CN202253665U - 固废焚烧和高温气化组合系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的在于提供一种固废焚烧和高温气化组合系统，其将焚烧和高温气化固废的处理方法经优化后再组合在一起在大量处理固废的同时而不产生二次污染，同时优化固废前处理、焚烧和烟气处理过程。其中，焚烧气化炉包括焚烧炉和高温气化反应器，炉壳内的炉膛内部分为烘干区、预燃区、高温燃烧区、过渡区，烘干区、预燃区、高温燃烧区、过渡区按照固废推进炉膛后的处理流程依次设置；鼓风机的供风管路连接空气预热器，空气预热器的热空气管路分别连接到烘干区、预燃区、高温燃烧区和过渡区；高温气化反应器接收利用高温燃烧区产生的炉渣和以及来自烟气处理系统的飞灰。

Description

固废焚烧和高温气化组合系统

技术领域

本实用新型涉及固废处理系统。

背景技术

目前固废(“固废”指除易爆、具有放射性和无机固废外的所有废物)的常用处理方法是焚烧，其具有处理量大的优点，但焚烧处理方式仍具有以下问题：

a)、仍有占废物总重15～20％(绝非少量)的炉渣和飞灰需另作处理；

b)、且焚烧后产生的飞灰和危险废物焚烧后产生的炉渣均属危险废物，必然会导致二次污染，为防止这样的二次污染，目前常用的对策是采用固化-稳定化后填埋，这种对策既不能减少危险物的总量，也不能够保证危险物的绝对不浸出；

c)、由于有机固废通常含有大量的水分，这大大降低了固废的热值，使焚烧过程变得困难。

高温气化是固废处理的新技术，其具有处理彻底(炉渣和飞灰的体积约为焚烧的五分之一)和无二次污染(仅产生可作为燃料的合成气和建材的玻璃化渣)的优点，处理量小是其缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种固废焚烧和高温气化组合系统，其将焚烧和高温气化固废的处理方法经再组合在一起在大量处理固废的同时而不产生二次污染，同时优化固废前处理、焚烧和烟气处理过程。

为实现所述目的的固废焚烧和高温气化组合系统，其特点是，包括焚烧气化组合系统和烟气处理系统，焚烧气化组合系统包括焚烧气化炉、空气预热器、鼓风机，焚烧气化炉包括焚烧炉和高温气化反应器，焚烧炉包括炉底盘、炉壳，炉底盘承受整炉重量，整炉重量通过炉底盘传递到基础，炉底盘上装有往复式炉排，炉壳由耐火砖、隔热保护层、炉外框及护板围成，高温气化反应器由高温源、包括耐火材料的高温气化容器和出渣系统组成，焚烧炉的炉壳内的炉膛内部分为烘干区、预燃区、高温燃烧区、过渡区，烘干区、预燃区、高温燃烧区、过渡区按照固废推进炉膛后的处理流程依次设置；鼓风机的供风管路连接空气预热器，空气预热器的热空气管路分别连接到烘干区、预燃区、高温燃烧区和过渡区，鼓风机的供风管路还连接到往复式炉排的下部的进气处鼓风机的供风管路还连接至炉膛高温燃烧区上方；高温气化器接收利用高温燃烧区产生的炉渣和以及来自烟气处理系统的飞灰；炉膛的烟气排放管路通往到烟气处理系统。

进一步地，焚烧气化组合系统还包括助燃装置，助燃装置由配置自动恒压装置的储油箱、油泵、喷油管、电磁阀开关、喷油嘴组成，油泵管路连接储油箱，出油箱和喷油管之间设置该电磁阀开，喷油管连接喷油嘴，喷油嘴的喷射方向朝向炉膛内。

进一步地，高温气化反应器分为气相反应区、气化区、熔融区、还原区和熔渣区，气相反应区在高温气化区的顶部，气化区在气相反应区的下部，熔融区在气化区的下部；还原区在熔融区的下部；熔渣区在高温气化区的底部。

进一步地，焚烧气化炉排出的烟气排放管路依次通过换热系统与余热锅炉、空气预热器耦接，余热锅炉和汽轮发电机组耦接。

进一步地，焚烧气化炉中，高温气化反应器接在焚烧炉的尾端而成一体连接，或者高温气化反应器与焚烧炉分体连接。

进一步地，烟气处理系统包括静电除尘器、活性炭反应器、半干式反应塔、布袋除尘器、引风机和烟囱，按照烟气处理工序依次设置的静电除尘器、活性炭反应器、半干式反应塔、布袋除尘器、引风机和烟囱。

进一步地，固废焚烧和高温气化组合系统还包括前处理系统，前处理系统包括贮存装置、破碎装置以及除水装置，贮存装置、破碎装置以及除水装置按照固废的处理工序依次设置。

进一步地，贮存装置配置有沥水系统。

进一步地，在前处理系统和焚烧气化组合系统之间设置计量进料器，计量进料器配置有多组平行的液压推板，液压推板的退入方向为焚烧气化组合系统。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型在大量处理固废的同时而不产生二次污染，同时优化固废前处理、焚烧和烟气处理过程。

由于采用前述技术方案，本实用新型将两种固废的处理方法经优化后再组合在一起，因此单套优化后的固废焚烧和高温气化组合系统的日处理量至少可高达500吨/天；不产生任何二次污染；除水、输送、进料和燃烧过程更加稳定；烟气与添加剂的反应过程更加充分；减少填埋，变废为宝。

附图说明

图1是固废焚烧和高温气化组合系统的构造原理图。

图2是固废焚烧和高温气化组合系统的工艺流程图。

具体实施方式

在后面的描述中，参照图1的同时参照图2，“固废”指除易爆、具有放射性和无机固废外的所有废物。

如图1所示，固废焚烧和高温气化组合系统包括前处理系统100、焚烧气化组合系统200以及烟气处理系统300。经过前处理系统100的固废提供给焚烧气化组合系统200，焚烧气化组合系统200和烟气处理系统300相互耦合，首先焚烧气化组合系统200焚烧、高温气化后的烟气进入到烟气处理系统300中处理，其次烟气处理系统300中的飞灰可再一次进入到焚烧气化组合系统200中进行处理。

继续参照图1，前处理系统100包括贮存装置10、破碎装置13以及除水装置12。优选地，贮存装置10配置有沥水系统。破碎装置13和贮存装置10之间可通过输送机进行固废的输送。除水装置12例如是挤压脱水，通过液压缸连续挤压脱水。固废由破碎装置13破碎后卸入到除水装置12中，以进行脱水。

优选地，在前处理系统100和焚烧气化组合系统200之间设置计量进料器14，固废进入计量进料器14后由三至四组平行的液压推板将固废定量推入焚烧气化组合系统200，水平方向的各组液压推板推进速度可以分别调整，以保证固废在炉排上保持最佳的燃烧状态。

继续参照图1，焚烧气化组合系统200包括焚烧气化炉15、空气预热器17、鼓风机11。

焚烧气化炉15的结构可在既有的炉体结构的基础上形成，其是钢结构组件，由炉底盘、炉壳和高温气化反应器组成。炉底盘主要承受整炉重量，整炉重量通过炉底盘传递到基础。炉底盘上装有往复式炉排，往复式炉排在液压缸的推动下不停的作往复运动，这种运动导致固废在燃烧过程中不断搅动并充分燃烧。炉壳由耐火砖、隔热保护层、炉外框及护板等组成，主要起保温和高温烟气的导流作用。高温气化反应器由高温源、包括耐火材料的高温气化容器和出渣系统等组成，在这里所有的炉渣和飞灰将被气化。炉壳内的炉膛内部分为五个工作区域分别为烘干区、预燃区、高温燃烧区、过渡区。固废推进炉膛后，首先在烘干段进行快速干燥处理，然后将基本烘干的固废推入预燃区，这时固废开始着火，并随着炉排的前进而使固废进入高温燃烧区，在高温燃烧区固废随着炉排运动而不断翻动，使之充分燃尽。炉排的行程及推速是自动控制的，以保证最佳的焚烧效果。燃尽的炉渣以及烟气处理的飞灰直接进入高温气化反应器。

鼓风机11用于提供两次风，其中一次风分二路，一路进入空气预热器17，经空气预热器17后的热空气分别送到炉排烘干区、预燃区、高温燃烧区和过渡区，一路进入到往复式炉排的下部的进气处。二次风送至炉膛高温燃烧区上方，喷入的高压二次风使高温烟气(900～1100℃)产生扰动涡流，促使未燃气体燃尽，确保烟气含氧量＞6％，并增加烟气在炉膛中的停留时间以及调节炉膛的温度等。鼓风机11的风源在贮存装置10，这样可以排出贮存装置10中异味，使贮存装置10内的空气保持流动。

优选地，当炉膛出口烟气温度小于850℃时，助燃装置将自动启动，这是为确保排放达标而设置的辅助装置，在正常情况下不使用。它由储油箱、油泵、自动恒压装置、油管、开关、喷油嘴等组成。油泵将轻柴油送入恒压储油箱内，经电磁阀开关后送入喷油管，喷油管被高温热空气加温，经喷油嘴雾化后随高压热风喷入炉膛，使之燃烧产生高温，防止高分子化合物低温燃烧所产生有毒有害气体，减少对空气的污染。

高温气化反应器是利用各种可得的高温源将焚烧的剩余物——炉渣(如果是焚烧危险废物，相应的底渣也是危险废物)和飞灰(分别来自、静电除尘器19、活性炭反应器22、半干式反应塔23和布袋除尘器24)高温气化。高温气化反应器151又可以分为气相反应区、气化区、熔融区、还原区和熔渣区，其可选的一种结构是：

a、气相反应区在高温气化区的顶部，因为有足够的温度和停留时间，所有气化成分将在这个区域裂解和转换成由CO、CO2和H2等组成的合成气。

b.气化区在气相反应区的下部，同样因为有足够的温度和停留时间，所有有机物将在这个区域被气化。

c.熔融区在气化区的下部，这里的温度足以融化固体废物中的所有无机成分，随着无机物熔化而产生液态渣和金属流入还原区。

d.还原区在熔融区的下部，在这个区域一些金属氧化物被还原成金属。

e.熔渣区在高温气化区的底部，所有熔化的渣和金属在通过出渣口排出之前在此收集。因为熔渣区有足够高的深度，且由于密度不同，金属集中的底部，而渣浮在上面。熔化的渣和金属通过出渣口排出高温气化区。排出过程可以是间歇的，也可以是连续的，这取决于无机物的数量。

气化后的剩余物是合成气(可以返回炉膛以提高炉膛温度)和玻璃化渣(可以用作建筑材料)。

焚烧气化炉15可在现有的焚烧炉的基础上直接改进形成，即在焚烧炉的尾部接上高温气化反应器，将焚烧炉的炉渣直接排放到高温气化反应器中，将烟气处理系统300中的飞灰引入到高温气化反应器。如图2所示，危险废物不经过前处理系统100，而直接进入到高温气化反应器中。

焚烧气化炉15也可以由独立的焚烧炉、高温气化反应炉连接而成，将焚烧炉的炉渣通过运输装置运送到高温气化反应器中。

焚烧气化炉15也可以由独立的焚烧炉、高温气化反应炉可在同一炉壳中形成，即在焚烧炉的炉壳中设置高温气化区。

经由焚烧气化炉15排出的烟气进入锅炉18，利用烟气的余热对锅炉18进行加热，以使锅炉18产生蒸汽，产生的蒸汽用于汽轮发电机组21。空气预热器17的热源可以来自经过锅炉18的烟气，此时烟气温度仍然较高，可通过换热器例如换热盘管来加热鼓风机11的引进的风。

继续参照图1，烟气处理系统300包括静电除尘器19、活性炭反应器22、半干式反应塔23、布袋除尘器24、引风机和烟囱25。

烟气进入二电场的静电除尘器19后将烟气进一步除尘，除尘率可达96％，以减少后续烟气处理材料用量，并延长后续烟气处理设备的寿命。

而后烟气在活性炭反应器22内与活性炭充分反应，以捕捉其中的二恶英和重金属，而后烟气在半干式反应塔23内与石灰浆充分反应，以脱硫和去除酸性物质。

烟气在活性炭反应器22、后烟气在半干式反应塔23均有自动湍流效能，使得烟气与添加剂充分混合反应，达到最佳的反应效果，且无运动部件，免除了机械磨损。

在本实用新型的一实施例中，活性炭反应器22由活性炭贮仓、定量进料系统、输送管道和喷嘴等组成。

在本实用新型的一实施例中，半干式反应塔23由石灰贮仓、制浆罐、定量石灰浆泵和过滤器等组成。

而后烟气进入布袋除尘器24将烟气中最终脱尘，并满足最终排放设计要求。最后烟气由引风机25引入烟囱排放。

Claims (9)

1.固废焚烧和高温气化组合系统，其特征在于，包括焚烧气化组合系统和烟气处理系统，焚烧气化组合系统包括焚烧气化炉、空气预热器、鼓风机，焚烧气化炉包括焚烧炉和高温气化反应器，焚烧炉包括炉底盘、炉壳，炉底盘承受整炉重量，整炉重量通过炉底盘传递到基础，炉底盘上装有往复式炉排，炉壳由耐火砖、隔热保护层、炉外框及护板围成，高温气化反应器由高温源、包括耐火材料的高温气化容器和出渣系统组成，焚烧炉的炉壳内的炉膛内部分为烘干区、预燃区、高温燃烧区、过渡区，烘干区、预燃区、高温燃烧区、过渡区按照固废推进炉膛后的处理流程依次设置；鼓风机的供风管路连接空气预热器，空气预热器的热空气管路分别连接到烘干区、预燃区、高温燃烧区和过渡区，鼓风机的供风管路还连接到往复式炉排的下部的进气处，鼓风机的供风管路还连接至炉膛高温燃烧区上方；高温气化器接收利用高温燃烧区产生的炉渣和以及来自烟气处理系统的飞灰；炉膛的烟气排放管路通往到烟气处理系统。

2.如权利要求1所述的固废焚烧和高温气化组合系统，其特征在于，焚烧气化组合系统还包括助燃装置，助燃装置由配置自动恒压装置的储油箱、油泵、喷油管、电磁阀开关、喷油嘴组成，油泵管路连接储油箱，出油箱和喷油管之间设置该电磁阀开，喷油管连接喷油嘴，喷油嘴的喷射方向朝向炉膛内。

3.如权利要求1所述的固废焚烧和高温气化组合系统，其特征在于，高温气化反应器分为气相反应区、气化区、熔融区、还原区和熔渣区，气相反应区在高温气化区的顶部，气化区在气相反应区的下部，熔融区在气化区的下部；还原区在熔融区的下部；熔渣区在高温气化区的底部。

4.如权利要求1所述的固废焚烧和高温气化组合系统，其特征在于，焚烧气化炉排出的烟气排放管路依次通过换热系统与余热锅炉、空气预热器耦接，余热锅炉和汽轮发电机组耦接。

5.如权利要求1所述的固废焚烧和高温气化组合系统，其特征在于，焚烧气化炉中，高温气化反应器接在焚烧炉的尾端而成一体连接，或者高温气化反应器与焚烧炉分体连接。

6.如权利要求1所述的固废焚烧和高温气化组合系统，其特征在于，烟气处理系统包括静电除尘器、活性炭反应器、半干式反应塔、布袋除尘器、引风机和烟囱，按照烟气处理工序依次设置的静电除尘器、活性炭反应器、半干式反应塔、布袋除尘器、引风机和烟囱。

7.如权利要求1所述的固废焚烧和高温气化组合系统，其特征在于，还包括前处理系统，前处理系统包括贮存装置、破碎装置以及除水装置，贮存装置、破碎装置以及除水装置按照固废的处理工序依次设置。

8.如权利要求7所述的固废焚烧和高温气化组合系统，其特征在于，贮存装置配置有沥水系统。

9.如权利要求7所述的固废焚烧和高温气化组合系统，其特征在于，在前处理系统和焚烧气化组合系统之间设置计量进料器，计量进料器配置有多组平行的液压推板，液压推板的退入方向为焚烧气化组合系统。

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