一种生物质秸秆焚烧炉及其控制系统的制作方法

本发明涉及一种生物质秸秆焚烧炉及其控制系统，属于锅炉技术领域。

背景技术：

居民生活垃圾、农业生产过程的农林废弃物是传统农村固体废弃物的主要来源。随着新农村建设的开展，以及乡村旅游业的开发，农副产品残渣、污水处理剩余的污泥以及游客遗弃的食品包装物逐渐占比增加，按照传统的农村垃圾处理方式已经完全不能适应环保规范的要求。但是，如果完全按照城市生活垃圾处置的方式，走收集再集中处置的路线，不仅转运处置成本高，还浪费了宝贵的生物质资源，技术推广有较大的局限性。目前我国村镇垃圾处理方式主要有三种，分别是填埋、焚烧和堆肥法。随之工业技术的发展，塑料、树脂和橡胶工业发展迅速，出现了生活中使用方便的一次性产品，这些产品使用便利，因此用量特备大，使用后即成为难以处理的垃圾，这些垃圾采用填埋法不能分解，且会造成土地、水资源等其他污染，危害较大。因此，将垃圾一烧了之的方法就出现了，垃圾焚烧处理就成了垃圾减容、减量的一种无奈之举。填埋法虽然简单易行和投资少，但运输量大、占用土地大，二次污染较严重，安全隐患大，资源不能回收利用。焚烧法是垃圾处理无害化和减量化效果最好的，但运输量大、投资大，运行费用高，易造成空气污染。堆肥法是一个由自然微生物参与的生理生化过程存在降解发酵周期长及对周边环境造成污染等问题，而且由于发酵不足常常导致肥效降低，实际应用较少。上述处理方式均不能从源头上根治生活垃圾污染源，并且，年处理费用逐年增加，给各级政府财政造成沉重负担。

技术实现要素：

本发明的主要目的是探索一条新时期城镇垃圾就地无害化、减量化和资源化处理的技术路线，以期解决城镇垃圾处理的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种生物质秸秆焚烧炉，该生物质秸秆焚烧炉包括焚烧系统、换热系统、除尘系统、排放系统、供给水系统、控制系统、报警和保护系统，所述焚烧炉还包括一箱体，所述焚烧系统、换热系统、除尘系统、排放系统、供给水系统、控制系统、报警和保护系统均设置在箱体内部，所述箱体下部设置有带锁定装置的移动轮；所述箱体内部从右至左依次连接设置有垃圾破碎机、上料机、热解反应器、蓄热炉、烟气净化系统，其中热解反应器下部设置有渣仓，蓄热炉下部设置有热水换热器。

所述箱体尺寸为6000mm(长)×2400mm(宽)×2900mm(高)，材质为双面不锈钢，骨架支撑采用铝合金型材，使用角件加强固定，箱体前部设置有拖车挂钩，箱体顶部设置有起吊挂钩。

所述焚烧系统包括秸秆焚烧炉、燃烧器、供油装置、一次风机、二次风机以及出料池，所述焚烧炉包括热解反应器、蓄热炉和渣仓，从上料机输送的成型料进入热解反应器生成热解气和碳渣，热解气进入蓄热炉换热，碳渣进入渣仓，其中一次风机输送的气体为低氧的气体，二次风机输送的为富氧空气。

所述换热系统包括换热器、循环水箱、循环泵，其中换热器为列管式换热器，循环水从管内通过，并且设置有检查清灰门；所述列管式换热器采用下进上出的流水方式，管道内部设置有止回阀，并且设置有工作/维修切换阀；所述列管式换热器进出口与循环水箱相连接，水箱内部设置有温度检测和液位控制传感器，所述传感器与控制器连接，控制器根据传感器信号控制循环泵启动或者关闭。

所述除尘系统为布袋式除尘器，布袋采用ptfe材质制作，耐高温耐腐蚀性好，除尘系统还包括储气罐，确保布袋配吹效果。

所述排放系统包括耐高温风机、主轴冷却装置，烟囱，其中风机电机采用变频电机，可根据需要灵活调速控制风量，主轴冷却装置为油冷却，保证主轴在高温状态下的正常工作，所述烟囱为可倾倒式设置方式，方便运输和维修。

所述烟囱的可倾倒设计为两段式的法兰连接结构，两段烟囱的连接处为45°的斜面，实现管道的直立和l形的布置切换；所述管道内部设置有一连接轴，轴上通过轴承连接有一风轮，风轮内部设置有转速计，通过转速的大小判断该生物质秸秆焚烧炉是否需要维护，所述判断方法为，设置一个转速区间，正常情形下，风轮被烟囱内的烟气吹动，维持一个均匀的转速，若排放的烟气中颗粒物及其它含量过高，则烟气中的颗粒物会在风轮表面沉积，造成风轮转速变慢，此时，转速计给控制器发送停机检修的信号。

一种控制系统，用于控制所述的生物质秸秆焚烧炉，所述控制系统包括plc控制器、检测模块和报警模块，检测模块包括温度传感器、压力传感器、水位传感器以及热水流量计，所述温度传感器设置于炉膛内部、焚烧炉出口位置、除尘布袋进口位置；所述压力传感器设置与炉膛内部用于检测炉膛负压，水位传感器设置与水箱内部；热水流量计用于对产生热水进行统计显示；检测模块将检测信号发送给plc控制器，plc控制器根据预设的命令控制水泵，风机的启闭以保证系统各项功能正常运行，所述报警模块根据检测模块检测的信号，当信号值与标准值有偏差时，将通过警示灯或者警报声的方式提醒使用者注意。

所述控制系统对水箱内水温、液位进行自动控制，当水温达到设定供热水温度，热水泵会自动启动对外供热水；当水箱温度低于供热水温度或箱内水位低于下限水位设定值时，热水泵停止工作；液位低于设定的下限液位时，给水泵自动启动，对水箱内进行给水，达到上限液位时，给水泵停止工作。

所述控制系统对布袋进口温度进行检测，当温度低于或者高于设定的上下限值，系统自动保护，防止布袋受损或受潮。

所述设定的供热水温度为50-55℃。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

1、本发明将垃圾焚烧炉所需的所有设备均设置在一个集装箱大小的箱体内部，布局紧凑，设计合理，可以独立完成小规模的城镇生活垃圾的处理，并且本申请设置有移动轮、拖车挂钩、起吊挂钩等结构，方便移动，适用范围广，解决了现有技术中设备繁多、结构复杂，安装不便，且对周边环境影响较大的技术问题，并且可以持续提供热水，可以用于供暖或者洗漱用水。

2、系统中止回阀、工作/维修切换阀对于设备维护和检修提供了很大的便利性；烟囱可倾倒式设置结构方便运输和维修。

3、对布袋进口温度进行检测，防止布袋受损或受潮，有效提高了设备运行的稳定性。

4、通过在烟囱中设置风轮，检测风轮的转速的简易方法判断排放烟气是否达标，进而对烟气净化系统进行维护，以免造成环境的污染，方法简单有效。

附图说明

图1为本发明整体结构图

图2为本发明箱体内部结构的俯视图；

图3为本发明箱体内部结构的主视图。

图中标号说明：1、破碎机；2、上料机；3、热解反应器；4、蓄热炉；5、烟气净化系统；6渣仓；7、热水换热器。

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。

如图1所示，本发明提供一种生物质秸秆焚烧炉，该生物质秸秆焚烧炉包括焚烧系统、换热系统、除尘系统、排放系统、供给水系统、控制系统、报警和保护系统，所述焚烧炉还包括一箱体，所述焚烧系统、换热系统、除尘系统、排放系统、供给水系统、控制系统、报警和保护系统均设置在箱体内部，所述箱体下部设置有带锁定装置的移动轮；所述箱体内部从右至左依次连接设置有垃圾破碎机1、上料机2、热解反应器3、蓄热炉4、烟气净化系统5，其中热解反应器下部设置有渣仓6，蓄热炉下部设置有热水换热器7。

所述箱体尺寸为6000mm(长)×2400mm(宽)×2900mm(高)，材质为双面不锈钢，骨架支撑采用铝合金型材，使用角件加强固定，箱体前部设置有拖车挂钩，箱体顶部设置有起吊挂钩，箱体整体可拆卸，方便设备检修。具体工艺为：现场收集的干垃圾投入垃圾破碎机进行粉碎，使物料均质化后进入生物质成型机挤压成型，然后通过上料机送入热解反应器料斗。反应器中的物料在缺氧环境下气化，热解气进入蓄热炉进行高温燃烧后，烟气经过净化对外达标排放。热解气燃烧的余热回收用于对外供热水；热解反应器排出的灰渣以固定碳为主，集中收集，外送造粒后实现资源的再利用。根据国家垃圾分类标准，本发明使用的反垃圾主要包括纸张、塑料、布类、竹木、玻璃、金属、渣石等。

所有相关设备均设置在一个集装箱大小的箱体内部，布局紧凑，设计合理，可以独立完成小规模的城镇生活垃圾的处理，并且本申请设置有移动轮、拖车挂钩、起吊挂钩等结构，方便移动，适用范围广，解决了现有技术中设备繁多、结构复杂，安装不便，且对周边环境影响较大的技术问题，并且可以持续提供热水，可以用于供暖或者洗漱用水。

所述焚烧系统包括秸秆焚烧炉、燃烧器、供油装置、一次风机、二次风机以及出料池，所述焚烧炉包括热解反应器、蓄热炉和渣仓，从上料机输送的成型料进入热解反应器生成热解气和碳渣，热解气进入蓄热炉换热，碳渣进入渣仓，其中一次风机输送的气体为低氧的气体，二次风机输送的为富氧空气。

所述换热系统包括换热器、循环水箱、循环泵，其中换热器为列管式换热器，循环水从管内通过，并且设置有检查清灰门；所述列管式换热器采用下进上出的流水方式，管道内部设置有止回阀，并且设置有工作/维修切换阀；所述列管式换热器进出口与循环水箱相连接，水箱内部设置有温度检测和液位控制传感器，所述传感器与控制器连接，控制器根据传感器信号控制循环泵启动或者关闭。

所述除尘系统为布袋式除尘器，布袋采用ptfe材质制作，耐高温耐腐蚀性好，除尘系统还包括储气罐，确保布袋配吹效果。

所述排放系统包括耐高温风机、主轴冷却装置，烟囱，其中风机电机采用变频电机，可根据需要灵活调速控制风量，主轴冷却装置为油冷却，保证主轴在高温状态下的正常工作，所述烟囱为可倾倒式设置方式，方便运输和维修。

所述烟囱的可倾倒设计为两段式的法兰连接结构，两段烟囱的连接处为45°的斜面，实现管道的直立和l形的布置切换；所述管道内部设置有一连接轴，轴上通过轴承连接有一风轮，风轮内部设置有转速计，通过转速的大小判断该生物质秸秆焚烧炉是否需要维护，所述判断方法为，设置一个转速区间，正常情形下，风轮被烟囱内的烟气吹动，维持一个均匀的转速，若排放的烟气中颗粒物及其它含量过高，则烟气中的颗粒物会在风轮表面沉积，造成风轮转速变慢，此时，转速计给控制器发送停机检修的信号。

本发明还包括一种控制系统，用于控制所述的生物质秸秆焚烧炉，所述控制系统包括plc控制器、检测模块和报警模块，检测模块包括温度传感器、压力传感器、水位传感器以及热水流量计，所述温度传感器设置于炉膛内部、焚烧炉出口位置、除尘布袋进口位置；所述压力传感器设置与炉膛内部用于检测炉膛负压，水位传感器设置与水箱内部；热水流量计用于对产生热水进行统计显示；检测模块将检测信号发送给plc控制器，plc控制器根据预设的命令控制水泵，风机的启闭以保证系统各项功能正常运行，所述报警模块根据检测模块检测的信号，当信号值与标准值有偏差时，将通过警示灯或者警报声等方式提升使用者注意。

所述控制系统对水箱内水温、液位进行自动控制，当水温达到设定供热水温度，热水泵会自动启动对外供热水；当水箱温度低于供热水温度或箱内水位低于下限水位设定值时，热水泵停止工作；液位低于设定的下限液位时，给水泵自动启动，对水箱内进行给水，达到上限液位时，给水泵停止工作。

所述控制系统对布袋进口温度进行检测，当温度低于或者高于设定的上下限值，系统自动保护，防止布袋受损或受潮。

所述设定的供热水温度为50-55℃。

通过使用，本发明可以实现的参数数据如下：

干垃圾最大日处理量320kg；

最大供热负荷16kw；

污染物排放标准：：按《生活垃圾焚烧污染物控制标准》(gb18485-2014)指标；

烟气排放量(标态，湿态)：30.93nm3/h；

参考烟气成分：co2:10.12％；h2o:22.07％；n2:63.9％；o2:3.9％。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的机构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发明的限制。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。