CN105444183B - 机械炉排式垃圾单炉气化焚烧系统及其处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械炉排式垃圾单炉气化焚烧系统，包括气化焚烧炉、旋风燃烧室及其供风系统，气化焚烧炉包括给料仓、炉体，给料仓、炉体之间设有堆料密封段，炉体的上端拱起并设置第一烟气出口，所述旋风燃烧室用于二次燃烧，旋风燃烧室设置烟气入口连接第一烟气出口，垃圾处理方法包括：步骤A、起炉、烘炉；步骤B、使垃圾在炉膛内燃烧；步骤C、实现垃圾连续气化焚烧处理；步骤D、待垃圾和垃圾残渣燃烬后，关闭机械炉排式垃圾单炉气化焚烧系统。使用本机械炉排式垃圾单炉气化焚烧系统处理垃圾，能够实现大规模的垃圾连续气化焚烧处理，垃圾处理量更大，垃圾输送能力更强，热量的回收效率较高，能够有效地减少污染物排量。

Description

机械炉排式垃圾单炉气化焚烧系统及其处理方法

技术领域

本发明属于固体废弃物焚烧处理技术领域，尤其涉及机械炉排式垃圾单炉气化焚烧系统及其处理方法。

背景技术

现有的垃圾处理技术主要有焚烧、卫生填埋、堆肥、废品回收等。在垃圾处理常规技术中，焚烧处理具有减量效果明显，无害化彻底，占地量小，余热能得到利用，二次污染少等优点，符合我国可持续发展的战略要求。但随着国内外对环保要求的不断提高，如何增强对二次污染的控制尤为重要。因此，垃圾热解气化焚烧技术被逐渐推到工业化应用的道路上，特别是针对国内垃圾现在主要采用的是各类焚烧技术，气化焚烧技术广泛的工业化将带来国内垃圾处理行业的技术革新换代。

多年来，我国对生物质、垃圾等气化焚烧技术的科学研究，进展颇多，实验室的基础研究很多，也有应用研究，如：回转窑式、立式和流化床式的干馏气化或气化高温熔融技术等。但技术推广应用上还是存在一定限制，原料种类、垃圾处理量、二次污染控制和经济效益等是主要因素。

在现有的焚烧工艺和设备中，炉排型焚烧炉形式多样，其应用占全世界垃圾焚烧市场总量的80％以上，其中有在炉体内采用机械式逆推炉排、顺推炉排或组合炉排，也有采用链板式和滚筒式等炉排。

综上所述，典型的气化焚烧炉，各有其自身优点，但在我国实际应用中需要解决的问题和不足：

1.对于我国生活垃圾含水量高、成分复杂等特性，移动炉床的技术使用，对垃圾的输送能力需要重点考虑。

2.随着垃圾产生量的不断增多，垃圾堆积如山，垃圾处理量必须得到有效的提高，才能适应市场需求。

3.面对严格的污染物排放要求，二次污染控制是技术上需要解决的核心问题。

4.为了有效的提高经济效益，垃圾热处理过程中，热量的回收效率需要提高。现有的垃圾热处理技术通常采用锅炉产生蒸汽推到汽轮机发电，整个转换热效率损耗较大，处理相同的垃圾量，相对减少热损耗和提高热交换效率就可以提高热效率。

现有的气化焚烧炉如以下两个发明专利：多列分段驱动复合式生活垃圾焚烧炉(ZL200710092508.9)和两段式垃圾焚烧炉(ZL201010268376.2)中未解决的问题：垃圾热处理模式比较落后，只是干燥-燃烧-燃烬，固体燃烧释放热量的过程；炉内热化学反应以氧化反应为主，还原反应辅助，易产生二次污染物；垃圾在炉内燃烧时，过氧系数大，一次风、二次风供入量大，烟气中粉尘含量较高，对热能回收系统和烟气处理系统影响较大，容易积灰，烟气量较大，降低了热转换效率；没有单独设置的气化炉和燃烬炉，只能分次处理垃圾，无法实现大规模的垃圾连续气化焚烧处理，垃圾处理量较小。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种机械炉排式垃圾单炉气化焚烧系统及其处理方法，使用机械炉排式垃圾单炉气化焚烧系统处理垃圾，垃圾输送能力更强，垃圾处理量更大，能够减少热损耗和提高热交换效率，热量的回收效率较高，且能够有效地减少污染物排放量。

本发明的目的是这样实现的：

一种机械炉排式垃圾单炉气化焚烧系统，包括气化焚烧炉、旋风燃烧室、供风系统，

所述气化焚烧炉包括炉架，以及在炉架上沿进料方向依次设置的给料仓、炉体、落渣口，所述炉体包括炉壳、移动炉床，所述移动炉床采用机械炉排，所述炉壳、移动炉床围成气化焚烧炉的炉膛，所述移动炉床沿进料方向依次设为干燥段、气化段、燃烬段，移动炉床的下方设有至少两个独立设置的一次风室，移动炉床的下方的一次风室分为两组，其中一组一次风室对应移动炉床的干燥段、气化段，另一组一次风室对应移动炉床的燃烬段，所述给料仓、炉体之间设有堆料密封段，所述炉架上设有推料器，所述推料器位于给料仓的下方，用于将给料仓内的垃圾推入炉膛内，所述炉壳呈拱起状，炉壳的拱顶设置第一烟气出口，炉壳的前拱、后拱上分别设置二次供风口，所述二次供风口位于移动炉床干燥段、气化段的正上方；

所述旋风燃烧室用于二次燃烧，旋风燃烧室的上端设有燃烧室点火助燃孔，旋风燃烧室的下端设置出渣口，所述旋风燃烧室圆周壁的上部设置烟气入口，该烟气入口通过管道连接炉壳拱顶的第一烟气出口，所述旋风燃烧室圆周壁的下部设置第二烟气出口，所述旋风燃烧室的圆周壁上均匀设有若干助燃风供风口，各助燃风供风口均位于烟气入口、第二烟气出口之间；

所述供风系统包括鼓风机、第一歧管、第二歧管，所述鼓风机的进气口与大气连通，所述鼓风机的出气口分别连接第一歧管、第二歧管的总管，所述第一歧管的支管分别与移动炉床干燥段、气化段下方的各一次风室以及炉壳前拱、后拱上的二次供风口连通，第一歧管的各支管上分别设置第一调节阀，所述第二歧管的支管分别与移动炉床燃烬段下方的各一次风室以及旋风燃烧室的各助燃风供风口连通，第二歧管的各支管上分别设置第二调节阀。

为了有利于管道的安装，优选地，所述烟气入口、第二烟气出口位于旋风燃烧室圆周壁的相反侧。

为了使燃烧后产生的高温烟气容易排出，优选地，所述第二烟气出口沿旋风燃烧室圆周壁径向或切向设置。

为了提高移动炉床干燥段的供风温度，使移动炉床干燥段的干燥效果更好，优选地，所述第一歧管的总管上设有空气预热器。

为了对第一歧管内的空气进行加热，所述空气预热器采用电加热器。

为了更好的适应工厂内的安装空间，所述炉壳的前拱为平直结构。

为了更好的适应工厂内的安装空间，所述炉壳的前拱为后端向上倾斜结构。

为了在对旋风燃烧室保温的前提下排出烟气沉降产生的废渣，所述旋风燃烧室下端的出渣口呈从上到下半径变小的锥状。

一种机械炉排式垃圾单炉气化焚烧系统的垃圾处理方法，该方法按以下步骤进行：

步骤A、关闭气化焚烧炉与大气通风的闸门，启动气化焚烧炉，将垃圾原料投入给料仓，推料器往复多次推料，将从给料仓落下的垃圾原料推入给料仓、气化焚烧炉之间的堆料密封段，使堆料密封段形成堆料密封状态，多余的垃圾落入气化焚烧炉的移动炉床，气化焚烧炉的移动炉床工作，直到垃圾在气化焚烧炉的移动炉床堆积至所需的厚度，停止向给料仓投料，气化焚烧炉的移动炉床停止工作，然后，用点火燃烧器通过气焚烧炉的点火助燃孔伸入炉膛，在点火燃烧器的作用下，对气化焚烧炉进行起炉、烘炉，待这一过程稳定完成，使气化焚烧炉炉膛达到预定温度600-700℃；

步骤B、启动、调节供风系统，调节气化焚烧炉以及供风系统的工艺参数，向给料仓投料，炉内的移动炉床工作输送垃圾，垃圾在炉膛内开始进行燃烧，使炉膛内燃烧状态温度稳定到850℃以上；

步骤C、调节气化焚烧炉、旋风燃烧室以及供风系统的各工艺参数，使炉床上的垃圾热处理方式从干燥→燃烧→燃烬的过程过渡到干燥→热解气化→燃烬的过程，底渣输送入落渣口，第一烟气出口稳定产生10％-20％的合成气，使旋风燃烧室第二烟气出口温度稳定到850℃以上，实现垃圾连续气化焚烧处理；

步骤D、需检修或停炉时，停止投料，调节气化焚烧炉、旋风燃烧室以及供风系统的工艺参数，使气化焚烧炉逐渐恢复到燃烧状态，待垃圾和垃圾残渣燃烬后，关闭机械炉排式垃圾单炉气化焚烧炉以及供风系统。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明采用旋风燃烧室对焚烧炉产生的合成器进行二次燃烧，在助燃供风的作用下，燃烧更为充分，热量的回收效率较高，且能够减少污染物的排放量。对移动炉床干燥段、气化段分别进行供风，可以单独提高移动炉床干燥段供风的风温，使移动炉床干燥段的干燥效果更好，有利于后续的气化、二次燃烧步骤。本发明构思新颖，垃圾处理量大，适应我国生活垃圾含水量高、成分复杂等特性，提高了垃圾处理过程中的能量转化效率和降低烟气中污染物排放量，有效防止二次污染，且能够实现大规模的垃圾连续气化焚烧处理，保证垃圾气化焚烧效果和灰渣热灼减率，相对减少热损耗和提高热交换效率，提高了热效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中旋风燃烧室的结构示意图。

附图标记

1为气化焚烧炉，101为炉架，102为给料仓，103为炉壳，104为炉膛，105为炉床，106为推料器，107为一次风室，108为堆料密封段，112为第一烟气出口，114为点火助燃孔，115为二次供风口，116为落渣口；

2为供风系统，203为鼓风机，204为第一歧管，205为第二歧管，207为第一调节阀，208为第二调节阀，209为空气预热器；

3为旋风燃烧室，301为燃烧室点火助燃孔，302为出渣口，303为烟气入口，304为第二烟气出口，305为助燃风供风口。

具体实施方式

参见图1，为机械炉排式垃圾单炉气化焚烧系统的一种较佳的实施例，包括气化焚烧炉1、旋风燃烧室3、供风系统2，

所述气化焚烧炉1包括炉架101，以及在炉架101上沿进料方向依次设置的给料仓102、炉体、落渣口116，所述炉体包括炉壳103、移动炉床105，所述移动炉床105采用分段独立驱动的机械炉排式移动炉床105，机械炉排式移动炉床105的炉排是由活动炉排板与固定炉排板前后重叠，相间排列汇集而成，相邻的多组活动炉排板通过拉杆连接，采用一套驱动装置驱动。机械炉排式移动炉床105作为输送垃圾的载体，其实施方式可以是各类型移动炉床105，如链板式、滚筒式、多段式炉排系统等。所述炉壳103、移动炉床105围成气化焚烧炉1的炉膛104，所述移动炉床105沿进料方向依次设为干燥段、气化段、燃烬段，移动炉床105的下方设有至少两个独立设置的一次风室107，移动炉床105的下方的一次风室107分为两组，其中一组一次风室107对应移动炉床105的干燥段、气化段，另一组一次风室对应移动炉床105的燃烬段，所述给料仓102、炉体之间设有堆料密封段108，所述炉架101上设有推料器106，所述推料器106位于给料仓102的下方，用于将给料仓102内的垃圾推入炉膛104内，所述给料仓102、炉体之间设有堆料密封段108，推料器106工进到位处于堆料密封段108内，垃圾原料从给料仓102放入落下，推料器106后退，再推进，往复多次推料在堆料密封段108形成堆料，使炉体入口处于堆料密封状态，增强炉体密封效果，解决推料器106和给料仓102容易漏气问题。需要完全清炉处理掉所有垃圾时，推料器106再往前推进一半行程，将垃圾完全推入炉体内，使炉体入口失去堆料密封效果。所述炉壳103呈拱起状，所述炉壳103的前拱为平直结构，或者，所述炉壳103的前拱为后端向上倾斜结构。炉壳103的拱顶设置第一烟气出口112，炉壳103的前拱、后拱上分别设置二次供风口115，各二次供风口115均位于移动炉床105干燥段、气化段的正上方。

参见图2，所述旋风燃烧室3用于二次燃烧，旋风燃烧室3的上端设有燃烧室点火助燃孔301，旋风燃烧室3的下端设置出渣口302，本实施例中，所述旋风燃烧室3下端的出渣口302呈从上到下半径变小的锥状。所述旋风燃烧室3圆周壁的上部设置烟气入口303，该烟气入口303通过管道连接炉壳103拱顶的第一烟气出口112，所述旋风燃烧室3圆周壁的下部设置第二烟气出口304，所述烟气入口303、第二烟气出口304位于旋风燃烧室3圆周壁的相反侧，所述第二烟气出口304沿旋风燃烧室3圆周壁径向或切向设置。所述旋风燃烧室3的圆周壁上均匀设有若干助燃风供风口305，各助燃风供风口305均位于烟气入口303、第二烟气出口304之间。

参见图1，所述供风系统2包括鼓风机203、第一歧管204、第二歧管205，所述鼓风机203的进气口与大气连通，所述鼓风机203的出气口分别连接第一歧管204、第二歧管205的总管，所述第一歧管204的总管上设有空气预热器209。所述空气预热器209采用电加热器，当然，空气预热器209也可以直接采用设于锅炉内的空气预热器209。所述第一歧管204的支管分别与移动炉床105干燥段、气化段下方的各一次风室107以及炉壳103前拱、后拱上的二次供风口115连通，第一歧管204的各支管上分别设置第一调节阀207，所述第二歧管205的支管分别与移动炉床105燃烬段下方的各一次风室107以及旋风燃烧室3的各助燃风供风口305连通，第二歧管205的各支管上分别设置第二调节阀208。

一种机械炉排式垃圾单炉气化焚烧系统的垃圾处理方法，该方法按以下步骤进行：

步骤A、关闭气化焚烧炉1与大气通风的闸门，启动气化焚烧炉1，将垃圾原料投入给料仓102，推料器106往复多次推料，将从给料仓102落下的垃圾原料推入给料仓102、气化焚烧炉1之间的堆料密封段108，使堆料密封段108形成堆料密封状态，多余的垃圾落入气化焚烧炉1的移动炉床105，气化焚烧炉1的移动炉床105工作，直到垃圾在气化焚烧炉1的移动炉床105堆积至所需的厚度：0.6-0.8m，停止向给料仓102投料，气化焚烧炉1的移动炉床105停止工作，然后，用点火燃烧器通过气焚烧炉的点火助燃孔114伸入炉膛104，在点火燃烧器的作用下，对气化焚烧炉1进行起炉、烘炉，烘炉时，所堆积的垃圾可以保护移动炉床105，防止烧损炉床105。待这一过程稳定完成，使气化焚烧炉1炉膛104达到预定温度600-700℃；烘炉的目的是为了脱除衬里中的自然水和结晶水，以免在开工时由于炉温上升太快，水份大量膨胀造成炉体胀裂、鼓泡或变形甚至炉墙倒塌，影响加热炉炉墙的强度和使用寿命。

步骤B、启动、调节供风系统2，调节气化焚烧炉1以及供风系统2的工艺参数(推料器106速度、炉排速度、一次风温、风压和风量、二次风温、风压和风量、炉温、炉内负压、料层厚度等)，向给料仓102投料，炉内的移动炉床105工作输送垃圾，垃圾在炉膛104内开始进行燃烧，使炉膛104内燃烧状态温度稳定到850℃以上。

步骤C、调节气化焚烧炉1、旋风燃烧室3以及供风系统2的各工艺参数，使炉床105上的垃圾热处理方式从干燥→燃烧→燃烬的过程过渡到干燥→热解气化→燃烬的过程，底渣输送入落渣口，第一烟气出口112稳定产生10％-20％的合成气，使旋风燃烧室3第二烟气出口304温度稳定到850℃以上，实现垃圾连续气化焚烧处理。

步骤D、需检修或停炉时，停止投料，调节气化焚烧炉1、旋风燃烧室3以及供风系统2的工艺参数，使气化焚烧炉1逐渐恢复到燃烧状态，待垃圾和垃圾残渣燃烬后，关闭机械炉排式垃圾单炉气化焚烧炉1以及供风系统2。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种机械炉排式垃圾单炉气化焚烧系统，其特征在于：包括气化焚烧炉、旋风燃烧室、供风系统，

所述气化焚烧炉包括炉架，以及在炉架上沿进料方向依次设置的给料仓、炉体、落渣口，所述炉体包括炉壳、移动炉床，所述移动炉床采用机械炉排，所述炉壳、移动炉床围成气化焚烧炉的炉膛，所述移动炉床沿进料方向依次设为干燥段、气化段、燃烬段，移动炉床的下方设有至少两个独立设置的一次风室，移动炉床的下方的一次风室分为两组，其中一组一次风室对应移动炉床的干燥段、气化段，另一组一次风室对应移动炉床的燃烬段，所述给料仓、炉体之间设有堆料密封段，所述炉架上设有推料器，所述推料器位于给料仓的下方，用于将给料仓内的垃圾推入炉膛内，所述炉壳呈拱起状，炉壳的拱顶设置第一烟气出口，炉壳的前拱、后拱上分别设置二次供风口，所述二次供风口位于移动炉床干燥段、气化段的正上方；

所述旋风燃烧室用于二次燃烧，旋风燃烧室的上端设有燃烧室点火助燃孔，旋风燃烧室的下端设置出渣口，所述旋风燃烧室圆周壁的上部设置烟气入口，该烟气入口通过管道连接炉壳拱顶的第一烟气出口，所述旋风燃烧室圆周壁的下部设置第二烟气出口，所述旋风燃烧室的圆周壁上均匀设有若干助燃风供风口，各助燃风供风口均位于烟气入口、第二烟气出口之间；

所述供风系统包括鼓风机、第一歧管、第二歧管，所述鼓风机的进气口与大气连通，所述鼓风机的出气口分别连接第一歧管、第二歧管的总管，所述第一歧管的支管分别与移动炉床干燥段、气化段下方的各一次风室以及炉壳前拱、后拱上的二次供风口连通，第一歧管的各支管上分别设置第一调节阀，所述第二歧管的支管分别与移动炉床燃烬段下方的各一次风室以及旋风燃烧室的各助燃风供风口连通，第二歧管的各支管上分别设置第二调节阀。

2.根据权利要求1所述的一种机械炉排式垃圾单炉气化焚烧系统，其特征在于：所述烟气入口、第二烟气出口位于旋风燃烧室圆周壁的相反侧。

3.根据权利要求1所述的一种机械炉排式垃圾单炉气化焚烧系统，其特征在于：所述第二烟气出口沿旋风燃烧室圆周壁径向或切向设置。

4.根据权利要求1所述的一种机械炉排式垃圾单炉气化焚烧系统，其特征在于：所述第一歧管的总管上设有空气预热器。

5.根据权利要求4所述的一种机械炉排式垃圾单炉气化焚烧系统，其特征在于：所述空气预热器采用电加热器。

6.根据权利要求1所述的一种机械炉排式垃圾单炉气化焚烧系统，其特征在于：所述炉壳的前拱为平直结构。

7.根据权利要求1所述的一种机械炉排式垃圾单炉气化焚烧系统，其特征在于：所述炉壳的前拱为后端向上倾斜结构。

8.根据权利要求1所述的一种机械炉排式垃圾单炉气化焚烧系统，其特征在于：所述旋风燃烧室下端的出渣口呈从上到下半径变小的锥状。

9.一种权利要求1至8任一机械炉排式垃圾单炉气化焚烧系统的垃圾处理方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：

步骤A、关闭气化焚烧炉与大气通风的闸门，启动气化焚烧炉，将垃圾原料投入给料仓，推料器往复多次推料，将从给料仓落下的垃圾原料推入给料仓、气化焚烧炉之间的堆料密封段，使堆料密封段形成堆料密封状态，多余的垃圾落入气化焚烧炉的移动炉床，气化焚烧炉的移动炉床工作，直到垃圾在气化焚烧炉的移动炉床堆积至所需的厚度，停止向给料仓投料，气化焚烧炉的移动炉床停止工作，然后，用点火燃烧器通过气焚烧炉的点火助燃孔伸入炉膛，在点火燃烧器的作用下，对气化焚烧炉进行起炉、烘炉，待这一过程稳定完成，使气化焚烧炉炉膛达到预定温度600-700℃；

步骤B、启动、调节供风系统，调节气化焚烧炉以及供风系统的工艺参数，向给料仓投料，炉内的移动炉床工作输送垃圾，垃圾在炉膛内开始进行燃烧，使炉膛内燃烧状态温度稳定到850℃以上；

步骤C、调节气化焚烧炉、旋风燃烧室以及供风系统的各工艺参数，使炉床上的垃圾热处理方式从干燥→燃烧→燃烬的过程过渡到干燥→热解气化→燃烬的过程，底渣输送入落渣口，第一烟气出口稳定产生10％-20％的合成气，使旋风燃烧室第二烟气出口温度稳定到850℃以上，实现垃圾连续气化焚烧处理；

步骤D、需检修或停炉时，停止投料，调节气化焚烧炉、旋风燃烧室以及供风系统的工艺参数，使气化焚烧炉逐渐恢复到燃烧状态，待垃圾和垃圾残渣燃烬后，关闭机械炉排式垃圾单炉气化焚烧炉以及供风系统。