CN204261547U - 焚烧炉烟气净化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于垃圾焚烧设备领域，具体涉及一种适用于处理焚烧炉焚烧烟气的焚烧炉烟气净化系统。本系统至少包括烟气引出管以及处理室，处理室安置水帘部，该水帘部的出水方向垂直或相交于烟气引出管的出口处的烟气走向；处理室底部布置沉淀排渣口，处理室内的开设有连通外部内循环蓄水池的连通管和出汽管路，水汽分离组件的出气管向烟道尾端处顺延且穿入烟道内腔，水汽分离组件的出水管连通外部内循环蓄水池；本系统还包括炭粉布设器和石灰布设器。本系统可为目前高效化的焚烧炉烟气处理提供基础的硬件平台，其烟气处理效率高而工作可靠性好，可胜任目前各种焚烧炉焚烧烟气的高效化、无害化和快速化处理需求。

Description

焚烧炉烟气净化系统

技术领域

本实用新型属于垃圾焚烧设备领域，具体涉及一种适用于处理焚烧炉焚烧烟气的焚烧炉烟气净化系统。

背景技术

垃圾焚烧是实现垃圾无害化、减容化、资源化处理最为有效的方法。垃圾焚烧技术在发达国家已经十分成熟，并已积累了超过20年的经验。但对于我国来说，却是一个有待开发、学习的新领域。我国在垃圾焚烧方面目前虽然已经取得不少进步，但仍处于摸索与研究阶段。早在几年前，我国垃圾焚烧炉尾气排放的限值规定(《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485-2001))就已经公布，更是对焚烧炉的烟气排放要求达到了苛刻化的地步。

目前，对于焚烧炉烟气的后续处理方式，大都分为干式和半干式两种。干法处理工艺是采用喷石灰粉替代半干法中的石灰浆雾化。而所谓广泛使用的半干法处理工艺，在公告号为CN 1796869以及公告号为CN101745297A的中国专利中均有所描述。通常为：来自锅炉的烟气由反应塔顶部通过布风装置进入反应塔。雾化水由反应塔喉部的双流体雾化喷嘴喷入反应塔，并在反应塔中与烟气混合，烟气中小液滴与氢氧化钙颗粒以很高的传质速率与烟气中的SO2等酸性物质进行混合反应，生成CaSO4、CaSO3和CaCl2等反应产物。这些干态产物小部分从反应塔塔底排灰口排出，部分随烟气经烟道进入布袋除尘器除尘，最终得到除尘净化后的达标烟气。

上述操作方式经过长久的现实运行后，人们发现，无论是干法还是半干法处理工艺，其都具备共性的缺陷，包括：首先，上述工艺因反应、降温都必须依靠在反应塔内进行，而反应塔体积较小而底部较潮湿，反应物如石灰水在得不到大量水分滋养下又容易板结，因此必然存在造成塔底结垢问题，而受塔内空间的限制，其清理操作也往往极为困难。尤其是目前结构中，烟尘都往往直接从塔顶直接灌入，并在灌入过程中以石灰水喷射，更是导致连塔壁处都会产生结垢现象，从而加大了清洁难度。其次，目前的所谓的反应塔，都采用的是雾化喷头的水汽喷淋方式对由烟道而来的烟气进行缓降温。实际研究发现，缓降温的烟气，完全无法避免其中二噁英的大量产生，反而会导致额外的二噁英形成。新增的大量的二噁英随处理工序后移，从而增加了后续处理工序的负担。再次，目前的处理方式，袋式除尘器必不可少且必然紧随的布置于石灰处理工序之后。然而，由于石灰遇水后形成的糊状物的粘结性，导致其在经过袋式除尘器时更为明显。哪怕是少量经过沉淀后所提取的烟气，其自身的潮湿性和所夹裹的石灰浆，都会随烟气的行进而大量糊抹在袋式除尘器的除尘袋面上，随之导致其袋面滤孔完全被石灰浆堵塞，而极大的降低了其实际的烟尘过滤效率。最后，即使经过袋式除尘器后的少量过滤气体，仍旧难以满足目前苛刻的排放要求，往往都需要再次添加诸如木炭等其他脱除剂，以实现进一步的处理目的。但现实状况是，助剂都存在自身的最佳反应温度，而目前的助剂添加也都直接在前述反应后直接强行添加，完全不在意诸如反应温度等各方面要求，导致“不合适的温度进行不合适的反应”的现象屡见不鲜，这些都是导致其处理效率低下的重要原因。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简洁而实用的焚烧炉烟气净化系统，可为目前高效化的焚烧炉烟气处理提供基础的硬件平台。其烟气处理效率高而工作可靠性好，可胜任目前各种焚烧炉焚烧烟气的高效化、无害化和快速化处理需求。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

焚烧炉烟气净化系统，本系统至少包括连通于烟道尾端处的烟气引出管以及与该烟气引出管连通的处理室，所述处理室至少在靠近用于连接烟气引出管的进烟口处安置水帘部，该水帘部的出水方向垂直或相交于烟气引出管的出口处的烟气走向；处理室底部布置用于排渣的沉淀排渣口，处理室内的位于水液液面以下的侧壁处开设有连通外部内循环蓄水池的连通管，处理室内的位于水液液面以上的侧壁处则开设有连接水汽分离组件的出汽管路，水汽分离组件的出气管向烟道尾端处顺延且穿入烟道内腔，水汽分离组件的出水管连通外部内循环蓄水池；以水汽分离组件穿入烟道之前的出气管管道为前管段，以其位于烟道内腔的出气管管道为加热管段，以其穿出烟道后的出气管管体为后管段，本系统还包括炭粉布设器，该炭粉布设器位于上述出气管的后管段处且其出炭口位于该后管段内腔布置；本系统还包括用于向烟气引出管内喷洒石灰或石灰水的石灰布设器。

所述水汽分离组件包括旋风分离器，所述旋风分离器的进气口与处理室液面以上的侧壁处开设的出口端间连通；旋风分离器的底部出口构成连通外部内循环蓄水池的出水管，位于其顶部出口则构成回绕贯穿烟道内腔的出气管；本系统还包括用于增加出气管出气速率的引流风机，引流风机的工作端位于出气管的后管段处的一段管腔处。

所述水汽分离组件为多组且沿出汽管路依次串接布置。

所述处理室内布置有板面平行水平或斜向的水淋板，水淋板板面与处理室下部液体液面间存有间距；所述水淋板将处理室内腔划分为具备上部水环境的上水箱室和具备下部水环境的下水箱室，上水箱室开设连通外部水源的进水口，进水口出水并经由水淋板上的筛孔下滤构成前述水帘部，且处理室的进烟口位于下水箱室的液面以上位置处；水淋板的临近水汽分离组件进气口所在板端处布置连通下水箱室与水汽分离组件的进气口的排气口。

所述处理室外形呈密闭的长方水箱室状，所述处理室上开设的水汽分离组件的进气口与处理室的进烟口分别布置于处理室的两相对侧壁处。

处理室的底端面为倾斜面，且其最高端处位于处理室的进烟口所在侧，其最低端处布置沉淀漏斗，该沉淀漏斗构成前述沉淀排渣口，沉淀漏斗的出口连通外部输灰机布置。

所述雨淋板由处理室的排烟口所在内壁起，沿水平方向延伸并止于沉淀漏斗的靠近排烟口所在的口部边沿上方处，雨淋板的位于沉淀漏斗所在处的板端向上顺延有隔墙，所述隔墙、雨淋板以及处理室相应内壁共同围合构成上水箱室，隔墙与水汽分离组件的进气口所在的处理室侧壁围合区域构成前述排气口。

所述出气管的加热管段沿烟道的宽度方向水平贯穿烟道；烟道两侧内侧壁处贴附布置左、右加热壁，左、右加热壁之间密布多根用于连通彼此的分支加热管，左、右加热壁和分支加热管共同构成上述加热管段。

所述烟气引出管的出口端外形呈由其中段向其出口处口径渐宽的水平的方形阔口状构造，石灰布设器的出灰口连通于烟气引出管的靠近烟道尾端位置处。

本实用新型的主要优点如下：

1)、完全抛弃了传统的极易堵塞、维护繁琐却又频繁采用的袋式除尘器系统，通过单独设计的新型处理流程，从而为其高效化的焚烧炉烟气处理提供基础的硬件平台。

在整个处理流程中，本系统以烟气引出管作为引出端来引出烟道内的原始烟气，以处理室处的水帘部，从而通过巨量水的高速冲洗，来实现对于原始烟气的扑压效果，以使其内部烟尘被直接压入处理室内的液面中。在处理室内经过初期沉淀的原始灰渣沿沉淀排渣口所构成沉淀池的底部排出，部分悬浮物随处理液排入内循环蓄水池二次沉淀。而不溶于水的气体状烟气，则浮出处理液，并夹裹部分水汽进入水汽分离工序加以分离处理。更为重要的是，经过分离处理后的完全气体状态的烟气，再次返回至烟道尾端进行加热，从而达到最适宜反应处理的150℃左右温度，从而与炭粉布设器所布设的炭粉反应，达到烟气处理的收尾效果，最终处理后的烟气洁净度极高，当然也完全位于目前烟气排放标准之上。

本系统的三大重点，一为水帘部的水流是大量水流的高速冲洗而不是传统少量水流的缓慢雾喷，从而使刚从烟道而来的400℃到450℃的高温烟气能够达到“瞬间冷却”至十几摄氏度的效果。而高温至低温的瞬冷，则是杜绝烟气中二噁英产生的最佳处理方式，这是绝对需要注意的。第二点，则是避免了用作脱硫的石灰浆液对于水汽分离组件的腐蚀和贴糊现象。由于经过前部水力冲洗和浸取，烟气和水液混合后所内含的石灰浆液完全被处理室内水液稀释，仅由水汽溢出水液而进入水汽分离组件，从而也就杜绝了石灰浆液对于水汽分离组件的腐蚀和贴糊状况，提升了其实际使用寿命和使用效果。第三点，则是针对“合适温度进行合适反应”而设定。以出气管回绕于烟道内的布置结构，使其经过巨量水高速降温后低温烟气得以重新加热。通过适当的位于烟道内腔的加热管段长度，使其内流通的烟气温度回温到150℃的最佳反应温度，从而提升了烟气与炭粉等助剂的高效反应效果，实践表明，其反应效果好，同时巧妙的利用的烟道的自身温度，使用成本可得到极大降低，处理能力也可得到显著增强。

2)、水汽分离组件的设置，考虑到已经完全摒弃了石灰浆液的影响，因此可采用性价比更好的旋风分离器来实现其水汽分离目的。实际使用时，或可使用多台旋风分离器沿管路串接，甚至可通过不同类型的水汽分离组件依次串接等，只需满足前述基本高效水汽分离效果即可，此处就不再赘述。

3)、烟气引出管的出口端构造，使烟气走向由湍急而走向缓慢，最终为后续的水帘部的水冲洗效果提供前提保证。水帘部的喷水指向铅垂向下布置，则在水沿水淋板筛孔的喷淋下压速度的基础上，进一步利用了水的自身重力。筛孔孔径可根据实际情况酌情选择，以在保证水流不至于沿排气口大量流出的前提下，能同步确保其对于烟尘的水力压制效果。而同时的，如上述两力结合所带来的下压力，会迫使夹裹了石灰的烟尘第一时间被压入处理室的液面以下，从而为其后续过滤反应提供有利保证。水帘部的出水口整体构成的水帘结构，确保了对于烟道而来的烟尘的全方位压制目的，其对于烟道内热气的瞬冷效果更强，效率显然也更高。

4)、水淋板的水平或倾斜结构非常必要，这是因为水帘部的巨大水力冲击下，必然伴随大量水花和水汽散逸。以水淋板的横向布置，确保了对于该含水量巨大的水花和水汽逸散的硬性拦截目的。随着高温烟气与水帘间的瞬间碰撞，大量水花和水汽生成并不断撞击在水淋板下板面，从而无法升腾至上腔体乃至旋风分离器内。高温烟尘内的气体不得不首先降温后进入处理室的液面以下，并随着气体自身的浮动性而经过排气口排入旋风分离器内，此时的气体极为洁净而不含过多水汽，这对减轻水汽分离组件的水汽分离负担，提升水汽分离组件的工作效率均起到了深远影响。

5)、将处理室的进烟口布置在液面以上和水淋板以下部位处是必要的。这是考虑到若将进烟口直接深入液面以下，会导致质地极轻的烟尘进入受阻，显然无法达到顺畅的烟尘流动效果。而将进烟口压制于水淋板下方，也可实现前述的大流量低温度的水帘压制目的，一举多得。

6)、处理室底部的倾斜构造，是考虑对于处理室内液体夹杂灰渣的第一时间流向的可控性。上述倾斜底面，可确保来自最高端处的进烟口所带来的灰渣能够在完全沉淀之前，即可在水帘部的巨大冲击力所带来的液流推力和处理室底部的倾斜面的联合作用下，能够直接进入沉淀排渣口处沉淀并实现排渣，从而提升其排渣效率，并减轻处理室底面的石灰结痂现象以降低其维护强度和频率。

7)、加热管段的多管式设计，实现了在不影响烟气在烟道尾端通行的前提下，又确保了经过水汽分离组件分离后的已经初步洁净的烟气的快速升温需求，以使其在高速经过加热管段后，能够在较短的时间内即可达到指定加温温度要求，最终以最适宜温度来保证与后续的炭粉布设器所布设的炭粉间的反应效果，一举多得。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为出气管的加热管段的结构示意图；

图3为水汽分离组件沿出汽管路的布置状态图；

图4为本实用新型的工作流程的文字说明框图。

图中各标号与本实用新型各部位名称的对应关系如下：

a-烟道  b-外部输灰机  c-上水箱室  d-下水箱室  e-排泥机

10-烟气引出管

20-处理室  21-沉淀排渣口  22-连通管  23-出汽管路

24-排气口  30-水帘部  40-旋风分离器  41-出气管

411-前管段  412-加热管段  412a-左加热壁  412b-右加热壁

412c-分支加热管  413-后管段  42-出水管

50-炭粉布设器  60-石灰布设器  70-引流风机

80-水淋板  82-隔墙  90-进水口

具体实施方式

为便于理解，此处结合图1-4具体阐述本实用新型的组件构造及其具体工作流程：

本实用新型的具体实施结构如图1-3所示，包括沿系统工作路径依次布置的处理室20、旋风分离器40和引流风机70。其中，处理室20以烟气引出管10与烟道a尾端连通，烟气引出管10管腔处布置石灰布设器60的出灰口，旋风分离器40与处理室20间以出汽管路23连通，引流风机70与旋风分离器40间以出气管41连通。为保证水汽分离效率，可在出气管41上再布置多个同类型或不同类型的水汽分离组件，以1-5个为佳， 以提升其水汽分离效果。

处理室20外形呈长方腔体状密封室结构，其内水平或倾斜布置水淋板80。至于处理室内的各腔室组成，可以看作是先由水淋板80和隔墙81划分出的上水箱室c以及位于水淋板80所在平面以下的下水箱室d，从而保证进水口90的水流首先经由上水箱室c蓄能，之后再经过水淋板80上的筛孔而获得动能并大量倾泻而下，进而实现位于其旁侧处进烟口的烟尘压制效果。上水箱室c旁侧的排气口34，可看作是独立于上水箱室c以外的气体流通通道，从而在烟尘经由上水箱室c形成的水帘部30压制后，其气体能够由下水箱室d的液体内逸散浮出，并经由排气口24直接进入水汽分离组件进行水汽分离。处理室20的底部具备高低端，其高端即为进烟口所在端，其低端处则设置沉淀漏斗以构成沉淀排渣口21，便于排出多余灰渣。处理室20侧壁在液面以下部位布置连通外部内循环蓄水池的连通管22，以便于保证处理室20内的液面高度。出汽管路23位于处理室20侧壁在液面以上部位。至于水汽分离组件的出气管41，则回绕贯穿烟道a尾端，从而形成部分管体位于烟道a尾端的内腔中的独特结构，以最经济的实现对于其内烟气的回温加热目的，从而便于与后续炭粉间达成最佳反应效果。当然，实际使用时，也可通过其他加热组件来实现二次加热目的，只需提升其运作成本即可，此处就不再赘述。

本实用新型实际实际工作时，如图4所示。首先，由主燃烧室高温燃烧物料后所形成的烟气，经过烟道a上各水冷壁等部件的降温处理，至其尾端时，达到400℃到450℃温度。此时其烟气内还含有大量有害尘气，完全不适宜对外排放。该烟气经过烟气引出管10内喷射石灰水或石灰浆除硫后引出至处理室20。在从烟气引出管10引出的一瞬间，高温烟气瞬间被水帘部30喷射出的大量甚至巨量的具备压迫力的水冲洗并下压，从而使其瞬间从400℃到450℃降温至十几摄氏度。在如此高速降温下，二噁英的生成可能性被完全杜绝。在水帘部30的冲压下，含有石灰的烟气被压入处理室20的液面以下，其内含有的未燃尽的灰渣等沿其倾斜坡道移至沉淀排渣口21处等待排渣，从而随着排泥机e的启闭而与烟道a内的灰渣一起沿外部输灰机b混合后，进入专门的灰渣制砖等工序，来达成其废品利用处理目的。而部分悬浮于水液中的灰渣则经由连通管22排至外部内循环蓄水池，以达到二次沉淀处理。水液所不能溶的气体，则在必然夹裹的极少量水汽协同下，沿位于处理室20液面以上排气口90处进入出汽管路23，并随之进入水汽分离组件，以进行多次的水汽分离。分离后的水部分重新回流至外部内循环蓄水池。分离后的气部分，则经过出气管41的加热管段412的“短暂”的回温加热，重新由十几摄氏度回温至150℃温度左右。经过加温后的气体，恰好可与炭粉间达成最佳温度下的最佳反应，从而完全过滤掉其内仍旧含有的少量甚至微量有害物，最终达成对于该烟气的高效、快速的处理效果。

在处理室20的长度方向上，烟尘可以看作是首先经由处理室20的进烟口喷出后，首先经过处理室20的前半段的水帘部30构成的水喷段并实现水力压制，此时烟尘被迫下沉进入下水箱室d。之后，在烟尘内石灰浆等渣质滤去后，其内气体在自身作用下升腾，并经由处理室20的后半段处布置的排气口24逸出，最终进入位于处理室20后段处的汽水分离组件的进气口内，以最终完成处理室的瞬降温和高效烟尘滤取功能。

本实用新型结构简洁而实用，可为目前高效化的焚烧炉烟气处理提供基础的硬件平台。其通过对于烟气的温度瞬降和瞬升的精细控制处理，从而使其在温度瞬降时确保二噁英的生成路径被截断，在温度瞬升时又保证了炭粉可获得其最佳反应温度，水液处理方式也使得石灰浆对于处理部件的腐蚀和粘附特性完全被移除，其工作可靠性和处理效率均可得到有效保证。本系统烟气处理效率高而工作可靠性好，可胜任目前各种焚烧炉焚烧烟气的高效化、无害化和快速化处理需求，市场前景广阔。

Claims (9)

1.焚烧炉烟气净化系统，其特征在于：本系统至少包括连通于烟道尾端处的烟气引出管(10)以及与该烟气引出管(10)连通的处理室(20)，所述处理室(20)至少在靠近用于连接烟气引出管(10)的进烟口处安置水帘部(30)，该水帘部(30)的出水方向垂直或相交于烟气引出管(10)的出口处的烟气走向；处理室(20)底部布置用于排渣的沉淀排渣口(21)，处理室(20)内的位于水液液面以下的侧壁处开设有连通外部内循环蓄水池的连通管(22)，处理室(20)内的位于水液液面以上的侧壁处则开设有连接水汽分离组件的出汽管路(23)，水汽分离组件的出气管(41)向烟道尾端处顺延且穿入烟道内腔，水汽分离组件的出水管(42)连通外部内循环蓄水池；以水汽分离组件穿入烟道之前的出气管管道为前管段(411)，以其位于烟道内腔的出气管管道为加热管段(412)，以其穿出烟道后的出气管管体为后管段(413)，本系统还包括炭粉布设器(50)，该炭粉布设器(50)位于上述出气管(41)的后管段(413)处且其出炭口位于该后管段(413)内腔布置；本系统还包括用于向烟气引出管(10)内喷洒石灰或石灰水的石灰布设器(60)。

2.根据权利要求1所述的焚烧炉烟气净化系统，其特征在于：所述水汽分离组件包括旋风分离器(40)，所述旋风分离器(40)的进气口与处理室(20)液面以上的侧壁处开设的出口端间连通；旋风分离器(40)的底部出口构成连通外部内循环蓄水池的出水管(42)，位于其顶部出口则构成回绕贯穿烟道内腔的出气管(41)；本系统还包括用于增加出气管(41)出气速率的引流风机(70)，引流风机(70)的工作端位于出气管(41)的后管段(413)处的一段管腔处。

3.根据权利要求2所述的焚烧炉烟气净化系统，其特征在于：所述水汽分离组件为多组且沿出汽管路(23)依次串接布置。

4.根据权利要求2或3述的焚烧炉烟气净化系统，其特征在于：所述处理室(20)内布置有板面平行水平或斜向的水淋板(80)，水淋板(80)板面与处理室(20)下部液体液面间存有间距；所述水淋板(80) 将处理室(20)内腔划分为具备上部水环境的上水箱室和具备下部水环境的下水箱室，上水箱室开设连通外部水源的进水口(90)，进水口(90)出水并经由水淋板(80)上的筛孔下滤构成前述水帘部(30)，且处理室(20)的进烟口位于下水箱室的液面以上位置处；水淋板(80)的临近水汽分离组件进气口所在板端处布置连通下水箱室与水汽分离组件的进气口的排气口(24)。

5.根据权利要求4所述的焚烧炉烟气净化系统，其特征在于：所述处理室(20)外形呈密闭的长方水箱室状，所述处理室(20)上开设的水汽分离组件的进气口与处理室(20)的进烟口分别布置于处理室(20)的两相对侧壁处。

6.根据权利要求5所述的焚烧炉烟气净化系统，其特征在于：处理室(20)的底端面为倾斜面，且其最高端处位于处理室(20)的进烟口所在侧，其最低端处布置沉淀漏斗，该沉淀漏斗构成前述沉淀排渣口(21)，沉淀漏斗的出口连通外部输灰机布置。

7.根据权利要求6所述的焚烧炉烟气净化系统，其特征在于：雨淋板(80)由处理室(20)的排烟口所在内壁起，沿水平方向延伸并止于沉淀漏斗的靠近排烟口所在的口部边沿上方处，雨淋板(80)的位于沉淀漏斗所在处的板端向上顺延有隔墙(81)，所述隔墙(81)、雨淋板(80)以及处理室(20)相应内壁共同围合构成上水箱室，隔墙(81)与水汽分离组件的进气口所在的处理室侧壁围合区域构成前述排气口(24)。

8.根据权利要求2或3所述的焚烧炉烟气净化系统，其特征在于：所述出气管(41)的加热管段(413)沿烟道的宽度方向水平贯穿烟道；烟道两侧内侧壁处贴附布置左、右加热壁(412a、412b)，左、右加热壁(412a、412b)之间密布多根用于连通彼此的分支加热管(412c)，左、右加热壁(412a、412b)和分支加热管(412c)共同构成上述加热管段(413)。

9.根据权利要求1或2或3所述的焚烧炉烟气净化系统，其特征在于：所述烟气引出管(10)的出口端外形呈由其中段向其出口处口径渐宽的水平的方形阔口状构造，石灰布设器(60)的出灰口连通于烟气引出管(10)的靠近烟道尾端位置处。