阅读说明：本技术 垃圾焚烧炉排炉 (Waste incineration grate furnace ) 是由 郭天宇 姚心 张瑛华 刘海威 杨培培 于 2019-10-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种垃圾焚烧炉排炉,包括焚烧炉排、前拱墙、后拱墙和烟道,其中,焚烧炉排包括均呈前高后低的倾斜状设置且依次由前向后排布的干燥段炉排、燃烧段炉排和燃烬段炉排,干燥段炉排的后端高于燃烧段炉排的前端,燃烧段炉排的后端高于燃烬段炉排的前端；前拱墙位于干燥段炉排的上方且在竖直方向上投影完全覆盖干燥段炉排；后拱墙呈前高后低的倾斜状设置,后拱墙与水平面的夹角为39°～43°,后拱墙位于燃烬段炉排和燃烧段炉排的上方,后拱墙在竖直方向上投影完全覆盖燃烬段炉排以及覆盖燃烧段炉排的1/3至1/2的面积。本发明固废协同处置率高、烟气中污染物排放减少、能源利用效率提高。(The invention discloses a waste incineration grate furnace, which comprises an incineration grate, a front arch wall, a rear arch wall and a flue, wherein the incineration grate comprises a drying section grate, a combustion section grate and a burn-out section grate which are all obliquely arranged in a front-high and rear-low manner and are sequentially arranged from front to back; the front arch wall is positioned above the drying section fire grate and completely covers the drying section fire grate in a vertical projection manner; the rear arch wall is arranged in an inclined shape with a high front part and a low rear part, the included angle between the rear arch wall and the horizontal plane is 39-43 degrees, the rear arch wall is positioned above the burn-out section fire grate and the combustion section fire grate, and the projection of the rear arch wall in the vertical direction completely covers the burn-out section fire grate and the areas 1/3-1/2 of the combustion section fire grate. The invention has high solid waste synergistic treatment rate, reduced pollutant emission in flue gas and improved energy utilization efficiency.)

垃圾焚烧炉排炉

技术领域

本发明涉及垃圾焚烧处理技术领域，尤其是涉及一种垃圾焚烧炉排炉。

背景技术

我国有机固废量大面广、组分复杂，能源化利用是无害化和减量化的核心手段。焚烧过程中存在多种固废协同处置率低、污染物超低排放难、能源利用效率有待提高等共性问题。

焚烧炉膛内的垃圾燃烧反应和过程非常复杂，涉及有机垃圾干燥脱水、燃烧反应和燃烬成灰，炉膛内固相气相交互作用，一直以来是国内外行业内的研究难点。并且由于炉膛内燃烧温度高，化学成分复杂，化学反应复杂，很难用测量元器件直观测量炉膛内温度场和速度场及各生成组份含量。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种垃圾焚烧炉排炉，固废协同处置率高、烟气中污染物排放减少、能源利用效率提高。

根据本发明实施例的垃圾焚烧炉排炉，包括：

焚烧炉排，所述焚烧炉排包括可单独调整运动的干燥段炉排、可单独调整运动的燃烧段炉排和可单独调整运动的燃烬段炉排，所述干燥段炉排、所述燃烧段炉排和所述燃烬段炉排均呈前高后低的倾斜状设置且依次由前向后排布，所述干燥段炉排的后端高于所述燃烧段炉排的前端，所述燃烧段炉排的后端高于所述燃烬段炉排的前端；所述干燥段炉排、所述燃烧段炉排和所述燃烬段炉排上均设有由下向上进风的一次入风口；

前拱墙，所述前拱墙位于所述干燥段炉排的上方且在竖直方向上投影完全覆盖所述干燥段炉排；

后拱墙，所述后拱墙呈前高后低的倾斜状设置，所述后拱墙与水平面的夹角为39°～43°，所述后拱墙位于所述燃烬段炉排和所述燃烧段炉排的上方，所述后拱墙的一部分在竖直方向上投影完全覆盖所述燃烬段炉排，所述后拱墙的其余部分在竖直方向的投影覆盖所述燃烧段炉排的1/3至1/2的面积；

烟道，所述烟道竖直设置且连接在所述前拱墙的后端与所述后拱墙的前端之间。

根据本发明实施例的垃圾焚烧炉排炉，由于前拱墙低而短且覆盖了干燥段炉排，垃圾在干燥段炉排处干燥快，有利于垃圾燃烧点前移；而后拱墙高而长，覆盖了燃烬段的整个面积和燃烧段炉排的1/3至1/2的面积，可以将后拱墙下的燃烬段烟气引导至燃烧段，充分利用炉膛后拱墙辐射换热和气流对流换热，且可以使被吹起的灼热灰粒和碳粒回流落到垃圾层表面，保证炉膛内垃圾的充分燃烧，起到一定的引燃作用，因此，可以保证垃圾在炉膛内充分燃烧。综上，本发明实施例的固废协同处置率高、烟气中污染物排放减少、能源利用效率提高。

根据本发明的一些实施例，所述后拱墙的后端位于所述燃烬段炉排的后端的后上方。

根据本发明的一些实施例，所述前拱墙的前端在竖直方向上投影与所述干燥段炉排的前端重合，所述前拱墙的后端位于所述干燥段炉排的后端的后上方。

根据本发明进一步的实施例，所述前拱墙呈前低后高的倾斜状设置或呈水平状设置，且所述前拱墙与水平面的夹角为0～5°或28°～32°。

根据本发明再进一步的实施例，当所述前拱墙与水平面的夹角为28°～32°时，所述后拱墙的前端与所述前拱墙的后端高度接***齐或平齐。

根据本发明再进一步的实施例，所述前拱墙与水平面的夹角为0～5°，所述后拱墙的前端高于所述前拱墙的后端。

根据本发明的一些实施例，所述前拱墙与所述烟道的连接部位处以及所述后拱墙与所述烟道的连接处设有二次入风口。

根据本发明的一些实施例，所述干燥段炉排、所述燃烧段炉排和所述燃烬段炉排均包括多个沿左右方向依次布置的运动模块，用于推动运动模块上的垃圾由前高处向后低处移动。

根据本发明进一步的实施例，两两相邻的所述运动模块之间的缝隙形成所述一次入风口。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明一个实施例的垃圾焚烧炉排炉的结构示意图。

图2为本发明另一个实施例的垃圾焚烧炉排炉的结构示意图。

图3为本发明实施例中干燥段炉排、燃烧段炉排或燃烬段炉排的结构示意图。

图4为图1的实验模拟仿真图。

图5为图2的实验模拟仿真图。

图6为现有炉型的实验模拟仿真图。

附图标记：

垃圾焚烧炉排炉 1000

焚烧炉排1 干燥段炉排101 燃烧段炉排102 燃烬段炉排103

前拱墙 2

后拱墙 3

烟道 4

一次入风口 5

二次入风口 6

运动模块 7

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明针对现有焚烧炉排焚烧炉结构存在的多种固废协同处置率低、污染物超低排放难、能源利用效率有待提高等问题，通过对垃圾焚烧炉膛前拱和后拱的合理调整(包括角度、长度和高度)，结合炉排角度和二次风布置，针对我国生活垃圾含水率高的特点，提出了新的垃圾焚烧炉型设计结构，以满足各地区不同垃圾焚烧条件的需求。

如图6所示，现有炉型结构的前拱墙与水平面之间的夹角为15°，后拱墙与水平的角度为41°，仅在二次风风速较高时合适，且该炉型引燃作用有限，并且不能满足高水份垃圾的干燥热解需求。

如图1至图3所示，根据本发明实施例的垃圾焚烧炉排炉1000，包括焚烧炉排1、前拱墙2、后拱墙3和烟道4。其中，焚烧炉排1包括可单独调整运动的干燥段炉排101、可单独调整运动的燃烧段炉排102和可单独调整运动的燃烬段炉排103，干燥段炉排101、燃烧段炉排102和燃烬段炉排103均呈前高后低的倾斜状设置且依次由前向后排布，干燥段炉排101的后端高于燃烧段炉排102的前端，燃烧段炉排102的后端高于燃烬段炉排103的前端；干燥段炉排101、燃烧段炉排102和燃烬段炉排103上均设有由下向上进风的一次入风口5；前拱墙2位于干燥段炉排101的上方且在竖直方向上投影完全覆盖干燥段炉排101；后拱墙3呈前高后低的倾斜状设置，后拱墙3与水平面的夹角为39°～43°，后拱墙3位于燃烬段炉排103和燃烧段炉排102的上方，后拱墙3的一部分在竖直方向上投影完全覆盖燃烬段炉排103，后拱墙3的其余部分在竖直方向的投影覆盖燃烧段炉排102的1/3至1/2的面积；烟道4竖直设置且连接在前拱墙2的后端与后拱墙3的前端之间。

具体而言，本发明实施例的垃圾焚烧炉排炉1000包括焚烧炉排1、前拱墙2、后拱墙3和烟道4，其中，焚烧炉排1、前拱墙2和后拱墙3共同构成垃圾焚烧炉排炉1000的炉膛，烟道4位于炉膛的上方且与炉膛连通。

焚烧炉排1包括可单独调整运动的干燥段炉排101、可单独调整运动的燃烧段炉排102和可单独调整运动的燃烬段炉排103，干燥段炉排101、燃烧段炉排102和燃烬段炉排103均呈前高后低的倾斜状设置且依次由前向后排布，干燥段炉排101的后端高于燃烧段炉排102的前端，燃烧段炉排102的后端高于燃烬段炉排103的前端，由此，通过干燥段炉排101的运动、燃烧段炉排102的运动和燃尽段炉排的运动，可以推动从干燥段炉排101的前端进入的垃圾逐渐从干燥段炉排101的前端向燃烬段炉排103的后端移动，以使进入炉膛的垃圾依次在干燥段炉排101处干燥脱水，在燃烧段炉排102处进行燃烧反应，再到燃烬段炉排103处燃烬成灰并从干燥段炉排101的后端处的出口排出。干燥段炉排101、燃烧段炉排102和燃烬段炉排103上均设有由下向上进风的一次入风口5，由此，可以使得炉膛内的垃圾可以进行燃烧反应。

前拱墙2位于干燥段炉排101的上方且在竖直方向上投影完全覆盖干燥段炉排101。可以理解的是，前拱墙2相对于干燥段炉排101距离较小且相对于整个焚烧炉排1的前后距离而言较短，并且前拱墙2在竖直方向上投影完全覆盖了干燥段炉排101的面积，使得前拱墙2的再辐射作用增强，可以延长高温烟气在炉膛内的停留时间，加强对垃圾的干燥能力，有利于高水分垃圾的干燥热解，避免水分大量进入燃烧段而使燃烧点后移。

后拱墙3呈前高后低的倾斜状设置，后拱墙3与水平面的夹角为39°～43°，例如，后拱墙3与水平面的夹角可以为39°、41°、43°等度数，后拱墙3位于燃烬段炉排103和燃烧段炉排102的上方，后拱墙3的一部分在竖直方向上投影完全覆盖燃烬段炉排103，后拱墙3的其余部分在竖直方向的投影覆盖燃烧段炉排102的1/3至1/2的面积。可以理解的是，后拱墙3相对于燃烧段炉排102和燃烬段炉排103距离较大且相对于整个焚烧炉排1的前后距离而言较长，并且后拱墙3覆盖了燃烬段的整个面积和燃烧段炉排102的1/3至1/2的面积，可以将后拱墙3下的燃烬段烟气引导至燃烧段，充分利用炉膛后拱墙3辐射换热和气流对流换热，且可以使被吹起的灼热灰粒和碳粒回流落到垃圾层表面，保证炉膛内垃圾的充分燃烧，起到一定的引燃作用。

烟道4竖直设置且连接在前拱墙2的后端与后拱墙3的前端之间。可以理解的是，烟道4位于燃烧段炉排102的上方，有利于烟气的排放。

根据本发明实施例的垃圾焚烧炉排炉1000，由于前拱墙2低而短且覆盖了干燥段炉排101，垃圾在干燥段炉排101处干燥快，有利于垃圾燃烧点前移；而后拱墙3高而长，覆盖了燃烬段的整个面积和燃烧段炉排102的1/3至1/2的面积，可以将后拱墙3下的燃烬段烟气引导至燃烧段，充分利用炉膛后拱墙3辐射换热和气流对流换热，且可以使被吹起的灼热灰粒和碳粒回流落到垃圾层表面，保证炉膛内垃圾的充分燃烧，起到一定的引燃作用，因此，可以保证垃圾在炉膛内充分燃烧。综上，本发明实施例的固废协同处置率高、烟气中污染物排放减少、能源利用效率提高。

根据本发明的一些实施例，后拱墙3的后端位于燃烬段炉排103的后端的后上方。由此，更有利于将后拱墙3下的燃烬段烟气引导至燃烧段，充分利用炉膛后拱墙3辐射换热和气流对流换热，且可以使被吹起的灼热灰粒和碳粒回流落到垃圾层表面，保证炉膛内垃圾的充分燃烧，起到一定的引燃作用

根据本发明的一些实施例，前拱墙2的前端在竖直方向上投影与干燥段炉排101的前端重合，前拱墙2的后端位于干燥段炉排101的后端的后上方。由此，可以更加增强前拱墙2的再辐射作用，可以更加延长高温烟气在炉膛内的停留时间，干燥段炉排101处的干燥段的干燥能力更强，有利于高水分垃圾的干燥热解，避免水分大量进入燃烧段而使燃烧点后移。

根据本发明进一步的实施例，前拱墙2呈前低后高的倾斜状设置或呈水平状设置，且前拱墙2与水平面的夹角为0～5°或28°～32°。可以理解的是，前拱墙2与水平面的夹角可以为0～5°中的任意一个角度，例如，前拱墙2与水平面的夹角为0、1°、2°、3°、4°、5°等度数，这个角度范围可以使得前拱墙2呈水平状设置或者接近水平状设置，可以使得前拱墙2相对于干燥段炉排101距离更小，尤其是前拱墙2的后部与干燥段炉排101的后部距离缩小更加明显，相比现有的炉型设计，极大地增强了前拱墙2的再辐射作用，极大地延长了高温烟气炉膛内的停留时间，极大地加强对垃圾的干燥能力，此结构非常有利于高水份垃圾的干燥热解，避免水份大量进入燃烧段而使燃烧点后移。前拱墙2与水平面的夹角还可以为28°～32°中的任意一个角度，例如，前拱墙2与水平面的夹角为28°、29°、30°、31°、32°等度数，这个角度范围可以使得前拱墙2呈倾斜状设置，前拱墙2相对于干燥段炉排101距离较小使得前拱墙2的再辐射作用增强，可以延长高温烟气在炉膛内的停留时间，加强对垃圾的干燥能力，有利于高水分垃圾的干燥热解，避免水分大量进入燃烧段而使燃烧点后移。

根据本发明再进一步的实施例，当前拱墙2与水平面的夹角为28°～32°时，后拱墙3的前端与前拱墙2的后端高度接***齐或平齐。由此，可以保证垃圾充分燃烧。

根据本发明再进一步的实施例，前拱墙2与水平面的夹角为0～5°后拱墙3的前端高于前拱墙2的后端。由此，可以保证垃圾充分燃烧。

如图1和图2所示，根据本发明的一些实施例，前拱墙2与烟道4的连接部位处以及后拱墙3与烟道4的连接处设有二次入风口6。由此，随着二次风的喷入，炉内气流扰动混合加大，炉膛内高温区更集中于燃烧段，这有利于垃圾的燃烧反应，出口处温度场均匀，流场湍流度很好，有利于可燃气体的完全燃烧，有利于烟气在850℃以上停留时间超过2s，减少二噁英的生成，有利于抑制热力型的NOx生成。

如图3所示根据本发明的一些实施例，干燥段炉排101、燃烧段炉排102和燃烬段炉排103均包括多个沿左右方向依次布置的运动模块7，用于推动运动模块7上的垃圾由前高处向后低处移动。由此，分别实现了干燥段炉排101、燃烧段炉排102和燃烬段炉排103的单独运动。

如图3所示，根据本发明进一步的实施例，两两相邻的运动模块之间的缝隙形成一次入风口5。由此，一次入风口5结构设计简单，且可以使得一次进风在炉膛中较为均匀地分布，有利于保证垃圾均匀充分燃烧，提高垃圾燃烧的效率。

下面以两个具体的例子来说明本发明的垃圾焚烧炉排炉1000。

具体例子一：

如图1、图3和图4所示，垃圾焚烧炉排炉1000包括焚烧炉排1、前拱墙2、后拱墙3和烟道4。

具体地，焚烧炉排1包括可单独调整运动的干燥段炉排101、可单独调整运动的燃烧段炉排102和可单独调整运动的燃烬段炉排103，干燥段炉排101、燃烧段炉排102和燃烬段炉排103均呈前高后低的倾斜状设置且依次由前向后排布，干燥段炉排101的后端高于燃烧段炉排102的前端，燃烧段炉排102的后端高于燃烬段炉排103的前端；干燥段炉排101、燃烧段炉排102和燃烬段炉排103上均设有由下向上进风的一次入风口5。

前拱墙2位于干燥段炉排101的上方且在竖直方向上投影完全覆盖干燥段炉排101，具体为，前拱墙2的前端在竖直方向上投影与干燥段炉排101的前端重合，前拱墙2的后端位于干燥段炉排101的后端的后上方，且前拱墙2呈前低后高的倾斜状设置，前拱墙2与水平面的夹角为30°。

后拱墙3呈前高后低的倾斜状设置，后拱墙3与水平面的夹角为41°，后拱墙3位于燃烬段炉排103和燃烧段炉排102的上方，后拱墙3的一部分在竖直方向上投影完全覆盖燃烬段炉排103，后拱墙3的其余部分在竖直方向的投影覆盖燃烧段炉排102的1/2的面积，后拱墙3的前端与前拱墙2的后端高度基本平齐，后拱墙3的后端位于燃烬段炉排103的后端的后上方。

烟道4竖直设置且连接在前拱墙2的后端与后拱墙3的前端之间。

具体例子一的垃圾焚烧炉排炉1000的模拟仿真实验结果为(如图4所示)：从图4可以看到，相比于现有炉型设计来说，该新型设计炉型将后拱下燃尽段烟气引导至燃烧段，充分利用炉膛后拱辐射换热和气体对流换热，且可以使被吹起的灼热灰粒和碳粒回流落到垃圾层表面，保证炉膛内垃圾的充分燃烧，该种新型焚烧炉结构设计具有一定的引燃作用。

具体例子二：

如图2、图3和图5所示，垃圾焚烧炉排炉1000包括焚烧炉排1、前拱墙2、后拱墙3和烟道4。

具体地，焚烧炉排1包括可单独调整运动的干燥段炉排101、可单独调整运动的燃烧段炉排102和可单独调整运动的燃烬段炉排103，干燥段炉排101、燃烧段炉排102和燃烬段炉排103均呈前高后低的倾斜状设置且依次由前向后排布，干燥段炉排101的后端高于燃烧段炉排102的前端，燃烧段炉排102的后端高于燃烬段炉排103的前端；干燥段炉排101、燃烧段炉排102和燃烬段炉排103上均设有由下向上进风的一次入风口5。

前拱墙2位于干燥段炉排101的上方且在竖直方向上投影完全覆盖干燥段炉排101，具体为，前拱墙2的前端在竖直方向上投影与干燥段炉排101的前端重合，前拱墙2的后端位于干燥段炉排101的后端的后上方，且前拱墙2呈水平状设置。

后拱墙3呈前高后低的倾斜状设置，后拱墙3与水平面的夹角为41°，后拱墙3位于燃烬段炉排103和燃烧段炉排102的上方，后拱墙3的一部分在竖直方向上投影完全覆盖燃烬段炉排103，后拱墙3的其余部分在竖直方向的投影覆盖燃烧段炉排102的1/2的面积，后拱墙3的前端高于前拱墙2的后端，后拱墙3的后端位于燃烬段炉排103的后端的后上方。

烟道4竖直设置且连接在前拱墙2的后端与后拱墙3的前端之间。

具体例子二的垃圾焚烧炉排炉1000的模拟仿真实验结果为(如图所5示)：从图5可以看到，温度分布、速度分布及生成物浓度分布结果表明，相比现有炉型设计，设计三增强了前拱的再辐射作用，延长了高温烟气炉膛内的停留时间，极大地加强对垃圾的干燥能力，此结构非常有利于高水份垃圾的干燥热解，避免水份大量进入燃烧段而使燃烧点后移。

需要说明的是，就具体例子一和具体例子二而言，针对我国生活垃圾含水率高的特点，可以满足各地区不同垃圾焚烧条件的需求。例如，含水率高的生活垃圾可以采用具体例子一的垃圾焚烧炉排炉，含水率更高的生活垃圾可以采用具体例子二的垃圾焚烧炉排炉。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。