垃圾焚烧飞灰立式宽温段熔融装置及熔融方法

技术领域

本发明涉及垃圾焚烧飞灰处理技术领域，具体涉及一种垃圾焚烧飞灰立式宽温段熔融装置及熔融方法。

背景技术

随着社会的发展，人们的生活质量越来越好，随之而来的则是大量的垃圾产生，目前通常使用的垃圾处理方式有以下两种：一种是采用垃圾填埋技术，然而，随着城市用地的逐渐减少，人们也在寻找替代垃圾填埋技术的方案；另一种方式就是焚烧生活垃圾，生活垃圾在焚烧时产生大量的有毒气体，而且生活垃圾由于种类繁多，其中的可燃物的密度、形状、化学性质、燃烧特效都各不相同，因此在普通焚烧方式当中许多可燃物都不能充分燃烧，而且在不完全燃烧的同时产生大量的黑烟及有害气体，污染大气以及危害人类的健康。同时产生的垃圾焚烧飞灰中富含二恶因和重金属等危害物，熔融处理可以分解飞灰中二恶因、固化大部分重金属。

现有的垃圾焚烧飞灰处理装置需要对飞灰进行预处理（水洗），处理过程中，由于受氯化物熔点和沸点的影响而不能持续进行，导致处理设备更换率高、处理效率低；烧结不充分，处理物中二噁英、氯化物等有害物质也不能充分分解。尤其是在2020年8月27日生态环境部颁发、实施《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范（试行）》（HJ 1134-2020）后，现有的处理方法已不能适应新的环保要求。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的问题是提供一种垃圾焚烧飞灰立式宽温段熔融装置及熔融方法，使用该装置及方法垃圾焚烧飞灰在窑体中燃烧更完全，完全反应，减少有毒有害物质的排放，使得垃圾焚烧飞灰能充分熔融、分解，减少黑烟以及有害气体的排放，达到生态环境部要求的洁净排放标准。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：本发明提供一种垃圾焚烧飞灰立式宽温段熔融装置，包括窑体、窑罩、布料器和卸料机，所述窑罩盖合在窑体的上口上，所述布料器设置在窑罩上，所述窑罩上设置有排烟口，所述卸料机设置在窑体的下口内，所述窑体从上至下依次设置有熔融预热区、高温熔融区和冷却区，所述高温熔融区内设置有螺旋通道，所述螺旋通道包括螺旋轴和螺旋叶片，所述螺旋轴与窑体同轴线，所述螺旋叶片上设置有若干网孔。

进一步，所述窑体底部设置有用于驱动螺旋轴转动的驱动装置，所述螺旋叶片的螺距从上至下线性增大，且每个螺距值均旋转一圈。

进一步，所述网孔尺寸与螺距相对应，每个螺距对应一个网孔尺寸，且所述网孔的尺寸从上至下线性减小。

进一步，所述窑体内壁上还设置有进气口，所述进气口设置有多个，多个所述进气口从上至下依次设置，一个进气口对应一个螺距位置，从上至下相邻连个进气口间的距离线性增大，增大比例与螺距增大比例相同，所述进气口上设置有单向阀，所述进气口分别通过供气管与鼓风装置连接。

进一步，所述螺旋通道的底部设置有用于测量整个螺旋通道总重量的重量检测传感器。

进一步，所述布料器包括电机、涡轮减速机、锥形料斗、撒料溜子和加料通道，所述电机和涡轮减速机隔断设置在窑罩的顶板上，所述电机与涡轮减速机连接，所述涡轮减速机的输出轴穿过顶板后与锥形料斗连接，所述加料通道的出口穿过顶板后位于锥形料斗的上方，所述撒料溜子可转动的设置在锥形料斗下方，所述锥形料斗的出料口正对撒料溜子的入料口，通过转动锥形料斗改变撒料溜子的出料口在水平面上的位置。

进一步，所述撒料溜子一端通过连杆与锥形料斗铰接连接，所述撒料溜子的另一端通过链轮和链环与锥形料斗连接，所述链轮设置在锥形料斗上相对与连杆的一端，所述链环一端固定在撒料溜子上远离连杆一端，所述链环的另一端缠绕在链轮上，通过转动链轮改变撒料溜子与竖直方向的夹角，所述撒料溜子的摆动角度为与竖直方向夹角20~70度。

进一步，所述熔融预热区和高温熔融区为上大下小的圆锥形状，所述螺旋通道设置为与高温熔融区内壁相似的上大下小的锥台状，所述熔融预热区、高温熔融区和冷却区连接处平滑过渡，所述熔融预热区的高度为窑体总高度的5%~10%，所述高温熔融区高度占窑体总高度的30%~50%。

本发明还提供一种熔融方法，包括如下步骤：

S1、通过加料通道（34）向窑体（1）内进行加料，在加料过程中，保持电机的转动从而带动锥形料斗（32）转动；同时保持链轮（332）的往复转动，使得撒料溜子（33）能往复摆动，将垃圾焚烧飞灰料洒在窑体（1）整个截面上；

S2、飞灰首先从预热器落下过程中进行预热，然后进入高温熔融区，落在螺旋叶片上然后在高温熔融区进行燃烧熔融，熔融过后的飞灰体积减小，当减小到一定程度时从最上面一个螺距上的网孔落下到达下一个螺距的螺旋叶片上继续燃烧熔融，经过多段燃烧熔融后使得飞灰熔融完全落入冷却区；

S3、在熔融过程中转动螺旋叶片，使得飞灰同时能在螺旋叶片上螺旋下落，同时通过重量检测传感器测量螺旋轴上的总重量，用以计算堆积在螺旋叶片上的飞灰的重量，并根据堆积的飞灰的重量控制供气速度和螺旋叶片的转动速度，堆积的飞灰的重量越重时供气速度越大、螺旋叶片的转速越快加速飞灰的熔融。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供一种垃圾焚烧飞灰立式宽温段熔融装置及熔融方法，装置包括窑体、窑罩、布料器和卸料机，所述窑罩盖合在窑体的上口上，所述布料器设置在窑罩上，所述窑罩上设置有排烟口，所述卸料机设置在窑体的下口内，所述窑体从上至下依次设置有熔融预热区、高温熔融区和冷却区，所述高温熔融区内设置有螺旋通道，所述螺旋通道包括螺旋轴和螺旋叶片，所述螺旋轴与窑体同轴线，所述螺旋叶片上设置有若干网孔。通过在高温熔融区增加螺旋通道，垃圾焚烧飞灰在螺旋通道内螺旋下落进行燃烧，增加其在高温熔融区的时间进行充分反应。在高温条件下，熔融状态时，重金属离子发生迁移进入晶格，形成了稳定的化学键而固化住，满足重金属浸出标准，并提高处理效率。使得垃圾焚烧飞灰能充分熔融、分解，大幅减少黑烟以及有害气体的排放，达到生态环境部要求的洁净排放标准。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明提供的垃圾焚烧飞灰立式宽温段熔融装置的示意图；

图2为图1的A位置的局部放大图；

图3为本发明提供的垃圾焚烧飞灰立式宽温段熔融装置的螺旋通道的立体结构图；

附图标记：

1-窑体；2-窑罩；3-布料器；4-卸料机；11-熔融预热区；12-高温熔融区；13-冷却区；121-螺旋轴；122-螺旋叶片；123-进气口；124-网孔；125-鼓风机；31-涡轮减速机；32-锥形料斗；33-撒料溜子；34-加料通道；331-连杆；332-链轮；333-链环。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参阅图1~3，本发明提供一种垃圾焚烧飞灰立式宽温段熔融装置，包括窑体1、窑罩2、布料器3和卸料机4，所述窑罩2盖合在窑体1的上口上，窑体为保温耐腐蚀窑体，窑罩为保温窑罩，所述布料器3设置在窑罩2上，所述窑罩2上设置有排烟口，所述卸料机4设置在窑体1的下口内，所述窑体1从上至下依次设置有熔融预热区11、高温熔融区12和冷却区13，所述高温熔融区12内设置有螺旋通道，所述螺旋通道包括螺旋轴121和螺旋叶片122，所述螺旋轴121与窑体1同轴线，所述螺旋叶片122上设置有若干网孔。通过在高温熔融区12设置螺旋通道，使得垃圾焚烧飞灰在进入高温熔融区12后从螺旋通道上向下落下，降低垃圾焚烧飞灰的下落速度，增加垃圾焚烧飞灰的焚烧时间，使其能充分熔融，从而减少有毒物质的排放；同时在螺旋叶片122上均匀设置或错落设置有网孔，使得经过充分熔融的垃圾焚烧飞灰残渣通过网孔直接下落，而不需要再螺旋通道上缓慢下落；由此将熔融充分和不充分的区分开，使熔融充分的直接落下，熔融不充分的通过螺旋通道下落并继续熔融，提高熔融的效率和熔融效果。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述窑体1底部设置有用于驱动螺旋轴121转动的驱动装置，所述螺旋叶片122的螺距从上至下线性增大，且每个螺距值均旋转一圈，使得垃圾焚烧飞灰从螺旋叶片122上的网孔落下时直接落入下一个螺距的螺旋叶片122上。通过设置驱动装置，所述驱动装置可设置为旋转马达，并通过减速机局旋转轴传动连接，以此来驱动螺旋叶片122的转动，从而将堆积在螺旋叶片122上的垃圾焚烧飞灰向下传送继续熔融。螺旋叶片122的螺距从上至下线性增大使得螺旋叶片122间的距离增大，使得在焚烧过程中，从上至下在螺旋叶片122上能够堆积的垃圾焚烧飞灰更多，能经过更多时间进行焚烧，使得焚烧更加充分。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述网孔尺寸与螺距相对应，每个螺距对应一个网孔尺寸，且所述网孔的尺寸从上至下线性减小。网孔尺寸越来越小，使得能直接从螺旋叶片122上落下的垃圾焚烧飞灰渣子尺寸越来越小，其熔融得越充分尺寸越小。最终进过完全熔融的垃圾焚烧飞灰渣子能完全通过螺旋叶片122上的网孔落下。同时使得网孔尺寸与螺距相对应，使得从网孔内落下的垃圾焚烧飞灰直接进入下一个螺距的螺旋叶片122上时，直接进入下一个尺寸的网孔上而需要进一步焚烧过后才能够继续向下落下。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述窑体1内壁上还设置有进气口123，将进气口和供气管设置在窑体的隔热保温层之内防止其破坏窑体的保温效果，防止其所述进气口123设置有多个，多个所述进气口123从上至下依次设置，一个进气口123对应一个螺距位置，从上至下相邻连个进气口123间的距离线性增大，增大比例与螺距增大比例相同，所述进气口123上设置有单向阀，所述进气口123分别通过供气管与鼓风装置连接。通过在每个螺距位置上设置进气口123，从而提供不同的供气量，拱起速度与螺距成正比设置。从而使得每个螺距内螺旋叶片122上堆积的垃圾焚烧飞灰都能充分熔融。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述螺旋通道的底部设置有用于测量整个螺旋通道总重量的重量检测传感器。通过测量整个螺旋通道的总重量计算堆积到螺旋通道上的垃圾焚烧飞灰的重量，当堆积在螺旋通道上的垃圾焚烧飞灰重量超过设定的阈值时，增加螺旋通道的转动速度，同时增加窑体1内的供气速度，加速垃圾焚烧飞灰的焚烧。优选地，每个进气口123的供气速度等比例增加。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述布料器3包括电机、蜗轮减速机31、锥形料斗32、撒料溜子33和加料通道，所述电机和蜗轮减速机31隔断设置在窑罩2的顶板上，所述电机与蜗轮减速机31连接，所述蜗轮减速机31的输出轴穿过顶板后与锥形料斗32连接，所述加料通道的出口穿过顶板后位于锥形料斗32的上方，所述撒料溜子33可转动的设置在锥形料斗32下方，所述锥形料斗32的出料口正对撒料溜子33的入料口，通过转动锥形料斗32改变撒料溜子33的出料口在水平面上的位置。通过加料通道34向锥形料斗32内进行供料，同时通过电机和蜗轮减速机驱动锥形料斗32的匀速转动，从而使垃圾焚烧飞灰料能在立窑内均匀分布下落，同时通过撒料溜子33的摆动使得垃圾焚烧飞灰料能在立窑半径范围内均匀下落。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述撒料溜子33一端通过连杆331与锥形料斗32铰接连接，所述撒料溜子33的另一端通过链轮332和链环333与锥形料斗32连接，所述链轮332设置在锥形料斗32上相对与连杆331的一端，所述链环333一端固定在撒料溜子33上远离连杆331一端，所述链环333的另一端缠绕在链轮332上，通过转动链轮332改变撒料溜子33与竖直方向的夹角，所述撒料溜子33的摆动角度为与竖直方向夹角20~70度。通过链轮332的往复转动控制撒料溜子33的摆动，同时控制撒料溜子33的摆动角度，防止垃圾焚烧飞灰料堆积到撒料溜子33上不下落。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述熔融预热区11和高温熔融区12为上大下小的圆锥形状，所述螺旋通道设置为与高温熔融区12内壁相似的上大下小的锥台状，且使得螺旋叶片122的末端靠近窑体1的内壁，其间隙不大于3厘米，防止未焚烧充分的垃圾焚烧飞灰从间隙处落下，所述熔融预热区11、高温熔融区12和冷却区13连接处平滑过渡，所述熔融预热区11的高度为窑体1总高度的5%~10%，所述高温熔融区12高度占窑体1总高度的30%~50%。

本发明还提供一种熔融方法，包括如下步骤：

S1、通过加料通道（34）向窑体（1）内进行加料，在加料过程中，保持电机的转动从而带动锥形料斗（32）转动；同时保持链轮（332）的往复转动，使得撒料溜子（33）能往复摆动，将垃圾焚烧飞灰料洒在窑体（1）整个截面上；

S2、飞灰首先从预热器落下过程中进行预热，然后进入高温熔融区，落在螺旋叶片上然后在高温熔融区进行燃烧熔融，熔融过后的飞灰体积减小，当减小到一定程度时从最上面一个螺距上的网孔落下到达下一个螺距的螺旋叶片上继续燃烧熔融，经过多段燃烧熔融后使得飞灰熔融完全落入冷却区；

S3、在熔融过程中转动螺旋叶片，使得飞灰同时能在螺旋叶片上螺旋下落，同时通过重量检测传感器测量螺旋轴上的总重量，用以计算堆积在螺旋叶片上的飞灰的重量，并根据堆积的飞灰的重量控制供气速度和螺旋叶片的转动速度，堆积的飞灰的重量越重时供气速度越大、螺旋叶片的转速越快加速飞灰的熔融。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。