CN103900090B

CN103900090B - 高效无污染垃圾焚烧发电环保配套装置及其使用工艺

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Publication number: CN103900090B
Application number: CN201410085904.9A
Authority: CN
Inventors: 周泽宇; 周巍; 潘澄; 包建辉; 蔡德耀; 郑原超; 彭金城; 刘杨; 别强; 龙雄杰
Original assignee: SHENZHEN YULI TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN YULI TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-03-10
Filing date: 2014-03-10
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2034-03-10
Also published as: CN103900090A

Abstract

本发明涉及垃圾焚烧发电技术领域，具体公开了一种高效无污染垃圾焚烧发电环保配套装置及其使用工艺，是在现有垃圾焚烧发电系统的基础上，加设了预处理系统、烟道气处理系统以及渗滤液处理系统；预处理系统包括抓破机、分拣系统、磁选机、破碎机以及脱水机；烟道气处理系统包括袋式除尘器以及湿式除尘器，袋式除尘器出渣口设有烟道灰收集系统；渗滤液调节池依次连接常规生化‑物化处理系统、电催化氧化池以及MBR膜生物反应池。本发明大大减少甚至消除了二噁英前驱体的生成，一是减少污染，二是减少了废弃物的处理成本且能达到国家排放标准。因此，本发明具有突出的创新，使发电量提高1.5倍以上，对棘手的环境污染问题得到全面彻底的解决。

Description

高效无污染垃圾焚烧发电环保配套装置及其使用工艺

技术领域

本发明涉及垃圾焚烧发电技术领域，具体涉及一种高效无污染垃圾焚烧发电环保配套装置及其使用工艺，其中的环保具体属于环境工程中的废水、废气、固体废弃物处理技术。

背景技术

城市生活垃圾处理，国外常用的方法是大部分焚烧发电，少部分填埋。国内早在上世纪90年代就作为国家863课题立项，2000年后各大省会城市及东部经济发达地区中等以上城市，普遍推广焚烧发电。众所周知的事实是，配套的环保技术问题一直未能全面和完善地解决。表现在：

第一，焚烧发电的焚烧炉烟气排放中致癌的二噁英敏感问题仍未能解决。原生生活垃圾含不可燃烧物10%以上，含水35%-55%，其热值800-1500Kcal/kg，焚烧炉温难以达到850℃以上，二噁英的前驱体就有条件形成。为了提高炉温，除炉子的改进外，需要加煤或重油提高炉温，这样就提高了焚烧成本，使其使用受到限制。

第二，渗滤液处理普遍未能达到排放标准，常规的处理完全依赖钠膜和RO反渗透膜深度处理，因为有30%-40%浓水分离出来，排往何处？一般是回喷到垃圾贮存仓里，除少量挥发后，大部分还在系统内封闭循环，因此渗滤液产生量和浓度都会累积，久而久之，钠膜和RO反渗透膜形同虚设，达标排放根本无法持续保证。

第三，焚烧后烟道灰的产生量3%-5%，二噁英是在焚烧后烟气排放过程中300℃-600℃范围里生成的，一部分二噁英随烟气经烟囱排到大气，还有一部分被烟道灰吸附。烟道灰是多毛细孔的细小颗粒。含有二噁英的烟道灰是危险废弃物，填埋会随渗滤液污染地表水，直接制砖会挥发或水浸后污染环境，规范的处置应通过加温将二噁英脱附出来，封闭收集后再在1000℃以上通入氧或空气并加药将其分解掉，处置的成本很高，冲击了发电的成本。

发明内容

本发明要解决的问题是现有的垃圾焚烧发电系统环保污染排放不达标、处理成本高并对环境污染大的缺陷。提供一种高效无污染垃圾焚烧发电环保配套装置及其工艺，其可降低焚烧发电成本，使排放的废气、废水和危险废弃物得到全面的处理，保证达到了环保排放的各项指标。

本发明还提供一种使用所述高效无污染垃圾焚烧发电环保配套装置的使用工艺。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种高效无污染垃圾焚烧发电环保配套装置，包括设在垃圾焚烧炉前的预处理系统；所述预处理系统包括分拣系统、破碎机以及脱水机。

对上述技术方案的进一步改进为，所述预处理系统还包括抓破机以及磁选机。

优选地，所述预处理系统中各单元的设置顺序为：抓破机、分拣系统、磁选机、破碎机、脱水机。

对上述技术方案的进一步改进为，所述垃圾焚烧炉的烟道出口依次设置有袋式除尘器以及湿式除尘器，所述袋式除尘器出渣口设有烟道灰收集系统。

对上述技术方案的进一步改进为，所述垃圾焚烧炉的底部炉渣出口处设置有炉渣混合制砖系统。

对上述技术方案的进一步改进为，所述脱水机以及盛放垃圾的垃圾贮井底部水收集系统连接至一渗滤液调节池，所述渗滤液调节池依次连接常规的生化-物化处理系统、电催化氧化池以及MBR膜生物反应池。

对上述技术方案的进一步改进为，所述生化-物化处理系统、电催化氧化池以及MBR膜生物反应池的底部污泥出口分别连接至一污泥浓缩池，所述污泥浓缩池连接一污泥脱水机，所述污泥脱水机的底部出水口连接至所述渗滤液调节池。

本发明还提供一种所述高效无污染垃圾焚烧发电环保配套装置的使用工艺，包括：

垃圾贮存在垃圾贮井中，经预处理系统中的破碎机破碎并通过脱水机脱水后，进入垃圾焚烧炉焚烧，蒸汽进入发电装置发电。

对上述技术方案的进一步改进为，使用所述高效无污染垃圾焚烧发电环保配套装置及其工艺，还包括：

所述脱水机和垃圾贮井中脱掉的水经其水道流入渗滤液调节池，经常规生化-物化处理后，再进行电催化氧化和MBR膜生物反应后，得到已达到排放标准的清水；同时生化-物化处理系统、电催化氧化池以及MBR膜生物反应池处理后的污泥经污泥浓缩、脱水后，得到泥饼入焚烧炉，脱下的水进入渗滤液调节池循环处理。

对上述技术方案的进一步改进为，所述高效无污染垃圾焚烧发电环保配套装置的使用工艺，还包括：

所述垃圾焚烧炉的烟道气经烟道排出到袋式除尘器初步除尘后，得到的烟道灰经烟道灰收集系统收集，烟气再进入到湿式除尘器进一步除尘和脱硫，湿式除尘的水使用渗滤液处理得到的循环水，加碱调节pH＞13，排出的水输入渗滤液调节池内，处理完毕即可排放。

本发明所述的高效无污染垃圾焚烧发电环保配套装置的使用工艺，其有益效果为：

在垃圾焚烧之前经过分拣、破碎和脱水工序，其后再输入焚烧炉焚烧发电，经计算分拣脱水后垃圾热值在3000 Kcal/kg以上，发电量增加1.5倍以上而且炉温大于1000℃，二噁英前驱体难以生成，在烟道中300℃-600℃生成二噁英的量大为减少，从而减小甚至消除了二噁英污染。

渗滤液经常规生化-物化处理系统后，无需纳膜和反渗透RO膜，再经电催化氧化以及MBR膜生物反应，处理后得到的水达到排放标准，污泥也进一步回收利用，因此渗滤液产生量和浓度不会累积，达可持续保证渗滤液达标处理。

焚烧炉烟气的处理使用袋式除尘将烟道灰回收，再用湿法除尘，水取自渗滤液处理后的清水池的水，达到循环利用水的目的，排出的水输入渗滤液调节池继续处理，既节省了成本，也进一步减少了水污染。

垃圾焚烧炉产生的烟道灰和炉渣经处理混合制砖，因为烟道气和炉渣本身不含有二噁英或者含量极少，将其直接用于制砖，不再有危险废弃物。经计算，其成本大大低于二噁英脱附及消解的处理的成本。

综上，本发明具有成本低，发电效率高，对环境污染小的优点。使长期困扰棘手的环保问题全面彻底地解决。

附图说明

图1是本发明实施例高效无污染垃圾焚烧发电环保配套装置的结构示意图；

图2是本发明实施例高效无污染垃圾焚烧发电环保配套装置的使用工艺流程图。

其中：1、垃圾焚烧炉；11、袋式除尘器；111、烟道灰收集系统；12、湿式除尘器；13、炉渣混合制砖系统；131、烟道灰和炉渣收集装置、132、炉渣破碎装置；133、混合装置；134、制砖机；2、发电装置；3、预处理系统；31、破碎机；32、脱水机；33、抓破机；34、分拣系统；35、磁选机；4、垃圾贮井；41、渗滤液调节池；42、生化-物化处理系统；43、电催化氧化池；44、MBR膜生物反应池；45、污泥浓缩池；46、污泥脱水机；47、臭气处理装置。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

实施例：

本发明所述的高效无污染垃圾焚烧发电装置配套装置，是在现有的垃圾焚烧发电系统上对其配套设施的改进，在现有的焚烧工序之前设置了预处理工序，通过多道预处理，使得焚烧废弃物之中的二噁英含量大大减少甚至是消除，达到保护环境，提高发电量的作用。

请参照图1，本发明所述的高效无污染垃圾焚烧发电环保配套装置，包括封闭的垃圾贮井4，其设有水道；垃圾贮井4上方还设有臭气处理装置47，用于处理其挥发出的臭气，并达标排放。

垃圾贮井4后方是抓破机33，将垃圾初步抓破，便于后续处理；抓破机33后方是分拣系统34，通过人工或自动分拣，将玻璃、电池等可回收垃圾分拣出来；分拣系统34后方是磁选机35，听过磁作用，将钢制品吸附分拣出来；磁选机35后方是破碎机31，破碎机31将垃圾进一步破碎，减小其体积，更便于焚烧；破碎机31后方是脱水机32，脱水机32作用是将前面处理后的垃圾脱水处理，使其更加干燥，减少水分；直接提高炉温和发电量，脱水机32的后方是垃圾焚烧炉1，将垃圾焚烧，产生蒸汽；垃圾焚烧炉1后方是蒸汽发电装置2，使用蒸汽进行发电，产生电能，输送到电网即可。其中，垃圾贮井4和脱水机32的水道连接到一渗滤液调节池41，将废水排到渗滤液调节池41中，渗滤液调节池41依次连接常规生化-物化处理系统42、电催化氧化池43以及MBR膜生物反应池44，经过MBR膜生物反应池44反应后的渗滤液基本成为清水，达到排放标准，可以直接排放，也可以作为其他用途使用。如绿化、冲厕、洗车和冲洗设备等。

生化-物化处理系统42中的生化处理为常规的厌氧—缺氧—好氧处理系统，而物化处理是气浮、混凝沉淀处理等，后续串联电催化氧化与MBR膜生物反应方法，取代以前的纳膜与RO反渗透。

其中的电催化氧化不是Fenten方法，常说的Fenten方法是调PH≤4，加入大量的硫酸亚铁和双氧水，产生羟基自由基后去消解有机物，该法去除效果有限，而双氧水消耗量很大，使运行费每吨水数十元。电催化氧化原理是：

在0-24V静直流电场中，有催化剂存在的条件下，水中的O₂获得一个电子e^-，生成氧自由基离子“O₂ ^-”，诱导出H₂O₂并同时产生羟基自由基离子“·OH”，其后才会将污水中部分有机物矿化成CO₂和H₂O。经多次实验和实践，对渗滤液经常规化物化—生化后的水，COD去除50%以上，NH₃-N去除30%左右。同时，残余的有机物经电催化氧化后BOD/COD比值会上升，意味着生化性进一步提升。最后的生化采用常规的膜生物反应方法，对有机物和氨氮去除效果显著，而且没有二沉池和回流系统。这样的方法取代纳膜和RO反渗透组合，不存在有30%~40%浓水要回喷或回流到前端，造价降低，运行费大大降低，电催化氧化这种废水吨水电耗只有一度多。而且不需要加双氧水和硫酸亚铁。

生化-物化处理系统42、电催化氧化池43以及MBR膜生物反应池44底部的污泥出口分别连接至一污泥浓缩池45，污泥浓缩池45连接一污泥脱水机46，污泥脱水机46的水道连接至渗滤液调节池41，滤液流回渗滤液调节池41，污泥饼则可进入垃圾焚烧炉1继续处理，从而将污泥也得到了处理及回收。

垃圾焚烧炉1的烟道出口依次设置有袋式除尘器11以及湿式除尘器12，袋式除尘器11，袋式除尘有国产系列产品，直接使用即可，其出口设有烟道灰收集系统111，除尘得到的烟气直接回收至烟道灰收集系统111。湿式除尘器12可用双S通道自激式除尘、三相流化床及旋流式的湿式除尘，方法不限。其中所用的循环水，可以是渗滤液处理后的水，并加入NaOH调pH＞13，湿式除尘器12定期排出的水排到渗滤液调节池41内继续处理，进一步防止了环境污染，达到回收利用的目的。

垃圾焚烧炉1的底部炉渣出口之后设置有炉渣混合制砖系统13，可以是常规的制砖系统，具体是：包括烟道灰和炉渣收集装置131、炉渣破碎装置132、混合装置133以及制砖机134，混合装置133是将水、发泡药剂、水泥和砂按比例混合在一起的装置。制砖可用蒸汽发泡，也可以加发泡剂发泡，甚至加入聚苯乙烯发泡塑料的粒料制成轻型非承重方砖，不存在危险废弃物。

上述则为一整套垃圾发电环保配套装置。

参照图2，使用时，现将垃圾收集到垃圾贮井4内，可以经过一段时间的自然沉降，其设置有水道，需要发电时，将其内盛放的垃圾经过到抓破机33内进行初步破碎，初步破碎后的垃圾运送到分拣系统34，进行人工分拣或自动分拣，将玻璃、电池可回收垃圾分拣出来；然后送到磁选机35，通过磁吸附作用将钢制品分拣出来；然后运送到破碎机31，将垃圾进一步进行破碎，减小体积，便于进一步处理；破碎后送到脱水机32内进行脱水，减小其水分，脱水机设有水道；脱水完成后，垃圾的含水率降低，垃圾热值在3000Kcal/kg以上。垃圾进入垃圾焚烧炉1，炉温在1000℃以上，焚烧得到的蒸汽进入发电装置2，通过蒸汽进行发电，传输到电网即可。发电量可提高1.5倍以上。

上述分拣、脱水步骤看似增加发电成本，但是，我们通过计算得知，发电量增加一倍多，而且消除了二噁英污染，总体来说发电运行成本和污染处理成本是减少的。

垃圾贮井4和脱水机32产生的废水通过水道流入到渗滤液调节池41，依次通过常规生化-物化处理、电催化氧化以及MBR膜生物反应，渗滤液基本成为清水，达到排放标准，可以直接排放，也可以部分作为其他用途使用。如绿化、冲厕、洗车和冲洗设备等。

反应过程中产生的污泥送入到污泥浓缩池，进行浓缩后脱水，脱出的滤液进入渗滤液调节池循环处理，泥饼可加入垃圾焚烧炉1焚烧处理，这样进一步减小了污染物排放，合理利用了废弃物。

垃圾焚烧炉1产生的烟气通过烟道出来，进入袋式除尘器11除尘后，烟道灰回收到烟道灰收集系统111，烟气进入湿式除尘器12进一步进行脱硫、除尘、脱硝及林格曼黑度，此步骤处理后的烟气达到了排放标准，可直接排放。

垃圾焚烧炉1底部产生的炉渣通过烟道灰和炉渣收集装置131收集，破碎装置132进行混合破碎，在混合装置133内按比例加入水、发泡药剂、水泥和砂，与烟道灰、炉渣混合在一起，用制砖机134制成砖。因为焚烧时二噁英前驱体无法大量生成，烟道灰残存二噁英量就微乎其微，现场试验炉温1050℃，二噁英排放0.019Ng/Nm³，是国家和欧盟排放标准0.1Ng/Nm³的五分之一，制砖可以和炉渣（占垃圾焚烧量的15-20%）一道就地进行，不另外采用其他处理，减少了生产成本。

采用以上方法，就在现有焚烧发电的基础上，已运行的厂经过改造，或新建厂配套加入这些措施，就能完善地、彻底地解决：烟气排放二噁英达标；渗滤液处理真正意义上达标排放；烟道灰和炉渣无害化处理。这就是本发明突出亮点，推广应用意义重大。

我们做了以下试验：

采用以上垃圾分检并脱水至含水20%以下，在某啤酒厂标准锅炉中燃烧，炉温1050℃，排放的烟气经中科院大连物理化学研究所检测二噁英平均0.019Ng/Nm³；分检脱水后的垃圾样品送国家煤炭科学研究院北京分院测得热值是3121Kcal/kg，未经处理的锅炉烟气中污染物仅有尘超标，林格曼黑度超标，其余均在国家排放指标之内，包括SO₂和NO_X。将焚烧炉烟气做袋式除尘收集烟道灰，再碱性湿法处理后，尘和林格曼黑度，以及SO₂、CO、NO_X会更好。

在深圳高新科技园某垃圾中转站，渗滤液COD最高达到80000mg/L，NH₃-N最高达到3000mg/L，采用本发明技术，按每天处理6-12m³，24小时运行，试验运行期一年多考核，出水COD<60mg/L，NH₃-N<10mg/L，运行稳定，并获得深圳市有关部门组织鉴定。（注：垃圾中转站COD，NH₃-N比焚烧发电厂更高。）

在无锡某垃圾焚烧发电厂按本发明工艺对其常规生化-物化、再生化处理后出水，COD在2000mg/L以内，NH₃-N150mg/L以下，经电催化氧化，COD去除最高时达到70%左右，NH₃-N去除25%，串联MBR后，出水COD在60mg/L以下，NH₃-N 8mg/L以下。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种高效无污染垃圾焚烧发电环保配套装置，包括设置在垃圾焚烧炉(1)前的预处理系统(3)；其特征在于：所述预处理系统(3)包括分拣系统(34)、破碎机(31)以及脱水机(32)；所述脱水机(32)以及盛放垃圾的垃圾贮井(4)的底部水收集系统连接至一渗滤液调节池(41)，所述渗滤液调节池(41)依次连接常规的生化-物化处理系统(42)、电催化氧化池(43)以及MBR膜生物反应池(44)；所述生化-物化处理系统(42)中的生化处理为常规的厌氧—缺氧—好氧处理系统，物化处理是气浮、混凝沉淀处理；在0-24V静直流电场中，有催化剂存在的条件下，水中的O₂获得一个电子e^-，生成氧自由基离子“O₂ ^-”，诱导出H₂O₂并同时产生羟基自由基离子“·OH”，后将污水中部分有机物矿化成CO₂和H₂O；所述预处理系统(3)还包括抓破机(33)以及磁选机(35)；所述预处理系统(3)中各单元的设置顺序为：抓破机(33)、分拣系统(34)、磁选机(35)、破碎机(31)、脱水机(32)；所述垃圾焚烧炉(1)的烟道出口依次设置有袋式除尘器(11)以及湿式除尘器(12)，所述袋式除尘器(11)出渣口设有烟道灰收集系统(111)；所述垃圾焚烧炉(1)的底部炉渣出口处设置有炉渣混合制砖系统(13)。

2.根据权利要求1所述的高效无污染垃圾焚烧发电环保配套装置，其特征在于：所述常规的生化-物化处理系统(42)、电催化氧化池(43)以及MBR膜生物反应池(44)的底部污泥出口分别连接至一污泥浓缩池(45)，所述污泥浓缩池(45)连接一污泥脱水机(46)，所述污泥脱水机(46)的出水口连接至所述渗滤液调节池(41)。

3.使用权利要求1-2任一项所述高效无污染垃圾焚烧发电环保配套装置的使用工艺，其特征在于，包括：垃圾贮存在垃圾贮井(4)中，经预处理系统(3)中的破碎机(31)破碎并通过脱水机(32)脱水后，进入垃圾焚烧炉(1)焚烧后，蒸汽进入发电装置(2)发电；

所述脱水机(32)和垃圾贮井(4)中脱掉的水经其水道流入渗滤液调节池(41)，经常规生化-物化处理后，再进行电催化氧化和MBR膜生物反应后，得到已达到排放标准的清水；同时生化-物化处理系统(42)、电催化氧化池(43)以及MBR膜生物反应池(44)处理后的污泥经污泥浓缩、脱水后，得到泥饼入焚烧炉，脱下的水进入渗滤液调节池(41)循环处理。

4.根据权利要求3所述的高效无污染垃圾焚烧发电环保配套装置的使用工艺，其特征在于，还包括：所述垃圾焚烧炉(1)的烟道气经烟道排出到袋式除尘器(11)初步除尘后，得到的烟道灰经烟道灰收集系统(111)收集，烟气再进入到湿式除尘器(12)进一步除尘并脱硫，湿式除尘的水使用渗滤液处理得到的循环水，加碱调节pH＞13，排出的水输入渗滤液调节池(41)内，处理完毕即可排放。