CN107189818A - 一种新型环保套筒式热解气化再燃炉 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及垃圾焚烧设备的技术领域，公开了一种新型环保套筒式热解气化再燃炉。一种新型环保套筒式热解气化再燃炉，包括热解气化炉和围绕其四周的转向室、脱氯室和再燃烧室组成；所述热解气化炉的底部设有布风装置和排渣装置，所述布风装置包括至少2个截面收缩的一次风管道及环形风管在热解气化炉的底部截面上形成均匀布风；所述一次风管道与水蒸气管道连通，用于往热解气化炉中输入水蒸气。本发明可实现燃烧区截面收缩，布风均匀，均匀排渣，实现高效热解气化，产生高热值的可燃气体，大幅减少二噁英的生成及有效控制氮氧化物排放。

Description

一种新型环保套筒式热解气化再燃炉
技术领域
本发明涉及垃圾焚烧设备的技术领域，更具体地，涉及一种新型环保套筒式热解气化再燃炉。
背景技术
垃圾的热解气化效果与所利用的热解气化工艺密切相关。目前，常见的固定床热解气化工艺有四种类型：上吸式、下吸式、横流式、开心式。其中横流式和开心式热解气化过程存在对原料粒径要求较高、气化效率不高的问题，不适合作为垃圾的热解气化方式。针对垃圾热解气化工艺的研究及示范主要围绕上吸式和下吸式两种类型进行。
专利CN104456575A公开了一种生活垃圾热解燃烧炉及其运行工艺，该热解燃烧炉明提供的大容量立式套筒炉由热解气化炉膛和环绕其四周的环状二次燃烧室组成，在环状二燃室中又设置了五道实墙和四道花墙，五道实墙分割出五个二燃室炉膛。灰斗内经输料管设置有炉排驱动器，灰斗侧壁上还设置有一次风供给系统，存在着一次风供给不均匀的严重问题。另外，灰斗的排灰系统和一次风供给系统设置的太近，使得排灰系统的密封性很差。
相关研究显示，炉内原料流动及布风的均匀性对热解气化过程产生重要影响，是实现高效热解气化的关键。原料从上往下流动过程存在压缩、体积收缩的过程，容易发生架桥及棚料的问题，而布风不均匀会导致局部高温燃烧，造成气化气中CO2含量增加，并对炉排产生损坏，两者均会明显降低热解气化效率，降低可燃气体的品质。如何高效、无害化解决热解气化技术充分燃烧垃圾已成为本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述缺陷，提供一种新型环保套筒式热解气化再燃炉。
本发明通过以下技术方案实现：
一种新型环保套筒式热解气化再燃炉，包括热解气化炉和围绕其四周的转向室、脱氯室和再燃烧室组成；所述热解气化炉的底部设有布风装置和排渣装置，所述布风装置包括至少2个截面收缩的一次风管道和2个环状风管，所述一次风管道与环状风管连接，环状风管的侧壁开孔，孔径为30~50mm，在热解气化炉的底部截面上形成均匀布风；所述一次风管道与水蒸气管道连通，用于往热解气化炉中输入水蒸气。
所述热解气化炉采用中部出气的固定床气化炉做为热解气化主体装置。中部出气的固定床气化炉内从上往下依次是干燥区、热解区、气化区和燃烧区，由炉体顶部中间进料口进料，经布风装置（进风系统）控制通入空气的量，依靠燃烧区释放热量，生成烟气经气化区还原为可燃气体，并携带热解区及干燥区挥发成分，经排气系统进行排气。
进一步地，所述一次风管道从热解气化炉底部的侧壁通入内部；优选地，所述布风装置设置于炉排的塔篦下方。所述一次风管道设有流量计和调节阀。一次风管道与空气预热器连接，由流量计及调节阀控制流量进入一次风管，实现炉体圆周截面上的均匀布风。
进一步地，所述排渣装置包括与热解气化炉底部排渣通孔连接的第一闸阀、与第一闸阀连接的中间储料段，所述中间储料段的底部还设有第二闸阀。
进一步地，所述炉排的转轴连接拨灰板，所述拨灰板位于布风装置的下方；所述转轴在与热解气化炉底部连接处设有排渣椎体；优选地，所述排渣椎体的底部半径和转轴与排渣通孔的距离相等。排渣装置为具有锥角的旋转炉排，安装与炉体底部中间位置，实现炉内底部灰分流动的稳定，通过两级排灰阀将灰分从排灰炉门间歇排出，并保证排灰装置的密封性。
进一步地，所述热解气化炉的中部设有排气管，所述排气管与转向室连通；所述转向室的底部与脱氯室连通；所述脱氯室的顶部与再燃烧连通。
进一步地，所述再燃室的个数为6~10个，再燃室之间通过位于顶部或底部的通孔连通，实现气流采用上下折流式燃烧。
进一步地，所述热解气化再燃炉还设有二次进风管道，所述二次进风管道分别与再燃室Ⅰ和再燃室Ⅱ连通。
进一步地，所述脱氯室上部设置有放散阀和防爆阀。
进一步地，所述脱氯室内部竖直方向交错设置装有固体脱氯剂的装置，固体脱氯剂的成分有Al2Si2O5(OH)4、Ca(NO3)2、Ca(OH)2、Mg(NO3)2、Cu(NO3)2、Zn(NO3)2等中的一种或几种物质。
进一步地，所述热解气化再燃炉的顶部设有若干个手孔和人孔。通过在手孔上插入搅拌辊，并保证密闭，搅拌辊实现旋转及一定程度的倾斜，覆盖炉内主要区域，通过操控搅拌辊及配合旋转炉排的搅拌燃烧物料。
与现在有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明可实现燃烧区截面收缩，布风均匀，均匀排渣，实现高效热解气化，产生高热值的可燃气体，大幅减少二噁英的生成及有效控制氮氧化物排放。
排渣装置为具有锥角的旋转炉排，安装与炉体底部中间位置，实现炉内底部灰分流动的稳定，通过两级排灰阀将灰分从排灰炉门间歇排出，并保证排灰装置的密封性。
对空气进行分级（一次风管道和二次风管道），实现空气分级燃烧，减小热力型氮氧化物的生成，有效控制氮氧化物排放。同时旋流燃烧使烟气旋转流动，可以利用离心力脱出烟气中的颗粒物，有利于颗粒物排放达到标准。本发明采用的分级旋流燃烧可以使烟气停留时间达到3~4s，使得有机污染物分解完全。
附图说明
图1为新型环保套筒式热解气化再燃炉的结构示意图；
图2为新型环保套筒式热解气化再燃炉的A-A视图；
图3为转向室、脱氯室和再燃烧室的结构示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
实施例1
如图1~2所示，一种新型环保套筒式热解气化再燃炉，包括热解气化炉和围绕其四周的转向室21、脱氯室20和再燃烧室组成。热解气化炉的底部设有布风装置和排渣装置，布风装置包括2个截面收缩的一次风管道3和 2个环状风管，一次风管道3与环状风管连接，环状风管的侧壁开孔，孔径为30~50mm，在热解气化炉的底部截面上形成均匀布风。一次风管道3与水蒸气管道25连通，用于往热解气化炉中输入水蒸气。
热解气化炉采用中部出气的固定床气化炉作为热解气化主体装置。中部出气的固定床气化炉内从上往下依次是干燥区、热解区、气化区和燃烧区，由炉体顶部中间进料口11进料，经布风装置（进风系统）控制通入空气的量，依靠燃烧区释放热量，生成烟气经气化区还原为可燃气体，并携带热解区及干燥区挥发成分，经排气系统进行排气。
一次风管道3从热解气化炉底部的侧壁通入内部。布风装置设置于炉排14的塔篦下方。一次风管道3设有流量计和调节阀。一次风管道3与空气预热器（未示出）连接，由流量计及调节阀控制流量进入一次风管道3，实现炉体圆周截面上的均匀布风。
排渣装置包括与热解气化炉底部排渣通孔连接的第一闸阀111、与第一闸阀111连接的中间储料段112，中间储料段112的底部还设有第二闸阀1。
炉排14的转轴18连接拨灰板2，拨灰板2位于布风装置的下方。转轴在与热解气化炉底部连接处设有排渣椎体5。排渣椎体5的底部半径和转轴与排渣通孔113的距离相等。排渣装置为具有锥角的旋转炉排，炉排14的转轴18安装与炉体底部中间位置，实现炉内底部灰分流动的稳定，通过两级排灰阀将灰分从排灰炉门间歇排出，并保证排灰装置的密封性。为保证炉排不被烧毁，空气通过炉排内部流入炉内的方式，对炉排进行冷却。
炉排14的转轴18通过由转盘15、支撑盘16和齿轮盘17以及动力设备驱动。
热解气化炉的中部设有排气管8，排气管8与转向室21连通。转向室21的底部与脱氯室20连通；脱氯室20的顶部与再燃烧连通。排气管8倾斜安装。
再燃室的个数为8个，再燃室之间通过位于顶部或底部的通孔连通，实现气流采用上下折流式燃烧，如图3所示。热解气化再燃炉还设有二次进风管道19，二次进风管道19通过电磁阀24分别与再燃室C和再燃室D连通。二次进风管道19为T字形。
燃气从热解气化炉排出，经过转向室转21向，然后进入脱氯室20脱氯，接着进入再燃室C，通过注入大部分二次风进行燃气的第一级燃烧，然后烟气进入再燃室D，在再燃室D出口位置通过注入剩余二次风进行补燃，最后烟气依次进入再燃室E~H，最后从再燃室I上部的烟气出口22排出。
整个烟气采用上下折流式燃烧，再燃室中容积烟气的炉内停留时间达到3~4s。
脱氯室20上部设置有放散阀9和防爆阀13。热解气化再燃炉的顶部设有若干个手孔10和人孔12。通过在手孔10上插入搅拌辊，并保证密闭，搅拌辊实现旋转及一定程度的倾斜，覆盖炉内主要区域，通过操控搅拌辊及配合旋转炉排的搅拌燃烧物料。脱氯室20内部竖直方向交错设置装有固体脱氯剂的装置201，固体脱氯剂的成分有Al2Si2O5(OH) 4、Ca(NO3)2、Ca(OH)2、Mg(NO3)2、Cu(NO3)2、Zn(NO3)2等中的一种或几种物质。
转向室21、脱氯室20和/或再燃烧室的底部设有排灰炉门4。
转向室21、脱氯室20和再燃烧室与热解气化再燃炉之间通过牵连砖连接。
本发明的新型环保套筒式热解气化再燃炉设置合适的截面收缩，保证形成稳定的“整体流”，更进一步可以采用旋转炉排控制炉内物料的流动速度与过程，同时对布风进行优化，保证炉底进风区的炉体截面上气流均匀分布，截面各点的进风风速均等于空床流速。为保证炉排不被烧毁，采用空气通过炉排内部流入炉内的方式，对炉排进行冷却。旋转炉排及布风管道配合使用，可实现燃烧区截面收缩，布风均匀，均匀排渣，实现高效热解气化，产生高热值的可燃气体。
本发明采用高温排气方案，通过改变热解气化的出气方式可以改变气化气的热值及焦油含量。在350~700℃温度范围内高温排气的条件下，可使得可燃气体内的焦油成气态输送，不会冷凝堵塞管道，同时显著提高可燃气体热值及携带的显热，有利于提高后续燃烧效果。
本发明采用分级再燃，热解气化产生的可燃气体进入再燃室进行高温焚烧消除有机污染物，是垃圾热解气化焚烧的最终目的。为了保证焚烧效果，再燃室内焚烧需遵循“3T”原则，即足够高的焚烧温度、足够的湍流度，足够长的炉内停留时间。本发明再燃室满足焚烧温度高于850℃，烟气炉内停留时间大于2s。本发明采用分级旋流燃烧技术，旋流燃烧可以强化湍流，提高燃烧强度，延长烟气的炉内停留时间。同时对空气进行分级（一次风管道和二次风管道），实现空气分级燃烧，减小热力型氮氧化物的生成，有效控制氮氧化物排放。同时旋流燃烧使烟气旋转流动，可以利用离心力脱出烟气中的颗粒物，有利于颗粒物排放达到标准。本发明采用的分级旋流燃烧可以使烟气停留时间达到3~4s，使得有机污染物分解完全。
本发明对二噁英控制效果好。二噁英是垃圾焚烧重点关注与控制的污染物，二噁英分为高温均相合成与低温异相催化合成，前驱物的生成、氯含量、飞灰催化等因素是二噁英合成的根本影响因素。考虑到二噁英合成影响因素众多，高低温均有生成，单一的控制方式效果欠佳，本发明耦合燃前、燃中和燃后控制技术，进行多技术优化集成，严格控制二噁英的生成与排放，具体包括：在脱氯室内壁竖直方向交错固定设置装有固体脱氯剂的装置201，对气化炉内的氯进行定向转化，减小进入再燃室燃气的氯含量，有效控制二噁英的生成。通过热解气化炉及再燃室的控尘，大幅减少烟气中飞灰含量，从根本上遏制二噁英的催化合成。采用分级旋流再燃技术，强化燃烧过程、延长停留时间，确保燃烧温度和停留时间，大幅减少二噁英的生成。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型环保套筒式热解气化再燃炉，其特征在于，包括热解气化炉和围绕其四周的转向室、脱氯室和再燃烧室组成；所述热解气化炉的底部设有布风装置和排渣装置，所述布风装置包括至少2个截面收缩的一次风管道和2个环状风管，所述一次风管道与环状风管连接，环状风管的侧壁开孔，孔径为30~50mm，在热解气化炉的底部截面上形成均匀布风；所述一次风管道与水蒸气管道连通，用于往热解气化炉中输入水蒸气。
2.根据权利要求1所述新型环保套筒式热解气化再燃炉，其特征在于，所述一次风管道从热解气化炉底部的侧壁通入内部；优选地，所述布风装置设置于炉排的塔篦下方。
3.根据权利要求1所述新型环保套筒式热解气化再燃炉，其特征在于，所述排渣装置包括与热解气化炉底部排渣通孔连接的第一闸阀、与第一闸阀连接的中间储料段，所述中间储料段的底部还设有第二闸阀。
4.根据权利要求2所述新型环保套筒式热解气化再燃炉，其特征在于，所述炉排的转轴连接拨灰板，所述拨灰板位于布风装置的下方；所述转轴在与热解气化炉底部连接处设有排渣椎体；优选地，所述排渣椎体的底部半径和转轴与排渣通孔的距离相等。
5.根据权利要求1所述新型环保套筒式热解气化再燃炉，其特征在于，所述热解气化炉的中部设有排气管，所述排气管与转向室连通；所述转向室的底部与脱氯室连通；所述脱氯室的顶部与再燃烧连通。
6.根据权利要求1~5任意一项所述新型环保套筒式热解气化再燃炉，其特征在于，所述再燃室的个数为6~10个，再燃室之间通过位于顶部或底部的通孔连通，实现气流采用上下折流式燃烧。
7.根据权利要求1~5任意一项所述新型环保套筒式热解气化再燃炉，其特征在于，所述热解气化再燃炉还设有二次进风管道，所述二次进风管道分别与再燃室Ⅰ和再燃室Ⅱ连通。
8.根据权利要求1~5任意一项所述新型环保套筒式热解气化再燃炉，其特征在于，所述脱氯室上部设置有放散阀和防爆阀，脱氯室内部竖直方向交错设置装有固体脱氯剂的装置，固体脱氯剂的成分有Al2Si2O5(OH)4、Ca(NO3)2、Ca(OH)2、Mg(NO3)2、Cu(NO3)2、Zn(NO3)2中的一种或几种物质。
9.根据权利要求1~5任意一项所述新型环保套筒式热解气化再燃炉，其特征在于，所述热解气化再燃炉的顶部设有若干个手孔和人孔。
10.根据权利要求1~5任意一项所述新型环保套筒式热解气化再燃炉，其特征在于，所述一次风管道设有流量计和调节阀；优选地，所述转向室、脱氯室和/或再燃烧室的底部设有排灰炉门。
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