利用医疗垃圾焚烧余热烧结危废的焚烧炉及其使用方法与流程

1.本发明属于焚烧余热再利用技术领域，具体涉及利用医疗垃圾焚烧余热烧结危废的焚烧炉及其使用方法。


背景技术：

2.医疗垃圾是医疗机构在医疗活动中产生的具有感染性、毒性以及其他危害性的固体废物，若处理不当，医疗垃圾将会造成环境污染和疾病传播，进而威胁人类身心健康。医疗垃圾产量巨大，随着新冠疫情爆发，我国医疗垃圾总量将超过160万吨。医疗垃圾处置方法有清洗消毒、高温消毒、填埋和焚烧等，焚烧具有减容、减量、高温灭菌的优点，被广泛推广应用。
3.医疗垃圾通常在一级燃烧室(焚烧炉)进行高温焚烧，分解出的可燃气体进入二级燃烧室再次燃烧，之后排出的高温气体可达1000℃～1100℃，如果直接进行冷却，将导致大量热能浪费。节能减排是我国经济和社会发展的一项长远战略方针，也是一项极为紧迫的任务。回收医疗垃圾焚烧余热降低能耗对我国实现节能减排、环保发展战略具有重要的现实意义。
4.焚烧余热通常可以用于蒸汽发电或驱动水泵、风机、压缩机等旋转设备。然而，发电设备投资较大，后期维护成本高，并且利用余热进行蒸汽发电并网困难，只能供本厂区使用；发电过程增加了热能转化为电能的环节，使能源的利用率较低。此外，由于垃圾组成成分复杂，焚烧过程中会产生大量腐蚀性气体，对垃圾发电厂中的过热器造成很大的腐蚀。利用余热驱动水泵、风机、压缩机等旋转设备也有一定的缺陷，汽轮机位置分散，管理困难；旋转设备需要配备辅助动力，增加双出轴电动机，后期维护费用高。因此，亟需一种新的余热利用工艺。
5.将医疗垃圾焚烧余热用于烧结垃圾焚烧飞灰、医疗焚烧飞灰等危险废弃物，能够实现焚烧余热再利用，烧结所产生的有害废气进入医疗垃圾焚烧系统的过滤装置，实现废气无害化排放，烧结物可用作混凝土轻骨料，从而实现资源化，目前还没有类似装置能达到这些要求。
6.因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供利用医疗垃圾焚烧余热烧结危废的焚烧炉及其使用方法，以解决现有的处理焚烧余热的办法管理困难且后期维护成本高等问题。
8.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
9.一种利用医疗垃圾焚烧余热烧结危废的焚烧炉，定义未烧结的危废为生料，烧结后的危废为熟料，所述焚烧炉包括：
10.炉体，所述炉体用于生料的烧结，所述炉体的顶部设置有用于生料进入炉体的进料斗，所述炉体的上部设置有用于排气的排气管道，所述排气管道的输出端与废气处理系
统相连；
11.所述炉体上还连接有进气管道，所述进气管道的入口端与医疗垃圾燃烧炉连接，进气管道用于向炉体内通入高温气体以将生料烧结为熟料；
12.炉体的底部设置有出料口，出料口用于排出熟料；
13.烧结托盘，所述烧结托盘设置在炉体内，所述烧结托盘用于承托进入炉体的生料；
14.水平振动机构，所述水平振动机构与烧结托盘连接，用于振动烧结托盘；
15.翻转驱动机构，所述翻转驱动机构与烧结托盘连接，用于翻转烧结托盘。
16.如上所述的利用医疗垃圾焚烧余热烧结危废的焚烧炉，作为优选方案，所述水平振动机构包括振动电机、偏心盘、驱动连杆、活塞缸和活塞；
17.所述驱动电机带动偏心盘转动，驱动连杆的一端铰接在偏心盘上，驱动连杆的另一端转动连接在活塞上，以使偏心盘的转动带动活塞往复直线移动；所述活塞缸贯穿所述炉体的炉壁，活塞在活塞缸中往复移动，活塞与所述烧结托盘活动连接并带动所述烧结托盘直线往复运动。
18.如上所述的利用医疗垃圾焚烧余热烧结危废的焚烧炉，作为优选方案，所述活塞远离驱动连杆的一端固定连接有一级连杆，所述一级连杆上转动连接有二级连杆；所述二级连杆远离一级连杆的一端与所述烧结托盘固定连接；
19.优选地，所述二级连杆靠近一级连杆的端部设置有圆柱形的凸出部，一级连杆的端部设置有相应的内槽，所述凸出部与所述内槽配合，所述二级连杆端部的圆柱形的凸出部嵌入到一级连杆的内槽中并可在内槽中转动。
20.如上所述的利用医疗垃圾焚烧余热烧结危废的焚烧炉，作为优选方案，所述翻转驱动机构包括翻转电机、减速器、空心轴与实心轴，所述实心轴与烧结托盘远离二级连杆的一端固定连接，所述实心轴与所述二级连杆同轴设置；
21.所述翻转电机的输出轴连接减速器，减速器的输出轴与空心轴固定连接，所述空心轴与所述实心轴沿轴向活动连接，所述空心轴带动实心轴转动以使烧结托盘翻转。
22.如上所述的利用医疗垃圾焚烧余热烧结危废的焚烧炉，作为优选方案，所述空心轴包括一级空心轴与二级空心轴，所述一级空心轴与所述减速器的输出轴固定连接，一级空心轴为圆管型；
23.所述二级空心轴与一级空心轴固定连接，所述实心轴上设置有凸起，所述二级空心轴内设置有从空心处沿径向向外延伸的凹槽，所述凸起可在所述凹槽中沿轴向移动，凸起与所述凹槽在径向上相互挡止；
24.优选地，所述二级空心轴内的凹槽的长度与所述二级空心轴的轴长相同。
25.如上所述的利用医疗垃圾焚烧余热烧结危废的焚烧炉，作为优选方案，所述进料斗内设置有第一密封盖板与第二密封盖板，第一密封盖板与第二密封盖板沿上下方向分布，第一密封盖板与第二密封盖板可分别独立开启和关闭。
26.如上所述的利用医疗垃圾焚烧余热烧结危废的焚烧炉，作为优选方案，所述炉体中还设置有供风管道，所述供风管道的高度低于所述进气管道的高度，所述供风管道用于向上供风以提供足够的氧气。
27.如上所述的利用医疗垃圾焚烧余热烧结危废的焚烧炉，作为优选方案，所述炉体内设置有第一烧结托盘和第二烧结托盘，第一烧结托盘与第二烧结托盘沿上下方向排布；
28.在第一烧结托盘的左右两边分别连接有第一水平振动机构与第一翻转驱动机构；
29.在第二烧结托盘的左右两边分别连接有第二水平振动机构与第二翻转驱动机构。
30.如上所述的利用医疗垃圾焚烧余热烧结危废的焚烧炉，作为优选方案，在炉体的底部设置有开口向下的出料口，在炉体的下方设置有水槽，所述出料口伸入到所述水槽中。
31.本申请还提供一种焚烧炉的使用方法，所述焚烧炉为权利要求1
‑
9任一项所述的利用医疗垃圾焚烧余热烧结危废的焚烧炉，其使用方法为：
32.步骤s1，开启第一翻转驱动机构，将第一烧结托盘旋转至竖直状态，同时开启第二水平振动机构；
33.步骤s2，打开第一密封盖板，将生料倒入到进料斗中，关闭第一密封盖板，然后打开第二密封盖板，生料落入到第二烧结托盘中，关闭第二密封盖板；
34.步骤s3，开启第一翻转驱动机构，将第一烧结托盘旋转至水平状态，开启第一水平振动机构，打开第一密封盖板将生料倒入进料斗中，关闭第一密封盖板，之后打开第二密封盖板，生料全部落入第一烧结托盘中，关闭第二密封盖板；
35.步骤s4，进气管道通入高温气体将生料烧结为熟料，关闭第一水平振动机构与第二水平振动机构，开启第二翻转驱动机构，将第二烧结托盘翻转180
°
，待熟料全部落入出料口中，再将烧结托盘旋转至竖直状态，然后开启第一翻转驱动机构，将第一烧结托盘翻转180
°
，待熟料全部落入出料口中，再将第一烧结托盘反向翻转180
°
至水平位置，然后开启第二翻转驱动机构，将第二烧结托盘再旋转至水平状态，即可进行下一循环。
36.有益效果：
37.本发明的焚烧炉能够充分利用利用医疗垃圾焚烧余热烧结危废，不仅能够避免能源的浪费，而且烧结后的熟料能够作为混凝土轻骨料使用，实现资源的重复利用。本发明的焚烧炉使用方便，维护成本较低，利用废弃能源与废弃资源实现混凝土轻骨料的生产，具有较好的经济效益及环境效益。
附图说明
38.图1为本发明实施例中焚烧炉的结构示意图；
39.图2为图1中a
‑
a向截面图；
40.图3为图1中b
‑
b向截面图。
41.图中：1、第一翻转驱动机构；2、第一水平振动机构；3、第二翻转驱动机构；4、第二水平振动机构；100、炉体；101、内层；102、外层；103、中层；1001、刮板输送机；1002、水槽；1100、热电偶；1101、支架；201、振动电机；202、偏心盘；203、活塞缸；204、活塞；205、二级连杆；206、一级连杆；207、驱动连杆；301、第一烧结托盘；302、第二烧结托盘；401、第一轴承；402、第二轴承；403、二级空心轴；404、一级空心轴；405、减速器；406、翻转电机；407、凸起；408、实心轴；409、隔热管；501、盖板驱动电机；502、变速器；5031、第一密封盖板；5032、第二密封盖板；504、进料斗；505、电机支架；601、排气管道；701、进气管道；702、挡渣板；801、供风管道；802、挡渣伞；901、出料口。
具体实施方式
42.下面将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
例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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而不是要求本发明必须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。本发明中使用的术语“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；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
44.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
45.根据本发明的具体实施例，如图1
‑
3所示，本发明提供一种利用医疗垃圾焚烧余热烧结危废的焚烧炉，定义未烧结的危废为生料，烧结后的危废为熟料。
46.利用医疗垃圾焚烧余热烧结危废的焚烧炉包括炉体100、烧结托盘、水平振动机构与翻转驱动机构。炉体100用于生料的烧结，炉体100的顶部设置有用于生料进入炉体100的进料斗504，炉体100上设置有用于排气的排气管道601，排气管道601的另一端与废气处理系统相连；炉体100上还连接有进气管道701，进气管道701的另一端与医疗垃圾燃烧炉连接，进气管道701用于向炉体100内通入高温气体以将生料烧结为熟料；炉体100的底部设置有出料口901，出料口901用于排出熟料；烧结托盘设置在炉体100内，烧结托盘用于承托进入炉体100的生料；水平振动机构与烧结托盘连接，用于振动烧结托盘；翻转驱动机构与烧结托盘连接，用于翻转烧结托盘。
47.在进气管道701上部设有挡渣板702，挡渣板702用于防止从上方落下的熟料进入到进气管中，从而避免堵塞进气管，挡渣板702的材质为氧化锆，氧化锆耐高温使用寿命较长。在本实施例中，炉体100的横截面为圆形，在其他实施例中，炉体100的横截面也可为矩形、椭圆型等。本发明炉体100的炉壁有3层结构构成，包括内层101、中层103与外层102，内层101为耐火砖材质，内层101厚度为200
‑
300mm(可选200mm、250mm、300mm等)，耐火砖长期使用温度≥1300℃，中层103为耐高温陶瓷纤维，中层103厚度为150～250mm(可选150mm、200mm、250mm等)，陶瓷纤维长期使用温度≥1300℃，外层102为钢材质，厚度为8～15mm(可选8mm、10mm、15mm等)。在炉体100的炉壁上设有热电偶1100，热电偶1100的量程为0～1600℃。在本发明中，水平振动机构与翻转驱动机构的下部均设有支架1101，支架1101用于支撑水平振动机构与翻转驱动机构。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本发明实施例对此并不进行限定。
48.水平振动机构包括振动电机201、偏心盘202、驱动连杆207、活塞缸203和活塞204；驱动电机带动偏心盘202转动，驱动连杆207的一端铰接在偏心盘202上，驱动连杆207的另一端转动连接在活塞204上，以使偏心盘202的转动带动活塞204往复直线移动；活塞缸203贯穿炉体100的炉壁，活塞204在活塞缸203中往复直线移动，活塞204与烧结托盘活动连接。活塞缸203和活塞204接触面涂有耐高温润滑油脂，耐高温润滑油脂长期使用温度≥1000℃。烧结托盘的侧壁边缘距离炉体100的内壁面有一定距离，以便使烧结托盘在水平振动机构的作用下能够实现直线往复运动。优选的，烧结托盘的边缘与炉体100内壁间的距离为2～4cm(可选2cm、3cm、4cm等)。
49.活塞204远离驱动连杆207的一端固定连接有一级连杆206，一级连杆206上转动连接有二级连杆205，二级连杆205绕其自身轴线转动，二级连杆205相对于一级连杆206在轴向上位置固定；二级连杆靠近一级连杆的端部设置有圆柱形的凸出部，一级连杆的端部设置有相应的内槽，凸出部与内槽配合，二级连杆端部的圆柱形的凸出部嵌入到一级连杆的内槽中并可在内槽中转动；使得一级连杆206能够相对于二级连杆205发生沿轴线的转动，而一级连杆206与二级连杆205在轴线方向上不发生相对位移。
50.水平振动机构进行工作时，振动电机201带动偏心盘202转动，偏心盘202通过驱动连杆207带动活塞204进行往复直线运动，活塞204通过一级连杆206与二级连杆205带动烧结托盘进行水平方向的往复直线振动，从而将落在烧结托板上的生料均匀平铺在烧结托盘上，使得生料能够更加均匀的被高温气体烧结。
51.翻转驱动机构包括翻转电机406、减速器405、空心轴与实心轴408，实心轴408与烧结托盘远离二级连杆205的一端固定连接；翻转电机406的输出轴连接减速器405，减速器405的输出轴与空心轴固定连接，空心轴与实心轴408沿轴向可活动连接，空心轴带动实心轴408转动以使烧结托盘翻转。
52.空心轴包括一级空心轴404与二级空心轴403，一级空心轴404与减速器405的输出轴固定连接，一级空心轴404为圆管型；二级空心轴403与一级空心轴404固定连接，实心轴408上设置有凸起407，二级空心轴403内设置有从空心处沿径向向外延伸的凹槽，凸起407可在凹槽中沿轴向移动，凸起407与凹槽在径向上相互挡止。实心轴与二级连杆205同轴设置。优选地，二级空心轴内的凹槽的长度与二级空心轴的轴长相同。
53.实心轴408靠近烧结托盘的位置设置有第一轴承401，第一轴承401与烧结托盘之间设有隔热管409，隔热管409用于隔绝炉体100内的高温；在实心轴408的中部设置有第二轴承402，第二轴承402的外圈与支架1101固定连接，以对实心轴408的中部进行支撑。隔热管409内部填充有耐高温陶瓷纤维，陶瓷纤维长期使用温度≥1300℃。
54.在本发明中，将一级空心轴404设置成空心的圆管不仅能够减轻一级空心轴404的质量，而且在一级空心轴404中形成让位空间，便于实心轴408在其内部做往复直线运动。而二级空心轴403中的凹槽与实心轴408上的凸起407相互挡止配合，使得二级空心轴403能够带动实心轴408转动；而在水平振动机构中，一级连杆206上转动连接有二级连杆205，从而保证翻转驱动机构带动烧结托盘翻转，与振动机构带动烧结托盘水平振动互不影响。
55.进料斗504内设置有第一密封盖板5031与第二密封盖板5032，第一密封盖板5031与第二密封盖板5032沿上下方向分布，第一密封盖板5031与第二密封盖板5032能够分别独立开启和关闭。第一密封盖板5031和第二密封盖板5032的设置是为了生料先进去到第一密封盖板5031和第二密封盖板5032，关闭第一密封盖板5031使生料与外界隔离，使生料在投入炉体中时炉内有毒气体不外泄，起到环保的作用。在进料斗504的一侧设置有盖板驱动电机501与变速器502，盖板驱动电机501与变速器502用于驱动第一密封盖板5031与第二密封盖板5032的开合运动，盖板驱动电机501与变速器502下设有电机支架505。
56.在本实施例中，进料斗504、排气管道601、密封盖板以及进气管道701材质为钢材，钢材内壁涂有耐火胶泥，耐火胶泥长期使用温度≥1300℃。
57.炉体100中还设置有供风管道801，供风管道801的高度低于进气管道701的高度，供风管道801用于向上供风以提供足够的氧气，而且还能将进气管道701喷出的高温气体向
上吹，给高温气体提供向上的动力，使得高温气体能够充分与生料相接触。在本实施例中，供风管道801端头设有挡渣伞802，供风管道801和挡渣伞802材质为铁铬铝，供风管道801和挡渣伞802表面涂有耐高温耐腐蚀涂料，长期使用温度≥1300℃。
58.炉体100内设置有第一烧结托盘301和第二烧结托盘302，第一烧结托盘301与第二烧结托盘302沿上下方向排布；在第一烧结托盘301的左右两边分别连接有第一水平振动机构2与第一翻转驱动机构1；在第二烧结托盘302的左右两边分别连接有第二水平振动机构4与第二翻转驱动机构3。第一烧结托盘301与第二烧结托盘302均为网状结构，网的目数为2～10目(可选2目、5目、8目、10目等)，网的材质为铁铬铝或钨，网表面涂有耐高温耐腐蚀涂料，长期使用温度≥1300℃。
59.在炉体100的底部设置有开口向下的出料口901，在炉体100的下部设置有水槽1002，出料口901伸入到水槽1002中被水淹没，以防止废气从出料口901泄漏。在本发明中，水槽1002具有一个斜面，出料口901的下端为斜口，斜口平行于斜面；在水槽1002底部的斜面上还设置有刮板输送机1001，用于将落入水槽1002中的熟料输送出水槽1002。
60.本发明还提供一种焚烧炉的使用方法，焚烧炉为上述的利用医疗垃圾焚烧余热烧结危废的焚烧炉，其使用方法为：
61.步骤s1，开启第一翻转驱动机构1，将第一烧结托盘301旋转至竖直状态，同时开启第二水平振动机构4；
62.步骤s2，打开第一密封盖板5031，将生料倒入到进料斗504中，关闭第一密封盖板5031，然后打开第二密封盖板5032，生料落入到第二烧结托盘302中，关闭第二密封盖板5032；
63.步骤s3，开启第一翻转驱动机构1，将第一烧结托盘301旋转至水平状态，开启第一水平振动机构2，打开第一密封盖板5031将生料倒入进料斗504中，关闭第一密封盖板5031，之后打开第二密封盖板5032，生料全部落入第一烧结托盘301中，关闭第二密封盖板5032；
64.步骤s4，进气管道701通入高温气体将生料烧结为熟料，关闭第一水平振动机构2与第二水平振动机构4，开启第二翻转驱动机构3，将第二烧结托盘302翻转180
°
，待熟料全部落入出料口901中，再将烧结托盘旋转至竖直状态，然后开启第一翻转驱动机构1，将第一烧结托盘301翻转180
°
，待熟料全部落入出料口901中，再将第一烧结托盘301反向翻转180
°
至水平位置，然后开启第二翻转驱动机构3，将第二烧结托盘302在旋转至水平状态，即可进行下一循环。
65.综上所述，本发明提供的焚烧炉能够充分利用利用医疗垃圾焚烧余热烧结危废，不仅能够避免能源的浪费，而且烧结后的熟料能够作为混凝土轻骨料使用，实现资源的重复利用；有利于环保。
66.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明待批权利要求保护范围之内。