CN102644923A

CN102644923A - 一种生活垃圾与焚烧飞灰共处置方法及其设备

Info

Publication number: CN102644923A
Application number: CN2012101508712A
Authority: CN
Inventors: 林延超; 温冬; 何亮; 张晨光; 王云平; 邢巨元; 陈芳
Original assignee: Beijing Sanitation Group Environmental Research Development Co Ltd
Current assignee: Beijing Sanitation Group Environmental Research Development Co Ltd
Priority date: 2012-05-15
Filing date: 2012-05-15
Publication date: 2012-08-22

Abstract

本发明是有关于一种生活垃圾与焚烧飞灰共处置方法及其设备，该设备包括等离子炬系统和气化熔融炉；所述的熔融炉包括排渣口、气体引出口、渣仓、熔融燃烧室、气化室、干燥室、燃气负压仓、进料仓、等离子炬接口、进风口和热电偶接口。该方法包括：将床层料加入熔融炉中，并启动等离子炬系统；当炉温达到额定值后，将生活垃圾与焚烧飞灰混合物投入进料仓；经干燥、熔融燃烧后，产生的合成气经燃气负压仓、气体引出口排出熔融炉，产生的炉渣经渣仓、排渣口排出。本发明能够完全的破除生活垃圾及焚烧飞灰混合物中的有毒、有害废物，且气化熔融产生的合成气可以用内燃机发电，同时能够实现物料的连续进出料，且结构相对简单、可靠，经济效益十分明显。

Description

一种生活垃圾与焚烧飞灰共处置方法及其设备

技术领域

本发明涉及固体废弃物处理技术领域，特别是涉及一种生活垃圾与焚烧飞灰共处置方法及其设备。

背景技术

随着经济的高速发展，城市垃圾也在不断的增加，目前我国城市生活垃圾以每年 8%～10%的速度增长。随着城市生活垃圾热值逐年提高，产量不断增大，我国许多城市采取了焚烧法处理城市生活垃圾。生活垃圾焚烧后，一些矿物和元素浓缩于焚烧灰渣中。其中，有毒元素的含量比一般土壤中大10～100倍，且垃圾焚烧灰渣中含有高浓度的二噁英。《国家危险废物名录》已经明确规定生活垃圾焚烧飞灰为危险废物，飞灰的处置必须严格按照危险废物的标准进行。

传统的飞灰处理方法主要有水泥固化、化学固化、添加剂提取法等，这些处理方法都存在自身难以克服的缺点，尤其是难以除去和稳定飞灰中的二噁英类有机物。熔融技术是近年来发展起来的焚烧飞灰处理新技术，该技术在减容化、无害化、资源化利用方面具有明显的优势。

生活垃圾与焚烧飞灰混合处理技术是将焚烧飞灰和经过预处理生活垃圾联合处理的工艺。生活垃圾经过预处理，分选出热值较高的宜燃组分，在处理过程中可提供部分热源，产生的合成气含有一氧化碳、氢气等可燃气体，品质略好于高炉煤气。可将合成气用来发电，为熔融处理提供电力供应。焚烧飞灰在炉内经过高温分解、熔融，变为玻璃体熔渣，体积减少，重金属被固化在熔渣中。

与其他的气化熔融技术相比，等离子技术具有高温和高热密度特性，该技术几乎能将碳基废物中的有机物完全转化成合成气（主要为CO和H₂），而无机物则可变成无害灰渣（玻璃体）。对于生活垃圾和焚烧飞灰混合物，等离子气化熔融技术在国外已被证明是一种可靠的处理措施。近年来世界发到国家出现了多种垃圾热解气化处理设备，我国也出现了一些已获国家专利的垃圾气化设备。但是，目前大多数这类产品在我国极少能被实际应用，其主要原因是：这些气化炉对炉料的选择性要求较高，处理成本大，经济效益不明显。

由此可见，上述现有的一种生活垃圾与焚烧飞灰混合处理技术在设备结构、处理方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种结构简单、可靠、廉价，而且具有明显经济效益的环保型生活垃圾与焚烧飞灰共处置的方法和设备，实属当前本领域极需改进的目标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种生活垃圾与焚烧飞灰共处置方法及其设备，使其设备结构简单、可靠、廉价，而且具有明显经济效益，从而克服现有的生活垃圾与焚烧飞灰混合处理技术的不足。

为解决上述技术问题，本发明一种生活垃圾与焚烧飞灰共处置设备，包括等离子炬系统和气化熔融炉；所述的熔融炉的炉体底部设有排渣口，顶部设有气体引出口；熔融炉的炉腔自下而上依次为渣仓、熔融燃烧室、气化室、干燥室和燃气负压仓，并在干燥室上方连接有进料仓；其中，熔融燃烧室与渣仓之间设有等离子炬接口，气化室设有进风口，燃气负压仓设有热电偶接口。

作为本发明的一种改进，所述的等离子炬接口为两个。

在熔融炉炉体的横截面上，所述的两个等离子炬接口的轴线平行于同一炉体横截面直径，并分别向该直径的两侧偏移。

所述的进风口包括对称设置在气化室下方的一对一次风进口，以及对称设置在气化室上方的一对二次风进口。

所述的干燥室上方还设有视镜接口。

所述的进料仓为两个，对称布置在干燥室上方。

所述的进料仓可密封。

所述的排渣口为两个。

所述的熔融炉的气体引出口通过气-气换热器、脱酸净化装置与内燃机相连，气-气换热器的制冷气体入口与空气连通，制冷气体出口与熔融炉的进风口连通。

此外，本发明还提供了一种生活垃圾与焚烧飞灰共处置方法，包括以下步骤：将床层料加入上述设备的熔融炉中，并启动等离子炬系统；观察热电偶接口处的热电偶数值，当炉温达到额定值后，将经过前处理的生活垃圾与焚烧飞灰混合物投入进料仓；根据热电偶接口处的热电偶数值及气体引出口处的气体成分检测值控制进风口的风量大小；混合物经干燥、熔融燃烧后，产生的合成气进入燃气负压仓并经气体引出口排出熔融炉，产生的液体炉渣经渣仓、排渣口排出熔融炉。

采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：

1、传统的焚烧炉能量通量与氧气的浓度不能独立于反应器的温度，而本发明采用的等离子系统的能量供给与系统中氧气的浓度是能够独立控制的，即氧化性、还原性、深度还原性以及惰性气体环境独立于反应器的温度，这使得在极高的还原性或者惰性气体环境下具有极高的能量通量成为可能；

2、维持等离子体弧所需要的气体体积比靠燃料燃烧的焚烧炉要少很多，据估计，对于给定数量的处理物质，等离子体系统所需的气体体积仅为燃料焚烧炉所需气体的10%左右，这也意味着对于等离子体系统的尾气处理系统能极大的简化；

3、与传统焚烧技术相比，等离子体技术能够完全的破除有毒有害废物，装置的体积和尺寸要小的多，高温等离子体源的维修费用和时间相对较少；

4、本发明提出的等离子气化熔融炉，其结构特点完全符合生活垃圾与其飞灰混合物共处置的要求，能够实现物料的连续进出料，结构相对简单、可靠，经济效益十分明显。

如上所述，本发明能够完全的破除生活垃圾及焚烧飞灰混合物中的有毒、有害废物，且气化熔融产生的合成气可以用内燃机发电，同时能够实现物料的连续进出料，且结构相对简单、可靠，经济效益十分明显。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明生活垃圾与焚烧飞灰共处置等离子气化融炉的结构示意图。

图2是本发明生活垃圾与焚烧飞灰共处置等离子气化融炉的等离子炬炉内布置示意图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明一种生活垃圾与焚烧飞灰共处置设备包括等离子炬系统和气化熔融炉。

本发明的气化熔融炉采用上吸式设计，在炉体底部设有排渣口7，顶部设有气体引出口1。熔融炉的炉腔自下而上依次为渣仓13、熔融燃烧室9、气化室10、干燥室11和燃气负压仓12，并在干燥室11上方连接有进料仓3。熔融炉的炉壁上，在熔融燃烧室9与渣仓13之间设有等离子炬接口6，气化室10侧壁设有进风口，燃气负压仓12侧壁设有热电偶接口2。

其中，排渣口7和进料仓3均可为两个，进料仓3采用可密封设计，对称布置在干燥室上方。进风口采用两级配风设计，每级配风设有两个进风管，对称布置在等离子气化熔融炉两侧，例如如图所示对称设置在气化室10下方的一对一次风进口5，以及对称设置在气化室10上方的一对二次风进口4。此外，本发明还可在干燥室11上方设置视镜接口8。

较佳的，请配合参阅图2所示，本发明采用功率可调的等离子炬系统，并在气化熔融炉炉壁上设有两个等离子炬接口6，在相应的炉体横截面上，这两个等离子炬接口的轴线平行于同一炉体横截面直径，并分别向该直径的两侧偏移。

此外，熔融炉的气体引出口1还可通过冷却装置、脱酸净化装置与内燃机相连，熔融产生的合成气经冷却、脱酸、除尘，最终由引风机送入内燃机进行发电。其中，冷却装置优选高效的气-气换热器，具有余热利用功能，其制冷气体入口与空气连通，制冷气体出口与熔融炉的进风口连通，被加热的空气作为熔融炉的入炉空气使用。

本发明生活垃圾与焚烧飞灰共处置方法包括以下步骤：先将床层料加入熔融炉中，并启动等离子炬系统；观察热电偶接口2处的热电偶数值，当炉温达到额定值后，将经过前处理的生活垃圾与焚烧飞灰混合物投入进料仓3；根据热电偶接口2处的热电偶数值及气体引出口1处的气体成分检测值控制一次风进口5、二次风进口4的风量大小；入炉物料在干燥室11处被干燥，然后进入熔融燃烧室9内进行气化燃烧；飞灰和物料中的宜燃组分燃烧产生的气体进入气化室10进行气化反应，气化气中的焦油、二噁英和呋喃等有害物质被等离子体高温裂解为短链的气体成分（如H₂、CH₄、CO、C_nH_n、N₂等），入炉物料经过彻底气化后，产生的合成气体进入燃气负压仓12，并经气体引出口1排出熔融炉；飞灰和物料中的不可燃部分，经等离子体高温熔融，产生的液态玻璃体炉渣经渣仓13、排渣口7排出熔融炉。

本发明提供了一种生活垃圾与焚烧飞灰共处置等离子气化熔融的方法及设备，利用等离子系统的高温及等离子体作用处理生活垃圾和焚烧飞灰混合物，使混合物料气化后产生的有害物质（如焦油、二噁英和呋喃等）裂解为短链的分子或原子（如H₂、CH₄、CO、C_nH_n、N₂等）；有害金属则包封在玻璃体中，并阻止其迁移到水和大气中，真正做到了生活垃圾及其飞灰的无害化处理，并可达到稳定化、减量化及资源化目的；同时，经等离子系统处理的合成气具有可燃性质，具有较高的热值，经过余热利用系统的换热冷却、脱酸净化装置去除杂质成分后，即可用于内燃机发电，发出的电能可维持本发明整个设备的正常运行。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种生活垃圾与焚烧飞灰共处置设备，其特征在于：

包括等离子炬系统和气化熔融炉；

所述的熔融炉的炉体底部设有排渣口，顶部设有气体引出口；

熔融炉的炉腔自下而上依次为渣仓、熔融燃烧室、气化室、干燥室和燃气负压仓，并在干燥室上方连接有进料仓；

其中，熔融燃烧室与渣仓之间设有等离子炬接口，气化室设有进风口，燃气负压仓设有热电偶接口。

2.根据权利要求1所述的一种生活垃圾与焚烧飞灰共处置设备，其特征在于所述的等离子炬接口为两个。

3.根据权利要求2所述的一种生活垃圾与焚烧飞灰共处置设备，其特征在于在熔融炉炉体的横截面上，所述的两个等离子炬接口的轴线平行于同一炉体横截面直径，并分别向该直径的两侧偏移。

4.根据权利要求1所述的一种生活垃圾与焚烧飞灰共处置设备，其特征在于所述的进风口包括对称设置在气化室下方的一对一次风进口，以及对称设置在气化室上方的一对二次风进口。

5.根据权利要求1所述的一种生活垃圾与焚烧飞灰共处置设备，其特征在于所述的干燥室上方还设有视镜接口。

6.根据权利要求1所述的一种生活垃圾与焚烧飞灰共处置设备，其特征在于所述的进料仓为两个，对称布置在干燥室上方。

7.根据权利要求1所述的一种生活垃圾与焚烧飞灰共处置设备，其特征在于所述的进料仓可密封。

8.根据权利要求1所述的一种生活垃圾与焚烧飞灰共处置设备，其特征在于所述的排渣口为两个。

9.根据权利要求1所述的一种生活垃圾与焚烧飞灰共处置设备，其特征在于所述的熔融炉的气体引出口通过气-气换热器、脱酸净化装置与内燃机相连，气-气换热器的制冷气体入口与空气连通，制冷气体出口与熔融炉的进风口连通。

10.一种生活垃圾与焚烧飞灰共处置方法，其特征在于包括以下步骤：

将床层料加入权利要求1-9中任一项所述设备的熔融炉中，并启动等离子炬系统；

观察热电偶接口处的热电偶数值，当炉温达到额定值后，将经过前处理的生活垃圾与焚烧飞灰混合物投入进料仓；

根据热电偶接口处的热电偶数值及气体引出口处的气体成分检测值控制进风口的风量大小；

混合物经干燥、熔融燃烧后，产生的合成气进入燃气负压仓并经气体引出口排出熔融炉，产生的液体炉渣经渣仓、排渣口排出熔融炉。