CN105444183B - 机械炉排式垃圾单炉气化焚烧系统及其处理方法 - Google Patents
机械炉排式垃圾单炉气化焚烧系统及其处理方法 Download PDFInfo
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Abstract
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
[0001] 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
[0002] 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。
[0003] 多年来，我国对生物质、垃圾等气化焚烧技术的科学研宄，进展颇多，实验室的基 础研宄很多，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。
[0004] 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。
[0005] 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：
[0006] 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。
[0007] 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。
[0008] 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。
[0009] 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。
[0010]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
[0011]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。
[0012]本发明的目的是这样实现的：
[0013] —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，
[0014]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；
[0015] 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；
[0016] 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。
[0017] 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。
[0018] 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。
[0019] 为了提高移动炉床干燥段的供风温度，使移动炉床千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。
[0020] 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。
[0021] 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。
[0022] 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。
[0023] 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 项m、」m® u至从上到卜半径变小的锥状。 CW24] 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：
[0025]、步骤A、細气化焚烧炉与大气賴隨n，启动气化焚烧炉，将職願投入给 $4^，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 f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 焚烧炉的移动炉紅作，細垃_气體烧炉_动炉雜輕所需_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 孔伸入炉脸，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—7〇(rc ;
[0026]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 °C以上；
[0027]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，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 入落瘡口，第一烟气出口稳定产生1〇 %_2〇%的合成气，使旋风燃烧室第二烟气出口温度稳 定到850°C以上，实现垃圾连续气化焚烧处理；
[0028]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。
[0029] 由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
[0030] 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
[0031]图1为本发明的结构示意图；
[0032]图2为图1中旋风燃烧室的结构示意图。
[0033]附图标记
[0034] 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；
[0035] 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；
[0036] 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
[0037]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，
[0038] 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 1〇2、炉体、落渣口 II6,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的千燥段、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。
[0039]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 壁上均匀设有若千助燃风供风口 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。
[0040] 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2〇9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1〇7以及炉壳1〇3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2〇7,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1〇7以及旋风燃烧室3的各助燃风供风口 305连通，第二歧管2〇5的各支管上分别设置第二调节阀2〇8。
[°041] 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： C〇M2]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丨推料器1〇6往复多次推料，将从给料仓1〇2落下的垃圾原料推入给料仓1〇2、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，气化焚烧炉丨的移动炉床105工作，直到垃圾在气化焚烧炉丨的移动 ^床105堆积至所需的厚度:〇. 6-0.8m，停止向给料仓1〇2投料，气化焚烧炉1的移动炉床1〇5 停止工作，然后，用点火燃烧器通过气焚烧炉的点火助燃孔丨14伸入炉膛1〇4，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1〇5，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1〇4达到预定温度600_70(rc;-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。
[0043]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°C以上。
[0044]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千燥—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85CTC以上，实现垃圾连续气化焚烧处理。
[0045]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。
[0046]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。
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