CN108224429A - 一种农村垃圾无害化、减量化和资源化的焚烧装置及方法 - Google Patents

一种农村垃圾无害化、减量化和资源化的焚烧装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种农村垃圾无害化、减量化和资源化的焚烧装置及方法；炉膛顶部的烟气出口通过管路依次连接空气预热器、水冷换热器、旋风分离器、尾气处理装置、烟囱；焚烧装置还包括电机、一次风机、二次风组件、由多个喷嘴构成的喷嘴阵列；所述电机用于带动二次风组件与一次风机进行工作；各喷嘴沿炉膛顶部烟道出口内壁周向倾斜分布，使烟道内形成螺旋气流，以驱动烟气相互卷吸并螺旋上升；二次风组件从物料仓中抽取垃圾散发的气体，同时使物料仓内部形成负压，并通过喷嘴喷射至炉膛顶部烟道出口。本焚烧装置及方法具有燃烧效率高、近零排放、运行成本低和燃料适应性广等的特点，适用于我国农村垃圾无害化、减量化和资源化焚烧处理。

Description

一种农村垃圾无害化、减量化和资源化的焚烧装置及方法
技术领域
本发明涉及农村垃圾焚烧处理，尤其涉及一种农村垃圾无害化、减量化和资源化的焚烧装置及方法。
背景技术
农村垃圾可分为生活性垃圾与生产性垃圾两大类。其中生活性垃圾是指村民在日常生活中或者为日常生活提供服务时所产生的固体垃圾。而生产性垃圾是包括种殖业垃圾(如秸秆、地膜、农药化肥包装等)、养殖业垃圾(如家养禽畜的粪便等)、工业垃圾、医疗垃圾和建筑垃圾。我国经过不断发展，农村垃圾的产量也在不断的提高。与此同时，不同地区农村垃圾的来源和成分构成也存在较大的差异。
目前我国农村垃圾主要采用的处理方法为：填埋、燃烧和堆肥。而在垃圾焚烧的过程中，会产生大量的烟尘、氮氧化物、硫氧化物、一氧化碳、二噁英等对环境以及人体都有害的物质。
其中，二噁英是一种无色无味、毒性严重的脂溶性物质，可以损害人体多种器官和系统。它主要污染空气、土壤、水体，进而危害动物、植物以及人体。由于二噁英的生物富集作用非常强，所以能随着食物链逐级累积，越是高级的生物体内的含量就越高，所以人类受危害的程度最大。而人类自身又无法分解二噁英，一旦摄入，就不易排出。研究表明，人体摄入即使是在很微量的情况下，长期摄取也会引起癌症、皮肤病、肝肾疾病等的疾病。
而垃圾炉排焚烧的主要优点有：技术较为成熟，设备年运行时间可达8000h以上，垃圾处理成本较低，可以广泛适用于各类垃圾，而且产生的飞灰较少。但是其缺点是：焚烧炉开启与停用时炉温经过二噁英生产的温度区间(360～820℃)，在控制不完全的情况下也容易产生二噁英。
但是，由于农村垃圾具有产量大的特点，所以垃圾焚烧相比于另外两种更适合现在的农村条件。因此，有必要对垃圾焚烧过程进行优化，设计出一个可行度高、操作简便、近零排放的垃圾焚烧方法。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种农村垃圾无害化、减量化和资源化的焚烧装置及方法。
本发明通过下述技术方案实现：
一种农村垃圾无害化、减量化和资源化的焚烧装置，包括炉膛10、设置在炉膛10入口的物料仓3、用于将物料仓3内的垃圾推送至炉膛10内的推料器4；该炉膛10顶部的烟气出口通过管路依次连接空气预热器9、水冷换热器8、旋风分离器13、尾气处理装置12烟囱15；
所述焚烧装置还包括电机1、一次风机7、二次风组件2、由多个喷嘴12构成的喷嘴阵列；所述电机1用于带动二次风组件2与一次风机7进行工作；各喷嘴16沿炉膛10顶部烟道出口内壁周向倾斜分布，使烟道内形成螺旋气流，以驱动烟气相互卷吸并螺旋上升；
所述一次风机7从环境中抽取一次风，送入空气预热器9中进行加热，使其能产生200℃～400℃的高温空气，并且经过管道送入炉排5的底部；
所述二次风组件2从物料仓3中抽取垃圾散发的气体，同时使物料仓3内部形成负压，并通过喷嘴16喷射至炉膛10顶部烟道出口。
所述喷嘴阵列自上而下分为两层或者两层以上，使烟道内形成两个或者两个以上相切的螺旋上升气流，进而驱动烟气相互卷吸并螺旋上升，提高垃圾燃烧产生的烟气温度，并且增加烟气在烟道内的行程及停留时间。
所述推料器4与炉排5之间设置有渗滤液收集装置6；用于回收物料仓3内垃圾的渗滤液。
所述炉膛10的底部设有炉渣收集器11；所述旋风分离器13的底部出口设置有飞灰收集器14。
一种农村垃圾无害化、减量化和资源化的焚烧方法，其包括如下步骤：
垃圾焚烧步骤
垃圾经过内推门倒入物料仓3中，由于物料仓3的仓壁呈水平倾斜75°，故垃圾会下落到底部，经由推料器4送入炉排5中进行燃烧，燃烧过后的炉渣落入炉渣收集器11中；
垃圾在炉膛10内的燃烧温度为900℃；二次风组件2从物料仓3中抽取垃圾散发的气体，同时使物料仓3内部形成负压，并通过喷嘴16喷射至炉膛10顶部烟道出口；在喷嘴阵列形成的相切的螺旋上升气流作用下，至少850℃高温烟气在炉膛10顶部的烟道出口相互卷吸并螺旋上升，以此延长了烟气在850℃高温环境下停留至少两秒，接着进入空气预热器9中对一次风进行预热，然后进入水冷换热器8中进行降温，将烟气的温度降低到200℃，再进入旋风分离器13中，烟气中夹带的飞灰落入飞灰收集器14中，烟气则送到尾气处理装置12中，经由烟囱15排出到大气之中；
与此同时，一次风机7从环境中抽取的一次风，送入空气预热器9中进行加热，使其产生200℃～400℃的高温空气，并且经过管道送入炉排5底部，与垃圾充分混合促进燃烧；
垃圾渗滤液回收步骤
由于垃圾在物料仓3中会有渗滤液的产生，而渗滤液当中富含有机物，推料器4与炉排5之间设置了滤网，在重力的作用下，垃圾产生的渗滤液滴漏至渗滤液收集装置6中，渗滤液在渗滤液收集装置6内经过蒸发、浓缩后回喷到炉膛10当中进行燃烧。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
(1)本发明适用于所有种类垃圾的焚烧，即在投入物料仓前无需经过分拣工序，农村垃圾可以直接投入焚烧。
(2)本发明通过二次风组件从物料仓中抽取空气作为二次风进入炉膛中，既可以使炉膛中的垃圾充分燃烧，达到更高的温度，也可以在物料仓中形成负压条件，使垃圾产生的异味不会扩散到周围的环境当中。
(3)本发明中，从炉膛出来的烟气喷嘴阵列的作用下，使烟道内形成两个或者两个以上相切的螺旋上升气流，进而驱动烟气相互卷吸并螺旋上升，以增加烟气在烟道内的行程及停留时间，充分燃毁了绝大部分二噁英。
(4)本发明设置了急速冷却装置，将高温烟气迅速降低到360℃以下，即高温烟气进入水冷换热器8中进行急速降温，将烟气的温度迅速降低到360℃以下，这样就可以避免二噁英的再次生成。减少了污染物的排放，降低垃圾处理的运行成本。
(5)水冷换热器通过注入常温下的水，将高温烟气冷却，同时升温后的热水也能应用在各种农业生产当中，如：养殖、温室。
(6)农村垃圾热值高，本循环基本可以视为无需额外添加热源即可达到热平衡。
(7)水冷换热器出口的热水可以作为余热利用到各个农村生产当中。在烟气管道末端设置旋风分离器，对烟气进行除尘处理，最后送入尾气处理器中，由鼓风机经烟囱把尾气排出到大气。从而完成农村垃圾无害化、减量化和资源化的焚烧处置过程。
综合以上，本发明技术手段简便易行、燃烧效率高、近零排放的优点，可广泛地适用于我国的农村地区，拥有较好的应用前景。
附图说明
图1是本发明农村垃圾无害化、减量化和资源化的焚烧装置结构布局示意图。
图2是本发明喷嘴阵列排布在炉膛顶部烟道出口的截面示意图。
图3是图2中炉膛烟气流的流态示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
如图1至3所示。本发明公开了一种农村垃圾无害化、减量化和资源化的焚烧装置，包括炉膛10、设置在炉膛10入口的物料仓3、用于将物料仓3内的垃圾推送至炉膛10内的推料器4；该炉膛10顶部的烟气出口通过管路依次连接空气预热器9、水冷换热器8、旋风分离器13、尾气处理装置12、烟囱15；
所述焚烧装置还包括电机1、一次风机7、二次风组件2、由多个喷嘴16构成的喷嘴阵列；所述电机1用于带动二次风组件2与一次风机7进行工作；各喷嘴16沿炉膛10顶部烟道出口内壁周向倾斜分布，使烟道内形成螺旋气流，以驱动烟气相互卷吸并螺旋上升；
所述一次风机7从环境中抽取一次风，送入空气预热器9中进行加热，使其能产生200℃～400℃的高温空气，并且经过管道送入炉排5的底部；
所述二次风组件2从物料仓3中抽取垃圾散发的气体，同时使物料仓3内部形成负压，并通过喷嘴16喷射至炉膛10顶部烟道出口。
所述喷嘴阵列自上而下分为两层或者两层以上，使烟道内形成两个或者两个以上相切的螺旋上升气流，进而驱动烟气相互卷吸并螺旋上升，以增加烟气在烟道内的行程及停留时间，使垃圾与空气充分混合促进燃烧，大大提高了烟气的温度及在高温环境下的停留时间。
所述推料器4与炉排5之间设置有渗滤液收集装置6；用于回收物料仓3内垃圾的渗滤液。
所述炉膛10的底部设有炉渣收集器11；所述旋风分离器13的底部出口设置有飞灰收集器14。
一种农村垃圾无害化、减量化和资源化的焚烧方法，其包括如下步骤：
垃圾焚烧步骤
垃圾经过内推门倒入物料仓3中，由于物料仓3的仓壁呈水平倾斜75°，故垃圾会下落到底部，经由推料器4送入炉排5中进行燃烧，燃烧过后的炉渣落入炉渣收集器11中；
当垃圾在炉膛10内的燃烧温度为900℃；二次风组件2从物料仓3中抽取垃圾散发的气体，同时使物料仓3内部形成负压，并通过喷嘴16喷射至炉膛10顶部烟道出口；在喷嘴阵列形成的相切的螺旋上升气流作用下，至少850℃高温烟气在炉膛10顶部的烟道出口相互卷吸并螺旋上升，以此延长了烟气在850℃高温环境下停留至少两秒，接着进入空气预热器9中对一次风进行预热，然后进入水冷换热器8中进行急速降温，将烟气的温度降低到200℃，再进入旋风分离器13中，烟气中夹带的飞灰落入飞灰收集器14中，烟气则送到尾气处理装置12中，经由烟囱15排出到大气之中；
与此同时，一次风机7从环境中抽取的一次风，送入空气预热器9中进行加热，使其产生200℃～400℃的高温空气，并且经过管道送入炉排5底部，与垃圾充分混合促进燃烧；
垃圾渗滤液回收步骤
由于垃圾在物料仓3中会有渗滤液的产生，而渗滤液当中富含有机物，推料器4与炉排5之间设置了滤网，在重力的作用下，垃圾产生的渗滤液滴漏至渗滤液收集装置6中，渗滤液在渗滤液收集装置6内经过蒸发、浓缩后回喷到炉膛10当中进行燃烧。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种农村垃圾无害化、减量化和资源化的焚烧装置，包括炉膛(10)、设置在炉膛(10)入口的物料仓(3)、用于将物料仓(3)内的垃圾推送至炉膛(10)内的推料器(4)；其特征在于：该炉膛(10)顶部的烟气出口通过管路依次连接空气预热器(9)、水冷换热器(8)、旋风分离器(13)、尾气处理装置(12)、烟囱(15)；
所述焚烧装置还包括电机(1)、一次风机(7)、二次风组件(2)、由多个喷嘴(16)构成的喷嘴阵列；所述电机(1)用于带动二次风组件(2)与一次风机(7)进行工作；各喷嘴(16)沿炉膛(10)顶部烟道出口内壁周向倾斜分布，使烟道内形成螺旋气流，以驱动烟气相互卷吸并螺旋上升；
所述一次风机(7)从环境中抽取一次风，送入空气预热器(9)中进行加热，使其能产生200℃～400℃的高温空气，并且经过管道送入炉排(5)的底部；
所述二次风组件(2)从物料仓(3)中抽取垃圾散发的气体，同时使物料仓(3)内部形成负压，并通过喷嘴(16)喷射至炉膛(10)顶部烟道出口。
2.根据权利要求1所述农村垃圾无害化、减量化和资源化的焚烧装置，其特征在于：所述喷嘴阵列自上而下分为两层或者两层以上，使烟道内形成两个或者两个以上相切的螺旋上升气流，进而驱动烟气相互卷吸并螺旋上升，以增加烟气在烟道内的行程及停留时间。
3.根据权利要求2所述农村垃圾无害化、减量化和资源化的焚烧装置，其特征在于：所述推料器(4)与炉排(5)之间设置有渗滤液收集装置(6)；用于回收物料仓(3)内垃圾的渗滤液。
4.根据权利要求3所述农村垃圾无害化、减量化和资源化的焚烧装置，其特征在于：所述炉膛(10)的底部设有炉渣收集器(11)；所述旋风分离器(13)的底部出口设置有飞灰收集器(14)。
5.一种农村垃圾无害化、减量化和资源化的焚烧方法，其特征在于采用权利要求4所述农村垃圾无害化、减量化和资源化的焚烧装置实现，其包括如下步骤：
垃圾焚烧步骤
垃圾经过内推门倒入物料仓(3)中，由于物料仓(3)的仓壁呈水平倾斜75°，故垃圾会下落到底部，经由推料器(4)送入炉排(5)中进行燃烧，燃烧过后的炉渣落入炉渣收集器(11)中；
当垃圾在炉膛(10)内的燃烧温度为900℃；二次风组件(2)从物料仓(3)中抽取垃圾散发的气体，同时使物料仓(3)内部形成负压，并通过喷嘴(16)喷射至炉膛(10)顶部烟道出口；在喷嘴阵列形成的相切的螺旋上升气流作用下，至少850℃高温烟气在炉膛(10)顶部的烟道出口相互卷吸并螺旋上升，以此延长了烟气在850℃高温环境下停留至少两秒，接着进入空气预热器(9)中对一次风进行预热，然后进入水冷换热器(8)中进行降温，将烟气的温度降低到200℃，再进入旋风分离器(13)中，烟气中夹带的飞灰落入飞灰收集器(14)中，烟气则送到尾气处理装置(12)中，经由烟囱(15)排出到大气之中；
与此同时，一次风机(7)从环境中抽取的一次风，送入空气预热器(9)中进行加热，使其产生200℃～400℃的高温空气，并且经过管道送入炉排(5)底部，与垃圾充分混合促进燃烧；
垃圾渗滤液回收步骤
由于垃圾在物料仓(3)中会有渗滤液的产生，而渗滤液当中富含有机物，推料器(4)与炉排(5)之间设置了滤网，在重力的作用下，垃圾产生的渗滤液滴漏至渗滤液收集装置(6)中，渗滤液在渗滤液收集装置(6)内经过蒸发、浓缩后回喷到炉膛(10)当中进行燃烧。
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