CN101995025B - 不用常规燃料助燃的生活垃圾焚烧设备 - Google Patents

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Abstract

不用常规燃料助燃的生活垃圾焚烧设备,涉及一种垃圾焚烧设备,主要由炉体、烟气循环管和循环风机组成,炉体内按运行工况分为烘干区、热解区、气化/燃烧区和第二燃烧区,各区域依次相邻相通,烘干区在炉内的前部,气化/燃烧区在炉的后部,热解区在烘干区与气化/燃烧区之间,第二燃烧区在气化/燃烧区的上方;烘干区的前端有喂料口,烘干区的前部上方有循环烟气输出接口;循环烟气输入接口从气化/燃烧区的炉墙接入;在第二燃烧区的上方设置锅壳,或在第二燃烧区的火气出口设置窑炉。本发明把垃圾废弃物进行综合利用,对生活垃圾能达到完全的消纳处理,排放烟气中污染物含量低,设备结构简单,投资费用低,易于普及。

Description

不用常规燃料助燃的生活垃圾焚烧设备
所属技术领域
[0001] 本发明涉及垃圾处理技术,特别涉及到垃圾的焚烧设备。
背景技术
[0002] 当前,能源紧张,环保形势严峻。垃圾随着我国国民经济的发展及城市规模的不断扩大而迅速增加,并且其有害成分的含量也越来越高,如处理不好,将会污染环境,威胁人民的身体健康,这不仅会制约社会的进步,也影响到国民经济的可持续发展。当前,我国处理生活垃圾主要有卫生填埋技术、堆肥(生化)技术和焚烧技术,大部分地区采用卫生填埋法处理生活垃圾,这不但需占用大量的土地、浪费资源,而且容易污染土地及地下水;采用堆肥法仅利用40%左右的有机物,需建设配套的焚烧工艺设备,还需要有卫生填埋场相配套,堆肥制品中的重金属存在污染土壤和进入食品链作物的可能,同样存在二次污染的隐患;采用焚烧法来处理城市生活垃圾,余热用来发电或供热,可以做到减量化、资源化处理 生活垃圾,但由于生活垃圾含水量高、热值低,一般的垃圾焚烧设备在运行时需用煤或燃油之类的常规燃料助燃,同时存在烟气中污染物含量高、不能有效消除致癌剧毒物二恶英和呋喃、烟气净化系统复杂等缺点;现有的垃圾焚烧设备只适应处理城市生活垃圾,而不能普及到村镇,不能实现低成本并且达到环保要求的处理水分更高、热值更低的村镇生活垃圾。
发明内容
[0003] 本发明的目的是要克服现有技术和设备的缺点,实现环境友好地处理生活垃圾,不仅适应处理城市生活垃圾,而且可以实现低成本、达到环保要求的处理村镇生活垃圾,并且在处理生活垃圾的同时,把生活垃圾转化为二次能源、肥料和建材,实现垃圾废物的综合利用。
[0004] 本发明是基于中国专利申请号2008101296483《不用常规燃料助燃的生活垃圾转化工艺、系统及设备》的分案,提出一种不用常规燃料助燃的生活垃圾焚烧转化技术,其工艺是:垃圾燃料在焚烧炉内先进行气化,然后再进行燃烬,焚烧余热用热交换设备吸纳进行利用,焚烧产生的高温烟气通过热交换设备降温及除尘/净化处理后由烟®排入大气,把从焚烧炉排出的灰渣用于生产水泥或肥料,实现垃圾废物的综合利用。焚烧炉的炉体外置有烟气循环回路,炉体内自前至后依次有烘干区、热解区、气化/燃烧区和第二燃烧区,把垃圾燃料从炉的前端送入烟气循环焚烧炉内,助燃空气由炉的后端送入炉内,垃圾燃料在炉内由前端向后端运行,进行烘干、热解、气化和残炭燃烧,燃烬的灰渣从排渣口排入水封式渣池;炉内生成的气化物通过垃圾燃料间隙与垃圾燃料逆向运行,气化物同时作为载热体,把气化/燃烧区生成的热量以对流传热的方式提供给垃圾燃料的气化、热解和烘干所需;炉内的气化物和烟气混合,从焚烧炉的前端通过烟气循环回路返回到炉后端的气化/燃烧区,进行循环气化燃烧,其中,烟气中的水蒸汽和炽热的垃圾炭反应生成一氧化碳和氢气后遇助燃空气进行燃烧,烟气中的炭微粒和水蒸汽发生水煤气反应,生成一氧化碳和氢气后遇助燃空气发生燃烧,烟气中二恶英得到有效瓦解;把加热的空气作为二次助燃风喷入第二燃烧区,使炉内未燃烬的可燃性气体和悬浮的可燃性颗粒与空气充分混合而燃烬,避免了化学未完全燃烧和机械未完全燃烧的现象,减少热能流失,同时进一步瓦解剧毒物二恶英和呋喃,极大降低了排放烟气中的污染物。上述过程中,把热解区的操作温度控制在300〜800°C,把气化/燃烧区的操作温度控制在1000〜1200°C,把第二燃烧区的操作温度控制在1000〜1250°C,焚烧炉内垃圾燃料入口处和第二燃烧区的操作压力为常压或负压20〜30Pa,运行时,炉内操作压力和操作温度的控制通过调节进料速度、一次助燃空气风量、烟气的循环量和烟气的引出量来实现。焚烧垃圾产生的热量通过锅炉吸纳生产蒸汽或热水,蒸汽用来发电,热水提供生产或生活使用,锅炉或窑炉设置在第二燃烧区的火口上方,焚烧炉内产生1000°C以上的烟气穿越锅炉或窑炉或空气预热器后降温至800°C,再通过急冷塔,使排放的烟气快速降温至200°C以下,以避免含氯有机物重新生成剧毒物二恶英和呋喃,再把烟气进行除尘、净化处理后通过烟®排放。所述的净化处理包括湿法净化、干法净化和半干法净化工艺,当采用湿法净化工艺时,在净化塔内用氢氧化钙或氢氧化钠作吸收剂,以脱除合成气中或烟气中的氯化物、硫化物和氟化物。
[0005] 本发明的一种实现上述工艺的设备,其特征是焚烧炉为烟气循环焚烧炉,主要由 炉体、烟气循环管(1803)和循环风机(1817)组成,其中:炉体由回旋体炉墙构成,前高后低倾斜设置,回旋体炉墙的内层为耐火层(1806),中间层为保温层(1805),外层为钢外壳(1804);炉体内按运行工况分为烘干区(18-IV)、热解区(18-111)、气化/燃烧区(18-1)和第二燃烧区(18-11),各区域依次相邻相通,烘干区(18-IV)在炉内的前部,气化/燃烧区(18-1)在炉的后部,热解区(18-111)在烘干区(18-IV)与气化/燃烧区(18-1)之间,第二燃烧区(18-11)在气化/燃烧区(18-1)的上方;烘干区(18-IV)的前端有喂料口(1801),喂料口(1801)的外端安装有螺旋进料器(1827),螺旋进料器(1827)上有垃圾料斗(1828),螺旋进料器(1827)的出料口伸进喂料口(1801);烘干区(18-IV)的前部上方有循环烟气输出接口(1802);排渣口(1822)在炉的尾部;循环烟气输入接口(1819)从气化/燃烧区(18-1)的炉墙接入;第二燃烧区(18-11)有二次风喷枪(1816)接入;烟气循环管(1803)连接在循环烟气输出接口(1802)和循环风机(1817)吸风口之间,循环风机(1817)的出风口连接到循环烟气输入接口(1819);在第二燃烧区(18-11)的上方设置锅壳(1812),或在第二燃烧区(18-11)的火气出口设置窑炉;当在第二燃烧区(18-11)的上方设置锅壳(1812)时,烟气输出接口(1810)在锅壳(1812)上,第二燃烧区(18-11)通过火管(1811)与烟气输出接口(1810)进行连通。
[0006] 本发明的另一种实现上述工艺的设备,其特征是焚烧炉主要由炉体、烟气循环管(1803)和循环风机(1817)组成,其中:炉体由回旋体炉墙构成,前高后低倾斜设置,回旋体炉墙的内层为耐火层(1806),中间层为保温层(1805),外层为钢外壳(1804);炉体内按运行工况分为烘干区(18-IV)、热解区(18-111)、气化/燃烧区(18-1)和第二燃烧区(18-11),各区域依次相邻相通,烘干区(18-IV)在炉内的前部,气化燃烧区(18-1)在炉的后部,热解区(18-111)在烘干区(18-IV)与气化/燃烧区(18-1)之间,第二燃烧区(18-11)在气化燃烧区(18-1)的上方;气化/燃烧区(18-1)的下方有前风室(1831)和后风室(1829),气化/燃烧区(18-1)与风室之间有炉排(1833)隔开,前风室(1831)有前风门(1832)接入,后风室(1829)有后风门(1830)接入;烘干区(18-IV)的前端有喂料口
(1801),喂料口(1801)的外端安装有螺旋进料器(1827),螺旋进料器(1827)上有垃圾料斗(1828),螺旋进料器(1827)的出料口伸进喂料口(1801);烘干区(18-IV)的前部上方有循环烟气输出接口(1802);排渣口(1822)在炉的尾部;循环烟气输入接口(1819)从炉尾部的排渣口上方接入;第二燃烧区(18-11)有二次风喷枪(1816)接入;烟气循环管(1803)连接在循环烟气输出接口(1802)和循环风机(1817)吸风口之间,循环风机(1817)的出风口连接到循环烟气输入接口(1819);在第二燃烧区(18-11)的上方设置锅壳(1812),或在第二燃烧区(18-11)的火气出口设置窑炉;当在第二燃烧区(18-11)的上方设置锅壳(1812)时,烟气输出接口(1810)在锅壳(1812)上,第二燃烧区(18-11)通过火管(1811)与烟气输出接口(1810)进行连通。
[0007] 上述设备中,为了提高气化炉或焚烧炉内的炉温,使炉内的燃烧区达到1000°C以上的高温,以有利于把垃圾焚烧得彻底,减少焚烧烟气中污染物,在炉内的热解区、气化/燃烧区、第二燃烧区均不设水冷壁受热面或锅炉水管,气化炉或焚烧炉的耐火炉墙采用矾土水泥耐火混凝土浇筑,回旋体耐火炉墙具有蓄热和聚热作用,利于提高炉温,容易把垃圾燃料气化完全和燃烬。
[0008] 本发明的有益效果是:采用烟气循环气化燃烧方式,有利于把垃圾焚烧得彻底,彻 底瓦解剧毒物二恶英,减少焚烧烟气中污染物;把垃圾废弃物进行综合利用,变废为宝。本发明与现有技术相比,具有如下优点:对生活垃圾能达到完全的消纳处理,排放烟气中污染物含量低,设备结构简单,投资费用低,易于普及。
附图说明
[0009] 本发明提供下列附图作进一步的说明,但各附图及以下的具体实施方式均不构成对本发明的限制:
[0010] 图I是本发明基于的一种生活垃圾焚烧法转化的工艺流程方框图。
[0011] 图2是本发明的一种焚烧生活垃圾的烟气循环焚烧炉结构图。
[0012] 图3是本发明的另一种焚烧生活垃圾的烟气循环焚烧炉结构图。
[0013] 图中:1801.喂料口,1802.循环烟气输出接口,1803.烟气循环管,1804.钢外壳,1805.保温层,1806.回旋体耐火层,1807.温度传感器,1808.隔热层,1809.烟气室,1810.烟气输出接口,1810b.合成气输出接口,1811.火管,1812.锅壳,1813.烟气室,1814.火口,1815.反射拱,1816. 二次风喷枪,1817.循环风机,1818.沼气燃烧喷枪,1818b.沼气输入接口,1819.循环烟气输入接口,1820. —次助燃空气输入接口,1821.后点火/操作门,1822.排渣口,1823.视镜,1824.温度传感器,1825.视镜,1826.温度传感器,1827.螺旋进料器,1828.垃圾料斗,1829.后风室,1830.后风门,1831.前风室,1832.前风门,1833.往复炉排,1834.水封,1835.炉排变速箱,18-1.气化/燃烧区,18-11.第二燃烧区,18-111.热解区,18-IV.烘干区。
具体实施方式
[0014] 实施例I图I所示的生活垃圾焚烧法转化工艺流程中,主要由垃圾分选、碾压/脱水、风干/输送、气化/焚烧、热能利用、烟气急冷、除尘/净化、垃圾碾压液消化处理、无机物制砖等工序组成,其中,焚烧炉为烟气循环焚烧炉。把混有砖石、泥砂等无机物的混合垃圾通过机械分选或人工分选,选出有机质垃圾,再把有机质垃圾进行碾压脱水,把碾压脱水过程中产生的垃圾碾压液和垃圾贮坑的垃圾渗浙液送入消化器用厌氧发酵法生产沼气,沼气用于焚烧炉的辅助燃料,消化的残渣残液作肥料利用;把碾压脱水后的有机质垃圾通过风干装置进一步除去水分,再把经过碾压脱水和风干处理后的垃圾燃料由炉的前端送入烟气循环焚烧炉,一次助燃风从炉的后端进入焚烧炉内,炉内的气态物与垃圾燃料逆向运行;炉内气化物和烟气混合,从炉的前端引出,通过烟气循环回路从炉的后端返回炉内进行循环气化燃烧,以瓦解剧毒物二恶英、减少烟气中污染物和减少热能流失,垃圾燃料热解后的垃圾炭用一次助燃风进行燃烧,炉内的可燃性气体及悬浮的可燃颗粒用二次风进行燃烧,直至燃烬,燃烬的灰渣从炉的后端排出,灰渣作肥料利用;垃圾炭及垃圾气化物燃烧产生的热能,其中一部分热能以循环烟气为载体,提供给炉内垃圾燃料烘干、热解和气化所需,一部分热能通过锅炉吸纳,生产蒸汽或热水,蒸汽可用于发电,热水提供给生产或生活使用;焚烧炉内生成的高温烟气经锅炉和空气预热器吸收热量降温至800°C后,再通过急冷塔进行快速降温至200°C以下,以避免烟气中的含氯有机物重新生成二恶英,然后把烟气通过除尘/净化处理,用氢氧化钙浆液或氢氧化钠溶液吸收烟气中氯化物和硫化物,再把净化处理后的烟气通过弓I风机、烟®排入大气。本实施例中,用鼓风机把垃圾贮坑上方的空气送入空气预热器加热,再把热空气送入风干装置用于吹干垃圾燃料;又把经过空气预热器加热的空气作为一次助燃风送入焚烧炉助燃和作为二次风送入焚烧炉搅动助燃。把分选工序选 出的无机物通过废金属和废电池回收后进行粉碎,用作制砖原料,生产免烧砖。
[0015] 实施例2本实施例如图2所示,烟气循环焚烧炉主要由炉体、烟气循环管(1803)、循环风机(1817)、二次风喷枪(1816)、沼气燃烧喷枪(1818)、螺旋进料器(1827)、垃圾料斗(1828)和锅炉组成,其中:炉体由回旋体炉墙构成,为前高后低倾斜设置,回旋体炉墙的内层为耐火层(1806),中间层为保温层(1805),外层为钢外壳(1804);炉体内接按运行工况分为烘干区(18-IV)、热解区(18-111)、气化/燃烧区(18-1)和第二燃烧区(18-11),烘干区(18-IV)、热解区(18-111)、气化/燃烧区(18-1)和第二燃烧区(18-11)依次相邻相通,烘干区(18-IV)在炉内的前部,气化/燃烧区(18-1)在炉的后部,热解区(18-111)在烘干区(18-IV)与气化/燃烧区(18-1)之间,第二燃烧区(18-11)在气化/燃烧区(18〜I)的上方,第二燃烧区(18-11)上有反射拱(1815),前、后反射拱之间构成火口(1814);在烘干区(18-IV)的前端有喂料口(1801),螺旋进料器(1827)从喂料口(1801)接入炉内,垃圾料斗(1828)在螺旋进料器(1827)上;烘干区(18-IV)的前部上方有循环烟气输出接口
(1802);沼气燃烧喷枪(1818)从气化/燃烧区(18-1)接入,气化/燃烧区(18-1)还有循环烟气输入接口(1819)接入;排渣口(1822)在炉的尾部;一次助燃空气输入接口(1820)从炉尾部的排渣口上方接入;二次风喷枪(1816)从第二燃烧区(18-11)的反射拱墙(1815)接入;烟气循环管(1803)连接在循环烟气输出接口(1802)和循环风机(1817)的吸风口之间,循环风机(1817)的出风口连接到循环烟气输入接口(1819);在第二燃烧区(18-11)的上方设置锅炉,锅炉由锅壳(1812)、火管(1811)、烟气室(1809)和烟气室(1813)构成,烟气室(1813)通过火管(1811)与烟气室(1809)连通,焚烧的烟气出口(1810)从烟气室(1809)接出;焚烧炉的尾部端面上有点火/操作门(1821),在热解区(18-111)的侧墙上有温度传感器(1807),在气化/燃烧区(18-1)的侧墙上有视镜(1823)和温度传感器(1824),在第二燃烧区(18-11)的侧墙上有视镜(1825)和温度传感器(1826)。本实施中,焚烧炉的耐火炉墙(1806)和反射拱(1815)采用矾土水泥耐火混凝土浇筑,保温层(1805)采用硅酸铝棉板,回旋体耐火炉墙具有蓄热和聚热作用,容易把垃圾燃料完全燃烬。本实施例运行时:把热解区的操作温度控制在300〜800°C,把气化/燃烧区的操作温度控制在1000〜1200°C,把第二燃烧区的操作温度控制在1000〜1250°C,控制垃圾燃料入口处和第二燃烧区的操作压力为常压或负压20〜30Pa ;螺旋进料器(1827)把垃圾燃料从焚烧炉的前端送入炉内,使垃圾燃料充满炉腔,助燃空气从炉后端的一次助燃空气输入接口(1820)送入烟气循环焚烧炉,垃圾燃料在炉内依次通过烘干区(18-IV)、热解区(18-111)、气化/燃烧区(18-1),垃圾燃料在烘干区(18-IV)逸出水蒸汽,在热解区(18-111)挥发生成一氧化碳、氢气、甲烷和低分子烃的气化物,垃圾燃料逸出挥发分成为垃圾炭,垃圾炭在气化/燃烧区(18-1)发生燃烧直至燃烬,燃烬的灰渣从排渣口(1822)排入水封式渣池;炉内生成的气化物通过垃圾燃料的间隙与垃圾燃料逆向运行,气化物同时作为载热体,把气化/燃烧区(18-1)生成的热量以对流传热的方式提供给垃圾燃料进行热解气化和烘干所需,炉内生成的气化物和烟气(包括炭微粒、水蒸汽)混合,从烘干区前端的循环烟气输出接口(1802)通过炉外的烟气循环管(1803)和循环风机(1817)返回到炉内后端的气化/燃烧区(18-1),进行循环气化燃烧,其中,烟气中的水蒸汽和炽热的垃圾炭反应生成一氧化碳和氢气后遇助燃空气进行燃烧,烟气中的炭微粒和水蒸汽在1000〜1200°C的环境中 发生水煤气反应,生成一氧化碳和氢气后遇助燃空气发生燃烧,烟气中的二恶英在1000〜1200°C的环境中得到有效瓦解;炉内未燃的可燃性气体和悬浮的可燃性颗粒,在第二燃烧区(18-11)受到二次风的搅拌作用,与空气充分混合而被完全燃烧,同时进一步瓦解剧毒物二恶英和呋喃,降低排放烟气中的污染物。炉内操作压力和操作温度的控制通过调节进料速度、一次助燃空气风量、烟气的循环量和烟气的引出量来实现。焚烧垃圾产生的热量通过锅炉吸纳生产蒸汽或热水,蒸汽用来发电,热水提供生产或生活使用。
[0016] 实施例3本实施例如图3所示,烟气循环焚烧炉与图6所示实施例的不同之处是:在气化/燃烧区(18-1)的下面有前风室(1831)和后风室(1829),气化/燃烧区(18-1)与前风室(1831)、后风室(1829)之间有往复炉排(1833)隔开,往复炉排(1833)由炉排变速箱(1835)驱动;一次助燃空气分别从前风门(1832)和后风门(1830)进入前风室(1831)和后风室(1829),再通过固定炉排(1833)的通气孔隙进入气化/燃烧区(18-1);循环烟气输入接口(1819)从焚烧炉尾部的排渣口(1822)上方接入。

Claims (2)

1. ー种不用常规燃料助燃的生活垃圾焚烧设备,其特征是焚烧炉为烟气循环焚烧炉,由炉体、烟气循环管(1803)和循环风机(1817)组成,其中:炉体由回旋体炉墙构成,前高后低倾斜设置,回旋体炉墙的内层为耐火层(1806),中间层为保温层(1805),外层为钢外壳(1804);炉体内按运行エ况分为烘干区(18-IV)、热解区(18-111)、气化/燃烧区(18-1)和第二燃烧区(18-11),各区域依次相邻相通,烘干区(18-IV)在炉内的前部,气化/燃烧区(18-1)在炉的后部,热解区(18-111)在烘干区(18-IV)与气化/燃烧区(18-1)之间,第二燃烧区(18-11)在气化/燃烧区(18-1)的上方;烘干区(18-IV)的前端有喂料ロ(1801),喂料ロ(1801)的外端安装有螺旋进料器(1827),螺旋进料器(1827)上有垃圾料斗(1828),螺旋进料器(1827)的出料ロ伸进喂料ロ(1801);烘干区(18-IV)的前部上方有循环烟气输出接ロ(1802);排渣ロ(1822)在炉的尾部;循环烟气输入接ロ(1819)从气化/燃烧区(18-1)的炉墙接入;第二燃烧区(18-11)有二次风喷枪(1816)接入;烟气循环管(1803)连接在循环烟气输出接ロ(1802)和循环风机(1817)吸风ロ之间,循环风机(1817)的出风ロ连接到循环烟气输入接ロ(1819);在第二燃烧区(18-11)的上方设置锅壳(1812),或在第二燃烧区(18-11)的火气出口设置窑炉。
2. ー种不用常规燃料助燃的生活垃圾焚烧设备,其特征是焚烧炉由炉体、烟气循环管(1803)和循环风机(1817)组成,其中:炉体由回旋体炉墙构成,前高后低倾斜设置,回旋体炉墙的内层为耐火层(1806),中间层为保温层(1805),外层为钢外壳(1804);炉体内按运行エ况分为烘干区(18-IV)、热解区(18-111)、气化/燃烧区(18-1)和第二燃烧区(18-11),各区域依次相邻相通,烘干区(18-IV)在炉内的前部,气化/燃烧区(18-1)在炉的后部,热解区(18-111)在烘干区(18-IV)与气化/燃烧区(18-1)之间,第二燃烧区(18-11)在气化/燃烧区(18-1)的上方;气化/燃烧区(18-1)的下方有前风室(1831)和后风室(1829),气化/燃烧区(18-1)与风室之间有炉排(1833)隔开,前风室(1831)有前风门(1832)接入,后风室(1829)有后风门(1830)接入;烘干区(18-IV)的前端有喂料ロ(1801),喂料ロ(1801)的外端安装有螺旋进料器(1827),螺旋进料器(1827)上有垃圾料斗(1828),螺旋进料器(1827)的出料ロ伸进喂料ロ(1801);烘干区(18-IV)的前部上方有循环烟气输出接ロ(1802);排渣ロ(1822)在炉的尾部;循环烟气输入接ロ(1819)从炉尾部的排渣口上方接入;第二燃烧区(18-11)有二次风喷枪(1816)接入;烟气循环管(1803)连接在循环烟气输出接ロ(1802)和循环风机(1817)吸风ロ之间,循环风机(1817)的出风ロ连接到循环烟气输入接ロ(1819);在第二燃烧区(18-11)的上方设置锅壳(1812),或在第ニ燃烧区(18-11)的火气出口设置窑炉。
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