CN103742918B - 垃圾焚烧处理工艺 - Google Patents

Abstract

一种垃圾焚烧处理工艺，包括进料装置、气化焚烧炉，供氧系统、余热锅炉、除尘器、飞灰仓、气力输灰系统、引风机、湿式净化器、干冰制备系统和出渣机；进料装置连接气化焚烧炉，1)气化焚烧炉包括供氧管道、配风室、气化燃烧室、高温主燃室和烟气调温室；2)烟气调温室连接余热锅炉，并与脱硝系统连接；3)烟气分配箱与烟气调温室连通；4)余热锅炉与除尘器连接，并与活性炭系统系统连接；5)除尘器与飞灰仓连接；6)除尘器通过引风机与烟气分配箱连接；7)烟气分配箱与高温主燃室、烟气调温室、气力输灰系统和湿式净化器连通；8)湿式净化器与干冰制备系统连接；9)气化燃烧室连接出渣机。全流程设计无污染物排放，垃圾全资源化、无害化处理。

Description

垃圾焚烧处理工艺

技术领域

本发明涉及一种垃圾处理工艺，尤其涉及一种无害化垃圾处理工艺。

背景技术

随着城市化步伐的加快和人们生活水平的提高，国内生活垃圾量大幅增长，垃圾无害化处理成了必然选择。目前国内垃圾处理方式，一种是填埋方式，因造成环境污染，在大多数地区已被否定。一种是利用垃圾堆肥及沼气发电，现在成功案例还不多，而且对环境污染较轻的垃圾焚烧发电，成本高，除害少。尽管如此，相对环境污染较小的垃圾焚烧发电项目因居民抵触，集体上访，在建设、运营过程中选址困难，存在不易。究其原因，现在的垃圾焚烧技术及工艺流程自身存在无法彻底解决的环保问题，对环境、居民生活造成危害。1、烟气中存在一定数量的二恶英；2、飞灰中存在有害重金属和二恶英，为危险废弃物，无法循环利用；3、排放大量的CO₂温室气体。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种无害化、零排放、循环资源化的垃圾焚烧处理工艺。

一种垃圾焚烧处理工艺，包括进料装置、气化焚烧炉，进料装置连接气化焚烧炉，垃圾由进料装置送到气化焚烧炉，该工艺还包括供氧系统、余热锅炉、除尘器、飞灰仓、气力输灰系统、引风机、湿式净化器、干冰制备系统和出渣机；

1)所述气化焚烧炉包括供氧管道、配风室、气化燃烧室、高温主燃室和烟气调温室；

a)气化燃烧室的主要部件是燃烧炉排；

b)供氧管道、配风室与气化燃烧室的燃烧炉排间隔连接；

供氧管道输入的高浓度O₂与垃圾中的可燃成分C氧化燃烧，维持气化室高温，生成高浓度CO₂气体，之后经湿式净化器后，送入干冰制备系统，提取制成CO₂干冰；

高温条件下，垃圾中的可燃成分C与配风室输入的CO₂气体还原反应，热解形成高浓度CO气体；

c)气化燃烧室与高温主燃室连通，垃圾在气化燃烧室燃烧后，烟气升入高温主燃室，CO气体在高温主燃室与高浓度O₂发生放热反应，形成高温区(1250℃～1500℃)；

d)高温主燃室与烟气调温室连接，高温主燃室的烟气进入烟气调温室。

2)烟气调温室连接余热锅炉，并与脱硝系统连接；烟气调温室中的烟气进入余热锅炉进行正常热交换之前被加入脱硝剂，还原烟气中的氮氧化物。在高温烟气中喷入氨水，还原烟气中的氮氧化物，有效抑制高价氮氧化物的产生。

3)烟气分配箱与烟气调温室连通，烟气分配箱中的烟气与烟气调温室中的烟气混合，将烟气温度调至1000℃左右(根据余热锅炉设计要求)，然后进入余热锅炉，同时分解掉从烟气分配箱分配来的烟气所含的二噁英；

4)余热锅炉与除尘器连接，并与活性炭系统连接，吸附烟气降温过程中重新合成的二噁英；

5)除尘器与飞灰仓连接；除尘器中的烟气中的飞灰和活性炭99.5％被拦截后进入飞灰仓，然后通过气力输灰系统被再送入高温主燃室；

6)除尘器通过引风机与烟气分配箱连接，除尘器出口烟气被引风机送入烟气分配箱；

引风机与除尘器和烟气分配箱连接，对除尘器、气化焚烧炉形成负压，对湿式净化器的烟气分配室中形成正压；负压燃烧、正压脱酸，实现了高浓CO₂气体自动分配；既能保证气化焚烧炉气化、燃烧和除尘器换热、除尘过程中不出现烟气外泄，又能保证炉排、调温、气力输送、烟气净化等过程中的用气压力；减少风机使用。

7)烟气分配箱与高温主燃室、烟气调温室、气力输灰系统和湿式净化器连通；

a)烟气分配箱中烟气一部分通过配风室被送入气化燃烧室，其中的CO参与气化燃烧室炉排的还原反应；

高温主燃室将拦截绝大部分炉排飞灰和除尘器收集回送的飞灰，烧熔后以液态形式流回到气化燃烧室的燃烧炉排上，形成晶体并固化其中的重金属；过程中产生的二噁英在高温区被彻底分解；

b)一部分被送入烟气调温室，作为传热介质；

c)一部分被送入输灰系统，作为飞灰输送载体；

d)剩余部分进入湿式净化器；

8)湿式净化器与干冰制备系统连接，烟气经湿式净化器去除残存微尘和酸性气体(SO₂、HCL、NO₂等)后，送入干冰制备系统，提取出CO₂后，乏气送回高温主燃室再次熔烧分解；

9)气化燃烧室连接出渣机，飞灰在高温主燃室烧熔后以液态形式流回气化燃烧室的燃烧炉排面上，形成无害晶体，重金属晶体化，从出渣机排出，与炉渣一起被再利用。

所述净气塔连接有安全烟囱。需排放烟气时，经净气塔去除残存微尘和酸性气体的烟气经安全烟囱无害排放，从安全烟囱排出的是高浓度CO₂气体。

所述高温主燃室包括燃烧室管道和供氧装置及喷灰装置；所述供氧装置在高温主燃室外，通过供氧入口与高温主燃室连通。高浓度O₂切向进入燃烧室管道。所述气力输灰系统在高温主燃室外，通过喷灰入口与高温主燃室连通。灰尘由CO₂送入燃烧室管道，切向进入。

所述供氧装置和喷灰装置的氧气喷口和喷灰口采用切圆布置，氧气和喷灰从喷口切身进入高温主燃室管道；供氧装置和喷灰装置共三层，上下两层为供氧装置和氧气喷口，中间一层为喷灰装置和喷灰口。

在所述调温室出口与烟气调温室连接部设置喉部，在喉部上下两侧设置冷却风管。烟气分配箱送来的烟气从冷却风管进入烟气调温室，与高温主燃室来的烟气混合，将烟气温度调至1000℃左右(根据余热炉设计要求)，然后进入余热锅炉。同时分解掉烟气分配箱来烟气所含的二噁英。

所述高温主燃室采用垂直炉膛结构设计，入口在下部，出口在上部。CO气体从底部进入，CO₂气体从顶部流出。

该工艺流程中产生的的飞灰和炉渣可直接用作建材，高浓CO₂制作工业用干冰，酸性气体(SO₂、HCL、NO₂等)吸收后形成盐类化合物，基本无污染物排放。

本发明垃圾焚烧烟气处理工艺的优点是：

1、气化燃烧室炉排供风采用区域独立的高浓O₂和CO₂气体供风系统，大幅减少了流程通风量，保证还原反应的实现；

2、该工艺的温度控制方式：气化燃烧室温度通过控制氧化和还原反应的程度实现；余热锅炉的烟气温度通过调温室送入的CO₂气体控制；高温主燃室是高浓O₂和CO气体反应，产生高浓CO₂气体并放热过程，流程中的传热介质为CO₂气体。

3、使用高浓氧气参与热解和燃烧过程，避免系统进入大量氮气而产生的氮氧化物，降低脱硝成本.

4、使用除尘器后烟气循环作为传热介质减少烟气排放量，降低系统排烟热损失。

5、利用高温主燃室使飞灰晶体化,无须增加能耗而使飞灰中二噁英完全分解、重金属晶体化，从而达到使飞灰无害化的目的,降低了大量的飞灰后处理成本。

附图说明

图1为本发明垃圾焚烧处理工艺的流程图。

图2为垃圾气化焚烧炉的侧面结构图；

具体实施方式

下面结合一个较佳具体实施例对本发明作进一步说明，以助于理解本实用新型的内容。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下实施例。在不脱离本实用新型上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本实用新型的保护范围内。

实施例

如图我的所示，一种垃圾焚烧处理工艺，包括进料装置8、气化焚烧炉，进料装置连接气化焚烧炉，垃圾由进料装置送到气化焚烧炉，该工艺还包括供氧系统、余热锅炉、除尘器、飞灰仓、气力输灰系统、引风机、湿式净化器、干冰制备系统、安全烟囱和出渣机；

1)所述气化焚烧炉包括供氧管道3、配风室5、气化燃烧室1、高温主燃室7和烟气调温室9；

a)气化燃烧室1的主要部件是燃烧炉排2；

b)供氧管道3、配风室5与气化燃烧室1的燃烧炉排2间隔连接；

供氧管道3输入的高浓度O₂与垃圾中的可燃成分C氧化燃烧，维持气化室高温，生成高浓度CO₂气体，之后经湿式净化器后，送入干冰制备系统，提取制成CO₂干冰；

高温条件下，垃圾中的可燃成分C与配风室5输入的CO₂气体还原反应，热解形成高浓度CO气体；

c)气化燃烧室1与高温主燃室7连通，垃圾在气化燃烧室燃烧后，烟气升入高温主燃室7，CO气体在高温主燃室7与高浓度O₂发生放热反应，形成高温区(1250℃～1500℃)；

d)高温主燃室7与烟气调温室9连接，高温主燃室7的烟气进入烟气调温室9。

2)烟气调温室9连接余热锅炉，并与脱硝系统连接；烟气调温室9中的烟气进入余热锅炉进行正常热交换之前被加入脱硝剂，还原烟气中的氮氧化物。在高温烟气中喷入氨水，还原烟气中的氮氧化物，有效抑制高价氮氧化物的产生。

3)烟气分配箱与烟气调温室9连通，烟气分配箱中的烟气与烟气调温室9中的烟气混合，将烟气温度调至1000℃左右(根据余热锅炉设计要求)，然后进入余热锅炉，同时分解掉从烟气分配箱分配来的烟气所含的二噁英；

4)余热锅炉与除尘器连接，并与活性炭系统连接，吸附烟气降温过程中重新合成的二噁英；

5)除尘器与飞灰仓连接；除尘器中的烟气中的飞灰和活性炭99.5％被拦截后进入飞灰仓，然后通过气力输灰系统被再送入高温主燃室；

6)除尘器通过引风机与烟气分配箱连接，除尘器出口烟气被引风机送入烟气分配箱；

引风机与除尘器和烟气分配箱连接，对除尘器、气化焚烧炉形成负压，对湿式净化器的烟气分配室中形成正压；负压燃烧、正压脱酸，实现了高浓CO₂气体自动分配；既能保证气化焚烧炉气化、燃烧和除尘器换热、除尘过程中不出现烟气外泄，又能保证炉排、调温、气力输送、烟气净化等过程中的用气压力；减少风机使用。

7)烟气分配箱与高温主燃室7、烟气调温室9、气力输灰系统和湿式净化器连通；a)烟气分配箱中烟气一部分通过配风室5被送入气化燃烧室1，其中的CO参与气化燃烧室1燃烧炉排2的还原反应；

高温主燃室7将拦截绝大部分燃烧炉排飞灰和除尘器收集回送的飞灰，烧熔后以液态形式流回到气化燃烧室1的燃烧炉排2上，形成晶体并固化其中的重金属；过程中产生的二噁英在高温区被彻底分解；

b)一部分被送入烟气调温室9，作为传热介质；

c)一部分被送入输灰系统，作为飞灰输送载体；

d)剩余部分进入湿式净化器；

8)湿式净化器与干冰制备系统连接，烟气经湿式净化器去除残存微尘和酸性气体(SO₂、HCL、NO₂等)后，送入干冰制备系统，提取出CO₂后，乏气送回高温主燃室再次熔烧分解；

9)所述净气塔连接有安全烟囱。需排放烟气时，经净气塔去除残存微尘和酸性气体的烟气经安全烟囱无害排放，从安全烟囱排出的是高浓度CO₂气体。

10)气化燃烧室1连接出渣机11，飞灰在高温主燃室7烧熔后以液态形式流回气化燃烧室1燃烧炉排2面上，形成无害晶体，重金属晶体化，从出渣机11排出，与炉渣一起被再利用。

所述高温主燃室7包括燃烧室管道和供氧装置4及喷灰装置6；所述供氧装置4在高温主燃室7外，通过供氧入口与高温主燃室7连通。高浓度O₂切向进入燃烧室管道。所述气力输灰系统在高温主燃室7外，通过喷灰入口与高温主燃室7连通。灰尘由CO₂送入燃烧室管道，切向进入。

所述供氧装置4和喷灰装置6的氧气喷口和喷灰口采用切圆布置，氧气和喷灰从喷口切身进入高温主燃室7管道；供氧装置4和喷灰装置共三层，上下两层为供氧装置4和氧气喷口Ι和ΙΙ，中间一层为喷灰装置6和喷灰口。

在所述烟气调温室9出口与烟气调温室9连接部设置喉部，在喉部上下两侧设置冷却风管10。分配箱送来的烟气从冷却风管10进入烟气调温室9，与高温主燃室7来的烟气混合，将烟气温度调至1000℃左右(根据余热炉设计要求)，然后进入余热锅炉。同时分解掉烟气分配箱来烟气所含的二噁英。

所述高温主燃室7采用垂直炉膛结构设计，入口在下部，出口在上部。CO气体从底部进入，CO₂气体从顶部流出。

该工艺流程中产生的的飞灰和炉渣可直接用作建材，高浓CO₂制作工业用干冰，酸性气体(SO₂、HCL、NO₂等)吸收后形成盐类化合物，基本无污染物排放。

本发明垃圾焚烧处理工艺的优点是：

1.全流程设计中无污染物排放，所产生的烟气为高浓度CO₂气体，可资源化利用，真正做到垃圾全资源化、无害化处理；

2.充分利用烟气内循环作为热传递介质，减少烟气排放量，降低了排烟热损失，提高系统热效率；

3.使用高浓氧气参与热解和燃烧过程，避免系统进入大量氮气而产生的氮氧化物，降低脱硝投入成本；

4.利用高温主燃室使飞灰晶体化,无须增加能耗而使飞灰中二噁英完全分解、重金属晶体化，从而达到使飞灰无害化的目的,降低了大量的飞灰后处理成本；

5.系统设计了烟气双处理系统，可以完全净化烟气，去除有害物质，做到零污染；

6.气化焚烧炉采用气化、燃烧、调温的同炉分室结构，即能利用高浓度CO₂气体作为传热介质，同时满足了燃烧条件，有效解决了高浓CO₂气体环境中的燃烧难题。

Claims (10)

1.一种垃圾焚烧处理工艺，包括进料装置、气化焚烧炉，进料装置连接气化焚烧炉，垃圾由进料装置送到气化焚烧炉，其特征在于：该工艺还包括供氧系统、余热锅炉、除尘器、飞灰仓、输灰系统、引风机、湿式净化器、干冰制备系统和出渣机；

1)气化焚烧炉连接余热锅炉，气化焚烧炉中的烟气进入余热锅炉进行正常热交换；

2)余热锅炉与除尘器连接，并与活性炭系统连接，吸附烟气降温过程中重新合成的二噁英；

3)除尘器与飞灰仓连接；除尘器中的烟气中的飞灰和活性炭被拦截后进入飞灰仓，然后通过气力输灰系统被再送入气化焚烧炉；

4)湿式净化器包括烟气分配箱和净气塔；

5)烟气分配箱与气化焚烧炉的上部尾端连通，烟气分配箱中的烟气与气化焚烧炉上部尾端中的烟气混合，将烟气温度调至1000℃左右，然后进入余热锅炉，同时分解掉从烟气分配箱分配来的烟气所含的二噁英；

6)除尘器通过引风机与烟气分配箱连接，除尘器出口烟气被引风机送入烟气分配箱；

引风机与除尘器和烟气分配箱连接，对除尘器、气化焚烧炉形成负压，对烟气分配箱形成正压；

7)净气塔与干冰制备系统连接，烟气经净气塔去除残存微尘和酸性气体后，送入干冰制备系统，提取出CO₂后，乏气送回气化焚烧炉再次熔烧分解；

8)气化焚烧炉的尾部连接出渣机，飞灰在气化焚烧炉烧熔后以液态形式流下，然后在下部固化形成无害晶体，从出渣机排出，与炉渣一起被再利用。

2.如权利要求1所述的垃圾焚烧处理工艺，其特征在于：所述气化焚烧炉包括供氧管道(3)、配风室(5)、气化燃烧室(1)、高温主燃室(7)和烟气调温室(9)；

a)气化燃烧室(1)的主要部件是燃烧炉排(2)；

b)供氧管道(3)、配风室(5)与气化燃烧室(1)的燃烧炉排(2)间隔连接；

供氧管道(3)输入的高浓度O₂与垃圾中的可燃成分C氧化燃烧，维持气化室高温，生成高浓度CO₂气体，之后经湿式净化器后，送入干冰制备系统，提取制成CO₂干冰；

高温条件下，垃圾中的可燃成分C与配风室(5)输入的CO₂气体还原反应，热解形成高浓度CO气体；

c)气化燃烧室(1)与高温主燃室(7)连通，垃圾在气化燃烧室(1)燃烧后，烟气升入高温主燃室(7)，CO气体在高温主燃室(7)与高浓度O₂发生放热反应，形成高温区；

d)高温主燃室(7)与烟气调温室(9)连接，高温主燃室(7)的烟气进入烟气调温室(9)。

3.如权利要求1所述的垃圾焚烧处理工艺，其特征在于：工艺1)的气化焚烧炉的高温主燃室(7)通过烟气调温室(9)与余热锅炉相连；

工艺3)的飞灰仓中的飞灰和活性炭被气力输灰系统被再送入气化焚烧炉的高温主燃室(7)；

工艺5)的烟气分配箱与气化焚烧炉的烟气调温室(9)连通，烟气分配箱中的烟气与烟气调温室(9)中的烟气混合，将烟气温度调至1000℃左右；

工艺7)的乏气送回气化焚烧炉的高温主燃室(7)再次熔烧分解；

工艺8)的气化焚烧炉的气化燃烧室(1)燃烧炉排(2)尾端连接出渣机(11)，飞灰在气化焚烧炉烧熔后以液态形式流回气化燃烧室(1)的燃烧炉排(2)上，形成无害晶体，从出渣机(11)排出，与炉渣一起被再利用。

4.如权利要求3所述的垃圾焚烧处理工艺，其特征在于：烟气分配箱与气化燃烧室(1)、烟气调温室(9)、气力输灰系统和湿式净化器连通；

a)烟气分配箱中的烟气一部分通过配风室(5)被送入气化燃烧室(1)，其中的CO₂参与气化燃烧室(1)的还原反应；

b)一部分被送入烟气调温室(9)，作为传热介质；

c)一部分被送入输灰系统，作为飞灰输送载体；

d)剩余部分进入净气塔。

5.如权利要求1所述的垃圾焚烧处理工艺，其特征在于：所述净气塔连接有安全烟囱。

6.如权利要求2所述的垃圾焚烧处理工艺，其特征在于：所述烟气调温室(9)连接脱硝系统，烟气调温室(9)中的烟气进入余热锅炉进行正常热交换之前被加入脱硝剂，还原烟气中的氮氧化物。

7.如权利要求2所述的垃圾焚烧处理工艺，其特征在于：所述高温主燃室(7)包括燃烧室管道和供氧装置(4)及喷灰装置(6)；所述供氧装置(4)在高温主燃室(7)外，通过氧气喷口Ι和ΙΙ进入高温主燃室(7)；所述气力输灰系统在高温主燃室(7)外，通过喷灰入口与高温主燃室(7)管道连通。

8.如权利要求7所述的垃圾焚烧处理工艺，其特征在于：所述供氧装置(4)和喷灰装置(6)的氧气喷口Ι和ΙΙ和喷灰口采用切圆布置，氧气和喷灰从喷口切身进入高温主燃室(7)管道；供氧装置(4)和喷灰装置(6)共三层，上下两层为供氧装置(4)和氧气喷口Ι和ΙΙ，中间一层为喷灰装置(6)和喷灰口。

9.如权利要求2所述的垃圾焚烧处理工艺，其特征在于：在所述烟气调温室(9)出口与烟气调温室(9)连接部设置喉部，在喉部上下两侧设置冷却风管(10)；烟气分配箱送来的烟气从冷却风管(10)进入烟气调温室(9)，与高温主燃室(7)来的烟气混合，将烟气温度调至1000℃左右，然后进入余热锅炉，同时分解掉分配箱来烟气所含的二噁英。

10.如权利要求7所述的垃圾焚烧处理工艺，其特征在于：所述高温主燃室(7)采用垂直炉膛结构设计，入口在下部，出口在上部，CO气体从底部进入，CO₂气体从顶部流出。