CN204806407U - 一种垃圾焚烧节能减排系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种垃圾焚烧节能减排系统，该系统包括：液氮低温储罐、液氮汽化器、液氧低温储罐、液氧汽化器、第一流量控制阀、臭氧发生器、液氮低温储罐通过液氮汽化器的支路连通液氮低温粉碎机的垃圾进料通道；液氧低温储罐和垃圾焚烧设备的燃烧送风风道通过液氧低温储罐汽化支路连通；臭氧发生器的本体设置有出口，所述出口通过管路连通位于所述垃圾焚烧设备之后的排烟管道；本方案综合考虑垃圾处理各阶段因素，其一，利用液氮低温脆化粉碎前的垃圾，提高粉碎效率及后期燃烧完全性；其二，垃圾燃烧阶段富氧燃烧，促使垃圾燃烧充分；其三，燃烧后废气利用臭氧与烟气中的NO等物质进行氧化，进而达到节能减排的目的。

Description

一种垃圾焚烧节能减排系统

技术领域

本实用新型涉及环保技术领域，具体涉及一种垃圾焚烧节能减排系统。

背景技术

随着城市规模的不断扩大，垃圾处理成为人类日益关注的社会问题。

一般而言，垃圾处理主要有以下三种方式：填埋法、堆肥法和焚烧法，垃圾填埋法虽然应用广泛，但是占用土地资源比较大，并且会对地下水等资源造成二次污染，在垃圾围城日益严重的今天，其应用前景不容乐观。堆肥法所适用的垃圾种类不多，基本上仅限于餐厨垃圾等，无法处理塑料袋等难以降解的垃圾。焚烧法是利用燃烧炉将垃圾进行燃烧，该方法解决了以上两种方法占用土地资源和塑料难降解垃圾处理问题。

焚烧法曾在发达国家有过广泛应用，但是由于垃圾热值较低，湿度较大，现有方法燃烧不够充分，容易造成空气污染，尤其燃烧产生二恶英，二恶英污染一直也未得到有效解决方案，从而限制了该方法的应用。

并且，在焚烧过程中垃圾水分越多，燃烧越不充分，烟气对环境的污染越严重。

有鉴于此，亟待另辟蹊径针对垃圾焚烧提供一种节能减排技术，以有效克服现有技术存在的上述缺陷。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型解决的技术问题在于提供一种垃圾焚烧节能减排系统，综合考虑燃烧和燃烧后废气处理两方面，以达到节能减排的目的。

与现有技术相比，本实用新型提供了一种垃圾焚烧节能减排系统，包括：

液氮低温储罐，用于存储液氮；

液氮汽化器，其汽化支路连通所述液氮低温储罐和液氮低温粉碎机的垃圾进料通道；

液氧低温储罐，用于储存液氧；

液氧汽化器，其汽化支路连通所述液氧低温储罐和垃圾焚烧设备的燃烧送风风道；

第一流量控制阀，设于所述液氧汽化器的出气管路，用于控制由所述液氧低温储氧罐的出口流出的汽化氧气流量；和

臭氧发生器，用于生产臭氧，所述臭氧发生器的本体设置有出口，所述出口通过管路连通位于所述垃圾焚烧设备之后的排烟管道。

本实用新型考虑因素比较全面，首先，在垃圾粉碎环节设置液氮低温储罐，以液氮为冷源，使垃圾冷却在低温下实现碎化易粉碎状态，，这样进入粉碎机的垃圾更容易被粉碎成小块，小块垃圾更容易晾干或烘干，并且有利于焚烧时完全燃烧。

其次，在垃圾焚烧环节在燃烧设备进风管位置增设有富氧燃烧技术手段，采用液氧低温储罐存储液氧，液氧经汽化器汽化形成气态氧气后，输送至焚烧设备(煤粉燃烧器后煤粉燃烧锅炉等)的燃烧送风风道，以通过富氧燃烧提高设备燃烧效率，减少污染物排放。利用液氧汽化方式提供富氧燃烧所需氧气，可大大降低富氧燃烧成本。

并且，设置臭氧发生器，臭氧发生器中生产的臭氧通入排烟管道中，可以与烟气中的NO等进行氧化生成二氧化氮，然后再与氢氧化钠或尿素反应，可最大限度的降低排入外界空气中的污染成分。

故，本实用新型综合考虑垃圾燃烧前粉碎、燃烧阶段、燃烧后废气处理三方面，以达到节能减排的目的。

可选的，还包括：

所述第一流量控制阀为第一电控阀；

氧气浓度传感器，设置在所述送风风道中；和

控制器，根据所述氧气浓度传感器采取的氧气浓度信号，输出开度调节信号至所述第一电控阀的控制端口。

可选的，还包括：

反应器，其内腔用于容置与CO反应的颗粒物质；所述反应器的本体具有进气口和出气口，所述反应器设于所述引风机和烟气出口之间的排烟管道，所述垃圾焚烧设备的烟气从所述进气口进入经所述反应器的内腔，由所述出气口流向所述烟气出口；

所述臭氧发生器的出口连通所述反应器的出气口位置的排气管道。

可选的，所述与CO反应的物质具体为I₂O₅、Fe₂O₃、CuO、霍加拉特剂其中一者或几者的混合物。

可选的，还包括：

调压阀，所述调压阀设于所述液氧汽化器的出口与所述第一流量控制阀的连通管路。

可选的，还包括：

容器，所述容器具有吸收剂液腔和排气腔；所述容器的本体开设有连通所述吸收剂液腔的进口，以及连通所述排气腔的出口；

所述容器设置于所述反应器的下游排烟管路，所述反应器的出气口连通所述进口，以便所述反应器的气体流入所述吸收剂液腔；所述吸收剂液腔用于容置吸收废气中颗粒物和/或所述反应器散发出物质的吸收剂；

所述臭氧发生器的出口通过管路连接于所述容器和所述反应器之间的连通管路；或，

所述臭氧发生器通过单独管路直接连通所述吸收剂液腔，以便所述臭氧发生器中的臭氧进入所述吸液剂液腔。

可选的，所述容器中的吸收剂为脂性物质或碱性物质或脂性物质液体和碱性溶液混合物。

可选的，还包括设置于所述吸收剂液腔内的曝气头，所述曝气头的进口连通所述容器的本体上开设的进口。

可选的，所述控制器为焚烧设备的电控系统ECU。

附图说明

图1为第一实施例所述垃圾焚烧节能减排系统的工作简图；

图2为第二实施例所述垃圾焚烧节能减排系统的工作简图；

图3为第三实施例所述垃圾焚烧节能减排系统的工作简图。

图1-图3中：

臭氧发生器1、容器2、第二电控阀3、液氮低温储罐4、液氮汽化器5、粉碎机6、液氧低温储罐7、液氧汽化器8、垃圾焚烧设备9、送风风道91、减压阀10、反应器11、第一电控阀12、氧气浓度传感器13、控制器14、液位传感器16、烟气出口20、空气分离机70。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种垃圾焚烧节能减排系统，综合考虑燃烧和燃烧后废气处理两方面，以达到节能减排的目的。下面结合说明书附图具体说明本实施方式。

本实用新型针对垃圾焚烧性能作以下优化，如图1所示，该垃圾焚烧节能减排系统增设有低温粉碎手段。其中，设置有用于存储液氮的液氮低温储罐4，以提供垃圾脆化的低温氮气，该液氮低温储罐4可以安装于粉碎机6的附近，液氮低温储罐4通过液氮汽化器5的汽化支路连通液氮低温粉碎机6的垃圾进料通道。粉碎机6为现有成熟产品，一般包括料仓、粉碎部件、引风机、旋风器、振动筛等部件，各部分具体结构请参考现有技术，本文不做详述。垃圾在低温液氮的环境中容易脆化，被催化的垃圾进入粉碎机6中，更易被粉碎成小块，不仅提高了垃圾粉碎设备的粉碎效率，而且，与大块垃圾相比，小块垃圾更容易风干或烘干，在燃烧炉中燃烧更充分，降低燃烧难度，大大降低因垃圾不充分燃烧产生的污染物。

其次该垃圾焚烧节能减排系统增设有富氧燃烧手段。其中，设置存储液氧的液氧低温储罐7，以提供富氧燃烧所需要的氧气，该液氧低温储罐7可以安装在垃圾焚烧设备附近的安全位置。该液氧低温储罐7的出液口连接至液氧汽化器8，液氧汽化器8的汽化支路连通液氧低温储罐7和垃圾焚烧设备9的燃烧送风风道91，由此可与风机(图中未示出)吸入的空气混合，以供燃烧使用。这样通过富氧燃烧提高设备燃烧效率，减少污染物排放。利用液氧汽化方式提供富氧燃烧所需氧气，可大大降低富氧燃烧成本。

该液氧汽化器8、液氮汽化器5可以采用直接加热原理或者间接加热原理的汽化器形式，只要能够可靠实现液氧、液氮汽化均可。特别是，该液氧汽化器8的热源支路可以引自焚烧设备9(锅炉)排放口(图中未示出)，也就是说，将液氧汽化器8的热源支路并联或串联于垃圾焚烧设备排放口至外界烟气出口20的通路，从而有效利用排放热量，节省汽化成本。自液氧汽化器8输出气态氧气的压力可能存在压力波动，为了确保燃烧的安全稳定性，可以在液氧汽化器8与送风风道91之间的管路上设置减压阀10，以将氧气压力减至安全出口压力。并且，在液氧汽化器8的出口管路上设置第一流量控制阀，用于控制由所述液氧低温储氧罐的出口流出的汽化氧气流量。

另外，除对焚烧设备9上游燃烧段进行治理外，本文还进一步对焚烧燃烧后的烟气治理，请再次参考图1，本文还进一步设置臭氧发生器1，用于生产臭氧，优先选择液氧汽化后的氧气做气源。臭氧发生器1的本体设置有出口，通过管路连通位于所述垃圾焚烧设备9之后的排烟管道，具体地出口可以通过管路连通位于引风机和烟气出口20之间的排烟管道。这样，臭氧发生器1中生产的臭氧通入排烟管道中，可以将烟气中的NO氧化成二氧化氮，然后再与氢氧化钠或尿素反应，可最大限度的降低排入外界空气中的污染成分。臭氧发生器1可以采用现有技术制作，具体结构在此不做赘述。

故，本实用新型综合考虑垃圾燃粉碎前脆化、燃烧阶段富氧燃烧、燃烧后废气氧化处理三方面，以达到节能减排的目的。

此外，基于上述设计构思可以进一步增加自动控制功能，以提升该垃圾焚烧节能减排系统的可操作性。

本方案与第一实施例相比，增加了自动控制功能；为了清楚示出两者的区别和联系，相同功能构件在图中采用了相同的标记进行标示。如图1和2所示，设置在液氧汽化器8的出气管路的第一流量控制阀为第一电控阀12，并在焚烧设备9送风风道91中设置有氧气浓度传感器13，实际系统运行时，氧气浓度传感器13可以实时采集送风风道91内的当前氧浓度，并发送至控制器14，以根据氧气浓度传感器13采用的氧气浓度信号，输出开度调节信号至第一电控阀12的控制端口，以控制燃烧用氧浓度。具体可以高、低电平信号的形式输出指令。

同理，臭氧发生器1的出口位置也可以设置第二电控阀3，控制臭氧出口量。

此外，在上述各实施例的基础上，系统可以继续增加反应器11，其内腔用于容置与CO反应的颗粒物质；反应器11的本体具有进气口和出气口，反应器11设于引风机和烟气出口20之间的排烟管道，垃圾焚烧设备9的烟气从进气口进入经反应器11的内腔，由出气口流向外界；臭氧发生器1的出口连通反应器11的出气口位置的排气管道。

其中，与CO反应的物质具体I₂O₅、Fe₂O₃、CuO、霍加拉特剂其中一者或者几者的混合物。现以尾气反应器11中盛装有Na₂O₂、CuO固体颗粒为例介绍技术效果。

焚烧设备9中燃烧的烟气中含有NO_x、CO等有毒气体，烟气通入反应器11中时，烟气会将CuO或霍加拉特剂固体颗粒吹起，并与固体颗粒充分接触，从而发生化学反应，CuO或霍加拉特剂可与CO在加热条件下反应，从而降低CO的排放量。

进一步地，垃圾焚烧节能减排系统还可以包括调压阀，调压阀可以为减压阀10，其设于液氧汽化器8的出口与第一控制阀的连通管路。

反应器11的本体可以为不锈钢材质，不锈钢材质不易与碱性或酸性物质发生反应，具有比较长的使用寿命。

经反应器11的出口排出的烟气虽然其中的绝大部分有害气体已经被去除，但是反应器11中的部分颗粒在气流的作用下，容易随烟气被带离反应器11内部，故本文还进一步采取了以下措施。

本文所提供的垃圾焚烧节能减排系统还可以进一步地包括容器2，容器2具有吸收剂液腔和排气腔；容器2的本体开设有连通吸收剂液腔的进口，以及连通排气腔的出口。容器2中的吸收剂为脂性物质或碱性物质或脂性物质液体和碱性溶液混合物，即容器2中的吸收液体为脂性物质液体或碱性液体或脂性物质液体和碱性液体的混合物。该实施方式中利用二恶英具有脂溶性的特征，将随烟气排放出的二恶英和重金属污染物排入脂性液体中，避免向空气中直接排放，随烟气排出的颗粒物则沉淀于水中，达到综合减排目的。

并且，废气经碱性物质水溶液后，气体中的无机盐类有害物质再处理，沉淀于水中。也可以为碱性物质，碱性物质可以为Na₂O₂等强氧化物，也可以是尿素、NaOH、Ca(OH)₂等。

容器2设置于反应器11的下游排气管路，反应器11的出气口连通进口，以便反应器11的气体流入吸收剂液腔；吸收剂液腔用于容置吸收烟气中颗粒物和/或反应器11散发出物质的吸收剂。容器2上可以进一步设置液位传感器16，检测容器2内液体的液位。

臭氧发生器1的出口可以连通发生器和容器2之间的管路，如图2所示，臭氧发生器1的出口也可以直接通过第二控制阀连通容器2的吸收剂液腔，如图1和图3所示。

因反应器11中散发出来的物质绝大多数为钠盐类反应后产物，钠盐易溶于水，所以容器2内的吸收剂可以为水。经过反应器11后的烟气通过管道排入容器2内的水中，通过水过滤后，将烟气中颗粒物和反应器11散发出的物质吸收，最终经容器2上的出口排至外界环境中。

当然，容器2内部还可以设置曝气头，防止水花过大，曝气头设置于吸收剂液腔内，曝气头的进口连通容器2的本体上开设的进口；曝气头可以优选进气时布气膜上微孔自行鼓胀胀开，确保气体通过，而在停止曝气时，布气膜上的可变微孔呈封闭状态，具体可以采用现有技术实现，故本文不再赘述。

这样，本方案所提供的垃圾焚烧节能减排系统可以将垃圾粉碎前低温脆化处理、燃烧时的富氧燃烧、尾气处理时的氧化还原以及碱性、脂性溶液吸收有机结合综合运用于垃圾焚烧节能减排领域。

需要明确的是，可以采用如图所示独立设置的控制器14，也可以将相应的控制器14功能集成于采集元件，例如，氧气浓度传感器13可以采用集成该控制功能的氧气浓度变送器，当氧含量达到一预定浓度时，发出高电平信号至第一电控阀12，调大阀开度；而当氧含量低于另一预定浓度时，发出低电平信号至第一电控阀12，调小阀开度。由于上述控制功能的集成，可以采用现有技术实现，本文不再赘述。

并且，上述各实施方式中的液氧低温储罐4和液氮低温储罐7可以为两种罐体，分别盛装液氧和液氮，如图1和图3所示，当然，也可以为空气分离设备70，如图2所示。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种垃圾焚烧节能减排系统，其特征在于，包括：

液氮低温储罐(4)，用于存储液氮；

液氮汽化器(5)，其汽化支路连通所述液氮低温储罐(4)和液氮低温粉碎机(6)的垃圾进料通道；

液氧低温储罐(7)，用于储存液氧；

液氧汽化器(8)，其汽化支路连通所述液氧低温储罐(7)和垃圾焚烧设备(9)的燃烧送风风道；

第一流量控制阀，设于所述液氧汽化器(8)的出气管路，用于控制由所述液氧低温储罐(7)的出口流出的汽化氧气流量；和

臭氧发生器(1)，用于生产臭氧，所述臭氧发生器(1)的本体设置有出口，所述出口通过管路连通位于所述垃圾焚烧设备(9)之后的排烟管道。

2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧节能减排系统，其特征在于，

所述第一流量控制阀为第一电控阀(12)；还包括：

氧气浓度传感器(13)，设置在所述送风风道(91)中；和

控制器(14)，根据所述氧气浓度传感器(13)采取的氧气浓度信号，输出开度调节信号至所述第一电控阀(12)的控制端口。

3.根据权利要求1所述的垃圾焚烧节能减排系统，其特征在于，还包括：

反应器(11)，其内腔用于容置与CO反应的颗粒物质；所述反应器(11)的本体具有进气口和出气口，所述反应器(11)设于引风机和烟气出口之间的排烟管道，所述垃圾焚烧设备(9)的烟气从所述进气口进入经所述反应器(11)的内腔，由所述出气口流向所述烟气出口；

所述臭氧发生器(1)的出口连通所述反应器(11)的出气口位置的排气管道。

4.根据权利要求3所述的垃圾焚烧节能减排系统，其特征在于，

所述与CO反应的物质具体为I₂O₅、Fe₂O₃、CuO、霍加拉特剂其中一者或几者的混合物。

5.根据权利要求1所述的垃圾焚烧节能减排系统，其特征在于，还包括：

调压阀，所述调压阀设于所述液氧汽化器(8)的出口与所述第一流量控制阀的连通管路。

6.根据权利要求3或4所述的垃圾焚烧节能减排系统，其特征在于，还包括：

容器(2)，所述容器(2)具有吸收剂液腔和排气腔；所述容器(2)的本体开设有连通所述吸收剂液腔的进口，以及连通所述排气腔的出口；

所述容器(2)设置于所述反应器(11)的下游排烟管路，所述反应器(11)的出气口连通所述进口，以便所述反应器(11)的气体流入所述吸收剂液腔；所述吸收剂液腔用于容置吸收废气中颗粒物和/或所述反应器(11)散发出物质的吸收剂；

所述臭氧发生器(1)的出口通过管路连接于所述容器(2)和所述反应器(11)之间的连通管路；或，

所述臭氧发生器(1)通过单独管路直接连通所述吸收剂液腔，以便所述臭氧发生器(1)中的臭氧进入所述吸收剂液腔。

7.根据权利要求6所述的垃圾焚烧节能减排系统，其特征在于，所述容器中的吸收剂为脂性物质或碱性物质或脂性物质液体和碱性溶液混合物。

8.根据权利要求6所述的垃圾焚烧节能减排系统，其特征在于，还包括设置于所述吸收剂液腔内的曝气头，所述曝气头的进口连通所述容器(2)的本体上开设的进口。

9.根据权利要求2所述的垃圾焚烧节能减排系统，其特征在于，

所述控制器(14)为焚烧设备的电控系统ECU。