CN104848229A - 一种车载式可燃固体废物热解焚烧装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载式可燃固体废物热解焚烧装置，其车载系统挂车上安有集装箱，集装箱箱内设置有控制系统、进料系统、热解焚烧炉、烟气-空气换热系统、烟气净化系统、风机机组。本发明高度集成与耦合了热解焚烧、余热利用、尾气净化、车载技术等工艺过程，实现了随时随地对可燃固体废的无害化、资源化、能源化处置，操作灵活，具有较好的经济、环境和社会效益。

Description

一种车载式可燃固体废物热解焚烧装置

技术领域

本发明涉及一种热解焚烧装置，尤其是一种车载式可燃固体废物热解焚烧装置。

背景技术

城市生活垃圾主要来自小区、医院、大型写字楼、工业园区等地方，具有产量大、成分不稳定、分布地区广且有臭味等特点，是一个重大的环境污染源。城市生活垃圾中最难处置的成分，如橡胶、纸张、破布、竹木、皮革、果皮及动植物、厨房垃圾等含碳物质，称为可燃固体废物。可燃固体废物的组分、物性和燃烧特性很复杂，不易直接填埋。

在垃圾回收的实际运行中，可燃固体废物的清运量远低于可燃固体废物的产生量，同时由于社区管理不力和居民环境意识薄弱等问题，使得社区的一些死角成为垃圾堆放的“理想”场地，蚊蝇孽生，细菌滋生，严重污染环境。为此，若能随时随地对可燃固体废物进行无害化处置，必然有益于实现城市生活垃圾的减量化、资源化、无害化的总体目标。

行业内的技术人员对此作了相当的研究。如授权公告号为CN 201521969 U的实用新型专利文件公开的一种多功能移动式焚化装置，它包括一燃室、二燃室、空气预热器、柴油发电机、鼓风机、中和处理室、活性炭吸收器、补给水箱、引风机和烟囱。该焚化装置可对遇难者遗体、动物尸体、危险废物、医疗垃圾、生活垃圾等多种固体废弃物实行就地或在装置行进当中的连续焚化处理，整个装置可车载、舰载、直升机吊装移动、亦可就地安装等方式对不同固体废物进行就地焚化处理的装置。

申请公布号为CN 103104919 A的发明专利申请文件公开的一种移动式焚烧炉，该焚烧炉为车载式焚烧炉，其包括三侧可打开的箱式汽车、位于箱内的主燃烧室、二次燃烧室、热交换器、洗烟除尘器、水箱、发电机组和配套设备，主燃烧室、二次燃烧室、热交换器、洗烟除尘器的烟气通道相通，且主燃烧室和二次燃烧室并列设置；该焚烧炉能够有效解决医疗垃圾有菌设备等无法根据需要进行移动，以及受感染的动物尸体和相关废弃物的就地紧急处理问题，使用方便，降低了由毒害垃圾处理的成本和占地面积，对环境的影响小。

而授权公告号为CN 202066026 U的实用新型专利文件则公开了旨在解决现有焚烧车存在的除尘和消除异味的手段考虑还不够全面、效果还不够理想的问题的一种移动式车载焚烧炉。该移动式车载焚烧炉包括汽车底盘、主燃烧室、二次燃烧室、热交换器、洗烟除尘器、水箱、发电机组和配套设备，其中，主燃烧室和二次燃烧室并列设置，主燃烧室外设有油泵，通过油路通入主燃烧室和二次燃烧室接燃烧器，二次燃烧室外设有中和液泵，通过管路引入二次燃烧室在烟气出口接喷淋头，二次燃烧室输出管路接热交换器，热交换器接有鼓风机，热交换器通过连接烟管连通中冷器，中冷器接有风冷鼓风机，中冷器输出管路接车载布袋除尘器，车载布袋除尘器输出管路接异味吸附器，异味吸附器输出管路依次接烟闸箱、引风机、烟囱。

然而，上述三种焚化装置均采用直接焚烧技术，直接焚烧是固相非均相燃烧，存在燃烧不充分、温度分布不均、易产生二次污染等问题；同时，上述三种焚化装置虽然均可车载，但焚化装置并没有相应的避震防护结构，焚化装置在运输过程中较易损坏，使用局限性较强。

为此，有必要对车载式可燃固体废物处理装置作进一步改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用灵活、防护结构好的车载式可燃固体废物热解焚烧装置，采用可燃固体废物热解气化再燃烧技术，将可燃固体废物进行无害化处理，实现随时随地进行可燃固体废物无害化处置并将其转化为热能等清洁能源。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种车载式可燃固体废物热解焚烧装置，包括挂车，挂车上设有承重平台，特别的，承重平台上安装有集装箱，集装箱内设有控制系统、进料系统、热解焚烧炉、烟气-空气换热系统、烟气净化系统和风机机组。

控制系统用于对进料系统进行流量控制和对热解焚烧炉、烟气-空气换热系统、烟气净化系统进行温度控制，并对风机机组进行风量控制。控制系统可利用现有的PLC控制模块配合温控器、流量计和称重模块实现，温控器、流量计、称重模块分别检测热解焚烧炉、烟气-空气换热系统、烟气净化系统内的温度、风机机组的空气流量、进料系统中可燃固体废物的重量，并将数据传输至PLC控制模块，随后，PLC控制模块根据所接收的数据对热解焚烧炉、烟气-空气换热系统、烟气净化系统、风机机组、进料系统进行控制。

进料系统包括可燃固体废物抓斗、进料斗和液压活塞进料设备，用于向热解焚烧炉内供料；液压活塞进料设备上设有进料口；进料斗处在进料口的上方；可燃固体废物抓斗则处在进料斗的上方。进一步的，液压活塞进料设备可包括与热解焚烧炉相通的进料管和活塞缸，活塞缸的运动部处在进料管内；进料管上设有进料口；进料斗处在进料管的上方，且进料斗倾斜于进料管放置并与进料口的位置对应；可燃固体废物抓斗则处在进料斗的上方。可燃固体废物被可燃固体废物抓斗抓住后，投放至进料斗上，并经进料斗滑落至进料管内，活塞缸的运动部随即将进料管内的可燃固体废物推送入热解焚烧炉内。

热解焚烧炉包括相互连通的热解气化室和二次燃烧室，二次燃烧室处在热解气化室的上游。液压活塞进料设备与热解气化室相通。热解气化室为常规设计，热解气化室内设有炉箅、一次点火器、一次风喷嘴和灰室，其中，一次风喷嘴连接风机机组，为热解气化室输送一次风；炉箅处在灰室的上方，可燃固体废物经热解、气化后生成的灰渣即经过炉箅连续排入灰室内存放。二次燃烧室设置了二次点火器和二次风喷嘴；二次风喷嘴连接风机机组，为二次燃烧室输送二次风。

烟气-空气换热系统包括用于流动高温烟气的烟气管道和用于流动一次风的换热管。换热管可为盘管式，经二次燃烧室出来的高温烟气进入烟气管道，与在换热管内流动的一次风形成热交换，利用高温烟气预热热解气化室内的一次风；

烟气净化系统包括陶粒吸附箱和活性炭吸附箱。烟气净化系统与烟气-空气换热系统相通，烟气经烟气管道进入烟气净化系统后，依次经陶粒吸附箱和活性炭吸附箱即可去除有害气体，并得到有效降温；

风机机组包括至少一台鼓风机和一台引风机；鼓风机通过管道分别连接至热解气化室和二次燃烧室，为热解焚烧炉提供一次风与二次风；引风机与烟气净化系统相连，为热解焚烧装置引风。

本发明的原理如下：

可燃固体废物经进料系统进入热解焚烧炉的热解气化室。在缺氧条件下，可燃固体废物经干燥、热解与气化反应生成热解气化气体和灰渣，其中，灰渣经炉箅连续排入灰室，热解气化气体则向上进入二次燃烧室；热解气化气体进入二次燃烧室后与二次风进行燃烧反应生成高温烟气；高温烟气进入烟气-空气换热系统的烟气管道，与换热管内的一次风进行热交换，预热换热管内的一次风后进入烟气净化系统，经陶粒吸附箱和活性炭吸附箱去除有害气体，并得到降温后直接排放至空气。

因本热解焚烧装置需在小区、医院、写字楼、工业园区等地方流动作业，热解焚烧装置的体积不宜过大，避免运输困难，因此，集装箱的尺寸优选为40HQ，即集装箱的外尺寸为12192*2438*2896mm，集装箱的内尺寸为12032*2352*2690mm。

热解焚烧炉优选为夹层结构，其中，热解焚烧炉的最内层采用耐火水泥浇注，中间则由以玻璃纤维为主的保温材料构成，最外层为钢板。同时，为防止热解焚烧炉在运输过程中损坏，热解焚烧炉的安装底部可安装避震装置。该避震装置可以是现有常规的避震装置，如弹簧避震装置或气动避震装置等。

本发明以“就地就物，分级分步，掘尽其能，用尽其物”处置理念为指导，高度集成与耦合了热解焚烧、余热利用、尾气净化、车载技术等工艺过程，很大程度上抑制了二噁英等污染物的生成，并充分利用了可燃固体废自身热能，实现了随时随地对可燃固体废的无害化、资源化、能源化处置；整车设计的公路时速可达60公里/小时，可根据可燃固体废的堆放地点流动作业，灵活性强，降低了运输成本；整体结构简单，设备制造成熟，投资成本地低，实际操作简单，可广泛的应用与小区、医院、大型写字楼、工业园区等诸多地方，具有较好的经济、环境和社会效益。

附图说明

图1是本发明实施例中热解焚烧装置的示意图；

图2是本发明实施例中液压活塞进料设备的示意图。

附图标记说明：1-车载系统挂车；2-集装箱；3-控制系统；4-进料系统；5-热解焚烧炉；6-烟气-空气换热系统；7-烟气净化系统；8-风机机组；11-承重平台；41-可燃固体废物抓斗；42-进料斗；43-液压活塞进料设备；51-二次燃烧室；52-热解气化室；431-进料管；432-活塞缸；433-进料口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。

如图1、2所示，车载系统挂车1的承重平台11上安有集装箱2，集装箱2的箱内设置有控制系统3、进料系统4、热解焚烧炉5、烟气-空气换热系统6、烟气净化系统7、风机机组8，本实施例中，进料系统4、热解焚烧炉5、烟气-空气换热系统6、烟气净化系统7、风机机组8和控制系统3依次排列，且进料系统4最为靠近车头位置。此外，集装箱2的规格选用40HQ。

在车载式可燃固体废热解焚烧无害化处理装置的运输过程中，集装箱2呈关闭状态；在车载式可燃固体废热解焚烧无害化处理装置的运行工作过程中，打开集装箱的前、后及顶门，便于操作与通风。

控制系统3对进料系统4进行流量控制，对热解焚烧炉5、烟气-空气换热系统6与烟气净化系统7进行温度控制，并对所述风机机组8进行风量控制。控制系统3利用PLC控制模块配合温控器、流量计和称重模块实现上述控制。温控器、流量计、称重模块分别检测热解焚烧炉5、烟气-空气换热系统6、烟气净化系统7内的温度、风机机组8的空气流量、进料系统4中可燃固体废物的重量，并将数据传输至PLC控制模块，随后，PLC控制模块根据所接收的数据对热解焚烧炉5、烟气-空气换热系统6、烟气净化系统7、风机机组8、进料系统4进行控制。PLC控制模块可直接从市场上选购。称重模块可选用计重器等现有的常规称重模块。

进料系统4由可燃固体废物抓斗41、进料斗42和液压活塞进料设备43构成，向热解焚烧炉5内供料。本实施例中，液压活塞进料设备43包括与热解焚烧炉相通的进料管431和活塞缸432，活塞缸432的运动部处在进料管431内；进料管431上设有进料口433；进料斗42倾斜于进料管431放置并位于进料口433的上方，可燃固体废物抓斗41则处在进料斗42的上方。可燃固体废物被可燃固体废物抓斗41抓住后，投放至进料斗42上，并经进料斗42滑落至进料管431内，活塞缸432的推杆随即将进料管431内的可燃固体废物推送入热解焚烧炉5内。

热解焚烧炉5分为两部分，上部分为二次燃烧室51，下部分为热解气化室52。本实施例中，热解焚烧炉5为夹层结构，最内层采用耐火水泥浇注，中间是以玻璃纤维为主的保温材料，最外层为钢板。热解气化室52和二次燃烧室51采用现有设计即可。经进料管431进入的可燃固体废物将首先进入热解气化室52内，进行热解、气化。鼓风机通过风管连接至热解气化室52，为该热解、气化过程提供一次风。可燃固体废物经干燥、热解与气化反应生成热解气化气体和灰渣，灰渣经热解气化室52内的炉箅跌落至灰室内存储，而热解气化气体则经热解气化室52与二次燃烧室51的连接口进入二次燃烧室51内，进行燃烧反应，生成高温烟气。鼓风机同时通过风管连接至二次燃烧室51，为燃烧反应提供二次风。

从二次燃烧室51出来的高温烟气首先进入烟气-空气换热系统6内进行热交换。本实施例中，烟气-空气换热系统6由烟气管道和换热管构成。换热管为盘管结构，换热管和烟气管道构成常规的换热结构。从二次燃烧室51出来的高温烟气将进入烟气管道内，与在换热管内流动的一次风形成热交换，利用高温烟气预热热解气化室内的一次风。

从烟气-空气换热系统6出来的烟气进入烟气净化系统7进行净化。本实施例中，烟气净化系统7由陶粒吸附箱和活性炭吸附箱构成。烟气进入烟气净化系统后，依次经陶粒吸附箱和活性炭吸附箱即可去除有害气体，并得到有效降温。

本实施例中，风机机组8除一台鼓风机，还包括一台引风机。鼓风机通过管道分别连接至热解气化室和二次燃烧室，为热解焚烧炉提供一次风与二次风；而引风机则与烟气净化系统7相连，为整个热解焚烧装置引风。

此外，热解气化室52的底部还可安装避震装置，防止热解焚烧炉在运输过程中损坏。而避震装置可直接应用现有设计，无需实施者额外改动。

本热解焚烧装置的工作过程如下：

热解焚烧炉预先烘炉至500～600℃后准备进料。含水量<30％(重量比)的可燃固体废物被可燃固体废物抓斗41放入进料斗42中，从进料斗42经进料口433掉落至进料管431的可燃固体废物，经活塞缸432推入热解焚烧炉5的热解气化室52内。在烟气-空气换热系统中经预热的一次风进入热解气化室523内。在缺氧条件下，可燃固体废物经干燥、热解与气化反应生成热解气化气体和灰渣；灰渣经炉箅连续排入灰室，大部分的重金属等有害物质溶入灰渣，减少了粉尘的排放量；热解气化气体向上进入二次燃烧室51内，与二次风进行燃烧反应生成高温烟气，燃烧反应最高温度可达1400℃，二次燃烧室内温度1000～1200℃。高温烟气(900℃)随后进入烟气-空气换热系统，将换热管内的一次风从室温预热至150℃～200℃；烟气经换热与管道输运后温度降至500℃，并进入烟气净化系统；烟气经陶粒吸附箱和活性炭吸附箱去除SO₂有害气体，温度被降至100～200℃后直接排放至大气。

上述详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (4)

1.一种车载式可燃固体废物热解焚烧装置，包括挂车，挂车上设有承重平台，其特征是：所述承重平台上安装有集装箱；所述集装箱内设有进料系统、热解焚烧炉、烟气-空气换热系统、烟气净化系统和风机机组；

所述进料系统包括可燃固体废物抓斗、进料斗和液压活塞进料设备；所述液压活塞进料设备上设有进料口；所述进料斗处在进料口的上方；所述可燃固体废物抓斗处在进料斗的上方；

所述热解焚烧炉包括相互连通的热解气化室和二次燃烧室，二次燃烧室处在热解气化室的上方；所述热解气化室与液压活塞进料设备相通；

所述烟气-空气换热系统包括用于流动高温烟气的烟气管道和用于流动一次风的换热管；

所述烟气管道与二次燃烧室相通；所述换热管与热解气化室相通；

所述烟气净化系统包括陶粒吸附箱和活性炭吸附箱；所述烟气净化系统与所述烟气-空气换热系统相通；

所述风机机组包括至少一台鼓风机和一台引风机；所述鼓风机通过管道分别连接至热解气化室和二次燃烧室；所述引风机与烟气净化系统相连；

所述集装箱内还设有用于对进料系统进行流量控制和对热解焚烧炉、烟气-空气换热系统、烟气净化系统进行温度控制，并对风机机组进行风量控制的控制系统。

2.根据权利要求1所述的一种车载式可燃固体废物热解焚烧装置，其特征是：所述液压活塞进料设备包括与热解焚烧炉相通的进料管和活塞缸；所述活塞缸的运动部处在进料管内；所述进料管上设有进料口；所述进料斗处在进料管的上方，且进料斗倾斜于进料管放置并与进料口的位置对应；所述可燃固体废物抓斗处在进料斗的上方。

3.根据权利要求1所述的一种车载式可燃固体废物热解焚烧装置，其特征是：所述热解焚烧炉的安装底部安装有避震装置。

4.根据权利要求1所述的一种车载式可燃固体废物热解焚烧装置，其特征是：所述集装箱的尺寸为40HQ。