CN117086080A - 一种垃圾焚烧飞灰二噁英热解系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种垃圾焚烧飞灰二噁英热解系统，包括依次相连的用于储存垃圾焚烧飞灰的进料缓冲仓A、用于储存热分解配料的进料缓冲仓B、进料输送装置、低温热分解装置、冷却装置和物料分离装置，所述进料缓冲仓A、进料缓冲仓B与进料输送装置之间分别设有流量控制机构，所述进料输送装置用于将垃圾焚烧飞灰和热分解配料混合后输送至低温热分解装置，所述低温热分解装置包括加热反应炉及其内的搅拌器，加热反应炉外壁依次包接电磁感应加热线圈和隔热层，热分解完成的物料向下流动进入所述冷却装置进行冷却，冷却完成的物料进入所述分离装置，分离装置将物料分解分离为热解后的垃圾焚烧飞灰和热分解配料。本发明的优点为：能耗较低，传热均匀，热解效果稳定，符合节能环保、绿色低碳的环保理念。
Description
技术领域
本发明涉及有机污染物低温热分解技术领域，具体涉及一种垃圾焚烧飞灰二噁英热解系统。
背景技术
生活垃圾经过焚烧处置后，会产生3%~5%的焚烧残余物，每年产生量极大。对于垃圾焚烧飞灰，作为危险废物进行管辖，其危险废物代号为HW18。
对于低温热解工艺，为了控制热分解过程中的绝氧效果，一般采用加热炉金属壁板作为中间传热介质进行传热，这对热分解的能耗、传热均匀性等均有较大的影响，极易导致物料热分解效果不稳定，且能耗较高，不符合节能环保、绿色低碳的环保理念。
因此，开发一种低能耗、热解效果稳定、传热均匀的低温热分解装置，符合当下新的环境要求，具有现实意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种能耗较低、传热均匀、热解效果稳定、节能环保、绿色低碳的垃圾焚烧飞灰二噁英热解系统。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：
一种垃圾焚烧飞灰二噁英热解系统，包括依次相连的用于储存垃圾焚烧飞灰的进料缓冲仓A、用于储存热分解配料的进料缓冲仓B、进料输送装置、低温热分解装置、冷却装置和物料分离装置，所述进料缓冲仓A、进料缓冲仓B与进料输送装置之间分别设有流量控制机构，所述进料输送装置用于将垃圾焚烧飞灰和热分解配料混合后输送至低温热分解装置，所述低温热分解装置包括加热反应炉及其内的搅拌器，加热反应炉外壁依次包接电磁感应加热线圈和隔热层，热分解完成的物料向下流动进入所述冷却装置进行冷却，冷却完成的物料进入所述分离装置，分离装置将物料分解分离为热解后的垃圾焚烧飞灰和热分解配料。
进一步地，所述流量控制机构包括插板阀、卸料器和给料计量称，所述插板阀用来启闭进料缓冲仓A或进料缓冲仓B的下料口，所述卸料器的出料口与给料计量称的进料口相连，卸料器的出料速度依据系统设定给料量和给料计量称的称量数值来调控。
进一步地，所述进料输送装置为输送管，输送管内设置多层级的成对螺旋片，所述输送管分为进料段和搅拌混合段，进料段分别开设垃圾焚烧飞灰进料口和热分解配料进料口，搅拌混合段内相邻层级螺旋片之间设置两组平行搅拌链条，所述输送管尾端开设物料出料口。
进一步地，所述输送管进料段的输送速度是搅拌混合段的四倍，从而起到料封作用。
进一步地，所述冷却装置包括冷却炉及其内的搅拌器，冷却炉外壁设置水夹套，所述水夹套内循环进出冷却水流，以实现物料冷却。
进一步地，所述热分解配料包括铁及铁质合金粉末、氧化钙，上述两种物料按照相应配比进行机械混合；所述分离装置采用磁选分离。
进一步地，所述热分解配料中的铁及铁质合金粉末的粒径范围为0.1-2mm，氧化钙的粒径不大于200μm，含量不小于95%。
进一步地，所述热分解配料中的铁及铁质合金粉末与垃圾焚烧飞灰的比值为2:10，氧化钙与垃圾焚烧飞灰的比值为1.5:10。
进一步地，经分离的所述热分解配料可通过输送系统进入进料缓冲仓B来循环使用。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本发明一种垃圾焚烧飞灰二噁英热解系统及装置，能耗较低，传热均匀，热解效果稳定，符合节能环保、绿色低碳的环保理念。具体地，本系统通过电磁感应加热，传热均匀，物料加热效果更均匀，二噁英热分解效果更稳定，加热能耗对比天然气等石化燃料降低40%以上；本系统的热分解配料不仅能提高加热效率，还能有效降低热分解温度50℃以上，进一步降低热分解能耗；本系统的热分解配料可循环使用，降低运行成本；本系统采用批次处理垃圾焚烧飞灰，热分解过程的含氧量可低至0.1%以下。
附图说明
图1是本发明的系统构架示意图。
图2是本发明的进料输送装置的结构示意图。
图3是本发明的物料分离装置的结构示意图。
附图标记：01、进料缓冲仓A；02、插板阀一；03、卸料器一；04、给料计量称一；05、进料输送装置；05-1、垃圾焚烧飞灰进料口；05-2、热分解配料进料口；05-3、搅拌链条；05-4、物料出料口；06、进料缓冲仓B；07、插板阀二；08、卸料器二；09、给料计量称二；10、加热反应炉；11、搅拌器一；12、除尘器一；13、搅拌叶片一；14、废气；15、电磁感应加热线圈；16、隔热层；17、惰性气体一；18、插板阀三；19、冷却炉；20、搅拌叶片二；21、除尘器二；22、尾气；23、搅拌器二；24、惰性气体二；25、冷却水进水口；26、冷却水出水口；27、插板阀四；28、卸料器三；29、物料分离装置；29-1、皮带传送机构；29-2、物料进口；29-3、垃圾焚烧飞灰出口；29-4、热分解配料出口；29-5、刮板；30、热分解配料；31、垃圾焚烧飞灰。
实施方式
下面结合附图，对本发明的实施例作进一步详细的描述。
如图1所示，一种垃圾焚烧飞灰二噁英热解系统，包括依次相连的用于储存垃圾焚烧飞灰的进料缓冲仓A01、用于储存热分解配料的进料缓冲仓B06、进料输送装置05、加热反应炉10（低温热分解装置）、冷却炉19和物料分离装置29，所述进料缓冲仓A01、进料缓冲仓B06与进料输送装置05之间分别设有流量控制机构，所述进料输送装置05用于将垃圾焚烧飞灰和热分解配料混合后输送至加热反应炉10，所述加热反应炉10内设有搅拌器一11，加热反应炉10外壁依次包接电磁感应加热线圈15和隔热层16，热分解完成的物料向下流动进入所述冷却炉19进行冷却，冷却完成的物料进入所述物料分离装置29，物料分离装置29将物料分解分离为热解后的垃圾焚烧飞灰31和热分解配料30。
所述热分解配料30包括铁及铁质合金粉末、氧化钙，上述两种物料按照相应配比进行机械混合。所述热分解配料30中的铁及铁质合金粉末的粒径范围为0.1-2mm，氧化钙的粒径不大于200μm，含量不小于95%。所述热分解配料30中的铁及铁质合金粉末与垃圾焚烧飞灰的比值为2:10，氧化钙与垃圾焚烧飞灰的比值为1.5:10，即在热分解配料30中，铁及铁质合金粉末与氧化钙的比值为2:1.5。
所述进料缓冲仓A01和进料缓冲仓B06分别各自设有料位计、真空压力释放阀和除尘器。所述进料缓冲仓A01的下料口依次设有插板阀一02、卸料器一03和给料计量称一04，插板阀一02的出口与卸料器一03的进口相连，卸料器一03的出口与给料计量称一04的进口相连，卸料器一03与给料计量称一04之间设有流量控制连锁机制，对物料下料进行流量控制，实现物料的定量输出。同样地，所述进料缓冲仓B06的下料口依次设有插板阀二07、卸料器二08和给料计量称二09，插板阀二07的出口与卸料器二08的进口相连，卸料器二08的出口与给料计量称二09的进口相连，卸料器二08与给料计量称二09之间设有流量控制连锁机制，对物料下料进行流量控制，实现物料的定量输出。具体地，所述插板阀一02或插板阀二07用来启闭进料缓冲仓A01或进料缓冲仓B06的下料口，所述卸料器一03或卸料器二08的出料口与给料计量称一04或给料计量称二09的进料口相连，卸料器一03或卸料器二08的出料速度依据系统设定给料量和给料计量称一04或给料计量称二09的称量数值来调控。若给料计量称一04或给料计量称二09的称量数值大于系统设定给料量，那么卸料器一03或卸料器二08就提高出料速度增加下料量，反之则降低出料速度减少给料量。
如图2所示，所述进料输送装置05为输送管，输送管内设置多层级的成对螺旋片，所述输送管分为进料段和搅拌混合段，进料段分别开设垃圾焚烧飞灰进料口05-1和热分解配料进料口05-2，搅拌混合段内相邻层级螺旋片之间设置两组平行搅拌链条05-3，所述输送管尾端开设物料出料口05-4。进一步地，所述输送管进料段的螺距是搅拌混合段螺距的1/4，从而使得所述输送管进料段的输送速度是搅拌混合段的四倍，起到料封作用。
所述加热反应炉10内设有搅拌器一11，搅拌器一11上根据加热反应炉10高度设有多组搅拌叶片一13，搅拌叶片一13的搅动将装置内的物料搅拌均匀，搅拌器一11可正转也可反转，在进行热分解过程时搅拌器一11正转，物料可向上运动，在进行排料时搅拌器一11反转，物料可向下运动。加热反应炉10采用不锈钢等可导电金属制成，加热反应炉10外壁绕接电磁感应加热线圈15，通过电磁感应将具有导磁性的不锈钢外壁进行加热，进一步地，加热反应炉10内的物料包含铁及铁质合金粉末，从而电磁感应也可对铁及铁质合金粉末进行加热，提升了加热效率；同时，在加热反应炉10内搅拌器一11的作用下，使垃圾焚烧飞灰与热分解配料充分混合及充分热交换，实现高效加热；在所述电磁感应加热线圈15外侧包裹隔热层16，隔热层16可采用硅酸铝保温棉或岩棉制成，隔热层16用于降低热量向外界损失。进一步地，所述加热反应炉10在进行物料热分解过程中，含氧量应小于1%，通过在加热反应炉10内注入惰性气体一17来实现。更进一步地，所述加热反应炉10将物料热分解产生的废气14通过设置在加热反应炉10顶部的除尘器一12经预除尘后以废气14的形式排出系统，排出的废气14后续再进入其他废气处置装置进行进一步处理，满足环保要求后排放。又，所述加热反应炉10的下料口处设置插板阀三18，在热分解过程中，插板阀三18为关闭状态。
混合的物料在所述加热反应炉10升温至300-450℃，经过10-60min的热分解后，插板阀三18开启，搅拌器一11反转，物料向下流动，进入冷却炉19。
所述冷却炉19内设有搅拌器二23，搅拌器二23根据冷却炉19的高度设置多组搅拌叶片二20，搅拌叶片二20通过转动将进入冷却炉19内的物料搅拌均匀，搅拌器二23可正转也可反转，在进行冷却过程时搅拌器二23正转，可使物料向上运动，在排料时搅拌器二23反转，物料向下运动。所述冷却炉19外壁设置水夹套，所述水夹套内循环进出冷却水流，冷却水流吸收冷却炉19内的热量，以实现物料冷却。所述冷却炉19在进行物料冷却过程中，含氧量应小于1%，通过向冷却炉19注入惰性气体二24来实现。
所述冷却炉19的出料口设置插板阀四27，插板阀四27的出口与卸料器三28的进口相连，卸料器三28的出口与物料分离装置29的进口相连。所述冷却炉19在含氧量小于1%的环境中，将物料温度降低至150℃以下，然后进入物料分离装置29内。
如图3所示，所述物料分离装置29采用磁选分离。所述物料分离装置29包括壳体以及壳体内的皮带传送机构29-1；壳体于皮带传送机构29-1首端的上侧设有物料进口29-2，于皮带传送机构29-1尾端的下侧分别设有热分解后的垃圾焚烧飞灰出口29-3和热分解配料出口29-4，垃圾焚烧飞灰出口29-3前置于热分解配料出口29-4，所述皮带传送机构29-1尾端的皮带转鼓内置永磁铁；经冷却炉19冷却的物料进入该物料进口29-2，通过皮带传送机构29-1将物料从其首端输送到其尾端，在尾端皮带转鼓内置永磁铁的作用下，含有铁及铁质合金粉末的热分解配料被尾端皮带转鼓捕获，而无法捕获的热解后垃圾焚烧飞灰从垃圾焚烧飞灰出口29-3分离出来，然后在皮带传送机构29-1进一步传送过程中，由于被捕获的热分解配料距离皮带转鼓内永磁铁越来越远，热分解配料随即落入到热分解配料出口29-4从而分离排出。优选地，所述皮带传送机构29-1尾端于热分解配料出口29-4附近设置刮板29-5，可进一步将未掉落的热分解配料刮落并经热分解配料出口29-4排出。
经分离的所述热分解配料可通过输送系统进入进料缓冲仓B06来循环使用。
本发明的系统，可以低能耗并稳定进行垃圾焚烧飞灰有机污染物的热解，可将二噁英热分解效率提升至99.9%。
本发明一种垃圾焚烧飞灰二噁英热解系统的各个组成装置，也可替换如下可实现相同技术效果的结构：（1）所述加热反应炉10可为圆柱形或锥形，所述冷却炉19可为锥形或圆柱形；（2）所述物料分离装置29可根据两种物料的不同颗粒粒径，旋转风选、筛选完成物料的分离；（3）所述加热反应炉10（低温热分解装置）的加热热源可采用微波加热，加热配料可进行相应调整。
以上所述仅是本发明优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围内。
Claims (9)
1.一种垃圾焚烧飞灰二噁英热解系统，其特征在于：包括依次相连的用于储存垃圾焚烧飞灰的进料缓冲仓A、用于储存热分解配料的进料缓冲仓B、进料输送装置、低温热分解装置、冷却装置和物料分离装置，所述进料缓冲仓A、进料缓冲仓B与进料输送装置之间分别设有流量控制机构，所述进料输送装置用于将垃圾焚烧飞灰和热分解配料混合后输送至低温热分解装置，所述低温热分解装置包括加热反应炉及其内的搅拌器，加热反应炉外壁依次包接电磁感应加热线圈和隔热层，热分解完成的物料向下流动进入所述冷却装置进行冷却，冷却完成的物料进入所述分离装置，分离装置将物料分解分离为热解后的垃圾焚烧飞灰和热分解配料。
2.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰二噁英热解系统，其特征在于：所述流量控制机构包括插板阀、卸料器和给料计量称，所述插板阀用来启闭进料缓冲仓A或进料缓冲仓B的下料口，所述卸料器的出料口与给料计量称的进料口相连，卸料器的出料速度依据系统设定给料量和给料计量称的称量数值来调控。
3.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰二噁英热解系统，其特征在于：所述进料输送装置为输送管，输送管内设置多层级的成对螺旋片，所述输送管分为进料段和搅拌混合段，进料段分别开设垃圾焚烧飞灰进料口和热分解配料进料口，搅拌混合段内相邻层级螺旋片之间设置两组平行搅拌链条，所述输送管尾端开设物料出料口。
4.根据权利要求3所述的一种垃圾焚烧飞灰二噁英热解系统，其特征在于：所以输送管进料段输送速度是搅拌混合段的四倍，从而起到料封作用。
5.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰二噁英热解系统，其特征在于：所述冷却装置包括冷却炉及其内的搅拌器，冷却炉外壁设置水夹套，所述水夹套内循环进出冷却水流，以实现物料冷却。
6.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰二噁英热解系统，其特征在于：所述热分解配料包括铁及铁质合金粉末、氧化钙，上述两种物料按照相应配比进行机械混合；所述分离装置采用磁选分离。
7.根据权利要求6所述的一种垃圾焚烧飞灰二噁英热解系统，其特征在于：所述热分解配料中的铁及铁质合金粉末的粒径范围为0.1-2mm，氧化钙的粒径不大于200μm，含量不小于95%。
8.根据权利要求6或7所述的一种垃圾焚烧飞灰二噁英热解系统，其特征在于：所述热分解配料中的铁及铁质合金粉末与垃圾焚烧飞灰的比值为2:10，氧化钙与垃圾焚烧飞灰的比值为1.5:10。
9.根据权利要求1或6所述的一种垃圾焚烧飞灰二噁英热解系统，其特征在于：经分离的所述热分解配料可通过输送系统进入进料缓冲仓B来循环使用。
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