CN110375308A - 低密度不规则形态有机固体废弃物的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低密度不规则形态有机固体废弃物的处理方法,利用低密度不规则形态有机固体废弃物的处理装置,直接燃用低密度细颗粒状物料,不需要对原料进行压制成型,快速深度脱挥发分及控制氮氧化物和烟尘排放,降低氮氧化物及颗粒物排放,操作容易;方便与其他热工设备如锅炉、热风炉等进行连接,尤其适用于120万kcal/h以下燃烧或气化设备。

Description

低密度不规则形态有机固体废弃物的处理方法
技术领域:
本发明涉及有机固体废弃物处理及能源化利用技术领域,具体涉及低密度不规则形态有机固体废弃物的处理方法。
背景技术:
以生物质为原料进行生产活动常会产生许多不易重复利用的废渣,如食用菌废渣等等。有些废渣产生的源头分散,产量不多,但区域总量较大,集中处理物流成本较高。这些废渣普遍具有堆积密度低(堆积密度小于200kg/m3)、形态不规则、颗粒较细、灰分较高、热值较低等属性,回收利用价值较低。将这些废渣压缩成型能够显著改善其燃烧性能和排放特性,但增加了设备投资及电耗。流态化燃烧是处理此类物料较适合的方法,与其他炉型相比,具有处理强度大、氮氧化物排放浓度较低等优势。流化床结合业界所熟知的低氮燃烧技术具有降低NOx排放使之符合或接近相关大气污染物排放标准的潜力,因此可降低后续脱硝系统的还原剂消耗。对于一些免检类锅炉或炉具产品,匹配建立脱硝装置不具备经济可行性,对其进行低氮改造能够在不增加运行成本的基础上显著降低排放。
现有技术中,再燃技术、浓淡燃烧、燃料分级、空气分级、燃烧温度控制等是降低燃烧氮氧化物排放的重要措施。中国专利ZL201510531373.6为了降低烟气中氮氧化物的排放浓度,控制向循环流化床炉膛内通入的空气量使循环流化床炉膛内保持在还原性气氛,向下游的中心筒或出口烟道内补充通入空气使可燃气体完全燃烧。中国专利ZL201611173000.7运用了空气分级与烟气再循环分级的方法,在炉膛高度方向依次形成强还原性、弱还原性、氧化性的三级燃烧区域。中国专利申请201710293484.7通过热解、气化、燃烧等反应区域的温度、布风、气固接触条件降低NOx排放。这些技术充分利用了低氮燃烧技术的基本原理和方法,但在特殊原料处理,简化反应器构型等方面仍需继续发展,以利于这类原料的洁净燃烧或气化。
发明内容:
本发明的目的是提供一种低密度不规则形态有机固体废弃物的处理方法,直接燃用低密度细颗粒状物料,不需要对原料进行压制成型,快速深度脱挥发分及控制氮氧化物和烟尘排放,降低氮氧化物及颗粒物排放,操作容易;方便与其他热工设备如锅炉、热风炉等进行连接,尤其适用于120万kcal/h以下燃烧或气化设备。
本发明是通过以下技术方案予以实现的:
一种低密度不规则形态有机固体废弃物的处理方法,利用低密度不规则形态有机固体废弃物的处理装置,该装置包括炉膛,炉膛侧墙设有膜式水冷壁用以控制燃烧温度和利用热量,炉膛前墙连接有1或2个燃料喷嘴,所述燃料喷嘴轴向连接燃料输送装置,所述燃料输送装置径向连接有一次喷动风管;燃料喷嘴远离炉膛的一端连接有点火装置,所述点火装置包括微波波导管与磁控管组件,或碳化硅电热材料;炉膛底端设有炉栅,炉栅上方设有流化风管,流化风经由流化风管进入炉膛并向上流动,炉栅下方为储灰室;炉膛上部不同高度处依次连接有二次风管和火上风管,二次风和火上风分别经由相应的入口进入炉膛完成气相燃烧,炉膛顶端设有火焰或高温烟气出口,火焰或高温烟气出口处设有耐高温除尘网;包括以下步骤:
1)堆积密度小于200kg/m3的低密度不规则形态有机固体废弃物经由燃料输送装置在一次喷动风的作用下高速进入燃料喷嘴,点火后在喷嘴内呈悬浮燃烧状态,低密度不规则形态有机固体废弃物中大部分挥发分在此阶段脱除完毕并燃烧;一次喷动风占燃料理论需氧量的40%~50%;
2)低密度不规则形态有机固体废弃物在喷嘴内悬浮燃烧后在一次喷动风的作用下以0.6~0.9m/s速度进入炉膛,在炉膛下部流化风管输入的流化风的作用下继续悬浮燃烧然后进入炉膛上部,流化风表观流速0.6~1.2m/s,配风比例占燃料理论需氧量的20%~30%,燃烧形成的灰烬或炭经由炉栅进入储灰室;
3)步骤2)中进入炉膛上部的成分在炉膛上部进入的二次风和火上风作用下完成气相燃烧,得到的火焰或高温烟气经由耐高温除尘网离开炉膛进入其他热工设备,其他热工设备内保持负压状态-50kPa以内,炉膛在运行状态下保持为正压1~60kPa;二次风和火上风配风比例分别占燃料理论需氧量的10%~15%。
进一步地,在所连接的其他热工设备如锅炉、热风炉中配风约10%,使气相中可燃物燃尽。
特别地,配风比例通过流量计与阀门任意比例调控,也可关闭某路进风。
流化风管由带有圆孔的多条耐热钢管制造。
燃料喷嘴沿炉膛高度方向上布置一到二个,所述喷嘴的进料速率比率可以无级调节。
低密度不规则形态有机固体废弃物在喷嘴内悬浮燃烧后在一次喷动风的作用下以0.6~0.9m/s速度进入炉膛,在炉膛下部流化风管输入的流化风的作用下继续悬浮燃烧,两级悬浮燃烧,协同作用,强化了处理能力,可快速深度脱挥发分及控制氮氧化物和烟尘排放,降低氮氧化物及颗粒物排放,避免结渣。
本发明的有益效果如下:
1)本发明直接燃用低密度细颗粒状物料,不需要对原料进行压制成型;
2)低密度不规则形态有机固体废弃物在喷嘴内悬浮燃烧后在一次喷动风的作用下以0.6~0.9m/s速度进入炉膛,在炉膛下部流化风管输入的流化风的作用下继续悬浮燃烧,两级悬浮燃烧,协同作用,强化了处理能力,可快速深度脱挥发分及控制氮氧化物和烟尘排放,降低氮氧化物及颗粒物排放,避免结渣;
3)本发明装置结构简单、操作容易;方便与其他热工设备如锅炉、热风炉等进行连接,尤其适用于120万kcal/h以下燃烧或气化设备。
附图说明:
图1是本发明实施例1的结构的主视图;
图2是本发明实施例1的结构的左视图;
图3是本发明实施例2的结构的主视图;
其中,1、炉膛,2、燃料喷嘴,3、一次喷动风管,4、燃料输送装置,5、点火装置,6、储灰室,7、耐高温除尘网,8、二次风管,9、火上风管,10、膜式水冷壁,11、流化风管,12、炉栅。
具体实施方式:
以下是对本发明的进一步说明,而不是对本发明的限制。
实施例1:一种低密度不规则形态有机固体废弃物的处理方法
利用如图1所示的低密度不规则形态有机固体废弃物的处理装置,出力120万kcal/h,该装置包括炉膛1,炉膛1侧墙设有膜式水冷壁10用以控制燃烧温度和利用热量,炉膛前墙连接有2个燃料喷嘴2,所述燃料喷嘴2轴向连接燃料输送装置4,所述燃料输送装置4径向连接有一次喷动风管3;燃料喷嘴2远离炉膛1的一端连接有点火装置5,所述点火装置5包括微波波导管与磁控管组件,或碳化硅电热材料;点火成功后点火装置5关闭,炉膛1底端设有炉栅12,炉栅12上方设有流化风管11,流化风经由流化风管11进入炉膛1并向上流动,炉栅12下方为储灰室6;炉膛1上部不同高度处依次连接有二次风管8和火上风管9,二次风和火上风分别经由相应的入口进入炉膛1完成气相燃烧,炉膛1顶端设有火焰或高温烟气出口,火焰或高温烟气出口处设有耐高温除尘网7;包括以下步骤:
低密度不规则形态有机固体废弃物经由燃料输送装置在一次喷动风的作用下高速进入燃料喷嘴,进料速率360kg/h,点火后在喷嘴内呈悬浮燃烧状态,低密度不规则形态有机固体废弃物中大部分挥发分在此阶段脱除完毕并燃烧;一次喷动风流量730m3/h,一次喷动风配风比例占燃料理论需氧量的45%;
低密度不规则形态有机固体废弃物在喷嘴内悬浮燃烧后在一次喷动风的作用下进入炉膛,在炉膛下部流化风管输入的流化风的作用下继续悬浮燃烧然后进入炉膛上部,流化风流量405m3/h,配风比例占燃料理论需氧量的25%,燃烧形成的灰烬或炭经由炉栅进入储灰室;
进入炉膛上部的成分在炉膛上部进入的二次风和火上风作用下完成气相燃烧,二次风流量243m3/h(二次风配风比例占燃料理论需氧量的15%),火上风流量243m3/h(火上风配风比例占燃料理论需氧量的15%)得到的火焰或高温烟气经由耐高温除尘网离开炉膛进入燃气热水锅炉。炉膛温度低于850℃。耐高温除尘网前端测试颗粒物含量小于2g/m3,氮氧化物(即表中NOx)含量51-73mg/m3,详见表1所示(基准氧含量3.5%)。
表1.主要污染物含量测试结果(120万kcal/h)
实施例2:
参考实施例1,不同之处在于采用单喷嘴进料,利用如图3所示的低密度不规则形态有机固体废弃物的处理装置,出力10万kcal/h,进料速率30kg/h,一次喷动风流量54m3/h(一次喷动风配风比例占燃料理论需氧量的40%),流化风流量27m3/h(流化风配风比例占燃料理论需氧量的20%),二次风流量54m3/h(二次风配风比例占燃料理论需氧量的40%),关闭火上风管。耐高温除尘网前端测试颗粒物含量小于2g/m3,氮氧化物(即表中NOx)含量165-194mg/m3,详见表2所示(基准氧含量3.5%)。
表2.主要污染物含量测试结果(10万kcal/h)
Time NO NO<sub>2</sub> NOx
s mg/m<sup>3</sup> mg/m<sup>3</sup> mg/m<sup>3</sup>
0 178 11 189
10 175 13 188
20 168 19 187
30 179 7 186
40 170 9 179
50 162 15 179
60 180 14 194
70 169 5 174
80 155 10 165
90 158 8 166
100 168 7 175
110 170 8 178
120 166 8 176
对比例2:
参考实施例2,不同之处在于未进行两级燃烧和多次配风,仅在炉膛完成燃烧。
包括以下步骤:
低密度不规则形态有机固体废弃物经由燃料输送装置直接进入炉膛,出力10万kcal/h,进料速率30kg/h,在炉膛下部流化风管输入的流化风的作用下进行燃烧,流化风流量135m3/h,配风比例占燃料理论需氧量的100%,燃烧形成的灰烬或炭经由炉栅进入储灰室。炉膛温度高于950℃。氮氧化物含量240-280mg/m3(基准氧含量3.5%)。
实施例3:
参考实施例2,采用单喷嘴进料,利用如图3所示的低密度不规则形态有机固体废弃物的处理装置,不同之处在于:出力30万kcal/h,进料速率90kg/h,一次喷动风流量203m3/h(一次喷动风配风比例占燃料理论需氧量的50%),流化风流量122m3/h(流化风配风比例占燃料理论需氧量的30%),二次风流量40m3/h(二次风配风比例占燃料理论需氧量的10%),火上风流量40m3/h(火上风配风比例占燃料理论需氧量的10%)。耐高温除尘网前端测试颗粒物含量小于2g/m3,氮氧化物含量160±20mg/m3(基准氧含量3.5%)。

Claims (6)

1.一种低密度不规则形态有机固体废弃物的处理方法,其特征在于,利用低密度不规则形态有机固体废弃物的处理装置,该装置包括炉膛,炉膛侧墙设有膜式水冷壁,炉膛前墙连接有1或2个燃料喷嘴,所述燃料喷嘴轴向连接燃料输送装置,所述燃料输送装置径向连接有一次喷动风管;燃料喷嘴远离炉膛的一端连接有点火装置,所述点火装置包括微波波导管与磁控管组件,或碳化硅电热材料;炉膛底端设有炉栅,炉栅上方设有流化风管,流化风经由流化风管进入炉膛并向上流动,炉栅下方为储灰室;炉膛上部不同高度处依次连接有二次风管和火上风管,二次风和火上风分别经由相应的入口进入炉膛完成气相燃烧,炉膛顶端设有火焰或高温烟气出口,火焰或高温烟气出口处设有耐高温除尘网;包括以下步骤:
1)堆积密度小于200kg/m3的低密度不规则形态有机固体废弃物经由燃料输送装置在一次喷动风的作用下高速进入燃料喷嘴,点火后在喷嘴内呈悬浮燃烧状态,低密度不规则形态有机固体废弃物中大部分挥发分在此阶段脱除完毕并燃烧;一次喷动风占燃料理论需氧量的40%~50%;
2)低密度不规则形态有机固体废弃物在喷嘴内悬浮燃烧后在一次喷动风的作用下以0.6~0.9m/s速度进入炉膛,在炉膛下部流化风管输入的流化风的作用下继续悬浮燃烧然后进入炉膛上部,流化风表观流速0.6~1.2m/s,配风比例占燃料理论需氧量的20%~30%,燃烧形成的灰烬或炭经由炉栅进入储灰室;
3)步骤2)中进入炉膛上部的成分在炉膛上部进入的二次风和火上风作用下完成气相燃烧,得到的火焰或高温烟气经由耐高温除尘网离开炉膛进入其他热工设备,其他热工设备内保持负压状态-50kPa以内,炉膛在运行状态下保持为正压1~60kPa;二次风和火上风配风比例分别占燃料理论需氧量的10%~15%。
2.根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于,在所连接的其他热工设备中配风10%。
3.根据权利要求2所述的处理方法,其特征在于,其他热工设备选自锅炉、热风炉中的一种。
4.根据权利要求1或2所述的处理方法,其特征在于,配风比例通过流量计与阀门任意比例调控或关闭某路进风。
5.根据权利要求1或2所述的处理方法,其特征在于,流化风管由带有圆孔的多条耐热钢管制造。
6.根据权利要求1或2所述的处理方法,其特征在于,燃料喷嘴沿炉膛高度方向上布置一到二个,所述喷嘴的进料速率比率可以无级调节。
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