CN112628754A - 废弃物气化熔融处理系统及废弃物气化熔融处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种废弃物气化熔融处理系统及废弃物气化熔融处理方法，废弃物气化熔融处理系统包括对废弃物焚烧气化处理的气化炉、对气化炉产生的气体进行二次燃烧处理的二燃室、对二燃室排出的可燃气再次燃烧处理的三燃室、对灰渣进行高温熔融处理的熔融炉，还包括输送烟道、卸灰斗以及热输送装置；输送烟道连接在气化炉的排气口和二燃室的进气口之间；卸灰斗连接在二燃室的出口和三燃室的进口之间；热输送装置的输入端分别连接气化炉的排渣口和卸灰斗的卸灰口；热输送装置的输出端连接熔融炉的进料口。本发明通过气化炉、二燃室和三燃室确保废弃物及气化气燃烧充分，减少二噁英的生成，并使灰渣热输送进熔融炉实现玻璃化，有效提高了热利用率。

Description

废弃物气化熔融处理系统及废弃物气化熔融处理方法
技术领域
本发明涉及废物处理技术领域，尤其涉及一种废弃物气化熔融处理系统及废弃物气化熔融处理方法。
背景技术
目前焚烧是废物无害化、减量化的最好处理手段。针对废物焚烧的处理主要有炉排式、流化床式、回转窑式等形式，一般其后配置二燃室以供烟气燃尽，降低气体污染物的排放，但由于废物种类繁多，导致其气体成分波动性较大，较多存在CO、二噁英、NOx含量超标等问题，未能实现工艺的达标稳定运行。
固体废弃物焚烧之后会产生大量的灰渣(5-10％)和底渣(20-30％)，2018年我国各类固废焚烧残余物产生量约1500万吨，且仍以每年10％速度激增。灰渣富集了大量重金属和二噁英类有毒有害物，存在巨大生态环境安全风险。长期以来，作为中间产物的灰渣得不到有效处理，目前大多用于填埋，无法达到真正的无害化。因此对灰渣进行高温熔融是废物无害化的终极手段。
常规的焚烧及熔融处置方式有两种：①焚烧与熔融分体式布置；②焚烧与熔融一体化布置。上述两种方式各存在弊端，前者主要是先将焚烧之后的灰渣进行冷却然后再输送到熔融炉内进行升温熔融，这增加了设备的数量、占地面积和操作步骤，并且由于灰渣先降温再升温，增加了能量的损耗；后者是在焚烧炉底部灰渣层直接完成灰渣的熔融，实现焚烧气化与熔融的双重功能，但其内部工况复杂，在缺乏控制手段的情况下无法精准地控制炉体内各区域的温度分布，容易形成冷底、结焦、堵塞等异常状况，不利于系统的长期稳定运行。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种实现废弃物无害化处理及利于长期稳定运行的废弃物气化熔融处理系统及废弃物气化熔融处理方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种废弃物气化熔融处理系统，包括对废弃物进行焚烧气化处理的气化炉、对所述气化炉产生的气体进行二次燃烧处理的二燃室、对所述二燃室排出的可燃气再次燃烧处理的三燃室、对灰渣进行高温熔融处理的熔融炉，还包括输送烟道、卸灰斗以及热输送装置；
所述输送烟道连接在所述气化炉的排气口和所述二燃室的进气口之间；所述卸灰斗连接在所述二燃室的出口和所述三燃室的进口之间；
所述热输送装置的输入端分别连接所述气化炉的排渣口和所述卸灰斗的卸灰口；所述热输送装置的输出端连接所述熔融炉的进料口，将所述气化炉和卸灰斗排出的灰渣送入所述熔融炉。
优选地，所述气化炉的排气口位于所述气化炉的顶部；所述二燃室的进气口位于所述二燃室的顶部。
优选地，所述二燃室的出口位于所述二燃室的底部；所述三燃室的进口位于所述三燃室的底部。
优选地，所述卸灰斗呈漏斗状或者由V形卸灰管道形成。
优选地，所述二燃室的进气口处设有等离子体发生器。
优选地，所述熔融炉的加热方式为电阻加热、感应加热、燃烧器加热和等离子体加热中的一种或多种。
优选地，所述热输送装置包括链条输送机构、滚筒输送机构或者输送管道，为所述链条输送机构、滚筒输送机构或者输送管道提供热源的热源单元。
优选地，所述热源单元包括连接在所述三燃室的排烟口和所述热输送装置之间的送气通道，所述送气通道将所述三燃室排出的高温烟气输送至所述热输送装置内作为热源；和/或，
所述热源单元包括设置在所述链条输送机构、滚筒输送机构或者输送管道上的加热器；所述加热器为电加热器或者燃烧器。
优选地，所述热输送装置还包括设置在所述熔融炉的进料口前端的高温对辊破碎机。
优选地，所述废弃物气化熔融处理系统还包括用于紧急排压的液封储罐；所述液封储罐与所述输送烟道相连通。
本发明还提供一种废弃物气化熔融处理方法，采用以上任一项所述的废弃物气化熔融处理系统，所述废弃物气化熔融处理方法包括以下步骤：
S1、将废弃物投入气化炉内进行焚烧气化处理；
S2、焚烧气化后产生的灰渣排入热输送装置，焚烧气化后产生的气体通过输送烟道进入二燃室内进行二次燃烧；
S3、所述气体在所述二燃室内进行二次燃烧，其中未燃尽的可燃气通过卸灰斗进入三燃室进行再次燃烧处理；所述二燃室和三燃室产生的灰渣排至所述卸灰斗内，再从所述卸灰斗排入所述热输送装置内；
S4、所述热输送装置将排入其中的灰渣送入熔融炉进行高温熔融处理；
S5、高温熔融后形成的熔体排出所述熔融炉，冷却后形成玻璃体。
优选地，步骤S3中，将所述三燃室内经再燃烧处理形成的高温烟气通过送气通道送入所述热输送装置，作为热源对所述灰渣进行加热保温。
本发明的有益效果：通过气化炉、二燃室和三燃室确保废弃物及气化气燃烧充分，减少二噁英的生成，并使灰渣热输送进熔融炉实现玻璃化，有效提高了热利用率。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明一实施例的废弃物气化熔融处理系统的结构框图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明一实施例的废弃物气化熔融处理系统，包括气化炉10、二燃室20、三燃室30、熔融炉40、输送烟道50、卸灰斗60以及热输送装置70。
其中，气化炉10作为对废弃物进行焚烧气化处理的场所，其具有进料口11、排渣口12和排气口13。通常，废弃物包括有固体废弃物和液体废弃物；固体废弃物可经过输送机传送到进料口11，液体废弃物可经过液体喷枪喷射进气化炉10。排渣口12可以实现高温排渣，将气化炉10内焚烧后形成的灰渣排出。排气口13用于排出焚烧后形成的气体(气化气)。
进料口11设置在气化炉10的侧面，排气口13设置在气化炉10的顶部，排渣口12则设置在气化炉10的底部。
具体地，气化炉10可以采用炉排式、流化床式、回转窑式等形式。
二燃室20用于对气化炉10产生的气体(气化气)进行二次燃烧处理，作为气化气发生重整、燃烧的场所。输送烟道50连接在气化炉10的排气口13和二燃室20的进气口21之间，将气化炉10产生的气体输送至二燃室20内。
作为优选，二燃室20的进气口21处可设置等离子体发生器，对气化气中的有机高分子及有害物质进行重整，并通过补充足够的助燃气体使气化气充分燃烧。二燃室20的出口位于二燃室20的底部，气体在其中燃烧后形成的灰渣从底部的出口排出。
本实施例中，二燃室20的进气口21位于二燃室20的顶部，结合排气口13在气化炉10的顶部设置，输送烟道50连接在气化炉10和二燃室20的顶部之间。
卸灰斗60连接在二燃室20的出口和三燃室30的进口之间。其中，三燃室30的进口位于其底部，因此卸灰斗60连接在二燃室20和三燃室30的底部之间。二燃室20内产生的灰渣可通过重力作用下落到卸灰斗60内。二燃室20内气体中未燃尽的可燃气通过卸灰斗60进入三燃室30内，以进行再次燃烧处理，将可燃气燃烧殆尽，燃烧后形成灰渣下落到卸灰斗60内。
可以理解地，二燃室20和三燃室30的侧面分别设有风口作为助燃气体的入口。风口处可设置风机提供驱动力引入助燃气体。通过往三燃室30补充过量助燃气体，进一步使剩余的可燃气燃烧殆尽，延长停留时间，保证出口温度在1100℃以上，排出处理后的高温烟气。三燃室30的排烟口31可设置在其顶部或者上端，可与烟气处理系统等连接，将燃烧后的烟气送至烟气处理系统。
作为选择，卸灰斗60呈漏斗状或者由V形卸灰管道形成，利于灰渣的滞留。卸灰斗60的卸灰口61位于其底部，落入卸灰斗60内的灰渣再从卸灰口61排出。
熔融炉40用于对灰渣进行高温熔融处理。热输送装置70连接在气化炉10、卸灰斗60和熔融炉40之间，将气化炉10排出的灰渣、卸灰斗60排出的灰渣输送至熔融炉40内，通过高温熔融处理形成玻璃体。
熔融炉40的加热方式为电阻加热、感应加热、燃烧器加热和等离子体加热中的一种或多种。根据加热方式的选择，熔融炉40可以是感应炉、电阻炉、等离子体熔融炉等设备。
具体地，热输送装置70的输入端分别连接气化炉10的排渣口12和卸灰斗60的卸灰口61，接收来自气化炉10和卸灰斗60的灰渣。热输送装置70的输出端连接熔融炉40的进料口41，将气化炉10和卸灰斗60排出的灰渣送入熔融炉40。热输送装置70在输送灰渣的同时，还对灰渣进行加热保温，避免灰渣降温发生粘滞和堵塞。
热输送装置70可包括链条输送机构、滚筒输送机构或者输送管道，还包括为链条输送机构、滚筒输送机构或者输送管道提供热源的热源单元。链条输送机构、滚筒输送机构或者输送管道的内部可敷设耐火材料起到保温作用。
优选地，为了实现热量回收利用，节省能源，热源单元包括连接在三燃室30的排烟口31和热输送装置70之间的送气通道(未图示)，送气通道将三燃室30排出的高温烟气(全部或部分)输送至热输送装置70内作为热源。根据需要，热源单元还可包括加热器，设置在链条输送机构、滚筒输送机构或者输送管道上，作为辅助热源；加热器为电加热器或者燃烧器。通过温度控制系统与热输送装置70的连接，实现对热输送装置70温度的控制，有效地保持输送过程的高温状态，实现熔融炉40热进料的长期稳定运行。
当然，热输送装置70也可以采用电加热器作为主要的热源。
进一步地，热输送装置70还可包括设置在熔融炉40的进料口41前端的高温对辊破碎机(未图示)，对输送的灰渣进行破碎处理，使灰渣形成较小颗粒再进入熔融炉40，提高熔融效率。
本发明的废弃物气化熔融处理系统还包括用于紧急排压的液封储罐809(也可称泄压储罐)；液封储罐80与输送烟道50相连通。当气化炉10和二燃室20内压力过高时，液封储罐80开启进行泄压，确保整个系统的安全运行。
本发明的废弃物气化熔融处理方法，采用上述的废弃物气化熔融处理系统实施。参考图1，该废弃物气化熔融处理方法包括以下步骤：
S1、将废弃物投入气化炉10内进行焚烧气化处理。
对于固体废弃物，将其经过输送机传送到进料口11；对于液体废弃物，将其经过液体喷枪喷射进气化炉10。
S2、焚烧气化后产生的灰渣排入热输送装置70，焚烧气化后产生的气体(气化气)通过输送烟道50进入二燃室20内进行二次燃烧。
S3、气体在二燃室20内进行二次燃烧，其中未燃尽的可燃气通过卸灰斗60进入三燃室30进行再次燃烧处理。
二燃室20和三燃室30产生的灰渣排至卸灰斗60内，再从卸灰斗60排入热输送装置70内。
优选地，将三燃室30内经再燃烧处理形成的高温烟气通过送气通道送入热输送装置70，作为热源对灰渣进行加热保温。
S4、热输送装置70将排入其中的灰渣送入熔融炉40进行高温熔融处理。
S5、高温熔融后形成的熔体排出熔融炉40，冷却后形成玻璃体。
玻璃体的浸出毒性远低于国家标准，实现灰渣的彻底无害化。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种废弃物气化熔融处理系统，其特征在于，包括对废弃物进行焚烧气化处理的气化炉、对所述气化炉产生的气体进行二次燃烧处理的二燃室、对所述二燃室排出的可燃气再次燃烧处理的三燃室、对灰渣进行高温熔融处理的熔融炉，还包括输送烟道、卸灰斗以及热输送装置；
所述输送烟道连接在所述气化炉的排气口和所述二燃室的进气口之间；所述卸灰斗连接在所述二燃室的出口和所述三燃室的进口之间；
所述热输送装置的输入端分别连接所述气化炉的排渣口和所述卸灰斗的卸灰口；所述热输送装置的输出端连接所述熔融炉的进料口，将所述气化炉和卸灰斗排出的灰渣送入所述熔融炉。
2.根据权利要求1所述的废弃物气化熔融处理系统，其特征在于，所述气化炉的排气口位于所述气化炉的顶部；所述二燃室的进气口位于所述二燃室的顶部。
3.根据权利要求1所述的废弃物气化熔融处理系统，其特征在于，所述二燃室的出口位于所述二燃室的底部；所述三燃室的进口位于所述三燃室的底部。
4.根据权利要求1所述的废弃物气化熔融处理系统，其特征在于，所述卸灰斗呈漏斗状或者由V形卸灰管道形成。
5.根据权利要求1所述的废弃物气化熔融处理系统，其特征在于，所述二燃室的进气口处设有等离子体发生器。
6.根据权利要求1所述的废弃物气化熔融处理系统，其特征在于，所述熔融炉的加热方式为电阻加热、感应加热、燃烧器加热和等离子体加热中的一种或多种。
7.根据权利要求1-6任一项所述的废弃物气化熔融处理系统，其特征在于，所述热输送装置包括链条输送机构、滚筒输送机构或者输送管道，为所述链条输送机构、滚筒输送机构或者输送管道提供热源的热源单元。
8.根据权利要求7所述的废弃物气化熔融处理系统，其特征在于，所述热源单元包括连接在所述三燃室的排烟口和所述热输送装置之间的送气通道，所述送气通道将所述三燃室排出的高温烟气输送至所述热输送装置内作为热源；和/或，
所述热源单元包括设置在所述链条输送机构、滚筒输送机构或者输送管道上的加热器；所述加热器为电加热器或者燃烧器。
9.根据权利要求8所述的废弃物气化熔融处理系统，其特征在于，所述热输送装置还包括设置在所述熔融炉的进料口前端的高温对辊破碎机。
10.根据权利要求1-6任一项所述的废弃物气化熔融处理系统，其特征在于，所述废弃物气化熔融处理系统还包括用于紧急排压的液封储罐；所述液封储罐与所述输送烟道相连通。
11.一种废弃物气化熔融处理方法，其特征在于，采用权利要求1-10任一项所述的废弃物气化熔融处理系统，所述废弃物气化熔融处理方法包括以下步骤：
S1、将废弃物投入气化炉内进行焚烧气化处理；
S2、焚烧气化后产生的灰渣排入热输送装置，焚烧气化后产生的气体通过输送烟道进入二燃室内进行二次燃烧；
S3、所述气体在所述二燃室内进行二次燃烧，其中未燃尽的可燃气通过卸灰斗进入三燃室进行再次燃烧处理；所述二燃室和三燃室产生的灰渣排至所述卸灰斗内，再从所述卸灰斗排入所述热输送装置内；
S4、所述热输送装置将排入其中的灰渣送入熔融炉进行高温熔融处理；
S5、高温熔融后形成的熔体排出所述熔融炉，冷却后形成玻璃体。
12.根据权利要求11所述的废弃物气化熔融处理方法，其特征在于，步骤S3中，将所述三燃室内经再燃烧处理形成的高温烟气通过送气通道送入所述热输送装置，作为热源对所述灰渣进行加热保温。
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