CN1806948A - 一种新型城市垃圾无害化资源化处理装置 - Google Patents

Abstract

该发明针对我国垃圾水分较大、含热量较低和热值变化大的特点，提供一种新型城市垃圾无害化资源化处理装置。在该装置内设置有炉体、垃圾烘干进料室、垃圾助燃燃烧室、垃圾一次燃烧室、垃圾二次燃烧室、垃圾一次燃烧鼓风系统、燃烧室内温度调节器、蒸发器、烟气净化室、换热器和引风系统。该装置不仅可以将城市垃圾进行减量化无害化处理，而且还可以使城市垃圾这一潜在能源得到充分高效利用，可以用来发电和供热。

Description

一种新型城市垃圾无害化资源化处理装置

                        技术领域

该发明涉及热力学理论和机械制造技术，具体讲是提供一种新型城市垃圾无害化资源化处理装置。

                        背景技术

随着我国社会经济的高速发展，人民生活水平不断的提高，城市垃圾年排放量也在快速增加，从1996年的近一亿吨到2005年已经增加到近两亿吨的年垃圾排放量，这些快速增加的巨量垃圾，在城市周边的肆意堆积和排放，不仅占用着城市周边大量的宝贵土地资源，对地下、地表水也造了成严重的污染，也严重的污染着人民的生活环境，影响着城市及旅游景观，而且也造成累计近70亿吨垃圾这一潜在能源的巨大浪费。在世界性的能源供应日益补缺的情况下，开发利用这一潜在巨大能源，使其减量化、无害化、资源化和市场化，无疑具有十分重要的意义。为此，我国近年来在借鉴国外垃圾处理技术的基础上，先后研制开发了多种垃圾处理技术装置。将这些垃圾处理装置进行归纳，可分为垃圾填埋法和垃圾焚烧法。垃圾填埋法是将垃圾进行填埋，垃圾填埋后经过自然发酵降解垃圾中的有机物，其衍生物可以用来发电，可以用来生产肥料等用途，这种技术方法虽然可以较有效的降解垃圾中的有机物，但对垃圾能源的利用并不充分，而且填埋垃圾时也会占用大量土地，并对地下水造成严重的污染。垃圾焚烧法是将垃圾进行焚烧，焚烧后所产生的热能可以用来发电供热等用途，焚烧后的灰渣还可以用于生产建筑材料。这种技术方法和垃圾填埋法相比具有明显的优势，主要体现在垃圾焚烧法不仅可以大幅度减少垃圾体积和重量，有效消除一次和二次环境污染，而且还可以使垃圾潜在热能得到充分的利用。正是由于垃圾焚烧法所具有的这种优势，在20世纪60年代，在一些工业发达国家就已经开始利用垃圾焚烧进行发电。我国在近几年来也先后建设了数十座垃圾焚烧发电站，这些垃圾发电站对于实现垃圾无害化资源化处理确实起到了一定的积极作用，但其发展情况并不理想，远没有国外工业发达国家的同类发电站市场运作效果好，主要表现在垃圾助燃用煤量较多，焚烧炉内温度变化较大，蒸汽温度和压力难以控制，垃圾焚烧时对有害物质的处理不够稳定，垃圾烘干时消耗热能较多，使得不少垃圾发电站的经济效益并不理想。分析原因主要是我国垃圾水分较大，成份复杂，而且含热量低，热值变化也较大，借鉴国外焚烧技术方法研制开发的炉排炉、回转炉和流化床焚烧炉等技术装置还不能完全适应我国垃圾特点和特性。为了推动我国垃圾的减量化、无害化、资源化和市场规模化的运作，针对我国垃圾特点和特性，研究和开发更适合我国国情的新型垃圾焚烧技术装置显得尤为重要。

                        发明内容

本发明目的是针对我国垃圾水分较大、含热量较低和热值变化大的特点，提供一种新型城市垃圾无害化资源化处理装置，该装置不仅可以将城市垃圾进行减量化无害化处理，而且还可以使城市垃圾这一潜在能源得到充分利用。

本发明的目的是这样实现的：在一个装置内设置有炉体、垃圾烘干进料室、垃圾助燃燃烧室、垃圾一次燃烧室、垃圾二次燃烧室、垃圾一次燃烧鼓风系统、燃烧室内温度调节器、蒸发器、烟气净化室、换热器和引风系统。垃圾烘干进料室主要由进出料口、绞龙和进出烟气口所组成，其作用就是利用垃圾焚烧所产生的烟气对垃圾进行烘干处理，并将烘干后的垃圾送入垃圾一次燃烧室，垃圾烘干进料室的出料口和垃圾一次燃烧室进料口相连通，进烟气口和二次燃烧室烟道出口相连通，出烟气口和烟气净化室的进烟气口相连通。垃圾助燃燃烧室是由进料口、鼓风机、炉体和烟道所组成，其作用就是对垃圾一次燃烧鼓风系统中的风流进行加热，为此垃圾助燃燃烧室的烟道出口和垃圾一次燃烧鼓风系统中的风道相连通。垃圾一次燃烧室是由布风装置、出渣道和炉体所组成，其作用就是对烘干后的垃圾进行焚烧。垃圾一次燃烧室的布风装置的进风口和垃圾一次燃烧鼓风系统的出风口相连通。垃圾二次燃烧室是由炉体、鼓风机和布风管所组成，设置在垃圾一次燃烧室的上部，其作用就是对垃圾一次燃烧室所产生的烟气进行高温燃烧，以达到彻底分解和消除烟气中的二恶英等有害无毒物质的目的。燃烧室内温度调节器是由高温高容量储蓄热能元件、翼片式壳体和热交换器所组成，设置在垃圾二次燃烧室的下部，垃圾一次燃烧室的上部，高温高容量储蓄热能元件和垃圾一次燃烧鼓风系统中的二次加热器通过输热管连接在一起，燃烧室内温度调节器的作用就是通过热能的大量吸收和释放，一方面使垃圾二次燃烧室的温度不受垃圾热值变化的影响而保持稳定不变，为消除和分解烟气中的有害有毒物质提供必须的温度环境，另一方面为二次加热器提供稳定的热源，以保证风道中的风温不变。垃圾一次燃烧鼓风系统是由鼓风机、风道、一次加热器、二次加热器所组成，其作用是依次通过一次加热器、垃圾助燃燃烧室、二次加热器对风道中的风流进行连续多次加热加温，使风道中的风流具有稳定的高温，以便使垃圾在垃圾一次燃烧室进行高效稳定的燃烧。蒸发器是由蒸发管束、上下集汽筒和进出水管所组成，设置在垃圾二次燃烧室烟道中，其作用是将垃圾焚烧后的热能转换成高温高压水蒸气，可以用来发电或供热。烟气净化室是由烟气进出口、隔板、水池所组成，烟气进口和垃圾烘干进料室烟气出口相连通，烟气出口和引风系统中的引风机进风口相连通，烟气净化室的作用就是将从垃圾烘干进料室排出的烟气进行净化处理后达标排放。换热器设置在烟气净化室中的水池中，它的进出水管均和垃圾一次燃烧鼓风系统中的一次加热器相连通，其作用是将烟气中的热能进行回收并重复利用。引风系统是由引风机和烟囱所组成，其作用就是将净化后的烟气排入大气。

该发明的工作原理是：当垃圾经过垃圾烘干进料室烘干后，进入垃圾一次燃烧室，在垃圾一次燃烧鼓风系统的作用下，高温热风使垃圾在此进行充分稳定焚烧，垃圾焚烧后的热量随烟气一起上升，当通过燃烧室内温度调节器时，调节器对上升烟气进行温度调节，如果燃烧垃圾的热值较低时，调节器释放热量使上升烟气在此升温，如果燃烧垃圾的热值较高时。调节器储蓄热量使上升烟气在此降温，经过升、降温的烟气流的温度基本上可以保持稳定在850℃～900℃水平上，这样随着烟气上升进入二次燃烧室后，通过鼓风机在850℃～900℃的温度环境下，进行二次燃烧，使烟气中的有害有毒物质彻底消除和分解，烟气也进一步升温，升温后的烟气通过蒸发器，蒸发器将大量热能吸收并生成高温高压水蒸汽，用高温高压水蒸汽用来发电或为用户提供稳定的热能。烟气降温后进入垃圾烘干进料室，烟气在此一方面将200℃～250℃的部分余热用来烘干垃圾，另一方面将烟气中烟灰杂质沉落在垃圾上面，烘干垃圾后的烟气进入烟气净化室，烟气净化室通过水洗作用将烟气进一步净化，并将烟气中的热量释放在水池中，水池中的换热器不断吸收此热能，并不断通过输热管输送到垃圾一次燃烧鼓风系统中的一次加热器处进行释放。引风系统将烟气从烟气净化室中抽出并通过烟囱排入大气。垃圾一次燃烧鼓风系统中的空气流首先通过一次加热器进行加热，然后在通过二次加热器进行加热，通过两次加热的空气流的温度一般可以达到要求温度。这样在该高温空气流的作用下，垃圾一次燃烧室可以对烘干的垃圾进行稳定高效焚烧，如果经过二次加热，空气流温度仍达不到要求时，启动垃圾助燃燃烧室，通过燃烧少量的煤炭对空气流进行进一步加热。

该发明具有一定的新颖性，具体体现在在申请日以前没有同样的发明或者实用新型，在国内外出版物上公开发表过，在国内外公开使用过或者以其它方式为公众所知，也没有同样的发明或实用新型由他人向专利局提出过申请并且记载在申请日以后公布的专利申请文件中。

该发明也具有一定的创造性，具体体现在在申请日以前，垃圾焚烧助燃用煤量较多，焚烧炉内温度变化较大，蒸汽温度和压力难以控制，垃圾焚烧时对有害有毒物质的处理不够稳定，垃圾烘干时消耗热能较多。国内借鉴国外焚烧技术方法研制开发的炉排炉、回转炉和流化床焚烧炉等技术装置还不能完全适应我国垃圾特点和特性。该发明针对我国垃圾水分较大、含热量较低和热值变化大的特点，提供一种新型城市垃圾无害化资源化处理装置，该装置不仅可以将城市垃圾进行减量化无害化处理，而且还可以使城市垃圾这一潜在能源得到充分利用，和目前国内外同类技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步。

该发明也具有一定的实用性，具体体现在该发明能够制造或者使用，并且能够产生以下积极有益的效果：

(1)该发明不仅可以使垃圾进行减量化、无害化高效稳定焚烧，而且还可以使焚烧后的垃圾热能得到充分利用。

(2)该发明在一、二次燃烧室之间设置燃烧室内温度调节器，不仅可以调节和稳定炉温，使二次燃烧室在稳定的温度条件下进行燃烧，这样可以保证彻底消除和分解烟气中的有害有毒物质，而且还可以向一次燃烧鼓风系统中的二次加热器输送稳定的热量，以保持一次燃烧室稳定的鼓风风温。

(3)该发明利用垃圾焚烧所产生的废弃烟气进行垃圾烘干处理，不仅可以使垃圾在燃烧室稳定高效燃烧，而且还可以对垃圾焚烧时所产生的热能进行充分有效利用。

(4)该发明通过设置烟气净化室，不仅可以使废弃的烟气得到净化排放，而且还可以再次将废弃的烟气中的热能进行回收。

(5)该发明在一次燃烧鼓风系统中设置一、二次加热器，同时对风流进行加热加温，不仅保证了垃圾在炉中高效稳定焚烧，而且还可以大幅度降低垃圾助燃用煤量，减少了二次环境污染。

(6)该发明适应性强，可燃烧高水份、低热值、高灰份的垃圾，尤其适应于垃圾热值随季节性变化很大的情况。

                        附图说明

图1是该发明一实施例立面剖视图。

图2是图1中燃烧室内温度调节器(6)的放大正视图。

图3是图2的俯视平面剖视图。

图中，1.炉体 2.垃圾烘干进料室 2-1.绞龙 2-2.进料口 2-3.电动机2-4.进烟气口 2-5.出烟气口 2-6.出料口 3.垃圾助燃燃烧室 3-1.进料口 3-2.鼓风机 3-3.烟道 4.垃圾一次燃烧室 4-1.布风装置 4-2.出渣道 5.二次燃烧室 5-1.鼓风机 5-2.布风管 5-3.烟道 6.燃烧室内温度调节器 6-1.壳体 6-2.高温高容量储蓄热能元件 6-3.翼形片 6-4.热交换器 7.风道 8.鼓风机 9.一次加热器 10.二次加热器 11.蒸发器 12.烟气净化室 12-1.烟气进口 12-2.烟气出口 12-3.隔板 12-4.水池 13.换热器 14.引风机 15.烟囱

                        具体实施方式

在图1、图2和图3中，炉体(1)是由钢板和保温耐热材料制作而成，由炉体(1)构造整个装置的各个工作室。垃圾烘干进料室(2)是由绞龙(2-1)进料口(2-2)、电动机(2-3)、进烟气口(2-4)、出烟气口(2-5)和出料口(2-6)所组成，设置在该装置的中部，其作用就是利用垃圾焚烧所产生的烟气对垃圾进行烘干处理，并将烘干后的垃圾送入燃烧室。垃圾烘干进料室(2)进烟气口(2-4)和二次燃烧室烟道(5-3)相连通，出烟气口(2-5)和烟气净化室的烟气进口(12-1)相连通，出料口(2-6)和一次燃烧室(4)相连通，绞龙(2-1)设置三组，相邻组的旋向相反，三组绞龙(2-1)均由电动机(2-3)通过皮带轮带动旋转。垃圾助燃燃烧室(3)是由进料口(3-1)、鼓风机(3-2)和烟道(3-3)所组成，设置在一次燃烧鼓风系统的风道(7)的下部，其作用就是对垃圾一次燃烧鼓风系统中的风流进行加热，烟道(3-3)和风道(7)相连通。垃圾一次燃烧室(4)是由布风装置(4-1)和出渣道(4-2)所组成，其作用就是对烘干后的垃圾进行焚烧。布风装置(4-1)进风口和风道(7)相连通。出渣道(4-2)设置在布风装置(4-1)的一测。燃烧室内温度调节器(6)是由壳体(6-1)、高容量储蓄热能元件(6-2)、翼形片(6-3)和热交换器(6-4)所组成，设置在垃圾一次燃烧室(4)的上部，二次燃烧室(5)的下部，其作用就是通过热能的大量吸收和释放，一方面使垃圾二次燃烧室的温度不受垃圾热值变化的影响而保持稳定不变，为消除和分解烟气中的有害有毒物提供必须的温度环境，另一方面为二次加热器(10)提供稳定的热源，以保证风道中的风温不变。壳体(6-1)采用耐热铁碳合金材料制作而成，该合金材料含铬3％、铝3％、硅4％，具有较高的耐热性能。翼形片(6-3)采用和壳体(6-1)同样的材料，和壳体(6-1)浇铸在一起。高容量储蓄热能元件(6-2)采用硅铝合金材料，硅含量为15％。热交换器(6-4)是由同壳体(6-1)一样的材料制作成为管状结构，放置在高容量储蓄热能元件(6-2)的内部，热交换器(6-4)通过进出水管和二次加热器(10)连接在一起。垃圾二次燃烧室(5)是由鼓风机(5-1)、布风管(5-2)和烟道(5-3)所组成，设置在燃烧室内温度调节器(6)的上部，和垃圾二次燃烧室(4)相连通，其作用就是对垃圾一次燃烧室(4)所产生的烟气进行高温燃烧，以达到彻底分解和消除烟气中的二恶英等有害有毒物质的目的。布风管(5-2)由钢管制作而成，为圆环形状，管壁上开有许多小风孔，布风管(5-2)和鼓风机(5-1)相连通。垃圾一次燃烧鼓风系统是由鼓风机(8)、风道(7)、一次加热器(9)、二次加热器(10)所组成，其作用是依次通过一次加热器(9)、垃圾助燃燃烧室(3)、二次加热器(10)对风道中的风流进行连续多次加热加温，使风道中的风流具有稳定的高温，以便使垃圾在垃圾一次燃烧室(4)进行高效稳定的燃烧。风道(7)一端口和鼓风机(8)相连通，另一端口和布风装置(4-1)相连通。烟道(3-3)和风道(7)相连通。一次加热器(9)、二次加热器(10)设置在风道(7)中，均由耐热铁碳合金材料铸造而成，一次加热器(9)通过管道和换热器(13)连接在一起。蒸发器(11)是由蒸发管束、上下集汽筒和进出水管所组成，设置在二次燃烧室烟道(5-3)中，其作用就是将垃圾焚烧后的热能转换成高温高压水蒸气，可以用来发电或供热。烟气净化室(12)是由烟气进口(12-1)、烟气出口(12-2)、隔板(12-3)和水池(12-4)所组成，烟气净化室(12)的作用就是将从垃圾烘干进料室(2)排出的烟气进行净化处理后达标排放。烟气进口(12-1)和出烟气口(2-5)相连通，烟气出口(12-2)和引风机(14)相连通，隔板(12-3)由玻璃钢制作而成，它将烟气净化室(12)空间分隔成一个连通的通过水池(12-4)的通道，水池(12-4)设置在下部。换热器(13)是由铸钢铸造而成，设置在水池(12-4)中，和一次加热器(9)通过管道连接在一起，其作用是将烟气中的热能进行回收并重复利用。引风系统是由引风机(14)和烟囱(15)所组成，其作用就是将净化后的烟气排入大气。引风机(14)的进风口和烟气出口(12-2)相连通，出风口和烟囱(15)相连通。

在上述图示中，虽然列举了本发明较佳实施例进行了说明，但众所周知，不应由该实施例反而限制了本发明的权力保护范围，亦即，任何熟悉该发明创新点的工程技术科学研究人员，若应用本发明主要之特征，进行若干细节的变动，皆仍应属于本发明的专利保护范围。

Claims (9)

1.一种新型城市垃圾无害化资源化处理装置，其特征在于该装置内设置有垃圾烘干进料室垃圾助燃燃烧室、垃圾一次燃烧室、垃圾二次燃烧室、垃圾一次燃烧鼓风系统、煅烧室内温度调节器蒸发器、烟气净化室换热器和引风系统垃圾烘干进料室设置在该装置的中部，垃圾二次燃烧室设置在垃圾一次燃烧室的上部，燃烧室内温度调节器设置在垃圾一、二次燃烧室之间，蒸发器设置在垃圾二次燃烧室烟道中，烟气净化室的排烟气道口和引风系统相连通，换热器设置在烟气净化室的水池里。

2.根据权利要求1所述一种新型城市垃圾无害化资源化处理装置，其特征在于垃圾烘干进料室是由绞龙进出料口和进出烟气口所组成，出料口和垃圾一次燃烧室相连通，垃圾烘干进料室的烟气进口和垃圾二次燃烧室烟道相连通，烟气出口和烟气净化室的进烟口相连通。

3.根据权利要求1所述一种新型城市垃圾无害化资源化处理装置，其特征在于垃圾助燃燃烧室是由进料口鼓风机和烟道所组成，其烟道出口和垃圾一次燃烧鼓风系统中的风道相连通。

4.根据权利要求1所述一种新型城市垃圾无害化资源化处理装置，其特征在于垃圾一次燃烧室是由布风装置和出渣道所组成，布风装置和垃圾一次燃烧鼓风系统的风道相连通。

5.根据权利要求1所述一种新型城市垃圾无害化资源化处理装置，其特征在于垃圾二次燃烧室是由鼓风机布风管和烟道所组成，设置在燃烧室内温度调节器的上部。

6.根据权利要求1所述一种新型城市垃圾无害化资源化处理装置，其特征在于垃圾一次燃烧鼓风系统是由鼓风机风道一次加热器二次加热器所热器所组成，一次加热器通过管道和换热器相连通，二次加热器通过管道和燃烧室内温度调节器中的热交换器相连接。

7根据权利要求1所述一种新型城市垃圾无害化资源化处理装置，其特征在于燃烧室内温度调节器是由高温高容量储蓄热元件、翼片式壳体和热交换器所组成，燃烧室内温度调节器设置在一次燃烧室的上方，二次燃烧室的下方。高容量储蓄热元件采用硅铝合金材料制作而成，硅含量为15％，翼片式壳体采用耐热铁碳合金材料铸造而成，该合金材料含铬3％、铝3％、硅4％。

8.根据权利要求1所述一种新型城市垃圾无害化资源化处理装置，其特征在于烟气净化室是由烟气进出口、隔板和水池所组成，烟气进口和垃圾烘干进料室烟气出口相连通，烟气出口和引风系统进风口相连通。隔板由玻璃钢制作而成，它将烟气净化室空间分隔成一个连通的通过水池的通道，水池设置在下部。

9根据权利要求1所述一种新型城市垃圾无害化资源化处理装置，其特征在于换热器设置在烟气净化室的水池中，并和一次加热器通过管道相连接。

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