CN1186559C - 回转炉床垃圾气化焚烧处理方法 - Google Patents

回转炉床垃圾气化焚烧处理方法 Download PDF

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Abstract

一种回转炉床垃圾气化焚烧处理方法:将各类垃圾进行前处理后,送入密闭负压垃圾库混合和贮存,抽取空气,一部分送入绝热回转窑内作一次风;垃圾在回转窑内随回转窑转动而翻动,经过干燥、加热、燃烧和热解后进入余热锅炉;含碳残渣与来自垃圾库的另一股一次风混合,进一步燃尽,排出燃烧残渣;未燃尽烟气与二次风混合并充分燃烧,烟气在余热锅炉内换热后冷却,脱酸脱硫处理,一部分生成的沉降物排出,另一部分随烟气进入烟气除尘器,除去飞灰,洁净的烟气排入到大气中;沉降物和飞灰最后进行无害化和稳定化处理。本发明使各类垃圾得到有效处理、并在处理过程中产生的废气、废水和废灰渣的排放达到或优于现行国家标准,同时充分利用废气能源,进行余热发电。

Description

回转炉床垃圾气化焚烧处理方法
(一)技术领域本发明涉及一种垃圾焚烧处理方法,尤其涉及一种运用回转炉床对垃圾进行气化焚烧的处理方法。
(二)技术背景目前国内外采用的垃圾焚烧处理方法有:固定床垃圾焚烧、活动炉排炉垃圾焚烧、回转窑固体废物溶融焚烧、流化床垃圾燃烧等多种方法。固定床由于垃圾燃烧不充分、垃圾处理量小,目前已很少使用。活动炉排炉有逆推往复炉排(如马丁炉排)、顺推(阶梯式)往复炉排、滚动炉排等多种形式。这些炉排炉垃圾处理量较大、垃圾易着火燃烧,在国内外城市垃圾生活垃圾处理方面的应用最广泛,但采用炉排炉对垃圾进行直接燃烧,富于氧量较大,热损失较多,垃圾热值较低或垃圾热值波动较大时,燃烧产物含碳较多,燃烧不充分,在垃圾热值较高时易产生大量的NOx。回转窑主要应用于工业垃圾的焚烧,一般规模较小,采用喷油助燃,残渣以液态或熔融状形式排出,窑温较高,存在转动部件的密封和高温变形问题,另外液态或溶融状残渣对炉衬侵蚀厉害。流化床垃圾焚烧炉适用于大规模垃圾处理,垃圾进炉焚烧处理之前要进行破碎和分选等一系列预处理,这样造成设备造价较高、运行成本增加,同时流化床设备造价比较昂贵,这也限制了其应用。
对垃圾进行气化和二次燃烧是目前国际上最先进的垃圾燃烧工艺方法,旨在提高燃烧效率,减少二次污染。二次燃烧是在绝热炉膛或余热锅炉内组织空间悬浮燃烧,垃圾气化的形式较多,有固定床、往复移动床、脉冲振动床或内循环流化床等,其中固定床、往复移动床、脉冲振动床由于垃圾与气体混合不充分、气化效果较差,尤其是在垃圾含湿量较多热值较低的情况下,气化很难进行。内循环流化床是进行垃圾气化的较好的方法之一,但其垃圾处理规摸大且设备造价昂贵,目前国内外技术尚不成熟,无法进行推广。
随着环保意识的加强,国内外对防止垃圾焚烧产生的二次污染的要求越来越高,对废气、废水和废灰渣的排放和最终处置的要求提高,尤其是近几年来,欧洲、日本、美国、加拿大等都提高了废气中二恶英的排放标准和飞灰排放及最终处置的要求,这使得现有的焚烧工艺系统有待改进,大部分已建的垃圾发电厂的废气、废水和废灰渣的处理工艺有待改进才能达到新的环境保护标准。
(三)发明内容本发明的目的是提供一种回转炉床垃圾气化焚烧处理方法,使各类垃圾得到有效处理、并在处理过程中产生的三废,即废气、废水和废灰渣的排放达到或优于现行国家标准,同时充分利用废气能源,进行余热发电。
本发明所提供的一种回转炉床垃圾气化焚烧处理方法,包括下列步骤:1)将各类垃圾进行前处理后,送入密闭负压垃圾库混合和贮存,贮存若干天,抽取垃圾库空气作为一次风量或二次风量,使垃圾库保持负压;2)混合垃圾送入窑壁为绝热的回转窑内,在窑头送入垃圾完全燃烧所需空气量的0.5~0.8倍的一次风,该混合垃圾随回转窑转动而翻动,经过干燥、加热、燃烧和热解四个阶段,混合垃圾热解为未燃尽烟气和含碳残渣,控制回转窑出口烟气温度在800~1000℃;3)该未燃尽烟气和含碳残渣进入余热锅炉,含碳残渣与从该锅炉下供入的另一股一次风混合,进一步燃尽,排出燃烧残渣;未燃尽烟气进入锅炉炉膛与送入的二次风混合并充分燃烧,烟气在余热锅炉内换热冷却,最后进入尾部烟道;4)将余热锅炉排出的烟气进行烟气脱酸脱硫处理,一部分生成的沉降物排出,另一部分随烟气进入除尘器,除去飞灰,洁净的烟气经风机排入烟囱然后进入大气;5)将余热锅炉排出的残渣直接填埋或综合利用,烟气脱酸脱硫处理和除尘中的沉降物和飞灰采用低温降解,进行无害化处理和稳定化处理后填埋或综合利用。
上述的回转炉床垃圾气化焚烧处理方法中,其步骤3)中,余热锅炉产生的过热蒸汽送出,用于汽轮发电机组发电。
上述的回转炉床垃圾气化焚烧处理方法中,其步骤1)中的垃圾前处理包括对工业垃圾进行破碎处理和生活垃圾进行分选处理。
上述的回转炉床垃圾气化焚烧处理方法中,其步骤3)中的余热锅炉,是由鳞片式链条炉排、二燃室、冷烟室、对流换热室、尾部烟道所组成,在鳞片式链条炉排下送入一次风,使未燃尽残渣进一步燃尽,在二燃室送入二次风,使未完全燃烧气体充分燃尽,二次风送入量控制二燃室炉膛出口氧气含量在8~12%之间,通过控制二燃室炉膛吸热量使炉膛最高温度不超过1100℃以防止结焦、使二燃室炉膛出口烟温在850~900℃、烟气停留时间2秒以上,以减少二恶英的生成;烟气经冷烟室、对流换热管束后降至550~600℃之间,进入高温过热器,并通过控制烟气流速,使高温过热器管壁不超过430℃。
上述的回转炉床垃圾气化焚烧处理方法中,其步骤4)中的烟气采用半干式旋转喷雾吸收塔进行脱硫脱酸,采用低压脉冲布袋除尘器进行除尘。
上述的回转炉床垃圾气化焚烧处理方法中,其步骤5)中的无害化处理的方法为:用胺类催化剂对二恶英进行低温热解无害化处理和添加凝硬性敖合剂对重金属进行稳定化处理。
采用了上述的处理方法,即结合了回转窑和炉排炉的优点,扩大了对废弃物处理的适应性,采用回转窑气化和在余热锅炉内组织二次燃烧的组合工艺,并对废气、废水和废灰渣进行处理,不仅使其三废排放达到或优于现行国家标准,而且利用废气余热发电。利用该发明,其单生产线日处理垃圾150~250吨,由多条生产线可组合成日处理垃圾300~1000吨的垃圾焚烧余热发电厂。
(四)附图说明图1是本发明处理过程的流程图。
(五)具体实施方式如图1所示,本发明,即回转炉床垃圾气化焚烧处理过程如下:工业垃圾、医疗垃圾和生活垃圾倒入密闭负压垃圾库。对于大块状或粒度分布较广的工业垃圾一般采用破碎的方法将其变成小块状或粒度分布均匀的垃圾,针对材质较柔韧的轻工业(如制鞋、家具、电子等)产业废弃物,采用大型剪切破碎机进行预处理,使其粒度分布均匀,有利于同生活垃圾、医疗垃圾进行混合。医疗垃圾粒度分布相对较窄,一般直接进入垃圾库;对于生活垃圾其粒度分布较窄,也可以直接进入垃圾库,亦可根据实际需要进行重力分选,通常采用带破袋功能的转筒重力筛分机,重的、含湿高的有机物残渣如食品渣、泥土石块等筛下物,分离后可填埋或堆肥,筛上物为轻质的、含湿低的可燃物质,直接进入垃圾库。工业垃圾、医疗垃圾和生活垃圾在垃圾库内用桥吊抓斗翻倒,使其混合均匀,混合垃圾在垃圾库内存放3-7天,一般根据垃圾含湿量不同,停放的时间也不同,含湿量越高,停放时间越长。抽取垃圾库空气作为一次风或二次风,使垃圾库保持负压以防臭气外溢。
混合垃圾由桥吊抓斗抓入料斗,经推料装置送入回转窑内,回转窑壁为绝热结构,内衬隔热材料和耐火材料,窑头送入一次风,风温随垃圾含湿量不同而不同,其风温一般控制在80-420℃之间,垃圾含湿量越高,要求一次风温越高,一次风可以经空气预热器由过热蒸汽或烟气加热至350℃左右,也可以再混入部分高温烟气到一次风中将一次风温提高到350-420℃之间。一次风量仅为供入混合垃圾全部燃烧时所需空气量的0.5-0.8倍,混合垃圾在回转窑内随回转窑转动而翻动,经过干燥、加热、燃烧和热解四个阶段,混合垃圾热解为未完全燃烧气体和含碳残渣。通常情况下,窑头送入的一次空气量及其风温将窑出口温度控制在800-1000℃之间,最佳的情况是将窑出口烟气温度控制在850-900℃之间。
混合垃圾热解产物:未完全燃烧气体和含碳残渣,在窑尾进入余热锅炉,含碳残渣落在余热锅炉的鳞片式链条炉排上,与从炉排下供入的另一股一次风混合燃烧,燃烧残渣落入马丁出渣机排出,未完全燃烧气体在余热锅炉炉膛内与二次风混合并充分燃烧,二次风供入量由余热锅炉炉膛出口烟气氧含量确定,一般要求炉膛出口氧含量为8-12%之间,烟气在炉膛停留时间控制在2秒以上。
余热锅炉经锅炉炉膛、冷却室后进入对流换热区,对流换热区内沿气流方向依次布置有对流蒸发管束、高温过热器、低温过热器、对流蒸发管束,出对流换热区后烟气进入尾部烟道,尾部烟道主要布置高、低温省煤器和高、低温空气预热器。由于垃圾焚烧的特殊性,要防止结焦和高温腐蚀、低温腐蚀,根据垃圾热值的变化、通过调节一次风、二次风分配比例和炉膛吸热量来控制,炉膛最高温度一般要求控制不超过1100℃,可以防止炉膛结焦。针对焚烧垃圾的余热锅炉,采用冷却室和对流蒸发管束,将进入高温过热器的烟气温度控制在550-600℃左右,并通过烟气流速的控制使高温过热器管壁不超过430℃,以防止高温腐蚀。省煤器和空气预热器的布置要特别防止低温腐蚀,一般采用提高给水温度和采用铸铁省煤器或铸铁空预器以及提高排烟温度,来防止低温腐蚀,如果垃圾中含氯量高,防止空气预热器低温腐蚀要采用蒸汽加热空气而非烟气加热空气。余热锅炉内所产生的过热蒸汽送出,用于汽轮发电机组发电。
余热锅炉排出的烟气进入烟气净化塔,烟气净化塔为半干法喷雾吸收塔,烟气在吸收塔内进行烟气脱HCL、SO2、SO3等酸性气体处理。烟气经对数螺旋烟气分配器进入吸收塔,石灰浆由高速旋转喷头(转速在12000r/min以上)喷入吸收塔,雾化的石灰浆(Ca(OH)2悬浊液)在吸收塔内与烟气中的酸性气体如HCL、SO2、SO3等发生反应,从而进行脱酸脱硫,生成的盐如CaCl2\CaSO3\CaSO4等一部分沉降在喷雾塔内,一部分随烟气进入布袋除尘器。根据烟气中酸性气体含量的多少,可调节喷入石灰浆的浓度和流量来达到脱硫脱酸效率最高。一般要求烟气在喷雾塔内停留时间10-18秒,烟气温降在60-100℃左右。在喷雾吸收塔烟气出口段,可喷入活性碳用于吸收烟气中重金属和二恶英,以防止排烟中重金属和二恶英超标。
烟气出喷雾吸收塔后进入布袋除尘器,烟气中的烟尘及活性碳通过布袋截流下来,洁净烟气出布袋除尘器后。经风机排入烟囱然后排入大气。
喷雾吸收塔和布袋除尘器中排出的飞灰中含有重金属和二恶英,针对这一部分飞灰输入灰库贮存,采用胺类催化剂低温热解(200-300℃)去除二恶英和添加凝硬性敖合剂将重金属固化的方法进行无害化和稳定化处理后填埋或综合利用。

Claims (6)

1.一种回转炉床垃圾气化焚烧处理方法,包括下列步骤:1)将各类垃圾进行前处理后,送入密闭负压垃圾库混合和贮存,贮存若干天,抽取垃圾库空气作为一次风量或二次风量,使垃圾库保持负压;2)混合垃圾送入窑壁为绝热的回转窑内,在窑头送入垃圾完全燃烧所需空气量的0.5~0.8倍的一次风,该混合垃圾随回转窑转动而翻动,经过干燥、加热、燃烧和热解四个阶段,混合垃圾热解为未燃尽烟气和含碳残渣,控制回转窑出口烟气温度在800~1000℃;3)该未燃尽烟气和含碳残渣进入余热锅炉,含碳残渣与从该锅炉下供入的另一股一次风混合,进一步燃尽,排出燃烧残渣;未燃尽烟气进入锅炉炉膛与送入的二次风混合并充分燃烧,烟气在余热锅炉内换热冷却,最后进入尾部烟道;4)将余热锅炉排出的烟气进行烟气脱酸脱硫处理,一部分生成的沉降物排出,另一部分随烟气进入除尘器,除去飞灰,洁净的烟气经风机排入烟囱然后进入大气;5)将余热锅炉排出的残渣直接填埋或综合利用,烟气脱酸脱硫处理和除尘中的沉降物和飞灰采用低温降解,进行无害化处理和稳定化处理后填埋或综合利用。
2.根据权利要求1所述的一种回转炉床垃圾气化焚烧处理方法,其特征在于:所述步骤3)中,余热锅炉产生的过热蒸汽送出,用于汽轮发电机组发电。
3.根据权利要求1所述的一种回转炉床垃圾气化焚烧处理方法,其特征在于:所述步骤1)中的垃圾前处理包括对工业垃圾进行破碎处理和生活垃圾进行分选处理。
4.根据权利要求1所述的一种回转炉床垃圾气化焚烧处理方法,其特征在于:所述步骤3)中的余热锅炉是由鳞片式链条炉排、二燃室、冷烟室、对流换热室、尾部烟道所组成,在鳞片式链条炉排下送入一次风,使未燃尽残渣进一步燃尽,在二燃室送入二次风,使未完全燃烧气体充分燃尽,二次风送入量控制二燃室炉膛出口氧气含量在8~12%之间,通过控制二燃室炉膛吸热量使炉膛最高温度不超过1100℃以防止结焦、使二燃室炉膛出口烟温在850~900℃、烟气停留时间2秒以上,以减少二恶英的生成;烟气经冷烟室、对流换热管束后降至550~600℃之间,进入高温过热器,并通过控制烟气流速,使高温过热器管壁不超过430℃。
5.根据权利要求1所述的一种回转炉床垃圾气化焚烧处理方法,其特征在于:所述步骤4)中的烟气采用半干式旋转喷雾吸收塔进行脱硫脱酸,采用低压脉冲布袋除尘器进行除尘。
6.根据权利要求1所述的一种回转炉床垃圾气化焚烧处理方法,其特征在于:所述步骤5)中的无害化处理的方法为:用胺类催化剂对二恶英进行低温热解无害化处理和添加凝硬性敖合剂对重金属进行稳定化处理。
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