CN105276587B - 一种垃圾焚烧处理方法 - Google Patents

Abstract

一种垃圾焚烧处理方法，包括以下步骤：（1）生活垃圾经垃圾分选机构分选出可燃物，与可燃物8~15%w/w的焚烧辅助剂混合后送入焚烧炉内焚烧，通过调节中心进气管的进风量使焚烧炉内的温度维持在1000~1200℃；（2）垃圾焚烧产生的烟气经热交换器进行热交换，降低烟气的温度，热交换器回收的热量返回焚烧炉内循环利用；通过焚烧炉内的蛇形水管蓄积垃圾焚烧产生的热量并循环利用；（3）经热交换器的烟气依次进入烟气除尘净化系统、碱性反应池和活性炭净化装置进行净化处理后直接排放至大气；该垃圾焚烧处理方法采用专用的焚烧炉。本发明的垃圾焚烧处理方法，垃圾处理成本低，效率高，设备投资成本小，烟气可直接排放，对环境的污染小。

Description

一种垃圾焚烧处理方法

技术领域

本发明涉及一种垃圾处理方法，尤其是涉及一种垃圾焚烧处理方法。

背景技术

目前，我国生活垃圾每年正以10%的速度递增，而实施简易处理的垃圾仅占总量的2.3%，目前我国历年垃圾堆存所占用耕地面积约为5亿平方米，直接经济损失达80亿元人民币。全国城市现已发展到660个，其中己有200个城市陷入垃圾包围之中。以城镇人口2.6亿，每人每年产生440公斤垃圾计算，产生垃圾量为1. 14亿吨，可以使100万人口的城市覆盖1米。且每年还在以8-10%的速度在递增。

我国己成为世界上垃圾包袱最重的国家，生活垃圾的无害化、减量化和资源化处理已迫在眉睫。生活垃圾的处理方法主要有填埋、堆肥、焚烧等。近几年，随着我国经济的发展，生活垃圾量和垃圾热值的提高，焚烧处理法是最有效垃圾处理方法，能基本上达到无害化、减量化、资源化的目的，越来越受到人们的关注。目前的垃圾焚烧方法存在焚烧时易熄火，焚烧不充分，成本高，焚烧的烟气中有害物质含量偏高，烟气的净化成本高等问题。

CN 104566388 A公开了一种垃圾焚烧炉，包括若干炉排片，垃圾焚烧炉还包括位于炉排片下方的若干独立的风室，在每个独立的风室上均设置有一次风进风管和氧气进气管，在氧气进气管上还设置有控制进氧量的电动风门。该焚烧炉通过调节独立供氧单元的氧气量，使垃圾在炉排上均匀、充分燃烧，该发明垃圾焚烧炉结构复杂，设备投资成本高，焚烧过程控制难度大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种操作简单、成本低、烟气高效净化达标排放的垃圾焚烧处理方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种垃圾焚烧处理方法，包括以下步骤：

（1）混合的生活垃圾经垃圾分选机构分选出植物类等可燃物，与可燃物8~15%w/w的焚烧辅助剂混合后送入焚烧炉内焚烧，通过调节中心进气管的进风量使焚烧炉内的温度维持在1000~1200℃，优选，焚烧炉内的温度维持在1050~1150℃；

（2）垃圾焚烧产生的烟气经热交换器进行热交换，降低烟气的温度，热交换器回收的热量返回焚烧炉内循环利用；通过焚烧炉内的蛇形水管蓄积垃圾焚烧产生的热量并循环利用；

（3）经热交换器的烟气依次进入烟气除尘净化系统、碱性反应池和活性炭净化装置进行净化处理后直接排放至大气。

进一步，该垃圾焚烧处理方法采用的焚烧炉，包括：炉体、炉排、中心进气管、导气槽和支撑墙；所述炉体由从内至外分布的内层、保温层和防水层组成；所述内层底部设有导气槽，内层的中上方内开设有竖直方向的通气道，所述保温层内部嵌入安装有蛇形水管；所述炉体底部通过支撑墙或支撑架固定；所述炉体的顶部设有垃圾投入口和烟气出口，所述垃圾投入口上方设有活动盖；所述烟气出口与热交换器连接，所述热交换器的输出管与中心进气管底部连接；所述炉排固定在炉体的底部；所述中心进气管固定在炉体的中心，且中心进气管的顶部呈锥形，位于炉体炉身的1/3~2/3 处，向炉体提供燃烧垃圾需要的氧气和热能；所述中心进气管的侧壁上设有气孔。

一种垃圾焚烧处理方法的具体操作为：垃圾与焚烧辅助剂混合后从炉体顶部进入炉体内，用于垃圾焚烧的空气经中心进气管和导气槽进入炉体内，沼气等燃料燃烧产生的热能通过中心进气管，然后从气孔内穿出进入炉体，对炉体上端的垃圾进行烘干，对位于炉体中部和下端的垃圾进行焚烧；燃烧过程产生的烟气通过烟气出口排放，烟气的余热通过热交换器进行回收，回收的余热或其他设备储存用于循环的热量经中心进气管进入炉体内用于垃圾的烘干或燃烧；保温层内的热水管可以回收垃圾燃烧过程产生的热量并循环利用。经热交换器处理的烟气依次经过烟气除尘净化系统、碱性反应池和活性炭净化装置净化处理后直接排放至大气；充分燃烧的垃圾产生的灰烬积压在炉排上，当启动振动棒中部的振动器时，振动棒随着振动器的振动，与炉排发生碰撞，进而使炉排上方的灰烬从炉排上掉落；当炉体内的灰烬排尽后，关闭振动器，振动棒停止对炉排的碰撞。

进一步，所述气孔向炉体底部倾斜5~15°，优选10~15°。

进一步，步骤（1）中，所述焚烧辅助剂由木灰或/和竹灰组成。

进一步，步骤（3）中，所述碱性反应池采用高压泵雾化的碱性溶液，增大烟气与碱性溶液的反应接触面积，提高烟气中酸性气体（如Cl₂）的去除率。

进一步，步骤（3）中，所述活性炭净化装置包括净化腔体、木制或竹制的支撑隔层和活性炭，所述支撑隔层交叉固定在净化腔体内，使净化腔体内形成“回”或“Z”字型气体通路，所述净化腔体的底部设有烟气进口，烟气进口对应的净化腔体侧壁上设有烟气排放口；所述活性炭固定在支撑隔层的上下表面。

进一步，所述中心进气管的内径为炉体内层直径的1/18~1/10，优选1/15~1/12。

进一步，所述支撑墙之间设有挡风防尘墙。

进一步，所述炉排的中部设有振动棒，所述振动棒的中部连接有振动器，所述振动棒的两端固定在炉体上。

当中心进气管的顶部位于炉体炉身的1/3以下，由中心进气管进入炉体的热量和氧气容易被沉积在炉体底部的垃圾灰烬吸收，而对炉体内上端的垃圾的烘干作用较小，导致上端垃圾因水分含量高而成团，燃烧不充分，烟气出口排出的烟气的有害物质含量偏高，垃圾处理率偏低；当中心进气管的顶部位于炉体炉身的2/3以上，中心进气管中的热量会快速穿过垃圾，而导致热量快速散失，热利用率偏低。当中心进气管的顶部位于炉体炉身的1/3~2/3 处时，中心进气管侧壁内的气体和热量经气孔先朝炉体底部运动一段，然后沿着垃圾之间的间歇向炉体顶部移动，移动时，为炉体中部垃圾的焚烧提供热能和氧气，使垃圾燃烧更充分，且对炉体上端的垃圾有烘干作用，避免垃圾因水分含量高而成团，进而使垃圾燃烧更充分，且提高了垃圾处理率。

气孔向炉体底部倾斜5~15°，可以避免垃圾在焚烧过程中，垃圾堵塞中心进气管上的气孔，进而影响其内气体扩散；还可以增大气体在垃圾焚烧过程中的流动空间，延长气体和热量在垃圾中的存留时间，提高热利用率。

中心进气管的内径大于炉体内层直径的1/10时，垃圾焚烧炉的垃圾处理量偏小，垃圾焚烧虽然充分，但垃圾焚烧炉的热量利用率偏低，进而导致垃圾处理成本偏高；当中心进气管的内径小于炉体内层直径的1/18时， 中心进气管内的氧气和热能在炉体内的分散受到垃圾的阻碍，导致垃圾燃烧不充分，尤其是炉体周边的垃圾，在垃圾焚烧时，容易产生二噁英等有害气体，且降低了焚烧炉垃圾的处理效率。

炉体内层底部的导气槽，有利于气体同时从炉体底部的多个方位进入炉体内，进而提高垃圾焚烧炉的处理效率。

保温层内的蛇形水管可以对垃圾焚烧炉在垃圾焚烧过程中产生的热量进行循环利用，并降低了垃圾焚烧产生的热量对环境的影响。

本发明一种垃圾焚烧处理方法的有益效果：

1）与传统的垃圾焚烧方法相比，该垃圾焚烧处理方法的设备投资成本小，日处理量为150吨的垃圾焚烧炉的成本低至100万元，相当于同等处理量的现有垃圾焚烧炉造价的10%左右；

2）保温层的蛇形水管可以有效循环利用垃圾焚烧炉产生的热量，降低了热量的散失；热交换器进一步回收烟气中的余热用于垃圾焚烧处理，降低了垃圾处理成本，并降低了烟气的温度，有利于烟气中颗粒物、有害气体的去除，延长了烟气净化设备的使用寿命，提高了烟气净化效率，烟气达标排放；

3）该垃圾焚烧炉处理方法的成本为传统垃圾焚烧方法的处理成本的45%~50%，低至45元/吨垃圾；

4）该方法采用的垃圾焚烧炉的垃圾处理能力为同体积传统焚烧炉的处理能力的3~5倍；

5）中心进气管顶部为锥形，有利于进入炉体内的垃圾的分散，且避免垃圾落入中心进气管而使垃圾焚烧的火苗熄灭；其侧壁向炉体底部倾斜5~15°设计的气孔，有利于中心进气管内的气体和热能向垃圾分散，使垃圾燃烧更充分；

6）内层底部的导气槽和其中上方内开设有竖直方向的通气道，有利于气体在炉体内的分散，以及循环利用的热量进入炉体内；

7）挡风防尘墙可以避免垃圾焚烧炉炉排排出的垃圾灰烬在排出时被风吹起，避免扬尘；炉排中部的振动棒有利于积压在炉体底部的灰烬的排出。

附图说明

图1—为本发明一种垃圾焚烧处理方法的流程图；

图2—为图1中的垃圾焚烧炉的主视图；

图3—为图1中的垃圾焚烧炉的俯视图；

图4—为图2中的中心进气管的放大示意图；

图5—为图1中的活性炭净化装置的结构示意图；

图6—为实施例3、4中一种垃圾焚烧炉的主视图；

图7—为实施例3、4中一种垃圾焚烧炉的俯视图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

参照图1，本实施例一种垃圾焚烧处理方法，包括以下步骤：

（1）混合的生活垃圾经垃圾分选机构分选出植物类等可燃物，与可燃物10%w/w的木灰焚烧辅助剂混合后送入焚烧炉内焚烧，通过调节中心进气管3的进风量使焚烧炉内的温度维持在1150℃；

（2）垃圾焚烧产生的烟气经热交换器10进行热交换，降低烟气的温度，热交换器10回收的热量返回焚烧炉内循环利用；通过焚烧炉内的蛇形水管14蓄积垃圾焚烧产生的热量并循环利用；

（3）经热交换器10的烟气依次进入烟气除尘净化系统、碱性反应池和活性炭净化装置16进行净化处理后直接排放至大气；

参照图2和图3，该垃圾焚烧处理方法采用的焚烧炉，包括：炉体、炉排2、中心进气管3、导气槽11和支撑墙1；所述炉体由从内至外分布的内层5、保温层6和防水层7组成；所述内层5底部设有导气槽11，内层5的中上方内开设有竖直方向的通气道12，保温层6内部嵌入安装有蛇形水管14；炉体建在窑洞内，其内层5采用红砖砌成，防水层7采用空心水泥砖垒砌而成，保温层6采用废弃的碳渣填充而成；所述炉体底部通过2面弧形的支撑墙1固定；所述炉体的顶部设有垃圾投入口和烟气出口9，所述垃圾投入口上方设有活动盖8；所述烟气出口9与热交换器10连接，所述热交换器10的输出管与中心进气管3底部连接；所述炉排2固定在炉体的底部；所述中心进气管3固定在炉体的中心，且中心进气管3的顶部呈锥形，位于炉体炉身的2/5处，向炉体提供燃烧垃圾需要的氧气和热能；所述中心进气管3的侧壁上设有气孔4。

步骤（3）中，所述碱性反应池采用高压泵雾化的碱性溶液，增大烟气与碱性溶液的反应接触面积，提高烟气中酸性气体（如Cl₂）的去除率。

步骤（3）中，所述活性炭净化装置16包括净化腔体16-5、木制或竹制的支撑隔层16-2和活性炭16-3，所述支撑隔层16-2交叉固定在净化腔体16-5内，使净化腔体16-5内形成“回”字型气体通路，所述净化腔体16-5的底部设有烟气进口16-1，烟气进口16-1对应的净化腔体16-5侧壁上设有烟气排放口16-6；所述活性炭16-3固定在支撑隔层16-2的上下表面，其结构如图5所示。由于不锈管等金属材料制作的支撑隔层16-2被烟气腐蚀而生锈，导致使用寿命短，该活性炭净化装置16采用木制或竹制的支撑隔层16-2，既可以避免烟气对支撑隔层16-2的腐蚀，由于木制或竹制的支撑隔层16-2本身由纤维物质组成，还可以加强对烟气的净化，吸收烟气中二噁英等有害气体，减少烟气中颗粒物、有害气体等物质的含量，使净化处理后的烟气达到国家和地方的气体排放标准而直接排放。

参照图4，所述气孔4向炉体底部倾斜10°。

所述中心进气管3上相邻气孔4之间的间距随中心进气管3顶部离炉排2的距离的增大而减小，有利于中心进气管3内的氧气和热量主要分布在炉体中部，有利于垃圾的充分燃烧，提高焚烧炉处理垃圾的效率。

所述中心进气管3的内径为炉体内层5直径的1/12，如炉体内层5直径为7.2m，中心进气管3的内径为600mm。

所述支撑墙1之间设有挡风防尘墙15。

所述炉排2的中部设有振动棒13，所述振动棒13的中部连接有振动器，所述振动棒13的两端固定在炉体上。

本实施例的一种垃圾焚烧处理方法，垃圾与焚烧辅助剂混合后从炉体顶部进入炉体内，用于垃圾焚烧的空气经中心进气管3和导气槽11进入炉体内，沼气等燃料燃烧产生的热能通过中心进气管3，然后从气孔4内穿出进入炉体，对炉体上端的垃圾进行烘干，对位于炉体中部和下端的垃圾进行焚烧；燃烧过程产生的烟气通过烟气出口9排放，烟气的余热通过热交换器10进行回收，回收的余热或其他设备储存用于循环的热量经中心进气管3进入炉体内用于垃圾的烘干或燃烧；保温层6内的热水管可以回收垃圾燃烧过程产生的热量并循环利用。经热交换器处理的烟气依次经过烟气除尘净化系统、碱性反应池和活性炭净化装置16净化处理后直接排放至大气；充分燃烧的垃圾产生的灰烬积压在炉排2上，当启动振动棒13中部的振动器时，振动棒13随着振动器的振动，与炉排2发生碰撞，进而使炉排2上方的灰烬从炉排2上掉落；当炉体内的灰烬排尽后，关闭振动器，振动棒13停止对炉排2的碰撞。

本实施例的一种垃圾焚烧处理方法，垃圾焚烧处理后的烟气中颗粒物含量为0.336mg/Nm³，氮氧化物含量为0.055mg/Nm³，非甲烷总烃含量为2.8mg/Nm³，氯化氢为检出，排放的烟气符合国家及地方的废气排放标准；其焚烧炉的制作周期为3个月，日处理垃圾量为150~200吨，每吨垃圾的处理成本为52~55元。

实施例2

本实施例的一种垃圾焚烧处理方法，与实施例1的区别之处为：

焚烧辅助剂为竹灰，其用量为可燃物重量的8%w/w，焚烧炉内的温度控制在1050℃；

焚烧炉的中心进气管3的顶部位于炉体炉身的1/2处，所述气孔4向炉体底部倾斜15°，所述中心进气管3的内径为炉体内层5直径的1/10，如炉体内层5直径为7.0m，中心进气管3的内径为700mm；

本实施例的一种垃圾焚烧处理方法，垃圾焚烧处理后的烟气中颗粒物含量为0.302mg/Nm³，氮氧化物含量为0.041mg/Nm³，非甲烷总烃含量为1.5mg/Nm³，氯化氢为检出，排放的烟气符合国家及地方的废气排放标准；其焚烧炉的制作周期为2个月，日处理垃圾量为180~200吨，制作成本约为110万元；每吨垃圾的处理成本为45~47元。

实施例3

本实施例的一种垃圾焚烧处理方法，与实施例1的区别之处为：

除焚烧辅助剂为重量比为1:2的木灰和竹灰的混合物，其用量为可燃物重量的12%w/w，焚烧炉内的温度控制在1100℃；

参照图6和图7，焚烧炉炉体的内层5采用中空腔体的金属体，保温层6采用石棉填充而成，外层采用带防水层7的金属圆柱体组成；所述炉体底部通过3根金属制作的支撑架17固定；中心进气管3的顶部位于炉体炉身的3/5处，所述气孔4向炉体底部倾斜8°，所述中心进气管3的内径为炉体内层5直径的1/15，如炉体内层5直径为7.5m，中心进气管3的内径为500mm；

本实施例的一种垃圾焚烧处理方法，垃圾焚烧处理后的烟气中颗粒物含量为0.355mg/Nm³，氮氧化物含量为0.028mg/Nm³，非甲烷总烃含量为1.6mg/Nm³，氯化氢为检出，排放的烟气符合国家及地方的废气排放标准；其焚烧炉的制作周期约为2个月，日处理垃圾量为200~220吨，制作成本约为100万元；每吨垃圾的处理成本为48~50元。

实施例4

本实施例的一种垃圾焚烧处理方法，与实施例3的区别之处为：

除焚烧辅助剂的用量为可燃物重量的15%w/w，焚烧炉内的温度控制在1200℃；

焚烧炉的中心进气管3的顶部位于炉体炉身的11/20处，所述气孔4向炉体底部倾斜12°，所述中心进气管3的内径为炉体内层5直径的1/18，如炉体内层5直径为8.1m，中心进气管3的内径为450mm；

本实施例的一种垃圾焚烧处理方法，垃圾焚烧处理后的烟气中颗粒物含量为0.421mg/Nm³，氮氧化物含量为0.039mg/Nm³，非甲烷总烃含量为2.4mg/Nm³，氯化氢为检出，排放的烟气符合国家及地方的废气排放标准；其焚烧炉的制作周期约为2.5个月，日处理垃圾量为220~250吨，制作成本约为115万元；每吨垃圾的处理成本为52~55元。

实施例5

本实施例的一种垃圾焚烧处理方法，与实施例1的区别之处为：

焚烧辅助剂为重量比为3:1的木灰和竹灰的混合物，其用量为可燃物重量的13%w/w，焚烧炉内的温度控制在1080℃；

焚烧炉的中心进气管3的顶部位于炉体炉身的1/3处，所述气孔4向炉体底部倾斜5°，所述中心进气管3的内径为炉体内层5直径的1/13，如炉体内层5直径为7.8m，中心进气管3的内径为600mm；

本实施例的一种垃圾焚烧处理方法，垃圾焚烧处理后的烟气中颗粒物含量为0.247mg/Nm³，氮氧化物含量为0.026mg/Nm³，非甲烷总烃含量为1.8mg/Nm³，氯化氢为检出，排放的烟气符合国家及地方的废气排放标准；其焚烧炉的制作周期为3个月，日处理垃圾量为180~220吨，制作成本约为125万元；每吨垃圾的处理成本为48~50元。

本发明一种垃圾焚烧炉，所述中心进气管3顶部位于炉体炉身的9/20或2/3处；所述气孔4向炉体底部倾斜11°、13°或14°；所述中心进气管3的内径为炉体内层5直径的1/14或1/16；以上技术特征的改变，本领域的技术人员通过文字描述可以理解并实施，故不再另作附图加以说明。

Claims (10)

1.一种垃圾焚烧处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）生活垃圾经垃圾分选机构分选出可燃物，与可燃物8~15%w/w的焚烧辅助剂混合后送入焚烧炉内焚烧，通过调节中心进气管的进风量使焚烧炉内的温度维持在1000~1200℃；

（2）垃圾焚烧产生的烟气经热交换器进行热交换，降低烟气的温度，热交换器回收的热量返回焚烧炉内循环利用；通过焚烧炉内的蛇形水管蓄积垃圾焚烧产生的热量并循环利用；

（3）经热交换器的烟气依次进入烟气除尘净化系统、碱性反应池和活性炭净化装置进行净化处理后直接排放至大气；

所述焚烧炉，包括：炉体、炉排、中心进气管、导气槽和支撑墙；所述炉排固定在炉体的底部，所述中心进气管固定在炉体的中心；所述中心进气管的侧壁上设有气孔；所述中心进气管上相邻气孔之间的间距随中心进气管顶部离炉排的距离的增大而减小。

2.如权利要求1所述垃圾焚烧处理方法，其特征在于，所述炉体由从内至外分布的内层、保温层和防水层组成；所述内层底部设有导气槽，内层的中上方内开设有竖直方向的通气道，所述保温层内部嵌入安装有蛇形水管；所述炉体底部通过支撑墙固定；所述炉体的顶部设有垃圾投入口和烟气出口，所述垃圾投入口上方设有活动盖；所述烟气出口与热交换器连接，所述热交换器的输出管与中心进气管底部连接；且中心进气管的顶部呈锥形，位于炉体炉身的1/3~2/3 处，向炉体提供燃烧垃圾需要的氧气和热能。

3.如权利要求2所述垃圾焚烧处理方法，其特征在于，所述气孔向炉体底部倾斜5~15°。

4.如权利要求1所述垃圾焚烧处理方法，其特征在于，步骤（1）中，所述焚烧炉内的温度维持在1050~1150℃。

5.如权利要求1~3任一项所述垃圾焚烧处理方法，其特征在于，步骤（1）中，所述焚烧辅助剂由木灰或/和竹灰组成。

6.如权利要求1~3任一项所述垃圾焚烧处理方法，其特征在于，步骤（3）中，所述碱性反应池采用高压泵雾化的碱性溶液。

7.如权利要求1~3任一项所述垃圾焚烧处理方法，其特征在于，步骤（3）中，所述活性炭净化装置包括净化腔体、木制或竹制的支撑隔层和活性炭，所述支撑隔层交叉固定在净化腔体内，使净化腔体内形成“回”或“Z”字型气体通路，所述净化腔体的底部设有烟气进口，烟气进口对应的净化腔体侧壁上设有烟气排放口；所述活性炭固定在支撑隔层的上下表面。

8.如权利要求2所述垃圾焚烧处理方法，其特征在于，所述中心进气管的内径为炉体内层直径的1/18~1/10。

9.如权利要求2所述垃圾焚烧处理方法，其特征在于，所述支撑墙之间设有挡风防尘墙。

10.如权利要求2所述垃圾焚烧处理方法，其特征在于，所述炉排的中部设有振动棒，所述振动棒的中部连接有振动器，所述振动棒的两端固定在炉体上。