CN102706140B - 双筒回转窑热解垃圾工艺 - Google Patents

Abstract

双筒回转窑热解垃圾工艺，属环境工程技术领域，包括：双筒回转热解窑，包含：热解通道、灰渣返热通道、窑头罩、窑尾罩；水泥生产线，包含：水泥回转窑，熟料冷却机，预分解炉；工艺连接管道，包含：三次风管道，接通熟料冷却机与窑尾罩；复合燃气管道，接通水泥回转窑与窑尾罩；复合燃气分流管道，接通灰渣返热通道与窑尾罩的复合燃气导出管；废气余热管道，接通预分解炉的侧进热风口与窑头罩的排出废气接口；垃圾渣管道，接通预分解炉的侧进料口与窑头罩的垃圾渣出口。该工艺应用于水泥回转窑协同处置生活垃圾，利用水泥熟料冷却的高温热解垃圾，有效杜绝垃圾焚烧过程二恶英产生条件，又高效利用垃圾热值，还全部资源化利用垃圾灰渣。

Description

双筒回转窑热解垃圾工艺

技术领域

本发明属环境工程技术领域，应用于水泥回转窑协同处置生活垃圾。特别适宜于在已有的水泥回转窑生产线旁配置热解垃圾的工艺；也适宜在已有的垃圾焚烧场实施本工艺技术改造。

背景技术

现行技术的垃圾处理主要是填埋、堆肥、焚烧3种较为常见的处理方式。填埋不但侵占了宝贵的土地资源，浪费了垃圾中宝贵的可回收资源，而且对环境造成潜在影响和危害。堆肥技术，许多有害物质就会随着堆肥产品进入土壤，造成二次污染。焚烧技术是发达国家普遍采用的一种垃圾处理方法，是垃圾减量化的有效途径，但焚烧后处理(包括废渣、废气后处理及焚烧热的利用)投资大，而且稍有不慎会产生气体污染。

发明内容

本发明目的在于提供一种能克服上述缺陷的双筒回转窑热解垃圾工艺，既高效利用垃圾热值，又有效杜绝二恶英产生条件，还全部资源化利用垃圾灰渣。

本发明所采用的技术方案是：

双筒回转窑热解垃圾工艺，其流程包括：

双筒回转热解窑，包含：热解通道、灰渣返热通道、喂料装置、窑头罩，其包含排出废气接口，垃圾渣出口，窑尾罩，其包含复合燃气导出管、热风导入接口、补热燃烧通道、补热燃烧器，其安装在补热燃烧通道内；

水泥生产线，包含：水泥回转窑，其含有：窑头部、窑尾部，多通道燃烧器，其安装在窑头部，熟料冷却机，其含有：热空气出口、热熟料进口，其与水泥回转窑窑头部接通；预分解炉，其含有一个上排气口，一个下进气口，与所述水泥窑窑尾部接通，一个侧进热风口，一个侧进料口，预热器，其进风口联接预分解炉的上排气口，出料口联接水泥回转窑窑尾部；

氧化装置，包含：配氧管，其与多通道燃烧器其中一个通道连通，配氧支管，其与补热燃烧器的一个气道连通；

工艺连接管道，包含：三次风管道，其工艺接通熟料冷却机的热空气出口与窑尾罩的热风导入接口；复合燃气管道，其工艺接通多通道燃烧器另一个通道与窑尾罩的复合燃气导出管；复合燃气分流管道，其工艺接通补热燃烧器的另一个气道与窑尾罩的复合燃气导出管；废气余热管道，其工艺接通预分解炉的侧进热风口与窑头罩的排出废气接口；垃圾渣管道，其工艺接通预分解炉的侧进料口与窑头罩的垃圾渣出口。

所述热解通道，其包含内筒体、进料管、热载体进口通道、内筒导料装置、阶梯缩颈圆筒、阻料螺旋、外接热载体出口通道，所述进料管前端与喂料装置动态密封联接，后端插入内筒体前端，进料管与内筒体轴向交错的环形段，装接热载体进口通道，内筒体中部内置内筒导料装置，内筒体尾部有一阶梯缩颈圆筒，其内置阻料螺旋，阶梯缩颈圆筒外接热载体出口通道，内套复合燃气导出管的一端；

所述灰渣返热通道，为内筒体与外筒体之间的环形通道，包含：外筒体，其内置外筒导料装置，溢渣环板，封接于外筒体首端，所述溢渣环板内缘与内筒体外缘的环形面构成溢渣出气口，承渣环板，封接于外筒体尾端，所述承渣环板内缘与内筒体外缘的环形面构成热气体进口，支架，刚性联接外筒体与内筒体，传动装置，驱动外筒体和内筒体；所述溢渣出气口与窑头罩的废气接口、垃圾渣出口均相通，所述热气体进口与窑尾罩的热风导入接口、补热燃烧通道均相通，灰渣返热通道前端与窑头罩动态密封联接，后端与窑尾罩动态密封联接；

所述热解通道的热载体进口通道含有：一个螺旋状环管，其进料端与出料端有一轴向升程，一个料勺，接装在螺旋状环管进料端外缘，并切向伸出，料勺外口与外筒体内壁相离，并随内筒体和外筒体一起转动，每随内、外筒体旋转一周，定向掏取灰渣返热通道中已加热的灰渣进入螺旋状环管内；所述螺旋状环管的内环套接进料管，外环偏离螺旋状环管圆周线，向外伸接一组多个球槽，使外环整体呈多角形，每个螺旋状环管最小径向截面通道处各用一个球阀口径向分隔，并在球阀口旋转方向后侧对应配置一个钢球，一个导球槽板，导球槽板将钢球限制在球阀口与多角形角顶间的球槽间运动，螺旋状环管随内、外筒体转动，当球槽低于球阀口位置时，钢球离开球阀口，落入偏离环形通道的球槽，料可进入环形通道后一阀位；当球槽高于球阀口位置时，钢球离开球槽，落入环形通道的球阀口，料不得回退，螺旋状环管内球阀数量的设置，应保证在任一时刻，至少有一个球阀口被钢球封住，因而任何时刻热解通道与灰渣返热通道之间的气路均被隔阻。

系统是这样工作的：

经过前处理(分拣、破碎、烘干)的生活垃圾进入双筒回转热解窑的热解通道，与在灰渣返热通道加热至1000℃左右、并经料勺、热载体进口通道进入热解通道的垃圾灰渣混合，由于采用热载体传热法，使垃圾很快升至850℃以上，垃圾在缺氧条件下被热解为复合燃气(C1～C5的小分子链烃、H2、CO等)及碳状物(含有残碳的灰渣)；复合燃气从双筒回转热解窑的内筒，并经窑尾罩的复合燃气导出管导出，通过复合燃气管道，进入水泥回转窑的多通道燃烧器，配氧燃烧，为水泥窑煅烧熟料供热；垃圾热解后的碳状物在内筒导料装置的导料作用下移动到内筒体尾端，由于阶梯缩颈圆筒内置阻料螺旋的阻料作用，迫使碳状物经阶梯缩颈圆筒外围的热载体出口通道，进入内、外筒体间的灰渣返热通道，在外筒导料装置导料作用下，向筒体首端运动；同时，从熟料冷却机出来的热风(水泥煅烧中俗称“三次风”，约1000℃左右)通过三次风管道、热风导入接口、热气体进口进入灰渣返热通道，加热碳状物，同时，碳状物中残碳在“三次风”中燃烧并供热，碳状物中残碳燃尽，即为垃圾灰渣，当三次风热源及残碳燃烧不足以使垃圾灰渣升温到设计的工艺温度(约1000℃左右)，则开启补热燃烧器，将复合燃气从复合燃气分流管道导入，配氧燃烧，热气体经补热燃烧通道、热气体进口进入灰渣返热通道，为垃圾灰渣供热到热解工艺要求的热载体工艺温度；经加热的高温灰渣在外筒导料装置的导料作用下，返移到外筒体首端的溢渣环板时，被热载体进口通道的料勺掏取，进入螺旋状环管，当料勺在最低点掏取高温垃圾灰渣向上转动时，料勺后半周的球阀口的钢球相继离开球阀口，在导球槽板作用下，滚落至球槽，球槽偏远离螺旋状环管的内环，因而钢球不堵塞灰渣的螺旋状前进，进入料勺的垃圾灰渣相继通过球阀口，进入后一环段，实施从螺旋状环管进口端向出口端的部分迁移；料勺前半周的球槽里的钢球，随球阀口驶过最高点。相继回到球阀口，防止垃圾灰渣返流，同时，因为在任一时刻，至少有一个球阀口被钢球封住，因而任何时刻内外筒体的气道均被隔阻。热载体出口通道的通料阻气原理与热载体进口通道相同，只是前者没有接装料勺，而且前者将热解通道末端的热载体导出热解通道至灰渣返热通道接受再加热，后者将灰渣返热通道中已受热的高温热载体导入热解通道，热载体进口通道、热载体出口通道的通料阻气性能再配以喂料装置与热解通道的动态密封、窑头罩、窑尾罩与灰渣返热通道的动态密封，共同构成热解的厌氧条件，使热解得以持续；所述多通道燃烧器和补热燃烧器燃烧所需的配氧由氧化装置的配氧管道和配氧支管完成。

灰渣返热通道中返移到外筒体首端的溢渣环板的高温灰渣，一部分进入热解通道作热载体，另一部分，经溢渣出气口、垃圾渣出口、垃圾渣管道、侧进料口进入预分解炉，作为水泥煅烧的原料；控制灰渣掺入量对于水泥熟料比例，无须调整配料工艺也不会影响水泥质量。

灰渣返热通道中的高温烟气经溢渣出气口、排出废气接口、废气余热管道、侧进热风口进入预分解炉，加热从上一级旋风预热器进入预分解炉的物料，替代原水泥煅烧工艺中的“三次风”，且比原三次风的温度高，因而水泥生料粉的预分解效果更好，不会负面影响原水泥煅烧工艺。。热物料与烟气从预分解炉上排气口进入预热器，气固分离，固体粉料进入水泥回转窑窑尾部继续煅烧成熟料。

上述工艺形成了水泥回转窑协同热解生活垃圾，实现垃圾资源化利用和零污染排放。

本发明的有益效果是：

1 将生活垃圾无氧或缺氧高温热解，可得高热值的复合燃气，并充分利用高温热解的复合燃气的显热，直接进入多通道燃烧器，比垃圾直接焚烧发电具有更高的热值利用率；

2 采用回转窑熟料冷却的三次风(1000℃左右)加热垃圾热解的碳状物，既可充分利用碳状物中残碳作热源，又可利用高温热载体快速加热垃圾实现850℃以上的高温热解，从根本上避免二恶英生成条件；

3 采用固体热载体法热解垃圾，比外热式热解炉换热效率高得多；

4 垃圾热解产物之一复会燃气用来煅烧水泥和为热载体补热；热解产物之二的碳状物中残碳再燃烧的热值用作热载体热源；燃尽残碳的灰渣作热解垃圾的热载体，多余热灰渣进入预分解炉作为水泥生产过程的热原料，全被资源化利用，无二次污染；垃圾热解灰渣量少(约10％)，容易满足不影响熟料整体强度的安全掺入量条件，因而无须另行调整水泥配料工艺。

5 热解窑排出的热废气替代原水泥生产工艺中的“三次风”，进入预分解炉，温度略高于原“三次风”温度，更有利于碳酸盐预分解，不影响原水泥煅烧工艺。

6 垃圾中难处理的微量重金属元素通过水泥混凝土固化在建筑结构中，可实现无害化处理。

附图说明

现结合图示和实施例进一步说明：

图1是本发明工艺原理图；

图2是图1的A-A剖视图；

图中：1-双筒回转热解窑；2-三次风管道；3-复合燃气管道；4-复合燃气分流管道；5-配氧支管；6-氧化装置；7-配氧管；8-多通道燃烧器；9-熟料冷却机；10-水泥回转窑；11-窑头部；12-垃圾渣管道；13-预分解炉；14-窑尾部；15-下进气口；16-侧进料口；17-侧进热风口；18-废气余热管道；19-预热器；20-上排气口；21-垃圾渣出口；22-溢渣环板；23-溢渣出气口，24-喂料装置；25-动态密封C，26-排出废气接口；27-窑头罩，28-料勺；29-动态密封A，30-热载体进口通道；31-内筒导料装置，32-外筒体；33-传动装置，34-外筒导料装置；35-灰渣返热通道，36-支架；37-内筒体，38-热解通道；39-阻料螺旋，40-热载体出口通道；41-阶梯缩颈圆筒，42-热气体进口；43-承渣环板，45-动态密封B，46-窑尾罩；47-热风导入接口，48-复合燃气导出管；49-补热燃烧器，50-补热燃烧通道；51-热空气出口，52-热熟料进口；53-进料管；54-水泥生产线；61-螺旋状环管，62-球阀口；63-钢球；64-导球槽板；65-球槽；67-内环；；68-外环；

具体实施方式

双筒回转窑热解垃圾工艺，其流程包括：

双筒回转热解窑1，其包含：热解通道38、灰渣返热通道35、喂料装置24、窑头罩27，其包含排出废气接口26，垃圾渣出口21，窑尾罩46，其包含复合燃气导出管48、热风导入接口47、补热燃烧通道50、补热燃烧器49，其安装在补热燃烧通道内；

水泥生产线54，包含：水泥回转窑10、熟料冷却机9、预分解炉13、预热器19；所述水泥回转窑，其含有：窑头部11、窑尾部14，多通道燃烧器8，其安装在窑头部；所述熟料冷却机，其含有：热空气出口51、热熟料进口52，其与水泥回转窑窑头部接通；所述预分解炉，其含有一个上排气口20，一个下进气口15，与所述水泥窑窑尾部接通，一个侧进热风口17，一个侧进料口16，所述预热器；，其进风口联接预分解炉的上排气口，出料口联接水泥回转窑窑尾部；

氧化装置6，包含：配氧管7，其与多通道燃烧器其中一个通道连通，配氧支管5，其与补热燃烧器的一个气道连通；

工艺连接管道，包含：三次风管道2，其工艺接通熟料冷却机的热空气出口与窑尾罩的热风导入接口；复合燃气管道3，其工艺接通多通道燃烧器另一个通道与窑尾罩的复合燃气导出管；复合燃气分流管道4，其工艺接通补热燃烧器的另一个气道与窑尾罩的复合燃气导出管；废气余热管道18，其工艺接通预分解炉的侧进热风口与窑头罩的排出废气接口；垃圾渣管道12，其工艺接通预分解炉的侧进料口与窑头罩的垃圾渣出口。

所述热解通道，其包含内筒体37、进料管53、热载体进口通道30、内筒导料装置31、阶梯缩颈圆筒41、阻料螺旋39、外接热载体出口通道40，所述进料管前端与喂料装置24用动态密封C25联接，进料管后端插入内筒体前端，进料管与内筒体轴向交错的环形段，装接热载体进口通道，内筒体中部内置内筒导料装置，内筒体尾部有一阶梯缩颈圆筒，其内置阻料螺旋，阶梯缩颈圆筒外接热载体出口通道，内套复合燃气导出管的一端；

所述灰渣返热通道，为内、外筒体间的环形通道，包含外筒体32，其内置外筒导料装置34，溢渣环板22，封接于外筒体首端，所述溢渣环板内缘与内筒体外缘的环形面构成溢渣出气口23，承渣环板43，封接于外筒体尾端，所述承渣环板内缘与内筒体外缘的环形面构成热气体进口42，支架36，刚性联接外筒体与内筒体，传动装置33，驱动外筒体和内筒体；所述溢渣出气口与窑头罩的废气接口、垃圾渣出口均相通，所述热气体进口与窑尾罩的热风导入接口、补热燃烧通道均相通，灰渣返热通道前端与窑头罩由动态密封A29联接，后端与窑尾罩由动态密封B45联接；

所述热解通道的热载体进口通道含有一个螺旋状环管61，其进料端与出料端有一轴向升程，一个料勺28，接装在螺旋状环管进料端外缘，并切向伸出，料勺外口与外筒体内壁相离，每随内、外筒体旋转一周，定向掏取灰渣返热通道中已加热的灰渣进入螺旋状环管内；所述螺旋状环管的内环67套接进料管，外环68偏离螺旋状环管圆周线，向外伸接一组多个球槽65，使外环整体呈多角形，每个螺旋状环管最小径向截面通道处各用一个球阀口62径向分隔，并在球阀口旋转方向后侧对应配置一个钢球63，一个导球槽板64，导球槽板将钢球限制在球阀口与多角形角顶间的球槽间运动，螺旋状环管随内、外筒体转动，当球槽低于球阀口位置时，球离开球阀口，落入偏离环形通道的球槽，料可进入环形通道后一阀位；当球槽高于球阀口位置时，球离开球槽，落入环形通道的球球阀口，料不得回退，螺旋状环管内球阀口数量的设置，应保证在任一时刻，至少有一个球阀口被钢球封住，因而任何时刻热解通道与灰渣返热通道之间的气路均被隔阻。

Claims (2)

1.一种双筒回转窑热解垃圾装置，其特征是，包括： 

双筒回转热解窑，其包括：热解通道、灰渣返热通道、喂料装置、窑头罩和窑尾罩；窑头罩上设置有排出废气接口、垃圾渣出口；窑尾罩上设置有复合燃气导出管、热风导入接口、补热燃烧通道、补热燃烧器，补热燃烧器安装在补热燃烧通道内； 

水泥生产线，其包括：水泥回转窑、多通道燃烧器、熟料冷却机、预分解炉、预热器；其中，水泥回转窑含有：窑头部、窑尾部、所述多通道燃烧器安装在窑头部；熟料冷却机含有：热空气出口、热熟料进口，热熟料进口与水泥回转窑窑头部接通；预分解炉含有一个上排气口，一个下进气口，一个侧进热风口，一个侧进料口，所述下进气口与所述水泥窑窑尾部接通；预热器的进风口联接预分解炉的上排气口，出料口联接水泥回转窑窑尾部；氧化装置，其包括：配氧管，其与多通道燃烧器其中一个通道连通，配氧支管，其与补热燃烧器的一个气道连通； 

工艺连接管道，其包括：三次风管道，其工艺接通熟料冷却机的热空气出口与窑尾罩的热风导入接口；复合燃气管道，其工艺接通多通道燃烧器另一个通道与窑尾罩的复合燃气导出管；复合燃气分流管道，其工艺接通补热燃烧器的另一个气道与窑尾罩的复合燃气导出管；废气余热管道，其工艺接通预分解炉的侧进热风口与窑头罩的排出废气接口；垃圾渣管道，其工艺接通预分解炉的侧进料口与窑头罩的垃圾渣出口； 

所述双筒回转热解窑的热解通道，包含：内筒体、进料管、热载体进口通道、内筒导料装置、阶梯缩颈圆筒、阻料螺旋；阻料螺旋外接热载体出口通道，所述进料管前端与喂料装置动态密封联接，后端插入内筒体前端，进料管与内筒体轴向交错的环形段，装接热载体进口通道，内筒体中部内置内筒导料装置，内筒体尾部有一阶梯缩颈圆筒，其内置阻料螺旋，阶梯缩颈圆筒外接热载体出口通道，内套复合燃气导出管的一端； 

所述双筒回转热解窑的灰渣返热通道，为内筒体与外筒体之间的环形通道，包含：外筒体，其内置外筒导料装置，溢渣环板，封接于外筒体首端，所述溢渣环板内缘与内筒体外缘的环形面构成溢渣出气口，承渣环板，封接于外筒体尾端，所述承渣环板内缘与内筒体外缘的环形面构成热气体进口，支架，刚性联接外筒体与内筒体，传动装置，驱动外筒体和内筒体；所述溢渣出气口与窑头罩的排出废气接口、垃圾渣出口均相通，所述热气体进口与窑尾罩的热风导入接口、补热燃烧通道均相通，灰渣返热通道前端与窑头罩动态密封联接，后端与窑尾罩动态密封联接。 

2.根据权利要求1所述的双筒回转窑热解垃圾装置，其特征是：所述双筒回转热解窑的热解通道的热载体进口通道，含有：一个螺旋状环管，其进料端与出料端有一轴向升程，一个料勺，接装在螺旋状环管进料端外缘，并切向伸出，料勺外口与外筒体内壁相离，并随内筒体和外筒体一起转动；所述螺旋状环管的内环套接进料管，外环偏离螺旋状环管圆周线，向外伸接一组多个球槽，使外环整体呈多角形，每个螺旋状环管最小径向截面通道处各用一个球阀口径向分隔，并在球阀口旋转方向后侧对应配置一个钢球，一个导球槽板，导球槽板将钢球限制在球阀口与多角形角顶间的球槽间运动，螺旋状环管随内、外筒体转动，当球槽低于球阀口位置时，钢球离开球阀口，落入偏离环形通道的球槽，料可进入环形通道后一阀位；当球槽高于球阀口位置时，钢球离开球槽，落入环形通道的球阀口，料不得回退，螺旋状环管内球阀数量的设置，应保证在任一时刻，至少有一个球阀口被钢球封住，因而任何时刻热解通道与灰渣返热通道之间的气路均被隔阻。 

Images