CN204358731U - 城市低温碳化焚烧生活垃圾烟气无害化处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种城市低温碳化焚烧生活垃圾烟气无害化处理系统，采用的二次燃烧装置为湍流逆烧储热式二次燃烧炉，炉体的燃气进口连通低温碳化焚烧炉的排烟口；采用的烟尘净化装置包括湍流塔和变速旋风装置，湍流塔通过水冷式热交换机连接湍流逆烧储热式二次燃烧炉，湍流塔的出气口连通变速旋风装置；采用的有毒气体后续处理装置包括低温等离子氧化器、反应罐和风机。本实用新型采用湍流逆烧储热式二次燃烧炉、湍流塔、变速旋风装置、低温等离子氧化器和反应罐对烟气进行净化，将烟气中的可燃气体和有害、有毒气体完全去除，可满足日益严格的环保排放要求。

Description

城市低温碳化焚烧生活垃圾烟气无害化处理系统

(一)技术领域：

本实用新型涉及对生活垃圾的焚烧处理，具体为一种城市低温碳化焚烧生活垃圾烟气无害化处理系统。

(二)背景技术：

城市低温碳化焚烧生活垃圾是中国广大城市为洁净空气，美化环境的举措，是今后城市处理生活垃圾的主要途径。

城市生活垃圾低温碳化焚烧过程(从室温开始升温使炉膛中的物料在升温过程中炭化的过程)中会伴随大量的焦油、一氧化碳、甲烷等可燃气体、有害废气(烟尘、其他有害气体)和有毒废气产生。为减少可燃气体和有毒、有害废气的排放，防止对大气的污染，城市生活垃圾低温碳化焚烧应配置有效的二次燃烧装置、烟尘净化装置和有毒气体后续处理装置。

通过二次燃烧装置，可再次使可燃气体完全燃烧；通过烟尘净化装置，可去除废气中的颗粒物、氮氧化物、二氧化硫、氯化氢、挥发性金属及其它有害物质；二次燃烧装置和烟尘净化装置的结合使用可使系统的排放气体基本上达到洁净、无臭、无毒、无水的处理要求。

所述有毒气体后续处理装置作为烟尘净化装置的后续设备，主要针对烟尘净化装置运行过程中出现的漏洞、空挡和处理效果不稳定等问题而设置，降低气体中所含的有毒物质特别是二噁英等的排放。

城市是人类集中居住的地方，城市周围的空气质量比乡镇和广大农村具有更高的要求，因此在生活垃圾焚烧烟气无害化处理的设备设施的配置上也要求更先进，它不但需要配置二次燃烧装置、烟尘净化装置，还需要配置在任何情况下均能达标排放或优于环保标准排放的有毒气体后续处理装置。

(三)实用新型内容：

针对现有技术的不足，本实用新型提出了一种城市低温碳化焚烧生活垃圾烟气无害化处理系统，所要解决的技术问题是有效减少可燃废气和有害、有毒废气的排放。

能够解决上述技术问题的城市低温碳化焚烧生活垃圾烟气无害化处理系统，其技术方案包括二次燃烧装置、烟尘净化装置和有毒气体后续处理装置，与现有技术不同的是所述二次燃烧装置采用湍流逆烧储热式二次燃烧炉，所述湍流逆烧储热式二次燃烧炉的结构包括炉体，所述炉体顶部的炉壁上设有带燃气进口的燃烧室，所述燃气进口连通低温碳化焚烧炉的排烟口，炉体底部的炉壁上开设有燃气出口，炉体内设置由耐火砖构成的储热结构，所述耐火砖以层为单位自下而上搭砌，每层耐火砖的排布方式为前后成列、左右成行，相邻层的耐火砖的前后排列方向互为交叉；所述烟尘净化装置的结构包括湍流塔和变速旋风装置，所述湍流塔的出气口连通变速旋风装置的进气口，所述变速旋风装置内设有水雾喷射机构；所述湍流逆烧储热式二次燃烧炉的燃气出口通过水冷式热交换机连接湍流塔的进气口；所述有毒气体后续处理装置的结构包括低温等离子氧化器、反应罐和风机，变速旋风装置的出气口通过低温等离子氧化器连接反应罐的进气口，所述风机安装于反应罐的出气口。

所述湍流逆烧储热式二次燃烧炉的设计原理：根据气体直线流动、热气上升和耐火砖的吸热、储热功能，将可燃气体在炉体内的焚烧设计为顶部进气而底部出气，并用耐火砖于炉体内砌成而形成湍流结构，可燃气体在经过每层耐火砖时都要曲折通过耐火砖之间交叉错位的间隙，可使可燃气体在运动中燃烧时的火焰能充分与耐火砖接触，让耐火砖充分吸热，把热量储存到需要达到的温度，达到可燃气体自燃和完全燃烧的目的。

由湍流塔和变速旋风装置构成的湍流式除尘脱硫系统的工作原理：所述湍流塔中设置多层湍流装置，湍流装置能将喷淋机构喷出的水转化为水雾，有害烟气随同水雾在湍流塔内不断改变方向，使烟气中的微粒污染物与水雾反复碰撞，微粒污染物吸水变重而跟水粘连，并从湍流塔的排水口排出；经过两级湍流塔的净化效应后，再将含有少量污染物的气体送入变速旋风装置并喷洒水雾，在变速旋风的作用下，把剩余的污染物和水雾一并去除，干净无水汽和基本无臭气的气体从变速旋风装置排出。

所述湍流塔为本申请人的《湍流式除尘脱硫系统》发明申请(授权公告号为CN103143216B)中的主要部件，为节省篇幅，在此不对湍流塔的结构作具体描述。

作为湍流式除尘脱硫系统的后续处理，所述毒气体后续处理装置将前序处理过程未处理完成或漏处理的有毒有害废气进一步去除和净化，最终实现系统对烟气高效、稳定的无害化处理。

所述毒气体处理装置中的低温等离子氧化器和反应罐为本申请人的《低温等离子氧化器及低温等离子除臭系统》发明申请(授权公告号为CN102755819B)中的主要部件，为节省篇幅，在此不对部件的结构和功能作具体描述。

为进一步除去废气中的酸性气体，系统中设有向湍流塔的喷淋机构和变速旋风装置的水雾喷射机构提供脱硫剂的脱硫剂制备装置。

系统中还设有对湍流塔和变速旋风装置的排出废水进行渣水分离的沥渣装置。

为获得最佳的湍流效果和提高储热的均匀性，相邻层的耐火砖的前后排列方向为90°交叉。

为有效提升炉体的保温效果，所述炉壁设计为五层，自内而外分别为耐火吸热层、隔热层、炉体框架层、保温层和装饰层。

本实用新型的有益效果：

本实用新型城市低温碳化焚烧生活垃圾烟气无害化处理系统采用湍流逆烧储热式二次燃烧炉、湍流式除尘脱硫系统和低温等离子氧化器及低温等离子除臭系统对可燃废气和有害、有毒废气进行综合治理，烟气(低温碳化焚烧产生)中的颗粒物、焦油、氮氧化物、二氧化硫、氯化氢，气体中的重金属、臭味、二噁英、甲烷等会得到彻底清除，系统可达标排放清洁气体。

(四)附图说明：

图1为本实用新型一种实施方式的结构示意图。

图2为图1实施方式中湍流逆烧储热式二次燃烧炉的结构示意图。

图3(a)为图2中A处的局部放大图。

图3(b)为图2中B处的局部放大图。

图号标识：1、湍流逆烧储热式二次燃烧炉；1-1、炉体；1-2、燃气进口；1-3、燃气出口；1-4、燃烧室；1-5、耐火砖；2、管道；3、低温碳化焚烧炉；4、风机；5、变速旋风装置；6、湍流塔；7、低温等离子氧化器；8、水冷式热交换机；9、耐火吸热层；10、隔热层；11、炉体框架层；12、保温层；13、装饰层；14、炉座；15、反应罐。

(五)具体实施方式：

下面结合附图所示实施方式对本实用新型的技术方案作进一步说明。

本实用新型城市低温碳化焚烧生活垃圾烟气无害化处理系统主要由湍流逆烧储热式二次燃烧炉1、水冷式热交换机8、湍流塔6、变速旋风装置5、低温等离子氧化器7、反应罐15和风机4构成。

所述湍流逆烧储热式二次燃烧炉1的燃气进口1-2(设于炉体1-1顶部的炉壁上)通过管道2连通低温碳化焚烧炉3的排烟口，湍流逆烧储热式二次燃烧炉1的燃气出口1-3(开设于炉体1-1底部的炉壁上)通过管道2连通水冷式热交换机8的下端进气口，所述水冷式热交换机8的上端出气口通过管道2连通湍流塔6的下端进气口，所述湍流塔6的上端出气口通过管道2连通变速旋风装置5的进气口，所述变速旋风装置5内设有水雾喷射机构；变速旋风装置5的出气口通过管道2连通低温等离子氧化器7的进气口，所述低温等离子氧化器7的出气口通过管道2连通反应罐15的下端进气口，所述风机4安装于反应罐15的上端出气口，如图1所示。

为给湍流塔6的喷淋机构和变速旋风装置5的水雾喷射机构提供脱硫剂，本实用新型系统中设有脱硫剂制备装置，所述脱硫剂制备装置通过水管连接湍流塔6的喷淋机构和变速旋风装置5的水雾喷射机构。

本实用新型系统中还设有沥渣装置，所述湍流塔6的排放废水以及变速旋风装置5的排放废水均通过管路汇集沥渣装置，以此将排放废水进行渣水分离处理，实现系统的循环用水。

所述湍流逆烧储热式二次燃烧炉1的结构如图2所示：其主体为立式炉体1-1，所述炉体1-1于炉座14上固定安装，所述炉体1-1顶部的炉壁上设有燃烧室1-4，所述燃烧室1-4上开设有燃气进口1-2，炉体1-1底部的炉壁上开设有燃气出口1-3，所述燃气出口1-3的位置与燃气进口1-2的位置互为180°；炉体1-1内(自底部至顶部)设有由耐火砖1-5搭建的储热结构，所述耐火砖1-5(长、宽、高)以层为单位自下而上砌成，每层耐火砖1-5的排布方式为前后成列、左右成行，相邻层的耐火砖1-5的前后排列方向为90°交叉，具体搭建方案见图3(b)所示，即一层耐火砖1-5中，两块(以宽度方向竖立)耐火砖1-5(以长度方向)前、后排放成列，5列耐火砖1-5左、右排列成行；相邻的另一层耐火砖1-5中，同样是两块耐火砖1-5前、后排放成列，5列耐火砖1-5左、右排列成行，只不过是相邻层的耐火砖1-5的前、后排列方向互为90°交叉。

所述炉体1-1的炉壁有五层结构，分别为以中间骨架为基础的炉体框架层11、所述炉体框架层11内侧的隔热层10、所述隔热层10内侧的耐火吸热层9、炉体框架层11外侧的保温层12和保温层12外侧的装饰层13，如图3(a)。

本实用新型的运行方式：

1、通过燃烧室1-4的点火助燃形式将湍流逆烧储热式二次燃烧炉1的炉体1-1内的耐火砖1-5烧热到700℃以上，之后停止燃烧室1-4的助燃。

2、风机4启动，系统中产生负压，低温碳化焚烧炉3的烟气(含有可燃气体和其他有害、有毒的废气)被抽送入湍流逆烧储热式二次燃烧炉1的炉体1-1内。

3、大量的可燃气体和水蒸气于炉体1-1内自燃，并把炉体1-1的中心温度控制在850℃～1200℃，燃烧时间在2秒以上，实现可燃气体理论上的完全燃烧。

4、剩余的高温有害、有毒烟气进入水冷式热交换机8后降温至300℃以下，换热后的热水作其他项目使用。

5、低温有害、有毒烟气进入湍流塔6，在风力作用下，湍流装置能将喷淋机构喷出的水(包含有脱硫剂)转化为水雾，烟气随同水雾在湍流塔内不断改变方向，烟气中的微粒污染物与水雾反复碰撞，微粒污染物吸水变重而跟水粘连，酸性气体与脱硫剂反应被溶到水里，废水从湍流塔6底部的排水口排出。

6、经湍流塔6处理后的气体(含有少量污染物)被送入变速旋风装置5内部，水雾喷射机构喷出水雾(包含有脱硫剂)，在变速旋风的作用下，剩余的污染物和水雾得以一并去除，干净无水汽和基本无臭气的气体从变速旋风装置5顶部的排气口排出。

7、从变速旋风装置5排出的气体进入低温等离子氧化器7中进行电离。

8、经过低温等离子氧化器7电离后的气体进入反应罐15并稍作停留，以促进自由电子与气体中的有毒物质特别是二噁英的反应。

9、经全面处理完成的洁净气体通过风机4从反应罐15的出气口排出。

10、从湍流塔6底部排水口和变速旋风装置2底部排水口排出的废水通过管路汇集沥渣装置，经渣水分离后的水循环利用于系统中。

Claims (5)

1.城市低温碳化焚烧生活垃圾烟气无害化处理系统，包括二次燃烧装置、烟尘净化装置和有毒气体后续处理装置，其特征在于：所述二次燃烧装置为湍流逆烧储热式二次燃烧炉(1)，所述湍流逆烧储热式二次燃烧炉(1)包括炉体(1-1)，所述炉体(1-1)顶部的炉壁上设有带燃气进口(1-2)的燃烧室(1-4)，所述燃气进口(1-2)连通低温碳化焚烧炉(3)的排烟口，炉体(1-1)底部的炉壁上开设有燃气出口(1-3)，炉体(1-1)内设置耐火砖(1-5)，所述耐火砖(1-5)以层为单位自下而上搭砌，每层耐火砖(1-5)的排布方式为前后成列、左右成行，相邻层的耐火砖(1-5)的前后排列方向互为交叉；所述烟尘净化装置包括湍流塔(6)和变速旋风装置(5)，所述湍流塔(6)的出气口连通变速旋风装置(5)的进气口，所述变速旋风装置(5)内设有水雾喷射机构；所述湍流逆烧储热式二次燃烧炉(1)的燃气出口(1-3)通过水冷式热交换机(8)连接湍流塔(6)的进气口；所述有毒气体后续处理装置包括低温等离子氧化器(7)、反应罐(15)和风机(4)，变速旋风装置(5)的出气口通过低温等离子氧化器(7)连接反应罐(15)的进气口，所述风机(4)安装于反应罐(15)的出气口。

2.根据权利要求1所述的城市低温碳化焚烧生活垃圾烟气无害化处理系统，其特征在于：系统中设有向湍流塔(6)的喷淋机构和变速旋风装置(5)的水雾喷射机构提供脱硫剂的脱硫剂制备装置。

3.根据权利要求1所述的城市低温碳化焚烧生活垃圾烟气无害化处理系统，其特征在于：系统中设有对湍流塔(6)和变速旋风装置(5)的排出废水进行渣水分离的沥渣装置。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的城市低温碳化焚烧生活垃圾烟气无害化处理系统，其特征在于：相邻层的耐火砖(1-5)的前后排列方向为90°交叉。

5.根据权利要求1～3中任意一项所述的城市低温碳化焚烧生活垃圾烟气无害化处理系统，其特征在于：所述炉壁为五层，自内而外分别为耐火吸热层(9)、隔热层(10)、炉体框架层(11)、保温层(12)和装饰层(13)。