CN201666577U - 抑制二恶英类物质生成的垃圾焚烧系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种抑制二恶英类物质生成的垃圾焚烧系统，其中，包括流化床垃圾焚烧炉、余热锅炉，还包括第一分离装置、外置换热器、阻滞剂投加装置；其中，流化床垃圾焚烧炉、第一分离装置和余热锅炉依次顺序连接；外置换热器连接于第一分离装置和流化床垃圾焚烧炉之间，用于将分离下来的返料灰经返料斜管返回所述流化床垃圾焚烧炉的炉膛中循环燃烧，同时利用返料灰的热量加热蒸汽；阻滞剂投加装置用于根据不同的阻滞剂和运行工况从系统各部分加入阻滞剂。本实用新型通过对垃圾焚烧系统进行全面的优化设计，能够从根本上阻止二恶英类物质的生成，有效遏制二恶英类物质对环境的污染，又能够有效回收利用垃圾焚烧产生的热能。

Description

抑制二恶英类物质生成的垃圾焚烧系统

技术领域

本实用新型涉及垃圾焚烧技术领域，特别地，涉及一种抑制二恶英类物质生成的垃圾焚烧系统。

背景技术

城市的生活垃圾是人类活动的伴随产物。随着城市人口增加和城市生活水平的提高，城市生活垃圾产量日益增长。日益增加的城市生活垃圾严重污染着人类的生活环境。如何实现城市生活垃圾无害化、减容化和资源化的“三化”处理已成为全世界关注的焦点。在常见的垃圾处理方法中，垃圾焚烧由于处理垃圾的无害化彻底、减容化程度深以及可能源化利用等优点而成为城市生活垃圾处理的主流。

但是，垃圾焚烧容易产生二次污染，特别是垃圾焚烧所生成的二恶英类物质具有很大的危害性。二恶英类物质是指含有一个或两个氧键连接两个苯环的含氯有机化合物，是一种无色无味、毒性严重的脂溶性物质，是结构和性质都很相似的、包含众多同类物或异构体的两大类有机化合物，其化学名称分别叫多氯代二苯并二恶英类物质(polychlorinated dibenzo-p-dioxins，简称PCDD)和多氯代二苯并呋喃(polychlorinated dibenzofurans，简称PCDFs)。二恶英类物质没有任何用途，在自然环境中很难被降解，更重要的是，其毒性极大。因此，在垃圾焚烧过程中，如何抑制二恶英类物质的生成是目前垃圾处理研究的热点。

垃圾焚烧过程中二恶英类物质的形成有两方面的原因：一方面是混入垃圾中的二恶英类物质，另一方面是垃圾焚烧过程中产生二恶英类物质。在垃圾焚烧过程中产生二恶英类物质的形成机理有三种：

①高温合成，即高温气相生成PCDD/Fs。在垃圾进入焚烧炉，经过干燥、预热阶段后开始燃烧，部分垃圾尤其是大块垃圾在燃烧时可能会处于局部的缺氧燃烧状态，此时会生成一些不完全燃烧产物。垃圾中的氯如有机氯和无机氯，在燃烧时绝大多数会以HCl的形式释放出来，并在催化剂的作用下部分转化为Cl和Cl₂。Cl和Cl₂均可氯化上述不完全燃烧产物，生成氯代的不完全燃烧产物，进而通过聚合反应生成PCDD/Fs。研究表明，该反应的最佳温度范围为500～800℃。

②前驱物合成，不完全燃烧物及飞灰表面的不均匀催化反应可形成多种有机气相前驱物，如多氯联苯、氯酚、氯苯和二苯醚等。这些前驱物通过热降解和分子重排生成PCDD/Fs，形成过程发生于前驱物吸附浓缩漂浮微粒时。微粒表面的活性位点可促进PCDD/Fs的形成。并且，当无机氯化物被吸附于微粒上时可催化PCDD/Fs的形成反应。该反应最适宜温度为250～450℃(也有研究认为220～500℃)，温度过高或过低反应都会受到抑制。通过这一机理生成PCDD/Fs有以下几个关键条件：a、前驱物的存在；b、具有较大比表面积和吸附能力的多孔微粒，如飞灰、受热面或烟道内的积灰；c、活性位点：未燃尽碳；d、催化剂：无机氯化物，尤其是氯化铜、氯化铁等过渡金属氯化物；e、反应的温度范围：250～450℃。

③低温从头合成，在这个机理中，PCDD/Fs是由那些与其分子结构不相似的非前驱物合成。这些非前驱物包括：石油产品、聚氯乙烯、聚苯乙烯、纤维素、木质素、焦炭、煤、碳微粒和氯化氢气体。从头合成反应过程主要为：飞灰中少量残留的碳紧密地吸附在飞灰颗粒的气孔中，当空气流过飞灰时，空气中的氧扩散到气孔中与天然碳(大分子碳)发生反应，即大分子碳的氧化降解，同时氯从飞灰表面金属氯化物的配位体传输到大分子碳中，形成氯代的芳香族化合物，再进一步生成PCDD/Fs。大量的试验、研究结果表明从头合成反应生成的二恶英类物质含量与以下条件紧密相关：a、温度，从头合成二恶英类物质最低温度为200℃，最佳温度窗口为300～350℃和450℃左右；b、飞灰中碳的含量及形态；c、金属催化剂，是从头合成反应必不可少的条件之一，而二价铜被公认为最有效的促进PCDD/Fs生成的催化剂，也有研究认为二价铁和三价铁也有与铜相同的催化能力；d、氧气在从头合成反应中起重要作用，在碳的气化、氯气的产生过程中均需要氧的贡献；e、氯源是PCDD/Fs形成必不可少的元素，一般认为的Cl₂氯化能力高于HCl。

上述三种机理在垃圾焚烧过程产生PCDD/Fs中有着或多或少的作用，一般认为机理②和机理③的贡献占主要部分。但是具体由哪一种机理起主导作用，还要取决于炉型、焚烧系统的设计、燃烧条件、燃料成分、运行状态等多种因素的影响。

根据上述二恶英类物质的生成机制可知，破坏掉二恶英类物质生成的条件是抑制二恶英类物质生成的一个重要途径。

目前通行的、应用最广泛的除去垃圾焚烧烟气二恶英类物质工艺，是在尾部烟气处理装置中(脱酸塔或布袋除尘器)向烟道内喷入粉末状活性炭(或其他多孔、高比表面积的微粒)，再结合布袋除尘器，通过吸附、过滤等作用，除去烟气中的二恶英类物质，从而达到使焚烧烟气排放二恶英类物质达标的目的。与之类似的还有尾部设置活性炭吸附塔的工艺。这种工艺十分有效，技术也很成熟。

但上述工艺仅仅是把烟气中的污染物进行了转移，将二恶英类物质吸附到活性炭再归集至飞灰中。虽然烟气中二恶英类物质的含量降低了，但飞灰中却由于二恶英类物质含量的上升而增加了其危险性，毒性更大，也更不容易处理。因此，这种处理工艺丝毫没有减少垃圾焚烧产生二恶英类物质的总量，并非真正意义上的二恶英类物质治理技术。此外，吸附二恶英类物质需要高品质的粉末活性炭，其高昂的价格，也使得这种工艺的运行费用非常高，一般垃圾焚烧厂恐难以承受。

另外，在危险废弃物焚烧系统常用急冷法控制PCDD/Fs的生成。一般为设置急冷塔，向烟气中喷入大量雾化水，使烟气由600℃以上迅速降温至200℃以下。避免在该温度区间内通过机理②和机理③生成PCDD/Fs。但这种工艺对焚烧热能的回收非常不利，在大型生活垃圾焚烧系统中没有采用。

此外，还有通过尾部设置金属触媒降解以及紫外光降解PCDD/Fs装置来控制二恶英类物质排放的技术，但目前都处于试验阶段，尚无成熟可靠的工艺可供实施。而且垃圾成分极为复杂和不稳定，焚烧产物中含有大量可使催化剂中毒的物质，金属触媒和紫外光降解能否适用尚待考证。

现有技术还有一种在焚烧烟气投加改性钙基、硫基等阻滞剂，在烟气降温过程中阻滞PCDD/Fs生成的技术，已经有大量试验和研究证明是有一定效果的。例如，钙基阻滞剂可通过与前驱物(主要是氯酚和氯苯)反应而阻滞其合成PCDD/Fs；硫基阻滞剂通过与氯源反应以及使PCDD/Fs生成反应的催化剂中毒等途径阻滞PCDD/Fs生成。但是依靠阻滞剂来控制PCDD/Fs的生成也有很大的弊端：已有的阻滞剂类型均只是通过破坏生成PCDD/Fs的部分反应机理来控制其生成，无法实现全面的阻滞；需要加入的组织及数量往往较多，大量阻滞剂的加入一方面使得运行成本偏高，另一方面对焚烧系统的副作用也很明显。比如，钙基阻滞剂可能会造成的飞灰量增加、尾部积灰、受热面磨损等问题。而硫基阻滞剂反应中可能产生的二氧化硫、三氧化硫本身也是一种二次污染物，同样需要重点控制。因此阻滞剂的使用还需要注意与其他控制手段共同作用，减少阻滞剂用量，降低其带来的副作用。

虽然现代的机械炉排垃圾焚烧炉已经非常先进，技术也很成熟。但采用机械炉排垃圾焚烧炉系统焚烧垃圾依然存在以下缺点：

1、垃圾燃烧不均匀，机械炉排垃圾焚烧炉燃烧方式一般为层燃或表面燃烧，这种燃烧方式决定了其无法达到流化床焚烧炉的均匀、高湍流燃烧。即这种燃烧方式更容易生成不完全燃烧产物，包括残炭、前驱物、大分子碳等等。

垃圾进入炉膛后，存在较长的干燥、预热时间，在这一阶段会产生较多的PCDD/Fs。

2、机械炉排垃圾焚烧炉系统一般不设置高温分离装置，虽然其产生的飞灰含量相对流化床炉少，但是飞灰中含碳量却更高。

根据上述二恶英类物质的生成机理，上述缺点都使得机械炉排垃圾焚烧炉较流化床炉型更易于生成PCDD/Fs。有研究证实，流化床垃圾焚烧炉生成的二恶英类物质含量远低于炉排炉。

另外，现有焚烧炉的垃圾给料系统大多不设置金属分选装置，即使有金属分选装置，也多用于铁的分选，很少设置有色金属的分选装置。因而，导致大量铜、铁等金属进入炉膛参与燃烧，而铜、铁等化合物均为PCDD/Fs生成反应的重要催化剂，会促进PCDD/Fs的生成。

现有焚烧炉的垃圾给料系统很少设置垃圾破碎装置，因而，燃料尺寸相差悬殊，大块垃圾会直接进入炉膛，而大块垃圾燃烧时易形成局部缺氧的环境，更容易生成不完全燃烧产物。

目前各种炉型的垃圾焚烧炉都存在尾部受热面积灰的问题，积灰一方面影响了传热，另一方面受热面的积灰中富集了大量过渡金属氯化物和残炭，并且具有较大的比表面积。为焚烧烟气降温阶段PCDD/Fs的生成提供了反应表面和催化剂。

目前，大型垃圾焚烧系统均为热量回收利用，同时使烟气降温。现有的受热面布置未考虑对二恶英类物质生成的控制。

已有的垃圾焚烧系统中尚未有通过投加阻滞剂来控制焚烧烟气在降温阶段生成PCDD/Fs的实例。也有关于氧化钙阻滞剂应用于垃圾焚烧烟气的专利技术，其特征为应用于锅炉换热器之后的尾气排放装置中。这与焚烧炉中的实际应用可能有一定差别，而且不能完全覆盖PCDD/Fs生成的温度区间。

综上，现有的垃圾焚烧系统中很少有基于减少二恶英类物质生成而进行的系统、全面的优化设计。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种抑制二恶英类物质生成的垃圾焚烧系统，通过对垃圾焚烧系统进行全面的优化设计，能够从根本上阻止二恶英类物质的生成，有效遏制二恶英类物质对环境的污染，又能够有效回收利用垃圾焚烧产生的热能。

为了解决上述问题，本实用新型公开了一种抑制二恶英类物质生成的垃圾焚烧系统，包括流化床垃圾焚烧炉、余热锅炉，还包括第一分离装置、外置换热器、阻滞剂投加装置；其中，流化床垃圾焚烧炉、第一分离装置和余热锅炉依次顺序连接；所述外置换热器连接于所述第一分离装置和流化床垃圾焚烧炉之间，用于将分离下来的返料灰经返料斜管返回所述流化床垃圾焚烧炉的炉膛中循环燃烧，同时利用返料灰的热量加热蒸汽；所述阻滞剂投加装置用于根据不同的阻滞剂和运行工况从系统各部分加入阻滞剂。

优选的，所述阻滞剂投加装置将阻滞剂从炉膛加入、与垃圾混合后加入、从所述外置换热器出口加入或从第一分离装置之后的尾部烟道中加入。

优选的，所述第一分离装置为旋风分离器，通过对流烟道与所述余热锅炉的一端连接。

优选的，所述焚烧系统还包括：垃圾给料及预处理装置，与所述流化床垃圾焚烧炉的垃圾给料口连接。

优选的，所述垃圾给料及预处理装置进一步包括：依次连接的垃圾破碎设备、金属分选设备和垃圾给料设备。

优选的，所述金属分选设备进一步包括磁性金属磁选设备和有色金属分选设备。

优选的，在所述余热锅炉中设置有将烟气从600℃降至200℃只需要3～4秒钟的大量、紧凑的受热面。

优选的，所述余热锅炉中的受热面设有包括爆炸波吹灰设备和/或机械振打设备的防积灰装置。

优选的，在烟气温度降至400℃～200℃处，设置第二分离装置。

优选的，所述第二分离装置为转向风室。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

考虑到现有的垃圾焚烧系统在治理二恶英类物质产生方面存在各种不同的缺陷，我们提出了一种综合的、优化设计的抑制二恶英类物质生成的垃圾焚烧系统。通过对原生垃圾进行破碎和金属分离预处理，对高温烟气进行气固分离，在优化的垃圾焚烧系统中加入阻滞剂，在烟气温度降至400℃～200℃处，设置第二分离装置，进一步分理出烟气中的未完全燃烧产物的含量，飞灰含量，重金属、氯化物等的含量。全面破坏PCDD/Fs生成的条件，彻底阻止二恶英类物质的生成，从根本上消除垃圾焚烧产生的二恶英类物质污染。

附图说明

图1是本实用新型抑制二恶英类物质生成的垃圾焚烧系统实施例的结构框图；

图2是垃圾给料及预处理装置实施例的结构示意图；

图3是本实用新型抑制二恶英类物质生成的垃圾焚烧系统优选实施例的结构示意图；

图4是本实用新型垃圾焚烧过程的示意图；

图5是本实用新型垃圾焚烧后降温处理过程的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参照图1，示出了本实用新型一种抑制二恶英类物质生成的垃圾焚烧系统实施例的结构框图，包括：流化床垃圾焚烧炉11、第一分离装置12、外置换热器13、余热锅炉14，阻滞剂投加装置15。

上述流化床垃圾焚烧炉11、第一分离装置12和余热锅炉14依次顺序连接。

其中，所述第一分离装置12位于所述焚烧炉11的炉膛出口处，通过烟道与余热锅炉14的一端相连接，用于分离从焚烧炉中产生的包括飞灰的高温烟气，通过该分离装置进行的是高温烟气的分离。第一分离装置12可以为高效旋风分离器。

外置换热器13连接于第一分离装置12和流化床垃圾焚烧炉11之间，外置换热器13内可以设置高温过热器，用于将分离并经过高温换热后的返料灰经返料斜管返回流化床垃圾焚烧炉11炉膛的燃烧室中循环燃烧，同时利用返料灰的热量加热蒸汽。

上述余热锅炉14用于回收热能，并采用现有技术中的任何其他的手段，进行的垃圾焚烧所产生热量的利用以及尾气的净化，本实用新型在此不做限定。比如，可以将分离后的高温烟气依次经过高温过热器、辐射受热面、低温过热器，对流管束、省煤器、空气预热器等设备进行热量回收利用，最后进入尾气净化装置进行净化处理，以实现城市生活垃圾无害化、减容化和资源化的“三化”处理。上述受热面形式、顺序均不作限定，可使用现有技术任何形式的受热面进行热量回收利用。

阻滞剂投加装置15根据不同的阻滞剂和运行工况与系统各部分配合加入阻滞剂。阻滞剂投加装置15加入阻滞剂的方式可以为从炉膛加入、与垃圾混合后加入、从外置换热器出口加入或从旋风分离器之后的尾部烟道中加入。

本实用新型实施例设置了阻滞剂投加装置，更彻底地阻断了PCDD/Fs在烟气降温过程中生成。本阻滞剂投加装置并不限定所用阻滞剂，可选用任何类型、有效的阻滞剂，可以通过气力输送的方式加入阻滞剂，具有很大的灵活性。阻滞剂加入点可选择在炉膛、外置换热器、高效旋风分离器或烟道。上述加入点可单独选择其中的一种，也可几种同时采用。

作为本实用新型的优选实施例，上述系统还包括垃圾给料及预处理装置10，与流化床垃圾焚烧炉11的垃圾给料口连接。参照图2示出的垃圾给料及预处理装置实施例的结构示意图，上述垃圾给料及预处理装置10可以进一步包括：垃圾破碎设备101、金属分选设备102和垃圾给料设备103，上述三个设备依次顺序连接。

其中，垃圾破碎设备101用于将原生垃圾中的大块垃圾破碎为小的、均匀粒度的垃圾。

金属分选设备102可以除去垃圾中的大部分铁、铜等金属成份。金属分选设备102又可以具体包括：磁性金属磁选设备112和有色金属分选设备122。上述磁性金属磁选设备112用于分离出原生垃圾中的铁、钢等磁性金属；有色金属分选设备122用于分离出原生垃圾中的铜、铝等有色金属。

垃圾给料设备103与流化床垃圾焚烧炉11的垃圾给料口连接，用于将预处理后的垃圾输送到流化床垃圾焚烧炉的炉膛中焚烧。

与上述实施例相比较，本优选实施例增加了垃圾给料及预处理装置10。原生垃圾经过其中的垃圾破碎设备101后，其中的大块垃圾破碎为均匀粒度的垃圾，进入金属分选设备102，由磁性金属磁选设备112分离出铁、钢等磁性金属，之后，由有色金属分选设备122分离出铜、铝等有色金属。除去垃圾中的大部分铁、铜等金属成分。然后通过垃圾给料设备103，均匀、定量的送入到焚烧炉膛中。

经过破碎和金属分离之后的垃圾粒度更均匀，更容易在炉膛中均匀分布和燃烧，减少了大块垃圾燃烧时局部缺氧现象的产生。金属分选设备102除去垃圾中绝大多数金属，尤其是铜、铁等对PCDD/Fs生成有催化剂作用的金属。这两点都有利于减少PCDD/Fs的生成。

为了减少烟气在降温阶段通过低温异相催化反应生成PCDD/Fs，本实用新型实施例对焚烧炉尾部受热面和烟道的布置做出了优化和创新设计。

在烟气温度处于600～200℃范围内，即PCDD/Fs通过低温异相催化反应生成的温度区间，通过大量、紧凑的布置受热面，提高烟气降温速率的方法，缩短烟气在该温度范围内的停留时间，以减少通过低温异相催化反应产生的PCDD/Fs。上述受热面布置使烟气从600℃降至200℃只需要3～4s，比现有的常规设计缩短了30～50％。

本实用新型实施例在烟气温度降至400℃附近，还设置了第二分离装置，用于再次从烟气中分离出一定量的飞灰，进一步减少后续烟道中的飞灰、重金属、残炭、氯源等物质的含量。上述第二分离装置可以是转向风室或旋风分离器等设备。

因为通过低温异相催化前驱物合成反应生成PCDD/Fs，需要以下几个关键条件：a、前驱物的存在；b、具有较大比表面积和吸附能力的多孔微粒，如飞灰、受热面或烟道内的积灰；c、活性位点：未燃尽碳；d、催化剂：无机氯化物，尤其是氯化铜、氯化铁等过渡金属氯化物；e、反应的温度范围：250～450℃。

低温异相催化从头合成反应生成PCDD/Fs与以下条件紧密相关：a、温度，从头合成二恶英类物质最低温度为200℃，最佳温度窗口为300～350℃和450℃左右；b、飞灰中碳的含量及形态；c、金属催化剂，二价铜被公认为最有效的促进PCDD/Fs生成的催化剂，也有研究认为二价铁和三价铁也有与铜相同的催化能力，金属催化剂是从头合成反应必不可少的条件之一；d、氧气在从头合成反应中起重要作用，在碳的气化、氯气的产生过程中均需要氧的贡献；e、氯源是PCDD/Fs形成必不可少的元素，一般认为Cl2的氯化能力高于HCl。

所以本实施例在烟气温度降至400℃附近设置第二分离装置，从烟气中分离出一定量的飞灰，减少后续烟道中的飞灰、重金属、残炭、氯源等物质的含量，进一步破坏了上述物质作为从头合成反应以及前驱物合成反应生成PCDD/Fs的反应条件。

另外，本实用新型实施例在整个烟气降温过程中的对流受热面，布置有防止积灰装置，包括爆炸波清灰系统和机械振打系统，能够达到好的清灰效果，进一步抑制了前驱物合成反应生成PCDD/Fs的反应条件。

上述实施例描述了对焚烧炉尾部受热面和烟道的布置做出了优化和创新设计的垃圾焚烧系统。基于上述焚烧系统本身已经采取了大量减少PCDD/Fs生成的设计，阻滞剂投加装置在向该系统投加阻滞剂时，加入量可以大大减少。进而避免了其大量加入对于焚烧系统带来的诸多副作用。

在阻滞剂的保护下，焚烧烟气在余热锅炉的烟道中通过与受热面换热，完成其降温过程，温度降至200℃以下后，离开焚烧系统，进入尾部的烟气净化处理系统。

下面结合具体的实施方式，对本实用新型一种抑制二恶英类物质生成的垃圾焚烧系统作详细说明。

参照图3，示出了本实用新型抑制二恶英类物质生成的垃圾焚烧系统优选实施例的结构示意图。该垃圾焚烧系统包括：

垃圾给料及预处理装置1，包括垃圾破碎设备、金属分选设备和垃圾给料设备。

垃圾焚烧炉的炉膛2，该炉膛设有燃烧室20、垃圾给料口21、水冷壁22、二次风喷管23、辅助燃料给料口24、布风板25和返料斜管6。

布置于炉膛出口的第一分离装置，该第一分离装置为旋风分离器3，旋风分离器3的下部连接外置换热器4。该外置换热器可以内设高温过热器5。

外置换热器4与炉膛2通过返料斜管6连通，旋风分离器3分离下来的飞灰颗粒通过返料斜管6返回炉膛2内循环燃烧，同时利用返料灰的热量加热蒸汽。

旋风分离器3的另一端通过烟道7连接有余热锅炉8，余热锅炉8内顺次设置有辐射受热面9、低温过热器16、对流管束17、省煤器18、转向风室19、空气预热器20。余热锅炉8的受热面设置有吹灰装置27。

阻滞剂投加装置26，与垃圾焚烧系统的各部分配合工作，阻滞剂投加装置26加入阻滞剂的方式可以为从炉膛2加入、与垃圾混合后加入、从外置换热器4出口加入或从旋风分离器3之后的烟道7或余热锅炉8中加入。

在本实用新型的其它垃圾焚烧系统实施例中，高温过热器5也可以设置于连接旋风分离器3与余热锅炉8的烟道7内，对其设置位置不作限制。布置在烟道中的低温过热器16也可以布置在外置换热器4中。余热锅炉8中可以不布置辐射受热面9和对流管束17。在烟道中，省煤器18和空气预热器20可以交叉布置。

下面结合图4、图5所示的垃圾焚烧及降温处理过程的示意图，说明上述垃圾焚烧系统实施例的工作原理：

原生垃圾经过垃圾给料及预处理装置1的垃圾破碎设备进行破碎处理后，进入金属分选设备，除去垃圾中的大部分铁、铜等金属成分。然后通过垃圾给料装置，均匀、定量地将预处理后的垃圾经垃圾给料口21送入到焚烧炉膛2中。经过破碎处理之后的垃圾粒度更均匀，更容易在炉膛中均匀分布和燃烧，减少了大块垃圾燃烧时局部缺氧现象的产生。金属分选设备除去垃圾中绝大多数金属，尤其是铜、铁等对PCDD/Fs生成有催化剂作用的金属。这两点都有利于减少PCDD/Fs的生成。

炉膛2内有大量高温灼热并处于流化状态的床料，垃圾由垃圾给料口21进入燃烧室20后，在布风板25上方与一次热风、床料迅速混合、干燥、加热并着火燃烧，同时在炉膛2的中下部从二次风喷管23再鼓入二次风进一步燃烧。在垃圾热值较低时，由辅助燃料给料口24掺入辅助燃料辅助燃烧。

本实用新型实施例通过对炉膛的优化设计和合理配风，整个炉膛范围内垃圾、床料都处于流化状态，垃圾、床料、空气的混合非常彻底和均匀。垃圾能够在炉膛内充分、稳定、完全的燃烧。炉膛燃烧区温度可稳定在850～900℃，烟气在炉膛内的停留时间大于3秒，完全满足控制PCDD/Fs生成的“3T”燃烧原则。上述措施可保证垃圾中原来含有的PCDD/Fs被完全氧化分解，而且极大地减少了在燃烧区生成PCDD/Fs。

垃圾在炉膛2中燃烧后产生的850～900℃的高温烟气经过炉膛2上部的炉膛出口进入旋风分离器3，所述旋风分离器为分离效率高达99％的高效旋风分离器，可除去飞灰中绝大多数的飞灰颗粒。旋风分离器3分离下的返料灰由返料腿进入外置换热器4，返料灰与设置在外置换热器4内的高温过热器5进行热交换后，再通过返料斜管6回到燃烧室20继续循环焚烧。因为炉膛出口飞灰中附着一些未完全燃烧产物，如残炭、PCDD/Fs、前驱物等。通过旋风分离器3的分离，将包含上述物质的固体灰返回到燃烧室20中继续参与燃烧，大大减少了进入烟道的未完全燃烧产物的含量，同时也降低了焚烧烟气的飞灰含量，也就相应的降低了重金属、氯化物等的含量。进而，破坏了低温异相催化反应生成PCDD/Fs的反应条件：前驱物，作为反应介质、提供反应表面的飞灰和作为催化剂的重金属。

参照图5所示的降温处理过程的示意图，经过高效旋风分离器3分离的高温烟气，进入烟道7，经过余热锅炉8内的受热面，例如辐射受热面9、低温过热器16、对流管束17、省煤器18和空气预热器20等进行热量回收利用后，离开垃圾焚烧系统，进入尾气净化装置。上述受热面形式、顺序均不作限定，可使用现有技术任何形式的受热面。余热锅炉8中的受热面还可以设有爆炸波吹灰设备和机械振打除灰设备相结合的防积灰装置(图中未示出)。其中，爆炸波吹灰设备也可叫做激波、燃气脉冲、弱爆、爆轰波等吹灰设备，其原理均为乙炔(或天然气、煤气等可燃气体)与空气(或氧气)按一定比例混合后，在受限空间内点火爆炸后形成的冲击波、热气流和声波，来清除受热面的积灰。

余热锅炉8中的受热面布置数量大且紧凑，烟气通过余热锅炉8从600℃降至200℃只需要3～4秒钟时间，比现有的常规设计缩短了30～50％。

阻滞剂投加装置26通过气力输送的方式加入阻滞剂，阻滞剂可从炉膛加入，可以与垃圾混合后加入，可以从外置换热器加入、也可从高效旋风分离器之后的烟道或余热锅炉的尾部烟道加入。本实用新型实施例针对不同的阻滞剂和运行工况可选用不同的加入方式，具有很大的灵活性。上述加入点可单独选择其中的一种，也可几种同时采用。本阻滞剂投加装置26并不限定所用阻滞剂，可选用任何类型、有效的阻滞剂，例如钙基阻滞剂、硫基阻滞剂等。

由于焚烧系统本身已经采取了大量减少PCDD/Fs生成的设计，阻滞剂的加入量可以大大减少，避免了其大量加入对于焚烧系统带来的诸多副作用。

在阻滞剂的保护下，焚烧烟气在余热锅炉中通过与受热面换热，完成其降温过程，温度降至200℃以下后，离开焚烧系统，进入尾部的烟气净化处理装置。

总之，本实用新型提供的抑制二恶英类物质生成的垃圾焚烧系统具有以下优点：

优化设计的流化床垃圾焚烧炉膛，保证燃烧区温度可稳定在850～950℃，烟气停留时间大于3秒，垃圾、床料流化良好，并与一次风和二次风充分混合，强烈湍流，燃烧充分、稳定。垃圾从进入炉膛到温度升高致着火点的时间很短。

炉膛出口的高效旋风分离器，具有非常高的分离效率，可将99％以上的飞灰分离下来，并通过外置换热器返回炉膛，飞灰中未完全燃烧产物如残炭、二恶英类物质及其前驱物等在炉膛的高温环境中可继续完全燃烧，大幅减少了进入烟道的飞灰、重金属、前驱物、氯源等的含量。

垃圾破碎设备有效减小了垃圾粒度，使垃圾给料更均匀和容易计量。经破碎处理后的垃圾进入炉膛后分布更均匀，更容易完全、迅速地燃烧。

垃圾入炉前进行铁、铜等金属的分选，除去了绝大多数金属，减少了PCDD/Fs生成反应中催化剂的量，进而降低了PCDD/Fs生成反应的反应速度。

受热面布置的优化设计，提高焚烧烟气在600～200℃的降温速率，缩短烟气在该温度范围的停留时间。

在烟气温度降至400℃之前，设置转向风室，通过合理设计的转向风室再次分离出一定量含有重金属、残炭、氯源等的飞灰，破坏生成PCDD/Fs的反应条件。

布置足够数量和有效地防止积灰装置，保证尾部受热面无积灰，破坏二恶英类物质在降温过程中通过前驱物或从头合成的必要条件。

阻滞剂加入系统的设置，可适应多种阻滞剂，对于加入点的选择也有很大的灵活性。

上述各种优化设计配合使用，从“根”上抑制了二恶英类物质的生成，减少垃圾焚烧中二恶英类物质的排放，更加有效地实现城市生活垃圾无害化、减容化和资源化的“三化”处理。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上对本实用新型所提供的一种抑制二恶英类物质生成的垃圾焚烧系统，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种抑制二恶英类物质生成的垃圾焚烧系统，包括流化床垃圾焚烧炉、余热锅炉，其特征在于，还包括第一分离装置、外置换热器、阻滞剂投加装置；其中，流化床垃圾焚烧炉、第一分离装置和余热锅炉依次顺序连接；

所述外置换热器连接于所述第一分离装置和流化床垃圾焚烧炉之间；

所述阻滞剂投加装置用于根据不同的阻滞剂和运行工况从系统各部分加入阻滞剂。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述阻滞剂投加装置将阻滞剂从炉膛加入、与垃圾混合后加入、从所述外置换热器出口加入或从第一分离装置之后的尾部烟道中加入。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一分离装置为旋风分离器，通过对流烟道与所述余热锅炉的一端连接。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述焚烧系统还包括：垃圾给料及预处理装置，与所述流化床垃圾焚烧炉的垃圾给料口连接。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述垃圾给料及预处理装置进一步包括：依次连接的垃圾破碎设备、金属分选设备和垃圾给料设备。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述金属分选设备进一步包括磁性金属磁选设备和有色金属分选设备。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述余热锅炉中设置有将烟气从600℃降至200℃只需要3～4秒钟的大量、紧凑的受热面。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述余热锅炉中的受热面设有包括爆炸波吹灰设备和/或机械振打设备的防积灰装置。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在烟气温度降至400℃～200℃处，设置第二分离装置。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述第二分离装置为转向风室。 

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