CN107883380A - 气化熔融垃圾处理装置及其工艺方法 - Google Patents

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Abstract

一种气化熔融垃圾处理工艺方法，其特征在于：所述垃圾(35)和固体辅助燃料(36)通过垃圾燃料混合轴(4)进行混合(37)，混合之后的物料进入到熔融炉(33)内进行气化(39)，通过传热控制(38)对熔融炉(33)的监控，实现热电偶(5)与燃料进料口(3)的供料，气化(39)的熔渣(40)通过熔融灰渣(11)排出，气化(39)内的气体再进入到旋转混合区(17)进行熔融燃烧(41)，为了充分燃烧，在旋转混合区(17)上设有燃烧辅料(15)可提供液气辅助燃料(43)，熔融燃烧(41)后的气体通过烟气净化(44)，最后把无害的烟灰(45)排出，从而实现对垃圾的无害化处理。本发明的有益效果为可多次可控添加燃烧辅料，可实现对垃圾的处理能力。

Description

气化熔融垃圾处理装置及其工艺方法
技术领域
本发明涉及环境保护领域，具体为一种气化熔融垃圾处理装置，还涉及到一种气化熔融垃圾处理工艺方法。
背景技术
从目前垃圾焚烧技术的现状及其发展趋势来看，可以分为常规焚烧技术和气化熔融焚烧技术两大类。目前常说的垃圾焚烧技术，一般都是指常规的垃圾焚烧技术，其是将城市生活垃圾置于800～1000℃的焚烧炉内，在氧化性气氛下(通常是通入空气)，促使垃圾中的可燃成分与氧进行剧烈的化学反应，将垃圾最终转化为高温烟气和固态残渣(大约占原质量的10～30％)，并根据实际情况决定是否进行余热利用。在国内也有相关厂家和研究机构进行了相关研究，例如：CN101201167A、CN204786429U、CN104109560A，都公开了对垃圾进行气化熔融处理，但其均没有很好的方法解决垃圾在气化熔融时对所处理垃圾的低位发热量有一定的临界要求，而且在气体的热回收以及无害化排放和垃圾中水分处理的问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种气化熔融垃圾处理装置，以解决所处理垃圾的低位发热量有一定的临界要求，而且在气体的热回收以及无害化排放的问题。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种气化熔融垃圾处理装置包括垃圾进料口(1)、垃圾输送轴(2)、燃料进料口(3)、垃圾燃料混合轴(4)、熔融炉(33)、下料罐(34)、热电偶(5)、减速电机(7)、搅动轮(8)、旋转混合区(17)、旋转熔融炉(18)烟气处理装置(25)、气灰分离塔(28)和烟筒(29)，其特征在于：垃圾从垃圾进料口(1)中进入，到过垃圾输送轴(2)输送到垃圾燃料混合轴(4)内，在垃圾燃料混合轴(4)的左侧设有燃料进料口(3)，所述垃圾燃料混合轴(4)与熔融炉(33)连通，所述熔融炉(33)的下端通过喉部(10)与下料罐(34)连接，所述熔融炉(33)的下端设有热电偶(5)，所述喉部(10)的右侧设有两个空气入口(6)，所述下料罐(34)的下端设有熔融灰渣(11)，其熔渣通过熔融灰渣(11)落入到输送轴(12)上，输送轴(12)将熔渣输送到灰渣收集区(13)，所述熔融炉(33)内气化垃圾经气化输送管(14)进入到旋转混合区(17)，所述旋转混合区(17)的顶端通过辅料输送管(16)连有燃烧辅料(15)，可通过燃烧辅料(15)将可燃气体或液体输送到旋转混合区(17)内，在旋转混合区(17)的下部连接有旋转熔融炉(18)，所述旋转熔融炉(18)的下端设有熔渣出口(19)，所述熔渣出口(19)的上端设有熔融气体出口(20)，在熔融气体出口(20)的内部设有多个省煤器(21)，所述熔融气体出口(20)通过废气出口(22)与烟气处理装置(25)连接，所述烟气处理装置(25)的上端通过药剂箱(24)与净化药剂箱(23)连接，净化药剂箱(23)内有用于净化烟气的药剂，在烟气处理装置(25)的右侧连接有引风机(26)，通过引风机(26)对熔融炉(33)、旋转混合区(17)等内部造成轻微负压，引风机(26)通过气管连接管(27)与气灰分离塔(28)连接，在气灰分离塔(28)的下端设有供烟灰出料的烟灰(31)，在气灰分离塔(28)的右侧连接有烟筒(29)，最后净化的气体通过烟筒(29)排出，所述熔融炉(33)上设有多个温度传感器(32)，用于监控熔融炉(33)内各部分的温度，当熔融炉(33)内的温度不能满足熔融的温度时，则打开燃料进料口(3)，通过垃圾燃料混合轴(4)向熔融炉(33)内提供燃料，同时提高热电偶(5)加热功率，如果温度高出预设的熔融温度，则燃料进料口(3)停止向熔融炉(33)内提供燃料，同时降低热电偶(5)的加热功率。
进一步，在垃圾进料口(1)的下端设有粉碎机(46)，所述粉碎机(46)的左右两侧分别设有出水管(47)和进料阀(48)，所述垃圾输送轴(2)与熔融炉(33)的连接处设有进料阀(48)，所述垃圾输送轴(2)的底部设有出料阀(49)，所述出料阀(49)下设有与垃圾燃料混合轴(4)连接的管道，所述垃圾燃料混合轴(4)下方设有混合机(50)。
进一步，所述混合机(50)内设有长螺杆(51)和短螺杆(52)。
进一步，所述出料阀(49)下设有与垃圾燃料混合轴(4)连接的管道与水平呈0-50度角，所述垃圾燃料混合轴(4)与水平呈0-40度角。
进一步，所述熔融炉(33)上设有观察窗(9)。
进一步，所述熔融炉(33)的顶端设有减速电机(7)，减速电机(7)通过传动轴带动其下端的搅动轮(8)，将垃圾进行充分混合。
本申请还有一个目的在于提供一种气化熔融垃圾处理工艺方法，提高垃圾的熔融气化燃烧率，扩大垃圾处理装置垃圾处理能力和范围。
一种气化熔融垃圾处理工艺方法，其特征在于：所述垃圾(35)和固体辅助燃料(36)通过垃圾燃料混合轴(4)进行混合(37)，混合之后的物料进入到熔融炉(33)内进行气化(39)，通过传热控制(38)对熔融炉(33)的监控，实现热电偶(5)与燃料进料口(3)的供料，气化(39)的熔渣(40)通过熔融灰渣(11)排出，气化(39)内的气体再进入到旋转混合区(17)进行熔融燃烧(41)，为了充分燃烧，在旋转混合区(17)上设有燃烧辅料(15)可提供液气辅助燃料(43)，熔融燃烧(41)后的气体通过烟气净化(44)，最后把无害的烟灰(45)排出，从而实现对垃圾的无害化处理。
进一步，所述垃圾(35)与固体辅助燃料(36)之间还设有粉碎(54)。
其基本工作原理为垃圾的热解、气化、熔融、气化熔融的概念及其相互关系垃圾热解是将垃圾置于完全无氧的条件下加热，使组成垃圾的有机物化合键断裂，产生热解气，热解油及固态残渣的过程；此过程通常为吸热反应，需要外热源供热或者燃烧部分热解产物(如热解油或者固态残渣)提供热能.垃圾气化是将垃圾置于02不足的条件下，进行不完全燃烧，以产生气化气为主要目的过程：此过程通常为放热反应，不需要外热源。此外，还有利用水蒸气、C02、H2等作为气化剂的反应工艺也叫气化。垃圾气化，就其反应过程而言，首先是垃圾在气化炉中热裂解，之后才是裂解产物(包括热解气、热解油、热解炭)与气化介质发生氧化反应，或者再进一步裂解等一系列反应的综合过程.气化熔融技术中的气化，包括通常意义下的热解和气化两层含义.城市生活垃圾气化熔融系统中，热解或者气化的气态产物(高温下焦油也为气态，含气体携带的焦炭等)，一般直接在二次燃烧室中燃烧后进行余热利用，或者进一步裂解后用作化工原料，燃气(如热选气化熔融方案)。
气化熔融技术中的熔融，一般指的是垃圾热处理时产生的灰渣在1200℃以上的高温下熔融；高温熔融的根据技术系统的不同，有时发生在二次燃烧室内(如高温旋风燃烧室)，有时发生在一次热解气化反应器的底部或尾部(如高炉型气化熔融系统或回转窑型气化熔融系统).垃圾焚烧过程中，二恶英类污染物的生成和排放机理非常复杂，目前被普遍接受的主要有三种(I)垃圾中本身所含的二恶英，在焚烧过程中没有披破坏，而存在于焚烧烟气中；(II)不完全燃烧产生了一些与二恶英结构相似的环状前驱物(如氯代芳香烃)，这些前驱物在500～800℃的温度下，通过分子的解构或重组生成二恶英，即气相反应生成二恶英；(Ⅲ)固体飞灰表面发生异相催化反应合成二恶英：飞灰中残炭、氧、氢、氯等在300～500℃时，在飞灰表面催化作用下，合成中间产物或二恶英，或气相中的二恶英前驱物在飞灰表面催化生成二恶英，即固相(或异相)反应生成二恶英。
气化熔融技术中，焚烧烟气达到1200℃以上，此温度下，垃圾本身所含的二恶英可以完全裂解，所以能够有效控制由于机理(I)所造成的二恶英类污染物排放。而在此温度下，结构与二恶英类似的环状前驱物也能完全的裂解，从而阻断了机理(II)所造成的二恶英类污染物捧放.首先，垃圾经破碎后，由空气增压螺旋给料机送入回转窑热解系统；垃圾由设置在回转窑内的高温烟气管道加热(煤油燃烧后的高温烟气)，加热烟气由回转窑出口端进入，从入口端排出，然后进行余热利用后捧出，其烟气的入口温度大约为550℃。出口大约为300℃，回转窑内保持微负压：垃圾在回转窑中大约停留l小时。
本发明的有益效果为：
1、气化熔融垃圾处理装置设有垃圾进料口(1)和燃料进料口(3)，可以提高垃圾低位发热量值，扩大垃圾处理装置处理垃圾的能力和种类；
2、气化熔融垃圾处理装置设有温度传感器(32)，通过温度传感器(32)对熔融炉(33)内进行监控，进而对燃料进料口(3)和热电偶(5)进行控制，可以充分熔融垃圾，提高垃圾的气化速度和效率，减少污染气体的排放，提高热能转化率；
3、气化熔融垃圾处理装置分级排出的多种熔渣，可进行充分利用，提高垃圾的回收利用率；
4、气化熔融垃圾处理装置设有烟气净化装置，可减少对大气的污染；
5、气化熔融垃圾处理工艺方法可多次可控添加燃烧辅料，可实现对垃圾的处理能力；
6、将垃圾进行粉碎排水，提前处理了垃圾中的污水，减少垃圾由于水分带走热量，在垃圾粉碎的同时，增大了垃圾的燃烧面，提高了燃料效率。
附图说明
图1是气化熔融垃圾处理装置的实施例一的结构图
图2是气化熔融垃圾处理装置的工艺流程图
图3是气化熔融垃圾处理装置实施例二的结构图
图4是气化熔融垃圾处理装置实施例二的工艺流程图
图5是图3A部的放大图
垃圾进料口1；垃圾输送轴2；燃料进料口3；垃圾燃料混合轴4；热电偶5；空气入口6；减速电机7；搅动轮8；观察窗9；喉部10；熔融灰渣11；输送轴12；灰渣收集区13；气化输送管14；燃烧辅料15；辅料输送管16；旋转混合区17；旋转熔融炉18；熔渣出口19；熔融气体出口20；省煤器21；废气出口22；净化药剂箱23；药剂箱24；烟气处理装置25；引风机26；气管连接管27；气灰分离塔28；烟筒29；熔渣传送带30；烟灰31；温度传感器32；熔融炉33；下料罐34；垃圾35；固体辅助燃料36；混合37；传热控制38；气化39；熔渣40；熔融燃烧41；熔渣42；液气辅助燃料43；烟气净化44；烟灰45；粉碎机46；出水管47；进料阀48；出料阀49；混合机50；长螺杆51；短螺杆52；送料管53；粉碎54。
具体实施方式
实施例一：
如图1所示，气化熔融垃圾处理装置包括垃圾进料口(1)、垃圾输送轴(2)、燃料进料口(3)、垃圾燃料混合轴(4)、热电偶(5)、减速电机(7)、搅动轮(8)、旋转混合区(17)、旋转熔融炉(18)烟气处理装置(25)、气灰分离塔(28)和烟筒(29)，垃圾从垃圾进料口(1)中进入，到过垃圾输送轴(2)输送到垃圾燃料混合轴(4)内，在垃圾燃料混合轴(4)的左侧设有燃料进料口(3)，当垃圾的低位热量低于气化熔融垃圾处理装置所要求的临界值时，可以通过燃料进料口(3)补充辅助燃料，同时通过垃圾燃料混合轴(4)在输送过程中对垃圾得辅助燃料进行混合，方便其在喉部(10)的熔融和气化，提高对垃圾的处理范围，增大气化熔融垃圾处理装置的使用范围。
垃圾及辅助燃料通过垃圾燃料混合轴(4)进入到熔融炉(33)内，在熔融炉(33)的下端通过喉部(10)与下料罐(34)连接，在熔融炉(33)的下端设有热电偶(5)，用于对熔融炉(33)内的垃圾加热熔融，为了将垃圾充分熔融，在熔融炉(33)的顶端设有减速电机(7)，减速电机(7)通过传动轴带动其下端的搅动轮(8)，将垃圾进行充分混合，在喉部(10)的右侧设有两个空气入口(6)，以便空气进入，提高垃圾在熔融炉(33)的燃烧率。为了方便观察熔融炉(33)内的燃烧情况，在熔融炉(33)上设有观察窗(9)。
下料罐(34)的下端设有供不燃物和有价金属的熔融灰渣(11)，其熔渣通过熔融灰渣(11)落入到输送轴(12)上，输送轴(12)将熔渣输送到灰渣收集区(13)上供下一步处理。
从熔融炉(33)内气化垃圾经气化输送管(14)进入到旋转混合区(17)，为了提高气化垃圾在旋转混合区(17)内的燃烧率，在旋转混合区(17)的顶端通过辅料输送管(16)连有燃烧辅料(15)，可通过燃烧辅料(15)将可燃气体或液体输送到旋转混合区(17)内，在旋转混合区(17)的下部连接有旋转熔融炉(18)，在旋转熔融炉(18)的下端设有熔渣出口(19)，供气化燃烧后的熔渣排出，其落入到熔渣传送带(30)上，在熔渣出口(19)的上端设有熔融气体出口(20)，在熔融气体出口(20)的内部设有多个省煤器(21)，用于对熔融气体出口(20)的气体热量进行回收，熔融气体出口(20)通过废气出口(22)与烟气处理装置(25)连接，烟气处理装置(25)用于对烟气进行净化处理，在烟气处理装置(25)的上端通过药剂箱(24)与净化药剂箱(23)连接，净化药剂箱(23)内有用于净化烟气的药剂，在烟气处理装置(25)的右侧连接有引风机(26)，通过引风机(26)对熔融炉(33)、旋转混合区(17)等内部造成轻微负压，引风机(26)通过气管连接管(27)与气灰分离塔(28)连接，在气灰分离塔(28)的下端设有供烟灰出料的烟灰(31)，在气灰分离塔(28)的右侧连接有烟筒(29)，最后净化的气体通过烟筒(29)排出。
在熔融炉(33)上设有多个温度传感器(32)，用于监控熔融炉(33)内各部分的温度，如果熔融炉(33)内的温度不能满足熔融的温度时，则打开燃料进料口(3)，通过垃圾燃料混合轴(4)向熔融炉(33)内提供燃料，同时提高热电偶(5)加热功率，如果温度高出预设的熔融温度，则燃料进料口(3)停止向熔融炉(33)内提供燃料，同时降低热电偶(5)的加热功率。
如图2所示，其是图1的工艺流程图，垃圾(35)和固体辅助燃料(36)通过垃圾燃料混合轴(4)进行混合(37)，混合之后的物料进入到熔融炉(33)内进行气化(39)，通过传热控制(38)对熔融炉(33)的监控，实现热电偶(5)与燃料进料口(3)的供料，气化(39)的熔渣(40)通过熔融灰渣(11)排出，气化(39)内的气体再进入到旋转混合区(17)进行熔融燃烧(41)，为了充分燃烧，在旋转混合区(17)上设有燃烧辅料(15)可提供液气辅助燃料(43)，熔融燃烧(41)后的气体通过烟气净化(44)，最后把无害的烟灰(45)排出，从而实现对垃圾的无害化处理。
实施例二：
在实施例一的基础上，进行相应改造，如图3和图5所示，垃圾从垃圾进料口(1)中进入，经过粉碎机(46)的处理，从粉碎机(46)下方的出水管(47)将水排出，粉碎后的干料输送到垃圾输送轴(2)上，在垃圾输送轴(2)与熔融炉(33)的连接处设有进料阀(48)，在垃圾输送轴(2)的底部设有出料阀(49)，通过进料阀(48)和出料阀(49)的协调控制可以做到垃圾直接进入到熔融炉(33)内，即进料阀(48)打开，出料阀(49)关闭，或者，粉碎后的垃圾通过出料阀(49)下的管道进入到垃圾燃料混合轴(4)，再经过垃圾燃料混合轴(4)输送到混合机(50)内，即关闭出料阀(49)，打开进料阀(48)。由燃料进料口(3)进入的燃料也通过垃圾燃料混合轴(4)与垃圾一起输送到混合机(50)内，燃料和垃圾在混合机(50)内充分混合，由于燃烧和垃圾得到充分混合，其颗粒结合在一起，可提高后续的燃烧率。其中混合机(50)内充有长螺杆(51)和短螺杆(52)，其两者协同配合，应用在此处比其他搅拌叶片的混合效率高许多，混合后的混合物经送料管(53)进入到熔融炉(33)内，从而提高气化熔融垃圾处理装置对垃圾的处理范围，增大气化熔融垃圾处理装置的使用范围。为了提高垃圾得燃料的输送传动效率，出料阀(49)下设有与垃圾燃料混合轴(4)连接的管道与水平呈0-50度角，垃圾燃料混合轴(4)与水平呈0-40度角。
如图4所示，其是图3的工艺流程图，垃圾(35)经过粉碎(54)后，再与固体辅助燃料(36)通过垃圾燃料混合轴(4)进入到混合机(50)，混合之后的物料进入到熔融炉(33)内进行气化(39)，通过传热控制(38)对熔融炉(33)的监控，实现热电偶(5)与燃料进料口(3)的供料，气化(39)的熔渣(40)通过熔融灰渣(11)排出，气化(39)内的气体再进入到旋转混合区(17)进行熔融燃烧(41)，为了充分燃烧，在旋转混合区(17)上设有燃烧辅料(15)可提供液气辅助燃料(43)，熔融燃烧(41)后的气体通过烟气净化(44)，最后把无害的烟灰(45)排出，从而实现对垃圾的无害化处理。
虽然上面的举例了一些特定实施例来说明和描述本发明，但并不意味着本发明仅局限于其中的各种细节，因此对此不进行详述。相反地，在等价于权利要求书的范畴和范围内可以不偏离本发明精神地在各种细节上做出各种修改。

Claims (8)

1.一种气化熔融垃圾处理装置包括垃圾进料口(1)、垃圾输送轴(2)、燃料进料口(3)、垃圾燃料混合轴(4)、熔融炉(33)、下料罐(34)、热电偶(5)、减速电机(7)、搅动轮(8)、旋转混合区(17)、旋转熔融炉(18)烟气处理装置(25)、气灰分离塔(28)和烟筒(29)，其特征在于：垃圾从垃圾进料口(1)中进入，到过垃圾输送轴(2)输送到垃圾燃料混合轴(4)内，在垃圾燃料混合轴(4)的左侧设有燃料进料口(3)，所述垃圾燃料混合轴(4)与熔融炉(33)连通，所述熔融炉(33)的下端通过喉部(10)与下料罐(34)连接，所述熔融炉(33)的下端设有热电偶(5)，所述喉部(10)的右侧设有两个空气入口(6)，所述下料罐(34)的下端设有熔融灰渣(11)，其熔渣通过熔融灰渣(11)落入到输送轴(12)上，输送轴(12)将熔渣输送到灰渣收集区(13)，所述熔融炉(33)内气化垃圾经气化输送管(14)进入到旋转混合区(17)，所述旋转混合区(17)的顶端通过辅料输送管(16)连有燃烧辅料(15)，可通过燃烧辅料(15)将可燃气体或液体输送到旋转混合区(17)内，在旋转混合区(17)的下部连接有旋转熔融炉(18)，所述旋转熔融炉(18)的下端设有熔渣出口(19)，所述熔渣出口(19)的上端设有熔融气体出口(20)，在熔融气体出口(20)的内部设有多个省煤器(21)，所述熔融气体出口(20)通过废气出口(22)与烟气处理装置(25)连接，所述烟气处理装置(25)的上端通过药剂箱(24)与净化药剂箱(23)连接，净化药剂箱(23)内有用于净化烟气的药剂，在烟气处理装置(25)的右侧连接有引风机(26)，通过引风机(26)对熔融炉(33)、旋转混合区(17)等内部造成轻微负压，引风机(26)通过气管连接管(27)与气灰分离塔(28)连接，在气灰分离塔(28)的下端设有供烟灰出料的烟灰(31)，在气灰分离塔(28)的右侧连接有烟筒(29)，最后净化的气体通过烟筒(29)排出，所述熔融炉(33)上设有多个温度传感器(32)，用于监控熔融炉(33)内各部分的温度，当熔融炉(33)内的温度不能满足熔融的温度时，则打开燃料进料口(3)，通过垃圾燃料混合轴(4)向熔融炉(33)内提供燃料，同时提高热电偶(5)加热功率，如果温度高出预设的熔融温度，则燃料进料口(3)停止向熔融炉(33)内提供燃料，同时降低热电偶(5)的加热功率。
2.根据权利要求1所述的气化熔融垃圾处理装置，其特征在于：，在垃圾进料口(1)的下端设有粉碎机(46)，所述粉碎机(46)的左右两侧分别设有出水管(47)和进料阀(48)，所述垃圾输送轴(2)与熔融炉(33)的连接处设有进料阀(48)，所述垃圾输送轴(2)的底部设有出料阀(49)，所述出料阀(49)下设有与垃圾燃料混合轴(4)连接的管道，所述垃圾燃料混合轴(4)下方设有混合机(50)。
3.根据权利要求2所述的气化熔融垃圾处理装置，其特征在于：，所述混合机(50)内设有长螺杆(51)和短螺杆(52)。
4.根据权利要求2-3任一所述的气化熔融垃圾处理装置，其特征在于：，所述出料阀(49)下设有与垃圾燃料混合轴(4)连接的管道与水平呈0-50度角，所述垃圾燃料混合轴(4)与水平呈0-40度角。
5.根据权利要求4所述的气化熔融垃圾处理装置，其特征在于：，所述熔融炉(33)上设有观察窗(9)。
6.根据权利要求5所述的气化熔融垃圾处理装置，其特征在于：，所述熔融炉(33)的顶端设有减速电机(7)，减速电机(7)通过传动轴带动其下端的搅动轮(8)，将垃圾进行充分混合。
7.一种根据权利要求6所述的气化熔融垃圾处理工艺方法，其特征在于：其特征在于：所述垃圾(35)和固体辅助燃料(36)通过垃圾燃料混合轴(4)进行混合(37)，混合之后的物料进入到熔融炉(33)内进行气化(39)，通过传热控制(38)对熔融炉(33)的监控，实现热电偶(5)与燃料进料口(3)的供料，气化(39)的熔渣(40)通过熔融灰渣(11)排出，气化(39)内的气体再进入到旋转混合区(17)进行熔融燃烧(41)，为了充分燃烧，在旋转混合区(17)上设有燃烧辅料(15)可提供液气辅助燃料(43)，熔融燃烧(41)后的气体通过烟气净化(44)，最后把无害的烟灰(45)排出，从而实现对垃圾的无害化处理。
8.根据权利要求7所述的气化熔融垃圾处理工艺方法，其特征在于：，所述垃圾(35)与固体辅助燃料(36)之间还设有粉碎(54)。
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