一种小微型生活垃圾气化炉
技术领域
本实用新型涉及生活垃圾无害化、减量化处置领域，尤其涉及一种小微型的生活垃圾气化炉。
背景技术
焚烧是生活垃圾处置的必然发展趋势。
对于人口规模较大的城市来说，将生活垃圾集中后焚烧发电是实现生活垃圾实现减量化、无害化、资源化处置的较好选择。但是对于广大乡村地区来说，由于垃圾比较分散，大范围集中则转运环节多、转运距离远，所以大规模集中焚烧发电对于乡村地区是很难实现的。对此，近年以来国内发展了一种的新的思路，将乡村的生活垃圾小范围收集之后，因地制宜地采用小型焚烧炉将生活垃圾就地焚烧，并将垃圾焚烧产生的烟气进行处理至达标后排放。这种思路具有投资及运行成本低、对操作人员技能要求不高等优势，符合我国广大农村地区现阶段的社会、经济发展水平。
根据焚烧过程，小型生活垃圾焚烧炉通常有热解炉和气化炉两类：前者是垃圾直接与空气(氧气)结合后在富氧氛围的炉膛、必要时在辅助燃料的帮助下进行燃烧(热解)，这种方式具有垃圾处理量大、设备相对简单，但烟气成分更加复杂，处理困难且处理成本高等特点；后者是将垃圾在缺氧或者无氧的氛围下加热，促进垃圾中的塑料、橡胶等直接燃烧容易产生大量有害物质的组分气化然后深烧，将烟气在补充空气后进行二次燃烧，这种方式的垃圾处理量相对较小，设备相对复杂，但是烟气中的二噁英的有害物质浓度相对更低，烟气处理相对容易且处理成本较低。
传统气化焚烧炉的气化与深烧皆在同一炉膛进行，而乡村地区生活垃圾垃圾相对城市生活垃圾来说，分类程度更低，成分更加复杂，加之其含水率、腐烂程度、热值等物性参数受到天气、季节等因素的影响而变化特别大，加之空燃比不易控制，炉膛流场不稳定，容易导致气化不彻底，或者一边气化一边燃烧，甚至某些情况下垃圾来不及气化即进入燃烧状态，所以不仅容易造成气化气成分很不稳定，二燃室燃烧不稳定，进而导致排放恶化，也容易造成灰渣热灼减率很高。
因此，研制一种过程可控的小型生活垃圾气化炉，能够更加精准地控制气化、热解等环节，进而增加气化炉的运行稳定性及对垃圾的适应性，将有利于减少垃圾焚烧过程的有害物质总生成量，对乡村生活垃圾的处置是有意义的。
实用新型内容
本实用新型针对目前小型生活垃圾气化焚烧炉存在的问题，提出了一种气化、深烧分区、分腔进行的小微型生活垃圾气化炉，这种气化炉将垃圾的气化环节和热解环节分别在两个腔室中进行，可更加精确地控制各腔室的空燃比(氧气浓度)，优化各环节的工作参数，从而有利于提高焚烧炉对垃圾的适应性、降低出炉烟气中有害污染物的含量，进而达到降低烟气的处理难度和处理成本。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是，提供了：一种小微型生活垃圾气化炉，包括内部为空腔的炉体，所述的炉体的内部设有炉排、集烟管、二次供气系统及上料系统，所述的炉排将炉的内腔分隔成上下两部分，上部分为炉膛，下部分为灰腔；所述的炉膛内设有气化釜，所述的气化釜下方设有排料门，所述上料系统的出口处于气化釜的内部，所述气化釜的外侧壁与炉膛的内侧之间留有环形的二燃区；所述的二次供气系统与二燃区连通，所述集烟管分别与二燃区、排烟管相连通。
进一步的，所述排料门为对开的两扇门，所述门的结构包括转轴及设在转轴上的一定数量的排栅；所述的转轴一端贯穿气化釜的侧壁，另一端贯穿炉体的侧壁，且其至少一端伸出炉外。
进一步的，所述的气化釜顶部设有检修门，所述的检修门直通炉外。
进一步的，所述的上料系统上设有锁气门。
进一步的，所述的二次供气系统包括环形管，所述的环形管设于炉体的内部，与环形管连通设置有二次进风管，所述的二次进风管穿过炉体的外壁至炉体外；所述的环形管上设有通向二燃区的供气孔。
进一步的，所述的二次供气系统的结构为，包括环形管，所述的环形管设于炉体的外部，其上设有与之相通的二次进风管及若干数量的歧管，所述的歧管皆穿过炉体的侧壁，伸入至二燃区，其上开设有通向二燃区的供气孔。
采用上述结构，系统工作时，开启上料系统上的锁气门，新鲜垃圾在上料系统的作用下进入气化釜，气化釜内垃圾装填完成后，关闭锁气门，气体不能从此门通过，保证气化釜内无氧气流入。垃圾在气化釜内被加热、干燥并发生气化反应，生成热值较高、具有可燃性的气化气；气化气向下透过排料门的排栅缝隙流出气化釜、进入炉膛；
当垃圾气化反应完成后，打开排料门，垃圾经下落通道从气化釜排出至炉膛，与进入灰腔后向上透过炉排的一次空气接触，并在炉排上燃烧，也即进入热解环节(或者称为“深烧环节”)，直至可燃组分燃尽、形成灰渣，灰渣从炉排的间隙进入灰腔，最终排出炉外；垃圾在热解过程中，处于贫氧氛围，燃烧不充分，会产生含有较多一氧化碳等可燃组分的深烧烟气；
随着深烧烟气上行，与气化气混合后进入二燃区，并在二燃区与二次空气结合，发生二次燃烧(预混燃烧)，烟气中可燃的有害物质被氧化、分解，放出热量，烟气温度进一步升高，形成二燃烟气；二燃烟气沿着气化釜外壁与炉膛内壁之间的空间上升，进入集烟管，最终从排烟管排出炉体，进入烟气处理系统；
热解烟气、二燃烟气中的部分热量分别通过排料门、气化釜避免传入气化釜内，被气化釜内的垃圾吸收，维持垃圾气化反应的进行，从而实现焚烧炉的循环运行。
上述结构的有益效果在于：
第一，垃圾干燥气化环节、热解环节、二燃环节是分开的、相对独立的区域，可更加精确地对各反应环节进行过程控制，从而可以提高综合焚烧效果，更好发挥气化焚烧本身的优点；
第二，由于气化釜具有对垃圾的良好干燥效果，使得焚烧炉对更高含水率的垃圾具有更好的适应性，从而增加焚烧炉对垃圾的适应范围更宽，能够更好地面面对生活垃圾成分、热值不稳定的情况；
第三，垃圾在干燥气化过程中，可以做到几乎无氧的氛围，可以更好地杜绝垃圾在气化过程中夹杂热解过程，从而可使得气化反应更加纯粹，气化气的生成量更加稳定，也即烟气在二燃区的燃烧反应更加稳定，从而有利于降低出炉烟气中的有害污染物，尤其是二噁英的浓度、降低烟气处理负荷及成本。
附图说明
图1为本实用新型所提供的一种小微型生活垃圾气化炉的结构的主视图；
图2为图1的A-A向剖视图，图中排料门处于关闭状态；
图3为图1的A-A向剖视图，图中排料门处于打开状态；
图4为图1的Ⅰ处局部放大图，为二次供气系统第一种实施方式；
图5为二次供气系统第二种实施方式；
其中，图1至图5中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：
1——上料系统2——炉体 3——二燃区
4——气化釜5——炉膛 6——热解垃圾
7——炉排8——一次空气 9——灰腔
10——排料门 11——热解烟气12——气化气
13——二次供气系统 14——热量15——气化垃圾
16——二燃烟气 17——排烟管18——集烟管
19——检修门 20——锁气门21——转轴
22——排栅 23——供气孔24——环形管
25——二次进风管 26——二次空气27——歧管
28——下落通道
具体实施方式：
为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
实施例一：
一种小微型生活垃圾气化炉，参照附图1-4，包括炉体2，所述炉体2的内部设有炉排7，所述的炉排7将炉体2的内腔部分分隔成上下两部分，上部分为炉膛5，下部分为灰腔9；所述炉体2的上部分设有带锁气门20的上料系统1及排烟管17，所述的炉膛5内设有气化釜4，所述上料系统1的出口处于气化釜4的内部，所述气化釜4的顶部设有检修门19可通炉外；所述气化釜4的外侧壁与炉膛5的内侧之间留有环形气流通道，也即二燃区3，底部设有排料门10；所述的二燃区3下部设有二次供气系统13，上部设有集烟管18，所述集烟管18分别与二燃区3、排烟管17相连通。
所述的检修门19为常闭状态，仅内部检修时开启；所述的锁气门1 在向焚烧炉投料，也即投入垃圾时开启，其余时段处于关闭状态。
所述的二次供气系统13的结构可在图1的基础上结合图3，包括环形管24，所述的环形管24设于炉体2的内部，其上设有二次进风管25，所述的二次进风管25穿过炉体2的外壁至炉外，并与环形管24相连通；所述的环形管24上设有通向二燃区3的供气孔23；二次空气26可从二次进风管25进入至环形管24内，并从供气孔23进入二燃区3。
所述的排料门10结构可在图1的基础上图2、图5，包括转轴21及设在转轴21上的一定数量的排栅22；所述的转轴21两端从内向外依次穿过气化釜4的侧壁、炉体2的侧壁，并安装在炉体2的侧壁上，其至少一端伸出炉外，并装有驱动机构或者转动手柄；在外力作用下，所述的转轴21可带着排栅22旋转中心线转动；所述的排料门10为两扇，工作时对开，当打开两扇排料门10后，会在气化釜4的下方形成垃圾下落通道，气化釜4内的垃圾可通过下落通道排出。
所述的气化釜4外壁，也即迎向二燃区3的一侧，可设置肋片，增加换热面积，以提高气化釜4从二燃烟气16中的吸热能力。
实施例二，参照附图1-3和5，实施例二与实施例一的不同之处在于，所述的二次供气系统13的结构还有另一种可能的结构，在图1的基础上结合图4，所述的环形管24设于炉体2之外，其上设有与之相通的二次进风管25及一定数量的歧管27，所述的歧管27皆穿过炉体2的侧壁，伸入至二燃区3，其上开设有通向二燃区3的供气孔23；二次空气26可从二次进风管25进入至换新管24，然后分别通过歧管27，从供气孔23 进入二燃区3。
采用上述结构，焚烧炉进料时，开启上料系统1上的锁气门20，将垃圾送入上料系统1的料斗，在上料系统1的作用下，垃圾进入气化釜4，气化釜4内完成垃圾装填后，关闭锁气门20，气体不能从此门通过，所以气化釜4内无空气流入，气化釜4内的垃圾在无氧氛围下被加热、干燥，并发生气化反应，生成具有可燃性的气化气12，所述的气化气12通过排料门10的缝隙进入炉膛5；
垃圾在气化釜4内的气化反应完成后，打开排料门10，如图5所示，垃圾会从气化釜4内排出，进至炉膛5，在炉排7上与进入灰腔9后向上透过炉排7的一次空气8接触并燃烧、放出热量，直至燃尽、形成灰渣，灰渣穿过炉排7进入灰腔9；垃圾在热解环节，控制为贫氧氛围，也即空气供入未达到化学当量比、燃烧处于不充分的状态，生成含有一氧化碳等较多可燃成分的热解烟气11；
气化釜4内排空之后，关闭排料门10，补充新的垃圾；
热解烟气11在炉膛5内上行，与气化釜4产生的气化气12一起进入二燃区3，并在二燃区3接触二次空气26，在富氧的氛围下发生二次燃烧，烟气中的有害物质，包括二噁英类物质，会被氧化分解，温度进一步升高，形成二燃烟气16；当二燃烟气16沿着气化釜4的外壁与炉膛 5内壁之间的空间上升上行至顶部后，进入集气管18，最后从排烟管17 排出炉外，进入下游的烟气处理环节。
垃圾热解过程，以及热解烟气11、二燃烟气16二次燃烧过程放出的热量中的一部分热量14分别通过排料门10、气化釜4的侧壁吸收，并最终传递给气化釜4内的垃圾，维持气化釜4内垃圾气化反应所需的能量，从而实现焚烧炉的循环运行。
以上对本实用新型所提供的一种小微型生活垃圾气化炉和原理进行了详细介绍，文中通过具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，而实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，例如，在二燃区适当补充辅助燃料、改变炉体的外形等，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
还需说明的是，第一，在本实用新型技术方案的描述中，为了清楚地描述本实用新型的技术特征所使用的一些方位词，例如“上”、“下”、“内”、“外”、“侧”等均是按照本实用新型的所述的一种小微信生活垃圾气化炉正常安装时相对于地面的正常方位而言的，例如，相对远离地面的方位为“上”、靠近焚烧炉竖直方向的中心线一侧为“内”，垂直于上下的方向为“侧”等等；第二，本实用新型的一种小微型生活垃圾气化炉主要适用于现在村镇居民的日常生活垃圾，但并不意味着该焚烧炉不能适用于其它类型的垃圾，其完全可以应用于诸如具有可燃性的工厂包装垃圾、医疗垃圾、食品厂的垃圾等其它性质的垃圾。
