一种便携式固体废物热解焚烧系统及处理方法与流程

1.本发明属于固体废物焚烧技术和设备领域，具体涉及一种便携式固体废物热解焚烧系统及处理方法。


背景技术：

2.随着我国经济的快速发展和城市化进程的不断加快，固体废物的产生量不断增加。固体废物不像废气、废水那样到处迁移和扩散，必须占用大量的土地。据统计，我国堆积的工业固体废物有60亿吨，生活垃圾有5亿吨，预计每年有1000万吨固体废物无法处理而堆积在城郊或公路两旁，几万公顷的土地被侵吞，亟需采取有效措施，解决固体废物占用土地和污染环境的问题，实现固体废物的减量化、无害化和资源化。
3.固体废物的处理技术包括物理处理、化学处理、生物处理、热处理及固化处理等。其中，热处理技术包括直接焚烧和热解气化两种。直接焚烧法可以实现固体废物的减量减重，同时彻底杀灭各种病原体，在环境保护和资源利用方面具有显著的优势，得到了广泛的应用。然而，传统的焚烧处理设备存在燃烧不充分、粉尘产生量大、容易产生二噁英、氮氧化物等有毒有害成分、造成二次污染等问题。热解气化法是在贫氧或缺氧气氛下进行，从原理上减少了二噁英、氮氧化物等有毒有害成分的生成，降低了烟气产生量，并且重金属被固化在熔融状炉渣中，不易造成二次污染。热解气化法在固体废物处理方面具有广阔的应用前景。
4.现阶段，我国各地城市生活垃圾等固体废物多采用建设集中焚烧发电厂的方式进行处理，但对于偏远地区和特殊场所，如偏远山区、郊区工厂、军事驻地、野外营地等，考虑到运输成本、运输难度等因素，难以纳入城市集中焚烧处置系统，也不具备建设大型焚烧装置的条件。因此，开发结构合理、小型化的固体废物焚烧系统和装置的需求日益迫切。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于针对现有技术需求，提供一种小型化、可移动化的便携式固体废物热解焚烧系统及装置，单人即可操作，无需使用外部燃料，焚烧效率高，污染物排放量低，具有组装拆卸简便、整体轻巧、移动方便、操作简单、维护量小、节能环保的特点，能够很好的解决偏远地区和某些特殊场所的固体废物处理问题。
6.为实现上述目的，本发明公开了如下的技术方案：一种便携式固体废物热解焚烧系统，其特征在于：包括移动支架，主体装置、供风装置、排渣装置和点火器；其中移动支架上安装有供风装置，移动支架9与主体装置活动安装，可带动热解焚烧系统移动；所述主体装置为同心圆套筒形式，从内到外依次为热解腔1、燃烧腔2、空气预热腔（3）；热解腔顶部与进料斗11导通，底部为炉篦结构，侧壁中部设置气孔与燃烧腔导通，侧壁底部由四根支架与炉篦固定；燃烧腔的顶部封闭并留有排烟口14，底部封闭并通过固定支架7支撑整个主体装置，侧壁的下方设置一个带密封盖的点火口15；空气预热腔3顶部封闭
并留有空气进口13，预热腔顶部低于热解腔和燃烧腔顶部，底部高于热解腔1和燃烧腔2底部，并通过三个风管4分别与燃烧腔和排渣装置6导通，每个风管4上分别设置一个调节阀5；所述供风装置包括：鼓风机8和软管12；鼓风机的出气口与空气进口13通过软管12导通；所述的排渣装置6为长方体金属盒，盒体顶部与热解腔的炉篦导通，盒体一个侧面与空气预热腔3的风管4导通，另一侧面为活动抽拉结构，便于灰渣的排出；所述移动支架采用一个推车，所述推车包括搭载部和手扶部，其中搭载部的上端面平整设置用于容置主体装置的底部，搭载部的下端一侧对称安装有一组行进轮10，另一侧一体制出一个支撑架，在固定状态下支撑架和行进轮形成四点支撑确保焚烧桶与地面处于竖直状态，所述搭载部的一侧沿与其上端面垂直方向一体制出所述的手扶部，该手扶部通过锁链16与主体装置捆绑固定。
7.本发明所述便携式固体废物热解焚烧系统，其特征在于所述的风管4与燃烧腔2侧壁以45
°
切向进入，以便空气与热解气充分混合燃烧。
8.所述的点火器为卡式喷火枪，枪体可通过点火口15伸入燃烧腔2进行点火。
9.本发明进一步公开了所述便携式固体废物热解焚烧系统的焚烧方法，其特征在于按如下的步骤进行：1）将固体废物热解焚烧装置移动至垃圾待处理的区域，将废物放入进料斗11，使废物堆满热解腔直到料位处于进料斗11中部位置；2）用点火器通过点火口15伸入燃烧腔内将热解腔底部的废物点燃，并将密封盖关闭，之后，关闭与燃烧腔导通的三个风管4上的调节阀5，开启与排渣装置6导通的风管4上的调节阀，开启鼓风机使空气通过软管12、空气预热腔3、风管4和排渣装置6进入热解腔底部，使废物逐渐燃烧和升温；3）底部的废物燃烧产生的热量逐渐向上传递给上层的废物，使其干燥、热解和燃烬，当燃烧腔2温度达到600℃时，开启与燃烧腔2导通的三个风管4上的调节阀5，使通过热解腔侧壁气孔逸出的热解气在燃烧腔2内充分燃烧，产生的高温烟气通过壁面加热空气预热腔3内的空气，实现余热回收，同时高温烟气通过热解腔1的侧壁加热废物，促使废物进一步热解；4）烟气换热后从燃烧腔2顶部的排烟口14排出，废物热解产生的灰渣通过热解腔1底部的炉篦进入排渣装置6，定期抽出排渣装置的抽拉结构并排出灰渣；5）随着废物不断热解焚烧，进料斗11中的废物逐渐减少，及时补充废物形成料封保持连续热解处理，当废物即将处理完成进料斗中的料位下降无法形成料封时，关闭进料斗的密封盖，防止烟气逸出，待废物完全燃烧后关闭鼓风机8。
10.本发明同时也公开了便携式固体废物热解焚烧系统的焚烧方法在用于偏远地区和某些特殊场所的固体废物处理方面的应用；所述的固体废物主要指的是生活垃圾、工业固体废物和农业固体废物。实验结果显示，固体废物经过本装置的热解焚烧处理后，可燃物反应完全，灰渣热灼减率<3%，低于《生活垃圾焚烧污染控制标准》gb18485
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2014中灰渣热灼减率≤5%的限值要求；使用德国ecom
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j2kn便携式多功能烟气分析仪对热解焚烧产生的烟气进行检测，co含量约为30mg/m3，低于gb18485
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2014中co的限值要求；用测温枪对燃烧腔温度进行测量，燃烧腔温度约900℃，满足gb18485
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2014中炉膛内温度≥850℃的要求。
11.本发明主要解决了无法纳入城市集中焚烧处置系统的边远地区和特殊场所的固
体废物处理问题，重点考察了生活垃圾、工业固体废物和农业固体废物的热解焚烧处理，主要的难点在于保证热解焚烧效果的同时使装置小型化、可移动且结构合理。
12.本发明更加详细的描述如下：一种便携式固体废物热解焚烧装置，包括移动支架，主体装置、供风装置、排渣装置和点火器，所述移动支架与主体装置活动安装，可带动热解焚烧装置移动，所述主体装置包括热解腔、燃烧腔和空气预热腔。所述主体装置为套筒形式，内筒为带气孔的金属筒体的热解腔，热解腔顶部连接进料斗，底部为炉篦结构，外筒为与内筒同心的燃烧腔，热解气通过气孔进入燃烧腔进行燃烧，燃烧腔底部封闭，顶部设一个圆形排烟口。
13.所述燃烧腔的外侧为空气预热腔，空气预热腔与燃烧腔同心，空气预热腔顶部通过活动接连口与供风装置连接，底部通过三个风管与排渣装置连接，风管上分别设有一个调节风量的阀门。
14.所述移动支架上安装有供风装置，所述供风装置包括鼓风机和软管，其中鼓风机的进气口和侧壁制出的导气口导通，该鼓风机的出气口与风室导通，所述风室通过软管和空气预热腔的活动连接口导通。每个所述的排渣装置为长方体金属盒，盒体顶部与热解腔的炉篦导通，盒体三个侧面与空气预热腔的风管导通，另一侧面为活动抽拉结构，便于灰渣的排出。所述主体装置的底部为支座，主体装置通过支座放置于移动支架上。所述主体装置的燃烧腔底部侧面开一圆孔制出点火口，点火口设有活动盖。
15.本发明公开的一种便携式固体废物热解焚烧系统及方法与现有技术相比所具有的积极效果是：（1）本发明提供了一种小巧的、可移动的便携式固体废物热解焚烧系统。操作人员可通过移动支架搭载主体装置进行运输、固定和垃圾处理，具有操作简单、轻巧灵活、焚烧完全、无需辅助燃烧的特点。
16.（2）本发明的便携式固体废物热解焚烧系统将热解和焚烧过程巧妙的结合在一起，通过单独设计的热解腔结构，固体废物热解产生的可燃气通过热解腔壁面的小孔进入燃烧腔进行燃烧，一方面空气预热腔内的助燃空气通过与燃烧腔壁面的换热后进入燃烧腔，使燃烧更加充分，另一方面燃烧腔的高温烟气通过与热解腔壁面换热，促使固体废物进一步热解。助燃空气经预热后一股进入排渣装置，并从热解腔底部进入，促使固体废物热解后产生的碳化物进一步燃烧。
17.（3）本发明的便携式固体废物热解焚烧系统与常温空气助燃的焚烧炉相比，焚烧温度更高，废物焚烧更彻底，炉渣热灼烧率小，烟气中有害成分更低，由于燃烧腔只燃烧热解产生的可燃气，不产生烟尘，实现了安全环保的功能。
附图说明
18.图1为本发明的结构示意图；图2为图1中焚烧桶部分的左视图：其中1、热解腔
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2、燃烧腔
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3、空气预热腔
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4、风管
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5、调节阀6、排渣装置 7、固定支架
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8、鼓风机
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9、移动支架
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10、行进轮11、进料斗
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12、软管
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13、空气进口
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14、有排烟
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15、点火口16、锁链。
具体实施方式
19.下面通过具体的实施方案叙述本发明。除非特别说明，本发明中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对这些实施方案中进行的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。
20.实施例1一种便携式固体废物热解焚烧系统，包括移动支架，主体装置、供风装置、排渣装置和点火器；其中移动支架上安装有供风装置，移动支架9与主体装置活动安装，可带动热解焚烧系统移动；所述主体装置为同心圆套筒形式，从内到外依次为热解腔1、燃烧腔2、空气预热腔3；热解腔顶部与进料斗11导通，底部为炉篦结构，侧壁中部设置气孔与燃烧腔导通，侧壁底部由四根支架与炉篦固定；燃烧腔的顶部封闭并留有排烟口14，底部封闭并通过固定支架7支撑整个主体装置，侧壁的下方设置一个带密封盖的点火口15；空气预热腔顶部封闭并留有空气进口13，预热腔顶部低于热解腔和燃烧腔顶部，底部高于热解腔和燃烧腔底部，并通过三个风管分别与燃烧腔和排渣装置6导通，每个风管上分别设置一个调节阀5；所述供风装置包括：鼓风机8和软管12；鼓风机的出气口与空气进口通过软管导通；所述的排渣装置6为长方体金属盒，盒体顶部与热解腔1的炉篦导通，盒体一个侧面与空气预热腔3的风管4导通，另一侧面为活动抽拉结构，便于灰渣的排出。
21.本发明所述的风管4与燃烧腔2侧壁以45
°
切向进入，以便空气与热解气充分混合燃烧。所述的点火器为卡式喷火枪，枪体可通过点火口15伸入燃烧腔进行点火。
22.所述移动支架采用一个推车，所述推车包括搭载部和手扶部，其中搭载部的上端面平整设置用于容置主体装置的底部，搭载部的下端一侧对称安装有一组行进轮10，另一侧一体制出一个支撑架，在固定状态下支撑架和行进轮形成四点支撑确保焚烧桶与地面处于竖直状态，所述搭载部的一侧沿与其上端面垂直方向一体制出所述的手扶部，该手扶部通过锁链16与主体装置捆绑固定。
23.实施例2一种便携式固体废物热解焚烧系统的焚烧方法，按如下的步骤进行：（1）将固体废物热解焚烧装置移动至垃圾待处理的区域，将废物放入进料斗11，使废物堆满热解腔直到料位处于进料斗中部位置；（2）用点火器通过点火口15伸入燃烧腔2内将热解腔底部的废物点燃，并将密封盖关闭，之后，关闭与燃烧腔导通的三个风管4上的调节阀5，开启与排渣装置6导通的风管上的调节阀，开启鼓风机使空气通过软管12、空气预热腔、风管和排渣装置进入热解腔底部，使废物逐渐燃烧和升温；（3）底部的废物燃烧产生的热量逐渐向上传递给上层的废物，使其干燥、热解和燃烬，当燃烧腔2温度达到600℃时，开启与燃烧腔导通的三个风管4上的调节阀5，使通过热解腔侧壁气孔逸出的热解气在燃烧腔内充分燃烧，产生的高温烟气通过壁面加热空气预热腔内的空气，实现余热回收，同时高温烟气通过热解腔的侧壁加热废物，促使废物进一步热
解；（4）烟气换热后从燃烧腔顶部的排烟口14排出，废物热解产生的灰渣通过热解腔底部的炉篦进入排渣装置6，定期抽出排渣装置的抽拉结构并排出灰渣；（5）随着废物不断热解焚烧，进料斗11中的废物逐渐减少，及时补充废物形成料封保持连续热解处理，当废物即将处理完成进料斗中的料位下降无法形成料封时，关闭进料斗的密封盖，防止烟气逸出，待废物完全燃烧后关闭鼓风机8。
24.实施例3一种便携式固体废物热解焚烧装置，包括移动支架9，主体装置、供风装置、排渣装置和点火器，所述移动支架与主体装置活动安装，可带动热解焚烧装置移动，所述主体装置包括热解腔1、燃烧腔2和空气预热腔3。
25.本实施例中，燃烧腔内的热解腔容积应不小于60l，以便提升其容量和可操作性。
26.本实施例中，所述移动支架采用一个推车，所述推车包括搭载部和手扶部，其中搭载部的上端面平整设置用于容置主体装置的底部，搭载部的下端一侧对称安装有一组行进轮10，另一侧一体制出一个支撑架，在固定状态下支撑架和行进轮形成四点支撑确保焚烧桶与地面处于竖直状态，所述搭载部的一侧沿与其上端面垂直方向一体制出所述的手扶部，该手扶部通过锁链16与主体装置捆绑固定。
27.本实施例中，所述主体装置为同心圆套筒形式，从内到外依次为热解腔1、燃烧腔2、预热腔3，热解腔1顶部与进料斗11导通，底部为炉篦结构，侧壁中部设置气孔与燃烧腔2导通，侧壁底部由三根支架与炉篦固定。燃烧腔2的顶部封闭并留有排烟口14，底部封闭并通过固定支架7支撑整个主体装置，侧壁的下方设置一个带密封盖的点火口15。空气预热腔3顶部封闭并留有空气进口13，空气预热腔顶部低于与热解腔和燃烧腔顶部，底部高于热解腔和燃烧腔底部，并通过三个风管4分别与燃烧腔和排渣装置导通，每个风管上分别设置一个调节阀。
28.本实施例中，所述的排渣装置6为长方体金属盒，盒体顶部与热解腔的炉篦导通，盒体一个侧面与空气预热腔3的风管4导通，另一侧面为活动抽拉结构，便于灰渣的排出。
29.本实施例中，所述移动支架9上安装有供风装置，所述供风装置包括鼓风机8和软管12，鼓风机8的出气口与空气进口13通过软管12导通。
30.本实施例中，所述的风管4与燃烧腔侧壁以45
°
切向进入，以便空气与热解气充分混合燃烧。
31.本实施例中，所述点火器为卡式喷火枪，枪体可通过点火口15伸入燃烧腔2进行点火。
32.本发明的工作过程是：本发明工作时，操作人员将固体废物热解焚烧装置移动至垃圾待处理的区域，将废物放入进料斗11，并使废物堆积到进料斗中部位置。用点火器通过点火口15伸入燃烧腔2内将热解腔1底部的废物点燃，并将密封盖关闭。之后，关闭与燃烧腔2导通的两个风管4上的调节阀5，开启与排渣装置6导通的风管4上的调节阀5，开启鼓风机使空气通过软管12、空气预热腔3、风管4和排渣装置6进入热解腔1底部，使废物逐渐燃烧和升温。底部的废物燃烧产生的热量逐渐向上传递给上层的废物，使其干燥、热解和燃烬。当燃烧腔2温度达到600℃左右时，开启与燃烧腔2导通的两个风管4上的调节阀5，使通过热解腔1侧壁气孔逸出的热
解气在燃烧腔2内充分燃烧，产生的高温烟气通过壁面加热空气预热腔3内的空气，实现余热回收，同时高温烟气通过热解腔1的侧壁加热废物，促使废物进一步热解。烟气换热后从燃烧腔2顶部的排烟口14排出，废物热解产生的灰渣通过热解腔1底部的炉篦进入排渣装置6，定期抽出排渣装置6的抽拉结构并排出灰渣。随着废物不断热解焚烧，进料斗11中的废物逐渐减少，及时补充废物形成料封保持连续热解处理，当废物即将处理完成进料斗11中的料位下降无法形成料封时，关闭进料斗11的密封盖，防止烟气逸出。待废物完全燃烧后关闭鼓风机8。
33.本发明提供了一种小巧的，可移动的固体废物热解焚烧装置。操作人员可通过移动支架搭载废物热解焚烧装置进行运输，固定和垃圾处理。
34.本发明通过独特的设计对助燃空气进行预热，有效回收了余热并提高了燃烧温度，使废物中的有害物质分解更彻底。预热空气切向进入燃烧腔2，加剧了内部气流扰动，使热解气与助燃空气混合更充分，燃烧更完全。由于燃烧腔2内只燃烧热解气，不会产生烟尘，因此排烟更清洁环保。与常规焚烧装置相比，焚烧温度更高，废物焚烧更彻底，炉渣热灼烧率小，烟气中有害成分更低。
35.实施例4对比实验本发明与常规小型化固体废物焚烧炉进行比对实验，结果如表所示实验结果表明，本发明相比于常规小型化固体废物焚烧炉，焚烧温度更高、焚烧更完全，由于存在热解过程，烟气量及烟气中二噁英和co含量均低于常规小型化固体废物焚烧炉。
36.实施例5将本发明装置应用于天津武清区某村庄垃圾分类后，废纸类、废塑料橡胶、旧织物用品、废木等可燃垃圾的焚烧处理。结果显示，可燃垃圾经本装置热解焚烧处理后，可燃物反应完全，灰渣热灼减率<3%，低于《生活垃圾焚烧污染控制标准》gb18485
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2014中灰渣热灼减率≤5%的限值要求；使用德国ecom
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j2kn便携式多功能烟气分析仪对热解焚烧装置产生的烟气进行检测，co含量约为30mg/m3，低于gb18485
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2014中co的限值要求；用测温枪对燃烧腔温度进行测量，燃烧腔温度约900℃，满足gb18485
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2014中炉膛内温度≥850℃的要求。