[實用新型]一種用于高分子廢物熱能轉化的爐子及其高溫燃燒室

有效

• 申請號: 201821523023.0
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN209309991U
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 許其懷
• 申請（專利權）人: 許其懷;許中俊
• 主分類號: F23G5/027
• 分類號: F23G5/027;F23G5/16;C10J3/72
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本實用新型公開一種用于高分子廢物熱能轉化的爐子及其高溫燃燒室，包括低溫氣化室和蝸腔型高溫燃燒室；低溫氣化室的爐本體設置燃氣集束口；高溫燃燒室的爐本體包括外蝸殼頂蓋、外蝸殼側壁、外蝸殼底板、空氣預混合器和火炬噴出口，空氣預混合器垂直設置在外蝸殼底板中部，外蝸殼側壁上設置燃油氣機和與燃油氣機配套安裝的燃油氣機噴火嘴降溫器；低溫氣化室通過燃氣集束口和空氣預混合器與高溫燃燒室連接；高溫燃燒室的爐本體還包括與所述外蝸殼頂蓋、外蝸殼側壁和外蝸殼底板結合在一起構成蝸腔內紅外光熱輻射聚焦區和流體動力旋流環區的部件。低溫氣化室提供低的分解水平燃氣流至高溫燃燒室，在紅外光熱輻射下引燃秒速達到1000～1500℃進行分解燃燒。

技術領域：

本實用新型屬于熱能轉化及環境保護技術領域，具體涉及一種用于高分子廢物熱能轉化的爐子及其高溫燃燒室。

背景技術：

當前幾乎在全球范圍內，高分子有機廢物的環境壓力都非常大。我國高分子垃圾總量的壓力，不亞于西方國家洋垃圾的壓力，所謂洋垃圾問題，說到底就是高分子廢物熱能轉化的技術問題。

生產和生活中常見的大分子有機污染氣體主要源自：(1)種類龐雜的高分子廢物或有機污染物，針對固、液態及粘稠態高分子廢物如：塑料、橡膠、油漆、油墨、蛋白、脂肪、纖維素、褐煤、泥炭、瀝青質；多環芳烴類、落地油、油腳子、高含水油泥；以及銅鋁橡塑電線、漆包線、光纜、電子線路板，光盤、磁帶、膠卷、鋁箔復合包裝物，金屬噴涂層等，經由低溫氣化室提供的富碳黑離子態高揮發擴散性燃氣流；(2)煤焦化爐或(蘭炭)半焦化爐、乙炔爐、碳黑爐、腰果殼制活性炭爐、黑煙滾滾的高揮發性有機污染氣體；(3)不同組分、不同濃度的煤層氣、頁巖氣、煤礦瓦斯；(4)有機化工、石油化工、醫藥化工、小桐子油、棕櫚油、有機噴涂、噴漆車間、印刷廠運鈔廠、環氧樹脂復合材料廠、電解陰陽極以及瀝青改性車間、有機物干燥烘干房、(金屬、無機與有機高分子聚合物)熱清洗機等產生的有機污染氣體；(5)油泥污水處理場、垃圾填埋、城市下水道、污水處理廠、養殖場、屠宰場等高含水的有機污染氣體，高速切削車間冷卻液氣霧等高揮發擴散性氣體；(6)垃圾焚燒爐不完全燃燒的大分子有機氣體； (7)民政火化爐以及城鄉寵物尸體焚化產生的濃濃黑煙、揮發性有機惡臭、以及地下煙道中常年積淀的揮發性煤焦油等。

高分子廢物的基態、品種龐雜，每一爐投入的物料組份都在變化，無法逐爐一一分析其分子結構，在實際工作中，甚至無法準確預測其產氣量和發熱值，只能按當前所焚燒物料的物態，來決定氣化室和燃燒室的運行方式。固、液氣態高分子廢物的熱能轉化過程，必然是在氣相空間呈現離子態分解燃燒的溫度反應和流體動力的增長過程。換句話說，固、液相高分子廢物燃質的氣化反應和高溫燃燒反應過程，實際上也必然就是全氣相的空間反應過程。上游低溫氣化過程處理得好，直接關系到下一步高溫氣相空間的分解燃燒水平。

常溫下有機物的氣相變化比較緩慢，高分子聚合物約在100℃就有有機物開始分解，不同溫度等級下會有不同鏈鍵陸續分解氣化。無論哪一類基態的聚合物，以固態橡膠為例：只要吸收了氣化熱能就開始裂解反應，碳氫離子首先從固體物料邊角處開始其氣態變化，這種氣化反應由局部少量的鏈鍵斷裂開始，從低溫分解向高溫分解發展。

而含有阻燃元素的聚合物等高分子廢物所產生的燃氣流，在≥ 850℃裂解溫度下，仍然不能完全分解燃燒，其殘留有機分子會因煙氣溫度下降重新聚合。目前學界實驗證明：其充分分解燃燒反應的溫度應在＞1000℃以上。因此此類低分解水平大分子燃氣流，如何秒速達到最大限度分解，并能在1000～1500℃高溫區穩定燃燒，這是當前垃圾焚燒產業界面臨的高分子廢物燃燒技術必須攻克的難題之一。高分子廢物的碳氫鍵在低溫氣化室低溫分解過程中，固相析出的碳黑和尚未完全分解的大分子氣體的共同無序揮發擴散，造成“黑煙滾滾”，因此“離子態燃氣流”實際是一種“富碳黑的固、氣兩相流”。

我國現有垃圾焚燒技術中，用燃油氣機向不完全燃燒火焰中噴油氣助燃的‘二次燃燒’方法持續多年；正蓬勃興起FLOX無焰燃燒燃燒方式、MILD燃燒方式，以及配套的蓄熱爐、高溫空氣爐等產品，當前在煤、秸稈、重油、天然氣等領域，普遍應用于工業窯爐和民間生活。