CN105889933A - 一种垃圾焚烧设备及垃圾焚烧炉内脱酸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种垃圾焚烧设备，包括回转窑、静态燃烧室和后燃烧室；所述回转窑包括一个圆柱形的圆筒，所述回转窑上设有轴，所述回转窑绕轴旋转；静态燃烧室和后燃烧室由一个立式圆筒构成，所述圆筒内衬耐火材料，圆筒的下部是静态燃烧室，上部是后燃烧室；其中，所述回转窑内径与有效长度比值为35-38∶100，所述回转窑倾斜率为2-3％。本发明还提出应用所述设备进行垃圾焚烧和炉内脱酸的方法，该方法最大限度地去除烟气中的酸性成分，达到最佳效果，节省投资、减少运行费用，所述回转窑焚烧炉烟气净化方案采用“烟气急冷+消石灰干式除酸+活性炭喷射+袋式除尘+湿法脱酸+烟气再热”工艺对烟气进行净化处理。净化后的烟气其各项指标均能达到国家标准的要求。

Description

一种垃圾焚烧设备及垃圾焚烧炉内脱酸的方法

技术领域

本发明属于燃烧方法和燃烧设备领域，具体涉及一种燃烧废物的焚烧设备和焚烧方法。

背景技术

用焚烧法处理危险废物具有无害化程度高、减容效果好、资源化率高、占地小等优点，能将废弃物中的有害微生物、病毒等彻底杀死，绝大多数有害化合物被分解为简单的无害的物质(主要是CO₂和H₂O)，使易燃物质被彻底氧化，达到稳定状态。

焚烧处理设备包括：焚烧系统、余热利用系统、烟气处理系统及附属设施。其中，焚烧炉炉型随着焚烧技术的发展，焚烧设备的种类也越来越多，下述是几种比较成熟常用的炉型。炉排型焚烧炉：炉排型焚烧炉的特点是废物在大面积的炉排上分布，厚薄较均匀，空气沿炉排片上升，供氧均匀。由于炉排型焚烧炉的空气是通过炉排的缝隙穿越与废物混合助燃，所以，小颗粒的渣土、塑料(粒径＜5mm)等废弃物会阻塞炉排的透气孔，影响燃烧效果。旋转窑式焚烧炉：也称为回转炉、回转窑等。该设施的优点是可连续运转、进料弹性大，能够处理各种类型的固体和半固体危险废物，甚至液体废物，技术可行性指标较高。易于操作。与余热锅炉连同使用可以回收热分解过程中产生的大量能量。热解气化炉：热解气化炉燃烧机理为静态缺氧、分级燃烧，经历热解、汽化、燃尽三个阶段，即通过控制温度和炉内空气量，过剩空气系数小于1，废物缺氧燃烧，在此条件下，废物被干燥、加热、分解，其中废物中的有机物、水分和可以分解的组分被释放，热解过程中有机物可被热解转化成可燃性气体(H₂、CO等)；不可分解的可燃部分在一燃室燃烧，为一燃室提供热量直至成为灰烬。其缺点是热解过程延长了燃烧时间，热效率较低；一燃室冷热变化频率高(一天一次)，对耐火材料影响较大，不便于热回收，对自动化控制水平要求较高。流化床焚烧炉：由一个耐火材料作衬里的垂直容器和其中的惰性颗粒物组成。绝大多数的流化床装置通常仅接受一些特定的、性质比较单一的废物，不同的固体废物会干扰操作或损坏设备；由于燃烧速度快，易于生成CO，炉内温度控制比较困难。

针对危险废物，包括废药品、医药残渣、废油漆、废有机溶剂等，需处理的危险废物中有固态、半固态和液态，因此，要求焚烧炉炉型对需处理的物料有广泛的适用性和灵活性，才能保证燃烬率。

发明内容

针对本领域的不足之处，本发明的目的是提出垃圾焚烧设备。

本发明的另一目的是提出使用所述垃圾焚烧设备进行垃圾焚烧的方法。

实现本发明上述目的技术方案为：

一种垃圾焚烧设备，包括回转窑、静态燃烧室和后燃烧室。回转窑包括一个圆柱形筒体，圆筒位于托轮上，回转窑绕轴旋转。静态燃烧室和后燃烧室由一个立式圆筒构成，所述圆筒内衬耐火材料，圆筒的下部是静态燃烧室，上部是后燃烧室。

回转窑燃烧系统特别适用于焚烧处理工业危险垃圾，因其操作灵活，所以可处理具有多种理化特性、不同种类的垃圾，如固体散装垃圾、打包垃圾和液体垃圾。

其中，所述回转窑内径与有效长度比值为35-38∶100，所述回转窑倾斜率为2-3％。

其中，所述回转窑筒体设置有冷却空气喷入口，静态燃烧室壁上设置有燃烧器；回转窑筒体入口处设置有有机液体垃圾燃烧器和多种燃料燃烧器。

一种垃圾焚烧炉内脱酸方法，燃烧的垃圾包括液体垃圾和固体垃圾，液体垃圾和/或固体垃圾中含有有机卤化物，根据垃圾的热值进行配合，各类垃圾的热值范围为：4187KJ/kg～50242KJ/kg，设计配伍热值13500-15500KJ/kg(3140-3605kcal/kg)。将低热值废液、中热值废液和含氯型废液经均质罐均质后，通过喷枪喷入回转窑进行焚烧处理；燃烧时加入碳酸钙颗粒；

碳酸钙颗粒储存在筒仓中，分为两部分，一部分直接与固体垃圾混合；另一部分碳酸钙颗粒被送入碾磨机，磨成粉末后配加，然后送入静态燃烧室，产生气相反应；两部分碳酸钙质量比例为0.4-0.6∶0.6-0.4。

固体垃圾、液体垃圾、碳酸钙颗粒加入的质量比例为2500∶1000-1500∶300-400。

垃圾中，包括(空格后“固”、“液”表示形态为固体或液体)：医药废物固、废药品固、农药废物液、木材防腐剂废物固、有机溶剂废物液、废矿物油液、废乳化液液、精(蒸)馏残渣固、染料和涂料废物固、有机树脂类废物固、新化学药品废物固、感光材料废物固、含金属羟基化合物废物固、废酸液、废碱液、含有机磷化合物废物固、含酚废物液、含醚废物液、废卤化有机废物液、废有机溶剂液、含有机卤化物废物固。测定每种垃圾的热值，根据垃圾的热值进行配合，配合后确定垃圾中所含硫、卤素的含量，根据如下化学反应：

CaCO₃+2HCl＝CaCl₂+CO₂+H₂O

CaCO₃+SO₂＝CaSO₃+CO₂

CaCO₃+2HF＝CaF₂+CO₂+H₂O

确定碳酸钙用量。

进一步地，与固体垃圾混合的碳酸钙颗粒为粒径10cm以下的颗粒；送入静态燃烧室的碳酸钙颗粒为10目-30目的颗粒，优选为20目的颗粒。

所述的脱酸方法中，固体垃圾、打包垃圾和有机液体垃圾燃烧产生的烟气离开回转窑筒体时的温度为950℃，然后进入静态燃烧室，液体垃圾在静态燃烧室中使用专用燃烧器燃烧，离开时烟气温度高于1100℃，烟气流速3.4-4.0m/s，在后燃烧室停留时间为2s，后燃烧室温度1100-1180℃。

含有无机组分和金属物的垃圾燃烧形成熔浆，通过回转窑流至转窑低端，进入排渣机。

烟气继续进入“后燃烧区”，根据相关规范，在这个区域至少停留2秒，温度不低于1100℃。为了确保所有运行工况下烟气都能达到此温度，燃烧炉中还安装了辅助燃烧器，如果低于此温度，辅助燃烧器会自动启动。

为了避免有害气体泄漏，燃烧系统在微负压条件下运行。

所述的脱酸方法中，后燃烧室产生的烟气进入余热锅炉，然后经过干式喷入氢氧化钙和活性炭，经过袋式除尘装置，再用水、金属萃取剂溶液、焦亚硫酸钠溶液中的一种或多种喷淋洗涤之后，经过烟囱排放至大气中。

其中，固体垃圾、液体垃圾、氢氧化钙、活性炭加入的质量比例为2500∶1000-1500∶650-750∶5-10。

其中，固体垃圾、液体垃圾、金属萃取剂、焦亚硫酸钠加入的质量比例为2500∶1000-1500∶0.1-0.2∶0.1-0.2。

优选地，从余热锅炉出来的烟气先经过急冷塔(18)，其中，所述烟囱的高度为50-100m。优选为50m。所述急冷塔烟气进口温度为510-530℃，急冷塔采用双流体喷雾急冷。

高温烟气经过余热锅炉温度降至520℃，经烟道从上方进入急冷塔，急冷塔上设置的双流体喷枪。在压缩空气的作用下，在喷枪的内部，压缩空气与水经过若干次的打击，自来水被雾化成0.08mm左右的水滴，被雾化后的水滴与高温烟气充分换热，在短时间内迅速蒸发，带走热量。使得烟气温度在瞬间(小于1秒)被降至200℃以下，且含水率(质量比)小于3％。由于烟气在200～500℃之间停留时间小于1s，因此防止了二噁英的再合成。

垃圾燃烧所需空气分为：回转窑燃烧空气；回转窑冷却空气；燃烧器燃烧、冲洗和净化空气；

固体垃圾、打包垃圾和有机液体垃圾燃烧产生的烟气离开筒体时的温度为950℃，然后进入静态燃烧室，液体垃圾在静态燃烧室中由专用燃烧器燃烧，离开时烟气温度高于1100℃。

本发明的有益效果在于：

高温烟气离开后燃烧室产生的烟气进入余热锅炉。一方面可回收热能用于工业生产，另一方面降低烟气温度，保证后续设备的使用。

优选用急冷塔快速降低余热锅炉排出的烟气，降低了二噁英产生的几率。符合2005年5月24日实行的《危险废物集中焚烧处置工程建设技术规范》。

本发明提出的方法，最大限度地去除烟气中的有害成分，达到最佳效果，又节省投资、减少运行费用，本项目回转窑焚烧炉烟气净化方案采用“烟气急冷+消石灰干式除酸+活性炭喷射+袋式除尘+湿法脱酸+烟气再热”工艺对烟气进行净化处理。净化后的烟气其各项指标均能达到欧盟2000标准的要求。

附图说明

图1为本发明垃圾焚烧的工艺流程图；

图2为本发明焚烧设备的结构简图；

图3为本发明垃圾焚烧的工艺结构图；

图中，1为链板输送机，2为料斗，3为双翻板阀，4为冷却水进口，5为冷却水出口，6为燃烧空气喷入口，7为有剂液体废物入口，8为天然气入口，9为烧嘴(燃烧器)，10为回转窑，11为后燃烧室，12为静态燃烧室，13为余热锅炉，14为干式反应塔，15为袋式除尘器，16为喷淋塔，17为烟囱，18为急冷塔，19为热交换器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。本领域技术人员应当知晓，以下实施例仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例中，如无特别说明，所采用的技术手段均为本领域常规的技术手段。

实施例1垃圾焚烧设备

参见图2，一种垃圾焚烧设备，包括回转窑10、静态燃烧室12和后燃烧室11。回转窑包括一个圆柱形筒体，筒体倾斜角度：2％，圆筒位于托轮上，转窑绕轴旋转。静态燃烧室和后燃烧室由一个立式圆筒构成(由钢板和耐火材料组成的圆柱筒体)，内衬耐火材料，圆筒的下部是静态燃烧室12，上部是后燃烧室11。燃烧空气喷入口6位于回转窑燃烧筒体入口处，然后穿过垃圾层。冷却水入口4和冷却水出口5位于回转窑筒体前端板上。燃烧器的燃烧、冲洗和净化空气由喷嘴(燃烧器)9喷入静态燃烧室12。

液体垃圾通过有机液体废物入口7进入，采用下列燃烧器焚烧：辅助燃烧器，安装在回转窑筒体入口处；两只多种燃料(液体垃圾和柴油)燃烧器，安装在静态燃烧室。

回转窑内径：3600mm，有效长度：10000mm，窑体外表面温度：～245℃。旋转速度：R＝0.2～1.2转/min，运行温度：950℃，停留时间：固废45～120min，烟气3S。驱动方式：通过两个支撑滚筒回转窑进行旋转，驱动设备为变频调速电机和开式齿轮减速机。

包含本实施例垃圾焚烧设备的垃圾处理系统，还包括顺次连接的余热锅炉13、急冷塔18、干式反应塔14、袋式除尘器15、喷淋塔16和烟囱17；烟囱的高度为50m(图3)。

实施例2垃圾焚烧

处理流程见图1。本实施例选用的垃圾包括：

废物类别	形态	数量(t/a)
			医药废物	固	650
废药物、药品	固	430
			农药废物	液	460
木材防腐剂废物	固	960
			有机溶剂废物	液	1750
废矿物油	液	1300
			废乳化液	液	730
精(蒸)馏残渣	渣固	3600
			染料、涂料废物	固	5200
有机树脂类废物	固	2640
			新化学药品废物	固	930
感光材料废物	固	720
			含金属羟基化合物废物	固	760
废酸	液	300
			废碱	液	300
含有机磷化合物废物	固	520
			含酚废物	液	480
含醚废物	液	660
			废卤化有机废物	液	800
废有机溶剂	液	3810
			含有机卤化物废物	固	1600

测定每种垃圾的热值，垃圾的热值范围为4187KJ/kg～50242KJ/kg，根据垃圾的热值进行配合，(采用高低热值垃圾搭配的方式进行配伍，采用热值4187的低热值垃圾1吨，则混合热值为23260的高热值垃圾1.1吨，将混合后的垃圾配伍成热值达到14200KJ/kg)。使进入燃烧设备的热值为14200KJ/kg，则物料流量为：固体废物2500kg/h，液体废物1300kg/h，碳酸钙354kg/h。桥式起重机将固体散装垃圾送入燃烧系统链板输送机1，进入料斗2，经过双翻板阀3(上下设置了两个翻板阀)输送至回转窑窑头，经过一个斜槽落到转窑的内表面上。第一部分碳酸钙(粒径10cm以下)加入到料斗2中，第一部分碳酸钙占总碳酸钙的比例为50％。

将低热值废液、中热值废液和含氯型废液经均质罐均质后，通过喷枪喷入回转窑进行焚烧处理；危险废物通过进料机构送入回转窑本体内进行高温欠氧焚烧，经过60min的焚烧，物料被彻底焚烧成高温可燃烟气和残渣，回转窑的运行进行控制，保持约50mm厚的稳定渣层可以起到保护耐火层作用，其操作温度应控制在800℃～900℃，高温烟气从窑尾进入静态燃烧室12和后燃烧室11，后燃烧室运行参数：停留时间：＞2s，操作温度：1100℃～1170℃，焚烧温度：1155℃，烟气流速：3.5m/s。焚烧残渣从窑尾进入水封刮板出渣机，经水冷后排出，可以直接综合利用或安全填埋，无需固化填埋。

在静态燃烧室12设置三个多燃料低氮燃烧器，保证静态燃烧室烟气温度达到标准以及烟气有足够的扰动。第二部分碳酸钙(粒径20目)通过燃烧器加入到静态燃烧室12中。

回转窑本体内的可燃气体在二燃室内得到充分燃烧，并提高二燃室温度，在二燃室内温度始终维持在1100℃以上，根据设计计算，满足国家停留时间2s以上的要求，在此条件下，烟气中的二噁英和其它有害成份的99.99％将被分解掉。二燃室出口烟气中氧含量自动达到6％-10％(干烟气)。

参见图3。高温烟气经过余热锅炉13温度降至520℃，经烟道从上方进入急冷塔18，急冷塔上设置的双流体喷枪。在压缩空气的作用下，在喷枪的内部，压缩空气与水经过若干次的打击，自来水被雾化成0.08mm左右的水滴，被雾化后的水滴与高温烟气充分换热，在短时间内迅速蒸发，带走热量。使得烟气温度在瞬间(小于1秒)被降至200℃以下，且含水率(质量比)小于3％。由于烟气在200～500℃之间停留时间小于1s，因此防止了二噁英的再合成。根据2005年5月24日实行的《危险废物集中焚烧处置工程建设技术规范》，危险废物焚烧烟气需在200～500℃急冷，即余热锅炉出口温度需大于500℃，考虑到焚烧负荷波动对余热锅炉出口烟气温度的影响，余热锅炉出口烟气温度设计为520℃；急冷塔进口温度设计为520℃。急冷塔由急冷塔筒体和双流体喷雾系统组成。

急冷塔18出来的烟气加入干式反应塔14，经过干式喷入氢氧化钙和活性炭，经过袋式除尘器15，再用水、金属萃取剂(双(正辛基亚砜乙基)醚)溶液、焦亚硫酸钠溶液在喷淋塔16中喷淋洗涤之后，经过热交换器19、烟囱17排放至大气中(排放指标见表1)。药剂流量：氢氧化钙698kg/h，金属萃取剂0.17kg/h，焦亚硫酸钠0.17kg/h。

表1：排放气体的污染物指标

实施例3垃圾焚烧

处理流程、处理的垃圾同实施例1。

测定每种垃圾的热值，根据垃圾的热值进行配合，使进入燃烧设备的热值为15000KJ/kg，则物料流量为：固体废物2300kg/h，液体废物1400kg/h，碳酸钙330kg/h。第一部分碳酸钙(粒径10cm以下)加入到料斗2中，第一部分碳酸钙占总碳酸钙的比例为40％。

将低热值废液、中热值废液和含氯型废液经均质罐均质后，通过喷枪喷入回转窑进行焚烧处理；危险废物通过进料机构送入回转窑本体内进行高温欠氧焚烧，经过60min的焚烧，物料被彻底焚烧成高温可燃烟气和残渣，回转窑的运行进行控制，保持约50mm厚的稳定渣层可以起到保护耐火层作用，其操作温度控制在880℃，高温烟气从窑尾进入静态燃烧室12和后燃烧室11，后燃烧室运行参数：停留时间：＞2s，操作温度：1100℃～1160℃，焚烧温度：1150℃，烟气流速：3.8m/s。第二部分碳酸钙(粒径20目)通过燃烧器加入到静态燃烧室12中。

药剂流量：氢氧化钙665kg/h，金属萃取剂0.15kg/h，焦亚硫酸钠0.15kg/h。

表1：排放气体的污染物指标

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种垃圾焚烧设备，其特征在于，包括回转窑、静态燃烧室和后燃烧室；

所述回转窑包括一个圆柱形的圆筒，所述回转窑上设有轴，所述回转窑绕轴旋转；静态燃烧室和后燃烧室由一个立式圆筒构成，所述圆筒内衬耐火材料，圆筒的下部是静态燃烧室，上部是后燃烧室；

其中，所述回转窑内径与有效长度比值为35-38∶100，所述回转窑倾斜率为2-3％。

2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧设备，其特征在于，所述回转窑筒体设置有冷却空气喷入口，静态燃烧室壁上设置有燃烧器；回转窑筒体入口处设置有有机液体垃圾燃烧器和多种燃料燃烧器。

3.包含权利要求1或2所述垃圾焚烧设备的垃圾处理系统，其特征在于，还包括依次连接的余热锅炉、急冷塔、干式反应塔、袋式除尘装置、喷淋洗涤塔和烟囱；所述烟囱的高度为50m。

4.一种垃圾焚烧炉内脱酸方法，其特征在于，使用权利要求3所述的设备；

燃烧的垃圾包括液体垃圾和固体垃圾，液体垃圾和/或固体垃圾中含有有机卤化物，根据垃圾的热值进行配合，各类垃圾的热值范围为4187KJ/kg～50242KJ/kg，设计配伍热值13500-15500KJ/kg；燃烧时加入碳酸钙颗粒；

所述碳酸钙颗粒分为两部分，一部分直接与固体垃圾混合，另一部分碳酸钙颗粒被送入碾磨机，磨成粉末后配加，然后送入静态燃烧室，产生气相反应；两部分碳酸钙质量比例为0.4-0.6∶0.6-0.4；

固体垃圾、液体垃圾、碳酸钙颗粒加入的质量比例为2500∶1000-1500∶300-400。

5.根据权利要求4所述的脱酸方法，其特征在于，与固体垃圾混合的碳酸钙颗粒为粒径10cm以下的颗粒；送入静态燃烧室的碳酸钙颗粒为10目-30目的颗粒。

6.根据权利要求4所述的脱酸方法，其特征在于，固体垃圾、打包垃圾和有机液体垃圾燃烧产生的烟气离开回转窑筒体时的温度为850-950℃，然后进入静态燃烧室，液体垃圾在静态燃烧室中进行燃烧，离开时烟气温度高于1100℃.，在后燃烧室停留时间为2s，后燃烧室温度1100-1180℃。

7.根据权利要求4所述的脱酸方法，其特征在于，后燃烧室产生的烟气进入余热锅炉，再经过急冷塔降温，然后经过干式喷入氢氧化钙和活性炭，经过袋式除尘装置，再用水、金属萃取剂溶液、焦亚硫酸钠溶液中的一种或多种喷淋洗涤之后，经过烟囱排放至大气中。

8.根据权利要求7所述的脱酸方法，其特征在于，固体垃圾、液体垃圾、氢氧化钙、活性炭加入的质量比例为2500∶1000-1500∶650-750∶5-10。

9.根据权利要求7所述的脱酸方法，其特征在于，固体垃圾、液体垃圾、金属萃取剂、焦亚硫酸钠加入的质量比例为2500∶1000-1500∶0.1-0.2∶0.1-0.2。

10.根据权利要求7-9任一所述的脱酸方法，其特征在于，从余热锅炉出来的烟气先经过急冷塔，然后被干式喷入氢氧化钙和活性炭；所述急冷塔烟气进口温度为510-530℃，急冷塔采用双流体喷雾急冷。