CN205443212U

CN205443212U - 一种垃圾热解气化烟气处理系统

Info

Publication number: CN205443212U
Application number: CN201620149991.4U
Authority: CN
Inventors: 李海平
Original assignee: Individual
Current assignee: Guangxi Gaoyuan Environmental Engineering Co ltd
Priority date: 2016-02-29
Filing date: 2016-02-29
Publication date: 2016-08-10
Anticipated expiration: 2026-02-28

Abstract

本实用新型提供一种垃圾热解气化烟气处理系统，包括余热资源回收系统、电捕焦油器、雾化脱酸塔、活性炭喷射器和布袋除尘器，所述余热资源回收系统包括二次风换热器和超导热管式余热锅炉，所述热解炉、二次风换热器、超导热管式余热锅炉、电捕焦油器、雾化脱酸塔、活性炭喷射器、布袋除尘器依次通过管道连接。本烟气处理系统运行成本低、热能高效回收利用、技术流程简单、配套设备少、烟气处理效果好、处理效率高。

Description

一种垃圾热解气化烟气处理系统

技术领域

本实用新型涉及垃圾处理领域，具体是一种垃圾热解气化烟气处理系统。

背景技术

目前城市垃圾处理问题，给人们生活带来的不便和对环境的污染已经不言而喻，据法国环境与能源控制署预计，2020全球的年垃圾量将比现在翻一番多，达20亿吨（目前的年垃圾量为7.7亿吨）。而我国历年来垃圾堆存量已60亿吨，占耕地5亿平方米，全国668个城市中已有200多个处于垃圾的包围中，且年产垃圾量2.2亿吨，并以每年8-10%的速度增长。而另一方面，能源短缺，油价上涨，迫切需要寻找新的替代能源，科学研究发现，垃圾等生物物质可以发电、堆肥、甚至炼油，是一大富矿，垃圾中蕴藏着丰富的能源资源，美国人称其为“第二矿产”，将处理垃圾的行业称作朝阳产业。一九九六年，一些专家对我国城市生活垃圾的成分进行分析统计表明：在城市生活垃圾中，有机物占60%-70%，塑料占8%-9%，纸张类占2%-3%，玻璃占3%-5%及少量金属成分等。可利用的成分达90%，其价值相当可观。我国每年的垃圾可利用价值高达250亿元以上（据四川日报资料）。城市垃圾处理不仅仅是一个城市环保问题，而且是一个十分重要的充分利用资源的可持续发展的战略问题。目前，摆在政府和民众面前的问题是：我们不仅是要把城市脏乱的垃圾清除干净，一埋了之，更重要的是要找出理想有效的方法，将垃圾变废为宝，并实现无害化、减量化、资源化处理，进而推进市场化运作。

目前，垃圾的处理方法，在我国主要为填埋，占85%；次为堆肥，约占10%；只有3%-5%为焚烧处理。填埋占地大，带来二次污染，释放有毒有害气体，污染地下水，滋生病菌等，所以，国内外不少填埋场已开始重新挖走填埋垃圾不留后患。堆肥成本高，肥效低，产品无市场，安全性差。焚烧垃圾温度低，容易产生二恶英等剧毒物质，造成二次污染，且投资巨大，动辄以数亿计。由于我国垃圾热值低，达不到焚烧发电的技术要求，需要添加大量的辅助燃料（油和煤），这样来提高垃圾热值进行发电得不偿失，使垃圾焚烧流程越做越复杂，越做越昂贵，而发电收效甚微，难以维持运行。另外，焚烧在技术上要求处理规模大，才能达到正常运行，我国绝大多数中小城市垃圾日产量在500吨以下，采用数亿元的垃圾焚烧技术是地方财政无法承受的。现在对于拉圾焚烧烟气净化的工艺或系统有很多,如中国专利(专利号CN103185346)所公开的一种废弃物焚烧烟气净化系统及其工艺，采用喷雾脱酸、除尘器、烟气冷却器、烟气洗涤培、烟气再热器的一套处理工艺，在后续的处理工艺中采用了烟气冷却，洗涤，再热的一系列过程，浪费了能源，结构复杂，投资昂贵，维护因难，难以大面积推广使用。

“十二五”规划明确以实现农村垃圾资源化、减量化、无害化处理为基本设计思路,以垃圾分类处理后，热解气化终端处理逐渐向各乡镇、村屯推广，垃圾处理将推行“村收镇运片区处理”新模式，做到垃圾不出镇，顺利破解清洁乡村垃圾处理难题。100吨/天以下规模的中小型热解气化技术越来越多的被村屯乡镇垃圾处理所采纳，热解气化新技术应用于中国农村片区垃圾终端处理具有很强的适应性优势，但与这种垃圾消纳工艺技术相配套的烟气处理系统因处理规模与村屯垃圾处理项目投资局限性，导致项目整体运行效果受到很大影响。原有的垃圾焚烧烟气处理系统已无法简单照搬，必须根据新的垃圾处理工艺配套相适应的烟气处理设备。基于此，本实用新型旨在研究一种与中小型热解气化技术相配套的高效烟气处理系统，以助力热解气化技术的快速普及发展推广。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种运行成本低、技术流程简单、配套设备少、处理效率高的垃圾热解气化烟气处理系统。

为实现上述目的，本实用新型的垃圾热解气化烟气处理系统，包括热解炉，还包括余热资源回收系统、电捕焦油器、雾化脱酸塔、活性炭喷射器和布袋除尘器，所述余热资源回收系统包括二次风换热器和超导热管式余热锅炉，所述热解炉、二次风换热器、超导热管式余热锅炉、电捕焦油器、雾化脱酸塔、活性炭喷射器、布袋除尘器依次通过管道连接。

进一步地，本处理系统还包括烟囱和引风机，除尘布袋器、引风机、烟囱通过管道依次连接，引风机的工作由热解炉内的压力反馈控制。

引风机采用变频控制，引风机的工作由回转热解炉炉膛的压力反馈信号控制，当炉膛内的负压过低时，引风机转速提高，使系统中的负压维持在一定水平之上；当炉膛内的负压过高时，引风机转速降低，以避免不必要的动力消耗。

进一步地，所述二次风换热器包括换热烟箱、陶瓷管、冷风入口和热风出口，陶瓷管设在换热烟箱的内部，冷风入口、热风出口设在换热烟箱的顶部。

从热解炉的二燃室排出850℃的高温烟气，通过二次风换热器的冷风、热风热交换，将高温烟气温度降至600℃左右。

进一步地，所述超导热管式余热锅炉包括超导热管、烟箱通道、蒸汽包和清灰斗，所述蒸汽包位于烟箱通道上方，烟箱通道通过超导热管与蒸汽包连接，清灰斗安装在烟箱通道底部，所述蒸汽包设有蒸汽出口、冷水进口、导流管、分隔板、预热段和蒸发段，蒸汽包被分隔板隔离成预热段和蒸发段两个区域，蒸发段位于靠近二次风换热器一端，预热段通过导流管与蒸发段连接，冷水进口与预热段连接，蒸汽出口与蒸发段连接。

600℃左右的高温烟气，经过烟箱通道，热量被超导热管吸收并传递至蒸汽包，对蒸汽包的蒸发段内的水进行加热使之沸腾气化从而产生蒸汽，蒸汽供生产、生活使用，高温烟气降温至150℃左右。高温烟气在通过烟箱通道的过程中，温度逐步降低，与蒸发段内水的温差变小，不利于热交换，本实用新型将蒸汽包隔离出预热段结构，预热段利用温度逐渐降低的烟气将冷水加热升温，预热至80℃，然后通过导流管注入蒸发段进一步受热蒸发。由于刚进入预热段的冷水温度低，与温度逐渐降低的烟气温差大，有效提高锅炉的蒸发效率。

进一步地，所述电捕焦油器包括壳体、底阀、蜂窝电极管和高压整流元件，底阀安装于壳体底部，蜂窝电极管安装于壳体中部，高压整流元件安装在壳体顶部。

高压整流电器元件的作用是在电极管的起晕电极与沉积电极间产生25k的起晕电压，使得整个蜂窝状电极管成为一个高压电离场。烟气通过电捕焦油器采取下进上出的方式，当含尘或含油雾的气体通过电离场时，粉尘或油雾粒子被强制荷电，带电粒子在电场作用下向沉淀极运动，粘附在沉淀极上失去电荷而被收集，流动性好的焦油则自流而下，从位于壳体底部的底阀排出。

进一步地，所述雾化脱酸塔包括塔体、收集斗、雾化盘和转动装置，所述收集斗安装在塔体底部，转动装置安装在塔体顶部，雾化盘与转动装置连接。

雾化盘在转动装置的驱动下,转速可达10000～20000r/min，脱酸剂石灰粉由雾化盘中间进入塔体中,然后进行扩散与含酸的烟气充分接触，并进行物理与化学反应，生成亚硫酸钙、硫酸钙等固体颗粒，在高速离心作用下被甩向雾化塔侧壁上从而落入下面的清灰斗。

进一步地，所述活性炭喷射器还包括活性炭罐体、文丘里喷射器、搅拌装置和搅拌桨，所述搅拌桨安装在活性炭罐体内部，搅拌桨与搅拌装置连接，活性炭罐体与文丘里喷射器连接。

搅拌装置通过搅拌桨对活性炭罐体中的活性炭进行搅拌均匀，活性炭通过文丘里喷射器输送至系统，活性炭与烟气充分接触发生物理反应，吸附去除二噁英及重金属。

进一步地，所述布袋除尘器包括布袋分布板、鼠笼式布袋、集尘斗、压缩空气罐、脉冲阀和除尘罐，所述布袋分布板安装在除尘罐内，鼠笼式布袋悬挂在布袋分布板上，集尘斗安装在除尘罐底部，脉冲阀安装在除尘罐上部，压缩空气罐与脉冲阀连接。

烟气通过布袋除尘器采取下进上出的方式，烟气进入除尘罐后通过鼠笼式布袋后从袋内向上汇集排出，固体颗粒被截留在鼠笼式布袋的表面。脉冲阀输入压缩空气对鼠笼式布袋进行振打，布袋表面的固体颗粒在振打下落入除尘罐底部的集尘斗，定期进行清理。布袋除尘器烟尘排放浓度小于20mg/Nm³。

进一步地，所述蒸汽包的蒸发段与预热段的长度比为3:1。

本实用新型的实质性特点和进步是：

本实用新型的垃圾热解气化烟气处理系统，具有以下优点：1、处理效果好，将高温烟气在3秒内快速降温至150℃以下，减少其可逆再生合成二恶英的机会，除酸脱臭、烟气彻底无害化，不会造成二次污染，烟尘净化达到国家标准-GB18485现行排放标准；2、热能高效回收利用，节能效果好，中小型热解气化炉效率可提高节能达5%-10%；3、技术流程简单、没有废水处理过程，配套设备少、性价比高，一次性投资省，投资回收期短，一般6至8个月就可收回全部投资；4、设备操作简单，故障率低，烟气处理效率高；5、安装方便，不管是新安装还是改装，均不需要对原热解气化炉进行很大的改动；6、安全可靠，超导热管等温性能好，导热时产生自振不产生圬垢和通风阻力，始终保持良好的传热效率，不影响热解气化炉的正常工况；7、使用寿命长，超导热管余热回收装置使用寿命10年以上，维护简单成本低。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中零部件序号及名称：

热风出口1、陶瓷管2、冷风入口3、换热烟箱4、超导热管5、蒸发段6、蒸汽出口7、导流管8、分隔板9、预热段10、冷水进口11、清灰斗12、烟箱通道13、高压整流元件14、蜂窝电极管15、壳体16、底阀17、塔体18、雾化盘19、转动装置20、收集斗21、活性炭罐体22、搅拌桨23、搅拌装置24、文丘里喷射器25、布袋分布板26、脉冲阀27、压缩空气罐28、鼠笼式布袋29、集尘斗30、除尘罐31、引风机32、烟囱33、热解炉34。

具体实施方式

以下结合附图详细描述本实用新型的实施结构及工作原理。

参看图1所示，本实用新型的垃圾热解气化烟气处理系统，热解炉34、二次风换热器、超导热管式余热锅炉、电捕焦油器、雾化脱酸塔、活性炭喷射器、布袋除尘器依次通过管道连接。

二次风换热器包括换热烟箱4、陶瓷管2、冷风入口3和热风出口1，陶瓷管2设在换热烟箱4的内部，冷风入口3、热风出口1设在换热烟箱4的顶部。从热解炉34的二燃室排出850℃的高温烟气，通过二次风换热器的冷风、热风热交换，将高温烟气温度降至600℃左右。

超导热管式余热锅炉包括超导热管5、烟箱通道13、蒸汽包和清灰斗12，蒸汽包位于烟箱通道13上方，烟箱通道13通过超导热管5与蒸汽包连接，清灰斗12安装在烟箱通道13底部，蒸汽包设有蒸汽出口7、冷水进口11、导流管8、分隔板9、预热段10和蒸发段6，蒸汽包被分隔板9隔离成预热段10和蒸发段6两个区域，蒸发段6与预热段10的长度比为3:1。蒸发段6位于靠近二次风换热器一端，预热段10通过导流管8与蒸发段6连接，冷水进口11与预热段10连接，蒸汽出口7与蒸发段6连接。600℃左右的高温烟气，经过烟箱通道13，热量被超导热管5吸收并传递至蒸汽包，对蒸汽包的蒸发段6内的水进行加热使之沸腾气化从而产生蒸汽，蒸汽供生产、生活使用，高温烟气降温至150℃左右。高温烟气在通过烟箱通道13的过程中，温度逐步降低，与蒸发段6内水的温差变小，不利于热交换，本实用新型将蒸汽包隔离出预热段10结构，预热段10利用温度逐渐降低的烟气将冷水加热升温，预热至80℃，然后通过导流管8注入蒸发段6进一步受热蒸发。由于刚进入预热段10的冷水温度低，与温度逐渐降低的烟气温差大，有效提高锅炉的蒸发效率。

电捕焦油器包括壳体16、底阀17、蜂窝电极管15和高压整流元件14，底阀17安装于壳体16底部，蜂窝电极管15安装于壳体16中部，高压整流元件14安装在壳体16顶部。高压整流电器元件的作用是在电极管的起晕电极与沉积电极间产生25k的起晕电压，使得整个蜂窝状电极管成为一个高压电离场。烟气通过电捕焦油器采取下进上出的方式，当含尘或含油雾的气体通过电离场时，粉尘或油雾粒子被强制荷电，带电粒子在电场作用下向沉淀极运动，粘附在沉淀极上失去电荷而被收集，流动性好的焦油则自流而下，从位于壳体16底部的底阀17排出。

雾化脱酸塔包括塔体18、收集斗21、雾化盘19和转动装置20，收集斗21安装在塔体18底部，转动装置20安装在塔体18顶部，雾化盘19与转动装置20连接。雾化盘19在转动装置20的驱动下,转速可达10000～20000r/min，脱酸剂石灰粉由雾化盘19中间进入塔体18中,然后进行扩散与含酸的烟气充分接触，并进行物理与化学反应，生成亚硫酸钙、硫酸钙等固体颗粒，在高速离心作用下被甩向雾化塔侧壁上从而落入下面的清灰斗12。

活性炭喷射器还包括活性炭罐体22、文丘里喷射器25、搅拌装置24和搅拌桨23，搅拌桨23安装在活性炭罐体22内部，搅拌桨23与搅拌装置24连接，活性炭罐体22与文丘里喷射器25连接。搅拌装置24通过搅拌桨23对活性炭罐体22中的活性炭进行搅拌均匀，活性炭通过文丘里喷射器25输送至系统，活性炭与烟气充分接触发生物理反应，吸附去除二噁英及重金属。

布袋除尘器包括布袋分布板26、鼠笼式布袋29、集尘斗30、压缩空气罐28、脉冲阀27和除尘罐31，布袋分布板26安装在除尘罐31内，鼠笼式布袋29悬挂在布袋分布板26上，集尘斗30安装在除尘罐31底部，脉冲阀27安装在除尘罐31上部，压缩空气罐28与脉冲阀27连接。烟气通过布袋除尘器采取下进上出的方式，烟气进入除尘罐31后通过鼠笼式布袋29后从袋内向上汇集排出，固体颗粒被截留在鼠笼式布袋29的表面。脉冲阀27输入压缩空气对鼠笼式布袋29进行振打，布袋表面的固体颗粒在振打下落入除尘罐31底部的集尘斗30，定期进行清理。布袋除尘器烟尘排放浓度小于20mg/Nm³。

除尘布袋器、引风机32、烟囱33通过管道依次连接，引风机32的工作由热解炉34内的压力反馈控制。引风机32采用变频控制，引风机32的工作由回转热解炉34炉膛的压力反馈信号控制，当炉膛内的负压过低时，引风机32转速提高，使系统中的负压维持在一定水平之上；当炉膛内的负压过高时，引风机32转速降低，以避免不必要的动力消耗。

下面结合附图以及实施例描述本实用新型的工作过程：

实施例

热解炉34的二燃室出口烟气参数如下（过量空气系数1.2）：

本实用新型处理系统的工艺流程是：1）热解炉34正常运行时，经热解炉34的二燃室排出850℃左右的高温烟气通过二次风换热器获得高达300℃的热风，热风有助于二燃室的燃烧工况，同时烟气的温度降低至600℃左右后；2）烟气进入超导热管式余热锅炉，通过超导热管5快速高效进行热交换获得蒸汽，蒸汽可供于生产、生活使用，同时烟气温度降低至150℃以下，避免PCDDs/PCDFs类有害物质的低温再合成；3）然后经电捕焦油器捕集焦油与部分固体颗粒，初步净化烟气以保证后续的布袋除尘器的除尘效果；4）然后烟气再经过雾化脱酸塔，以石灰粉为脱酸剂脱除酸性物质HCl、SO₂等，烟气得到进一步净化；5）再经过活性炭喷射器喷射活性炭吸附脱除臭味、二噁英及重金属；6）最后进入布袋除尘器，经过鼠笼式布袋29过滤。这样经过以上六级净化处理后的烟气达到国家标准GB18485现行排放指标要求，由引风机32引入烟囱33排入大气中。

运行本处理系统，能够脱除烟气中90％以上的SO₂、98%以上的HCl、HF等。烟气排放实测指标如下：

序号	项　目	单　位	测量值	限　值
					1	烟尘	mg/m³	5.7	20
2	一氧化碳	mg/m³	38	80
					3	氮氧化物	mg/m³	130	250
4	二氧化硫	mg/m³	2.17	80
					5	氯化氢	mg/m³	20	50
6	汞	mg/m³	0.01	0.05
					7	镉	mg/m³	0.0057	0.1
8	铅类	mg/m³	0.01	1.0
					9	二噁英	ngTEQ/m³	0.00058	0.1

Claims

1.一种垃圾热解气化烟气处理系统，包括热解炉（34），其特征在于：还包括余热资源回收系统、电捕焦油器、雾化脱酸塔、活性炭喷射器和布袋除尘器，所述余热资源回收系统包括二次风换热器和超导热管式余热锅炉，所述热解炉（34）、二次风换热器、超导热管式余热锅炉、电捕焦油器、雾化脱酸塔、活性炭喷射器、布袋除尘器依次通过管道连接。

2.根据权利要求1所述的垃圾热解气化烟气处理系统，其特征在于：还包括烟囱（33）和引风机（32），除尘布袋器、引风机（32）、烟囱（33）通过管道依次连接，引风机（32）的工作由热解炉（34）内的压力反馈控制。

3.根据权利要求1所述的垃圾热解气化烟气处理系统，其特征在于：所述二次风换热器包括换热烟箱（4）、陶瓷管（2）、冷风入口（3）和热风出口（1），陶瓷管（2）设在换热烟箱（4）的内部，冷风入口（3）、热风出口（1）设在换热烟箱（4）的顶部。

4.根据权利要求1所述的垃圾热解气化烟气处理系统，其特征在于：所述超导热管式余热锅炉包括超导热管（5）、烟箱通道（13）、蒸汽包和清灰斗（12），所述蒸汽包位于烟箱通道（13）上方，烟箱通道（13）通过超导热管（5）与蒸汽包连接，清灰斗（12）安装在烟箱通道（13）底部，所述蒸汽包设有蒸汽出口（7）、冷水进口（11）、导流管（8）、分隔板（9）、预热段（10）和蒸发段（6），蒸汽包被分隔板（9）隔离成预热段（10）和蒸发段（6）两个区域，蒸发段（6）位于靠近二次风换热器一端，预热段（10）通过导流管（8）与蒸发段（6）连接，冷水进口（11）与预热段（10）连接，蒸汽出口（7）与蒸发段（6）连接。

5.根据权利要求1所述的垃圾热解气化烟气处理系统，其特征在于：所述电捕焦油器包括壳体（16）、底阀（17）、蜂窝电极管（15）和高压整流元件（14），底阀（17）安装于壳体（16）底部，蜂窝电极管（15）安装于壳体（16）中部，高压整流元件（14）安装在壳体（16）顶部。

6.根据权利要求1所述的垃圾热解气化烟气处理系统，其特征在于：所述雾化脱酸塔包括塔体（18）、收集斗（21）、雾化盘（19）和转动装置（20），所述收集斗（21）安装在塔体（18）底部，转动装置（20）安装在塔体（18）顶部，雾化盘（19）与转动装置（20）连接。

7.根据权利要求1所述的垃圾热解气化烟气处理系统，其特征在于：所述活性炭喷射器还包括活性炭罐体（22）、文丘里喷射器（25）、搅拌装置（24）和搅拌桨（23），所述搅拌桨（23）安装在活性炭罐体（22）内部，搅拌桨（23）与搅拌装置（24）连接，活性炭罐体（22）与文丘里喷射器（25）连接。

8.根据权利要求1所述的垃圾热解气化烟气处理系统，其特征在于：所述布袋除尘器包括布袋分布板（26）、鼠笼式布袋（29）、集尘斗（30）、压缩空气罐（28）、脉冲阀（27）和除尘罐（31），所述布袋分布板（26）安装在除尘罐（31）内，鼠笼式布袋（29）悬挂在布袋分布板（26）上，集尘斗（30）安装在除尘罐（31）底部，脉冲阀（27）安装在除尘罐（31）上部，压缩空气罐（28）与脉冲阀（27）连接。

9.根据权利要求4所述的垃圾热解气化烟气处理系统，其特征在于：所述蒸汽包的蒸发段（6）与预热段（10）的长度比为3:1。