CN1224134A - 一种焚烧处理固体废弃物的方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种焚烧处理固体废弃物的方法及装置,涉及一种快装、小型焚烧炉的结构及焚烧处理技术。本发明采用复合床多级燃烧方式、分级配风和逆向燃烧等多种方案,在结构上采用固定炉排移动床和风冷式结构,并设有气态有机物可燃质的燃尽室。其优点是不仅克服了常规固定床不易排渣、难于连续运行以及移动床结构复杂等缺陷,而且可使带菌、有毒及富含人工合成有机物等固体废弃物在高温富氧条件下充分燃烧和燃尽,使排放物达到环保要求。

Description

一种焚烧处理固体废弃物的方法及装置

本发明涉及一种以油或煤气为辅助燃料的快装、小型焚烧炉的结构及其焚烧处理技术；尤其涉及一种对含有病毒性成分、人工合成有机物的废弃物，如生化研究所、医院、宾馆、饭店、食品厂等的固体排出物或一般城市生活废弃物的焚烧处理方法及装置。

现有技术中以油或煤气为辅助燃料的处理固体废弃物的小型焚烧炉，主要有固定床、移动床和回转室三种型式。流化床焚烧炉由于结构和操作的原因难以在小型快装炉上运用。采用固定床的小型焚烧炉有结构简单、运行容易等优点，但存在连续运行困难、排渣不方便和不易充分燃尽的缺点；采用移动床的小型焚烧炉易于实现连续进料和排渣，可长时间连续运行，较固定床易于燃尽，但往往由于用移动炉排或阶梯炉排来实现床层(燃料及灰烬)的移动，结果导致焚烧炉结构复杂性大为增加，制造成本上升，安装、维护难度增大，而且运动部件工作于高温区，可靠性差；采用回转室的小型焚烧炉，易于充分燃尽，且对废弃物成分不敏感，但在机构上存在转动部件的密封和高温变形的问题。以上三种型式的小型焚烧炉，有其各自的优缺点，但都存在一个较为普遍的问题，即对于富含人工合成有机物(如各种塑料)以及含有病毒性成分的废弃物的气体可燃成分的燃尽度不够，甚至产生一些杂环类有机物(即燃烧不充分产生的有机中间产物)，这些有机物排入大气层后(即使很低的浓度如几个ppm)，对人类有致癌或致突变等作用。另外，现有的处理固体废弃物的小型焚烧炉，其炉墙大多都无冷却系统，而是直接由耐火材料和绝热材料砌筑而成，这种炉墙其厚度和重量都较大，而且往往由于受材料耐热性能的限制，炉内温度不宜过高。这对于增大处理能力，充分燃尽气态有机物是很不利的。

本发明的目的和任务是提供一种焚烧处理固体废弃物的方法和装置，使其既能克服常规的固定床不易排渣，难以连续运行的缺点，又可解决常规的移动床结构复杂、安装、维护难度大以及工作于高温区的转动部件可靠性差等缺陷。同时可对含毒、带菌或人工合成有机物的废弃物进行无害化焚烧处理，使其不排放危害人类健康的有机成分。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种焚烧处理固体废弃物的方法，其特征是采用复合床多级燃烧方式，其步骤如下：

(a)将废弃物送入以油或煤气为辅助燃料并带有配风系统的燃烧室中的一级炉排上，使其在气力和重力作用下形成移动床层即复合床，完成预热、干燥、着火和燃烧等过程；

(b)经上一级复合床燃烧后未燃尽的固体颗粒落入下级炉排，使其继续着火燃烧；

(c)少量残存的仍未燃尽的可燃物随灰烬一起落入燃烧室底部的末级炉排上彻底燃尽后排出炉外；

(d)上述因受热、不完全燃烧及裂解生成或释放出的气态有机物可燃质及含有可燃质的细小颗粒随烟气流入呈高温富氧区的燃尽室进行充分燃烧。

在多级燃烧的基础上，本发明还采用了沿烟气流程多点喷入预热空气的分级配风方法和使烟气自上而下通过复合床层的逆向燃烧方式的技术方案，用以保证固体废弃物在高温富氧条件下充分燃烧和燃尽，同时达到不排放对人体健康有影响的有机中间产物的目的。

实现上述方法的一种焚烧处理固体废弃物的装置，它主要包括给料机构、主燃烧室、喷燃器、换热器、除尘器，送风机以及灰渣收集系统，其特征是在燃烧室内设有复合床，其下部设有末级炉排，在燃烧室后连有一个气态有机物可燃质及细小颗粒的燃尽室，燃尽室的底部与燃烧室底部相连通。

上述燃烧室和燃尽室的炉墙采用了风冷式结构，即炉墙采用空气夹层或风管、耐火材料和保温材料构成；同时还采用了沿烟气流程设置喷燃器以及多个预热空气的喷口等技术方案，以使燃烧室内维持足够高的温度，从而使废弃物(包括各种不易燃尽的成分)在高温富氧条件下充分燃烧和燃尽。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：本发明由于在焚烧处理过程中采用了复合床多级燃烧方式以及分级配风、逆向燃烧等多项技术方案，从而保证了废弃物在高温富氧条件下的充分燃烧和燃尽，达到了不排放危害人类健康的有机中间产物的目的。在结构上，本发明采用了一种介于常规的固定床和移动床之间的复合床，即固定炉排移动床，既克服了常规的固定床不易排渣、难于连续运行的缺点，又解决了常规移动床结构复杂、安装维护难度大、工作于高温区的转动部件可靠性差等问题。同时炉墙采用风冷式结构，既充分保护了炉墙，又充分对环境绝热，可使燃烧室内维持足够高的温度；此外，风冷结构还减轻了炉墙重量，并加强了炉体的强度和刚性，可以提高设备运行的可靠性，减少维护工作量。

附图1是本发明的结构原理示意图，表示了采用两极复合床的具体结构。

现将附图中各部件名称叙述如下：

1．给料机构2．一级喷燃器3．燃烧室4．上级复合床5．下级复合床6．二级喷燃器7．末级炉排8．排渣系统9．燃尽室10．喷口11．保温材料12．空气夹层或风管13．耐火材料14．换热器15．除尘器16．烟囱

下面结合附图详细说明本发明的工作原理、结构及最佳实施方式：

将废弃物通过给料机构1送入燃烧室3中的上级复合床4，该床炉排呈倾斜方式，且炉排由带风帽的风管组成。废弃物自高端向低端在气力作用下运动，形成移动床层，即固定炉排移动床。料层在一级喷燃器2的高温作用下，完成预热、干燥、着火和燃烧等过程。在其上未燃尽的固体颗粒从复合床4上漏下或从该炉排低端的孔中漏入下级复合床5，继续燃烧。下级炉排的高端与上级炉排的低端相接近，两者倾斜方向相反。经过复合床4和复合床5燃烧后，绝大部分固体可燃物均已燃尽，残存的很少量可燃物随灰烬一起落入燃烧室底部的炉排7上。途中经过二级喷燃器6产生的高温区，这些可燃物在炉排7上以层状或局部流化方式彻底燃尽，燃尽后的灰渣通过排渣系统8排出。这样，从进料机构1进入燃烧室3的固体废弃物经过多道床燃烧后可以充分燃尽，而不论其是易燃还是难燃，这是固体成分的燃烧过程。

在上述废弃物的焚烧过程中，因受热、不完全燃烧及裂解会生成或释放出大量的气态有机物可燃质，这些气态有机物可燃质对人体健康有影响。如果废弃物中包含橡胶、塑料等高聚合物的话，它们还会经多次裂解释放多种气态有机物可燃质(如呋喃、二恶英等)，这些物质对人体有致癌危险，它们需要在较高的温度、富足的氧气和足够的停留时间下才能充分燃尽。为达到这一目的，本发明在燃烧室之后连接一个燃尽室，并沿烟气流程布置两个或多个喷燃器和一个或多个预热空气的喷口10。从附图中可以看出，来自复合床4、5的气态有机物可燃质在燃烧室3中着火燃烧，未燃尽的部分随烟气流向燃尽室9，途中受到二级喷燃器6的火焰加热，以维持足够高的温度。炉排7及喷口10喷出的预热空气保证了燃尽室的高温、富氧条件。从燃烧室3至燃尽室9出口的较长流程和较低的烟气流速，保证了气态有机物可燃质在高温富氧区域有足够的停留时间，以确保其充分的燃尽。

炉墙采用风冷式结构，即炉墙由三部分组成：中间为空气夹层或风管12，靠近炉内侧的是耐火材料层13，外侧有保温层11。这样，不仅保护了炉墙，又充分对环境绝热，可使燃烧室及燃尽室内维持足够高的温度，一般其平均温度应保持在800℃以上；燃层室出口处过量空气系数在1.5以上。燃尽室9的出口处设置换热器14，一方面用于热量回收，另一方面也为把烟气温度降至其后的除尘器9和引风机允许的工作范围。换热器14出口的烟气中含有的固体颗粒(粉尘)，经除尘器15把粉尘从烟气中分离并送到灰渣箱中。从除尘器排出的不含尘烟气经引风机后或直接从烟囱16排入大气。

Claims (9)

1．一种焚烧处理固体废弃物的方法，其特征是采用复合床多级燃烧方式，其步骤如下：

(a)将废弃物送入以油或煤气为辅助燃料并带有配风系统的燃烧室中的一级固定炉排上，使其在气力和重力作用下形成移动床层即复合床，完成预热、干燥、着火和燃烧等过程；

(b)经上级复合床燃烧后未燃尽的固体颗粒落入下级复合床，使其继续着火燃烧；

(c)少量残存的仍未燃尽的可燃物随灰烬一起落入燃烧室底部的末级炉排上彻底燃尽后排出炉外；

(d)上述因受热、不完全燃烧及裂解生成或释放出的气态有机物可燃质以及含有可燃质的细小颗粒随烟气流入高温富氧的燃尽室进行充分燃烧。

2．按照权利要求1所述的焚烧处理固体废弃物的方法，其特征是在上述配风系统中采用沿烟气流程多点喷入预热空气的分级配风方法。

3．按照权利要求1或2所述的焚烧处理固体废弃物的方法，其特征是采用使烟气自上而下通过复合床层的逆向燃烧方法。

4．按照权利要求3所述的焚烧处理固体废弃物的方法，其特征是上述燃烧室和燃尽室的温度应维持在800℃以上。

5．一种焚烧处理固体废弃物的装置，它主要包括给料机构(1)、燃烧室(3)、喷燃器(2)、换热器(14)、除尘器(15)、送风系统以及灰渣收集系统(8)，其特征是在燃烧室内设有复合床(4)，其燃烧室下部设有末级炉排(7)，在燃烧室后连有一个气态有机物可燃质及细小颗粒的燃尽室(9)，燃尽室的底部与燃烧室底部相连通。

6．按照权利要求5所述的焚烧处理固体废弃物的装置，其特征是燃烧室及燃尽室的炉墙采用风冷式结构，即炉墙采用空气夹层或风管(12)、耐火材料(13)和保温材料(11)构成。

7．按照权利要求5或6所述的焚烧处理固体废弃物的装置，其特征是上述复合床至少采用一级，该床炉排呈倾斜式。

8．按照权利要求7所述的焚烧处理固体废弃物的装置，其特征是沿烟气流程布置两个或两个以上的喷燃器(2)、(6)。

9．按照权利要求8所述的焚烧处理固体废弃物的装置，其特征是沿烟气流程设有一个或多个预热空气的喷口(10)。

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