CN102003713B - 一种可燃固体废弃物气化燃烧的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可燃固体废弃物气化燃烧的装置，包括有气化炉主体，所述气化炉主体包括内层炉壁和外层炉壁，以及与内层炉壁连接的进料装置，在内层炉壁内设有炉膛，炉膛下部收缩形成有喉口；在炉膛的旁侧设有二次风入口和气化剂入口，在靠近喉口下方的位置还设有塔式炉篦；在所述内层炉壁和外层炉壁之间形成的夹层通道中下部设有导流板，该夹层通道中上部设置有二燃室；所述二燃室后端连接有旋流三燃室。本发明将可燃固体废弃物的气化、燃烧、净化过程整合在同一个炉体内，设备结构紧凑，操作简便，适应性较强，易于放大。

Description

一种可燃固体废弃物气化燃烧的装置

技术领域

本发明涉及环境工程技术领域，尤其涉及一种对可燃固体废弃物进行气化燃烧以产生高温烟气，从而进行热能利用的装置及方法。 

背景技术

固体废物是指人类在生产和生活活动中丢弃的固体和泥状的物质，简称固废。常见的可燃固体废弃物包括城市生活垃圾、废弃塑料、农林生物质废弃物、医疗废弃物，以及固体废弃物制成品，如垃圾衍生燃料(RDF)、污泥型煤等在内的各种可燃固体废弃物。 

随着经济发展和人类生活水平的提高，由生活和生产产生的各类可燃废弃物的量也均迅速增加。到2008年，城市生活垃圾清运量已高达1.54亿吨，其中纸张、塑料等可燃物25％左右，即3850万吨；2008年底，中国污水处理能力约为8000万吨/日，日产生的污泥约4万吨；2008年，废塑料回收利用总量约1600多万吨；每年产生的农林废弃物8～10亿吨。固体废物不像废气、废水那样到处迁移和扩散，必须占有大量的土地。总得来说我国城市固体废物侵占土地的现象日趋严重，我国现在堆积的工业固体废物有60亿吨，生活垃圾有5亿吨，估计每年有1000万吨固体废物无法处理而堆积在城郊或公路两旁，几万公顷的土地被它们侵吞。固体废弃物处理形势严峻，可燃固体废弃物的回收利用有很好的市场前景和社会效益。 

专利CN101334168公开了一种固体废弃物焚烧装置本发明涉及固体废弃物焚烧装置。该装置由投入固体废弃物的投入部、使上述固体废弃物燃烧分解的热分解炉、回收上述热分解炉的排放气体并高温加热使之重新燃烧的燃烧炉、使上述燃烧炉发生的高温排放气体与供暧用水发生热交换以便加热供暖用水的热水锅炉以及对通过上述热水锅炉的低温排放气体进行过滤以便去除微细灰尘的集尘装置构成。该发明可以通过1、2次燃烧对固体废弃物和排放气体进行焚烧处理，同时，通过把焚烧时发生的热重新用作供暖用热，从而能够节省能源。但该方法将一次、二次焚烧在不同的炉体中进行，设备结构较复杂，同时也不适用于热值较低的固体废弃物。专利CN1224134公开了一种焚烧处理固体废弃 物的方法及装置，涉及一种快装、小型焚烧炉的结构及焚烧处理技术。该发明采用复合床多级燃烧方式、分级配风和逆向燃烧等多种方案，在结构上采用固定炉排移动床和风冷式结构，并设有气态有机物可燃质的燃尽室。但该处理方法需要用到辅助燃料处理成本较高。专利CN1414292公开了一种无害化处理可燃性固体废弃物裂解炉及回收设备，由卧式双炉裂解炉和回收设备组成，在卧式双炉裂解炉上安装双炉螺旋进料器、炭粉排料输出机和加热炉，干除尘总成通过管道与卧式双炉裂解炉连接，干除尘总成、水除尘总成、离心回收装置、冷凝回收装置、洗气塔、油气分离装置、可燃气贮存柜，气水分离器、抽压泵、可燃气回炉燃烧安全装置、加热炉，通过管道相互连接。但该方法主要针对高热值废弃物制取燃气。 

上述专利均未涉及可燃固体废弃物的高效低污染燃烧热利用 

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构紧凑，操作简便，适应范围广的对可燃固体废弃物进行气化燃烧以产生高温烟气，从而进行热能利用的装置。该装置可以用来处理包括城市生活垃圾、垃圾衍生燃料(RDF)、废弃塑料、农林生物质废弃物、医疗废弃物等在内的各种可燃固体废弃物。 

为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案：一种可燃固体废弃物气化燃烧的方法，包括有如下步骤： 

步骤(1)：将可燃固体废弃物输送到气化炉内，在气化剂入口通入的空气作用下，利用可燃固体废弃物自身的热量，经高温加热气化后，产生气化气体产物和气化灰渣； 

步骤(2)：气化气体产物上升经初步脱灰后进入到气化炉内上部的二燃室中，在二次风入口通入的空气作用下初步射流燃烧，形成燃烧产物；所说的射流燃烧是指：气体通过喷嘴高速喷射到二燃室，通过射流卷吸跟空气混合，形成扩散燃烧。燃烧火焰较长，可以避免热量过于集中，损坏炉壁。 

步骤(3)：步骤(2)中的燃烧产物流入到与二燃室连接的旋流三燃室中，在从三次风入口通入的空气作用下进一步燃烧，并产生高温烟气排出。 

本发明的特点是将可燃固体废弃物的气化、燃烧、净化过程整合在同一个炉体内，设备结构紧凑，操作简便，适应性较强，易于放大。 

所述可燃固体废弃物先在气化炉内700～800℃下气化，然后在二燃室中850～950℃燃烧，接着在旋流三燃室中900～1000℃燃烧。 

所述二燃室燃烧当量比控制在0.60～0.80，三燃室当量比控制在0.21～0.41，二燃室和三燃室总当量比控制在1.0～1.1之间。 

在所述气化炉内加入有用于吸收烟气中的含硫和含氯酸性气体CaO/Ca(OH)₂。 

一种可燃固体废弃物气化燃烧的装置，包括有气化炉主体，所述气化炉主体包括内层炉壁和外层炉壁，以及与内层炉壁连接的进料装置，在内层炉壁内设有炉膛，炉膛下部收缩形成有喉口；在炉膛的旁侧设有二次风入口和气化剂入口，在靠近喉口下方的位置色还设有塔式炉篦；在所述内层炉壁和外层炉壁之间形成的夹层通道中下部设有导流板，该夹层通道中上部设置有二燃室；所述二燃室后端连接有旋流三燃室。导流板用于脱除气化气体产物中的大颗粒灰尘，粗步净化气化气体产物；该二燃室可以通过内层炉壁对炉膛的低温区加热，提高进入炉膛的物料的温度和反应速率，增加单位容积处理量；旋流三燃室用于对气化气体产物进行彻底燃烧，充分利用气化气体产物中的能量，同时对气体中的灰尘进行进一步脱除，净化烟气。 

所述导流板采用倾斜布置，其与水平方向夹角在30～70°之间。可以提高脱灰效率，同时可以使气化气体产物在二燃室燃烧时形成旋流，提高高温气体在二燃室的停留时间。 

所述相邻的导流板之间错列布置形成有空缺，所述空缺长度与导流板长度比在1/4～1/6之间，可以使从气体中脱出来的灰从空缺处掉落到炉体底部，并最终从炉体底部排出。 

所述每个导流板上端设置有气体燃烧喷嘴，所述二次风入口紧靠燃烧喷嘴上方设置。使气化气体产物在二燃室内形成射流燃烧，提高燃烧效率，同时避免气体燃烧时形成局部高温区，损坏内层炉壁； 

所述外层炉壁在二燃室处的直径与中下部炉膛直径比值在1.1～1.5之间。使二燃室体积相对扩大，可以在二次风加入及气体燃烧膨胀的情况下，保证适 当的气体流速，降低气体流动的阻力。 

所述旋流三燃室上的燃气进口和三次风入口为一对，或多对的周向对称布置。使燃气在三燃室中燃烧时形成稳定的旋流； 

本发明与现有技术相比，具有如下优点： 

1、将可燃固体废弃物的气化、燃烧、净化过程整合在同一个炉体内，设备结构紧凑，操作简便； 

2、充分利用可燃固体废弃物中的热量，利用旋流三燃室燃气燃烧热量传导到气化炉干燥段，提高炉膛温度，与传统下吸式气化炉相比，干燥段温度明显提高，有利于物料迅速烘干，单位容积处理量大，同时也使得本发明装置可以处理热值相对较低的废弃物； 

3、利用导流板脱灰、旋流三燃室脱灰及CaO/Ca(OH)₂脱除酸性气体相结合的手段净化烟气，可以采用较为精简的后续烟气处理设备； 

4、该系统适应性较强，易于放大。 

附图说明

图1为本发明可燃固体废弃物进行气化燃烧装置的主视图； 

图2为图1外层炉壁圆周沿AA线展开图； 

图3为旋流三燃室俯视图； 

图4为本发明可燃固体废弃物进行气化燃烧装置的B-B视图； 

附图标记说明：1-水封卸灰机构，2-塔式炉篦，3-导流板，31-缺口，4-气化剂入口，5-二次风入口，6-星型进料阀，7-料斗，8-气体产物出口，9-燃气进口，10-三次风入口，11-旋流三燃室，12-灰渣出口，13-烟气出口，14-燃气喷嘴，15-内层炉壁，16-外层炉壁，Ⅰ-水冷室，Ⅱ-喉口，Ⅲ-炉膛，Ⅳ-二燃室。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。 

实施例一： 

本实施例提供了一种可燃固体废弃物气化燃烧的方法，包括有如下步骤： 

步骤(1)：将可燃固体废弃物输送到气化炉内，在气化剂入口通入的空气作用下，经高温加热气化后，产生气化气体产物和气化灰渣； 

步骤(2)：气化气体产物上升经初步脱灰后进入到气化炉内上部的二燃室中，在二次风入口通入的空气作用下初步射流燃烧，形成燃烧产物； 

步骤(3)：步骤(2)中的燃烧产物流入到与二燃室连接的旋流三燃室中，在从三次风入口通入的空气作用下进一步燃烧，并产生高温烟气排出。 

可燃固体废弃物先在气化炉内750℃下气化，然后在二燃室中850℃燃烧，接着在旋流三燃室中900℃燃烧。 

二燃室燃烧当量比控制在0.70，三燃室当量比控制在0.31，二燃室和三燃室总当量比控制在1.01之间。 

请参阅图1到图4所示，一种可燃固体废弃物气化燃烧的装置，包括有气化炉主体，在气化炉主体底端设有水冷室Ⅰ，水冷室Ⅰ中设置有水封卸灰机构1；气化炉主体包括内层炉壁15和外层炉壁16，以及与内层炉壁15连接的进料装置，本实施例的进料装置由料斗7和星型进料阀6组成，在内层炉壁15内设有炉膛Ⅲ，炉膛Ⅲ下部收缩形成有喉口Ⅱ；在炉膛Ⅲ的旁侧设有二次风入口5和气化剂入口4，在靠近喉口Ⅱ下方的位置色还有塔式炉篦2，在内层炉壁15和外层炉壁16之间形成的夹层通道中下部设有导流板3，该夹层通道中上部设置有二燃室Ⅳ；二燃室Ⅳ后端设有气体产物出口8，其连接有旋流三燃室11的燃气进口9，在该燃气进口9处设有三次风入口10，本实施例中燃气进口9和三次风入口10分别为一对，并周向对称布置；旋流三燃室11的顶端设有烟气出口13，底端设有灰渣出口12。 

进一步的，本实施例导流板3采用倾斜布置，其与水平方向夹角成60°角。 

相邻的导流板3之间错列布置形成有空缺31，空缺31长度与导流板3长度比在1/5。 

为提高燃烧效率，每个导流板3上端设置有气体燃烧喷嘴14，二次风入口5紧靠燃烧喷嘴14上方设置。 

为降低气体流动阻力，外层炉壁16在二燃室Ⅳ处的直径与中下部炉膛Ⅲ直径比值在1.5之间。 

本实施例的工作过程如下：如图1所示，存放在料斗7内的污泥型煤通过星型进料阀6连续进入气化炉炉膛Ⅲ，在炉膛内高温加热下迅速干燥，并开始热解；在从气化剂进口4通入的空气(气化当量比控制在0.3)作用下，在750℃下气化，产生气化气体产物和气化灰渣；气化灰渣在塔式炉篦2作用下掉落到水冷室Ⅰ，并最终通过水封卸灰机构1排出气化炉；气化气体产物通过导流板3初步去除气化气体产物中的大颗粒灰尘，经过初步脱灰的气体产物从燃气喷嘴14喷入二燃室Ⅳ，在从二次风入口5通入的空气(燃烧当量比为0.7)作用下射流燃烧；燃烧产物从气体产物出口8流出二燃室Ⅳ，并通过管道从燃气进口9进入旋流三燃室11，进气速度控制在18m/s；在从三次风入口10通入的空气(燃烧当量比为0.31)作用下充分燃烧。燃烧产生的高温烟气从烟气出口13排出，并进行进一步的热利用。 

实施例二：废塑料气化燃烧 

本实施例放置于料斗7的原料为废塑料。 

在气化炉加入CaO/Ca(OH)₂混合物用于吸收烟气中含氯酸性气体。 

本实施例其他结构与实施例一相同，在此不再详述。 

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。 

Claims (5)

1.一种可燃固体废弃物气化燃烧的装置，包括有气化炉主体，其特征在于：所述气化炉主体包括内层炉壁(15)和外层炉壁(16)，以及与内层炉壁(15)连接的进料装置，在内层炉壁(15)内设有炉膛(III)，炉膛(III)下部收缩形成有喉口(II)；在炉膛(III)的旁侧设有二次风入口(5)和气化剂入口(4)，在靠近喉口(II)下方的位置还设有塔式炉篦(2)；在所述内层炉壁(15)和外层炉壁(16)之间形成的夹层通道中下部设有导流板(3)，该夹层通道中上部设置有二燃室(IV)；所述二燃室(IV)后端连接有旋流三燃室(11)。

2.如权利要求1所述的可燃固体废弃物气化燃烧的装置，其特征在于：所述导流板(3)采用倾斜布置，其与水平方向夹角在30～70°之间。

3.如权利要求1所述的可燃固体废弃物气化燃烧的装置，其特征在于：相邻的导流板(3)之间错列布置形成有空缺(31)，所述空缺(31)长度与导流板(3)长度比在1/4～1/6之间。

4.如权利要求1所述的可燃固体废弃物气化燃烧的装置，其特征在于：每个导流板(3)上端设置有气体燃烧喷嘴(14)，所述二次风入口(5)紧靠燃烧喷嘴(14)上方设置。

5.如权利要求1所述的可燃固体废弃物气化燃烧的装置，其特征在于：所述旋流三燃室(11)上的燃气进口(9)和三次风入口(10)为一对，或多对的周向对称布置。

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