权利要求

1.一种固废垃圾焚烧热能利用装置，包括：固体废弃物热解室，配置为对固体废弃物进行热解处理;以及烟气处理室;

其特征在于，所述烟气处理室与所述固体废弃物热解室连通，通过烟气进口接收从所述固体废弃物热解室产生的烟气，并通过烟气出口将经过烟气处理室的烟气排出;其中，所述烟气处理室的内部空间被至少一道与烟气行进方向垂直的分隔隔墙分隔成至少两个烟气流道，并在分隔隔墙上设置烟气通道将两个相邻的烟气流道连通，所述的烟气通道、烟气进口、烟气出口与烟气流道共同组成迷宫回廊结构使得烟气在烟气处理室内成迂回方式行进。

2.根据权利要求1所述的固废垃圾焚烧热能利用装置，其特征在于：在靠近烟气出口的末端分隔隔墙上，设置有至少一道分隔透墙，所述分隔透墙与该末端分隔隔墙垂直，且所述分隔透墙上均布有多个烟气小孔，所述分隔透墙至少部分或完全封闭一条烟气流道。

3.根据权利要求2所述的固废垃圾焚烧热能利用装置，其特征在于：所述的分隔透墙被划分为上部、中部和下部，所述烟气小孔设置在所述中部。

4.根据权利要求1所述的固废垃圾焚烧热能利用装置，其特征在于：所述烟气通道的位置设置为远离与其相邻的烟气进口、烟气出口或另一烟气通道;并且，相邻两个烟气通道在分隔隔墙上的位置为上下错开布置。

5.根据权利要求1所述的固废垃圾焚烧热能利用装置，其特征在于：所述的烟气通道的近端设有阻流板。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的固废垃圾焚烧热能利用装置，其特征在于：还包括热能利用系统，所述热能利用系统配置为接收所述烟气处理室排出的烟气，并回收利用所述烟气中的热能。

7.根据权利要求6所述的固废垃圾焚烧热能利用装置，其特征在于：还包括风机系统，所述风机系统包括助燃鼓风机和引风机，所述助燃鼓风机配置为向固体废弃物热解室提供助燃空气，所述引风机设置于热能利用系统中，配置为抽取烟气并提供热能利用系统烟气行进动力。

8.根据权利要求7所述的固废垃圾焚烧热能利用装置，其特征在于：所述固体废弃物热解室是固废垃圾往复炉排焚烧炉，所述的热能利用系统是链条炉排锅炉、流化床燃煤锅炉、污泥回转窑焚烧炉或煤粉锅炉。

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及固废垃圾处理及热能利用技术领域，具体而言，涉及一种固废垃圾焚烧热能利用装置，尤其涉及一种能够耦合应用于各种锅炉，用于高效、清洁焚烧固废垃圾并回收热能的装置。

背景技术

[0002]在碳中和目标的战略引领下，能源结构的优化转型已成为工业领域的重要课题。特别是水泥、热电、电解铝、钢铁等高能耗产业，面临着传统化石能源替代的迫切需求。当前，燃煤锅炉作为主要的热能供应设备，其技术革新对实现碳减排目标具有重要影响。

[0003]从技术替代路径来看，生物质燃料与工业固废的协同利用正逐步成为燃煤替代的重要方向。其中，工业固废以其较低的经济成本和资源化潜力，在燃煤锅炉掺烧领域展现出独特优势。然而，现有技术体系在实践应用中仍存在显著的技术瓶颈，这主要体现在以下几个方面：

[0004]在燃料适应性方面，传统链条炉排锅炉和往复炉排锅炉的掺烧比例普遍偏低，通常仅维持在10%-30%的水平。这种局限性主要源于不同燃料燃烧特性的显著差异，导致工业固废难以实现规模化利用。此外，现有设备对燃料种类具有较高选择性，主要局限于布条、织物等轻质易燃材料，而对塑料树脂、高水分物料及混杂杂质的工业固废则难以实现有效燃烧。

[0005]在燃烧效率与环保性能方面，工业固废掺烧往往导致燃烧不完全现象，易产生黑烟、异味及焦油等副产物。这些污染物不仅影响环境空气质量，还会在锅炉管壁和省煤器上形成沉积，降低传热效率，影响设备运行的稳定性。更为重要的是，现有的尾气处理系统尚无法完全满足稳定达标排放的要求，这在一定程度上制约了技术的推广应用。

[0006]鉴于上述技术瓶颈，开发新型固废焚烧与热能回收装置已成为行业发展的必然趋势。该技术方案应着重解决高比例掺烧、多类别固废适应性、燃烧效率提升及污染物控制等关键问题，从而实现工业固废的高效清洁利用。这种创新性的技术路径不仅能够为传统燃煤锅炉的节能减排改造提供支撑，也将推动热能供应领域向低碳化、清洁化方向转型升级。

发明内容

[0007]为了解决上述问题，克服现有技术中链条炉排锅炉、往复炉排锅炉等传统锅炉在掺烧固废垃圾时存在的掺烧比例受限、固废种类受限、燃烧不充分及污染排放等问题，提供一种固废垃圾焚烧热能利用装置，以实现高效、清洁地焚烧多种类固废垃圾，并有效回收利用热能。

[0008]为实现上述目的，本发明提供了一种固废垃圾焚烧热能利用装置，包括：固体废弃物热解室和烟气处理室。

[0009]所述固体废弃物热解室，配置为对固体废弃物进行热解处理。该热解室可以采用现有的各种成熟的热解炉结构，例如但不限于往复炉排焚烧炉、流化床焚烧炉等。通过控制热解室内的温度和氧气浓度，使固体废弃物在缺氧或低氧环境下发生热分解，产生热解烟气。

[0010]本发明的创新核心在于烟气处理室的结构设计。所述烟气处理室与所述固体废弃物热解室连通，通过烟气进口接收从所述固体废弃物热解室产生的烟气，并通过烟气出口将经过烟气处理室的烟气排出。

[0011]为了使烟气在烟气处理室内能够充分混合、均质化，并为后续的热能利用和尾气净化创造有利条件，本发明对烟气处理室的内部结构进行了特殊设计：

[0012]所述烟气处理室的内部空间被至少一道与烟气行进方向垂直的分隔隔墙分隔成至少两个烟气流道。在所述分隔隔墙上设置有烟气通道，用于连通相邻的烟气流道。所述烟气通道、烟气进口、烟气出口与烟气流道共同组成迷宫回廊结构，使得烟气在烟气处理室内呈迂回方式行进。这种迷宫回廊结构能够有效延长烟气在烟气处理室内的停留时间，增加烟气与墙壁的接触面积，强化烟气的混合效果，促进烟气组分和温度的均匀化。

[0013]优选地，为了进一步提升烟气的均质化效果，并在一定程度上阻挡较大的颗粒物，在本发明固废垃圾焚烧热能利用装置中，在靠近烟气出口的末端分隔隔墙上，设置有至少一道分隔透墙。所述分隔透墙与该末端分隔隔墙大致垂直，且所述分隔透墙上均布有多个烟气小孔。所述分隔透墙至少部分或完全封闭一条烟气流道。当烟气流经分隔透墙时，需要通过均布的烟气小孔才能通过，这进一步分散了烟气流，使其更加均匀地进入后续的烟气出口和烟气通道，并能够有效地阻挡较大颗粒的飞灰，减少其进入后续设备，降低设备磨损和积灰风险。

[0014]为了更有效地实现烟气的均质化和颗粒物分离，优选地，所述的分隔透墙可以被划分为上部、中部和下部，所述烟气小孔可以主要设置在所述中部。这样可以利用烟气流动的惯性，使较重的颗粒物更容易沉降到下部，而较轻的烟气则主要通过中部的小孔通道，从而实现初步的烟气净化效果。

[0015]为了进一步增强烟气在烟气处理室内的迂回程度和混合效果，优选地，所述烟气通道的位置设置为远离与其相邻的烟气进口、烟气出口或另一烟气通道。并且，相邻两个烟气通道在分隔隔墙上的位置为上下错开布置。这种错位布置方式，迫使烟气在流经不同烟气流道时，需要不断地改变流动方向，从而更加充分地混合和均质化。

[0016]为了进一步强化烟气通道入口处的扰流效果，提高烟气混合效率，优选地，在本发明固废垃圾焚烧热能利用装置中，在所述烟气通道的烟气入口近端，设置有阻流结构。所述阻流结构可以是阻流板、凸起、格栅等任何能够阻碍气流直接快速通过烟气通道入口的结构。通过设置阻流结构，可以使烟气在进入烟气通道前，先发生碰撞、折返、扰动，从而增强烟气的混合效果。

[0017]为了充分回收利用烟气中的热能，提高能源利用效率，本发明的固废垃圾焚烧热能利用装置还可以包括热能利用系统。所述热能利用系统配置为接收所述烟气处理室排出的烟气，并回收利用所述烟气中的热能。所述热能利用系统可以是各种类型的锅炉，例如链条炉排锅炉、流化床锅炉、污泥回转窑焚烧炉、煤粉锅炉等，也可以是其他类型的热能利用设备，例如导热油炉、热风炉、余热锅炉等。

[0018]为了保证整个系统的稳定运行和尾气达标排放，本发明的固废垃圾焚烧热能利用装置还可以包括风机系统。所述风机系统可以包括助燃鼓风机和引风机。所述助燃鼓风机配置为向固体废弃物热解室提供助燃空气，以支持热解室内的热解反应。所述引风机设置于所述热能利用系统的下游，配置为抽取烟气，为系统烟气流动提供动力，并保证烟气能够顺利进入后续的尾气处理系统(如果设置)。

[0019]本发明在固废垃圾焚烧热能利用领域实现了多项技术突破，其核心价值体现在对传统工艺的优化与创新。通过构建独立的热解燃烧系统，该装置不仅显著提升了固废资源的利用率，更为解决当前能源与环境问题提供了切实可行的技术方案。

[0020]在燃料替代方面，该装置通过创新的结构设计和工艺流程，突破了传统锅炉系统的固有局限。传统链条炉排锅炉、往复炉排锅炉等系统在处理固废垃圾时，受制于燃烧条件和技术限制，其掺烧比例普遍维持在10%-30%的较低水平。本发明则通过建立独立的固废热解燃烧系统，结合先进的烟气均质化处理技术，使得固废燃料的替代比例得到显著提升。具体而言，在与流化床燃煤锅炉耦合时，固废垃圾燃烬所得到的烟气直接用作于热能利用系统，起直接烟气利用比例可扩展至20%-100%的宽幅范围;与传统链条炉排锅炉、往复炉排锅炉耦合时，其燃烬所得到的烟气利用比例也远高于现有技术直接掺烧固废垃圾水平。这种技术革新不仅大幅降低了化石燃料的消耗量，更为工业固废、城市固废等废弃物的规模化消纳提供了可靠的技术支撑。

[0021]这是因为传统锅炉系统对固废燃料的物理化学特性有严格要求，包括含水率、热值、杂质含量等参数都需要控制在特定范围内。相比之下，本发明能够处理包括高含水率(0-60%)固废、含塑料树脂固废、热值波动较大的固废，以及含有石块、金属、玻璃等杂质的固废燃料。这种广泛适应性降低了固废预处理的门槛，有助于拓展固废燃料的来源渠道，提高系统的运行经济性。

[0022]在环保性能方面，该装置采用迷宫回廊式烟气流道和分隔透墙等创新结构设计，通过延长烟气停留时间、促进气固混合，有效提高了燃烧效率。这种设计不仅减少了不完全燃烧产物的生成，还通过物理分离作用降低了飞灰排放浓度。从实际应用效果来看，该装置在减少黑烟、异味、焦油等污染物排放方面表现突出，能够更好地满足日益严格的环保排放标准。

[0023]在热能利用方面，经过均质化处理的高温烟气具有更稳定的温度和成分分布特征，这不仅有利于后续热能利用系统的稳定运行，还能提高整体热效率和蒸汽品质。从工程应用角度来看，该装置的模块化设计简化了与现有锅炉系统的耦合过程，改造周期短、成本低，具有良好的推广应用前景。这种技术创新为传统燃煤锅炉的节能减排升级改造提供了切实可行的技术方案，在推动能源结构转型和固废资源化利用方面具有重要意义。

附图说明

[0024]图1是实施例1的主视图。

[0025]图2是实施例1的俯视图。

[0026]图3是图2中A-A处的剖面图。

[0027]图4是图2中B-B处的剖面图。

[0028]图5是图2中C-C处的剖面图。

具体实施方式

[0029]以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

[0030]实施例1。

[0031]如图1所示，本实施例展示了将本发明的固废垃圾焚烧热能利用装置与现有链条炉排锅炉耦合的应用。

[0032]该装置的核心组件包括固废垃圾往复炉排焚烧炉形式的固体废弃物热解室1、烟气处理室2、链条炉排锅炉形式的热能利用系统3以及风机系统。在装置运行过程中，固体废弃物首先被送入固体废弃物热解室1，该热解室1具体采用了往复炉排焚烧炉的结构。往复炉排由交错排布的炉排片构成，通过驱动机构控制炉排片的往复运动，实现对固体废弃物的推送、翻动和搅拌，确保固体废弃物与进入炉膛的助燃空气充分接触，从而高效进行热解反应。助燃鼓风机4向固体废弃物热解室1提供空气，通过精确控制进风量，使得热解室1内部维持在一个缺氧或低氧的环境，促使固体废弃物在高温低氧条件下发生热分解，生成富含可燃成分的热解烟气，同时产生固态残渣。热解产生的固态残渣最终从热解室1底部的出渣机5排出。热解室1产生的高温烟气，随后通过烟气进口6导入与之相连的烟气处理室2。

[0033]如图1所示，烟气处理室2是本发明的关键创新点，其外形结构采用了拱形顶的设计，这种结构形式能够增强烟气处理室2的整体强度，并有利于烟气在内部均匀地流动。烟气处理室2内部设有三道纵向分隔隔墙，这些隔墙与烟气流动方向(如图1所示，从左到右)垂直，从而将处理室划分为四个烟气流道。每道分隔隔墙上都设置有烟气通道。

[0034]如图2所示，烟气进口6设置在图2的下半部位置，则对应的第一道分隔隔墙7上，第一烟气通道8设置在图2中相对上半部的位置上，对应的第二烟气通道9设置在图2中相对的下半部位置上，并依次类推至烟气出口10设置在图1中相对的下半部的位置上。如此交错的设置，可以控制烟气在图2俯视图的方向上成S形行进。

[0035]如图3所示，第一烟气通道8位于第一道分隔隔墙7的左下角。相应地，如图4所示，第二烟气通道9位于第二道分隔隔墙11的右上角，这使得高温烟气在水平方向上也呈现S形的流动路线。

[0036]同时，在第一烟气通道8的近端(即烟气流经该通道的最短路径上，如图2所示，靠近烟气进口6的边缘)设置有阻流板12。该阻流板12在竖直方向上通常与第一烟气通道8的长度一致，并垂直固定在第一道分隔隔墙7上。第二烟气通道9也设有类似的阻流板12结构。这些阻流板12能够在烟气通过烟气通道时产生紊流，尤其是在烟气通道在竖直方向上未完全占据分隔隔墙长度的情况下，效果更为明显。

[0037]如图2和图5所示，作为烟气处理室2的末端结构，设有与第三道分隔隔墙13垂直的分隔透墙14，并且完全封闭了第三烟气流道18和第四烟气流道20的所有横截面，分隔透墙14上均匀地分布着多个烟气小孔15。为了优化烟气均质化效果，分隔透墙14在高度方向上被划分为上、中、下三个部分，烟气小孔15主要集中设置在中部。

[0038]高温烟气在烟气处理室2内的流动路径是，首先从固体废弃物热解室1的烟气出口10进入烟气处理室2的烟气进口6，依次流经第一烟气流道16、第一烟气通道8、第二烟气流道17、第二烟气通道9和第三烟气流道18，第一次穿过分隔透墙14上的烟气小孔15，再经过第三烟气通道19到第四烟气流道20，然后第二次穿过分隔透墙14上的烟气小孔15，最后从烟气处理室2的烟气出口10排出。多个烟气流道、烟气通道、烟气进口6、烟气出口10以及四个烟气流道共同构成了迷宫回廊式的复杂流道，确保烟气在烟气处理室2内以迂回曲折的方式行进，从而实现烟气的充分混合和温度、组分的均匀化。

[0039]经过烟气处理室2充分均质化的高温烟气，从烟气出口10排出后，被引入后部的热能利用系统3，在本例中采用的是链条炉排锅炉形式。在该系统中，来自烟气处理室2的高温烟气替代一部分燃煤，作为链条炉排锅炉的辅助热源，与链条炉排锅炉原有的燃煤燃烧共同为锅炉提供热量，加热锅炉内的水，产生蒸汽或热水。链条炉排锅炉可以继续以燃煤或少量生物质作为补充燃料，与高温烟气协同运行，优化燃料结构。当然后端的热能利用系统3还可以是流化床燃煤锅炉、污泥回转窑焚烧炉或煤粉锅炉，再次不再赘述。

[0040]为了保障整个装置的稳定运行和烟气流动的顺畅，装置配备了风机系统，该系统包括助燃鼓风机4和引风机。助燃鼓风机4负责向固体废弃物热解室1供给助燃空气，支持热解过程的进行，同时也承担烟气流动的推进作用。而引风机则设置在后端的热能利用系统3内，在本例中设置在链条炉排锅炉的尾部烟道上，其主要功能是抽取系统内的烟气，克服系统运行阻力，保障烟气在整个装置内的稳定流动，并将尾气输送至后续的尾气处理系统进行净化处理，最终实现达标排放。引风机是整个固废垃圾焚烧热能利用装置烟气流动的核心动力来源。

[0041]实践表明，通过采用本发明所提出的独立热解室1和迷宫回廊式烟气处理室2，能够有效地提升固废垃圾作为燃料的利用效率，实现高比例固废垃圾的清洁燃烧和热能的高效回收，且经过烟气处理室2后，烟气可达到1000℃左右的高温，并能够灵活地与现有各种类型的锅炉系统进行耦合，充分体现了本发明在固废垃圾资源化利用领域的创新性和实用价值。

[0042]需要进一步强调的是，上述具体实施例仅为示例性说明，并非旨在限制本发明的保护范围，且其中的上下左右也均是在附图所确定的方向上。在实际应用中，本领域技术人员可以根据具体的应用场景和需求，对本发明装置的结构和参数进行各种调整和优化。例如，可以根据实际烟气处理效果调整烟气处理室分隔隔墙的数量，优化分隔透墙的结构和烟气小孔的分布，选择不同形式的阻流结构，以及根据热能需求选择不同类型的热能利用系统等等。但凡是采用了本发明的核心设计构思，即构建独立的固体废弃物热解室，并配合具有迷宫回廊式烟气流道的烟气处理室，从而实现固废垃圾焚烧并进行热能有效利用的装置，均应被视为落入本发明的专利保护范畴。

说明书附图(5)