CN105333439B - 垃圾二级高温气化焚烧系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种垃圾二级高温气化焚烧系统，包括：流化床气化炉和焚烧炉，其中，流化床气化炉包括：设置于流化床炉体顶壁的气化气出口、设置于流化床炉体底部的一次进风口、以及一级垃圾入口和一级辅助燃料入口，其中，流化床炉体的内部由布风板分隔为气化室及风室；焚烧炉包括：设置于焚烧炉本体顶壁的二级垃圾和二级辅助燃料投料口、设置于焚烧炉本体侧壁的高温烟气出口、设置于焚烧炉本体内部的第一燃烧喷管、设置于焚烧炉本体底壁的二次进风口；其中，流化床炉体的气化气出口通过管道与第一燃烧喷管连通，从而将气化室内的一级垃圾和一级辅助燃料生成的气化气输送至焚烧炉内，以在二级辅助燃料的辅助下高温焚烧来自二级投料口的二级垃圾。
Description
技术领域
本发明涉及一种垃圾处理系统，特别涉及一种垃圾高温焚烧系统。
背景技术
随着社会经济的迅速发展和生活水平的不断提高，各类垃圾的产量也急剧的上升。目前垃圾的普遍处理方法有焚烧、填埋和生物法等几种。垃圾填埋法需要建设大面积的填埋场并需要处理渗滤液，投资较大。垃圾生物法是将生活垃圾进行发酵处理，工艺复杂，设备性能要求高，而且具有局限性。垃圾焚烧法是利用垃圾中的可燃成分燃烧气化分解垃圾，是较为高效廉价的处理垃圾方式，被国内外发达国家广泛使用。
由于垃圾的热值较低，因此目前广泛采用的垃圾焚烧炉能够达到的温度往往不超过800摄氏度，处于此温度区段的垃圾燃烧将产生大量的二恶英和呋喃，同时气体燃烧也不完全，焚烧烟气中含有大量的有机物，因此对大气环境造成的污染较为严重。
如中国专利公开第101201167号揭示的一种垃圾气化及飞灰高温熔融处理装置，包括流化床气化炉、给料器、布风板、滚筒冷渣器、燃烧器、燃烧室、熔渣池、水冷壁、燃尽室、喷口、汽包、过热器、省煤器、空气预热器、烟道和旋转二次风口，汽包设置在燃尽室的顶部，流化床气化炉的侧壁上设有给料器，流化床气化炉的内腔下部设有布风板，布风板的下部设有滚筒冷渣器，流化床气化炉的上部与旋风炉相通，旋风炉的顶部设有燃烧器，旋风炉的下部与熔渣池相通，熔渣池的底部开有金属出口，熔渣池的侧壁设有熔渣排出口，旋风炉的出口与燃尽室的进口相通，燃尽室的进口处设有水冷壁，燃尽室内下部设有旋转二次风口，燃尽室内上部设有喷口，燃尽室上部与烟道相通，烟道内从上至下依次设有过热器、省煤器和空气预热器。然而，该垃圾气化及飞灰高温熔融处理装置存在以下缺点或不足：(1)、垃圾气化后的气化气热值低，为避免产生大量的二恶英和呋喃，其采用旋风炉在煤粉助燃下高温燃烧，这使得设备的制造成本较高，而且采用优质的煤粉助燃不但导致垃圾处理成本较高，而且也造成了能源的浪费；(2)、仅能在流化床气化炉一处进行垃圾投料，使得垃圾处理效率低。
又如中国专利公开第104006389号揭示的一种垃圾热解气化焚烧方法，包括以下步骤：垃圾经过预干燥后进入热解气化炉内；空气从热解气化炉的顶部和底部进入炉内；垃圾在热解气化炉内下降过程中热解、气化，产生的可燃性气体从气化炉中部被引出；残留碳在气化炉内继续下移，并和底部进入的空气发生气化反应，产生的可燃性气体从气化炉中部被引出，产生的炉灰从气化炉底部的排灰口排出；可燃气体与空气换热后进入燃烧室燃烧。然而，该垃圾热解气化焚烧方法存在以下缺点或不足：(1)、垃圾气化后的气化气本来热值就低，在与空气进行换热后温度更低，导致燃烧室内燃烧温度低，这将产生大量的二恶英和呋喃，造成环境污染；(2)、仅能在流化床气化炉一处进行垃圾投料，使得垃圾处理效率低。
因此，提供一种能够提高垃圾处理效率、避免造成环境污染的垃圾高温气化焚烧系统成为业内急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种垃圾二级高温气化焚烧系统，其能够充分提高垃圾处理效率，实现高温焚烧，避免产生二恶英和呋喃，并且节能环保。
根据本发明的方案，提供一种垃圾二级高温气化焚烧系统，包括：用于一级高温气化垃圾的流化床气化炉和用于二级高温焚烧垃圾的焚烧炉，其中，流化床气化炉包括：流化床炉体、设置于流化床炉体顶壁的气化气出口、设置于流化床炉体底部的一次进风口、以及间隔设置于流化床炉体侧壁的用于向流化床炉体内投放一级垃圾的一级垃圾入口和用于向流化床炉体内投放一级辅助燃料的一级辅助燃料入口，其中，流化床炉体的内部由布风板分隔为位于中上部的气化室以及位于下部的风室，一级垃圾入口和一级辅助燃料入口设置于气化室的侧壁上，一次进风口设置于风室的侧壁上；焚烧炉包括：焚烧炉本体、设置于焚烧炉本体顶壁的用于向焚烧炉内投放二级垃圾和二级辅助燃料的二级投料口、设置于焚烧炉本体侧壁的高温烟气出口、设置于焚烧炉本体内部的第一燃烧喷管、设置于焚烧炉本体底壁的二次进风口；其中，流化床炉体的气化气出口通过管道与第一燃烧喷管连通，从而将气化室内的一级垃圾和一级辅助燃料生成的气化气输送至焚烧炉内，以在二级辅助燃料的辅助下高温焚烧来自二级投料口的二级垃圾。
可选择地，焚烧炉可以包括与流化床炉体的气化气出口通过管道连通的第二燃烧喷管，第二燃烧喷管在第一燃烧喷管下方横向设置于焚烧炉内，并且第二燃烧喷管包括若干个喷孔。
可选择地，第一燃烧喷管和/或第二燃烧喷管在焚烧炉内的延伸长度大于等于焚烧炉内径的二分之一，比如略小于焚烧炉的内径，即，第一燃烧喷管和/或第二燃烧喷管从一侧向另一侧延伸，第一燃烧喷管和/或第二燃烧喷管的末端邻近所述焚烧炉的内壁。
可选择地，垃圾二级高温气化焚烧系统进一步包括高温换热器，高温换热器包括外壳、将外壳内部空间分隔为逆向平行的烟气流路和流体流路的中隔板、以及穿设在中隔板中的若干热管，其中，热管的蒸发端延伸于烟气流路中，热管的冷凝端延伸于流体流路中，来自于焚烧炉的高温烟气出口的烟气通过烟气管道经由高温换热器的高温烟气入口进入烟气流路，烟气放热后经高温换热器的低温烟气出口排出；来自于外部的空气通过管线经由高温换热器的冷空气入口进入流体流路，空气预热后经高温换热器的热空气出口输送至一次进风口和/或二次进风口。
优选地，高温换热器的热管内的工质为适用于1000摄氏度左右工况的液态钠或钾等工质。
可选择地，一级垃圾入口与一级辅助燃料入口设置在流化床气化炉气化室相对的的侧面上。
可选择地，二级投料口设置于焚烧炉的顶部。
优选地，二级垃圾和二级辅助燃料经过充分混合后输送至二级投料口。
可选择地，一级辅助燃料为生物质料，二级辅助燃料为石油焦颗粒。
可选择地，一级辅助燃料可以为其他为便于气化的燃料，比如煤粉、轻烃燃料或醇基燃料等。
可选择地，二级辅助燃料可以为其他便于焚烧的燃料，比如煤粉等。
可选择地，一级垃圾与一级辅助燃料的投料质量比设定为3～5:1。
可选择地，二级垃圾与二级辅助燃料的投料质量比设定为5～10:1。
可选择地，第一燃烧喷管在焚烧炉的中下部位置横向设置于焚烧炉内，并且第一燃烧喷管包括若干个喷孔。
可选择地，一级垃圾入口投入的一级垃圾为比如生活垃圾、建筑装饰垃圾或轻工业垃圾等便于气化的垃圾。
可选择地，二级投料口投入的二级垃圾为医疗垃圾、生活垃圾、汽车垃圾或轻工业垃圾等便于焚烧的垃圾。
可选择地，一级垃圾和二级垃圾可以为相同的垃圾，比如均为生活垃圾；一级辅助燃料和二级辅助燃料可以为相同的燃料，比如均为生物质料。
本发明的有益效果是：(1)、流化床气化炉进行一级垃圾高温气化后产生的高热值高温气化气直接用于焚烧炉进行二级垃圾高温焚烧，能够避免产生二恶英和呋喃等有害气体，更加环保；(2)、采用气化和焚烧两级处理垃圾的方式，可以选择性地大量高效的处理各类垃圾；(3)、在两级垃圾处理过程中均加入了辅助燃料，使得气化气的热值增加，有利于进行高温燃烧；(4)、采用高温换热器收集垃圾气化和燃烧产生的热量供应垃圾二级高温气化焚烧系统运转，利用处理垃圾产生的热量循环处理垃圾，减少处理垃圾使用的辅助燃料，避免了能源的浪费，降低了垃圾处理的成本。
附图说明
图1示出了本发明垃圾二级高温气化焚烧系统的示意图。
具体实施方式
请参照图1，根据本发明的一种实施方式，垃圾二级高温气化焚烧系统包括：流化床气化炉100、焚烧炉200以及高温换热器300。
其中，流化床气化炉100包括：流化床炉体110、设置于流化床炉体顶壁的气化气出口120、设置于流化床炉体110底部的一次进风口130、以及设置于流化床炉体110侧壁的一级垃圾入口140和一级辅助燃料入口150。一级垃圾入口140用于向流化床炉体110内投放一级垃圾，在该非限制性实施方式中，一级垃圾为生活垃圾。一级辅助燃料入口150用于向流化床炉体110内投放一级辅助燃料，在该非限制性实施方式中，一级辅助燃料为生物质料。流化床炉体110的内部由布风板160分隔为位于中上部的气化室170以及位于下部的风室180，其中，一级垃圾入口140和一级辅助燃料入口150相对设置于气化室170两侧。
焚烧炉200包括：焚烧炉本体210、设置于焚烧炉本体210顶壁的二级投料口220、设置于焚烧炉本体210侧壁的高温烟气出口230、设置于焚烧炉本体210内部的第一燃烧喷管240、设置于焚烧炉本体210内部且位于第一燃烧喷管240下方的第二燃烧喷管250、以及设置于焚烧炉本体210底壁的二次进风口260。二级投料口220向焚烧炉200内投放二级垃圾和二级辅助燃料，在该非限制性实施方式中，二级垃圾为医疗垃圾，二级辅助燃料为石油焦颗粒。
其中，流化床炉体110的气化气出口120通过管道与焚烧炉200的第一燃烧喷管240和第二燃烧喷管250连通，将气化室170内的一级垃圾和一级辅助燃料生成的气化气输送至焚烧炉200内，在二级辅助燃料的辅助下以约1200摄氏度的高温焚烧来自二级投料口220的二级垃圾，以避免烟气中产生二恶英和呋喃等有害物质。
在该非限制性实施方式中，焚烧炉200的第一燃烧喷管240横向设置于焚烧炉200内的中下部位置，其中，第一燃烧喷管240包括若干个喷孔241。焚烧炉200内部的第二燃烧喷管250在第一燃烧喷管240下方横向设置于焚烧炉200内，第二燃烧喷管250包括若干个喷孔251。
在该非限制性实施方式中，第一燃烧喷管240和第二燃烧喷管250在焚烧炉200内的延伸长度约等于焚烧炉200内径的六分之五。
高温换热器300包括外壳(图未示)、中隔板(图未示)、以及穿设在中隔板中的若干热管(图未示)，中隔板将外壳内部空间分隔为逆向平行的烟气流路和流体流路，其中，热管的蒸发端延伸于烟气流路中。热管的冷凝端延伸于流体流路中，热管内装有工质。其中，高温换热器300的热管内的工质为液态钠。
运行过程中，来自于焚烧炉200的高温烟气出口230的约1100摄氏度的烟气通过烟气管道经由高温换热器300的高温烟气入口340进入烟气流路，烟气放热后经高温换热器300的低温烟气出口370排出外部，来自于风机600的室温空气通过管线经由高温换热器300的冷空气入口380进入流体流路，空气预热成约900摄氏度的热空气后经高温换热器300的热空气出口390通过管线输送至一次进风口130，以充分利用垃圾焚烧产生的热量为流化床气化炉100提供用于气化反应的热空气，使得流化床气化炉100在约800摄氏度温度条件下进行气化反应，生成高温气化气。同时，空气预热后通过管线输送至二次进风口260，以充分利用垃圾焚烧产生的热量为焚烧炉200提供用于助燃的热空气，使得焚烧炉在约1200摄氏度温度条件下焚烧垃圾，以避免烟气中产生二恶英和呋喃等有害物质。
在该非限制性实施方式中，一级垃圾与一级辅助燃料的投料质量比设为4:1，二级垃圾与二级辅助燃料的投料质量比设为7:1。
尽管在此已详细描述本发明的优选实施方式，但要理解的是本发明并不局限于这里详细描述和示出的具体结构，在不偏离本发明的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。例如，焚烧炉可以仅采用一个燃烧喷管，或者，高温换热器采用诸如表面换热器之类的其它类型换热器，或者，一级辅助燃料和二级辅助燃料可以根据处理垃圾类型选用其他燃料。此外，系统中一级垃圾与一级辅助燃料的投料质量比和二级垃圾与二级辅助燃料的投料质量比可以根据具体使用条件在本发明所公开的范围内适当选取。
Claims (2)
1.一种垃圾二级高温气化焚烧系统，包括：用于一级高温气化垃圾的流化床气化炉和用于二级高温焚烧垃圾的焚烧炉，其特征在于：
所述流化床气化炉包括：流化床炉体、设置于所述流化床炉体顶壁的气化气出口、一次进风口、以及用于向所述流化床炉体内投放一级垃圾的一级垃圾入口和用于向所述流化床炉体内投放一级辅助燃料的一级辅助燃料入口，其中，所述流化床炉体的内部由布风板分隔为位于中上部的气化室以及位于下部的风室，所述一次进风口设置于所述风室的侧壁上，所述一级垃圾入口与所述一级辅助燃料入口设置在所述气化室相对的侧面上；
所述焚烧炉包括：焚烧炉本体、设置于所述焚烧炉本体顶壁的用于向所述焚烧炉内投放二级垃圾和二级辅助燃料的二级投料口、设置于所述焚烧炉本体侧壁的高温烟气出口、设置于所述焚烧炉本体内部的第一燃烧喷管和第二燃烧喷管、设置于所述焚烧炉本体底壁的二次进风口；所述二级垃圾和所述二级辅助燃料经过充分混合后输送至所述二级投料口；所述第一燃烧喷管在所述焚烧炉的中下部位置横向设置于所述焚烧炉内，并且所述第一燃烧喷管包括若干个喷孔；所述第二燃烧喷管与所述流化床炉体的所述气化气出口通过管道连通，所述第二燃烧喷管在所述第一燃烧喷管下方横向设置于所述焚烧炉内，并且所述第二燃烧喷管包括若干个喷孔，所述第一燃烧喷管和所述第二燃烧喷管在所述焚烧炉内的延伸长度等于所述焚烧炉内径的六分之五；
其中，所述流化床炉体的所述气化气出口通过管道与所述第一燃烧喷管连通，从而将所述气化室内的一级垃圾和一级辅助燃料生成的气化气输送至所述焚烧炉内，以在二级辅助燃料的辅助下高温焚烧来自所述二级投料口的二级垃圾；所述一级垃圾为生活垃圾，所述一级辅助燃料为煤粉，所述二级垃圾为医疗垃圾，所述二级辅助燃料为石油焦颗粒，所述一级垃圾与所述一级辅助燃料的投料质量比设为4:1，所述二级垃圾与所述二级辅助燃料的投料质量比设为7:1；
所述垃圾二级高温气化焚烧系统进一步包括高温换热器，所述高温换热器包括外壳、将所述外壳内部空间分隔为逆向平行的烟气流路和流体流路的中隔板、以及穿设在所述中隔板中的若干热管，其中，所述热管的蒸发端延伸于所述烟气流路中，所述热管的冷凝端延伸于所述流体流路中，来自于所述焚烧炉的所述高温烟气出口的烟气通过烟气管道经由所述高温换热器的高温烟气入口进入所述烟气流路，烟气放热后经所述高温换热器的低温烟气出口排出；来自于外部的空气通过管线经由所述高温换热器的冷空气入口进入所述流体流路，空气预热后经所述高温换热器的热空气出口输送至所述一次进风口和/或所述二次进风口。
2.如权利要求1所述的垃圾二级高温气化焚烧系统，其特征在于，所述高温换热器的热管内的工质为液态钠或钾。
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