[发明专利]一种用于高分子废物热能转化的炉子

说明书

本发明公开了一种用于高分子废物热能转化的炉子，包括低温气化室和蜗腔型高温燃烧室；低温气化室的炉本体设置燃气集束口；高温燃烧室的炉本体包括外蜗壳顶盖、外蜗壳侧壁、外蜗壳底板、空气预混合器和火炬喷出口，空气预混合器垂直设置在外蜗壳底板中部，外蜗壳侧壁上设置燃油气机和与燃油气机配套安装的燃油气机喷火嘴降温器；低温气化室通过燃气集束口和空气预混合器与高温燃烧室连接；高温燃烧室的炉本体还包括与所述外蜗壳顶盖、外蜗壳侧壁和外蜗壳底板结合在一起构成蜗腔内红外光热辐射聚焦区和流体动力旋流环区的部件。低温气化室提供低的分解水平燃气流至高温燃烧室，在红外光热辐射下引燃秒速达到1000～1500℃进行分解燃烧。

技术领域：

本发明属于热能转化及环境保护技术领域，具体涉及一种用于高 分子废物热能转化的炉子。

背景技术：

生产和生活中常见的大分子有机污染气体主要源自：(1)种类庞 杂的高分子废物或有机污染物，针对固、液态及粘稠态高分子废物如： 塑料、橡胶、油漆、油墨、蛋白、脂肪、纤维素、褐煤、泥炭、沥青 质；多环芳烃类、落地油、油脚子、高含水油泥；以及铜铝橡塑电线、 漆包线、光缆、电子线路板，光盘、磁带、胶卷、铝箔复合包装物， 金属喷涂层等，经由低温气化室提供的富碳黑离子态高挥发扩散性燃 气流；(2)煤焦化炉或(兰炭)半焦化炉、乙炔炉、碳黑炉、腰果壳 制活性炭炉、黑烟滚滚的高挥发性有机污染气体；(3)不同组分、不同浓度的煤层气、页岩气、煤矿瓦斯；(4)有机化工、石油化工、医 药化工、小桐子油、棕榈油、有机喷涂、喷漆车间、印刷厂运钞厂、 环氧树脂复合材料厂、电解阴阳极以及沥青改性车间、有机物干燥烘 干房、(金属、无机与有机高分子聚合物)热清洗机等产生的有机污 染气体；(5)油泥污水处理场、垃圾填埋、城市下水道、污水处理厂、 养殖场、屠宰场等高含水的有机污染气体，高速切削车间冷却液气雾 等高挥发扩散性气体；(6)垃圾焚烧炉不完全燃烧的大分子有机气体； (7)民政火化炉以及城乡宠物尸体焚化产生的浓浓黑烟、挥发性有 机恶臭、以及地下烟道中常年积淀的挥发性煤焦油等。

高分子废物的基态、品种庞杂，每一炉投入的物料组份都在变化， 无法逐炉一一分析其分子结构，在实际工作中，甚至无法准确预测其 产气量和发热值，只能按当前所焚烧物料的物态，来决定气化室和燃 烧室的运行方式。固、液气态高分子废物的热能转化过程，必然是在 气相空间呈现离子态分解燃烧的温度反应和流体动力的增长过程。换 句话说，固、液相高分子废物燃质的气化反应和高温燃烧反应过程， 实际上也必然就是全气相的空间反应过程。上游低温气化过程处理得 好，直接关系到下一步高温气相空间的分解燃烧水平。

常温下有机物的气相变化比较缓慢，高分子聚合物约在100℃就 有有机物开始分解，不同温度等级下会有不同链键陆续分解气化。无 论哪一类基态的聚合物，以固态橡胶为例：只要吸收了气化热能就开 始裂解反应，碳氢离子首先从固体物料边角处开始其气态变化，这种 气化反应由局部少量的链键断裂开始，从低温分解向高温分解发展。

而含有阻燃元素的聚合物等高分子废物所产生的燃气流，在≥ 850℃裂解温度下，仍然不能完全分解燃烧，其残留有机分子会因烟 气温度下降重新聚合。目前学界实验证明：其充分分解燃烧反应的温 度应在＞1000℃以上。因此此类低分解水平大分子燃气流，如何秒速 达到最大限度分解，并能在1000～1500℃高温区稳定燃烧，这是当 前垃圾焚烧产业界面临的高分子废物燃烧技术必须攻克的难题之一。 高分子废物的碳氢键在低温气化室低温分解过程中，固相析出的碳黑 和尚未完全分解的大分子气体的共同无序挥发扩散，造成“黑烟滚 滚”，因此“离子态燃气流”实际是一种“富碳黑的固、气两相流”。

我国现有垃圾焚烧技术中，用燃油气机向不完全燃烧火焰中喷油 气助燃的‘二次燃烧’方法持续多年；正蓬勃兴起FLOX无焰燃烧燃 烧方式、MILD燃烧方式，以及配套的蓄热炉、高温空气炉等产品， 当前在煤、秸秆、重油、天然气等领域，普遍应用于工业窑炉和民间生活。