CN104214782A - 一种垃圾处理回转窑系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种垃圾处理回转窑系统,它包括有窑尾密封室、回转窑本体、窑头密封室、换热装置、混气冷却装置、除湿装置,其中,回转窑本体进料端设有窑尾密封室,出渣端设有窑头密封室,窑尾密封室的进垃圾扁管与除湿装置连通,窑头密封室与换热装置连通,换热装置又与除湿装置连通;窑头密封室底部设有排渣装置。本回转窑为专用于垃圾及危险物处理,对垃圾的预处理要求低,进一步降低运行成本。

Description

一种垃圾处理回转窑系统
技术领域
本发明涉及垃圾处理技术领域,尤其是指一种垃圾处理回转窑系统。
背景技术
    垃圾填埋处理会带来占用土地,长期污染周边环境、土壤以及地下水等严重问题,目前已公认焚烧处理垃圾是最合理的。但现有的几种焚烧技术都存在不足:一般焚烧回转窑的气流与料流方向相反,可燃垃圾产生的那一部分烟气直接从温度较低的窑尾排出,不经过高温区,而低温区提供了各类有害气体生成的条件,如二恶英在300~400℃最易形成,这对有害物质的处理十分不利;水泥企业利用干法水泥生产流程处理垃圾是现在最被认同的方案,主要有垃圾先气化再入分解炉和垃圾衍生燃料(RDF)直接入回转窑尾的两种技术路线,垃圾气化所产生气体直接从切向进入或从窑尾沿轴线进入温度近1000℃的分解炉,再流向温度较低的预热器最终排出,并不经过其宣称的1450℃以上高温区,表面上二恶英排放浓度很低,达到了<0.05ng/Nm3,但实际是水泥生产中巨大的烟气量稀释了约20倍的结果,如5000t/d回转窑的烟气量在28万Nm3/h以上,而300t/d垃圾焚烧产生的烟气量可控制在1万Nm3/h以下;焚烧发电的二恶英低排放也得益于采用大锅炉、增加烟气量、稀释有害气体浓度,垃圾焚烧发电厂投资动辄数亿元,另因锅炉的炉膛断面大,烟气流动控制难度大,造成二恶英分解不充分,烟气冷却时无法控制二恶英的再合成,生活垃圾进入锅炉还带来了锅炉管的高温氯腐蚀等一系列问题。
垃圾处理的特点是:成分复杂,液固相混合、不便预处理,水分含量高达40%以上,含氯、有可燃成份。垃圾焚烧处理的特点是:要尽量将所有的垃圾及其产生的气体经过高温分解,并且在烟气冷却过程中要控制有害物的再生成,如在冷却时要快速通过500~300℃的温度区间,防止二恶英再次合成,焚烧后渣量小,只有垃圾重量的15%左右。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能高温处理全部入窑垃圾及其所产生气体、有效防止二恶英重新合成和避免高温氯腐蚀的垃圾处理回转窑系统。
为实现上述目的,本发明所提供的技术方案为:一种垃圾处理回转窑系统,它包括有窑尾密封室、回转窑本体、窑头密封室、换热装置、混气冷却装置、除湿装置,其中,回转窑本体进料端设有窑尾密封室,出渣端设有窑头密封室,窑尾密封室的进垃圾扁管与除湿装置连通,窑头密封室与换热装置连通,换热装置又与除湿装置连通;窑头密封室底部设有排渣装置。
所述的窑尾密封室顶部设有进垃圾扁管,进垃圾扁管入口处设有垃圾破碎夹送对辊,进垃圾扁管与除湿装置连通;窑尾密封室侧壁分别与进污液管、固体燃料喷管、流体燃料套管连接,富氧管套装在流体燃料套管内,并与窑尾密封室内腔连通。
所述的排渣装置包括有排渣口、渣喷淋机构、排渣机构,其中,窑尾密封室底部向下收缩成漏斗状排渣缩口,排渣口侧壁上设有渣喷淋机构,排渣口下方设有排渣机构。
所述的换热装置包括有可拆装双层间壁式换热器、导热介质循环泵、其中,可拆装双层间壁式换热器联入与窑头密封室相通的高温烟气管道,间壁式换热器联入与冷凝器相通的管道,导热介质泵联入与可拆装双层间壁式换热器和间壁式换热器相通的导热介质循环管道。
所述的混气冷却装置包括有混气室、混气鼓风机,其中,混气室联入从可拆装双层间壁式换热器出来的烟气管道,并与混气鼓风机的出风管道相通,混气鼓风机外通大气。
所述的除湿装置包括有冷凝器、干燥循环风机、蓄热式换热器阀组,第一、第二蓄热式换热器,烟气阀组、烟气引风机,其中,冷凝器连通进垃圾扁管,间壁式换热器、干燥循环风机一端与冷凝器连通,另一端经蓄热式换热器阀组分别与第一、第二蓄热式换热器连通,烟气引风机一端经蓄热式换热器阀组分别与第一、第二蓄热式换热器连通,另一端经烟气阀组分别与进垃圾扁管、排空烟窗连通。
所述的可拆装双层间壁式换热器包括有炉壁、耐火套管、耐火密封、保温罩、通气孔、呼吸孔、弯头、螺帽、翅片管、直接管,其中,耐火套管两端连接在换热器的炉壁上,高温烟气热能经耐火套管、翅片管传到导热介质,耐火套管在传热并降低温度的同时,还起隔离烟气与金属材质翅片管的作用,耐火套管、翅片管成组使用;翅片管端部设有球面,弯头两端设有与球面相配合的内圆锥面,在螺帽的把合下形成可靠密封,同时也保证其可装配和拆卸;直接管头部也有与弯头相同的内圆锥面,用于与翅片管连接,直接管与外部导热介质管道连通;弯头外设有保温罩,保温罩上的通气孔和耐火密封上的呼吸孔用于保持耐火套管与翅片管所围空间与大气连通,防止腐蚀性烟气进入腐蚀翅片管。
本回转窑的优点是:所有物料、有害气体均通过回转窑本体高温区(1250℃以上),且除窑尾3米左右外窑内全长都是高温区;长筒体、小安装倾角为有效处理固体、液体和气体垃圾,特别是分解二恶英等有害气体提供了足够的时间;全窑操作均为密封负压操作,无有害气体泄漏。本系统采用可拆装双层间壁式换热器,能有效避免垃圾焚烧引起的高温氯腐蚀,采用混气冷却装置能迅速将烟气从500℃以上降低到300℃以下,有效防止二恶英重新合成;采用蓄热式换热器,低温换热效率高、可吸纳烟气中的粉尘,提高可靠性;采用间壁式换热器预热干燥循环空气,可防止烟气低温排放,实现梯级利用热能、提高热效率的同时也保证被干燥入窑垃圾不会因干燥温度过高而形成焦油、污染干燥循环流道及相关设备。本回转窑为专用于垃圾及危险物处理,对垃圾的预处理要求低,进一步降低运行成本。
附图说明
图1为本发明的系统原理图。
图2为可拆装双层间壁式换热器结构示意图。
具体实施方式
下面结合所有附图对本发明作进一步说明,本发明的较佳实施例为:参见附图1和附图2,本实施例所述的回转窑系统用于垃圾的焚烧处理,如图1所示,主要由窑尾密封室1、回转窑本体26、窑头密封室20、可拆装双层间壁式换热器19、混气室18,第一、第二蓄热式换热器14、15,间壁式换热器11、冷凝器10,以及进垃圾扁管9、垃圾破碎夹送对辊8、进污液管5、富氧管3、流体燃料套管2、固体燃料喷管4、托轮25、排渣缩口21、排渣口22、渣喷淋机构23及排渣机构24、混气鼓风机17、蓄热式换热器阀组16、干燥循环风机13、导热介质循环泵12、烟气阀组6和烟气引风机7组成。窑尾密封室1上设进垃圾扁管9,用于装入垃圾,该管上设有干燥循环空气的进口和出口,用于干燥入窑垃圾;在该管入口设垃圾破碎夹送对辊8,用于破碎垃圾、控制垃圾进料;设进污液管5,用于加注含水量低的工业废油等;设富氧管3和流体燃料套管2,用于点火燃烧、并形成稳定可靠的基本火焰;设固体燃料喷管4,用于供应粉状固体燃料。窑头密封室20底部设置排渣口22和排渣机构24,排渣口22靠渣层实现密封。设烟气管道将烟气引至可拆装双层间壁式换热器19,与导热介质循环泵12送来的导热介质进行换热后,至混气室18,与由混气鼓风机17送入的冷空气迅速混匀、实现快速降温。第一、第二蓄热式换热器14、15用于将降温后烟气与干燥循环空气(干)进行低温换热,烟气引风机7提供烟气流动的动力。间壁式换热器11用导热介质的热能预热干燥循环空气(干)。冷凝器10将干燥循环空气(湿)中的水分析出,以减少入窑垃圾的实际含水量,干燥循环风机13安装于冷凝器10与第一、第二蓄热式换热器14、15之间,负责提供干燥循环空气所需动力。
本回转窑运行时,回转窑本体26内的气体、物料同向流动,现有回转窑中的气体与物料逆向流动、梯度换热过程不再存在,如何使入窑物料迅速升温、分解并燃烧是本回转窑系统正常工作的前提。窑尾富氧管3供应富氧空气形成局部富氧燃烧,可提高燃烧速度、降低着火温度、减少燃料消耗与烟气量、稳定火焰;流体燃料套管2送入易于着火的气体或液体燃料经点燃后形成并保持稳定的基本火焰,保证燃烧的安全稳定进行;固体燃料喷管4送入价格较低的煤粉等燃料,可降低运行成本。针对垃圾中水分含量高,生物质料中的纤维素、半纤维素和木质素也含有大量氢、氧元素的特点,在进垃圾扁管靠入口段设置干燥循环空气(湿)出口、靠出口段设置循环空气(干)进口,以干燥和预热入窑垃圾,干燥循环空气封闭运行,无气体外泄。在烟气引风机7的作用下,进垃圾扁管9内腔处于负压状态,从外部引空气进入回转窑,对外部环境无污染。
回转窑本体26的结构及其作用与现有结构基本相同,但窑筒体的安装倾角小于现有水泥回转窑,以保证固体垃圾在窑内有足够的停留时间,大颗粒垃圾如电池等得到彻底处理。其内气流在烟气引风机7的作用下从窑尾流向窑头,即与料流同向。
窑头密封室20用于密封烟气和排渣。渣从窑内掉下经出渣缩口21堆积于排渣机构24上形成渣层,在烟气引风机7的作用下,少量渗透空气穿过渣层空隙经排渣缩口21进入窑头密封室20,渣与渗透空气进行热交换,尤其是在出渣缩口21处,一方面冷却渣防止渣结块、便于后续处理,另一方面回收渣的热能。渣喷淋机构23可通过喷水气化迅速降低渣温,所产生的低温蒸气应抽送到窑尾密封室1再进入燃烧区,以保持窑口高温,一方面防止再产生二恶英,另一方面也可防止窑口结渣,有利回转窑稳定运行。
混气室18将500℃以上的烟气与从混气鼓风机17送来的冷空气迅速混合降温至300℃以下,防止二恶英合成。
蓄热式换热器阀组16用于控制低温烟气、干燥循环空气的流动,实现第一、第二蓄热式换热器14、15轮流蓄热、放热。
烟气阀组6的作用为:第一、第二蓄热式换热器14、15切换后的一段时间,蓄热式加热炉低温侧排出的是干燥循环空气在炉内的余气,不能直接排空造成污染,而要把它送入进垃圾扁管9;高温侧排出的是中温烟气的余气,含水蒸气、氯等,不能送入进垃圾扁管9,而要(经处理后)排空,烟气阀组6的作用就是在蓄热式换热器阀组16切换后实现上述过渡功能。
间壁式换热器12将导热介质的热量传递给干燥循环空气(干),使之预热至150℃以上,既提高热能利用率,又防止蓄热式换热器低温排放空气、腐蚀流道。

Claims (7)

1.一种垃圾处理回转窑系统,其特征在于:它包括有窑尾密封室(1)、回转窑本体(26)、窑头密封室(20)、换热装置、混气冷却装置、除湿装置,其中,回转窑本体(26)进料端设有窑尾密封室(1),出渣端设有窑头密封室(20),窑尾密封室(1)的进垃圾扁管(9)与除湿装置连通,窑头密封室(20)与换热装置连通,换热装置又与除湿装置连通;窑头密封室(20)底部设有排渣装置。
2.根据权利要求1所述的一种垃圾处理回转窑系统,其特征在于:所述的窑尾密封室(1)顶部设有进垃圾扁管(9),进垃圾扁管(9)入口处设有垃圾破碎夹送对辊(8),进垃圾扁管(9)与除湿装置连通;窑尾密封室(1)侧壁分别与进污液管(5)、固体燃料喷管(4)、流体燃料套管(2)连接,富氧管(3)套装在流体燃料套管(2)内,并与窑尾密封室(1)内腔连通。
3.根据权利要求1所述的一种垃圾处理回转窑系统,其特征在于:所述的排渣装置包括有排渣口(22)、渣喷淋机构(23)、排渣机构(24),其中,窑尾密封室(1)底部向下收缩成漏斗状排渣缩口(21),排渣口(22)侧壁上设有渣喷淋机构(23),排渣口(22)下方设有排渣机构(24)。
4.根据权利要求1所述的一种垃圾处理回转窑系统,其特征在于:所述的换热装置包括有可拆装双层间壁式换热器(19)、导热介质循环泵(12)、其中,可拆装双层间壁式换热器(19)联入与窑头密封室(20)相通的高温烟气管道,间壁式换热器(11)联入与冷凝器(10)相通的管道,导热介质泵(12)联入与可拆装双层间壁式换热器(19)和间壁式换热器(11)相通的导热介质循环管道。
5.根据权利要求1所述的一种垃圾处理回转窑系统,其特征在于:所述的混气冷却装置包括有混气室(18)、混气鼓风机(17),其中,混气室(18)联入从可拆装双层间壁式换热器(19)出来的烟气管道,并与混气鼓风机(17)的出风管道相通,混气鼓风机外通大气。
6.根据权利要求1所述的一种垃圾处理回转窑系统,其特征在于:所述的除湿装置包括有冷凝器(10)、干燥循环风机(13)、蓄热式换热器阀组(16),第一、第二蓄热式换热器(14、15),烟气阀组(6)、烟气引风机(7),其中,冷凝器(10)连通进垃圾扁管(9),间壁式换热器(11)、干燥循环风机(13)一端与冷凝器连通,另一端经蓄热式换热器阀组(16)分别与第一、第二蓄热式换热器(14、15)连通,烟气引风机(7)一端经蓄热式换热器阀组(16)分别与第一、第二蓄热式换热器(14、15)连通,另一端经烟气阀组(6)分别与进垃圾扁管(9)、排空烟窗连通。
7.根据权利要求1所述的一种垃圾处理回转窑系统,其特征在于:所述的可拆装双层间壁式换热器(19)包括有炉壁(19-1)、耐火套管(19-2)、耐火密封(19-3)、保温罩(19-4)、通气孔(19-5)、呼吸孔(19-6)、弯头(19-7)、螺帽(19-8)、翅片管(19-9)、直接管(19-12),其中,耐火套管(19-2)两端连接在换热器的炉壁(19-1)上,高温烟气热能经耐火套管(19-2)、翅片管(19-9)传到导热介质,耐火套管(19-2)在传热并降低温度的同时,还起隔离烟气与金属材质翅片管(19-9)的作用,耐火套管(19-2)、翅片管(19-9)成组使用;翅片管(19-9)端部设有球面(19-10),弯头(19-7)两端设有与球面(19-10)相配合的内圆锥面(19-11),在螺帽(19-8)的把合下形成可靠密封,同时也保证其可装配和拆卸;直接管(19-12)头部也有与弯头(19-7)相同的内圆锥面(19-11),用于与翅片管(19-9)连接,直接管(19-12)与外部导热介质管道连通;弯头(19-7)外设有保温罩(19-4),保温罩(19-4)上的通气孔(19-5)和耐火密封(19-3)上的呼吸孔(19-6)用于保持耐火套管(19-2)与翅片管(19-9)所围空间与大气连通,防止腐蚀性烟气进入腐蚀翅片管(19-9)。
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