CN210267234U - 一种基于双熔池的固废气化熔融焚烧系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于双熔池的固废气化熔融焚烧系统。目前固废气化熔融焚烧技术的单一熔融池存在流场死区、二燃室的热量没有充分用于炉渣熔融等问题。本实用新型的气化熔融炉包括进料口、干燥风接口、气化风集管、气化风支管、熔融风集管、熔融风支管和气化熔融炉炉体；熔融室由上熔池、下熔池、下熔池挡堰、熔融燃烧器、折烟墙和熔融室炉体组成；二燃室包括二次风接口、二燃室炉体、二燃室出口和熔融渣出口。本实用新型将固废在气化熔融炉中干燥、干馏、气化和熔融，产生一次熔渣和烟气；再经上熔池、下熔池和二燃室的多次粉尘捕集和熔融，熔融渣经水淬得到金属合金和玻璃体，烟气排放指标好。

Description

一种基于双熔池的固废气化熔融焚烧系统

技术领域

本实用新型涉及一种固废气化熔融焚烧系统，尤其是涉及一种基于双熔池的固废气化熔融焚烧系统。

背景技术

固废为固体废物的简称，根据《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》的释义，是指在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中的气态的物品、物质以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质。

固废分为工业固体废物、生活垃圾和危险废物。工业固体废物，是指在工业生产活动中产生的固体废物。生活垃圾，是指在日常生活中或者为日常生活提供服务的活动中产生的固体废物以及法律、行政法规规定视为生活垃圾的固体废物。危险废物，简称危废，是指列入国家危险废物名录或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有危险特性的固体废物。

为了环境保护，固废需要得到妥善处置和利用。处置，是指将固体废物焚烧和用其他改变固体废物的物理、化学、生物特性的方法，达到减少已产生的固体废物数量、缩小固体废物体积、减少或者消除其危险成份的活动，或者将固体废物最终置于符合环境保护规定要求的填埋场的活动。利用，是指从固体废物中提取物质作为原材料或者燃料的活动。

固废处理的目的是达到无害化、减量化和资源化。目前比较成熟的固废处置技术为焚烧技术，焚烧工艺主要有机械炉排式、流化床式、回转窑式和气化熔融式为主。固废一般均含有重金属、S、Cl和F等元素的一种或多种，若焚烧方式不当会有不同程度的重金属、二噁英、氯化氢、硫氧化物、氮氧化物及氟化物随同烟囱或灰渣一起排放到环境中。

气化熔融焚烧技术是指将固废中的有机组分气化和无机组分熔融相结合，在余热利用的同时，熔融渣经水淬急冷后得到金属合金和玻璃体；金属合金直接回收用于金属冶炼，玻璃体可以直接回收并综合利用如作为优良的建筑材料；二噁英和重金属等二次污染物排放值降至最低。

根据固废气化与灰渣熔融反应容器的异同以及不同的处理对象，气化熔融焚烧技术分为：两步法气化熔融焚烧技术和直接气化熔融焚烧技术。

两步法气化熔融焚烧技术是将固废首先置于一台气化炉中进行气化，产生可燃气和炉渣，再在另一台熔融炉中进行可燃气焚烧和气化残留物高温熔融处理；处置过程是将气化过程和熔融焚烧过程分别置于两个相对独立的设备中进行，然后将气化炉和熔融炉通过可燃气管道有机地结合为一个整体，形成一个完整的固废气化熔融焚烧工艺流程。该工艺适合于炉渣鉴定为一般固体物的固废处置，如生活垃圾气化熔融焚烧技术的应用，该工艺的气化炉一般采用流化床气化技术。

直接气化熔融焚烧技术又称一步法气化熔融焚烧技术，是将固废的气化过程和熔融过程置于一个设备中进行，再在气化熔融炉的气相出口连接二燃室，因此整个工艺过程设备简单化、投资强度小、运行成本低和操作维护容易。该工艺适合于炉渣鉴定为危险废物的固废处置，如危废气化熔融焚烧技术的应用；该工艺的气化熔融炉一般采用竖井炉式、高炉型和等离子体式等技术。

直接气化熔融焚烧技术一般选用移动床反应器，移动床反应器是用以实现气固相反应过程或液固相反应过程的反应器。在反应器顶部连续加入颗粒状或块状固体反应物或催化剂，随着反应的进行，固体物料逐渐下移，最后自底部连续卸出。流体则自下而上或自上而下通过固体床层，以进行反应，分别称为逆流式移动床反应器和顺流式移动床反应器。

直接气化熔融焚烧技术在固废领域的应用，还存在如下不足：

(1)气化熔融焚烧技术的熔融池一般设于气化熔融炉的底部，固废直接压在熔融池上，受熔融池周向布置的风口的助燃空气流量、压力以及供风方式的局限，熔融池的流场可划分为三个区域：气液两相流、湍流区和死区；死区的区域大小，影响了固废的处置效果，如熔融渣的热灼减率、二噁英分解效果和重金属固化效果等；

(2)直接气化熔融焚烧技术的气化熔融炉采用逆流式移动床反应器为主，气化熔融炉气相出口连接二燃室；气化熔融炉虽然做到了固废的气化过程和熔融过程置于一个设备中进行，但二燃室与气化熔融炉的底部熔融室为两套相对独立的设备系统，二燃室出口虽然设有余热利用设备，但二燃室的热量没有充分用于炉渣熔融，有待技术提升；

(3)移动床反应器用于固废直接气化熔融焚烧技术，控制固废的均匀下移比较困难，容易出现床层偏析和架窑，生产连续性和稳定性差；

(4)熔融渣和软化的固废粘滞系数大，为了穿透床层阻力，气化风和熔融风所需的压力高，系统运行电耗高；

(5)由于熔融池需要维持高温环境，必需保障熔融池的氧量充足，一般均采用富氧和氧气气化熔融焚烧技术，制氧成本高；

(6)移动床反应器用于固废直接气化熔融焚烧技术，由于不可避免的布风不匀，易导致炉内温度场的波动，一旦局部温度超过了灰熔点，会导致气化熔融炉结焦和架窑；处理结焦和架窑劳动负荷大、生产负荷低、安全性差和严重影响设备使用寿命。

(7)直接气化熔融焚烧技术的二燃室排出的烟气粉尘含量高，余热利用设备的结焦、腐蚀和磨损严重。

发明内容

本实用新型目的是针对目前固废处置技术以焚烧为主，易引起重金属、飞灰和二噁英排放等二次环境污染，以及目前固废气化熔融焚烧技术的单一熔融池存在流场死区、二燃室的热量没有充分用于炉渣熔融，以及气化熔融炉普遍存在的布风不匀、易结焦和架窑、熔融池高压运行、制氧成本高、生产连续性和稳定性差等问题，提供一种基于双熔池的固废气化熔融焚烧系统，在物料适应性上，不但能应用于工业固体废物和生活垃圾，更是适用于危险废物的无害化、减量化和资源化处置；在应用领域上，不但能适应固废处置，还能拓展到在石油化工行业、水利水电行业、建筑建材行业和冶金矿产行业中的应用。

本实用新型包括气化熔融炉、熔融室和二燃室；

所述的气化熔融炉包括进料口、干燥风接口、气化风集管、气化风支管、熔融风集管、熔融风支管和气化熔融炉炉体；气化熔融炉炉体内腔由上至下依次为空层、干燥层、气化层和熔融层；所述的气化熔融炉炉体开设有与熔融室连通的底部出口；干燥风接口位于气化熔融炉炉体侧部，干燥风接口的出气端连通空层；干燥风选用空气时，干燥风接口的进气端通过管道连通余热利用设备的空气预热器一，空气预热器一通过管道连通鼓风机一的出风口，鼓风机一的进风口开放，空气预热器一向空层供入的干燥风温度为0～250℃；干燥风选用氧气或富氧时，干燥风接口的进气端通过管道连通制氧机组，干燥风温度为常温；进料口位于气化熔融炉炉体顶部或侧部；进料口的出料端连通空层，密封进料机构设置在进料口的进料端。

所述的气化风支管设有沿周向均布的两根以上，气化风支管的出气端连通气化熔融炉的气化层；每根气化风支管的进气端通过管道连通环状的气化风集管的一个出气口；气化风选用空气时，气化风集管的进气端通过管道连通余热利用设备的空气预热器二，空气预热器二通过管道连通鼓风机二的出风口，鼓风机二的进风口开放，空气预热器二向气化层供入的气化风温度为0～600℃；气化风选用氧气或富氧时，气化风集管的进气端通过管道连通制氧机组，气化风温度为常温；气化风选用空气与水蒸气混合气时，气化风集管的进气端通过管道连通余热利用设备的空气预热器二，空气预热器二通过管道连通鼓风机二的出风口，鼓风机二的进风口开放，水蒸汽管与气化风集管的进气端通过管道连通，气化风集管输出的气化风温度为0～600℃；气化风选用氧气与水蒸气混合气或富氧与水蒸气混合气时，气化风集管的进气端通过管道同时连通制氧机组和水蒸汽管，气化风集管输出的气化风温度为20～80℃。

所述的熔融风支管设有沿周向均布的两根以上，熔融风支管的出气端连通气化熔融炉的熔融层；每根熔融风支管的进气端通过管道连通环状的熔融风集管的一个出气口；熔融风选用空气时，熔融风集管的进气端通过管道连通余热利用设备的空气预热器三，空气预热器三通过管道连通鼓风机三的出风口，鼓风机三的进风口开放，空气预热器三向熔融层供入的熔融风温度为0～600℃；熔融风选用氧气或富氧时，熔融风集管的进气端通过管道连通制氧机组，熔融风温度为常温。

所述的熔融室由上熔池、下熔池、下熔池挡堰、熔融燃烧器、折烟墙和熔融室炉体组成；熔融室炉体的进口连通气化熔融炉炉体的底部出口；所述的下熔池位于熔融室炉体底部，上熔池固定于下熔池上，并同轴设置在气化熔融炉炉体的底部出口正下方，上熔池顶部为凹台，凹台底面面积大于气化熔融炉炉体的底部出口面积；所述的下熔池设有下熔池挡堰，熔融室炉体顶部设有折烟墙，折烟墙比下熔池挡堰靠近上熔池设置；折烟墙底面低于上熔池顶面设置，下熔池挡堰顶面低于折烟墙的底面设置；下熔池挡堰和折烟墙之间的空间为熔融室炉体的出口；所述的熔融室中设置温度传感器，温度传感器的信号输出端接控制器；熔融燃烧器位于熔融室炉体侧部，由控制器控制；熔融室的温度设定在1300～1500℃。

所述的二燃室包括二次风接口、二燃室炉体、二燃室出口和熔融渣出口；二燃室炉体的进口连通熔融室炉体的出口；熔融渣出口设置在熔融室炉体底部，熔融渣出口的进口端连通二燃室炉体内腔，出口端开放设置；二燃室出口的进口端连通二燃室炉体内腔，出口端通过管道连通余热利用设备；熔融渣出口正下方设置水池；二次风接口设置在靠近二燃室炉体的进口位置；二次风接口的出气端连通二燃室炉体的内腔；二次风选用空气时，二次风接口的进气端通过管道连通余热利用设备的空气预热器四，空气预热器四通过管道连通鼓风机四的出风口，鼓风机四的进风口开放，空气预热器四向二燃室14供入的二次风温度为0～600℃；二次风选用氧气或富氧时，二次风接口的进气端通过管道连通制氧机组，二次风温度为常温；在熔融室炉体也设置有二次风接口，两根以上的二次风接口设置在靠近熔融燃烧器两侧，二次风接口的出气端连通熔融室炉体的内腔，熔融室的二次风接口与二燃室的二次风接口的进气端通过管道连通。

进一步，所述的干燥层和气化层之间形成干馏层，干馏层的温度源于气化层的热辐射和热传导。

进一步，每根熔融风支管同轴内置一根熔融补燃支管，熔融风支管的内径大于熔融补燃支管的外径；熔融风支管和熔融补燃支管组成熔融层的辅助燃料燃烧器；熔融补燃支管的出口端连通气化熔融炉的熔融层，进口端通过管道连通环状的燃料集管，燃料集管和熔融补燃支管的连通管道上设置电动调节阀；电动调节阀由控制器控制；燃料集管通过管道连通煤粉制粉系统、秸秆制粉系统、燃料油系统或天然气系统的一种。

进一步，顶吹氧枪垂直向下同轴固定在气化熔融炉炉体顶部，顶吹氧枪的进气端通过管道与制氧机组或空气压缩机组中的一种设备连通；顶吹氧枪与制氧机组或空气压缩机组的连通管道上设置电动调节阀；电动调节阀由控制器控制；顶吹氧枪的出气端伸入气化熔融炉炉体的气化层位置；顶吹氧枪供入气体的温度为常温。

进一步，每根气化风支管同轴内置一根气化补燃支管，气化风支管的内径大于气化补燃支管的外径；气化风支管和气化补燃支管组成气化层的辅助燃料燃烧器；气化补燃支管的出口端连通气化熔融炉的气化层，进口端通过管道连通环状的燃料集管，燃料集管和气化补燃支管的连通管道上设置电动调节阀；电动调节阀由控制器控制；燃料集管通过管道连通煤粉制粉系统、秸秆制粉系统、燃料油系统或天然气系统的一种。

本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型将气化熔融炉、熔融室和二燃室有机整合，在同一个反应器内实现了气化、熔融和焚烧的全过程，是一种直接气化熔融焚烧技术；

(2)本实用新型的气化熔融炉，采用顺流式移动床反应器，稳定运行工况下，炉内固废的料位维持在进料口下沿附近，分层鼓入干燥风、气化风和熔融风，炉内物料自动形成空层、干燥层、干馏层、气化层和熔融层的结构，干馏层和气化层产生的可燃气在熔融层高温焚烧，熔融层物料迅速熔融，热能利用效率高，固废配伍热值要求低，对气化风和熔融风的要求低，采用空气即能达到气化熔融要求，空气预热后的气化熔融效果更优；

(3)本实用新型的气化熔融炉，气化风支管同轴安装气化补燃支管，如出现气化熔融炉内物料的热值配伍过低，导致气化层不稳定引起熔融层的温度下降进而影响固废处理能力时，通过气化补燃支管向炉内补充煤粉、秸秆粉、燃料油或天然气等辅助燃料，增加气化层可燃气产量，提升熔融层温度，能迅速恢复气化熔融产能；

(4)本实用新型的气化熔融炉，在顶部中心向下垂直布置有顶吹氧枪，出气端定位于气化层上方，顶吹氧枪辅助气化层中心区域补氧或空气压缩，解决了移动床反应器设备大型化固有的布风不匀引起的气化强度低、可燃气品质差，易导致熔融层中心区域温度低影响气化熔融效率的问题；

(5)本实用新型的气化熔融炉，熔融风支管同轴安装熔融补燃支管，构成多支辅助燃料燃烧器熔融焚烧系统，在熔融层温度偏低时，通过熔融补燃支管向炉内补充煤粉、秸秆粉、燃料油和天然气等辅助燃料，维持气化熔融系统的温度场稳定，解决了常规气化熔融炉结焦和架窑的运行可靠性问题；

(6)本实用新型的熔融室，具有上熔池和下熔池的双熔池布局，上熔池蓄积来自熔融层的熔融渣、承托软化炉渣和未及充分熔融焚烧的固废，为熔融室拓展出足够的气相空间；进一步地，具有气相空间的熔融室，能实现弱氧化性氛围，更适合固废处置的不同熔融渣产品需求；更进一步地，具有气相空间的熔融室与二燃室有机结合，实现了本实用新型的常压运行条件，干燥风、气化风和熔融风的运行压力低，装置制造成本低，系统动力运行成本低，设备安全性高；

(7)本实用新型的熔融室，布置有熔融燃烧器，为启炉的升温设备，也是维持熔融室恒温的设备，进一步保障了气化熔融焚烧系统的稳定化运行；

(8)本实用新型基于双熔池的熔融室，其上熔池凹台承托物料的外沿形成稳定的高温烟气环并向四周高速喷射，受熔融室炉体和折烟墙的折烟，该烟气流向下流向下熔池并进一步流向二燃室，熔融室的温度关联了熔融层的温度场；监测熔融室的温度为气相空间温度监测，相对于监测熔融层的固相空间，更易于实现且仪表寿命长，系统生产连续性好；

(9)本实用新型将来自熔融层的高温烟气夹带的粉尘，在上熔池一次捕集熔融，在下熔池二次捕集熔融，在二燃室三次捕集并充分燃烬，抑制二噁英重新合成的催化载体，减轻余热利用设备的换热面结焦问题；

(10)本实用新型将固废炉渣在熔融层一次熔融，在上熔池二次熔融，在下熔池三次熔融，在二燃室四次熔融，消除了单一熔融池设计的流场死区，反应时间充分，利于晶格固化，固废处置效果好，熔融渣水淬形成的玻璃体热灼减率低，二噁英分解彻底，重金属固化效果好，可以作为很好的建筑材料；

(11)本实用新型在熔融室出口设置折烟墙，稳定上熔池的高温烟气流场，延长烟气停留时间，进一步沉降少量烟气夹带粉尘，还能增强烟气对熔融渣的辐射热。

附图说明

图1是本实用新型的气化熔融炉采用顺流式移动床反应器的工作原理示意图；

图2是本实用新型的系统结构示意图。

图中：1、顶吹氧枪，2、进料口，3、气化熔融炉，4、熔融风集管，5、熔融风支管，6、熔融补燃支管，7、燃料集管，8、熔融燃烧器，9、熔融室炉体，10、熔融室，11、上熔池，12、下熔池，13、下熔池挡堰，14、二燃室，15、二燃室炉体，16、熔融渣出口，17、水池，18、二燃室出口，19、二次风接口，20、折烟墙，21、气化补燃支管，22、气化风支管，23、气化风集管，24、气化熔融炉炉体，25、干燥风接口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1和图2所示，一种基于双熔池的固废气化熔融焚烧系统，包括气化熔融炉3、熔融室10和二燃室14；

气化熔融炉3由进料口2、干燥风接口25、气化风集管23、气化风支管22、顶吹氧枪1、熔融风集管4、熔融风支管5、熔融补燃支管6、燃料集管7、气化补燃支管21和气化熔融炉炉体24组成；顺流式移动床气化熔融炉的固有特点，气化熔融炉炉体24内腔由上至下依次为空层、干燥层、气化层和熔融层；气化熔融炉炉体24开设有与熔融室10连通的底部出口；干燥风接口25位于气化熔融炉炉体24侧部，干燥风接口25的出气端连通空层；干燥风选用空气时，干燥风接口25的进气端通过管道连通余热利用设备的空气预热器一，空气预热器一通过管道连通鼓风机一的出风口，鼓风机一的进风口开放，鼓风机一鼓出的空气经余热利用设备的空气预热器一预热后向空层供入干燥风，干燥风温度为0～250℃；干燥风选用氧气或富氧时，干燥风接口25的进气端通过管道连通制氧机组，干燥风温度为常温；根据所选的密封进料机构的具体机型和固废特性，选择进料口2位于气化熔融炉炉体24顶部或侧部；进料口2的出料端连通空层，密封进料机构设置在进料口2的进料端；将固废通过密封进料机构送入气化熔融炉炉体24内，防止炉内气流外溢；密封进料机构采用单钟罩加料器、双钟罩加料器、推杆机构、锁气阀或螺旋输送机等加料输送机械的一种。

气化风支管22设有沿周向均布的两根以上，气化风支管22的出气端连通气化熔融炉3的气化层；每根气化风支管22的进气端通过管道连通环状的气化风集管23的一个出气口；气化风选用空气时，气化风集管23的进气端通过管道连通余热利用设备的空气预热器二，空气预热器二通过管道连通鼓风机二的出风口，鼓风机二的进风口开放，鼓风机二鼓出的空气经余热利用设备的空气预热器二预热后向气化层供入气化风，气化风温度为0～600℃；气化风选用氧气或富氧时，气化风集管23的进气端通过管道连通制氧机组，气化风温度为常温；气化风选用空气与水蒸气混合气时，气化风集管23的进气端通过管道连通余热利用设备的空气预热器二，空气预热器二通过管道连通鼓风机二的出风口，鼓风机二的进风口开放，水蒸汽管与气化风集管23的进气端通过管道连通，鼓风机二鼓出的空气经余热利用设备的空气预热器二预热后再与水蒸汽管内通入的水蒸气混合均匀形成气化风供入气化层，气化风温度为0～600℃；气化风选用氧气与水蒸气混合气或富氧与水蒸气混合气时，气化风集管23的进气端通过管道同时连通制氧机组和水蒸汽管，制氧机组输出的氧气或富氧与水蒸汽管内通入的水蒸汽混合均匀形成气化风供入气化层，气化风温度为20～80℃；顶吹氧枪1垂直向下同轴固定在气化熔融炉炉体24顶部，顶吹氧枪1的进气端通过管道与制氧机组或空气压缩机组中的一种设备连通；顶吹氧枪1与制氧机组或空气压缩机组的连通管道上设置电动调节阀；顶吹氧枪1的出气端伸入气化熔融炉炉体24的气化层位置，辅助气化层中心区域补氧或补充压缩空气，顶吹氧枪1供入气体的温度为常温。每根气化风支管22同轴内置一根气化补燃支管21，气化风支管22的内径大于气化补燃支管21的外径；气化风支管22和气化补燃支管21组成气化层的辅助燃料燃烧器；气化风支管22和气化补燃支管21同轴安装为本实用新型的常用安装方式，可参考气体燃烧器、液体燃烧器和煤粉燃烧器等结构；气化补燃支管21的出口端连通气化熔融炉3的气化层，进口端通过管道连通环状的燃料集管7，燃料集管7和气化补燃支管21的连通管道上设置电动调节阀；燃料集管7通过管道连通煤粉制粉系统、秸秆制粉系统、燃料油系统或天然气系统的一种。

熔融风支管5设有沿周向均布的两根以上，熔融风支管5的出气端连通气化熔融炉3的熔融层；每根熔融风支管5的进气端通过管道连通环状的熔融风集管4的一个出气口；熔融风选用空气时，熔融风集管4的进气端通过管道连通余热利用设备的空气预热器三，空气预热器三通过管道连通鼓风机三的出风口，鼓风机三的进风口开放，鼓风机三鼓出的空气经余热利用设备的空气预热器三预热后向熔融层供入熔融风，熔融风温度为0～600℃；熔融风选用氧气或富氧时，熔融风集管4的进气端通过管道连通制氧机组，熔融风温度为常温；每根熔融风支管5同轴内置一根熔融补燃支管6，熔融风支管5的内径大于熔融补燃支管6的外径；熔融风支管5和熔融补燃支管6组成熔融层的辅助燃料燃烧器；熔融风支管5和熔融补燃支管6同轴安装为本实用新型的常用安装方式，可参考气体燃烧器、液体燃烧器和煤粉燃烧器等结构；熔融补燃支管6的出口端连通气化熔融炉3的熔融层，进口端通过管道连通环状的燃料集管7，燃料集管7和熔融补燃支管6的连通管道上设置电动调节阀；燃料集管7通过管道连通煤粉制粉系统、秸秆制粉系统、燃料油系统或天然气系统的一种；所有电动调节阀均由控制器控制。

熔融室10由上熔池11、下熔池12、下熔池挡堰13、熔融燃烧器8、折烟墙20和熔融室炉体9组成；熔融室炉体9的进口连通气化熔融炉炉体24的底部出口；下熔池12位于熔融室炉体9底部，上熔池11固定于下熔池12上，并同轴设置在气化熔融炉炉体24的底部出口正下方，上熔池11顶部为凹台，凹台底面面积大于气化熔融炉炉体24的底部出口面积；下熔池12设有下熔池挡堰13，熔融室炉体9顶部设有折烟墙20，折烟墙20比下熔池挡堰13靠近上熔池11设置；折烟墙20底面低于上熔池11顶面设置，下熔池挡堰13顶面低于折烟墙20的底面设置；下熔池挡堰13和折烟墙20之间的空间为熔融室炉体9的出口；折烟墙20促使熔融室10的烟气先向下强制折弯再流向二燃室14；熔融室10中设置温度传感器，温度传感器的信号输出端接控制器；根据炉渣的量和熔点不同，熔融室10的温度设定在1300～1500℃；熔融燃烧器8位于熔融室炉体9侧部，确保熔融室10的炉温稳定。

二燃室14包括二次风接口19、二燃室炉体15、二燃室出口18和熔融渣出口16；二燃室炉体15的进口连通熔融室炉体9的出口；熔融渣出口16设置在熔融室炉体9底部，熔融渣出口16的进口端连通二燃室炉体15内腔，出口端开放设置；二燃室出口18的进口端连通二燃室炉体15内腔，出口端通过管道连通余热利用设备；熔融渣出口16正下方设置水池17；水池17设有自动补水装置、溢流装置、抽湿装置和捞渣机等，用于熔融渣水淬并将水淬渣排出水池；二次风接口19设置在靠近二燃室炉体15的进口位置；二次风接口的出气端连通二燃室炉体15的内腔；二次风选用空气时，二次风接口19的进气端通过管道连通余热利用设备的空气预热器四，空气预热器四通过管道连通鼓风机四的出风口，鼓风机四的进风口开放，鼓风机四鼓出的空气经余热利用设备的空气预热器四预热后向二燃室14供入二次风，二次风温度为0～600℃；二次风选用氧气或富氧时，二次风接口19的进气端通过管道连通制氧机组，二次风温度为常温；在熔融室炉体9也设置有二次风接口19，两根以上的二次风接口19设置在靠近熔融燃烧器8两侧，二次风接口19的出气端连通熔融室炉体9的内腔，熔融室10的二次风接口19与二燃室14的二次风接口19的进气端通过管道连通，也是本实用新型的常用安装方式。

气化熔融炉炉体24、熔融室炉体9和二燃室炉体15，采用以下三种结构中的一种：①由钢板、保温材料和耐火材料组成，钢板、保温材料和耐火材料由外至内布置，耐火材料为工作层；②由水夹套组成，内夹套为工作层；③由水夹套内衬耐火材料组成，耐火材料为工作层。

余热利用设备为余热锅炉与空气预热器组合设备；余热锅炉为蒸汽锅炉、热水锅炉或蒸汽锅炉与热水锅炉组合设备的一种；余热利用设备为本实用新型的固废气化熔融焚烧系统提供蒸汽和热风。

该基于双熔池的固废气化熔融焚烧系统的工作原理如下：

固废通过密封进料机构，经进料口2连续送入气化熔融炉3内，炉内固废的料位维持在进料口2下沿附近；气化熔融炉3为顺流式移动床气化熔融炉，根据该炉型的固有特点，气化熔融炉炉体24内腔由上至下依次为空层、干燥层、气化层和熔融层。鼓风机一鼓出的空气经余热利用设备的空气预热器一预热至0～250℃，经干燥风接口25向空层供入干燥风，干燥风经空层到达干燥层；固废在干燥层干燥，固体产物为脱水干燥后的固废，气体产物组分为水蒸气和空气；固体产物和气体产物离开干燥层顺流到干馏层。干馏层温度在160～700℃，干馏层的温度源于气化层的热辐射和热传导，干馏反应主要为固废挥发分的脱除和热解反应生成可燃气，干馏反应后的气体产物组分为H₂、C_mH_n、CO、CO₂、H₂O、H₂S、HCl和HF等，固体产物为半焦(焦炭和无机灰的混合物)和部分未及充分干馏的固废；固体产物和气体产物离开干馏层顺流到气化层。鼓风机二鼓出的空气经余热利用设备的空气预热器二预热至0～600℃，经气化风集管23和气化风支管22向气化层供入气化风；同时，顶吹氧枪1向气化层中心补氧或压缩空气；气化风和顶吹氧枪1供入的气体与来自干馏层的气体产物和固体产物以及通过气化补燃支管21喷入的辅助燃料发生氧化反应和还原反应，进一步生成品质更高的可燃气，气体产物组分为H₂、CO、CH₄、CO₂、H₂O、H₂S、HCl和HF等，固体产物为灰渣和部分未及充分气化的固废，氧化反应放热维持气化层温度在600℃～1100℃；固体产物和气体产物离开气化层顺流到熔融层。若气化层温度低于600℃，由控制器增大设置在燃料集管7和气化补燃支管21连通管道上的电动调节阀开度，从而提高气化补燃支管21内辅助燃料供应量；另一方面，控制器调节鼓风机二的转速从而控制气化风集管23的气化风鼓入量，满足气化层的供风需求。鼓风机三鼓出的空气经余热利用设备的空气预热器三预热至0～600℃，经熔融风集管4和熔融风支管5向熔融层供入熔融风；熔融风支管5喷入的熔融风与来自气化层的气体产物和固体产物以及通过熔融补燃支管6喷入的辅助燃料发生一次气化熔融焚烧反应，固体产物为熔融成玻璃体的熔融渣、未及熔融的软化炉渣和未及充分熔融焚烧的固废，气体产物为高温烟气，烟气组分为N₂、CO₂、H₂O、CO、SO_X、NO_X、HCl和HF等，熔融层温度在900℃～1800℃；固体产物和高温烟气离开熔融层顺流到熔融室10。熔融室10中的上熔池11承托来自熔融层的熔融渣、软化炉渣和未及充分熔融焚烧的固废，上熔池11内的熔融渣向四周溢流到下熔池12，来自熔融层的高温烟气在上熔池11四周持续冲击和加热上熔池11，烟气中夹带的粉尘被上熔池11一次捕集，来自熔融层的软化炉渣和未及充分熔融焚烧的固废不断软化被挤压到外围被高温烟气二次气化熔融焚烧，直至全部成为熔融渣溢流到熔融室10中的下熔池12。上熔池11四周排出的烟气受熔融室炉体9和折烟墙20作用向下流向下熔池12，烟气中夹带的粉尘被下熔池12二次捕集。根据炉渣的量和熔点不同，熔融室10的温度设定在t±Δt范围内，t在1350～1450℃内取值，Δt取50℃，来自上熔池11的熔融渣和被下熔池12二次捕集的粉尘在熔融室10得到三次气化熔融焚烧；熔融室10中设置的温度传感器测量到温度低于t-Δt时，控制器控制熔融燃烧器8升温，确保熔融室10温度稳定，并由控制器提高设置在燃料集管7和熔融补燃支管6连通管道上的电动调节阀开度，从而提高熔融补燃支管6内辅助燃料供应量，另一方面，控制器调节鼓风机三的转速从而控制熔融风集管的熔融风鼓入量，满足熔融层的供风需求。当熔融室10温度高于t+Δt时，控制器控制熔融燃烧器8降温，若直至关闭熔融燃烧器8后，熔融室10温度仍未降至t+Δt，则由控制器减少连通燃料集管7和熔融补燃支管6的管道上的电动调节阀开度，从而减小熔融补燃支管6内燃料供应量，另一方面，控制器调节鼓风机三的转速从而控制熔融风集管的熔融风鼓入量，满足熔融层的供风需求。离开熔融室10的高温烟气受折烟墙20作用向下折弯经熔融室炉体9的出口顺流进入二燃室14，二燃室炉体15的截面积大于二燃室14的进口利于粉尘沉降，烟气中夹带的粉尘被二燃室14三次捕集，二燃室14的容积设置确保烟气停留时间满足我国规范要求(≥2.0s)，下熔池12的熔融渣经过下熔池挡堰13溢流进入二燃室14；鼓风机四鼓出的空气经余热利用设备的空气预热器四预热至0～600℃，经二次风接口19向熔融室10和二燃室14供入二次风，二次风将熔融室10和二燃室14的高温烟气夹带粉尘和可燃物进一步燃烬；本实用新型能实现一氧化碳浓度<80mg/Nm³，焚毁去除率≥99.99％，燃烧效率≥99.9％，烟气中二噁英分解彻底；离开二燃室14的高温烟气经二燃室出口18排出，经余热利用设备、烟气净化设备、引风机和烟囱达标排放，二噁英类浓度≤0.1ngTEQ/Nm³；来自熔融室10的熔融渣和被二燃室14三次捕集的粉尘在二燃室14得到四次气化熔融焚烧，本实用新型能实现玻璃体热灼减率满足我国规范要求(<5％)，二燃室出口18温度达到我国规范要求(≥1100℃)，能彻底分解掉熔融渣中的二噁英；熔融渣中的重金属在二燃室14中充分晶格固化，熔融渣经熔融渣出口16流入下方的水池17中进行水淬，得到金属合金和玻璃体，金属合金和玻璃体经磁选机分离后分别回收利用；金属合金用于金属冶炼，玻璃体可以综合利用如作为优良的建筑材料。本方法中提及的气化熔融焚烧系统的技术性能指标，根据不同的固废类别和不同地区的污染控制标准，本领域技术人员均能做出相应的调整。

一般地，固废均含有重金属、S、Cl和F等元素的一种或多种，不同固废的含水率、热值和组分差异化极大，为此多种类固废可以按比例掺混，达到热值和组分在一个周期内的相对平衡和稳定，更有利于气化熔融焚烧管理；固废气化熔融焚烧的临界热值，与设计采用的空气过剩系数、空气预热温度等参数密切相关，一般地，热值低于8MJ/kg的固废难以满足气化熔融焚烧处置厂的热平衡，根据不同的政策条件，可以掺混如燃煤、焦炭和秸秆等的一种或多种辅助燃料提升固废入炉热值；一般地，含有高S、Cl和F等元素的一种或多种的固废可以掺混石灰石，利于炉内固酸和调节炉渣碱度，完成入炉固废的配伍。

实施例为本实用新型优选的实施方式，但本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于双熔池的固废气化熔融焚烧系统，包括气化熔融炉、熔融室，其特征在于：还包括二燃室；所述的气化熔融炉包括进料口、干燥风接口、气化风集管、气化风支管、熔融风集管、熔融风支管和气化熔融炉炉体；气化熔融炉炉体内腔由上至下依次为空层、干燥层、气化层和熔融层；所述的气化熔融炉炉体开设有与熔融室连通的底部出口；干燥风接口位于气化熔融炉炉体侧部，干燥风接口的出气端连通空层；干燥风选用空气时，干燥风接口的进气端通过管道连通余热利用设备的空气预热器一，空气预热器一通过管道连通鼓风机一的出风口，鼓风机一的进风口开放，空气预热器一向空层供入的干燥风温度为0～250℃；干燥风选用氧气或富氧时，干燥风接口的进气端通过管道连通制氧机组，干燥风温度为常温；进料口位于气化熔融炉炉体顶部或侧部；进料口的出料端连通空层，密封进料机构设置在进料口的进料端；

所述的气化风支管设有沿周向均布的两根以上，气化风支管的出气端连通气化熔融炉的气化层；每根气化风支管的进气端通过管道连通环状的气化风集管的一个出气口；气化风选用空气时，气化风集管的进气端通过管道连通余热利用设备的空气预热器二，空气预热器二通过管道连通鼓风机二的出风口，鼓风机二的进风口开放，空气预热器二向气化层供入的气化风温度为0～600℃；气化风选用氧气或富氧时，气化风集管的进气端通过管道连通制氧机组，气化风温度为常温；气化风选用空气与水蒸气混合气时，气化风集管的进气端通过管道连通余热利用设备的空气预热器二，空气预热器二通过管道连通鼓风机二的出风口，鼓风机二的进风口开放，水蒸汽管与气化风集管的进气端通过管道连通，气化风集管输出的气化风温度为0～600℃；气化风选用氧气与水蒸气混合气或富氧与水蒸气混合气时，气化风集管的进气端通过管道同时连通制氧机组和水蒸汽管，气化风集管输出的气化风温度为20～80℃；

所述的熔融风支管设有沿周向均布的两根以上，熔融风支管的出气端连通气化熔融炉的熔融层；每根熔融风支管的进气端通过管道连通环状的熔融风集管的一个出气口；熔融风选用空气时，熔融风集管的进气端通过管道连通余热利用设备的空气预热器三，空气预热器三通过管道连通鼓风机三的出风口，鼓风机三的进风口开放，空气预热器三向熔融层供入的熔融风温度为0～600℃；熔融风选用氧气或富氧时，熔融风集管的进气端通过管道连通制氧机组，熔融风温度为常温；

所述的熔融室由上熔池、下熔池、下熔池挡堰、熔融燃烧器、折烟墙和熔融室炉体组成；熔融室炉体的进口连通气化熔融炉炉体的底部出口；所述的下熔池位于熔融室炉体底部，上熔池固定于下熔池上，并同轴设置在气化熔融炉炉体的底部出口正下方，上熔池顶部为凹台，凹台底面面积大于气化熔融炉炉体的底部出口面积；所述的下熔池设有下熔池挡堰，熔融室炉体顶部设有折烟墙，折烟墙比下熔池挡堰靠近上熔池设置；折烟墙底面低于上熔池顶面设置，下熔池挡堰顶面低于折烟墙的底面设置；下熔池挡堰和折烟墙之间的空间为熔融室炉体的出口；所述的熔融室中设置温度传感器，温度传感器的信号输出端接控制器；熔融燃烧器位于熔融室炉体侧部，由控制器控制；熔融室的温度设定在1300～1500℃；

所述的二燃室包括二次风接口、二燃室炉体、二燃室出口和熔融渣出口；二燃室炉体的进口连通熔融室炉体的出口；熔融渣出口设置在熔融室炉体底部，熔融渣出口的进口端连通二燃室炉体内腔，出口端开放设置；二燃室出口的进口端连通二燃室炉体内腔，出口端通过管道连通余热利用设备；熔融渣出口正下方设置水池；二次风接口设置在靠近二燃室炉体的进口位置；二次风接口的出气端连通二燃室炉体的内腔；二次风选用空气时，二次风接口的进气端通过管道连通余热利用设备的空气预热器四，空气预热器四通过管道连通鼓风机四的出风口，鼓风机四的进风口开放，空气预热器四向二燃室供入的二次风温度为0～600℃；二次风选用氧气或富氧时，二次风接口的进气端通过管道连通制氧机组，二次风温度为常温；在熔融室炉体也设置有二次风接口，两根以上的二次风接口设置在靠近熔融燃烧器两侧，二次风接口的出气端连通熔融室炉体的内腔，熔融室的二次风接口与二燃室的二次风接口的进气端通过管道连通。

2.根据权利要求1所述的一种基于双熔池的固废气化熔融焚烧系统，其特征在于：所述的干燥层和气化层之间形成干馏层，干馏层的温度源于气化层的热辐射和热传导。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于双熔池的固废气化熔融焚烧系统，其特征在于：每根熔融风支管同轴内置一根熔融补燃支管，熔融风支管的内径大于熔融补燃支管的外径；熔融风支管和熔融补燃支管组成熔融层的辅助燃料燃烧器；熔融补燃支管的出口端连通气化熔融炉的熔融层，进口端通过管道连通环状的燃料集管，燃料集管和熔融补燃支管的连通管道上设置电动调节阀；电动调节阀由控制器控制；燃料集管通过管道连通煤粉制粉系统、秸秆制粉系统、燃料油系统或天然气系统的一种。

4.根据权利要求3所述的一种基于双熔池的固废气化熔融焚烧系统，其特征在于：顶吹氧枪垂直向下同轴固定在气化熔融炉炉体顶部，顶吹氧枪的进气端通过管道与制氧机组或空气压缩机组中的一种设备连通；顶吹氧枪与制氧机组或空气压缩机组的连通管道上设置电动调节阀；电动调节阀由控制器控制；顶吹氧枪的出气端伸入气化熔融炉炉体的气化层位置；顶吹氧枪供入气体的温度为常温。

5.根据权利要求1所述的一种基于双熔池的固废气化熔融焚烧系统，其特征在于：每根气化风支管同轴内置一根气化补燃支管，气化风支管的内径大于气化补燃支管的外径；气化风支管和气化补燃支管组成气化层的辅助燃料燃烧器；气化补燃支管的出口端连通气化熔融炉的气化层，进口端通过管道连通环状的燃料集管，燃料集管和气化补燃支管的连通管道上设置电动调节阀；电动调节阀由控制器控制；燃料集管通过管道连通煤粉制粉系统、秸秆制粉系统、燃料油系统或天然气系统的一种。

6.根据权利要求3所述的一种基于双熔池的固废气化熔融焚烧系统，其特征在于：每根气化风支管同轴内置一根气化补燃支管，气化风支管的内径大于气化补燃支管的外径；气化风支管和气化补燃支管组成气化层的辅助燃料燃烧器；气化补燃支管的出口端连通气化熔融炉的气化层，进口端通过管道连通环状的燃料集管，燃料集管和气化补燃支管的连通管道上设置电动调节阀；电动调节阀由控制器控制；燃料集管通过管道连通煤粉制粉系统、秸秆制粉系统、燃料油系统或天然气系统的一种。

7.根据权利要求4所述的一种基于双熔池的固废气化熔融焚烧系统，其特征在于：每根气化风支管同轴内置一根气化补燃支管，气化风支管的内径大于气化补燃支管的外径；气化风支管和气化补燃支管组成气化层的辅助燃料燃烧器；气化补燃支管的出口端连通气化熔融炉的气化层，进口端通过管道连通环状的燃料集管，燃料集管和气化补燃支管的连通管道上设置电动调节阀；电动调节阀由控制器控制；燃料集管通过管道连通煤粉制粉系统、秸秆制粉系统、燃料油系统或天然气系统的一种。

8.根据权利要求1所述的一种基于双熔池的固废气化熔融焚烧系统，其特征在于：顶吹氧枪垂直向下同轴固定在气化熔融炉炉体顶部，顶吹氧枪的进气端通过管道与制氧机组或空气压缩机组中的一种设备连通；顶吹氧枪与制氧机组或空气压缩机组的连通管道上设置电动调节阀；电动调节阀由控制器控制；顶吹氧枪的出气端伸入气化熔融炉炉体的气化层位置；顶吹氧枪供入气体的温度为常温；每根气化风支管同轴内置一根气化补燃支管，气化风支管的内径大于气化补燃支管的外径；气化风支管和气化补燃支管组成气化层的辅助燃料燃烧器；气化补燃支管的出口端连通气化熔融炉的气化层，进口端通过管道连通环状的燃料集管，燃料集管和气化补燃支管的连通管道上设置电动调节阀；电动调节阀由控制器控制；燃料集管通过管道连通煤粉制粉系统、秸秆制粉系统、燃料油系统或天然气系统的一种。

Images