一种用于中小型生活垃圾热处理系统的二次燃烧室

本发明涉及垃圾无害化、减量化及资源化处理，特别是指一种用于中小型生活垃圾热处理系统、燃用热解气体的二次燃烧室。

背景技术：

1、广义上的生活垃圾焚烧处理，也即通常的生活垃圾的热处理，目前在小型生活垃圾热处理领域，根据热反应类型主要有两类技术路线：一是生活垃圾在反应器内发生氧化反应的直接燃烧技术路线，主要发展方向仍是优化炉内场量参数(速度、温度、浓度、床层分布等)、改善垃圾与掺烧空气之间的匹配，通过优化垃圾燃烧过程来降低烟气中的有害物质浓度、使得烟气易于治理从而排放达标；二是生活垃圾在反应器内发生热解反应，生成较高热值的气、液、固等反应产物，然后对反应产物进一步处理或者利用。无论哪种技术路线，稳定达标排放仍是目前中小型生活垃圾热处理系统的需要重视的重要的问题。

2、将生活垃圾在发生热解反应，然后将反应产物进行利用或处理的技术路线，相对于直接燃烧的技术路线，可将外排尾气中的co、vocs、pcdd/fs、so2等污染组分降低1—2个数量级，从而更有利于实现烟气的达标排放，甚至超低排放，因此具有很好的发展前景。

3、但是，该技术路线存在两大核心技术问题：一是生活垃圾热解反应实现问题，也即如何将生活垃圾在反应器内高水平地发生热解反应，生成易于后续处理或者利用的热解产物；二是将热解产物进行妥善的无害化处理或利用。

4、对于中小型生活垃圾热解系统，由于单座处理站的热解产物的量一般不多、收集比较困难，资源化利用的经济性较差，所以，一般是通过控制反应条件，将生活垃圾在热解反应的过程中尽量多地转化为气态产物，也即热解气化，然后将热解气体进行富氧燃烧，也即所谓的二次燃烧，使其中的有害物质进行充分的氧化、分解，得到污染物浓度更低、更易于治理的烟气，从而实现生活垃圾热处理过程具有更好的环保性。

5、一般的中小型生活垃圾热解系统产生的热解气体中，含有较多的h2o、n2等惰性组分，对于采用热解－燃烧耦合反应模式的系统，热解气体中还含有co2组分。所以目前技术水平下，垃圾热解气体的热值一般不到3mj/m3，属于低热值气态燃料；另外，由于小型热解反应器内的反应易受到干扰而反应不稳定，导致热解气体的热值、流量、温度等参数并不稳定。因此，给热解气体进行二次燃烧时造成了极为不利的影响，体现在燃烧效率不高、燃烧稳定性较差等，从而导致二燃烟气中污染物的时均浓度较高。

6、专利202210176886.x提出了一种用于小型生活垃圾焚烧系统的二次燃烧室及控制方法，实践表明，该专利所提供的技术在热解气体的热值达到1.4mj/m3及以上、热值及流量参数波动范围不大且波动速度较小的情况下，该二次燃烧室具有很高的燃烧效率，甚至达到二燃烟气无需进一步处理，其中的一氧化碳、二噁英等污染因子即可很好地达到我国gb18485-2014标准，以及欧盟directive_2000指令规定的要求。但是，其不足之处在于：

7、(1)对热解气体流量、热值等参数波动范围的适应性不宽，尤其是当热解气体参数快速波动的时候容易熄灭，抵抗扰动的能力不强，从而导致变工况下的燃烧稳定性、综合燃烧效率有待进一步提高；

8、(2)在热解气体热值较低的情况下，横向联焰能力较弱，也即火焰沿燃烧室的周向传播能力不佳，造成火焰在燃烧室内存在周向上的缺口，反应区拉得很长，甚至在二次燃烧室下游的排烟管、回热器内仍存在热解气体燃烧的现象，易使下游部件超温的同时，低温部件管壁附近火焰淬熄而影响总的燃烧效率。

9、因此，结合中小型生活垃圾热处理系统内的热解反应特征，研制对热解气体的流量、热值等参数波动的适应能力强、变工况下的燃烧稳定性更好、综合燃烧效率更高的二次燃烧室，对发展中小型生活垃圾清洁热处理技术、推进分散式生活垃圾处理具有积极意义。

技术实现思路

1、本发明提供一种用于中小型生活垃圾热处理系统的二次燃烧室，是对专利202210176886.x的进一步完善与优化，以进一步增强二次燃烧室在生活垃圾热解气体的流量、热值等参数波动情况下适应性能，达到更高的燃烧效率及燃烧稳定性。

2、为解决上述问题，本发明的实施例提供一种用于中小型生活垃圾热处理系统的二次燃烧室，其结构为，包括侧壁、底部壁及集气罩；

3、所述侧壁、底部壁、集气罩围成的空腔内设有蓄热体，所述蓄热体的上方空间为补燃区，下方为主燃区；

4、所述的主燃区内设有燃烧头，所述燃烧头的结构为：包括径向旋流器，

5、所述径向旋流器的下方入口设有与之相通的热解气体进入管，外围设有隔离筒；径向旋流器的侧向出风口与所述隔离筒之间存在缓冲环缝；

6、所述隔离筒的侧壁上设有传焰孔；

7、所述热解气体进入管的另一端从所述底部壁的下方伸出，连有颗粒分离管；

8、所述燃烧头的上方、所述主燃区内，设有稳焰组件；

9、所述的稳焰组件的结构为：包括稳焰板；

10、所述的稳焰板为圆环形板，其上设有安装座及稳焰锥筒；

11、所述的稳焰锥筒，大端朝上，与所述的稳压板上侧面平齐；小端朝下，接近所述径向旋流器的顶部；其筒壁上设有热空气回流孔；

12、所述的稳焰组件通过所述的安装座，安装在所述的隔离筒上，并使得所述的隔离筒上缘、与所述稳焰板的下侧之间，存在环形缝隙，该缝隙为起焰缝；

13、所述的侧壁上设有掺烧空气管，所述掺烧空气管的一端伸出至所述侧壁之外，另一端通入主燃区；所述掺烧空气管在所述主燃烧区内出口的方向与所述主燃区竖直方向的中心线异面，出口位于所述隔离筒与侧壁的内侧面之间，且高度低于所述隔离筒上的传焰孔的高度；

14、所述的侧壁上设有点火器，所述点火器产生的点火炬位置位于所述起焰缝的附近、所述隔离筒的外侧。

15、可选的，所述的颗粒分离管是三通管结构：其第一个开口水平，联通热解气体输送管；第二个开口向上，与所述的燃烧头相通；第三个开口向下，是封闭状态的盲口；

16、可选的，所述蓄热体结构为，拼接而成的同心圆柱环结构，内外圆柱环之间留有气流通道。

17、优选地，所述的主燃区、燃烧头、稳焰组件、蓄热体竖直方向的中心线重合。

18、采用上述结构，所述的二次燃烧室运行时：

19、来自供气系统的掺烧空气，经所述的掺烧空气管进至主燃烧区的底部，并沿着所述侧壁的内侧面旋转、上行；

20、来自上游的热解气体，经热解气体输送管，进至所述的颗粒分离管，然后转弯向上进入所述燃烧头的热解气体导入管；当其中含有密度较大的杂质颗粒时，由于惯性作用，杂质颗粒碰到所述颗粒分离管的内壁而减少动量，跌落至所述的盲口内，设备维护时可打开盲口卸出杂质；

21、所述的热解气体经所述的热解气体导入管，进至所述的径向旋流器，然后旋流而出，进至缓冲环缝，然后螺旋向上运动。

22、当所述热解气体在所述缓冲环缝中做螺旋运动过程中，分别从所述的传焰孔及起焰缝流出，与所述掺烧空气交汇，并经点火器点燃后发生燃烧；火焰随即在所述起焰缝、传焰孔的联合作用下，传满圆周；点火成功后，所述的点火器即停止工作；

23、点火成功后，热解气体中的未燃组分、剩余掺烧空气及燃烧产物沿所述稳焰板的周围一边继续燃烧、一边向上流动；当气流越过所述的稳压板后，由于流通截面积突然变大，会在所述的稳压板上方形成高温回流区，一部分高温烟气回流、持续与未然组分掺混，提高燃烧效率及燃烧稳定性；

24、所述高温烟气在主燃区内继续上行，从下往上穿过所述蓄热体，高温烟气流经气流通道时与蓄热体发生换热的同时，促进高温烟气中的可燃组分进一步补燃，形成二燃烟气从所述的排烟管流出二次燃烧室。

25、当所述热解气体出现热值突然下降的情况时，首先，基于所述高温烟气回流区具有稳定火焰及提高燃烧效率的强大能力，促进较低热值的热解气体燃烧；其次，所述回流区中的高温烟气中的一部分，作为辅助点火烟气，通过热空气回流孔，进至所述缓冲环缝与热解气体掺混，并与炽热稳焰板一起维持燃烧反应进行，进一步提高因热解气体热值波动时的燃烧稳定性；

26、当所述热解气体出现流量突然下降的情况时，也即所述径向旋流器流出的热解气体的流速下降，所述隔离筒外围的掺烧空气会向起焰缝、传焰孔逼近，火焰逐渐向所述缓冲环缝内缩，甚至进入所述的缓冲环缝，所述隔离筒能够起到防止掺烧空气吹灭缓冲环缝内的火焰的作用，维持火焰的稳定性；

27、当反应室内的烟气温度降低(例如火焰瞬时熄灭)，所述的蓄热体会在30—60s时间内持续放出热量、加热烟气，维持或促进未燃尽的有机组分(污染物)在补燃室进一步氧化分解，降低二燃烟气中的污染物浓度。

28、本发明的上述方案提供的二次燃烧室，增强了热解气体的热值、流量参数波动的适应能力，提高了热解气体在进行二次燃烧时的燃烧效率及燃烧稳定性，降低了二燃烟气中有害污染物的时均浓度，有利于达到热解气体二次燃烧过程的整体运行效果最优，具体而言：

29、1)通过掺烧空气、热解气体的双级反向旋流，使得两股气流交汇部位具有极大的湍流强度；加之在稳焰组件的作用下，在所述稳焰板的上方形成强烈的回流区；上述措施都有利于强化燃烧，形成短而胖的火焰，提高燃烧效率并降低热解气体热值突然减小对燃烧稳定性的影响；

30、2)在所述径向旋流器的外围设置隔离筒，形成所述的缓冲环缝，可使得热解气体的流量突然减小时，火焰缩进缓冲环缝，避免火焰被掺烧空气吹灭，从而提高燃烧稳定性；

31、3)由于所述蓄热体的存在，一方面，进一步促进高温烟气中的可燃组分在所述的补燃区补燃，降低二燃烟气中有害物质的即时浓度；另一方面，即使主燃区短时熄灭，其存储的热量释放，可引燃可燃组分在补燃区进行燃烧，降低二燃烟气中有害物质的时均浓度。

32、从而使得所述二次燃烧室对热解气体的热值、流量等参数在较大范围内波动时具有良好的适应性，维持很高的燃烧效率及燃烧稳定性，并减少二燃烟气中有害污染物浓度波动而造成下游烟气净化治理设施的负荷冲击，节省烟气治理的成本。

技术特征：

1.一种用于中小型生活垃圾热处理系统的二次燃烧室，其特征在于，所述二次燃烧室包括：

2.根据权利要求1所述的一种用于中小型生活垃圾热处理系统的二次燃烧室，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的一种用于中小型生活垃圾热处理系统的二次燃烧室，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的一种用于中小型生活垃圾热处理系统的二次燃烧室，其特征在于

5.根据权利要求1、2所述的一种用于中小型生活垃圾热处理系统的二次燃烧室，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的一种用于中小型生活垃圾热处理系统的二次燃烧室，其特征在于，

技术总结
本发明提供一种用于中小型生活垃圾热处理系统的二次燃烧室，其结构为，包括侧壁、底部壁及集气罩，此三者围成的空腔内设有蓄热体，所述蓄热体的上方空间为补燃区，下方为主燃区；所述主燃区内设有燃烧头，所述燃烧头包括径向旋流器，所述径向旋流器的外围设有隔离筒，所述隔离筒上设有传焰孔；所述燃烧头的上方设有稳焰组件，所述稳焰组件包括稳焰板，所述稳焰板上设有带热空气回流孔的稳焰锥筒；所述稳焰板与隔离筒之间设有起焰缝；所述侧壁上设有掺烧空气管及点火器，集气罩上设有排烟管。本发明提供的二次燃烧室对热解气体的流量、热值等参数的波动具有良好的适应性，且燃烧稳定性好、燃烧效率高，有利于实现中小型生活垃圾热处理的超低排放。

技术研发人员：王曙辉,伏军,张建雄,李海平,黄启科,李光明,马仪,谢集如
受保护的技术使用者：邵阳学院
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23