的蓄热炉、高温空气炉等产品，当前在煤、秸秆、重油、天然气等领域，普遍应用于工业窑炉和民间生活。本技术从传统产品设计出发，既然850℃±温度下还不能完全分解燃烧，则将气化室功能与燃烧室功能划清其温度界限，即在800℃以下低温气化和在大于1000℃高温燃烧之间的炉内过程，画一道温度杠杠、设一道低温气化与高温燃烧之间的技术门槛。这一道技术门槛就是：将低温不完全燃烧的难题，完全推卸移交给高温燃烧室，从而让低温气化技术腾出手来，专业作为热能转化低温气化环节，更好地解决低温气化室必需应对的品种庞杂、基态组分多变的高分子废物的物态和复合物物性的归类问题(生产生活中常见的高分子废物，大体可分归纳为固态(分软质、硬质)；液态、高挥发性液体；固体和液体混合态、以致固、液同时具挥发性的混合态；黏稠态、黏稠挥发态；金属、非金属物性材料与高分子材料的复合物态)。低温气化室这一部分已经申请过专利。本技术高温燃烧室承接低温气化室提供的不同组分、温度、浓淡、含水率的“低分解水平富碳黑离子态大分子高挥发扩散性燃气流”，跨入高温燃烧这一道技术门槛，需解决两大难题：(1)秒速达到＞1000℃以上高温区最大限度分解燃烧；(2)秒速锚定挥发扩散性。
技术实现思路
：本技术的目的在于提供一种用于高分子废物热能转化的炉子及其高温燃烧室，不仅使高分子废物在热能转化过程中完全燃烧，而且可以秒速挥发扩散。本技术的目的是通过以下技术方案来解决的：一种用于高分子废物热能转化的炉子，包括低温气化室和蜗腔型高温燃烧室；低温气化室的炉本体设置有燃气集束口；高温燃烧室的炉本体包括外蜗壳顶盖、外蜗壳侧壁、外蜗壳底板、空气预混合器和火炬喷出口，空气预混合器垂直设置在外蜗壳底板的中部，外蜗壳侧壁上设置有燃油气机和与燃油气机配套安装的燃油气机喷火嘴降温器；低温气化室通过燃气集束口和空气预混合器与高温燃烧室连接；高温燃烧室的炉本体还包括与所述外蜗壳顶盖、外蜗壳侧壁和外蜗壳底板结合在一起构成蜗腔内红外光热辐射聚焦区和流体动力旋流环区的部件。上述一种用于高分子废物热能转化的炉子的高温燃烧室，高温燃烧室的炉本体包括外蜗壳顶盖、外蜗壳侧壁、外蜗壳底板、空气预混合器和火炬喷出口，空气预混合器垂直设置在外蜗壳底板的中部，外蜗壳侧壁上设置有燃油气机、与燃油气机配套安装的燃油气机喷火嘴降温器、观察孔、检测口、手孔和人孔，高温燃烧室的炉本体还包括与所述外蜗壳顶盖、外蜗壳侧壁和外蜗壳底板结合在一起构成蜗腔内红外光热辐射聚焦区和流体动力旋流环区的部件。进一步，低温气化室的炉本体顶部为钟罩形的炉盖，燃气集束口位于炉盖顶部，炉本体的中部设置有废物的投料门；投料门上方设置有气化室检测口；位于投料门对侧的炉壳壁上，并对应投料门横向中心线以下设置有向下倾斜20°～30°的U型斜溜槽，斜溜槽内设置有搅动棒；斜溜槽底部出口处设置炉篦子；斜溜槽底部设置具有灰渣门的灰渣室；灰渣室底部设置有送风管；炉本体还设置有加热设备。进一步，所述空气预混合器包括：预混合器外罩、预混合器内圈筒、偏口方管、异径方圆管和送风圆管，所述预混合器内圈筒位于预混合器外罩内部，且筒壁上均匀的分布有毫米级分风孔，所述偏口方管的一端与预混合器外罩连接，另一端与异径方圆管的大径端口连接，送风圆管与异径方圆管的小径端口连接；所述预混合器外罩和预混合器内圈筒的一端安装有圆环盖板，另一端通过有定位止口的法兰与外蜗壳底板连接，连接处设置有绝热垫圈。进一步，所述毫米级分风孔为圆孔、方孔或斜孔，且与预混合器内圈筒的横向轴有一定夹角。进一步，燃油气机喷火嘴降温器包括降温器外罩和安装在降温器外罩上的异形送风管，降温器通过降温器上法兰与燃油气机的底座连接，通过降温器下法兰与外蜗壳侧壁连接，连接处均设置有绝热垫圈，燃油气机喷火嘴位于降温器外罩内。本技术的有益效果：(1)本实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于高分子废物热能转化的炉子，其特征在于：包括低温气化室和蜗腔型高温燃烧室；低温气化室的炉本体设置有燃气集束口(31)；高温燃烧室的炉本体包括外蜗壳顶盖(1)、外蜗壳侧壁(2)、外蜗壳底板(3)、空气预混合器(4)和火炬喷出口(10)，空气预混合器(4)垂直设置在外蜗壳底板(3)的中部，外蜗壳侧壁(2)上设置有燃油气机(5)和与燃油气机配套安装的燃油气机喷火嘴降温器；低温气化室通过燃气集束口(31)和空气预混合器(4)与高温燃烧室连接；高温燃烧室的炉本体还包括与所述外蜗壳顶盖(1)、外蜗壳侧壁(2)和外蜗壳底板(3)结合在一起构成蜗腔内红外光热辐射聚焦区和流体动力旋流环区的部件。

【技术特征摘要】
1.一种用于高分子废物热能转化的炉子，其特征在于：包括低温气化室和蜗腔型高温燃烧室；低温气化室的炉本体设置有燃气集束口(31)；高温燃烧室的炉本体包括外蜗壳顶盖(1)、外蜗壳侧壁(2)、外蜗壳底板(3)、空气预混合器(4)和火炬喷出口(10)，空气预混合器(4)垂直设置在外蜗壳底板(3)的中部，外蜗壳侧壁(2)上设置有燃油气机(5)和与燃油气机配套安装的燃油气机喷火嘴降温器；低温气化室通过燃气集束口(31)和空气预混合器(4)与高温燃烧室连接；高温燃烧室的炉本体还包括与所述外蜗壳顶盖(1)、外蜗壳侧壁(2)和外蜗壳底板(3)结合在一起构成蜗腔内红外光热辐射聚焦区和流体动力旋流环区的部件。2.根据权利要求1所述的用于高分子废物热能转化的炉子，其特征在于：低温气化室的炉本体顶部为钟罩形的炉盖(30)，燃气集束口(31)位于炉盖顶部，炉本体的中部设置有废物的投料门(33)；投料门(33)上方设置有气化室检测口(43)；位于投料门(33)对侧的炉壳壁(32)上，并对应投料门(33)横向中心线以下设置有向下倾斜20°～30°的U型斜溜槽(34)，斜溜槽(34)内设置有搅动棒(41)；斜溜槽(34)底部出口处设置炉篦子(35)；斜溜槽底部设置具有灰渣门(37)的灰渣室(36)；灰渣室(36)底部设置有送风管(38)；炉本体还设置有加热设备。3.根据权利要求2所述的用于高分子废物热能转化的炉子，其特征在于：所述加热设备为煤柴草燃烧室(39)，煤柴草燃烧室(39)位于斜溜槽(34)下端的炉本体炉壳壁的侧壁上；煤柴草燃烧室(39)的侧壁设置有煤柴草投入门(40)。4.根据权利要求2所述的用于高分子废物热能转化的炉子，其特征在于：所述加热设备为加热器(42)，安装于炉壳壁侧壁并对应斜溜槽(34)槽底的位置，或设置于炉壳壁外壁的夹层内。5.一种根据权利要求1所述的用于高分子废物热能转化的炉子的高温燃烧室，其特征在于：高温燃烧室的炉本体包括外蜗壳顶盖(1)、外蜗壳侧壁(2)、外蜗壳底板(3)、空气预混合器(4)和火炬喷出口(10)，空气预混合器(4)垂直设置在外蜗壳底板(3)的中部，外蜗壳侧壁(2)上设置有燃油气机(5)、与燃油气机配套安装的燃油气机喷火嘴降温器、观察孔(6)、检测口(7)、手孔(8)和人孔(9)，高温燃烧室的炉本体还包括与所述外蜗壳顶盖(1)、外蜗壳侧壁(2)和外蜗壳底板(3)结合在一起构成蜗腔内...

【专利技术属性】
技术研发人员：许其怀，
申请(专利权)人：许其怀，许中俊，
类型：新型
国别省市：陕西,61