CN102072491B - 一种具有陶瓷新能源生产系统的垃圾焚烧窑炉装置 - Google Patents

Abstract

一种垃圾焚烧窑炉装置及其陶瓷新能源生产系统，属于环保和陶瓷新能源领域。它是由改装过的陶瓷煅烧窑、垃圾焚烧炉、裂解炉和喷雾塔及其除尘、排烟系统组合相连。生活垃圾粗分为可燃物和废塑料，分别送入垃圾焚烧炉焚烧和裂解炉裂解，前者产生的高温烟气和后者产生的液态、汽态可燃物共同用于煅烧窑陶瓷烧成，中温烟气再用于喷雾塔干燥浆料，使陶瓷生产全程利用垃圾焚烧热能这一新能源而节能降耗，更为垃圾焚烧热能找到一条比发电更加高效、环保、易行的利用途径。另外，将垃圾不可燃物、炉渣、飞灰和污泥配加适当组份用以烧成陶瓷产品并销售，减少了填埋土地占用和二次污染。

Description

一种具有陶瓷新能源生产系统的垃圾焚烧窑炉装置

技术领域

本发明涉及一种垃圾焚烧窑炉装置及其陶瓷新能源生产系统，属于环保和陶瓷新能源领域。 

背景技术

垃圾处理的总目标是实现“三化”，即资源化、减量化和无害化，尤以无害化为重；垃圾焚烧发电是目前公知的主流方法，中外科学家对垃圾焚烧无害化技术作了大量研究，其焦点在如何控制烟气中二恶英及重金属的含量，二恶英产生于垃圾焚烧过程和烟气冷却过程，抑制二恶英产生的有效方法有三：（1）3T（Time,Temperture,Turbulene）燃烧原则，即燃烧温度大于800℃, 烟气停留时间大于2S, 烟气中含氧比6%以上, 此时二恶英分解率大于99%;(2) 尽可能充分燃烧以减少烟气中含碳量;(3) 在烟气净化阶段釆用急冷办法跨过(<1S) 二恶英再合成的温度800-250℃. 由此发展出高温二次燃烧和新型高效烟气净化处理技术。 

尽管如此, 现有的垃圾焚烧发电方式存在如下局限性：(1) 投资大。投资额一般达50万元人民币/日. 吨垃圾, 欠发达地区和中小城镇负担不了;(2) 门坎高、审批程序复杂, 环节多, 时间长;(3) 我国城市生话垃圾水份多、 热值低、 波动大, 焚烧发电锅炉炉內吸热导致无法保证3T燃烧, 二恶英增多;(4) 其热能利用过程为烟气冷却过程, 蒸气管內外为间接热交换, 烟气无法在1S内冷却至250℃以下, 导致二恶英重生;(5) 尚有垃圾总量30%左右的炉渣, 飞灰等不可燃物需填埋, 既占地又导致二次污染。 

为寻求垃圾焚烧所产生热能的其他利用途径及炉渣等不可燃物的资源化利用，有人根据其燃料和材料双重特性，将生活垃圾处理和陶瓷生产系统相结合，其中，本发明人于2005年11月9日申请“一种利用煤矸石和生活垃圾生产陶瓷砖的系统” 已获发明专利授权，专利号为200510032354.5；该专利的技术特征是：煤矸石和生活垃圾燃烧的炉渣作为陶瓷坯体的配方组份经粉磨形成浆料，而烟气的热能通过取代陶瓷喷雾干燥塔的热风炉热源用于干燥浆料获得坯料得以利用。该技术从陶瓷生产的角度起到节能（40%以上）降耗（30%以上）的明显效果，但在上述系统中，作为陶瓷生产系统最主要的生产没备――煅烧窑炉仍需燃烧昂贵的燃料如煤制汽、天然汽、或柴油，从垃圾处理的角度看，因需外加热源且成本较高，难以推广应用。 

发明内容

为了克服现有的垃圾焚烧热能只有发电一种资源化利用方式而其不易普及的不足，也为了寻求解决陶瓷生产高能耗的大难题，本发明提供一种垃圾焚烧窑炉装置及其陶瓷新能源生产系统，用以将垃圾处理与陶瓷生产有机结合，使陶瓷生产全过程利用垃圾焚烧热能这种新能源而免烧其他燃料，节能降耗效果更加显著，同时解决了用于垃圾处理需外加热源的问题，为垃圾焚烧的热能提供一条比发电更加简洁、高效的利用途径，使垃圾处理简单易行、城乡皆宜。本发明的主要目的在于最大程度地实现生活垃圾等固体废弃物处理的无害化、资源化、减量化，特别是“容易化”。 

为解块其技术问题，本发明釆用的技术方案是：设计出的垃圾焚烧窑炉装置及其陶瓷新能源生产系统，由垃圾焚烧炉、陶瓷煅烧窑、裂解炉、喷雾塔、除尘器、引风机和烟囱顺序连接而成，它的特点是：1、所述垃圾焚烧炉装置是将常规陶瓷工业煅烧窑（如辊道窑、推板窑、隧道窑等）用耐磨、耐火、易传热材料（如耐火砖、碳化硅板、不锈钢310s板等）在高中温烧成段窑腔内分隔形成至少一条烟道，其他结构和功能不变（如高、中温段分布至少一支窑枪可燃烧流体燃料），垃圾焚烧炉（如流化床炉、炉排炉、旋转炉等）侧置或下置于煅烧窑与其高温段(>800℃) 烟道相连，裂解炉侧置与其中温段（>600℃）烟道相连，其后连接喷雾塔、除尘器、引风机、烟囱等，所有连接处（段）用耐磨、耐火、保温材料密封，组成具烟气排送、热能利用和污染控制多重功能的垃圾焚烧窑炉装置。 

2所述垃圾焚烧窑炉装置可同时或分别处理利用生活垃圾、污泥和煤矸石等具备燃料和无机材料双重特性的固体废弃物，其方法是将生活垃圾中粗分出的可燃物和废塑料分别送入垃圾焚烧炉焚烧和裂解炉焚化，前者产生的高温烟气经连接处或连接管）进入煅烧窑分隔烟道由高温向中温段流动，间接传热使窑内温度升高至烟气接近温度，出窑后入裂解炉外腔间接传热使內腔温度达到废塑料裂解温度；后者在大于400℃高温下裂解生成以柴油为主的混合油和混合气，分别储存并引导至煅烧窑的高温段、中温段窑枪燃烧，用以调节窑内煅烧温度和控制烧成曲线，二者叠加得以烧制陶瓷产品。从而使煅烧窑完全利用垃圾焚烧热能而免烧其他高价燃料； 

3其后焚烧窑炉的中温段不低于600℃的烟气，导出流经裂解炉外腔，间接传热使內腔温度达到废塑垃圾裂解温度而利用部分热能；最后烟气导入喷雾塔干燥浆料。使热能得以彻底利用，使尾气温度低于100℃。

上述过程又是科学控制垃圾焚烧烟气污染物特别是二恶英产生和排放的过程：废塑料与其他可燃垃圾分别处理使垃圾焚烧炉中二恶英的前体—CL大幅减少而避免产生二恶英；煅烧窑高、中温烧成段窑枪燃烧废塑垃圾裂解油或汽，在提高窑温的同时反向传热升高烟道烟气温度、延长烟气高温燃烧时间可达10S以上，起到二次甚至多次燃烧的效果，从而燃烧足够充分，大幅减少烟气中含碳量；废塑料裂解产生的气体是可能产生二恶英的主源，通过将其导入煅烧窑二次燃烧提高和调控窑內温度，同时使自身所含二恶英高温彻底分解；导入喷雾塔的烟气与塔内高压喷枪喷出的雾状泥浆混合直接热交换，泥浆水份急速蒸发，烟气急冷至250℃以下, 跨过（小于1S）二恶英重生温区，减少二恶英重生；喷雾培内雾化泥浆与烟气混合接触后，水份蒸发，烟气冷却增湿，二恶英呋喃及其有机污染物、重金属等均倾向于与烟气中微小粒状物及浆料干燥形成的粒状物结合，从而使有害物附着在飞灰上进入粉料或被除尘，该法对一般有机物、氯化物及重金属具良好的去除率，与布袋除尘器配套，则去除率达99%以上。 

4、生活垃圾预处理所得的不可燃无机物、垃圾焚烧炉炉渣、除尘器飞灰和预处理后的污泥加入一定配方比例的其他原料，送入球磨机粉磨，所得浆料经陈腐后由柱塞泵打入本系统喷雾塔干燥造粒获得粉料，粉料经压机干压成型得砖瓦坯体进入本系统煅烧窑烧成，获得陶瓷产品并销售，从而实现生活垃圾、污泥等固体废弃物零填埋、全减量处理，减少了土地占用和二次污染，提高了无害化和资源化处理水平。 

5、所述垃圾焚烧炉是指能将垃圾充分、稳定、持续燃烧的装置，如流化床炉、炉排炉或旋转炉，煅烧窑是指所有直接利用热能烧成陶瓷产品的窑具如辊道窑、推板窑或隧道窑等，裂解炉是指利用高温或高温催化作用使废塑料裂解形成低分子有机物的装置。 

6、所述垃圾焚烧炉若选用流化床焚烧炉，可加入煤矸石作为流化床焚烧炉火床稳定材料，有利增加热能和稳定燃烧。 

7、煅烧窑若釆用推板窑或隧道窑生产湿法成型陶瓷产品，无须使用喷雾塔，代之以坯体干燥器，烟气出窑温度可低于600℃。 

8、本发明可通过选择不同的垃圾焚烧炉、陶瓷煅烧窑种类和改变煅烧窑的宽度和长度，来确定陶瓷产品种类、垃圾处理种类和垃圾处理量及相应的投资规模。如选择不同的垃圾焚烧炉、陶瓷煅烧窑种类和改变煅烧窑的宽度和长度，可以自如地确定陶瓷产品种类、垃圾处理种类和垃圾处理量（单线日处理量从几十吨到上千吨）及相应的投资规模（低至几万元/日·吨垃圾），从而为垃圾焚烧的热能提供一条比发电更加简洁、高效、广泛的利用途径。 

本发明的有益效果是： 

1、通过对垃圾焚烧热能的阶梯利用和循环利用，不但能为本系统喷雾塔提供全部干燥热能，而且能为煅烧窑炉提供全部煅烧热能。本装置用于陶瓷生产，可全程利用垃圾热能这一新能源而免烧其他燃料，节能降耗效果更加显著；而用于垃圾处理因无需外加热源增加成本而使之可行。

2、生活垃圾不可燃物、炉渣、飞灰和污泥配加适当组份用以烧成陶瓷产品并销售，减少了填埋土地占用和二次污染。 

3、通过选择不同的煅烧窑种类和改变煅烧窑的宽度和长度，可以自如地确定陶瓷产品种类、垃圾处理量（单线日处理量从几十吨到上千吨）及相应的投资规模（低至几万元/日·吨垃圾），从而为垃圾焚烧的热能提供一条比发电更加简洁、高效、广泛的利用途径，使垃圾处理简单易行，城乡皆宜。 

4、更为重要的是上述过程完全符合二恶英、重金属等污染物的控制机理，较之发电可大幅降低垃圾焚烧过程中二恶英、重金属等主要污染物的产生与排放，从而一改垃圾处理和陶瓷生产企业高污染、高能耗的恶名，代之以低碳绿色、生态环保、节能降耗、循环经济和新能源、新材料。 

 附图说明 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 

    图1是本发明的结构连接示意图。 

    图2是图1的I-I剖视图。 

图3是本发明的实施例1流程图。 

    图4是本发明的实施例2流程图。 

    图中1、垃圾焚烧炉，2、煅烧窑，3、裂解炉，4、喷雾塔，5、除尘器，6、引风机，7、烟囱，8、球磨机，9、压机，10、干燥器。 

  具体实施方式 

实施例1:参照附图1、2和3，垃圾焚烧炉1侧置或下置于煅烧窑2与其高温段相连，裂解炉3侧置于煅烧窑2与其中温段相连，裂解炉3、喷雾塔4、除尘器5、引风机6、烟囱8依次管道相连，连接管道要求耐温、耐磨和保温；其中垃圾焚烧炉1选用流化床焚烧炉，煅烧窑2釆用棍道窑，坯体成型釆用干法成型工艺，由喷雾塔4干燥造粒获得坯粉，可加入煤矸石作为流化床焚烧炉火床稳定材料，有利增加热能和稳定燃烧，为本发明的标准实施例，其特点是垃圾单线日处理量可大至千吨，生产产品种类多、档次高、产能大，污染物控制水平高，但投资额较大，一般10万元左右/日·吨垃圾，适合垃圾量大的大城市选用。

    实施例2:参照附图4：在实施例1的基础上，煅烧窑2釆用推板窑，坯体成型釆用湿法成型，无须喷雾塔4干燥造粒，此位置由干燥器10取代，其佘设备连接不变，为本发明的简化实施例，其特点是投资额较小，5万元左右/日·吨垃圾，生产工艺简单，产品市场容量大，垃圾单线日处理量可少至几十吨，适合垃圾量少的乡镇选用。 

Claims (1)

1.一种具有陶瓷新能源生产系统的垃圾焚烧窑炉装置，其特征是：在常规陶瓷工业煅烧窑的高中温烧成段窑腔内用耐磨、耐火、易传热材料分隔形成有至少一条烟道，垃圾焚烧炉侧置或下置并与温度大于800℃的高温段烟道相连，裂解炉侧置并与温度大于600℃的中温段烟道相连，其后连接喷雾塔、除尘器、引风机、烟囱，所有连接处均用耐磨、耐火、保温材料密封，组成垃圾焚烧窑炉装置；将生活垃圾中粗分出的可燃物和废塑料分别送入垃圾焚烧炉焚烧和裂解炉焚化，前者产生的高温烟气经连接处进入煅烧窑分隔烟道由高温段向中温段流动，间接传热使窑内温度升高至接近烟气温度，出窑后入裂解炉外腔间接传热使內腔温度达到废塑料裂解温度；后者在大于400℃高温下裂解生成以柴油为主的混合油和混合气，分别储存并引导至煅烧窑的高温段、中温段窑腔燃烧，用以调节窑内煅烧温度和控制烧成曲线，二者叠加得以烧制陶瓷产品。

2．根据权利要求1所述的一种具有陶瓷新能源生产系统的垃圾焚烧窑炉装置，其特征是：煅烧窑的中温段温度大于600℃的烟气，导出流经裂解炉外腔，间接传热使內腔温度达到废塑料裂解温度而利用部分热能；最后烟气导入喷雾塔干燥浆料。

3．根据权利要求1所述的一种具有陶瓷新能源生产系统的垃圾焚烧窑炉装置，其特征是：生活垃圾预处理所得的不可燃无机物、垃圾焚烧炉炉渣、除尘器飞灰和预处理后的污泥加入一定配方比例的其他原料，送入球磨机粉磨，所得浆料经陈腐后由柱塞泵打入喷雾塔干燥造粒获得粉料，粉料经压机干压成型得砖瓦坯体进入煅烧窑烧成，获得陶瓷产品。

4．根据权利要求1所述的一种具有陶瓷新能源生产系统的垃圾焚烧窑炉装置，其特征是：所述垃圾焚烧炉是指能将垃圾充分、稳定、持续燃烧的装置，所述煅烧窑是指所有直接利用热能烧成陶瓷产品的窑具，所述裂解炉是指利用高温或高温催化作用使废塑料裂解形成低分子有机物的装置。

5．根据权利要求1所述的一种具有陶瓷新能源生产系统的垃圾焚烧窑炉装置，其特征是：所述垃圾焚烧炉若选用流化床焚烧炉，可加入煤矸石作为流化床焚烧炉火床稳定材料，有利于增加热能和稳定燃烧。

6．根据权利要求1所述的一种具有陶瓷新能源生产系统的垃圾焚烧窑炉装置，其特征是：煅烧窑若釆用推板窑生产湿法成型陶瓷产品，无须使用喷雾塔，代之以坯体干燥器，烟气出窑温度可低于600℃。

7．根据权利要求1所述的一种具有陶瓷新能源生产系统的垃圾焚烧窑炉装置，其特征是：可通过选择不同的垃圾焚烧炉、常规陶瓷工业煅烧窑种类和改变煅烧窑的宽度和长度，来确定陶瓷产品种类、垃圾处理种类和垃圾处理量及相应的投资规模。

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