CN108204593B - 一种化学链焚烧垃圾的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种化学链焚烧垃圾的方法及装置，所述方法包括以下步骤：首先将垃圾倒进燃料反应器进行预处理；然后将氧化态氧载体导入燃料反应器，处理后的垃圾产物和氧化态氧载体进行氧化反应；进而将氧化反应的产物导入燃料旋风分离器，其中，CO2和水蒸气作为流化气体循环导入所述燃料反应器，所述还原态氧载体通过筛分器导入空气反应器；最后，在空气反应器内将还原态氧载体与空气发生还原反应，并将生成的氧化态氧载体重新导入燃料反应器中完成氧载体的循环。所述装置包括燃料反应器，空气反应器，第一循环器和第二循环器，通过所述装置完成上述化学链链焚烧垃圾的方法，并减少了污染物的排放，还使垃圾焚烧更加充分和稳定。
Description
技术领域
本发明属于垃圾处理的技术领域，具体涉及一种化学链焚烧垃圾的方法。
背景技术
随着人民生活水平的提高和城镇化进程的加快，城市生活垃圾产量逐年上升，如何高效低污染的处理垃圾成为一个亟待解决的关键问题。现有的垃圾处理技术主要有卫生填埋，高温堆肥和焚烧处理等。垃圾填埋占用了大量宝贵的土地资源，垃圾堆肥过程会有大量的恶臭气体，且制取肥料效果并不好。而垃圾焚烧有助于实现垃圾处理的减容化、资源化和无害化,垃圾焚烧可使其重量和体积减小达80%以上。因此，焚烧垃圾逐渐成为了大城市处理垃圾的首要选择。
常规垃圾焚烧技术采用空气作为焚烧的氧化剂，即是将垃圾直接在焚烧炉中利用空气焚烧，所以垃圾焚烧过程伴随着气态污染物的产生，例如SOX、NOX等污染物会大量产生，需要再次对污染物进行处理,若垃圾焚烧过程控制不当，会有二噁英等有毒物产生。另外，由于常规垃圾焚烧技术是直接采用高温焚烧垃圾，未对焚烧的垃圾进行预处理，造成了垃圾焚烧过程的不充分，且在焚烧过程中由于垃圾中氯含量较高也会造成焚烧过程的不稳定。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种化学链焚烧垃圾的方法及装置，减少了氮硫化物等污染物的排放，实现了垃圾焚烧的更加充分和稳定。
为实现上述目的，本发明按以下技术方案予以实现的：
一种化学链焚烧垃圾的方法，所述方法包括以下步骤：
S1：将垃圾倒进燃料反应器，通过流化气体先对垃圾进行干燥，同时将干燥后垃圾利用流化气体进行热分解得到炭化垃圾和垃圾残渣，再将炭化垃圾进行气化反应；
S2：将氧化态氧载体通过返料器导入燃料反应器，步骤S1中气化反应的垃圾产物和所述氧化态氧载体在所述燃料反应器内发生氧化反应，并生成CO2、水蒸气和还原态氧载体；
S3：将步骤S2中发生氧化反应的产物导入燃料旋风分离器，其中，高温下CO2和水蒸气作为流化气体循环导入所述燃料反应器，所述还原态氧载体通过筛分器导入空气反应器；
S4：所述还原态氧载体和鼓进空气反应器的空气发生还原反应并生成氧化态氧载体和贫氧高温空气，经过空气旋风分离器，氧化态氧载体通过所述返料器后又重新进入到所述燃料反应器中完成氧载体的循环。
进一步的，步骤S1中所述流化气体为温度在800～1000℃的CO2和水蒸气的混合物。
进一步的，所述氧化态氧载体为Fe2O3和Al2O3的混合物。
进一步的，所述空气反应器内发生还原反应的温度为900～1100℃。
进一步的，所述气化反应的垃圾产物为包含CO和CH4可燃气体的混合物。
一种用于上述化学链焚烧垃圾方法的装置，所述装置包括燃料反应器，空气反应器，第一循环器和第二循环器；
所述第一循环器分别连接于所述燃料反应器的进料口、出料口和所述空气反应器的入料口，并用于实现垃圾焚烧中流化气体的循环；所述第二循环器两端分别连接于所述燃料反应器的入料口和所述空气反应器的出料口，并和所述第一循环器一起用于实现垃圾焚烧中氧载体的循环。
进一步的，所述第一循环器包括燃料旋风分离器和分离氧载体的筛分器，所述筛分器连接于所述燃料旋风分离器底部。
进一步的，所述第二循环器包括空气旋风分离器和返料器，所述返料器连接于所述空气旋风分离器底部。
进一步的，所述第二循环器设置有用于添加氧化态氧载体的给料器，所述给料器设置于所述返料器上端。
进一步的，所述燃料反应器底部设置有用于分离焚烧垃圾残渣的出渣机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本发明公开了一种化学链焚烧垃圾的方法及装置，通过在垃圾焚烧过程中利用流化气体和氧载体的循环，实现了垃圾的化学链焚烧，这种将垃圾不与空气直接接触的“无明火”焚烧方式，从根本上杜绝了SOX、NOX等污染物的产生，大大减少了污染物、有毒物的排放。
（2）通过本发明在焚烧前利用高温的流化气体预处理垃圾，通过将垃圾进行干燥、热分解和气化反应，使得垃圾焚烧的更加充分；其中，流化气体提供了垃圾干燥、热分解和气化反应所需的热量，避免了使用外部热源对垃圾的干燥和热分解，同时也使得垃圾焚烧过程更加稳定。
（3）本发明所述的化学链焚烧垃圾的方法及装置，在垃圾焚烧过程中，氧载体和流化气体都实现了循环利用，大大减少了垃圾焚烧过程中物料成本。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：
图1是本发明公开的化学链焚烧垃圾的装置的一种结构示意图；
图2是本发明公开的化学链焚烧垃圾的方法流程图。
图中：
1-燃料反应器；11-垃圾进料斗；12-垃圾炉排；13-出渣机；
2-空气反应器；
3-第一循环器；31-燃料旋风分离器；32-筛分器；33-隔离器；
4-第二循环器；41-空气旋风分离器；42-给料器；43-返料器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种用于上述化学链链焚烧垃圾方法的装置，本发明所述的化学链焚烧垃圾的装置的一种结构示意图。从图中可以看出所述装置包括燃料反应器1，空气反应器2，第一循环器3和第二循环器4；第一循环器3分别连接于燃料反应器1的进料口、出料口和空气反应器2的入料口，并用于实现垃圾焚烧中流化气体的循环；第二循环器4两端分别连接于燃料反应器1的入料口和空气反应器2的出料口，并和第一循环器3一起用于实现垃圾焚烧中氧载体的循环。
其中，在垃圾焚烧过程中，通过燃料反应器1内部发生的氧化反应结合第一循环器3实现流化气体的循环利用，通过空气反应器2内部发生的还原反应将氧载体由还原态转变为氧化态，通过第二循环器4再次导入燃料反应器1实现氧载体的循环。
第一循环器3包括燃料旋风分离器31和分离氧载体的筛分器32，筛分器32连接于燃料旋风分离器31底部。在实现流化气体和氧载体的循环中，通过燃料反应器1将焚烧过后的生成的流化气体和氧载体导入燃料旋风分离器31，分离出的流化气体直接再次导入燃料反应器1，分离出的还原态氧载体通过筛分器32进行初步的筛选，将有活性的氧载体筛选进入隔离器33，将可以再次还原通过隔离器33导入的空气反应器2内部。
第一循环器3还包括隔离器33，隔离器33连接于筛分器32底部，通过隔离器33可以将适合进行还原的氧载体导入空气反应器2。其中，空气反应器2根据垃圾焚烧后还原态氧载体的量决定股入空气的多少，并控制空气反应器2温度在900～1100℃时进行还原反应。
为使得氧载体循环的顺利，第二循环器4包括空气旋风分离器41和返料器43，返料器43连接于空气旋风分离器41底部。将在空气反应器2内部还原后的氧载体和贫氧高温空气导入空气旋风分离器41，进行氧载体和高温空气的分离，高温空气可以再次热利用，通过空气旋风分离器41分离的氧载体放入返料器43，通过返料器43将氧载体导入燃料反应器1实现氧载体的循环。由于氧载体自身活性的丧失和焚烧过程中氧载体的消耗，为提供充足的氧载体导入燃料反应器1，第二循环器4设置有用于添加氧化态氧载体的给料器42，给料器42设置于返料器43上端。当需要添加氧载体时，只需在给料器42中加入氧化态的氧载体即可。进一步的，燃料反应器1底部设置有用于分离焚烧垃圾残渣的出渣机13。将处理完的垃圾直接通过燃料反应器1底部的出渣机13排出，即完成整个垃圾焚烧过程。
燃料反应器1的底部外壁设置有用于导入待焚烧垃圾的垃圾进料斗11，燃料反应器1的内部设置有连接于垃圾进料斗11的垃圾炉排12。在焚烧垃圾过程中，将垃圾倒入垃圾进料斗11，并通过垃圾炉排12直接使得垃圾进入燃料反应器1，其中，垃圾干燥热分解的热量来自于内部热源，这样，即使低负荷运行，垃圾的进料量减少，也不会影响炉子的运行，即能够实现稳定的燃烧。
实施例1
如图2所示，本发明公开了一种化学链焚烧垃圾的方法，所述方法包括以下步骤：
S1：将垃圾倒进燃料反应器1，通过流化气体先对垃圾进行干燥，同时将干燥后垃圾利用流化气体进行热分解得到炭化垃圾和垃圾残渣，再将炭化垃圾进行气化反应；步骤S1中所述流化气体为温度在800～1000℃的CO2和水蒸气的混合物，它为垃圾的干燥、热解和气化提供所需的热量并为气化反应提供了气化剂，同时避免了在预处理垃圾过程中借助于外界热源对垃圾进行干燥和热分解，这进一步的降低了垃圾焚烧过程的成本。
S2：将氧化态氧载体通过返料器43导入燃料反应器1，步骤S1中气化反应的垃圾产物和所述氧化态氧载体在燃料反应器1内发生氧化反应，并生成CO2、水蒸气和还原态氧载体；
S3：将步骤S2中发生氧化反应的产物导入燃料旋风分离器31，其中，高温下CO2和水蒸气作为流化气体循环导入燃料反应器1，所述还原态氧载体通过筛分器32导入空气反应器2；
S4：所述还原态氧载体和鼓进空气反应器2的空气发生还原反应并生成氧化态氧载体和贫氧高温空气，经过空气旋风分离器41，氧化态氧载体通过返料器43后又重新进入到燃料反应器1中完成氧载体的循环。
常规的垃圾焚烧工艺，对于垃圾只是将垃圾放入高温焚烧炉内，不会对垃圾进行预处理，通过本方法中对于垃圾的干燥、热风解和气化反应可以使得垃圾焚烧的更加充分，在本实施例中， 为提高氧载体的在垃圾焚烧时氧化反应进行的更加充分，所述氧化态氧载体为Fe2O3和Al2O3的混合物。在氧化反应阶段，氧载体在燃料反应器1高温环境下分解成低氧化物和氧气，使得垃圾的焚烧过程完全避免了和空气中N2、CO2等的接触，因此可以将垃圾焚烧的更加充分，也避免了许多污染物的产生。其中，铁基Fe2O3具有廉价易得、环保的特点；Al2O3为惰性载体，它的加入能减缓氧载体的烧结和碳沉积现象，使其具有较久的活性。通过采用Fe2O3和Al2O3的混合物提高了焚烧的效率同时，也大大降低了焚烧的成本。
为更好的控制氧载体的还原，提高还原反应的效率，空气反应器2内发生还原反应的温度为900～1100℃。其中，在空气反应器2内还原态氧载体和空气发生还原反应生成了氧化态氧载体和贫氧高温空气，贫氧高温空气可以进入余热锅炉进行热利用，氧化态氧载体通过空气旋风分离器41进行循环利用。整个垃圾的焚烧，经过燃料反应器1和空气反应器2实现了氧载体充分反复利用，大大节约了焚烧垃圾的物料成本。所述气化反应的垃圾产物为包含CO和CH4可燃气体的混合物。其中，可燃气体和氧载体分解的O2充分反应，生成的高温下的CO2、水蒸气作为流化气体继续循环利用。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种化学链焚烧垃圾的方法，其特征在于，包括用于实现所述化学链焚烧垃圾方法的装置，所述装置包括燃料反应器，空气反应器，第一循环器和第二循环器；
所述第一循环器分别连接于所述燃料反应器的进料口、出料口和所述空气反应器的入料口，并用于实现垃圾焚烧中流化气体的循环；所述第二循环器两端分别连接于所述燃料反应器的入料口和所述空气反应器的出料口，并和所述第一循环器一起用于实现垃圾焚烧中氧载体的循环；
所述第一循环器包括燃料旋风分离器和分离氧载体的筛分器，所述筛分器连接于所述燃料旋风分离器底部；
所述第二循环器包括空气旋风分离器和返料器，所述返料器连接于所述空气旋风分离器底部；
所述第二循环器设置有用于添加氧化态氧载体的给料器，所述给料器设置于所述返料器上端；
第一循环器还包括隔离器，隔离器连接于筛分器底部；
所述方法包括以下步骤：
S1：将垃圾倒进燃料反应器，通过流化气体先对垃圾进行干燥，同时将干燥后垃圾利用流化气体进行热分解得到炭化垃圾和垃圾残渣，再将炭化垃圾进行气化反应；
S2：将氧化态氧载体通过返料器导入燃料反应器，步骤S1中气化反应的垃圾产物和所述氧化态氧载体在所述燃料反应器内发生氧化反应，并生成CO2、水蒸气和还原态氧载体；
S3：将步骤S2中发生氧化反应的产物导入燃料旋风分离器，其中，高温下CO2和水蒸气作为流化气体循环导入所述燃料反应器，所述还原态氧载体通过筛分器导入空气反应器；
S4：所述还原态氧载体和鼓进空气反应器的空气发生还原反应并生成氧化态氧载体和贫氧高温空气，经过空气旋风分离器，氧化态氧载体通过所述返料器后又重新进入到所述燃料反应器中完成氧载体的循环。
2.根据权利要求1所述的化学链焚烧垃圾的方法，其特征在于：步骤S1中，所述流化气体为温度在800～1000℃的CO2和水蒸气的混合物。
3.根据权利要求1所述的化学链焚烧垃圾的方法，其特征在于：所述氧化态氧载体为Fe2O3和Al2O3的混合物。
4.根据权利要求1所述的化学链焚烧垃圾的方法，其特征在于：所述空气反应器内发生还原反应的温度为900～1100℃。
5.根据权利要求1所述的化学链焚烧垃圾的方法，其特征在于：所述气化反应的垃圾产物为包含CO和CH4可燃气体的混合物。
6.根据权利要求1所述的化学链焚烧垃圾的方法，其特征在于：所述燃料反应器底部设置有用于分离焚烧垃圾残渣的出渣机。
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