CN112097261A - 有机固体废弃物阴燃处理及烟气净化的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及有机固体废弃物处理技术领域，提供一种有机固体废弃物阴燃处理及烟气净化的装置，包括反应器、阴燃点火器、气体点火器、空气进气组件以及监控系统。阴燃点火器置于固体阴燃层内且位于进气口的上方；气体点火器置于气体燃烧层内且位于排气口的下方；空气进气组件与进气口相连接；监控系统包括多个温度传感器、数据采集装置、气流流量控制装置以及终端控制装置，各温度传感器依次设于固体阴燃层内和气体燃烧层内，气流流量控制装置与空气进气组件电性连接，气流流量控制装置与数据采集装置均与终端控制装置电性连接。有机固体废弃物在反应器内进行阴燃，产生的烟气又可被二次燃烧而实现净化。整个过程能耗低、处理效率高且更加安全。

Description

有机固体废弃物阴燃处理及烟气净化的装置
技术领域
本发明涉及有机固体废弃物处理技术领域，尤其提供一种有机固体废弃物阴燃处理及烟气净化的装置。
背景技术
随着我国城市化进程的快速推进，中国制造快速占领国内外市场，工业生产和居民消费中产生的有机固体废弃物总量也显著增加。根据国家统计局的数据，2006年至2010年间，我国一般工业固体废弃物的生产总量以年均超过2000万吨的速度增长，并在2012年总量达到最大值，约为32.9亿吨。同时，全国城市固体废弃物处理量仅占总量的24.18％，导致大量的城市固体废弃物堆积，侵占了宝贵的城市土地资源，严重阻碍了我国现代化的进程。因此，如何应对持续增长的固体废弃物仍是城市可持续发展和环境保护的热点和难点。
目前，有机固体废弃物主要有以下两种处理方法：生物化学处理法和热化学处理法。生物化学处理法包括堆肥法和发酵法，而热化学处理方法包括焚烧、热解、气化和水解等。不同热处理方法的区别在于通入反应性气体成分、操作温度和压力的不同。其共同的缺点在于能耗大和成本高，特别是需要包括研磨和干燥在内复杂的预处理措施，制约了热化学处理的效率。同时，反应炉设计和工艺操作的复杂，高温反应始终存在的安全隐患，都一定程度上限制了处理城市固体废弃物的规模和选址。因此，亟需解决现有的有机固体废弃物处理设备的能耗大、效率低以及存在安全隐患的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有机固体废弃物阴燃处理及烟气净化的装置，旨在解决现有的有机固体废弃物处理设备的能耗大、效率低以及存在安全隐患大的难题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种有机固体废弃物阴燃处理及烟气净化的装置，所述装置包括
反应器，所述反应器由下至上依次包括固体阴燃层以及气体燃烧层，所述反应器具有进气口以及与所述进气口相对的排气口，所述进气口与所述固体阴燃层相对应，所述排气口与所述气体燃烧层相对应，有机固体废弃物置于所述固体阴燃层内；
阴燃点火器，所述阴燃点火器置于所述固体阴燃层内且位于所述进气口的上方；
气体点火器，所述气体点火器置于所述气体燃烧层内且位于所述排气口的下方；
空气进气组件，所述空气进气组件与所述进气口相连接；
监控系统，所述监控系统包括多个温度传感器、数据采集装置、气流流量控制装置以及终端控制装置，各所述温度传感器依次设于所述固体阴燃层内和所述气体燃烧层内且均与所述数据采集装置电性连接，所述气流流量控制装置与所述空气进气组件电性连接，所述气流流量控制装置和所述数据采集装置均与所述终端控制装置电性连接。
具体地，所述空气进气组件包括依次连通的空气气罐、空气流量计以及空气混合器，所述空气流量计与所述气流流量控制装置电性连接，所述空气混合器置于所述固体阴燃层且连通于所述进气口，所述空气混合器位于所述阴燃点火器的下方。
优选地，所述反应器的底部铺设有一层砂石填充层，所述砂石填充层位于所述空气混合器的下方。
所述装置还包括燃气进气组件，所述燃气进气组件包括依次连通的燃气气罐、燃气流量计及燃气混合器，所述燃气流量计与所述气流流量控制装置电性连接，所述燃气混合器置于所述气体燃烧层且位于所述气体点火器的下方。
进一步地，所述装置还包括热量收集与利用装置以及换热管，所述换热管置于所述气体燃烧层且位于所述气体点火器的上方，所述换热管连接于所述热量收集与利用装置。
优选地，所述装置还包括排烟装置，所述排烟装置连通于所述排气口。
进一步地，所述装置还包括烟气再净化装置，所述烟气再净化装置包括气体成分分析仪、控制阀以及阀门控制单元，所述气体成分分析仪连通于所述排烟装置，所述排烟装置通过烟管连通于所述反应器的所述固体阴燃层，所述控制阀设于所述烟管内且与所述阀门控制单元电性连接，所述气体成分分析仪和所述阀门控制单元均与所述终端控制装置电性连接。
本发明的有益效果：本发明提供的有机固体废弃物阴燃处理及烟气净化的装置，其工作过程如下：将有机固体废弃物置于反应器的固体阴燃层，通过阴燃点火器提供其点燃所需的热量。通过空气进气组件向进气口通过空气以补充燃烧时所需的氧气，阴燃的燃烧温度通常低于600摄氏度，有机固体废弃物阴燃后形成灰烬6以及烟气，灰烬6沉积于反应器的底部，烟气上升进入气体燃烧层，并在气体点火器的助燃下形成火焰层，从而进行二次燃烧以实现净化，最终从反应器的排气口排出。同时，整个过程由监控系统进行监控，具体地，各温度传感器实时监控固体阴燃层以及气体燃烧层的燃烧效果，并将温度信号传输至数据采集装置，若数据采集装置监测到其中一或多个温度传感器的温度数据异常，那么终端控制装置则改变空气进气组件的进气量，从而达到控制阴燃过程的目的。
综上，该装置具有的有益效果如下：
(1)采用阴燃工艺，降低现有固体废弃物热处理技术的成本和工艺成本，即基本不需要额外的燃料，不需要高耗能的干燥过程，以及较低的热处理能耗成本。同时装置整体结构简单，易于小型化，显著降低运营成本以及简化预分类等前期处理成；
(2)在阴燃燃烧阶段不会产生固体飞灰，大颗粒烟灰以及二噁英等剧毒物质；气相燃烧阶段能有效处理阴燃阶段释放出的可燃有毒有害气体，且通过控制气相燃烧室温度来有效控制氮氧化物的生成；而且，由于阴燃反应的温度低于600℃，即使掺杂金属颗粒，也不会在处理过程中引发爆炸，更加安全；
(3)实时监控整个阴燃过程，及时补充阴燃所需的氧气，燃烧效率更高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的有机固体废弃物阴燃处理及烟气净化的装置的结构示意图。
其中，图中各附图标记：
Figure BDA0002097217450000041
Figure BDA0002097217450000051
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参考图1，本发明实施例提供的有机固体废弃物阴燃处理及烟气净化的装置包括反应器9、阴燃点火器5、气体点火器13、空气进气组件以及监控系统。反应器9由下至上依次包括固体阴燃层以及气体燃烧层，反应器9具有进气口以及与进气口相对的排气口，进气口与固体阴燃层相对应，排气口与气体燃烧层相对应，有机固体废弃物置于固体阴燃层内。可以理解地，反应器9的使用状态为立设状态，即有机固体废弃物在固体阴燃层进行阴燃，产生的烟气则在气体燃烧层进行二次燃烧，同时，燃烧时需要的氧气通过空气进气组件向反应器9补充。阴燃点火器5置于固体阴燃层内且位于进气口的上方；气体点火器13置于气体燃烧层内且位于排气口的下方；空气进气组件与进气口相连接；监控系统包括多个温度传感器18、数据采集装置22、气流流量控制装置7以及终端控制装置23，各温度传感器18依次设于固体阴燃层内和气体燃烧层内且均与数据采集装置22电性连接，气流流量控制装置7与空气进气组件电性连接，气流流量控制装置7与数据采集装置22均与终端控制装置23电性连接。
本发明实施例提供的有机固体废弃物阴燃处理及烟气净化的装置，其工作过程如下：将有机固体废弃物置于反应器9的固体阴燃层，通过阴燃点火器5提供其点燃所需的热量。通过空气进气组件向进气口通过空气以补充阴燃时所需的氧气，阴燃处理的温度控制在600摄氏度左右，有机固体废弃物阴燃后形成灰烬6以及气体产物10，灰烬6沉积于反应器9的底部，气体产物10上升进入气体燃烧层，并在气体点火器13的作用下形成火焰层14，从而进行二次燃烧以实现净化，最终从反应器9的排气口排出。同时，整个过程由监控系统进行监控，具体地，各温度传感器18实时监控固体阴燃层以及气体燃烧层的燃烧效果，并将温度信号传输至数据采集装置22，若数据采集装置22监测到其中一或多个温度传感器18的温度数据异常，那么终端控制装置23则改变空气进气组件的进气量，从而达到控制阴燃过程的速率和效率的目的。
综上，该装置具有有益效果如下：
(1)采用阴燃工艺，降低现有固体废弃物热处理技术的成本，基本不需要额外的燃料，不需要高耗能的干燥过程，工艺成本以及热处理能耗成本较低，同时整体结构简单，易于小型化，显著降低运营成本以及预分类等前期处理成本；
(2)在阴燃燃烧阶段不会产生固体飞灰，大颗粒烟灰，以及二噁英等剧毒物质；气相燃烧阶段能有效处理阴燃阶段释放出的可燃有毒有害气体，且通过控制气相燃烧室温度来有效控制氮氧化物的生成；而且，由于阴燃反应的温度低于600℃，即使掺杂金属颗粒，也不会在处理过程中引发爆炸，使该装置更加安全；
(3)实时监控整个阴燃过程，及时补充阴燃所需的氧气，燃烧效率更高。
具体地，请参考图1，在本实施例中，空气进气组件包括依次连通的空气气罐1、空气流量计3以及空气混合器4，空气流量计3与气流流量控制装置7电性连接，空气混合器4置于固体阴燃层且连通于进气口，空气混合器4位于阴燃点火器5的下方。可以理解地，空气气罐1为空气供源，通过空气流量计3进行进气量的管控，进入反应器9内的空气首先在空气混合器4中混合再流入反应器9内。优选地，空气混合器4为具有多孔结构的中空管体，该管体平铺于反应器9的底部，使得进入管体内的空气均匀的进入固体阴燃层。
优选地，请参考图1，在本实施例中，反应器9的底部铺设有一层砂石填充层2，砂石填充层2位于空气混合器4的下方。利用砂石填充层2进行隔热处理，避免阴燃过程对反应器9底部造成损坏。
进一步地，请参考图1，在本实施例中，该装置还包括燃气进气组件，燃气进气组件包括依次连通的燃气气罐8、燃气流量计11及燃气混合器12，燃气流量计11与气流流量控制装置7电性连接，燃气混合器12置于气体燃烧层且位于气体点火器13的下方。可以理解地，有机固体废弃物阴燃后的气体产物10可能因浓度等原因达不到燃烧要求，因此，需要直接补充额外的可燃性气体。即利用燃气气罐8作为补充源，通过燃气流量计11进行定量补充，同时，利用燃气混合器12对燃气进行混匀。具体地，燃气混合器12与空气混合器4的结构相同，均为具有多孔结构的中空管体。当置于气体燃烧层的温度传感器18检测到该区域的温度低于预设值时，数据采集装置22则向终端控制装置23发送指令，终端控制装置23则向气流流量控制装置7发出增大燃气进气的指令，最终由燃气流量计11提高燃气气罐8的进气量。
进一步地，请参考图1，在本实施例中，装置还包括热量收集与利用装置16以及换热管15，换热管15置于气体燃烧层且位于气体点火器13的上方，换热管15连接于热量收集与利用装置16。具体地，换热管15为呈圆盘型弯绕的管体，该管体内充满热交换介质，并且，其两端部均与热量收集与利用装置相连接，即处于气体燃烧层处的热交换介质获得热量后流入热量收集与利用装置16内进行储存，同时，完成热交换的热交换介质又从热量收集与利用装置16内流出。
优选地，请参考图1，在本实施例中，装置还包括排烟装置17，排烟装置17连通于排气口。可以理解地，完成二次燃烧且进化后的气体通过排烟装置17排出至外部。
进一步地，请参考图1，当烟气未净化完全时，还需再次进入净化循环内进行二次净化。装置还包括烟气再净化装置，烟气再净化装置包括气体成分分析仪19、控制阀21以及阀门控制单元20，气体成分分析仪19连通于排烟装置17，排烟装置17通过烟管连通于反应器9的固体阴燃层，控制阀21设于烟管内且与阀门控制单元20电性连接，气体成分分析仪19和阀门控制单元20均与终端控制装置23电性连接。可以理解地，由排烟装置17排出的烟气首先进入气体成分分析仪19进行检测，若检测合格，阀门控制单元20开启控制阀21，将烟气直接通过烟管排出至大气。若检测不合格，那么未净化完全的烟气则通过烟管直接回到反应器9内进行二次净化，直至符合排放要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种有机固体废弃物阴燃处理及烟气净化的装置，其特征在于：所述装置包括
反应器，所述反应器由下至上依次包括固体阴燃层以及气体燃烧层，所述反应器具有进气口以及与所述进气口相对的排气口，所述进气口与所述固体阴燃层相对应，所述排气口与所述气体燃烧层相对应，有机固体废弃物置于所述固体阴燃层内；
阴燃点火器，所述阴燃点火器置于所述固体阴燃层内且位于所述进气口的上方；
气体点火器，所述气体点火器置于所述气体燃烧层内且位于所述排气口的下方；
空气进气组件，所述空气进气组件与所述进气口相连接；
监控系统，所述监控系统包括多个温度传感器、数据采集装置、气流流量控制装置以及终端控制装置，各所述温度传感器依次设于所述固体阴燃层内和所述气体燃烧层内且均与所述数据采集装置电性连接，所述气流流量控制装置与所述空气进气组件电性连接，所述气流流量控制装置和所述数据采集装置均与所述终端控制装置电性连接。
2.根据权利要求1所述的有机固体废弃物阴燃处理及烟气净化的装置，其特征在于：所述空气进气组件包括依次连通的空气气罐、空气流量计以及空气混合器，所述空气流量计与所述气流流量控制装置电性连接，所述空气混合器置于所述固体阴燃层且连通于所述进气口，所述空气混合器位于所述阴燃点火器的下方。
3.根据权利要求2所述的有机固体废弃物阴燃处理及烟气净化的装置，其特征在于：所述反应器的底部铺设有一层砂石填充层，所述砂石填充层位于所述空气混合器的下方。
4.根据权利要求1所述的有机固体废弃物阴燃处理及烟气净化的装置，其特征在于：所述装置还包括燃气进气组件，所述燃气进气组件包括依次连通的燃气气罐、燃气流量计及燃气混合器，所述燃气流量计与所述气流流量控制装置电性连接，所述燃气混合器置于所述气体燃烧层且位于所述气体点火器的下方。
5.根据权利要求1所述的有机固体废弃物阴燃处理及烟气净化的装置，其特征在于：所述装置还包括热量收集与利用装置以及换热管，所述换热管置于所述气体燃烧层且位于所述气体点火器的上方，所述换热管连接于所述热量收集与利用装置。
6.根据权利要求1至5任一项所述的有机固体废弃物阴燃处理及烟气净化的装置，其特征在于：所述装置还包括排烟装置，所述排烟装置连通于所述排气口。
7.根据权利要求6所述的有机固体废弃物阴燃处理及烟气净化的装置，其特征在于：所述装置还包括烟气再净化装置，所述烟气再净化装置包括气体成分分析仪、控制阀以及阀门控制单元，所述气体成分分析仪连通于所述排烟装置，所述排烟装置通过烟管连通于所述反应器的所述气体燃烧层的上方，所述控制阀设于所述烟管内且与所述阀门控制单元电性连接，所述气体成分分析仪和所述阀门控制单元均与所述终端控制装置电性连接。
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