CN116085800A - 一种垃圾碳化热解焚烧系统及方法 - Google Patents

一种垃圾碳化热解焚烧系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种垃圾碳化热解焚烧系统及方法，所述垃圾碳化热解焚烧系统，包括：碳化热解炉、二燃室，所述碳化热解炉包括炉体，所述炉体的顶部侧壁上设有入料口；所述炉体的顶部设有排烟口；所述炉体的底部侧壁上设有出渣口，适于排出灰渣；所述炉体的底部设有进风口；所述二燃室与所述碳化热解炉的排烟口相连，适于使所述碳化热解炉排出的烟气中的可燃成分燃烧。本发明的垃圾碳化热解焚烧系统，通过碳化热解炉对垃圾原料进行碳化热解，再通过所述二燃室使所述碳化热解炉产生的烟气中可燃成分及有害物质完全燃烧并彻底分解，以去除二噁英等各种有害物质。

Description

一种垃圾碳化热解焚烧系统及方法
技术领域
本发明涉及生活垃圾处理技术领域，特别是指一种垃圾碳化热解焚烧系统及方法。
背景技术
目前，对生活垃圾的处理主要是焚烧处理，城市生活垃圾中含有的氯元素、有机质很多，因此，焚烧处理的烟气中常含有二噁英类物质。为了控制二噁英的生成，要求焚烧烟气温度必须达到850℃以上，并停留时间达到2S以上。但是，由于生活垃圾成分复杂，在焚烧过程中难以保障温度的稳定，因此需要使用辅助燃料，额外向焚烧炉施以过量的热能，使焚烧烟气的温度能够在焚烧炉运行期间持续达到850℃以上。这种方式造成热量的浪费，使焚烧炉的运行成本过高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种垃圾碳化热解焚烧系统及方法，解决现有技术中的生活垃圾焚烧处理设备为减少二噁英生成，造成运行成本高、易产生热量浪费的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种垃圾碳化热解焚烧系统，包括：
碳化热解炉，所述碳化热解炉包括炉体，所述炉体的顶部侧壁上设有入料口；所述炉体的顶部设有排烟口；所述炉体的底部侧壁上设有出渣口，适于排出灰渣；所述炉体的底部设有进风口；
二燃室，所述二燃室与所述碳化热解炉的排烟口相连，适于使所述碳化热解炉排出的烟气中的可燃成分燃烧。
优选地，所述炉体的顶部还设有压料装置；所述压料装置包括液压缸、传动杆、压料板；
所述液压缸设于所述炉体的顶盖上；所述传动杆与所述液压缸相连，适于在所述液压缸的作用下沿垂直地面方向做往复运动；所述压料板与所述传动杆相连，并与水平面平行，适于在所述传动杆的带动下上下移动，对垃圾原料进行压料。
优选地，所述炉体的顶部还设有布料器。
优选地，所述炉体的底部还设有出渣机。
优选地，所述炉体的入料口处设有上料装置；所述上料装置包括进料斗、输送筒、推料板；
所述输送筒上设有所述进料斗，且所述输送筒的一端设有推料板，另一端与所述碳化热解炉的入料口相连；垃圾原料由所述进料斗处进入所述输送筒的筒体内，并通过所述推料板被推向所述碳化热解炉的入料口。
优选地，所述推料板采用上料液压缸提供动能。
优选地，所述炉体的底部设有液位桶。
优选地，所述二燃室具有腔体，腔体的壁面自内至外依次为内层、中间层、外层、保护层；所述内层为高铝砖；所述中间层为保温层；所述外层为保温棉；所述保护层为钢板。
优选地，所述二燃室内设有燃烧器。
本发明还提供一种垃圾碳化热解焚烧方法，其特征在于，采用所述的垃圾碳化热解焚烧系统实现。
本发明的上述方案至少包括以下有益效果：
本发明的垃圾碳化热解焚烧系统，包括：碳化热解炉、二燃室，所述碳化热解炉包括炉体，所述炉体的顶部侧壁上设有入料口；所述炉体的顶部设有排烟口；所述炉体的底部侧壁上设有出渣口，适于排出灰渣；所述炉体的底部设有进风口；所述二燃室与所述碳化热解炉的排烟口相连，适于使所述碳化热解炉排出的烟气中的可燃成分燃烧。本发明通过碳化热解炉对垃圾原料进行碳化热解，通过所述二燃室使所述碳化热解炉产生的烟气中可燃成分及有害物质完全燃烧并彻底分解，以去除二噁英等各种有害物质。所述碳化热解炉能够适应高水分、低热值的垃圾原料，对垃圾成分的含水率适用范围极广，进炉的垃圾原料依次经过烘干、热解、碳化和燃烬四个连续过程，最终产生极少的灰渣排出炉体，垃圾减量化效果明显。垃圾原料在烘干阶段，通过碳化热解产生的高温烟气烘干，水分基本被去除，到达碳化层后，由于进炉的垃圾原料不直接与高温氧化层接触，因此，受垃圾成分变化影响较小，垃圾原料不需要分选即可直接进炉，完全可利用垃圾自身热值完成热解和氧化过程，在碳化热解过程中不使用任何辅助燃料，即可保障温度达到850℃，进而减少二噁英的生成，运行成本较低。
另外，所述炉体的顶部侧壁上设有入料口，底部设有进风口，氧气含量是由下至上减少的，因此，垃圾原料的碳化热解过程是在低氧的状态下进行，抑制了各种有害气体的产生，尤其是对二噁英的抑制明显，产生的NOx、SOx、HCl等较少，排气量也少，可减轻对大气的二次污染。同时，所述炉体内的垃圾原料的移动方向与气流方向为逆流式，上升气流的阻力大，流速相对较低，烟气中夹带的颗粒物也较少。
附图说明
图1是本发明所述的垃圾碳化热解焚烧系统的结构示意图；
图2是本发明所述的垃圾碳化热解焚烧系统的原理示意图；
图3是本发明的碳化热解炉的结构示意图；
其中，1、碳化热解炉；11、炉体；111、烘干层；112、热解层；113、碳化层；114、燃尽层；12、入料口；13、排烟口；14、出渣口；15、进风口；16、压料装置；161、液压缸；162、传动杆；163压料板；17、炉门；18、出渣机；19、布料器；10、液位桶；2、二燃室；3、上料装置；31、进料斗；32、输送筒；33、推料板；4、鼓风机。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图1所示，本发明的实施例提供一种垃圾碳化热解焚烧系统，包括：
碳化热解炉1，所述碳化热解炉1包括炉体11，所述炉体11的顶部侧壁上设有入料口12；所述炉体11的顶部设有排烟口13；所述炉体11的底部侧壁上设有出渣口14，适于排出灰渣；所述炉体11的底部设有进风口15；
二燃室2，所述二燃室2与所述碳化热解炉1的排烟口13相连，适于使所述碳化热解炉1排出的烟气中的可燃成分燃烧。
如图2所示，所述炉体11的内部自上至下依次包括烘干层111、热解层112、碳化层113、燃尽层114；垃圾原料自所述入料口12进入所述炉体11内部，先在所述烘干层被所述热解层产生的热量进行烘干；再进入热解层进行热分解，然后进入碳化层进行碳化，最后进入燃尽层进行燃烧，形成灰渣。随着新的垃圾原料的加入和灰渣的逐渐排出，进炉的垃圾原料先后经过烘干、热分解、碳化和燃烬的过程。由所述进风口15进入的气体，提供氧气，并起到冷却作用。其中，当所述碳化热解炉1运行时，所述烘干层的温度为150-250℃；所述热解层的温度为250-600℃；所述碳化层的温度为600-1000℃；所述燃尽层的温度为200-600℃。
作为本实施例的优选实现方式，如图3所示，所述炉体11的顶部还设有压料装置16；所述压料装置16包括液压缸161、传动杆162、压料板163；
所述液压缸161设于所述炉体11的顶盖上；所述传动杆162与所述液压缸161相连，适于在所述液压缸161的作用下沿垂直地面方向做往复运动；所述压料板163与所述传动杆162相连，并与水平面平行，适于在所述传动杆162的带动下上下移动，对垃圾原料进行压料。
为使垃圾原料由入料口12进入所述炉体11内部后，能够均匀分布在所述炉体11的烘干层，所述炉体11的顶部还设有布料器19。
为便于自动排出灰渣，所述炉体11的底部还设有出渣机18。作为本实施例的优选实现方式，可以为水封出渣机。采用水封出渣机，湿法出灰，方便操作人员收集运输，还可防止灰渣中的灰尘污染操作环境。
为便于垃圾原料的入炉，所述炉体11的入料口12处设有上料装置3，本实施例中，所述上料装置3包括进料斗31、输送筒32、推料板33；
所述输送筒32上设有所述进料斗31，且所述输送筒32的一端设有推料板33，另一端与所述碳化热解炉1的入料口12相连；垃圾原料由所述进料斗31处进入所述输送筒32的筒体内，并通过所述推料板33被推向所述碳化热解炉1的入料口12。
本实施例中，所述推料板33采用上料液压缸提供动能。所述上料装置3的所述推料板33可以采用液压的方式在所述输送筒32内往复运动，由所述推料板33将装入所述进料斗31内的垃圾原料通过液压的方式推入所述碳化热解炉1内。采用该方式，一方面，可保证上料过程的密封性，不会导致在上料时所述碳化热解炉21内的烟气外泄或空气进入炉内；另一方面，对不规则的垃圾原料的适用性较强，不会产生堵塞现象，运行的稳定性较强。
为便于了解渗滤液在所述炉体11中的情况，所述炉体11的底部设有液位桶10。所述液位桶10与所述炉体11的内部通过导管连通。所述液位桶10利用连通器原理使操作人员可以在所述炉体11的外部观察到其内部的液位情况。
为便于观察炉内情况，所述炉体11上还设有炉门17。本实施例中，所述炉门17为两个，分别为上炉门、下炉门。所述炉体11上还可以设置检修门等结构，以便进行检修。
为便于检测炉内运行情况，所述炉体11内还设有测压装置与测温孔。所述测压装置用于检测所述炉体11内的压力和/或排烟口13的压力，使所述炉体11内呈负压状态，根据所述炉体11内的压力状况，控制所述鼓风机8的电机转速。所述测温孔用于检测所述炉体11的运行温度。
本实施中，所述进风口15与鼓风机4相连。可根据运行情况，通过变频自动调节所述鼓风机4的风量。
垃圾原料在输送至所述碳化热解炉1之前，通常储存在垃圾贮坑中，为解决由此产生的气味问题，可以在所述垃圾贮坑的上部设吸风口，所述鼓风机4与所述吸风口相连。所述吸风口处还可以安装吸风罩。这样设置，可以将所述垃圾贮坑内的气体输送至所述碳化热解炉1内，用作所述碳化热解炉1的助燃空气。更为重要的是，这样设置可以使所述垃圾贮坑中呈负压，通过使所述垃圾贮坑51呈负压状态，防止坑内的臭气外溢。
所述炉体11呈圆柱体状，内壁采用耐腐蚀、耐高温、高强度的耐火材料作衬，所述耐火材料的选择并不唯一，本领域技术人员可以根据实际情况选择材质。本实施例中，所述炉体11的炉壁自内至外依次为耐火砖、保温砖、保温棉。采用耐火材料，可延长炉体使用寿命、减少耐火材料维修量、降低运行成本，保证炉体的外表温度不超过50℃。
需要说明的是，所述二燃室2设置的目的是使所述碳化热解炉1产生的烟气中可燃成分及有害物质完全燃烧并彻底分解，所述二燃室2可使低热值烟气持续、稳定的高温燃烧，以去除二噁英等各种有害物质。
对于实现本发明的目的而言，所述二燃室2的结构并不唯一，本实施例中，所述二燃室2内设有燃烧器。进入所述二燃室2的烟气温度150-250℃，烟气热值300-400kcal/m3，燃烧后可达到850-1100℃，但初次点火时需要所述燃烧器助燃，使二燃室内温度达到650℃以上时停止助燃，烟气即可自行燃烧。所述燃烧器的设置，可以保证炉膛内温度在850-950℃。二燃室的有效燃烧空间保证烟气停留时间≥2s，去除各种有害物质。
为及时了解所述二燃室2内的温度变化，所述二燃室2的烟气出口处设有热电偶，对所述二燃室2内的温度进行检测。
所述二燃室2还设有供风口。通过供风口的设置，可以向所述二燃室2供风，加强了烟气的扰动，使烟气在所述二燃室2内形成旋涡，在高温下同氧气充分接触，有充足的滞留时间，大大提高了燃烧效率，提高了有害物质的去除效果。所述供风口的供风量的大小可以根据烟气中氧含量来自动调整。
所述二燃室2具有腔体，腔体的壁面可以由耐火材料、保温材料、绝热材料组成，本领域技术人员可以根据实际情况选择材质。本实施例中，所述二燃室的腔体的壁面自内至外依次为内层、中间层、外层、保护层；所述内层为高铝砖；所述中间层为保温层；所述外层为保温棉；所述保护层为钢板。这样的结构设计，可以使所述二燃室2的外表温度不超过50℃，内部填充的保温砖、保温棉作为蓄热材料，在烟气热值高时储存热量，在烟气热值低时将热量散发出来，保证所述二燃室2的内部温度稳定在850-1000℃之间，减少热损失，提高焚烧效率，且钢板的设置可以防止漏风。
为保证所述二燃室2的运行安全，在所述二燃室2上设有防爆门。在燃烧过程中，发生爆燃时，可以通过所述防爆门释放内部压力也能通过防爆门紧急排放烟气得到释放，不会发生安全事故。
作为本实施例的优选实现方式，所述二燃室2可以设置为两个或两个以上的燃烧室串联或并联的结构。各个燃烧室之间采用换向阀进行切换。由于烟气达到650℃以上时可自燃，因此，这样的结构设计，可以使烟气得到更充分的预热，进而免去燃烧器助燃。串联或并联的燃烧室不仅可以更好地保障烟气温度的稳定性，也可以避免换向阀切换时产生的烟气短时泄漏的问题。本实施例中，所述二燃室2连接有三燃室。
本实施例还提供一种垃圾碳化热解焚烧方法，采用所述的垃圾碳化热解焚烧系统实现。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种垃圾碳化热解焚烧系统，其特征在于，包括：
碳化热解炉(1)，所述碳化热解炉(1)包括炉体(11)，所述炉体(11)的顶部侧壁上设有入料口(12)；所述炉体(11)的顶部设有排烟口(13)；所述炉体(11)的底部侧壁上设有出渣口(14)，适于排出灰渣；所述炉体(11)的底部设有进风口(15)；
二燃室(2)，所述二燃室(2)与所述碳化热解炉(1)的排烟口(13)相连，适于使所述碳化热解炉(1)排出的烟气中的可燃成分燃烧。
2.根据权利要求1所述的垃圾碳化热解焚烧系统，其特征在于，所述炉体(11)的顶部还设有压料装置(16)；所述压料装置(16)包括液压缸(161)、传动杆(162)、压料板(163)；
所述液压缸(161)设于所述炉体(11)的顶盖上；所述传动杆(162)与所述液压缸(161)相连，适于在所述液压缸(161)的作用下沿垂直地面方向做往复运动；所述压料板(163)与所述传动杆(162)相连，并与水平面平行，适于在所述传动杆(162)的带动下上下移动，对垃圾原料进行压料。
3.根据权利要求1所述的垃圾碳化热解焚烧系统，其特征在于，所述炉体(11)的顶部还设有布料器(19)。
4.根据权利要求1所述的垃圾碳化热解焚烧系统，其特征在于，所述炉体(11)的底部还设有出渣机(18)。
5.根据权利要求1所述的垃圾碳化热解焚烧系统，其特征在于，所述炉体(11)的入料口(12)处设有上料装置(3)；所述上料装置(3)包括进料斗(31)、输送筒(32)、推料板(33)；
所述输送筒(32)上设有所述进料斗(31)，且所述输送筒(32)的一端设有推料板(33)，另一端与所述碳化热解炉(1)的入料口(12)相连；垃圾原料由所述进料斗(31)处进入所述输送筒(32)的筒体内，并通过所述推料板(33)被推向所述碳化热解炉(1)的入料口(12)。
6.根据权利要求5所述的垃圾碳化热解焚烧系统，其特征在于，所述推料板(33)采用上料液压缸提供动能。
7.根据权利要求1所述的垃圾碳化热解焚烧系统，其特征在于，所述炉体(11)的底部设有液位桶(10)。
8.根据权利要求1所述的垃圾碳化热解焚烧系统，其特征在于，所述二燃室(2)具有腔体，腔体的壁面自内至外依次为内层、中间层、外层、保护层；所述内层为高铝砖；所述中间层为保温层；所述外层为保温棉；所述保护层为钢板。
9.根据权利要求1所述的垃圾碳化热解焚烧系统，其特征在于，所述二燃室(2)内设有燃烧器。
10.一种垃圾碳化热解焚烧方法，其特征在于，采用权利要求1-9中任意一项所述的垃圾碳化热解焚烧系统实现。
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建设部人事教育司等编著: "《环境工程手册 固体废物污染防治卷》", 31 January 2004, 北京：中国建筑工业出版社, pages: 243 - 244 *
深圳能源集团月亮湾燃机电厂，中国电机工程学会燃气轮机发电专业委员会编: "《大型燃气-蒸汽联合循环电厂培训教材 M701F燃气轮机/汽轮机分册》", 31 March 2014, 重庆：重庆大学出版社, pages: 26 *
王绍文等编著: "《固体废弃物资源化技术与应用》", 30 June 2003, 北京：冶金工业出版社, pages: 167 *

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