CN206739308U - 一种烟气燃烧室及环保型生活垃圾焚烧系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种烟气燃烧室及环保型生活垃圾焚烧系统，焚烧炉内分别设有炭化区段和焚烧区段，垃圾炭化后再进入焚烧区段；焚烧区段上部空间为垃圾燃烧室，垃圾燃烧室的排烟口管道连接其顶部的烟气燃烧室的进烟口，烟气燃烧室的排烟口与一级热交换器相通；炭化区段上部空间与引风机的进气口管道连接，引风机的排气口管道连接烟气燃烧室底部；在一级热交换器后的主烟道设烟气旁路管道口与炭化区段管道连接。本实用新型能有效治理垃圾焚烧产生的二噁英排放并大幅度降低成本，垃圾焚烧前不须分拣，不须添加补助燃料，垃圾烘干、炭化和燃烧、烟气燃烧的温度和时间均可控，垃圾燃烧充分，二噁英裂解充分彻底，能有效阻止二噁英重生成，烟气排放优于国家标准。

Description

一种烟气燃烧室及环保型生活垃圾焚烧系统

技术领域

本实用新型属生活垃圾焚烧炉技术领域，尤其是一种烟气燃烧室及环保型生活垃圾焚烧系统。

背景技术

生活垃圾焚烧由于减量化明显，对环境污染相对易于控制，焚烧余热可以利用，占地相对填埋较小，可持续使用，被认为生活垃圾处理较好方法之一。关键点在于，生活垃圾焚烧中含有二噁英类有害物，主要是生活垃圾中含有氯元素，有机质经焚烧生成的，并以气态或附着在烟尘上存在于烟气中。二噁英有剧毒致癌性，标准状态下呈固态，熔点303－305℃，极难溶于水，容易在生物体内积累，并难于排出，705℃以下相当稳定，高于此温度即开始分解，一般环境温度下不易从表面挥发。另外，垃圾焚烧烟气在金属催化剂、低温条件下可生成。因此，有效治理控制二噁英，使得烟气排放达到国家控制标准就成为垃圾焚烧的关键点。

根据二噁英的理化性质、产生机理，随着科技进步，垃圾焚烧产生的二噁英在技术上得到了有效的治理控制，行之有效的主要措施有：3T+E(Temperature,Time,Turbulence+Excess Oxygen)原则，即温度、时间、湍流+足氧，活性炭喷射吸附、布袋除尘器去除、烟气急速降温阻止二噁英再生以及组合工艺。据统计，国内已投入的垃圾项目二噁英排放浓度基本都能控制在0.1ngTEQ/m³以下。二噁英治理控制技术的选择不是难点。难点在于治理控制的成本很高。

目前，我国大城市广泛采用的炉排炉二噁英治理控制的成本很高，主要原因是：一是焚烧炉的烘干区、燃烧区、烟气处理区、退温基本上是各自独立进行，没有构成一种合理的系统结构，燃烧炉的温度要控制在850℃的高温，须添加助燃物料，必须增加成本。二是垃圾燃烧和烟气燃烧是在同一炉室空间内进行，很难坚持达到3T+E原则的充分必要条件，烟气中的二噁英不能有效地被分解，烟气由850℃冷却至200℃以下的过程中，未能有效削弱二噁英重生成的环境条件，致烟气中二噁英含量较高。只能无奈地采取被动式的治理控制措施：3T+E原则+活性炭吸咐+布袋去除，成本必然居高不下，这就是炉排炉在我国特别是中小城市和乡镇难于推广的根本原因。

实用新型内容

针对上述存在的问题，本实用新型要解决的技术问题是提供一种烟气燃烧室及环保型生活垃圾焚烧系统，有效治理垃圾焚烧产生的二噁英排放并大幅度降低成本，垃圾焚烧前不须分拣，不须添加补助燃料，垃圾烘干、炭化和燃烧、烟气燃烧的温度和时间均可控，垃圾燃烧充分，二噁英裂解充分彻底，能有效阻止二噁英重生成，烟气排放优于国家标准。

本实用新型以如下技术方案解决上述技术问题：

一种烟气燃烧室，所述烟气燃烧室为倒U字型腔室，腔室内阵列有SiSiC阻尼板，底部分别设有进烟口和排烟口。

一种环保型生活垃圾焚烧系统，包括焚烧炉，还包括所述的烟气燃烧室；

焚烧炉内分别设置有炭化区段和焚烧区段，垃圾经过炭化区段炭化后再进入焚烧区段焚烧；焚烧区段上部的空间为垃圾燃烧室，垃圾燃烧室顶部设置有烟气燃烧室，烟气燃烧室的进烟口管道连接垃圾燃烧室的排烟口，烟气燃烧室的排烟口与一级热交换器相通；炭化区段上部空间设置有管道与引风机的进气口连接，引风机的排气口与烟气燃烧室底部管道连接；在一级热交换器后的主烟道设置有一个烟气旁路管道口与炭化区段管道连通。

所述炉体为水平隧道炉体，炉体内依序分为垃圾装载区段、烘干区段、炭化区段、焚烧区段和熄火区段，各区段分别设有各自独立的供气通风系统；

水平隧道炉体内设置有垃圾焚烧车轨道，垃圾焚烧车在焚烧车自动调度系统控制下沿垃圾焚烧车轨道在垃圾装载区段、烘干区段、炭化区段、焚烧区段、熄火区段以及炉外的卸灰区之间循环往复连续运行；

所述烘干区段上部空腔与蒸汽除臭净化系统管道相通；

烟气燃烧室的排烟口依序与一级热交换器、二级热交换器和三级热交换器连接；

所述一级热交换器和三级热交换器均为气体热交换器；一级热交换器的热空气出口分别与焚烧区段和烟气燃烧室管道连接；三级热交换器的热空气出口与烘干区段管道连接。

所述垃圾焚烧车的车壁采用高强度陶瓷纤维轻型砖砌成，砖形采用上下咬合形，砖缝采用陶瓷纤维纸，车壁上部用耐高温粘胶粘贴一层石墨化的碳纤维布，车壁的内壁喷涂一层耐高温的陶瓷纤维和碳化硅的混合涂料。

本实用新型的优点在于：

1、垃圾烘干、炭化、燃烧区段温度和时间可控，特别是固体垃圾燃烧时温度控制在650℃以下，能减少固体垃圾中的金属气化而产生HCL、CuCl2，减少二噁英合成。

2、烟气燃烧室与固体垃圾燃烧室分开，不在同一炉室内，烟气燃烧室具有特定开关和结构，能有效控制达到3T+E原则的充分必要条件，即烟气进入烟气燃烧室内能自动形成湍流状态且无死角，由炭化区提供助燃气体，一级热交换器提供助燃热风，确保烟气在850℃以上高温足氧充分燃烧2S以上，其中的二噁英充分彻底分解。850℃以上高温燃烧所需的助燃气体由炭化区提供，助燃热风由一级交换器提供，燃烧的直接成本几乎为零。

3、在烟气燃烧室的排烟口连接一组热交换器，实现高温烟气从850℃以上降至500℃左右，热量回收利用。然后，烟气进入烟气净化系统，由500℃左右迅速下降200℃以下，很容易控制在1S以内，从而有效阻止烟气中二噁英重生成。

4、本实用新型的环保型生活垃圾焚烧系统运用系统工程整体性原理，系统结构决定系统功能，合理良好的系统结构能实现1+1>2。以垃圾燃烧的烘干、炭化、垃圾燃烧、烟气燃烧、退温、热交换等设备装置为元素构建一个控制系统，用管道将各个设备装置有机连接，使垃圾热解炭化产生的可燃气体、固体垃圾燃烧产生的热量、热交换器回收加热的热风通过管道输送到相关的设备装置，构成合理良好的系统结构，在系统结构作用下，垃圾充分彻底燃烧，有效治理控制二噁英，而垃圾烘干、炭化、燃烧的直接成本和烟气燃烧的直接成本几乎为零，系统成本大幅度下降。

5、本实用新型的环保型生活垃圾焚烧系统，垃圾焚烧前不须分拣，不须添加补助燃料，运行成本低，烟气焚烧彻底，烟气排放优于国家标准，特别适于焚烧低热值、含水量高的城镇生活垃圾。

附图说明

图1是本实用新型环保型生活垃圾焚烧系统的纵向剖视图。

图2是图1的A-A向剖视图。

图3是图1的B-B向剖视图。

图4是图2的C-C向剖视图。

图5是垃圾焚烧车的正立面图。

图6是垃圾焚烧车的侧立面图。

图7是垃圾焚烧车车壁砖中直墙砖的立体结构示意图。

图8是垃圾焚烧车车壁砖中角砖的立体结构示意图。

图中：

1-液压推车器 2-入口调度车 3-垃圾装载区段 4-烘干区段 5-炭化区段 6-焚烧区段 7-熄火区段 8-焚烧车轨道 9-灰烬车 10-出口调度车 11-垃圾焚烧车 12-卸灰区13-垃圾燃烧室 14-阻尼板 15-烟气燃烧室 16-引风机 17-垃圾装载口 18-蒸汽管道 19-桥式抓斗吊机 20-垃圾贮库 21-蒸汽除臭净化系统 22-飞灰自动排放系统 23-焚烧车回程轨道 24-助燃空气管道 25-一级热交换器 26-烟气旁路管道口 27-二级热交换器 28-三级热交换器 29-炉外供气管道 30-炉内供气管道 31-烟气出口 32- 冷空气入口 33-一腔室 34-三腔室 35-热空气出口 36-五腔室 37-烟气入口 38-第四组热交换管 39-四腔室 40-第三组热交换管 41-第二组热交换管 42-第一组热交换管 43-二腔室 44-自动卸灰系统 45-炉条自动翻转系统 46-行轮 47-积灰室通风口 48- 车壁 49-通风管 50-碳纤维布 51-直墙砖 52-角砖。

具体实施方式

如图1所示，本实例的环保型生活垃圾焚烧系统建设在一块平整的场地上，由垃圾贮库20、水平隧道炉体、垃圾焚烧车11、焚烧车自动调度系统、烟气燃烧室15、蒸汽除臭净化系统21、烟气换热冷却系统、烟气净化系统、灰烬车9、引风机16、烟囱等设备组成。

垃圾贮库20内设置有桥式抓斗吊机19，垃圾贮库20顶上设置有蒸汽除臭净化系统21(可以采用现有的蒸汽除臭净化系统如紫外线光解臭氧净化器)，运行时用于净化烘干区段4的垃圾蒸发出来的蒸汽，停炉时净化垃圾贮库20中的垃圾发酵蒸发出来的蒸汽，垃圾贮库20有一条导气管，运行时将贮库中的垃圾发酵蒸发出来的蒸汽导出，作垃圾焚烧的助燃空气。这样的装置可保证焚烧炉不管是否运行，都致使贮库中形成负压，使垃圾贮库中的垃圾发酵蒸发出来的臭蒸汽不能溢出库外，污染周边环境。

本实施例的垃圾焚烧炉采用一种长度140米的水平隧道炉体，可日焚烧生活垃圾200吨，水平隧道炉体按其功能依序分为垃圾装载区段3、烘干区段4、炭化区段5、焚烧区段6、熄火区段7，各区段按其功能分别设置有各自独立的供气通风系统，如图3所示，供气通风系统由炉外供气管道29和炉内供气管道30组成，炉外供气管道29有多个通风孔与炉内供气管道30相通，炉内供气管道30与当前位置的垃圾焚烧车11风道系统相通。如图1所示，水平隧道炉内设置有纵向垃圾焚烧车轨道8，运行时由液压推车器1将垃圾焚烧车11一辆接一辆推入水平隧道炉内，垃圾焚烧车11沿轨道向前运行，依序进入垃圾装载区段3，用桥式抓斗吊机19将垃圾抓入垃圾装载口17，垃圾掉入当前的垃圾焚烧车11，垃圾焚烧车11被装满垃圾；垃圾焚烧车 11沿轨道又进入烘干区段4，垃圾被烘干；再进入炭化区段5，垃圾被热分解为焦炭和可燃气体；然后进入焚烧区段6，垃圾热分解形成的焦炭被充分燃烧；又进入熄火区段7，垃圾焚烧车11 灰烬被熄火并冷却。

然后垃圾焚烧车11出炉进入卸灰区12，卸灰区12设置有自动卸灰装置，卸灰区12内焚烧车轨道8底下有一辆灰烬车9，用于接纳卸出的灰烬，卸灰区是一个密闭的空间，卸灰时飞出的灰尘用引风机抽入布袋除尘器净化。自动卸灰后，垃圾焚烧车11又被推入出口调度车10上，由焚烧车自动调度系统通过焚烧车回程轨道23，返回到隧道炉的入口调度车2上，又再被液压推车器1推入水平隧道炉体内，如此循环往复连续运行。

如图5和图6所示，垃圾焚烧车11由车壁48、行轮46、积灰室、炉条自动翻转系统45、风道系统、自动卸灰系统44组成。风道系统由若干条通风管49和若干条炉条组成，通风管49在垃圾焚烧车11内有向下的空气出口。运行时，由于垃圾焚烧炉内形成空气负压，炉内供气管道30的气体可通过积灰室通风口47进入积灰室，再由炉条间隙进入垃圾间隙，另外，炉内供气管道30的气体可通过通风管49进入垃圾间隙，再由垃圾间隙上升至垃圾焚烧炉内的上部空间。垃圾焚烧车的车壁采用高强度陶瓷纤维轻型砖砌成，其比重控制在0.6以下，以减轻车的重量，砖形采用如图7和图8所示的上下咬合形，直墙采用直墙砖51，品字型砖缝，转角采用角砖52，水平砖缝采用1毫米厚的陶瓷纤维纸，垂直砖缝采用3毫米厚的陶瓷纤维纸，不用砂浆，车壁上部用耐高温粘胶粘贴一层石墨化的碳纤维布50，有效提高车壁的抗热震功能，确保永久使用。车壁的内壁喷涂一层耐高温的陶瓷纤维和碳化硅的混合涂料，有效提高车壁的抗磨损功能，运行时应经常捡查车内壁，一旦发现涂层磨损严重，应及时加喷涂料，以确保正常运行。

如图1和图2所示，焚烧区段6上部由炉膛顶部内表面与焚烧车顶形成的空腔为垃圾燃烧室13。垃圾燃烧室13顶部设置有烟气燃烧室15，烟气燃烧室15的进烟口设置有管道与垃圾燃烧室13排烟口相通，烟气燃烧室15排烟口依序与一级热交换器25、二级热交换器27、三级热交换器28相通。

烘干区段4上部空腔有蒸汽管道18与蒸汽除臭净化系统21相通，运行时，垃圾在烘干区段蒸发的蒸汽被蒸汽除臭净化系统21抽取，蒸馏水分后经臭氧裂解净化后排放，垃圾烘干的热源由三级热交换器28加热的热风供给，该热风温度约150℃。

炭化区段5上部空间设置有管道与引风机16进气口相通，引风机16排气口与烟气燃烧室 15底部相通。在一级热交换器25后的主烟道开设有一个烟气旁路管道口26，与炭化区段5炉外供气管道29相通，运行时，将温度约600℃的烟气从一级热交换器25后的主烟道导入炭化区段5，作为炭化热源。由于烟气含氧量少，炭化区段5的垃圾热分解出来的可燃气体绝大部分没有被燃烧，被引风机16抽入烟气燃烧室15燃烧，作为提高烟气燃烧室15温度的热源。

焚烧区段6的助燃空气由一级热交换器25加热的热风(温度约300℃)和熄火区段7加热的热风供给，而垃圾燃烧室13的烟气被排入其上部的烟气燃烧室15，由于烟气中含有未燃尽的碳，也作为提高烟气燃烧室15温度的热源。

烟气燃烧室15的助燃空气也是由一级热交换器25加热的热风(温度约300℃)通过助燃供气管道24从烟气燃烧室底部通入。烟气燃烧室15为一个倒U字型腔室，使烟气从烟气燃烧室 15底部进入后能自然形成湍流，并且无死角；烟气燃烧室15内阵列有SiSiC阻尼板14。运行时，垃圾燃烧室13排入的烟气、由炭化区段5抽入的可燃气体以及助燃空气进入烟气燃烧室15，在高温环境下被燃烧，燃烧的烟气穿过阻尼板14的间隙上升到烟气燃烧室15的顶部，然后又在顶部转了180度的弯，向下穿过阻尼板14的间隙到达烟气燃烧室15的排烟口，进入一级热交换器25。由于烟气转弯时产生较大的湍流，烟气被充分搅拌均匀，燃烧特别彻底。又由于阻尼板14导热系数高，能起到蓄热、放热的作用，室温波动少。又由于气体被阻尼，产生较大的湍流，又起到了搅拌气体的作用。

烟气燃烧室15设置有积灰自动排放系统22，将沉积的积灰排掉，以保证长时间运行。

烟气燃烧室15设置有温度自动控制系统，当温度低时自动增加助燃空气供应量，温度过高时自动减少助燃空气供应量。垃圾燃烧室13也设置有温度自动控制系统，当温度低时自动增加燃料，即加快推入垃圾焚烧车速度；温度过高时自动减少燃料，即减慢推入垃圾焚烧车速度。烟气燃烧室15又设置有供气自动控制系统，当烟气含氧低时增加供气量，当烟气含氧高时减少供气量，以确保烟气燃烧彻底。

运行时，烟气燃烧室15的烟气依序排入一级热交换器25、二级热交换器27、三级热交换器28。

一级热交换器25是一个气体热交换器，如图4所示，由主烟道、第一组热交换管42、第二组热交换管41、第三组热交换管40、第四组热交换管38、一腔室33、二腔室43、三腔室34、四腔室39、五腔室36组成，由于烟气温度高，四组热交换管均采用SiSiC管换热，运行时，高温烟气从主烟道的烟气入口37进入，依序从第一组热交换管42、第二组热交换管41、第三组热交换管40、第四组热交换管38的间隙通过，再从主烟道的烟气出口31排出，因此四组热交换管被加热。垃圾贮库20送来的臭空气，从冷空气入口32进入一腔室33，再从第一组热交换管42内通过进入二腔室43，在通过热交换管过程中被热交换管加热膨胀，再在二腔室43转180 度弯从第二组热交换管41内通过进入三腔室34，在转弯过程中产生较大的涡流，又起到了搅拌气体的作用。如此依序再从第三组热交换管道40、四腔室39、第四组热交换管道38进入五腔室36，臭空气加热到300℃左右，再从热空气出口35分别排到焚烧区段6和烟气燃烧室15，作为助燃空气，从而大大提高了垃圾焚烧的温度，在垃圾焚烧运行过程中，不须添加补助燃料，也能达到所需的温度。

一级热交换器25也设置有积灰自动排放系统，将沉积的积灰排掉，以保证长时间运行。

二级热交换器27是一个蒸汽锅炉，产生的蒸汽可用于发电或其它应用。

三级热交换器28也是一个气体热交换器，由于烟气温度不高，采用铝合金热交换管换热，可将垃圾贮库20送入的臭气加热到150℃左右，然后通过管道送入烘干区段，作为烘干区段4 的热源。

烟气燃烧室15、一级热交换器25、二级热交换器27、三级热交换器28连接紧凑，烟气通过三个热交换器的时间少于四秒，烟气温度被冷却至500℃左右，然后烟气被导入烟气净化系统 (如余热锅炉、热水器等)，由500℃下降至200℃以下控制在1秒以内，有效阻止烟气中二噁英重生成。烟气经烟气净化系统净化后，被抽风机抽入烟囱排放，由于抽风机强力抽风，致使烟气净化系统、热交换器、焚烧区段、垃圾贮库等设备形成空气负压，在运行过程中臭气不会从设备溢出，并利于烟气运行流畅。

燃烧炉壁及烟气燃烧室外壁等高温隔断体采用足够厚度的陶瓷纤维隔热层以减少热损失。

本实例的环保型生活垃圾焚烧系统，垃圾焚烧前不须分拣，运行成本低，特别适于焚烧低热值、含水量高的城镇生活垃圾。在运行过程中，不须添加补助燃料，垃圾燃烧室温度可有效控制在650℃以下，烟气燃烧室温度可有效控制在850℃/2秒以上，烟气中含氧能有效控制在 2％～4％范围内，烟气中的HCL、CuCL₂和碳的含量极其低微，烟气由500℃以上冷却至200℃以下的时间控制在1秒以内，冷却中重生成二噁英极其低微，经烟气净化系统净化后，烟气排放优于国家现行标准。

Claims (4)

1.一种烟气燃烧室，其特征是：所述烟气燃烧室为倒U字型腔室，腔室内阵列有SiSiC阻尼板，底部分别设有进烟口和排烟口。

2.一种环保型生活垃圾焚烧系统，包括焚烧炉，其特征是：还包括如权利要求1所述的烟气燃烧室；

焚烧炉内分别设置有炭化区段和焚烧区段，垃圾经过炭化区段炭化后再进入焚烧区段焚烧；焚烧区段上部的空间为垃圾燃烧室，垃圾燃烧室顶部设置有烟气燃烧室，烟气燃烧室的进烟口管道连接垃圾燃烧室的排烟口，烟气燃烧室的排烟口与一级热交换器相通；炭化区段上部空间设置有管道与引风机的进气口连接，引风机的排气口与烟气燃烧室底部管道连接；在一级热交换器后的主烟道设置有一个烟气旁路管道口与炭化区段管道连通。

3.如权利要求2所述的一种环保型生活垃圾焚烧系统，其特征是：所述焚烧炉的炉体为水平隧道炉体，炉体内依序分为垃圾装载区段、烘干区段、炭化区段、焚烧区段和熄火区段，各区段分别设有各自独立的供气通风系统；

水平隧道炉体内设置有垃圾焚烧车轨道，垃圾焚烧车在焚烧车自动调度系统控制下沿垃圾焚烧车轨道在垃圾装载区段、烘干区段、炭化区段、焚烧区段、熄火区段以及炉外的卸灰区之间循环往复连续运行；

所述烘干区段上部空腔与蒸汽除臭净化系统管道相通；

烟气燃烧室的排烟口依序与一级热交换器、二级热交换器和三级热交换器连接；

所述一级热交换器和三级热交换器均为气体热交换器；一级热交换器的热空气出口分别与焚烧区段和烟气燃烧室管道连接；三级热交换器的热空气出口与烘干区段管道连接。

4.如权利要求3所述的一种环保型生活垃圾焚烧系统，其特征是：所述垃圾焚烧车的车壁采用高强度陶瓷纤维轻型砖砌成，砖形采用上下咬合形，砖缝采用陶瓷纤维纸，车壁上部用耐高温粘胶粘贴一层石墨化的碳纤维布，车壁的内壁喷涂一层涂料层。