CN101776269A - 生活垃圾的n级焚烧处理技术 - Google Patents

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Abstract

一种生活垃圾的N级焚烧处理方法是在回转窑和分解炉之间设置N级焚烧炉(N≥2)，将三次热风引入N级焚烧炉并形成850℃以上螺旋上升气流，将含水量＜10％的生活垃圾破碎到粒度30mm以下的垃圾料通过锁风喂料器缓慢少量喂入炉体内遇到自上而下布置的N级分料炉箅完成有机物燃烧→分解→气化，产生的酸性烟气通过多点均布的出烟口排出到分解炉，分解炉炉温达900℃以上并呈碱性可将酸性烟气作进一步中和处理最终实现达标排放。垃圾灰渣由全封闭式电振动出料器排出炉体外，再由输送设备送到回转窑的窑头罩进入回转窑内作为水泥生产的生料配料参与焙烧并最后固化在水泥中，实现生活垃圾的“无害化、减量化、资源化”处理目标。

Description

生活垃圾的N级焚烧处理技术
技术领域
本发明属于生活垃圾处理技术领域，尤其是一种生活垃圾的N级焚烧处理技术。
背景技术
生活垃圾的处理是当今社会最热门的研究课题之一，国家明确提出“无害化、减量化、资源化”的垃圾处理原则。
目前生活垃圾的普遍处理方法有焚烧、填埋和生物法等几种。
垃圾填埋法需要建设大面积的填埋场并需要处理渗滤液，投资较大，还存在滤液渗漏的二次污染隐患。
垃圾生物法是将生活垃圾进行发酵处理，工艺复杂，设备性能要求高，适用于可生物降解的有机物含量大于40％的垃圾处理。
垃圾焚烧法是利用垃圾中的可燃成分燃烧分解气化只留下残渣，从而大大减小了原有垃圾的体积和重量，因为是实现垃圾处理“无害化、减量化、资源化”最有效的方法之一，被国内外尤其是发达国家广泛使用。
国内使用的生活垃圾焚烧法尚无成熟可靠具有自主知识产权的焚烧工艺和设备。目前采用的焚烧设备主要有：炉排炉、流化床和回转窑三种。
炉排炉占地面积大，需要大量耐磨、耐热的活动炉排，运动元件多，制造和维护成本高，适于热值较高的生活垃圾。
流化床必须将垃圾破碎成细小颗粒，需要配备高温分离器和流化介质，设备磨损大，飞灰量大。
回转窑设备体积大，土建费用高，设备维护较难。
发明内容
为解决上述存在的问题，本发明遵照生活垃圾“无害化、减量化、资源化”的处理原则提供了一种生活垃圾的N级焚烧处理技术，所述的N≥2并为自然整数，该N级焚烧处理技术根据生活垃圾的灰渣成分与水泥生料中的粘土成分十分接近的特点，在水泥生产系统中引入N级焚烧炉，利用回转窑中的三次热风为热源，将生活垃圾在N级焚烧炉内进行烘干并焚烧，产生的垃圾渣与生活垃圾相比体积减小了约90％，质量减少约70％，并将垃圾渣按照一定的比例添加到回转窑的生料中进行高温焙烧，将垃圾渣固化在水泥中，燃烧产生的酸性烟气进入分解炉系统的碱性气氛中，进一步消除有害元素，最终实现达标排放。
为了实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
所述生活垃圾的N级焚烧处理技术是在现行使用的水泥生产回转窑和分解炉之间设置一台用于焚烧生活垃圾的N级焚烧炉，所述的N≥2并为自然整数，在回转窑窑头罩通向分解炉的三次热风管道上引出一路热风管道与N级焚烧炉炉体下部两侧设置的进风管相联，在该路引出的热风管道上联接有电控阀门和用于监测该热风管道热风的测温仪和压力传感器；将含水量＜10％的生活垃圾破碎到粒度30mm以下的垃圾料，开启热风管道的电控阀门使900℃的三次热风通过进风管引入炉体内，垃圾料由炉体上部设置的锁风喂料器缓慢少量喂入炉体内；由于两个进风管设置在炉体下部中心线两侧且对称布置，引入的三次热风在炉体内形成螺旋上升气流，上升气流的大小与三次热风的供风量成正比，上升气流的大小可以控制垃圾料的下落速度和散落状态；垃圾料在炉体内下落过程中遇到设置在炉体内自上而下布置的第N-n级分料炉篦，所述的N≥2并为自然整数，所述的n＝N-1；圆锥体的第N-n级分料炉篦则将刚喂入的垃圾料沿第N-n级分料炉篦向四周分散并通过第N-n级分料炉篦上所开设的孔槽落入圆锥台体的第N-n+1级分料炉篦，受第N-n+1级分料炉篦的篦条阻挡向两侧分散并通过第N-n+1级分料炉篦上所开设的孔槽落入圆锥台体的第N-n+2级分料炉篦直至垃圾料通过第N-1级分料炉篦上所开设的孔槽落入圆锥台体的第N级分料炉篦完成全部燃烧过程，所述的第N-n级分料炉篦外形呈圆锥体，所述的第N-n+1级分料炉篦至第N级分料炉篦外形呈圆锥台体，第N-n级分料炉篦至第N级分料炉篦上所开设的孔槽尺寸均不相同，如第N-n级分料炉篦的孔槽尺寸＞第N-n+1级分料炉篦的孔槽尺寸且第N-n级分料炉篦和第N-n+1级分料炉篦的孔槽位置相互错位；垃圾料在下落过程中受螺旋上升气流和各级分料炉篦的阻挡而缓慢落在炉体的底部，螺旋上升气流的热风使下落过程的垃圾料水分蒸发并将垃圾料中的有机物燃烧→分解→气化，燃烧过程中同时也释放出大量的热量，该热量可以减少三次热风的供风量，炉体内的温度应控制在850℃以上防止垃圾料燃烧时产生大量的有害气体；垃圾料燃烧过程中产生的烟气通过炉体顶部四周设置的多点均布的出烟口排出，每个出烟口通过各自的管道汇集成一条总出烟管道后与分解炉连通，在该总出烟管道上设置有高温排烟机，分解炉是水泥生产系统中的预分解设备，分解炉的炉内温度高达900℃以上并呈碱性气氛，可将垃圾焚烧炉中产生的酸性烟气作进一步中和处理最终实现达标排放；燃烧后的垃圾灰渣由炉体下部配置的全封闭式电振动出料器排出炉体外，再由输送设备送到回转窑的窑头罩进入回转窑内作为水泥生产的生料配料参与焙烧并最后固化在水泥中。
实现所述的生活垃圾的N级焚烧处理技术的N级焚烧炉由锁风喂料器、出烟口、第N-n级分料炉篦、炉体、第N-n+1级分料炉篦、第N-n+2级分料炉篦、第N级分料炉篦、进风管、支撑立柱和锁风出料器构成，所述的N≥2并为自然整数，所述的n＝N-1；N级焚烧炉炉体的上段呈倒锥圆筒状，其下段呈倒圆台状，炉体的上段顶部正中配置有锁风喂料器，锁风喂料器的受料口为上大下小的倒圆台状，锁风喂料器的下料口为圆筒状并伸入炉体内，在受料口和下料口之间联接锁风阀；炉体的上段顶部四周设置有多点均布的出烟口，炉体的下段底部配置有锁风出料器；炉体上段底部中心线两侧对称联接两个进风管，每个进风管的一端伸出炉体外，每个进风管的另一端伸入炉体内至第N级分料炉篦外沿下，自炉体上段两个进风管之上并通过固定在炉体内壁的N级钢圈依次支撑对应级数的分料炉篦，第N-n级分料炉篦为圆锥体，第N-n+1级分料炉篦至第N级分料炉篦为圆锥台体，各级分料炉篦上均开设有孔槽但孔槽尺寸不相同，如第N-n级分料炉篦的孔槽尺寸＞第N-n+1级分料炉篦的孔槽尺寸且第N-n级分料炉篦和第N-n+1级分料炉篦的孔槽位置相互错位并依此类推；炉体由钢结构的支撑立柱整体支撑。
实现所述的生活垃圾的N级焚烧处理技术的N级焚烧炉，所述的炉体内砌筑有轻质保温耐火浇筑料。
实现所述的生活垃圾的N级焚烧处理技术的N级焚烧炉，所述的多点均布出烟口通过管道在炉体外汇集成一条总管道，在该总管道上设置有高温排烟机、温度和压力传感器。
实现所述的生活垃圾的N级焚烧处理技术的N级焚烧炉，所述的两个进风管在N级焚烧炉外汇成一路总进风管与三次热风管联接，在该总进风管上设置有电动阀门、温度传感器和压力传感器。
实现所述的生活垃圾的N级焚烧处理技术的N级焚烧炉，所述的炉体上段和下段均配置有观察窗口、温度传感器和压力传感器。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：
1、本发明截取的三次风是回转窑系统中富裕的热风，并且截取的用量较小，不会对回转窑系统产生影响，实现了余热的循环利用。
2、本发明无需增加辅助燃烧，利用水泥窑系统中的余热和生活垃圾燃烧放出的热量完全可以满足自身的热需求。
3、本发明对生活垃圾的预处理要求不高，生活垃圾破碎的粒度控制在30mm以下，生活垃圾的含水量控制在10％以下。
4、本发明对生活垃圾燃烧产生的烟气采用了酸碱中和的处理方式，将生活垃圾焚烧产生的酸性烟气引入碱性气份的分解炉中完成达标排放，实现了生活垃圾的“无害化”处理目标。
5、本发明利用生活垃圾自身具有的较高发热量将生活垃圾进行焚烧，并将垃圾灰渣作为水泥生料的配料参入回转窑进行焙烧，完全实现了生活垃圾“无害化、减量化、资源化”的处理目标，并实现了再生资源的充分利用。
6、本发明的垃圾焚烧炉采用倒截锥式炉体，有利于调整焚烧炉内上下气流的速度和压力。
7、本发明的垃圾焚烧炉采用多级炉篦结构，有利于垃圾料在焚烧炉内下落时尽量散落分布，并增加在焚烧炉内的停留时间。
8、本发明的垃圾焚烧炉采用锁风喂料和出料，有效防止了喂料和出料时外部的冷风大量倒灌入焚烧炉内。
9、本发明的垃圾焚烧炉的上部采用多点均布的排烟口，可有效防止排烟口处的烟气流速过大或者分布不均，避免造成出烟口吸料的现象。
10、本发明的垃圾焚烧炉的炉体采用立式回转体结构，可使炉体在最有限的空间里获取最大的工作体积，占地面积很小，有利于在现行水泥厂进行改造中使用。
附图说明
图1是本发明N＝4级焚烧炉的结构示意图；
图1中：1-锁风喂料器；2-出烟口；3-第N-n级分料炉篦；4-炉体；5-第N-n+1级分料炉篦；6-第N-n+2级分料炉篦；7-第N级分料炉篦；8-进风管；9-支撑立柱；10-锁风出料器。
图1标号中使用的N≥2并为自然整数，n＝N-1。
具体实施方式
图1是本发明4级焚烧炉的结构示意图，可以看出本发明用于实现所述的生活垃圾的N级焚烧处理技术的N级焚烧炉由锁风喂料器1、出烟口2、第N-n级分料炉篦3、炉体4、第N-n+1级分料炉篦5、第N-n+2级分料炉篦6、第N级分料炉篦7、进风管8、支撑立柱9和锁风出料器10构成，所述的N≥2并为自然整数，所述的n＝N-1。结合图1，当N＝4时，第N-n级分料炉篦对应第一级分料炉篦，第N-n+1级分料炉篦对应第二级分料炉篦，第N-n+2级分料炉篦对应第三级分料炉篦，第N级分料炉篦对应第四级分料炉篦，也就是说设置在炉体内的分料炉篦个数至少是两个或两个以上并依此对应形成的N级焚烧炉。
N级焚烧炉炉体4的上段呈倒锥圆筒状，其下段呈倒圆锥台状，炉体4的上段顶部正中配置有锁风喂料器1，锁风喂料器1的受料口为上大下小的倒圆锥台状，锁风喂料器1的下料口为圆筒状并伸入炉体内，在受料口和下料口之间联接锁风阀；炉体4的上段顶部四周设置有多点均布的出烟口2，炉体4的下段底部配置有锁风出料器10；炉体4上段底部中心线两侧对称联接两个进风管8，每个进风管的一端伸出炉体外，每个进风管的另一端伸入炉体内至第N级分料炉篦7外沿下，自炉体上段两进风管之上并通过固定在炉体内壁的N级钢圈依次支撑对应级数的分料炉篦，第N-n级分料炉篦3外形呈圆锥体，第N-n+1级分料炉篦5至第N级分料炉篦7外形呈圆锥台体，各级分料炉篦上均开设有孔槽但孔槽尺寸不相同，如第N-n级分料炉篦3的孔槽尺寸＞第N-n+1级分料炉篦5的孔槽尺寸且第N-n级分料炉篦3和第N-n+1级分料炉篦5的孔槽位置相互错位并依此类推。炉体4由钢结构的支撑立柱9整体支撑。
除此而外：
1)炉体内砌筑有轻质保温耐火浇筑材料。炉体内砌筑轻质保温耐火材料可以减轻整个N级焚烧炉的基础负荷，同时尽量减少N级焚烧炉体表面的热损失。
2)炉体上段和下段均配置有观察窗口、温度传感器和压力传感器。通过观察窗口能够时时观察N级焚烧炉内各段的工作状况，通过温度传感器和压力传感器显示的工作数据可以及时调整进风口、出烟口的进出风量、风压以及控制喂料和出料，改善焚烧炉内的工作状况。
3)多点均布出烟口均与各自的出烟管道联接，并在炉体外汇集成一条总出烟管道，在总出烟管道上设置有高温排烟机、测温仪和压力传感器。这样可以保证焚烧炉内在负压燃烧时产生的烟气不泄漏，同时还可以有效保证焚烧炉上部烟气气流的分布均匀，并能适当减缓出烟口的风速，防止将刚加入的垃圾料吸走。
4)两个进风管在N级焚烧炉外汇成一路总进风管与三次热风管联接，在该总进风管上设置有电动阀门、温度传感器和压力传感器。
上述锁风喂料器、锁风出料器、与出烟口联接的出烟管道上所设置的高温排烟机、所有的温度传感器和压力传感器均由控制系统集中控制。集中控制能够快速有效地调整焚烧炉内的工作状况。
本发明的生活垃圾的N级焚烧处理技术是在现行使用的水泥生产回转窑和分解炉之间设置一台用于焚烧生活垃圾的N级焚烧炉，所述的N≥2并为自然整数，在回转窑窑头罩通向分解炉的三次热风管道上引出一路热风管道与N级焚烧炉炉体下部两侧设置的进风管相联，在该路引出的热风管道上联接有电控阀门和用于监测该热风管道热风的测温仪和压力传感器；将含水量＜10％的生活垃圾破碎到粒度30mm以下的垃圾料，开启热风管道的电控阀门使900℃的三次热风通过进风管引入炉体内，垃圾料由炉体上部设置的锁风喂料器缓慢少量喂入炉体内；由于两个进风管设置在炉体下部中心线两侧且对称布置，引入的三次热风在炉体内形成螺旋上升气流，上升气流的大小与三次热风的供风量成正比，上升气流的大小可以控制垃圾料的下落速度和散落状态；垃圾料在炉体内下落过程中遇到设置在炉体内自上而下布置的第N-n级分料炉篦，所述的N≥2并为自然整数，所述的n＝N-1；圆锥体的第N-n级分料炉篦则将刚喂入的垃圾料沿第N-n级分料炉篦向四周分散并通过第N-n级分料炉篦上所开设的孔槽落入圆锥台体的第N-n+1级分料炉篦，受第N-n+1级分料炉篦的篦条阻挡向两侧分散并通过第N-n+1级分料炉篦上所开设的孔槽落入圆锥台体的第N-n+2级分料炉篦直至垃圾料通过第N-1级分料炉篦上所开设的孔槽落入圆锥台体的第N级分料炉篦完成全部燃烧过程，所述的第N-n级分料炉篦外形呈圆锥体，所述的第N-n+1级分料炉篦至第N级分料炉篦外形呈圆锥台体，第N-n级分料炉篦至第N级分料炉篦上所开设的孔槽尺寸均不相同，如第N-n级分料炉篦的孔槽尺寸＞第N-n+1级分料炉篦的孔槽尺寸且第N-n级分料炉篦和第N-n+1级分料炉篦的孔槽位置相互错位；垃圾料在下落过程中受螺旋上升气流和各级分料炉篦的阻挡而缓慢落在炉体的底部，螺旋上升气流的热风使下落过程的垃圾料水分蒸发并将垃圾料中的有机物燃烧→分解→气化，燃烧过程中同时也释放出大量的热量，该热量可以减少三次热风的供风量，炉体内的温度应控制在850℃以上防止垃圾料燃烧时产生大量的有害气体；垃圾料燃烧过程中产生的烟气通过炉体顶部四周设置的多点均布的出烟口排出，每个出烟口通过各自的管道汇集成一条总出烟管道后与分解炉连通，在该总出烟管道上设置有高温排烟机，分解炉是水泥生产系统中的预分解设备，分解炉的炉内温度高达900℃以上并呈碱性气氛，可将垃圾焚烧炉中产生的酸性烟气作进一步中和处理最终实现达标排放；燃烧后的垃圾灰渣由炉体下部配置的全封闭式电振动出料器排出炉体外，再由输送设备送到回转窑的窑头罩进入回转窑内作为水泥生产的生料配料参与焙烧并最后固化在水泥中。
上述生活垃圾的N级焚烧处理技术、N级焚烧炉和N级分料炉篦中所述的“N”均为同一数量级，N≥2并为自然整数。
城市生活垃圾自身具有一定的发热量，低位发热值在3000kJ/kg以上，最高可达5000kJ/kg，而垃圾灰渣成分与水泥生料中的粘土很接近，根据这些特点将生活垃圾的焚烧引入水泥回转窑系统中实现再生资源的充分利用。
本发明采用的垃圾处理技术是根据“无害化、减量化、资源化”的垃圾处理原则，将生活垃圾在N级焚烧炉内进行焚烧。燃烧后的垃圾料灰渣与入炉垃圾相比，体积减小近90％，质量减少近70％，实现了生活垃圾的“减量”目的。减量后的垃圾灰渣成分与水泥生料中的粘土很接近，按照一定的比例添加到回转窑的生料中进行高温焙烧，将垃圾灰渣固化在水泥中，从而实现了生活垃圾处理的“无害化”和“资源化”。

Claims (6)

1.一种生活垃圾的N级焚烧处理技术，其特征在于：在现行使用的水泥生产回转窑和分解炉之间设置一台用于焚烧生活垃圾的N级焚烧炉，所述的N≥2并为自然整数，在回转窑窑头罩通向分解炉的三次热风管道上引出一路热风管道与N级焚烧炉炉体下部两侧设置的进风管相联，在该路引出的热风管道上联接有电控阀门和用于监测该热风管道热风的测温仪和压力传感器；将含水量＜10％的生活垃圾破碎到粒度30mm以下的垃圾料，开启热风管道的电控阀门使900℃的三次热风通过进风管引入炉体内，垃圾料由炉体上部设置的锁风喂料器缓慢少量喂入炉体内；由于两个进风管设置在炉体下部中心线两侧且对称布置，引入的三次热风在炉体内形成螺旋上升气流，上升气流的大小与三次热风的供风量成正比，上升气流的大小可以控制垃圾料的下落速度和散落状态；垃圾料在炉体内下落过程中遇到设置在炉体内自上而下布置的第N-n级分料炉篦，所述的N≥2并为自然整数，所述的n＝N-1；圆锥体的第N-n级分料炉篦则将刚喂入的垃圾料沿第N-n级分料炉篦向四周分散并通过第N-n级分料炉篦上所开设的孔槽落入圆锥台体的第N-n+1级分料炉篦，受第N-n+1级分料炉篦的篦条阻挡向两侧分散并通过第N-n+1级分料炉篦上所开设的孔槽落入圆锥台体的第N-n+2级分料炉篦直至垃圾料通过第N-1级分料炉篦上所开设的孔槽落入圆锥台体的第N级分料炉篦完成全部燃烧过程，所述的第N-n级分料炉篦外形呈圆锥体，所述的第N-n+1级分料炉篦至第N级分料炉篦外形呈圆锥台体，第N-n级分料炉篦至第N级分料炉篦上所开设的孔槽尺寸均不相同，如第N-n级分料炉篦的孔槽尺寸＞第N-n+1级分料炉篦的孔槽尺寸且第N-n级分料炉篦和第N-n+1级分料炉篦的孔槽位置相互错位；垃圾料在下落过程中受螺旋上升气流和各级分料炉篦的阻挡而缓慢落在炉体的底部，螺旋上升气流的热风使下落过程的垃圾料水分蒸发并将垃圾料中的有机物燃烧→分解→气化，燃烧过程中同时也释放出大量的热量，该热量可以减少三次热风的供风量，炉体内的温度应控制在850℃以上防止垃圾料燃烧时产生大量的有害气体；垃圾料燃烧过程中产生的烟气通过炉体顶部四周设置的多点均布的出烟口排出，每个出烟口通过各自的管道汇集成一条总出烟管道后与分解炉连通，在该总出烟管道上设置有高温排烟机，分解炉是水泥生产系统中的预分解设备，分解炉的炉内温度高达900℃以上并呈碱性气氛，可将垃圾焚烧炉中产生的酸性烟气作进一步中和处理最终实现达标排放；燃烧后的垃圾灰渣由炉体下部配置的全封闭式电振动出料器排出炉体外，再由输送设备送到回转窑的窑头罩进入回转窑内作为水泥生产的生料配料参与焙烧并最后固化在水泥中。
2.实现如权利要求2所述的生活垃圾的N级焚烧处理技术的N级焚烧炉，其特征在于：由锁风喂料器(1)、出烟口(2)、第N-n级分料炉篦(3)、炉体(4)、第N-n+1级分料炉篦(5)、第N-n+2级分料炉篦(6)、第N级分料炉篦(7)、进风管(8)、支撑立柱(9)和锁风出料器(10)构成，所述的N≥2并为自然整数，所述的n＝N-1；N级焚烧炉炉体(4)的上段呈倒锥圆筒状，其下段呈倒圆台状，炉体(4)的上段顶部正中配置有锁风喂料器(1)，锁风喂料器(1)的受料口为上大下小的倒圆台状，锁风喂料器(1)的下料口为圆筒状并伸入炉体(4)内，在受料口和下料口之间联接锁风阀；炉体(4)的上段顶部四周设置有多点均布的出烟口(2)，炉体(4)的下段底部配置有锁风出料器(10)；炉体(4)上段底部中心线两侧对称联接两个进风管(8)，每个进风管的一端伸出炉体外，每个进风管的另一端伸入炉体内至第N级分料炉篦(7)外沿下，自炉体(4)上段两个进风管(8)之上并通过固定在炉体内壁的N级钢圈依次支撑对应级数的分料炉篦，第N-n级分料炉篦(3)为圆锥体，第N-n+1级分料炉篦(5)至第N级分料炉篦(7)为圆锥台体，各级分料炉篦上均开设有孔槽但孔槽尺寸不相同，如第N-n级分料炉篦(3)的孔槽尺寸＞第N-n+1级分料炉篦(5)的孔槽尺寸且第N-n级分料炉篦(3)和第N-n+1级分料炉篦(5)的孔槽位置相互错位并依此类推；炉体(4)由钢结构的支撑立柱(9)整体支撑。
3.实现如权利要求2所述的生活垃圾的N级焚烧处理技术的N级焚烧炉，其特征在于：所述的炉体(4)内砌筑有轻质保温耐火浇筑料。
4.实现如权利要求2所述的生活垃圾的N级焚烧处理技术的N级焚烧炉，其特征在于：所述的多点均布出烟口(2)通过管道在炉体(4)外汇集成一条总管道，在该总管道上设置有高温排烟机、温度和压力传感器。
5.实现如权利要求2所述的生活垃圾的N级焚烧处理技术的N级焚烧炉，其特征在于：所述的两个进风管(8)在N级焚烧炉外汇成一路总进风管与三次热风管联接，在该总进风管上设置有电动阀门、温度传感器和压力传感器。
6.实现如权利要求2所述的生活垃圾的N级焚烧处理技术的N级焚烧炉，其特征在于：所述的炉体(4)上段和下段均配置有观察窗口、温度传感器和压力传感器。
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