一种热力循环免堆积式高效焚烧锅炉
技术领域
本发明涉及工业废弃物处理技术领域，具体为一种热力循环免堆积式高效焚烧锅炉。
背景技术
随着社会经济的发展，工业发展迅速，随之而来的是工业垃圾的大量产生，如何处理工业垃圾成了发展的一大难题。焚烧法具有节约用地，能够杀死各种依附于垃圾表面的病原体、处理迅速方便的优点，对工业垃圾进行焚烧处理是现在普遍采用的处理方式之一，工业垃圾焚烧炉，是焚烧工业垃圾的设备。
垃圾焚烧锅炉炉型主要有机械炉排焚烧炉，回转窑式焚烧炉和流化床或循环流化床焚烧炉。目前对于垃圾焚烧的困难就是一次焚烧大量垃圾时，垃圾会堆积在焚烧腔体内，造成燃烧不充分，有害气体增多，造成二次污染的问题，如果少量多次焚烧虽然缓解了焚烧不充分的问题但是焚烧速度变慢，浪费焚烧时间。
工业垃圾在焚烧腔体内能否充分燃烧是处理的关键，现有的流化床或循环流化床焚烧炉虽然采用了在垃圾底部吹风的方式加快燃烧，但是针对工业垃圾这种存在质量较重的固体垃圾废气物或体积较大的废弃物来说，体积较大的废气物会阻挡气流，质量较重的固体垃圾难以吹动，仅仅采用鼓风方式还不能够满足充分燃烧需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热力循环免堆积式高效焚烧锅炉，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种热力循环免堆积式高效焚烧锅炉，包括焚烧腔体、鼓风管、风机、搅动装置，所述鼓风管的出风口连接在所述焚烧腔体底部，所述风机连接鼓风管并向鼓风管内吹风，所述搅动装置设置在所述焚烧腔体内部下端，用于搅动焚烧腔体内的垃圾，所述焚烧腔体包括双层壁，所述双层壁侧面连接有集风管，所述集风管收集焚烧腔体双层壁间的流动气体驱动所述搅动装置转动，设置双层壁，将靠近焚烧腔体外部的热空气封闭收集起来，通过集风管改变热风的流动方向，焚烧腔体内的工业垃圾在不断地进行燃烧的过程中，双层壁内的空气迅速升温膨胀，气压降低，流动速度加快，沿集风管内部一个出风方向流动，在集风管的出风口形成较大流速的持续气流，利用这股气流驱动搅动装置运转，节约了搅动装置的驱动能源，并且利用起来的动能又重新加速焚烧腔体内的燃料的搅拌活动，增大垃圾与鼓风管内吹出的可燃气体的接触面积，也避免了垃圾的集中堆积。
优选地，所述搅动装置包括一根径向表面带有若干半圆形凸球的搅拌棒、设置在所述搅拌棒一端的风叶，所述风叶转动的切线方向为所述集风管的出风方向，设有半圆形凸球的搅拌棒部分位于所述焚烧腔体内部，设有风叶的搅拌棒部分位于双层壁外侧，所述搅拌棒与所述双层壁的连接处设有直线轴承，所述搅拌棒穿过所述直线轴承，所述集风管靠近出风口的管部将所述风叶罩住，所述集风管的出风方向竖直向上，搅拌棒一端的风叶被集风管的出风口吹出的高速热气流推动转动，从而带动搅拌棒在焚烧腔体内的转动，搅拌棒表面的若干半圆形凸球增大了与焚烧垃圾的接触面积，促进了焚烧垃圾的进一步分散，进而加快焚烧垃圾与鼓风管内吹出的可燃气体的接触面积，加快焚烧速度和焚烧的充分性。
优选地，所述双层壁下部连接有水管，所述水管的供水端连接水箱，所述水管上装有流量控制阀和水泵，所述集风管上设有气压表，所述气压表通过控制器与所述流量控制阀、水泵信号连接，所述气压表将检测到的气压数据传输给控制器，所述控制器根据接收到的气压数据控制流量控制阀的开关和水泵的启停，在焚烧腔体内的垃圾进行焚烧的长时间过程中，双层壁内的气体受热膨胀后从集风管的出风口流出，由于双层壁内的容积一定，气体的体积一定，随着受热气体的流出，双层壁内的压强越来越小，气体量也逐渐减少，会影响后半程搅动装置的运转速度，也会增大焚烧腔体内外的压差，增大安全隐患，因此在双层壁内连通水管，当双层壁内的压强小到超出安全阈值时，打开水泵和流量控制阀，向双层壁内灌水，水受热蒸发，形成大量水蒸气，一方面降低了焚烧腔体内外的压强差，另一方面同时增加了热气流，为搅动装置的运转续能。
优选地，位于所述焚烧腔体内部的搅拌棒的端部设有集灰板，所述集灰板为前后两端设有挡板的矩形板，所述挡板靠近所述搅拌棒，焚烧结束后，向外抽出搅拌棒，集灰板在焚烧腔体内沿焚烧腔体的径向移动，将焚烧后的灰渣扒至一侧集中，便于灰渣后续集中清除。
优选地，所述焚烧腔体顶端设有穿过双层壁延伸至废气处理装置的排气管，所述排气管和双层壁间密封连接，所述排气管上连接旋流分离器，将排气管内的气体和灰尘离心分离，降低废气处理装置的处理负担。
优选地，所述双层壁包括内层壁和外层壁，所述内层壁的外表面设有散热片，所述散热片中部设有圆孔，设置散热片不仅起到了对内层壁的散热作用，同时加快了对双层壁内的气体的加快受热，散热片上设置圆孔，一方面增大散热片的散热面积。另一方面减少对热气流的流动阻力，热气流从各个散热片的圆孔中流动，流动更加顺畅。
优选地，所述集风管靠近出风口的管壁上设有转动门帘，所述转动门帘的上端与所述集风管通过转动合页连接，所述转动门帘位于所述搅拌棒的轴向方向。
优选地，所述集风管为变径管，靠近出风口处的集风管为锥形管，靠近出风口处的集风管管径减小，使得热气流更加集中，热气流风向更加与风叶转动的切线方向重合，加快风叶转速。
优选地，所述焚烧腔体底部设有网孔板，所述搅动装置位于所述网孔板上方20～30cm处，所述网孔板的网孔直径为3～5cm。
优选地，所述搅动装置包括连续的弓字形搅拌件、与所述弓字形搅拌件的一端连接的转动轴、设置在所述转动轴一端的风叶，所述风叶转动的切线方向为所述集风管的出风方向弓字形搅拌件位于所述焚烧腔体内部，转动轴位于双层壁外侧，所述转动轴与所述双层壁的连接处设有直线轴承，所述转动轴穿过所述直线轴承，所述集风管靠近出风口的管部将所述风叶罩住，所述集风管的出风方向与所述鼓风管的出风方向相同，采用弓字形搅拌件，适用于焚烧垃圾量较多的情况，由于弓字形搅拌件在焚烧腔体的轴向方向上具有一定长度，转动起来时，对堆积较高的焚烧垃圾的上部和底部能进行同时搅拌，使得大量垃圾也不易堆积，燃烧效率更高。
优选地，所述集风管的出风口密封连接一个将所述风叶罩住的套管，所述套管的轴向与所述集风管的轴向垂直，所述套管的管壁中空，正对所述集风管管内的套管表面中央设有进风孔，所述套管内表面靠近所述进风孔的位置设置圆弧形开口盖体，所述盖体的开口方向与所述风叶的转动切线方向平行，所述套管的轴向中部设有出风孔。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
1、本发明设置双层壁，将靠近焚烧腔体外部的热空气封闭收集起来，通过集风管改变热风的流动方向，焚烧腔体内的工业垃圾在不断地进行燃烧的过程中，双层壁内的空气迅速升温膨胀，气压降低，流动速度加快，沿集风管内部一个出风方向流动，在集风管的出风口形成较大流速的持续气流，利用这股气流驱动搅动装置运转，节约了搅动装置的驱动能源，并且利用起来的动能又重新加速焚烧腔体内的燃料的搅拌活动，增大垃圾与鼓风管内吹出的可燃气体的接触面积，也避免了垃圾的集中堆积。
2、本发明中搅动装置采用搅拌棒，搅拌棒表面的若干半圆形凸球增大了与焚烧垃圾的接触面积，促进了焚烧垃圾的进一步分散，进而加快焚烧垃圾与鼓风管内吹出的可燃气体的接触面积，加快焚烧速度和焚烧的充分性。
3、由于双层壁内的容积一定，气体的体积一定，随着受热气体的流出，双层壁内的压强越来越小，气体量也逐渐减少，会影响后半程搅动装置的运转速度，也会增大焚烧腔体内外的压差，增大安全隐患，因此在双层壁内连通水管，当双层壁内的压强小到超出安全阈值时，打开水泵和流量控制阀，向双层壁内灌水，水受热蒸发，形成大量水蒸气，一方面降低了焚烧腔体内外的压强差，另一方面同时增加了热气流，为搅动装置的运转续能。
4、本发明中的所述集风管为变径管，靠近出风口处的集风管为锥形管，靠近出风口处的集风管管径减小，使得热气流更加集中，热气流风向更加与风叶转动的切线方向重合，加快风叶转速。
5、本发明的所述排气管上连接旋流分离器，将排气管内的气体和灰尘离心分离，降低废气处理装置的处理负担。
6、本发明中搅动装置采用弓字形搅拌件，适用于焚烧垃圾量较多的情况，由于弓字形搅拌件在焚烧腔体的轴向方向上具有一定长度，转动起来时，对堆积较高的焚烧垃圾的上部和底部能进行同时搅拌，使得大量垃圾也不易堆积，燃烧效率更高。
附图说明
图1是本发明热力循环免堆积式高效焚烧锅炉整体结构示意图。
图2是本发明热力循环免堆积式高效焚烧锅炉内部结构示意图。
图3是本发明热力循环免堆积式高效焚烧锅炉中搅拌装置的第一种结构示意图。
图4是本发明热力循环免堆积式高效焚烧锅炉中搅拌装置的第二种结构示意图。
图5是本发明热力循环免堆积式高效焚烧锅炉控制器工作框图。
图6是本发明热力循环免堆积式高效焚烧锅炉套管与集风管连接结构在套管径向方向的剖面示意图。
图7是本发明热力循环免堆积式高效焚烧锅炉套管与集风管连接结构在套管轴向方向的剖面示意图。
附图标记：焚烧腔体1、排气管2、集风管3、风机4、鼓风管5、旋流分离器6、废气处理装置7、水箱8、水泵9、流量控制阀10、搅动装置11、气压表12、外层壁13、内层壁14、水管15、网孔板16、半圆形凸球17、搅拌棒18、风叶19、挡板20、矩形板21、弓字形搅拌件22、出风孔23、盖体24、套管25、进风孔26。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图5所示，一种热力循环免堆积式高效焚烧锅炉，包括焚烧腔体1、鼓风管5、风机4、搅动装置11，所述鼓风管5的出风口连接在所述焚烧腔体1底部，所述风机4连接鼓风管5并向鼓风管5内吹风，所述搅动装置11设置在所述焚烧腔体1内部下端，用于搅动焚烧腔体1内的垃圾，所述焚烧腔体1包括双层壁，所述双层壁侧面连接有集风管3，所述集风管3收集焚烧腔体1双层壁间的流动气体驱动所述搅动装置11转动。
所述搅动装置11包括一根径向表面带有若干半圆形凸球17的搅拌棒18、设置在所述搅拌棒18一端的风叶19，所述风叶19转动的切线方向为所述集风管3的出风方向，设有半圆形凸球17的搅拌棒部分位于所述焚烧腔体1内部，设有风叶19的搅拌棒18部分位于双层壁外侧，所述搅拌棒18与所述双层壁的连接处设有直线轴承，所述搅拌棒18穿过所述直线轴承，所述集风管3靠近出风口的管部将所述风叶罩住，所述集风管3的出风方向与所述鼓风管5的出风方向相同。
所述双层壁下部连接有水管15，所述水管15的供水端连接水箱8，所述水管15上装有流量控制阀10和水泵9，所述集风管3上设有气压表12，所述气压表12通过控制器与所述流量控制阀10、水泵9信号连接，所述气压表12将检测到的气压数据传输给控制器，所述控制器根据接收到的气压数据控制流量控制阀10的开关和水泵9的启停。
位于所述焚烧腔体1内部的搅拌棒的端部设有集灰板，所述集灰板为前后两端设有挡板20的矩形板21，所述挡板20靠近所述搅拌棒18。
所述焚烧腔体1顶端设有穿过双层壁延伸至废气处理装置7的排气管2，所述排气管2和双层壁间密封连接，所述排气管2上连接旋流分离器6。
所述双层壁包括内层壁14和外层壁13，所述内层壁14的外表面设有散热片，所述散热片中部设有圆孔。
所述集风管3靠近出风口的管壁上设有转动门帘，所述转动门帘的上端与所述集风管3通过转动合页连接，所述转动门帘位于所述搅拌棒18的轴向方向。
所述集风管3为变径管，靠近出风口处的集风管3为锥形管。
所述焚烧腔体1底部设有网孔板16，所述搅动装置11位于所述网孔板上方20～30cm处，所述网孔板的网孔直径为3～5cm。
所述搅动装置11包括连续的弓字形搅拌件22、与所述弓字形搅拌件22的一端连接的转动轴、设置在所述转动轴一端的风叶19，所述风叶19转动的切线方向为所述集风管3的出风方向弓字形搅拌件22位于所述焚烧腔体1内部，转动轴位于双层壁外侧，所述转动轴19与所述双层壁的连接处设有直线轴承，所述转动轴19穿过所述直线轴承，所述集风管3靠近出风口的管部将所述风叶罩住，所述集风管3的出风方向竖直向上。
请参阅图6和图7所示，所述集风管3的出风口密封连接一个将所述风叶19罩住的套管25，所述套管25的轴向与所述集风管3的轴向垂直，所述套管25的管壁中空，正对所述集风管3管内的套管25表面中央设有进风孔26，所述套管25内表面靠近所述进风孔26的位置设置圆弧形开口盖体24，所述盖体24的开口方向与所述风叶19的转动切线方向平行，所述套管25的轴向中部设有出风孔23，集风管3吹出的气体不直接进入外部空气，而是进入将风叶19罩住的套管25内，避免气体扩散，造成能量损失，气体从进风孔26进入套筒内部，进风孔的中轴线与与风叶19的径向横截面重合，进风孔26上方有圆弧形开口盖体24，气体进入套筒内时先接触盖体24内表面，被盖体24内表面的圆弧形轮廓改变流动方向，并且由于盖体24内表面为圆弧形，盖体24内表面所在切面与所述进风孔26的轴向截面在竖直方向上的角度接近90°，气体接触圆弧形内表面后转向导致的动能减少量很低，极大程度既充分利用热气流的动能又使得气流的流动方向最利于风叶19转动，出风孔23设置在套筒25的轴向外侧，降低热气流的扩散速度。
本发明的工作原理：焚烧腔体1内的网孔板16下方为用于焚烧垃圾的燃料，焚烧腔体1底部设置鼓风管5，通过风机4向鼓风管5内输送具有向焚烧腔体1上方流动且流速较大的氧气，促进燃料和工业垃圾的燃烧，较轻的工业垃圾被气流吹起，进一步加速燃烧，在焚烧腔体1内部进行燃烧活动的过程中，焚烧腔体1的双层壁急速升温，双层壁间的空气迅速被加热膨胀，形成一股热气流，气压降低，流动速度加快，沿集风管3内部一个出风方向流动，在集风管的出风口形成较大流速的持续气流，集风管3的出风口设置风叶19，利用这股气流驱动风叶19运转，风叶19连接伸入在焚烧腔体1内的搅拌棒或弓字形搅拌件，搅拌棒或弓字形搅拌件在焚烧腔体1内旋转，从而对焚烧腔体内部的垃圾进行搅拌，本发明充分利用焚烧腔体周围的热空气流动产生的动能，来加速焚烧腔体1内的燃料的搅拌活动，集风管3的出风口朝向上，即热气流的流动方向向上，进一步向上流动，风叶19受到的风力足够带动搅拌棒18或或弓字形搅拌件22旋转，节约了搅动装置11的驱动能量，又增大焚烧垃圾与鼓风管内吹出的可燃气体的接触面积，也避免了垃圾的集中堆积。
由于双层壁内的容积一定，气体的体积一定，随着受热气体的流出，双层壁内的压强越来越小，气体量也逐渐减少，会影响后半程搅动装置11的运转速度，也会增大焚烧腔体内外的压差，增大安全隐患，因此在双层壁内连通水管，当双层壁内的压强小到超出安全阈值时，打开水泵9和流量控制阀10，向双层壁内灌水，水受热蒸发，形成大量水蒸气，一方面降低了焚烧腔体内外的压强差，另一方面同时增加了热气流，为搅动装置11的运转续能。
本发明中在集风管上设置气压表，实时监测集风管4内的气压值，气压表12与水泵9、流量控制阀10间通过控制器实现信号传输，在控制器内预先存储一个安全阈值，当气压表12监测到的气压值达到安全阈值时，控制器向水泵9和流量控制阀10发出开启信号，双层壁内及时补入充分水量，进而提供水蒸气。在焚烧结束后，双层壁内的水可以对双层壁表面起到降温冷却的作用，无需另外设置降温装置，在气压值逐渐降低的过程中，可以调节流量控制阀10的开合程度来控制水的流量大小，缓慢进水。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
