CN109812818B - 一种垃圾焚烧炉飞灰热处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种垃圾焚烧炉飞灰热处理系统，包括烟气烧结熔融炉，烟气烧结熔融炉连通炉排炉的烟气出口管道以及燃气管道，烟气烧结熔融炉的下部设置熔融室，熔融室的侧壁上开设烟气入口和补充燃气入口，熔融室的上方为旋风炉膛，熔融室与旋风炉膛连通；旋风炉膛的侧壁开设二次风入口，烟气烧结熔融炉的顶部开设烟气出口，烟气出口连接排烟气管道，烟气烧结熔融炉底部开设排渣口；烟气和补充燃气在熔融室内燃烧，烟气和补充燃气在熔融室内燃烧，飞灰中的颗粒在烧结熔融炉1300℃以上高温环境下，体积减少并稳定重金属等残留物。熔化的灰分变成“熔渣”，可回收作为路基材料、建筑材料等，同时由于在高温下分解，飞灰中二噁英会大幅度降低。
Description
技术领域
本发明属于垃圾焚烧烟气处理技术领域，具体涉及一种垃圾焚烧炉飞灰热处理系统。
背景技术
随着社会经济的迅猛发展,城市生活垃圾已成为社会的一大公害，其造成的污染是世界各国环境保护中亟待解决的难题之一。近年来，我国城市生活垃圾污染问题也日趋严重，对城市的环境及卫生状况带来极严重的危害，城市生活垃圾的产生量也在快速地增长。城市生活垃圾如不加妥善收集、利用和处理处置，将会污染大气、水体和土壤，影响市容市貌,使人们的生活居住环境质量下降,甚至危害人类健康。
目前常用的垃圾处理方法主要有垃圾卫生填埋、堆肥和焚烧。由于我国人口的增长，城市的扩容，可用的土地越来越少，垃圾焚烧处理技术日益成为未来重要的城市生活垃圾处理手段。垃圾焚烧处理后,最终的产物是排放的烟气和焚烧残渣。我国通常把焚烧灰渣分为底渣和飞灰两种。底渣主要由熔渣、黑色及有色金属、陶瓷碎片、玻璃和其它一些不可燃物质及未燃有机物组成；而垃圾焚烧所产生的焚烧飞灰，一般包括布袋除尘器飞灰和吸收塔飞灰。飞灰中也含有烟道灰、加入的化学药剂及化学反应产物。
生活垃圾在焚烧过程中容易产生二次污染，而飞灰是二次污染的主要载体。由于飞灰中含有可被水浸出的Cd、Pb、Cu、Zn和Cr等多种有害重金属物质和盐类，还富集了高浓度的具有最强毒性的二噁英有机污染物，《国家危险废物名录》已经明确规定生活垃圾焚烧飞灰为危险废物，即编号为HW18，飞灰的处置必须严格按照危险废物的标准进行。
垃圾焚烧飞灰的处理方式很多，其中主要包括固化稳定处理技术、化学处理与热处理技术。固化和化学处理技术目前存在处理成本较高、操作复杂、稳定作用小及有害物质易浸出等问题；而热处理技术无害化程度彻底、产品稳定性高、运行费用适中、减量显著、并可以实现资源化利用，因此，垃圾焚烧飞灰熔融处理技术成为近年来固体废物处理领域新的技术方案热点。
公开号为CN107931301A的专利文献公开了一种垃圾焚烧飞灰熔盐热处理系统，所述系统包括原料进料系统、飞灰热处理系统、出料控制系统、余热回收系统、烟气净化系统。飞灰与熔融盐接触后在熔融盐中充分溶解、反应。该系统需要较多熔融盐物料，且需要额外的供热，处理成本较高。
公开号为CN201421096Y的专利文献公开了一种垃圾焚烧飞灰旋风熔融炉。所述的旋风熔融炉本体为由上下两段炉腔构成的形结构，下段炉腔向下倾斜，熔融炉的竖直炉腔部分构成主熔融室,倾斜炉腔部分构成二次熔融室。该系统需要设置火焰燃烧器，能耗较高且烟气燃烧停留时间较短不利于烟气充分烧结。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于流化床技术的垃圾焚烧炉飞灰热处理系统，垃圾置于炉排炉内焚烧，产生的烟气通过炉排炉炉膛后进入流化床烟气烧结熔融炉，经过高温反应后，飞灰热处理烧结后的熔渣则通过排渣后排出，用于现有垃圾焚烧炉排炉建设和改造。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种垃圾焚烧炉飞灰热处理系统，包括烟气烧结熔融炉，烟气烧结熔融炉连通炉排炉的烟气出口管道以及燃气管道，烟气烧结熔融炉的下部设置熔融室，熔融室的侧壁上开设烟气入口和补充燃气入口，熔融室的上方为旋风炉膛，熔融室与旋风炉膛连通；旋风炉膛的侧壁开设二次风入口，烟气烧结熔融炉的顶部开设烟气出口，烟气出口连接排烟气管道，烟气烧结熔融炉底部开设排渣口。
烟气入口连接烟气管道，烟气管道的轴线沿着烟气入口处熔融室侧壁的切线方向；补充燃气入口连接燃气管道，所述燃气管道的轴线沿着补充燃气入口处熔融室侧壁的切线方向。
烟气入口和补充燃气入口均设置有两个，烟气入口与补充燃气入口间隔90°设置。
烟气管道上设置有流量、含氧量以及温度监测装置；旋风炉膛内设置有测温电偶。
所述流量监测装置、含氧量监测装置、温度监测装置以及测温电偶均连接厂区DCS。
旋风炉膛为圆筒形，旋风炉膛的直径从上往下逐渐减小。
旋风炉膛与熔融室之间设置有缩颈结构。
烟气烧结熔融炉采用流化床型旋风炉。
烟气烧结熔融炉的下方设置排渣管，排渣口连接排渣管，通过排渣管连接排渣系统。
二次风入口开设在旋风炉膛的两侧，每侧的二次风入口沿旋风炉膛竖直方向中上部开设有两个，二次风入口连接二次风管道。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
燃料式熔融炉主要是利用烟气中未燃尽燃料以及额外补充燃料气体燃烧放热使灰渣熔融，反应温度高达1300～1500℃；经该炉处理后灰渣中二噁英等有机物在高温下分解率达90％以上，同时与单纯电力式高温烧结熔融炉来说能耗较小，但是由于高温燃烧尾气排放中NOx和CO等二次污染物含量要比电力式熔融炉高，本发明所述烧结熔融炉属于流化床旋风熔融炉，该炉形烟气中飞灰颗粒在高速旋流作用下相互碰撞概率高且停留时间长；另外，烧结形成的大颗粒熔渣也易于与烟气分离排出，与此同时，炉排炉所排出的灰渣中可以提取有回收价值的材料，如铁，钢和铝氧化，均易于回收；
飞灰在流化床烧结炉内1300～1500℃的高温下，发生烧结熔融；飞灰中的有机物发生热解、气化及燃烧，熔融所得熔渣为Si-O网状结构组成的玻璃基体，重金属则被有效的包裹在玻璃基体内，这种网状结构结构稳定，使得玻璃熔渣中的重金属浸出率极低；熔融处理有较好的减熔效果，熔渣的密度较高，体积比处理前的飞灰明显减小；
在高温熔融处理过程中，飞灰中的二噁英等有机污染物可有效地被消解，得到的熔渣可以作为路基材料、微晶玻璃的基础玻璃、混凝土骨料以及沥青骨料，能够达到回收再利用的标准。
附图说明
图1是本发明系统工艺流程示意框图。
图2是本发明烟气烧结熔融炉结构示意图。
图3是图2的A-A向视示意图。
其中：1-烟气入口，2-补充燃气入口，3-二次风入口，4-熔融室，5-排渣管，6-旋风炉膛，7-烟气出口，11-烟气第一入口，12-烟气第二入口，21-补充燃气第一入口，22-补充燃气第二入口。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明所述一种基于流化床技术的垃圾焚烧炉飞灰热处理系统在，包括炉排炉、烟气烧结熔融炉、炉内尾部受热面(一级蒸发器、高温过热器、中温过热器、低温过热器、二级蒸发器、省煤器过热器以及省煤器)、烟气处理系统(半干法脱硫反应塔、除尘器以及低温SCR系统)以及烟囱；垃圾置于炉排炉内焚烧，产生的烟气通过炉排炉炉膛后进入流化床烟气烧结熔融炉，对于该系统，炉排炉内不设置二次风，二次风设置在烟气烧结熔融炉内；炉排炉出口烟气温度一般在600～800℃；经过在烟气烧结熔融炉内高温(1300～1500℃)反应后，飞灰热处理烧结后的熔渣则通过排渣口排出。高温烟气进入炉内尾部受热面(一级蒸发器、高温过热器、中温过热器、低温过热器、二级蒸发器、省煤器过热器、省煤器等)，然后进入后续烟气净化系统(半干法脱硫反应塔、除尘器、低温SCR系统、湿法脱硫等)，处理后通过引风机排入烟囱。
如图1和图2所示，一种垃圾焚烧炉飞灰热处理系统，包括烟气烧结熔融炉，烟气烧结熔融炉连通炉排炉的烟气出口管道以及燃气管道，烟气烧结熔融炉的下部设置熔融室4，熔融室4的侧壁上开设烟气入口1和补充燃气入口2，熔融室4的上方为旋风炉膛6，熔融室4与旋风炉膛6连通；旋风炉膛6的侧壁开设二次风入口3，烟气烧结熔融炉的顶部开设烟气出口7，烟气出口7连接排烟气管道，烟气烧结熔融炉底部开设排渣口；排渣口连接有排渣管5，烟气烧结熔融炉的下方设置排渣管5，通过排渣管5连接排渣系统。
如图3所示，作为本发明优选的实施例，烟气入口1连接烟气管道，烟气管道的轴线沿着烟气入口处熔融室4侧壁的切线方向；补充燃气入口2连接燃气管道，所述燃气管道的轴线沿着补充燃气入口处熔融室4侧壁的切线方向；烟气入口1和补充燃气入口2均设置有两个，烟气入口1与补充燃气入口2间隔设置，且间隔的角度为90°；烟气第一入口11和补充燃气第一入口21之间为90°，烟气第二入口12和补充燃气第二入口22之间为90°；所述烟气管道上设置有流量、含氧量以及温度监测装置；旋风炉膛6内设置有测温电偶。
旋风炉膛6为圆筒形，旋风炉膛6的直径从上往下逐渐减小；旋风炉膛6与熔融室4之间设置有缩颈结构。
烟气烧结熔融炉采用流化床旋风炉。
如图2所示，二次风入口3则设置在烟气烧结熔融炉中上部，二次风入口3开设在旋风炉膛6的两侧，每侧的二次风入口3沿旋风炉膛6竖直方向开设有两个，二次风入口3连接二次风管道。
图2为烟气烧结熔融炉结构，本发明采用流化床旋风炉型，经炉排炉燃烧产生烟气，烟气中含有一定量的颗粒物，烟气由烟气入口1进入熔融室4，进气方式为切向旋流进气，如图3所示，烟气通过烟气第一入口11和烟气第二入口12进入熔融室4，烧结熔融炉炉内温度若不足，则向熔融室4中额外注入燃气提高燃烧温度，燃气通过补充燃气第一入口21和补充燃气第二入口22注入熔融室4，然后在烟气烧结熔融炉内燃烧。
烟气和补充燃气进口均设置有4个，且间隔90°布置，切向进气方式可以使得烟气和补充燃气在熔融室产生旋流，烟气燃烧的同时，进入熔融室4上方的旋风炉膛6，飞灰中的颗粒在高温旋流作用下，会发生碰撞烧结，并形成大颗粒，大颗粒沿流化床旋风炉炉壁滑落至烧结熔融炉底部排渣管5排出；而烟气则通过烟气出口7排出进入后续烟气处理系统，二次风由二次风入口3通入旋风炉膛6，进一步确保飞灰在旋风炉膛6内燃烧充分，达到污染物分解温度，运行中，旋风炉膛6的温度控制在1300～1500℃，温度过低，则二噁英等特殊污染物不易分解，温度过高耗能过高；通过调节补充燃气量和二次风量使旋风炉膛6的温度保持在1300～1500℃，补充燃气量由炉膛温度决定，二次风则确保飞灰中的残留的碳燃尽。
此外，需要说明的是，本发明中所描述的系统所做的等效变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明专利所述技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做类似的方式替代，只要不偏离本发明专利的结构或者超越本发明权利要求书所定义的范围，均属于本发明专利的保护范围。
Claims (8)
1.一种垃圾焚烧炉飞灰热处理系统，其特征在于，包括烟气烧结熔融炉，烟气烧结熔融炉连通炉排炉的烟气出口管道以及燃气管道，烟气烧结熔融炉的下部设置熔融室(4)，熔融室(4)的侧壁上开设烟气入口(1)和补充燃气入口(2)，熔融室(4)的上方为旋风炉膛(6)，熔融室(4)与旋风炉膛(6)连通；旋风炉膛(6)的侧壁开设二次风入口(3)，烟气烧结熔融炉的顶部开设烟气出口(7)，烟气出口(7)连接排烟气管道，烟气烧结熔融炉底部开设排渣口；烟气入口(1)连接烟气管道，烟气管道的轴线沿着烟气入口处熔融室(4)侧壁的切线方向；补充燃气入口(2)连接燃气管道，所述燃气管道的轴线沿着补充燃气入口处熔融室(4)侧壁的切线方向；二次风入口(3)开设在旋风炉膛(6)的两侧，每侧的二次风入口(3)沿旋风炉膛(6)竖直方向中上部开设有两个，二次风入口(3)连接二次风管道。
2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧炉飞灰热处理系统，其特征在于，烟气入口(1)和补充燃气入口(2)均设置有两个，烟气入口(1)与补充燃气入口(2)间隔90°设置。
3.根据权利要求1所述的垃圾焚烧炉飞灰热处理系统，其特征在于，烟气管道上设置有流量、含氧量以及温度监测装置；旋风炉膛(6)内设置有测温电偶。
4.根据权利要求3所述的垃圾焚烧炉飞灰热处理系统，其特征在于，所述流量监测装置、含氧量监测装置、温度监测装置以及测温电偶均连接厂区DCS。
5.根据权利要求1所述的垃圾焚烧炉飞灰热处理系统，其特征在于，旋风炉膛(6)为圆筒形，旋风炉膛(6)的直径从上往下逐渐减小。
6.根据权利要求1所述的垃圾焚烧炉飞灰热处理系统，其特征在于，旋风炉膛(6)与熔融室(4)之间设置有缩颈结构。
7.根据权利要求1所述的垃圾焚烧炉飞灰热处理系统，其特征在于，烟气烧结熔融炉采用流化床型旋风炉。
8.根据权利要求1所述的垃圾焚烧炉飞灰热处理系统，其特征在于，烟气烧结熔融炉的下方设置排渣管(5)，排渣口连接排渣管(5)，通过排渣管(5)连接排渣系统。
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