CN1089023A

CN1089023A - 一种新型的废弃物焚烧方法及装置

Info

Publication number: CN1089023A
Application number: CN 92115062
Authority: CN
Inventors: 祁英; 李康敏
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-12-26
Filing date: 1992-12-26
Publication date: 1994-07-06

Abstract

本发明提供一种新型的废弃物焚烧方法及装置，它采用汽化燃烧的方法，根据不同待处理物料的物理化学性质，通过第一、二燃烧室及第一、二燃烧器，分别控温、控氧，使氧化、还原反应同炉进行。设计最佳焚烧炉腔几何形状和结构和新式组合异形炉排及材料，采用顶部复门投料及自底部向上喷燃等技术，研制成可处理医院、口岸、乡镇及部分工业废物的中小型焚烧装置。该装置在热效率、处理量、处理效果、制造与运行成本、使用寿命、占地面积等方面都比传统炉型有显著提高。

Description

本发明涉及一种废弃物焚烧装置，特别是一种首先把热力气化技术应用于医院、口岸、城镇及部分工业垃圾处理的一种新型的废弃物焚烧装置，属废弃物污染治理的环境保护产品。

近年来，由于经济的迅速发展，未经处理的废弃物给环境做成日益严重的污染，随着环保、卫生和卫生防疫管理工作的进一步加强，对技术性能、产品质量好的焚烧处理设备的需求迅速增加。众所周知，固体可燃物的燃烧，按其燃烧现象的不同，可分为表面燃烧、蒸发燃烧、分解燃烧和冒烟燃烧等四类。世界各发达国家为适应防止废弃物的污染，竞相研制、开发各种类型的焚烧炉。国家环保局确定九十年代中国将固体废弃物的处理及装备的研制、开发列入优先发展的领域。当前，国内外中小型焚烧炉的炉型，主要有直燃式、转窑式、旋风式、旋转床式、热分解式焚烧炉等。现有比较广泛应用于环境污染治理工程中的热分解焚烧炉，采用热分解的热力法技术原理，方型的炉型结构也经不断改进，取得较好的环境、社会效益。这类废弃物焚烧装置，通常废弃物由投料门投入燃烧室，由燃烧器点火，通过控制装置调节燃烧工况，废气自烟囱排放，灰烬经出灰门排出。由于该焚烧炉设计基于热分解的方法，存在着燃烧器从炉顶上部喷燃，炉膛内没有能起自动搅拌废弃物的异形炉排，以及方型炉设计的炉腔有效容积较立式园柱型炉相对减少和燃烧出现死角等不足之处，故局限了焚烧效率的提高。

本发明的目的是利用煤气化炉的原理，把气化燃烧技术应用于中、小型废弃物焚烧炉的设计上，使研制的新炉型在热效率处理效果等方面都较传统炉型优越。

本发明的目的是这样实现的：

首先，气化燃烧技术是建立在区别于表面燃烧、蒸发燃烧、分解燃烧和冒烟燃烧等传统热力处理燃烧方法的新技术。利用煤气化炉的原理的气化燃烧方法，即在焚烧过程中控制适当的温度（300～500℃）和供氧量（过剩空气系数α：0.5-0.9），使装置系统内氧化反应和还原反应同时进行，大量生成CO、CmHn和CO₂、N₂等可燃混合气体，再经过进一步高温燃烧（800-1400℃）和供给氧气（过剩空气系数α：1.05-1.35），使可燃混合气体再次气化、分解、生成以CO₂和水蒸气为主的烟气，从而有效地进行脱臭和控制有毒气体和烟尘的排放。

按气化燃烧技术方法设计的新型废弃物焚烧炉的特征在于：

A、立式园柱体的二级燃烧焚烧炉，位于投料门（1）下部为第一燃烧室（8），其上部通过联接管（5）连接的第二燃烧室（4），均为立式园柱型;

B、在第一燃烧室内安装的异形炉排（2），由两种不同的材料制成;

C、第一燃烧器（8）在异形炉排（2）底部向上喷燃;

D、第二燃烧器（6）从第二燃烧室（4）底部向上喷燃。

依据热力气化焚烧技术研制成可处理各类废弃物（可含部分液体）的中小型焚烧装置，其主要系统设计计算、工艺布置和关键部件、材料选择如下：

热容量：气化焚烧要求第一燃烧室300-500℃，第二燃烧室800～1400℃，零号柴油热值为41868千焦/千克左右，待处理废弃物热值大于4186千焦/千克则热容量完全可以满足热平衡需要，达到各燃烧室的温度要求，运行实测结果与理论计算相符。

处理能力：废弃物因热值、含水量、密度、灰分不同而处理数量差异较大。现采用动物肢体单位时间处理数量为设备的标称处理能力。

控温控氧：根据不同待处理物料的物理化学性质，确定不同的控温范围和供氧量，使一燃室内的待处理物料在较低的工况下气化，既达到设计要求，又因炉温较低延长炉衬、炉排的使用寿命，减少设备主体绝热材料和壁厚，使设备整体结构更紧凑、更轻便。控氧供风可大大减少微尘随烟气排出。

运行状态：运行时炉内呈负压状态，采用复合门结构（双层门），防止异味及烟气泄漏，加快焚烧速度，利于热气流通过烟囱排放。

燃烧室：一燃室在受控温度范围内，燃烧器常开，温度高于设定温度，燃烧器自动熄火;二燃室设计使气化过程产生的气体在二燃室高温区停留时间大于0.4秒，二燃室燃烧器常开，保证可燃气体的完全燃烧，防止二次污染。

异型炉排：炉主体采用立式圆柱型，待处理物料从上部投入到特殊的组合式异型炉排上，它由多条炉排及炉排心组成，炉排由铝、铁、钢合金的金属材料制成的外炉排和由耐高温的耐火材料制成的内炉排制成，燃烧器从异型炉排底部喷燃。运行时立式圆柱型炉膛使炉内的热气流形成涡流，异型炉排燃烧面积比普通炉排增加2-3倍，并使处理物不断自行搅动，燃烧面不断变化，无燃烧死角。此设计取得较佳的运行工况和热效率。

燃烧器：采用集油泵、风机、电子点火、电眼安全监控于一体的枪式燃烧器，防止燃烧器被炉内高温热辐射损坏，延长使用寿命。

材料选择：耐潮、耐高温、耐腐蚀的耐火材料是保证设备质量和使用寿命的基本条件，经反复试验和筛选，确定了炉体不同部位选配不同的耐火可塑料，同时选用了耐高温、防腐蚀的不锈钢制造烟囱。

监测结果：SO₂、NOx、NH₃、H₂S、CO、烟色均稳定低于国家标准。

烟尘：66-179毫克/立方米（低于200毫克/立方米标准）。

噪声：一般可达60-70dB（A）（低于85dB（A）标准）。

炉渣：灰化无菌。

本发明与传统焚烧炉相比具有以下的优点及积极效果：

1.处理同一种类数量的物料、燃烧油耗（轻柴油比直燃式燃烧炉节省25-30%，比热分解式焚烧节省10-15%;处理时间比直燃式和热分解式缩短15-20%;大大提高了处理效率。

2.相同处理量的炉型，采用立式结构，体积小，空间利用率大，体积和占地面积仅为直燃式焚烧炉的1/4-1/5，为热分解焚烧炉的1/2。大大节约了原料和炉体制造成本。

3.组合式异型炉排起到保护主燃烧器、增大燃烧面积，自动搅拌达到无燃烧死角的目的。炉排设计成组合式便于维护、更换。

4.由于热力气化可燃气体进入第二燃烧室，因而可用较少的燃料获得大于800℃以上的温度。如果需要，还可以提高到1300℃～1400℃，这样难于处理的二恶英等剧毒物质也可高温分解至无害化。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1是焚烧炉的炉体结构图;

图中：1.复合门 2.异型炉排 3.烟囱 4.第二燃烧室 5.联接管 6.第二燃烧器 7.控制装置 8.第一燃烧室 9.风机 10.出灰门 11.第一燃烧器

图2是异形炉排构造图。

图中：1/2，外炉排 2/2.内炉排 3/2.炉排心（1/2与2/2结合为一条炉排）。

在图1中提供的复式气化焚烧炉是立式园柱型的二级焚烧炉。当打开位于第一燃烧室（8）顶侧的投料门（1）投料时，由于投料门（1）设计内外双层门。外层门关闭后才打开内层门，防止异味及烟气泄漏。当待处理废弃物投入到在第一燃烧室（8）中安装的异形炉排（2）上时，第二燃烧器（6）从第二燃烧室（4）底侧已经先行点火升温，风机（9）启动送风，然后再启动第一燃烧器（11）在异型炉排（2）底部喷燃，使炉膛加温。当炉温达到200℃后，焚烧炉由控制装置（7）控制自动运行，炉内的热气流形成涡流，异型炉排（2）上的废弃物沿着成伞形的多条炉排（图2：1/2和2/2，如图2炉排为16根，顶端为炉排心（3/2），它视炉型大小可增减，炉排的倾斜角α在20°-70°变化）经不断自动搅拌，燃烧面不断变化。异型炉排（2）燃烧面积比普通炉排增加2-3倍。此外，外炉排（图2：1/2）采用铝、铁、钢合金等金属材料;外炉排（图2：2/2）采用耐高温、耐腐蚀的耐火材料制成;第一燃烧室（8）内炉膛的立式园柱底直径（d）与园柱高度（h）之比（d∶h）采用1∶1.4-1∶1.6为宜，特别是废弃物在第一燃烧室（8）气化、控温、控氧的条件（T：300-500℃;过剩空气系数α：0.5-0.9）下，进行碳化、干馏、氧化，使氧化后的气体具有较高是热值。这些可燃气体进入第二燃烧室（4）中充分燃烧（T：800-1400℃，过剩空气系数α：1.05-1.35），可大大减少辅助燃烧及电力的消耗，且使可燃气体分解成水蒸气和CO₂，经烟囱（3）排放，灰烬通过异型炉排（2）下方出灰门（10）连续排出。

本装置的操作要点如下：

1.检查电源是否正常，油箱有油与否，油阀门是否打开。

2.清理上一炉焚烧后的灰烬，关好出灰门（10），锁紧翻版。

3.根据废弃物处理情况，确定单炉处理一次投料或连续投料。设定定时器时间，一般单炉处理第一燃烧器（11）按40-60分钟，设定第二燃烧器（6）比第一燃烧器（11）时间延长30-45分钟。如果连续投料，时间可根据处理要求确定为120-400分钟。

4.第一燃烧室（8）温度控制仪常置于400℃，当达到此温度时，第一燃烧器（11）停止工作，而温度下降低于400℃时，第一燃烧器（11）便自动启动工作。如有特殊要求。可将控温仪调高或调低100-200℃，但不应高于650℃长期运行。第二燃烧室（4）温度控制仪常置于1200℃，如实测温度常高于此温度而造成燃烧器停机，应将热电偶偏向外抽提10-20cm。

5.以上工作完成后，启动第二燃烧器（6），确认点火成功及风机运转正常后，再启动第一燃烧器（11），使炉膛加温。

6.当炉膛温度达到200℃后，加进废弃物，焚烧炉便进入自动运行程序处理物焚烧完后，第一燃烧器（11）自动熄火停机。这时第二燃烧器（6）及风机（9）仍运行，于30-45分钟后（按预先设定延长时间）自动关机停炉。

7.若燃烧器（11、6）连续多次点火不成功，应停止启动。首先检查电路，再检查油路，有无燃油，单向阀是否漏油，管道是否漏油，检查电眼，擦净灰尘。

Claims

1、一种新型的废弃物焚烧方法，其特征在于利用煤气化炉原理的气化燃烧方法，即在焚烧过程中控制适当的温度(300～500℃)和供氧量(过剩空气系数α：0.5-0.9)，使装置系统内氧化反应和还原反应同时进行，大量生成CO、CaHn和CO₂、N₂等可燃混合气体，再经过进一步高温燃烧(800-1400℃)和供给氧气(过剩空气系数α：1.05-1.35)，使可燃混合气体再次气化、分解、生成以CO₂和水蒸气为主的烟气，从而有效地进行脱臭和控制有毒气体和烟尘的排放。

2、根据权利要求1所述的废弃物焚烧方法而设计的废弃物焚烧装置，其特征在于：

A、立式园柱体的二级燃烧焚烧炉，位于投料门（1）下部的第一燃烧室（8），其上部通过联接管（5）连接的第二燃烧室（4），均为立式园柱形;

C、第一燃烧器（8）在异形炉排（2）底部向上喷燃;

D、第二燃烧器（6）从第二燃烧室（4）底部向上喷燃。

3、根据权利要求2所述的装置，其特征在于异形炉排（2）由多条炉排（图2，1/2、2/2）及炉排心（图2，3/2）组成，它由金属材料制成的外炉排（图2，1/2）和耐火材料制成的炉排（图2，2/2）组合而成的。

4、根据权利要求2所述的装置，其特征在于第一燃烧室（8）内炉腔的立式园柱体底直径（d）与园柱体高度（h）之比（d∶h）以1∶1.4-1∶1.6为宜。