CN106871128B - 一种基于微波淬灭的并联式复合结构垃圾热解处置装置及其处置方法 - Google Patents

一种基于微波淬灭的并联式复合结构垃圾热解处置装置及其处置方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种基于微波淬灭的并联式复合结构垃圾热解处置方法，包括垃圾进料装置、热解炉、微波燃烧炉、尾气净化装置以及炉渣固废清理装置，把垃圾在热解炉中热解后的残碳排入微波燃烧炉中作为强吸波介质，使其快速升温将热解炉中产生的热解气在穿过高温残碳层时充分燃烧，从而彻底消除热解气中的二恶英等有毒有害气体，更大程度地减小垃圾焚烧对环境的损害。步骤简单、操作方便、实用性强。

Description

一种基于微波淬灭的并联式复合结构垃圾热解处置装置及其 处置方法
技术领域
本发明属于垃圾处理领域，特别涉及一种基于微波淬灭的并联式复合结构垃圾热解处置方法。
背景技术
近20年来，我国的城市化进程加快，城市数量和规模不断扩大，但由于环境保护基础建设严重滞后，使得城市垃圾对城市生态环境的污染日益严重。目前，我国每年产生近10亿吨城市垃圾，而且仍以年平均10％左右的速度增长。
目前，国内垃圾的数量及危害性不断增加，其处理技术主要为传统的直接焚烧法。虽然能够在一定程度上使垃圾减量化，但该方法属富氧燃烧且焚烧烟尘尾气处理量大，需要配备完善的尾气净化系统。因而造成初投资过大且过程中容易产生二恶英等有毒有害物质污染环境，该方法已经不能满足当前的环保要求。在现有新的处理技术中，热解焚烧法由于具有产生二恶英等毒害物质少，尾气排放量少，剩余残渣量少，处理成本低廉等优势，得到了快速发展。然而热解焚烧产生的热解气需在燃烧室内停留足够的时间进行充分燃烧，导致焚烧系统对自动控制水平要求非常高，所需空间较大，这些成为热解焚烧法在实际应用中的不便之处。
发明内容
为了克服上述不足，一种基于微波淬灭的并联式复合结构垃圾热解处置方法，其处理垃圾彻底、简单环保。利用垃圾在热解炉中热解后的残碳排入微波炉中作为强吸波介质，使其快速升温将热解炉中产生的热解气在穿过高温残碳层时充分燃烧，从而彻底消除热解气中的二恶英等有毒有害气体，更大程度地减小垃圾焚烧对环境的损害，并且设备无需较高的自动控制系统、占用空间较小。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于微波淬灭的并联式复合结构垃圾热解处置装置，包括：进料装置、热解装置、微波燃烧装置、尾气净化装置、炉渣固废清理装置、风机、空预器；所述进料装置、热解装置、微波燃烧装置和炉渣固废清理装置依次相连，所述热解装置与微波燃烧装置之间还设置有气体循环管道；所述热解装置还与空预器、尾气净化装置依次相连；使用时，所述热解装置产生的热解气和热解残碳分别通过风机和物料通道输入到微波燃烧装置中、充分燃烧后，产生的高温尾气依次回流到热解装置、空预器、尾气净化装置；所述热解处置装置整体密闭且处于负压状态；
所述微波燃烧装置由多个并联的微波燃烧炉组成。各微波燃烧炉分别与热解装置的进气管道相连，可根据热解气的通入量选择微波燃烧炉的开启数量；未开启的部分微波燃烧炉可进行清灰处理，保证微波燃烧炉的24小时不间断运行。
本发明将热解后的残炭和热解气分别导入微波燃烧装置内，其中，热解残碳作为强吸波介质在反应腔内吸波快速升温，提供热量给热解气，使其达到着火温度；热解气在与一定量的助燃气体混合达到着火极限，吸收上述热解残炭释放的热量而燃烧，最大化消耗热解废料的同时，还大幅降低了燃烧能耗。实验结果表明：本发明的垃圾处理装置较现有的热解焚烧炉、废气微波燃烧炉相比能耗降低20％～30％。
本发明中所述的“微波燃烧装置”是指：可对物料进行微波加热、使气体在其中燃烧的装置。
优选的，所述进料装置为两级进料仓。以保证热解炉的密封状态与内部负压控制要求。
优选的，所述热解气经过止回阀被风机送入微波燃烧炉顶部进风口。
优选的，所述微波燃烧装置底部设置有用于承接热解残炭的高温板。
优选的，所述高温板的开孔尺寸满足防止微波泄露的要求。
优选的，所述微波燃烧装置底部设置有螺旋出料装置。为保证整个焚烧炉系统的密封状态与内部负压控制要求，固体残渣在微波燃烧炉内烧成灰渣后，主要经过螺旋装置排除，渗漏部分经过微波炉底部排渣口排除。
本发明还提供了一种基于微波淬灭的垃圾热解处置方法，包括：
将粉碎后的垃圾进行热解处理，得热解气和热解残炭；
将热解残炭作为强吸波介质进行微波加热至1280～1560℃，并使穿过上述热解残炭的热解气与空气的混合气体充分燃烧，收集尾气；
将收集的尾气进行余热利用后，净化、排除。
本发明利用热解残碳作为微波燃烧炉内的强吸波介质，其来源主要为热解炉排入的残碳与吸附净化尾气的活性炭。
本发明研究发现：1kg垃圾在750℃的热解温度下可产生100L至120L热解气，可产生400g至450g热解残碳，其中热解残碳是作为强吸波介质在反应腔内吸波快速升温，提供热量给热解气，使其达到着火温度，其中450g热解残碳作为吸波介质大约可持续吸波8min，期间持续产生大量的热，而使120L的热解气完全燃烧大约仅需要2min，经换算可知，1kg残碳可以处理1000L的热解气。因此单位质量的垃圾所产生的热解残碳足以提供给热解气燃烧所需的热量。
优选的，所述热解温度为710℃～830℃。
优选的，所述微波加热过程中，热解残炭和热解气用量比为：0.8～1kg：1000～1200L。
优选的，所述混合气体中，热解气与空气的体积比为4-9：3-8。实际运行过程中，空气的用量满足热解气的燃烧要求即可。本领域技术人员可根据热解气的燃烧情况进行常规选择。
优选的，所述高温尾气先被风机送入热解炉内利用其余热热解炉内垃圾，然后再进入空气预热器内加热冷空气，尾气进行两级余热利用。
本发明还提供了一种较优的基于微波淬灭并联式复合结构垃圾热解处置方法，包括垃圾进料装置、热解炉、并联式微波燃烧炉、尾气净化装置以及炉渣固废清理装置，整个热解焚烧系统密闭且处于负压状态。垃圾粉碎后，经过两级密封进料仓送入热解炉内热解，其中热解炉的形式可采用目前技术成熟的回转炉。热解气被风机抽送至并联式微波燃烧炉的进气主管道，再通过导流装置(或气体分支管道)分别输送到相应的微波炉顶部进风口，在此热解气与另一风机送入的预热后的空气混合燃烧，并在其穿过高温残碳层时充分燃烧，彻底消除二恶英等有毒有害气体。然后高温尾气送入热解炉进行余热利用以热解炉内垃圾，降温后的尾气从热解炉内出来，接着进入空气预热器用以加热冷空气，最后尾气经过活性炭处理装置达标后排放。
本发明的工作原理为：垃圾在落料口处被粉碎后，送入热解炉内热解，其中热解炉的形式可采用目前技术成熟的回转炉。回转炉中产生的热解气被风机抽送至微波炉顶部进风口，在此热解气与另一风机送入的空气混合燃烧。热解残碳落至微波燃烧炉内的高温板上作为强吸波介质，加热残碳层使其温度达到1280～1560℃，高温板的开孔尺寸满足防止微波泄露的要求。热解混合气体在穿过高温残碳层时充分燃烧，彻底消除二恶英等有毒有害气体，然后高温尾气送入热解炉进行余热利用以热解炉内垃圾，降温后的尾气从热解炉内出来，接着进入空气预热器用以加热冷空气，最后尾气经过活性炭处理装置达标后排放。
本发明的有益效果
1、利用微波深度淬灭垃圾；实现了垃圾处理地减量化、无害化、资源化。
2、利用在微波作用下，残碳吸热及C-C放电效应可形成局部热点温度，提高燃烧炉内的能量密度，使炉内温度达到1500℃，彻底消除二恶英等有毒有害气体；
3、高温尾气两级余热利用，更节能环保；
4、热解炉与微波燃烧炉组合运行，简化自动控制要求，缩小系统占地面积。
5、本发明装置简单、处理效率高、实用性强，易于推广。
附图说明
图1是基于微波淬灭的并联式复合结构垃圾热解处置装置的结构图。
图2是基于微波淬灭的并联式复合结构垃圾热解处置方法的流程图。
其中，1一级进料装置、2一级进料阀、3二级进料装置、4二级进料阀、5热解炉、6热解炉出料阀、7热解炉排气阀、8热解气进气孔、9提手、10空气进气孔、11微波炉承料篦、12微波炉排气阀、13微波炉高温板、14空预器、15尾气回收装置、16微波源。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
实施例1
基于微波淬灭的并联式复合结构垃圾热解处置方法，包括垃圾进料装置、热解炉、微波燃烧炉、尾气净化装置以及炉渣固废清理装置，整个热解焚烧系统密闭且处于负压状态。垃圾在落料口处被粉碎后，送入热解炉内热解，其中热解炉的形式采用目前技术成熟的回转炉。回转炉中产生的热解气被风机抽送至并联式微波燃烧炉的进气主管道，再通过导流装置(或气体分支管道)分别输送到相应的微波炉顶部进风口，然后热解气与另一风机送入的空气混合燃烧。热解残碳落至微波燃烧炉内的高温板上作为强吸波介质，加热残碳层使其温度达到1280～1560℃，高温板的开孔尺寸满足防止微波泄露的要求。热解混合气体在穿过高温残碳层时充分燃烧，彻底消除二恶英等有毒有害气体。然后，高温尾气被风机送入热解炉内进行余热利用以热解炉内垃圾，降温后的尾气从热解炉内出来，接着进入空气预热器用以加热冷空气，最后尾气经过活性炭处理装置达标后排放，其中活性炭可放入微波加热腔内再生循环使用，微波燃烧炉内的残碳充分燃烧成灰渣后可从侧面螺旋出渣装置及底部落灰斗排除。
实施例2
一种基于微波淬灭的并联式复合结构垃圾热解处置装置，包括：进料装置、热解装置、微波燃烧装置、尾气净化装置、炉渣固废清理装置、风机、空预器；所述进料装置、热解装置、微波燃烧装置和炉渣固废清理装置依次相连，所述热解装置与微波燃烧装置之间还设置有气体循环管道；所述热解装置还与空预器、尾气净化装置依次相连；使用时，所述热解装置产生的热解气和热解残碳分别通过风机和物料通道输入到微波燃烧装置中、充分燃烧后，产生的高温尾气依次回流到热解装置、空预器、尾气净化装置；所述热解处置装置整体密闭且处于负压状态。所述微波燃烧装置由多个并联的微波燃烧炉组成。
由于在微波作用下残碳吸波升温，会达到1000℃的温度，加上微波作用下炭与炭之间会发生放电现象，并产生局部高温，残碳温度会进一步增加，这些热量使得热解气快速着火，着火产生的热量又使得炉内温度再进一步增加，使热解气体充分燃烧。
实施例3
一种基于微波淬灭的并联式复合结构垃圾热解处置装置，包括：进料装置、热解装置、微波燃烧装置、尾气净化装置、炉渣固废清理装置、风机、空预器；所述进料装置、热解装置、微波燃烧装置和炉渣固废清理装置依次相连，所述热解装置与微波燃烧装置之间还设置有气体循环管道；所述热解装置还与空预器、尾气净化装置依次相连；使用时，所述热解装置产生的热解气和热解残碳分别通过风机和物料通道输入到微波燃烧装置中、充分燃烧后，产生的高温尾气依次回流到热解装置、空预器、尾气净化装置；所述热解处置装置整体密闭且处于负压状态。所述微波燃烧装置由多个并联的微波燃烧炉组成。
所述进料装置为两级进料仓。以保证热解炉的密封状态与内部负压控制要求。
实施例4
一种基于微波淬灭的并联式复合结构垃圾热解处置装置，包括：进料装置、热解装置、微波燃烧装置、尾气净化装置、炉渣固废清理装置、风机、空预器；所述进料装置、热解装置、微波燃烧装置和炉渣固废清理装置依次相连，所述热解装置与微波燃烧装置之间还设置有气体循环管道；所述热解装置还与空预器、尾气净化装置依次相连；使用时，所述热解装置产生的热解气和热解残碳分别通过风机和物料通道输入到微波燃烧装置中、充分燃烧后，产生的高温尾气依次回流到热解装置、空预器、尾气净化装置；所述热解处置装置整体密闭且处于负压状态。所述微波燃烧装置由多个并联的微波燃烧炉组成。
所述热解气经过止回阀被风机送入微波燃烧炉顶部进风口。
从回转窑出口的热解气温度为700℃至800℃，热解气进入微波炉内经过一些管道，会产生温降，到达微波炉的温度，基本维持在600℃到700℃之间。
实施例5
一种基于微波淬灭的并联式复合结构垃圾热解处置装置，包括：进料装置、热解装置、微波燃烧装置、尾气净化装置、炉渣固废清理装置、风机、空预器；所述进料装置、热解装置、微波燃烧装置和炉渣固废清理装置依次相连，所述热解装置与微波燃烧装置之间还设置有气体循环管道；所述热解装置还与空预器、尾气净化装置依次相连；使用时，所述热解装置产生的热解气和热解残碳分别通过风机和物料通道输入到微波燃烧装置中、充分燃烧后，产生的高温尾气依次回流到热解装置、空预器、尾气净化装置；所述热解处置装置整体密闭且处于负压状态。所述微波燃烧装置由多个并联的微波燃烧炉组成。
所述微波燃烧装置底部设置有用于承接热解残炭的高温板。
实施例6
一种基于微波淬灭的并联式复合结构垃圾热解处置装置，包括：进料装置、热解装置、微波燃烧装置、尾气净化装置、炉渣固废清理装置、风机、空预器；所述进料装置、热解装置、微波燃烧装置和炉渣固废清理装置依次相连，所述热解装置与微波燃烧装置之间还设置有气体循环管道；所述热解装置还与空预器、尾气净化装置依次相连；使用时，所述热解装置产生的热解气和热解残碳分别通过风机和物料通道输入到微波燃烧装置中、充分燃烧后，产生的高温尾气依次回流到热解装置、空预器、尾气净化装置；所述热解处置装置整体密闭且处于负压状态。所述微波燃烧装置由多个并联的微波燃烧炉组成。
所述高温板的开孔尺寸满足防止微波泄露的要求。
实施例7
一种基于微波淬灭的并联式复合结构垃圾热解处置装置，包括：进料装置、热解装置、微波燃烧装置、尾气净化装置、炉渣固废清理装置、风机、空预器；所述进料装置、热解装置、微波燃烧装置和炉渣固废清理装置依次相连，所述热解装置与微波燃烧装置之间还设置有气体循环管道；所述热解装置还与空预器、尾气净化装置依次相连；使用时，所述热解装置产生的热解气和热解残碳分别通过风机和物料通道输入到微波燃烧装置中、充分燃烧后，产生的高温尾气依次回流到热解装置、空预器、尾气净化装置；所述热解处置装置整体密闭且处于负压状态。所述微波燃烧装置由多个并联的微波燃烧炉组成。
所述微波燃烧装置底部设置有螺旋出料装置。为保证整个焚烧炉系统的密封状态与内部负压控制要求，固体残渣在微波燃烧炉内烧成灰渣后，主要经过螺旋装置排除，渗漏部分经过微波炉底部排渣口排除。
实施例8
一种基于微波淬灭的并联式复合结构垃圾热解处置方法，包括：
将粉碎后的垃圾进行热解处理，得热解气和热解残炭；
将热解残炭作为强吸波介质进行微波加热至1280～1560℃，并使穿过上述热解残炭的热解气与空气的混合气体充分燃烧，收集尾气；
将收集的尾气进行余热利用后，净化、排除。本发明利用碳作为微波燃烧炉内的强吸波介质，其来源主要为热解炉排入的残碳与吸附净化尾气的活性炭。
其中，所述热解温度为710℃～830℃。
所述微波加热过程中，热解残炭和热解气用量比为：0.8～1kg：1000～1200L。
所述混合气体中，热解气与空气的体积比为4-9：3-8。
实施例9
一种基于微波淬灭的并联式复合结构垃圾热解处置方法，包括：
将粉碎后的垃圾进行热解处理，得热解气和热解残炭；
将热解残炭作为强吸波介质进行微波加热至1280～1560℃，并使穿过上述热解残炭的热解气与空气的混合气体充分燃烧，收集尾气；
将收集的尾气进行余热利用后，净化、排除。本发明利用碳作为微波燃烧炉内的强吸波介质，其来源主要为热解炉排入的残碳与吸附净化尾气的活性炭。
其中，所述热解温度为710℃～830℃。
所述微波加热过程中，热解残炭和热解气用量比为：0.8～1kg：1000～1200L。
所述混合气体中，热解气与空气的体积比为4-9：3-8。
所述高温尾气先被风机送入热解炉内利用其余热热解炉内垃圾，然后再进入空气预热器内加热冷空气，尾气进行两级余热利用。
最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种基于微波淬灭的并联式复合结构垃圾热解处置装置，包括：进料装置、热解装置、微波燃烧装置、尾气净化装置、炉渣固废清理装置、风机、空预器，其特征在于，所述进料装置、热解装置、微波燃烧装置和炉渣固废清理装置依次相连，所述热解装置与微波燃烧装置之间还设置有气体循环管道；所述热解装置还与空预器、尾气净化装置依次相连；使用时，所述热解装置产生的热解气和热解残碳分别通过风机和物料通道输入到微波燃烧装置中、充分燃烧后，产生的高温尾气依次回流到热解装置、空预器、尾气净化装置；所述热解处置装置密闭且处于负压状态；
所述微波燃烧装置由多个并联的微波燃烧炉组成；
所述热解装置向一侧倾斜，热解装置的炉腔底部设置有与微波燃烧装置相连的物料通道，该物料通道上设置有出料阀；热解装置炉腔的顶部设置有与微波燃烧装置相连的气体通道，该气体通道上设置有排气阀。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述进料装置为两级进料仓。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述热解气经过止回阀被风机送入微波燃烧炉顶部进风口。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微波燃烧装置底部设置有用于承接热解残炭的高温板。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述高温板的开孔尺寸满足防止微波泄露的要求。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微波燃烧装置底部设置有螺旋出料装置。
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