CN110486728A - 一种新型生活垃圾热解气化焚烧系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型生活垃圾热解气化焚烧系统，包括依次连接的焚烧炉、余热锅炉、烟气净化装置以及再循环风机，其中：焚烧炉包括位于下部的热解气化区域和位于上部的焚烧区域；余热锅炉配置为回收所述气化气燃烧产生的至少部分热量；烟气净化装置配置为净化所述燃烧产生的烟气，净化后的烟气的一部分作为再循环烟气；再循环风机配置为将所述再循环烟气导入所述焚烧炉以作为一次风。本发明提供的新型生活垃圾热解气化焚烧系统在焚烧炉内实现生活垃圾的热解气化与气化气焚烧的耦合；同时，采用低氧的再循环烟气作为一次风既可以保证炉内达到热解气化的低氧环境，又可以保证足够的一次风量去穿透垃圾料层，还可以减少排放至大气的烟气量。

Description

一种新型生活垃圾热解气化焚烧系统

技术领域

本发明涉及废弃物处理技术领域，具体地，本发明涉及一种新型生活垃圾热解气化焚烧系统。

背景技术

随着经济的发展、居民生活水平的提高，居民在日常生活、生产中产生的生活垃圾数量逐渐增加。生活垃圾焚烧存在污染物排放量大、污染物排放控制成本高、炉膛结焦严重、能量利用率不高等问题，特别是在当前环保要求严格，企业排放征收环保税的背景下，如果企业能降低污染物的排放、提高能量利用率，不仅有利于企业的市场竞争力，还将以实际行动建设美丽中国。

垃圾热解气化焚烧技术是一种低污染高效率的垃圾处理技术，主要通过控制焚烧炉一次风的氧气量来实现生活垃圾在炉内的热解气化，热解气化产生的气化气在焚烧炉内进行焚烧处理，焚烧产生的热量作为热解气化的热源。热解气化反应一般分两个阶段，初次反应阶段：在受热条件下，可燃固废首先发生一次裂解，析出挥发分、焦油、炭黑和甲烷、氧气等气体、固体、液体产物；二次反应阶段：随着温度的升高，大分子物质再次裂解，生成小分子的氢气、一氧化碳、甲皖、氧气等气体。温度越高，二次反应越快，使得气体产量快速增加。现有垃圾热解气化焚烧项目多采用专门设置二燃室的方式进行气化气的燃烧，一次风以空气为主。

烟气再循环技术是低氮燃烧技术的一种，主要通过控制焚烧炉内O₂含量、温度水平来实现低氮燃烧。现有垃圾焚烧项目中的烟气再循环技术多采用将二次风置换为再循环烟气的方案。然而，二次风量占总风量的比例较小，且二次风距离垃圾料层燃烧区域较远，对于控制整个炉膛空间的O₂含量作用有限。

因此，需要提出一种新的新型生活垃圾热解气化焚烧系统，以解决上述问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

针对现有技术的不足，本发明实施例提供了一种新型生活垃圾热解气化焚烧系统，包括依次连接的焚烧炉、余热锅炉、烟气净化装置以及再循环风机，其中：

所述焚烧炉包括位于下部的热解气化区域和位于上部的焚烧区域，其中，生活垃圾在所述热解气化区域完成热解气化过程，并产生气化气，所述气化气上升至所述焚烧区域进行燃烧，所述气化气燃烧所释放的热量一部分以热辐射的形式加热所述热解气化区域的生活垃圾，另一部分进入余热锅炉；

所述余热锅炉配置为回收所述气化气燃烧产生的至少部分热量；

所述烟气净化装置配置为净化所述燃烧产生的烟气，净化后的烟气的一部分作为再循环烟气；以及

所述再循环风机配置为将所述再循环烟气导入所述焚烧炉以作为一次风。

在一个实施例中，所述焚烧炉的一次风灰斗由进料端至出渣端依次包括第一单元、第二单元、第三单元、第四单元和第五单元，所述再循环风机配置为将所述再循环烟气导入所述第一单元、所述第二单元、所述第三单元和所述第四单元以作为一次风。

在一个实施例中，所述第五单元采用热空气作为一次风。

在一个实施例中，所述热解气化区域上方设置有燃尽风入口和二次风入口，所述燃尽风入口设置于所述二次风入口上方。

在一个实施例中，所述二次风入口错位布置。

在一个实施例中，在所述焚烧炉的前后墙上布置有上下两层错位布置的共四个二次风入口。

在一个实施例中，所述燃尽风入口对冲布置。

在一个实施例中，所述烟气净化装置依次包括反应塔和除尘器。

在一个实施例中，所述烟气净化装置与所述再循环风机之间还设置有引风机。

在一个实施例中，所述净化后的烟气经过所述引风机后，一部分作为所述再循环烟气，另一部分经由烟囱排出。

本发明提供的新型生活垃圾热解气化焚烧系统在焚烧炉内实现生活垃圾的热解气化与气化气焚烧的耦合，气化气焚烧产生的热量一部分作为热解气化的热源，另一部分进入余热锅炉进行换热，从而避免额外的加热设备；同时，采用低氧的再循环烟气作为一次风既可以保证炉内达到热解气化的低氧环境，又可以保证足够的一次风量去穿透垃圾料层，还可以减少排放至大气的烟气量，减轻对环境的污染。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的装置及原理。在附图中，

图1为本发明的一个实施例中一种新型生活垃圾热解气化焚烧系统的结构示意图。

附图标记：

101：焚烧炉 102：余热锅炉

103：反应塔 104：除尘器

105：引风机 106：再循环风机

107：烟囱

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便阐释本发明提出的新型生活垃圾热解气化焚烧系统。显然，本发明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

烟气再循环技术是低氮燃烧技术的一种，主要通过控制焚烧炉内O₂含量、温度水平来实现低氮燃烧。然而，目前的采用烟气再循环技术的垃圾焚烧项目没有实现垃圾在炉内的热解气化，垃圾在炉内直接焚烧，仅是将二次风置换为再循环烟气，一次风仍然保持为空气。该方案可以在一定程度上减少氮氧化物的排放。但是，二次风量占总风量的比例较小，且二次风距离垃圾料层燃烧区域较远，对于控制整个炉膛空间的O₂含量作用有限。垃圾直接焚烧的工艺会造成重金属、二噁英、氮氧化物等污染物生产量较大、去除成本高等问题。并且，由于垃圾在炉内是直接焚烧，需要过量的空气进行料层燃烧，导致排烟损失大，能量利用率不高。

此外，现有垃圾热解气化焚烧项目多采用专门设置二燃室的方式进行气化气的燃烧，这种方案将热解气化与焚烧完全分隔，需要专门设置加热设备来加热炉排上的垃圾，设备多而复杂。且一次风为空气，为了达到热解气化低氧的要求，空气量不能太大，导致空气不能很好地穿透料层，热解气化效率较低。

针对上述问题，本发明实施例提供一种采用烟气再循环的生活垃圾热解气化焚烧系统，可以实现生活垃圾在炉内的热解气化与焚烧，所述生活垃圾热解气化焚烧系统包括：。

在本发明实施例所提供的生活垃圾热解气化焚烧系统中，热解气化产生的气化气在炉膛上部空间焚烧，焚烧产生的热量一部分作为热解气化的热源去加热垃圾，一部分进入余热锅炉加热锅炉给水产生蒸汽发电，可以避免额外的加热设备。采用低氧的再循环烟气作为一次风既可以保证炉内达到热解气化的低氧环境，又可以保证足够的一次风量去穿透垃圾料层，还可以减少排放至大气的烟气量，减轻对环境的污染。该生活垃圾热解气化焚烧系统可以实现垃圾热解气化焚烧一体化，在低氧或缺氧的环境下热解气化垃圾，在低过量空气的环境下燃烧气化气，可以保证重金属、二噁英、氮氧化物、硫氧化物等污染物的低生成率，空气量的减少可以降低锅炉排烟热损失，提高能源利用效率。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

下面结合附图对本发明的新型生活垃圾热解气化焚烧系统做进一步的说明。

如图1所示，本发明一实施例的新型生活垃圾热解气化焚烧系统包括依次连接的焚烧炉101、余热锅炉102、烟气净化装置和再循环风机106，其中，所述焚烧炉101包括位于下部的热解气化区域和位于上部的焚烧区域，所述热解气化区域用于对生活垃圾进行热解气化，并产生气化气，所述气化气上升至所述焚烧区域进行燃烧，所述气化气燃烧所释放的热量一部分以热辐射的形式加热所述热解气化区域的生活垃圾，另一部分进入所述余热锅炉102；所述余热锅炉102配置为回收所述气化气燃烧产生的至少部分热量；所述烟气净化装置配置为净化所述燃烧产生的烟气，净化后的烟气的一部分作为再循环烟气；所述再循环风机106配置为将所述再循环烟气导入所述焚烧炉101以作为一次风。

如上所述，生活垃圾在炉内的热解气化与气化气焚烧相互耦合，热解气化区域与焚烧区域相互连接，热解气化区域中生活垃圾热解气化产生的气化气在焚烧区域焚烧，焚烧产生的热量一部分作为热解气化的热源去加热垃圾，另一部分进入余热锅炉102换热，可以省去额外的换热设备，提高热量的利用效率。通过将再循环烟气导入焚烧炉101作为一次风，能够保证在低氧或缺氧的环境下热解气化垃圾，在低过量空气的环境中燃烧气化气，从而保证重金属、二噁英、氮氧化物、硫氧化物等污染物的低生成率，并且空气量的减少还可以降低锅炉排烟热损失，提高能源利用效率。

具体地，焚烧炉101至少包括进料口，来自进料口的生活垃圾进入位于下部的用于生活垃圾热解气化的热解气化区域。热解气化区域下方为一次风灰斗，所述一次风灰斗由进料端至出渣端包括第一单元、第二单元、第三单元、第四单元和第五单元。其中，第一单元至第四单元的一次风为从引风机105后排烟管道抽出的再循环烟气，第五单元的一次风、二次风和/或燃尽风为热空气。生活垃圾在热解气化区域被加热后完成水分蒸发、可燃分释放的热解气化过程。其中，所述热解气化过程利用垃圾中有机物的热不稳定性，在无氧或缺氧条件下对其进行加热蒸馏，使有机物产生裂解形成可燃的气化气。

其中，采用从引风机105后抽取的低氧的再循环烟气作为第一单元至第四单元的一次风，可以在不添加额外的加热设备、除氧设备的情况下，实现炉内的低氧环境，以及提供加热垃圾所需的部分热量，同时保证足够的一次风量去穿透垃圾料层，还可以减少排放至大气的烟气量，减少对环境的污染。第五单元采用热空气作为一次风，可以保证热解气化后的固体可燃物在排出焚烧炉前完全燃尽。

气化气在上升至炉膛上部的焚烧区域的过程中，与经由二次风入口喷入的二次风和经由燃尽风入口喷入的燃尽风混合燃尽。其中，所述二次风为从焚烧炉喉口处鼓入的用于燃烧气化气所需的空气，所述燃尽风为为了降低污染物的生成，在焚烧炉内采用分级送风的方式在二次风上部单独送入的热风，所述燃尽风能够使可燃物在后期进一步燃尽，燃尽风入口设置于二次风入口上方。

在一个实施例中，所述二次风入口错位布置，进一步地，在所述焚烧炉101的前后墙上布置有上下两层错位布置的四个二次风入口，也就是说，前后墙上相对的两个二次风入口高度不同。所述燃尽风入口对冲布置，也就是说，前后墙上相对的两个燃尽风入口高度相同。示例性地，焚烧炉101的前后墙上分别布置一个燃尽风入口。经由所述二次风入口和所述燃尽风入口，从焚烧炉的前后墙喷入四股上下错位布置的二次风、两股对冲布置的燃尽风。

通过采用上下错位布置的二次风，可以增加二次风对于气化气燃烧区域的扰动，延长气化气在炉内行程，增加停留时间，提高气化气的燃尽率。同时，通过采用对冲布置的燃尽风，可以使燃尽风完全覆盖焚烧炉出口断面，保证燃尽风的吹扫效果，使气体可燃物在离开焚烧炉前燃尽。

气化气焚烧产生的热量除了一部分以热辐射的形式加热所述热解气化区中的生活垃圾之外，另一部分进入余热锅炉102。余热锅炉102配置为回收焚烧炉101出口的烟气的余热。可选地，余热锅炉102回收焚烧炉101产生的烟气的热量可以用于加热给水产生过热蒸汽，进而通过汽轮机带动发电机发电。

从余热锅炉102排出的烟气经过烟气净化装置，达到国家相应的排放标准后，一部分作为再循环烟气返回所述焚烧炉101，另一部分排入大气。所述烟气净化装置至少包括反应塔103和除尘器104。具体地，烟气进入反应塔103，示例性地，反应塔103包括干法脱酸脱硝装置，以去除烟气中的有害气体；接下来，烟气进入除尘器104，作为一个实例，除尘器104为布袋除尘器，以去除烟气中的灰尘和颗粒物。

在烟气净化装置后端还设置有引风机105，配置为引流烟气。具体地，经过烟气净化装置的烟气经过引风机105后，一部分经由烟囱107排入大气，另一部分作为再循环烟气，经再循环风机106引流，进入焚烧炉101下方的一次风灰斗的第一单元至第四单元，以作为一次风。经过烟气净化装置后的烟气较为干净，对再循环风机106的运行影响较小，同时引风机105出口位置负压较小，利于再循环风机106抽气。

本发明实施例所提供的新型生活垃圾热解气化焚烧系统的示例性的工作过程为：

生活垃圾经进料口送入焚烧炉101，在热解气化区域中进行热解气化，以产生可燃的气化气，热解气化过程的一次风采用分段设置，第一单元至第四单元的一次风为再循环烟气，第五单元的一次风为热空气；气化气上升至焚烧区域进行焚烧，焚烧产生的热量一部分用于加热热解气化区域的垃圾，另一部分经过焚烧炉烟道进入余热锅炉102，在余热锅炉102中回收烟气的热量，之后依次经过反应塔103和除尘器104，以去除烟气中的酸性气体和颗粒物，净化后的烟气经过引风机105后，一部分经由烟囱107排入大气，另一部分作为再循环烟气，经再循环风机106引流，从焚烧炉101底部的一次风灰斗喷入热解气化区域作为一次风。

本发明实施例提供的新型生活垃圾热解气化焚烧系统具有如下优点：

1、从引风机后抽取低氧高温烟气作为第一单元至第四单元的一次风，可以实现炉内的低氧环境以及提供加热垃圾所需的部分热量，同时保证足够的一次风量去穿透垃圾料层，并减少排放至大气的烟气量，减少对环境的污染；

2、焚烧炉第五单元采用热空气，可以使热解气化后的固体可燃物在排出焚烧炉前完全燃尽；

3、生活垃圾在炉内热解气化与焚烧相互耦合，热解气化产生的气化气在炉膛上部空间焚烧，焚烧产生的热量一部分作为热解气化的热源去加热垃圾，可以实现焚烧热量的直接利用，提高热量的利用效率；

4、热解气化工艺在低过量空气的环境中运行，可以保证重金属、二噁英、氮氧化物、硫氧化物等污染物的低生成率，空气量的减少可以降低锅炉排烟热损失，提高能源利用效率；

5、气化气焚烧区域采用上下两层错位布置的二次风入口，可以增加二次风对燃烧区域的扰动，延长烟气的炉内行程，增加停留时间，提高气化气的燃尽率；

6、采用对冲布置的燃尽风可以使燃尽风完全覆盖焚烧炉出口断面，保证燃尽风的吹扫效果，使气体可燃物在离开焚烧炉前燃尽。

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中出现的诸如“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施例中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施例，除非该特征在该另一个实施例中不适用或是另有说明。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种新型生活垃圾热解气化焚烧系统，其特征在于，包括依次连接的焚烧炉、余热锅炉、烟气净化装置以及再循环风机，其中：

所述焚烧炉包括位于下部的热解气化区域和位于上部的焚烧区域，其中，生活垃圾在所述热解气化区域完成热解气化过程，并产生气化气，所述气化气上升至所述焚烧区域进行燃烧，所述气化气燃烧所释放的热量一部分以热辐射的形式加热所述热解气化区域的生活垃圾，另一部分进入余热锅炉；

所述余热锅炉配置为回收所述气化气燃烧产生的至少部分热量；

所述烟气净化装置配置为净化所述燃烧产生的烟气，净化后的烟气的一部分作为再循环烟气；以及

所述再循环风机配置为将所述再循环烟气导入所述焚烧炉以作为一次风。

2.根据权利要求1所述的新型生活垃圾热解气化焚烧系统，其特征在于，所述焚烧炉的一次风灰斗由进料端至出渣端依次包括第一单元、第二单元、第三单元、第四单元和第五单元，所述再循环风机配置为将所述再循环烟气导入所述第一单元、所述第二单元、所述第三单元和所述第四单元以作为一次风。

3.根据权利要求2所述的新型生活垃圾热解气化焚烧系统，其特征在于，所述第五单元采用热空气作为一次风。

4.根据权利要求1所述的新型生活垃圾热解气化焚烧系统，其特征在于，所述热解气化区域上方设置有燃尽风入口和二次风入口，所述燃尽风入口设置于所述二次风入口上方。

5.根据权利要求4所述的新型生活垃圾热解气化焚烧系统，其特征在于，所述二次风入口错位布置。

6.根据权利要求5所述的新型生活垃圾热解气化焚烧系统，其特征在于，在所述焚烧炉的前后墙上布置有上下两层错位布置的共四个二次风入口。

7.根据权利要求4所述的新型生活垃圾热解气化焚烧系统，其特征在于，所述燃尽风入口对冲布置。

8.根据权利要求1所述的新型生活垃圾热解气化焚烧系统，其特征在于，所述烟气净化装置依次包括反应塔和除尘器。

9.根据权利要求1所述的新型生活垃圾热解气化焚烧系统，其特征在于，所述烟气净化装置与所述再循环风机之间还设置有引风机。

10.根据权利要求9所述的新型生活垃圾热解气化焚烧系统，其特征在于，所述净化后的烟气经过所述引风机后，一部分作为所述再循环烟气，另一部分经由烟囱排出。