CN215808506U - 一种废弃物气化、无焰燃烧和热熔协同处理设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种废弃物气化、无焰燃烧和热熔协同处理设备,包括:炉体以及输送设备;其中,炉体由相互连通的进料端、主燃烧室、集渣急冷水槽和二次燃烧室组成;二次燃烧室位于主燃烧室上方,进料端倾斜设置在主燃烧室的一侧,集渣急冷水槽位于主燃烧室的另一侧底部;主燃烧室内依次分为干燥区、气化区、焚化区、热熔区和倾斜炉床;主燃烧室上设置两个以上无焰燃烧机和一个以上热熔燃烧机;其中,任意两个无焰燃烧机异侧布置时不同轴、同侧布置时其喷射方向之间的夹角介于60°到90°之间;二次燃烧室上设置一个以上二次燃烧机;输送设备伸入主燃烧室,能够依次将干燥区、气化区和焚化区内的废弃物推入与其相邻的下一区域。
Description
技术领域
本实用新型涉及废弃物处理技术领域,具体涉及一种废弃物气化、无焰燃烧和热熔协同处理设备。
背景技术
焚化是一种全球广泛使用的废弃物(形式包括:废弃固体、废液)热处理方式,其可快速有效的降低废弃物的容积,进而大幅缩减掩埋等最终处置的场地需求。然而,在处理有毒、有害废弃物时,因废弃物成份不稳定导致理化特性非均匀分布,常遇到高低热值变化剧烈、高含水率的废弃物,造成燃烧的不完全,进而产生多种常规或非常规污染物,引起广大学者及环保工作者的关注。与此同时,焚化燃烧后产生具有毒性且难处理的底渣和飞灰等二次污染物,而目前,这些二次污染物大多利用固化后掩埋等方式来处理底渣和飞灰,也因此造成掩埋场土地需求增加及具有毒性的溶出液影响土壤和地下水等二次环境污染,焚化后产生的底渣及飞灰的处理成为亟待解决的问题。
一般废弃固体及废液的理化特性并非均匀分布,基于焚化燃烧操作的原则,并兼顾炉内高效燃烧及尾气中污染物控制要求,当处理低热值物质(低于焚化炉设计值)时,需要添加额外辅助燃料以弥补设计热值,并提供适当过剩空气比率于富氧环境下进行废弃物焚烧,以减少不完全燃烧所造成的污染物排放;反之,热值和温度过高时需进行降温或低量操作,导致整体的热效率降低。此外,对于较高含水率的废弃物,则需先烘干或脱水后,方能进行热处理。
高温空气燃烧技术亦称为无焰燃烧技术,是20世纪90年代以来全球普遍推广应用的一种全新燃烧技术,它是将高温空气喷入炉膛,维持低氧状态,同时,将燃料输送到气流中产生燃烧;无焰燃烧技术要求空气温度预热到800-1000℃以上,燃烧区空气含氧量在21%-2%;与传统燃烧过程相比,高温空气燃烧的最大特点是节省燃料,减少二氧化碳和氮氧化物的排放,降低燃烧噪音,被誉为21世纪关键技术之一。
如前所述,无焰燃烧多用于气态和液态燃料,对于固体燃烧研究较少,仅局限于煤粉燃烧技术。而无焰燃烧环境的促成,主要途径包括进气预热、炉内高温气体再循环、炉外废气循环三种,达到燃气稀释与氧化剂的均匀混合燃烧。
综合现有技术可知,传统焚化法的主要技术缺陷在于:(1)利用过剩空气燃烧废弃物,而过剩氮气和氧气吸收大量热能产生废热,降低了能源使用效率;(2)因废弃物理化特性不均,燃烧后产生颗粒物、硫氧化物、氮氧化物、二恶英、重金属等常规污染物,透过现有的空污控制技术虽可使排放浓度符合法规标准,但同时产生废水排放、有毒飞灰和底渣等二次污染;此外,废弃物焚烧后亦生成细颗粒物、多环芳烃、持久性有机物等非常规污染物;(3)高燃烧排放增加烟气处理系统负荷,缩短其寿命并增加操作成本。
无焰燃烧技术的的主要缺陷在于:(1)目前仅用于气、液体燃料及细粒径、大比表面积的固体燃料;(2)对于含水、不均质、含重金属、低热值等危险废弃固体的处理,仍需进行额外耗能的多种前处理(干燥、破碎甚至研磨)与后处理(底渣和飞灰的玻璃化、固化等安定化技术),尚无单一设备或工艺能高效低排放的完成大尺寸废弃固体的分解及安定化协同处理;(3)均需要使用化石燃料作为主燃料或辅燃烧,产生额外碳排放。
实用新型内容
有鉴于此,本实用新型提供了一种废弃物气化、无焰燃烧和热熔协同处理设备,在炉体内设置气化区、焚化区(无焰燃烧区)以及热熔区,采用无焰及富氧两阶段燃烧,同时达成热熔处理高低热值变化不稳定的废弃物。
本实用新型的技术方案为:一种废弃物气化、无焰燃烧和热熔协同处理设备,包括:炉体、无焰燃烧机、热熔燃烧机、二次燃烧机以及输送设备;其中,炉体由相互连通的进料端、主燃烧室、集渣急冷水槽和二次燃烧室组成;
所述二次燃烧室位于主燃烧室上方,进料端倾斜设置在主燃烧室的一侧,集渣急冷水槽位于主燃烧室的另一侧底部;
所述主燃烧室内部从进料端所在侧向集渣急冷水槽所在侧依次分为干燥区、气化区、焚化区、热熔区和倾斜炉床,且干燥区、气化区和焚化区与水平地面平行并相对水平地面之间的距离逐渐减小;所述热熔区和倾斜炉床位于同一倾斜平面上;
所述主燃烧室上设置两个以上无焰燃烧机和一个以上热熔燃烧机;其中,任意两个无焰燃烧机异侧布置时不同轴、同侧布置时其喷射方向之间的夹角介于60°到90°之间;所述二次燃烧室上设置一个以上二次燃烧机;
所述输送设备伸入主燃烧室,能够依次将干燥区、气化区和焚化区内的废弃物推入与其相邻的下一区域。
优选地,所述进料端的进料方向相对水平地面倾斜角度为30-60°。
优选地,所述热熔区和倾斜炉床的倾斜角度为20-35°。
优选地,所述无焰燃烧机中可添加的燃料包括:有机废液及石化燃料,用以向炉体内喷射有机废液及石化燃料,从而进行富燃料的无焰燃烧。
优选地,所述热熔燃烧机中可添加的燃料包括:有机废液及石化燃料,用以向炉体内喷射有机废液及石化燃料,从而对倾斜炉床上的废弃物进行热熔。
优选地,通过二次燃烧机向二次燃烧室内注入废气或废液,以提高二次燃烧室内部环境的空气燃料比。
优选地,所述无焰燃烧机、热熔燃烧机和二次燃烧机均为高温喷射燃烧机或废液燃烧机。
优选地,所述输送设备包括:输送杆Ⅰ、输送杆Ⅱ和输送杆Ⅲ;输送杆Ⅰ伸入干燥区并朝向气化区,输送杆Ⅱ伸入气化区并朝向焚化区,输送杆Ⅲ伸入焚化区并朝向热熔区。
优选地,所述输送设备包括:输送杆Ⅰ、输送杆Ⅱ和输送杆Ⅲ;输送杆Ⅰ伸入干燥区并朝向气化区,输送杆Ⅱ伸入气化区并朝向焚化区,输送杆Ⅲ伸入焚化区并朝向热熔区。
优选地,所述炉体由耐火砖堆砌而成。
有益效果:
1、本实用新型基于目前焚化炉存在的一些技术问题,改良无焰燃烧技术,以无焰燃烧机和热熔燃烧机配合焚化炉体的构造,分别产生气化、干燥、热熔及焚化的多段热分解反应,能够处理高低热值不均的废弃物,使废弃物都能完全燃烧,同时减少污染物排放;并且一并将底渣经过热熔,形成固态熔渣后排出,此固态熔渣无须进一步固化后处理,即可作为土方材料回收利用。
2、本实用新型中,焚化区中燃料和氧化剂在两个以上无焰燃烧机的作用下,均匀分布于主燃烧室内实现无焰燃烧,减少传统燃烧机焚烧时扩散焰的高温区,进一步降低氮氧化物及后燃烧区颗粒物的生成。
3、本实用新型中,炉体的二次燃烧室可将主燃烧室燃烧后排出的废气再次燃烧,减少飞灰中的污染物。
4、本实用新型中,热熔区底部为倾斜炉床,高温热熔后的熔渣可直接滑落至集渣急冷水槽中收集并进行急冷处理。
5、本实用新型中,炉体采用耐火砖制成,可以使炉体内部具有较好的持温效果。
附图说明
图1为本实用新型所提出的协同处理设备的主视剖视图。
图2为本实用新型所提出的协同处理设备的俯视剖视图。
图3为本实用新型中废弃物自进料口投入干燥区的示意图。
图4为本实用新型中废弃物进入气化区的示意图。
图5为本实用新型中废弃物进入焚化区的示意图。
图6为本实用新型中废弃物进入热熔区的示意图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例,对本实用新型进行详细描述。
本实施例提供了一种废弃物气化、无焰燃烧和热熔协同处理设备,在炉体内设置气化区、焚化区以及热熔区,采用无焰及富氧两阶段燃烧,同时达成热熔处理高低热值变化不稳定的废弃物。
如图1所示,协同处理设备包括:炉体1、无焰燃烧机21、热熔燃烧机22、二次燃烧机23以及输送设备3;所述炉体1由进料端11、主燃烧室12、集渣急冷水槽13和二次燃烧室14组成;
所述二次燃烧室14位于主燃烧室12上方并连通主燃烧室12;所述进料端11为管道结构,其倾斜设置在主燃烧室12的一侧并与主燃烧室12联通,且进料端11的轴向相对水平地面倾斜角度优选为30-60°);集渣急冷水槽13位于主燃烧室12的另一侧底部;
所述主燃烧室12内部从进料端11所在侧向集渣急冷水槽13所在侧依次分为干燥区121、气化区122、焚化区123、热熔区124和倾斜炉床125,且干燥区121、气化区122和焚化区123与水平地面平行并相对水平地面之间的距离逐渐减小;所述热熔区124和倾斜炉床125位于同一倾斜平面上;
如图2所示,主燃烧室12上设置两个以上无焰燃烧机21和一个以上热熔燃烧机22,分别用于点然焚化区123和热熔区124;其中,设置两个以上无焰燃烧机21的目的是在焚化区123所在的空间内创造一个旋转的流场,从而在低空气燃料比环境下通过主燃烧室12内废气循环稀释燃料,促进无厌燃烧反应;同时,保证异侧布置的任意两个无焰燃烧机21不同轴、同侧布置的任意两个无焰燃烧机21的喷射方向之间的夹角介于60°到90°之间;
二次燃烧室14上设置一个以上二次燃烧机23,用于点燃二次燃烧室14;
所述输送设备3伸入主燃烧室12,能够依次将干燥区121、气化区122和焚化区123内的固体推入与其相邻的下一区域。
本实施例中,所述无焰燃烧机21中可添加的燃料包括:有机废液及石化燃料,用以向炉体1内喷射有机废液及石化燃料,以控制炉体1内的燃烧环境,进行富燃料的无焰燃烧;其中,该有机废液及石化燃料则在喷入的高温环境下裂解、气化。
本实施例中,所述热熔燃烧机22中可添加的燃料包括:有机废液及石化燃料,用以向炉体1内喷射有机废液及石化燃料,以控制炉体1内的燃烧环境,对倾斜炉床125上的固体废弃物进行热熔。
本实施例中,可通过二次燃烧机23向二次燃烧室14内注入废气或废液等,以提高二次燃烧室14内部环境的空气燃料比。
本实施例中,无焰燃烧机21、热熔燃烧机22和二次燃烧机23均为高温喷射燃烧机或废液燃烧机。
本实施例中,输送设备3包括:输送杆Ⅰ31、输送杆Ⅱ32和输送杆Ⅲ33;输送杆Ⅰ31伸入干燥区121并朝向气化区122,从而能够将干燥区121的固体推向气化区122;输送杆Ⅱ32伸入气化区122并朝向焚化区123,从而能够将气化区122的固体推向焚化区123;输送杆Ⅲ33伸入焚化区123并朝向热熔区124,从而能够将焚化区123推向热熔区124。
本实施例中,所述炉体1由耐火砖堆砌而成,可以使炉体1内部具有持温效果。
使用时,如图3所示,废弃固体自进料口11投入,经由重力作用落入主燃烧室12的干燥区121,所述废弃固体在干燥区121内减少水分及可挥发物含量,以利于燃烧处理;
如图4所示,利用输送杆Ⅰ31将干燥后的废弃固体推送至气化区122,该气化区122受到焚化区123中水蒸气、二氧化碳、一氧化碳、氮等高温气体产物加热,使废弃固体中有机成分与气相中水及二氧化碳成分产生气化、蒸汽重组及水煤气反应,该反应生成包含氢气、一氧化碳、短链烃等可燃组合气并随主燃烧室12内的流场流动而传输至焚化区123;
如图5所示,之后利用输送杆Ⅱ32将废弃固体中未气化之固体推送至焚化区123,该焚化区123由两个以上无焰燃烧机21控制形成旋转流场,实现燃料与氧化剂充分混合的高温无厌燃烧,所述废弃固体气化产物在焚化区123无焰燃烧,所述无焰燃烧反应产生的高温将废弃固体固相中可燃成分气化燃烧,剩下底渣及废气,所述废气会排入到二次燃烧室14中,在二次燃烧室14中将废气再次进行燃烧,可以进一步减少废气中的污染物,之后再排出到外界环境,能够有效降低环境负担;
如图6所示,所述输送杆Ⅲ33将燃烧后的底渣推送至热熔区124,保证热熔区124的温度在1150至1450度之间,所述底渣会在热熔区123的富燃料环境下进行热熔,形成可流动性的熔浆,之后冷却形成无害的固态熔渣;而热熔区124的底部为倾斜炉床125,因此,高温热熔产生的固态熔渣可直接滑落至集渣急冷水槽13中收集并进行急冷处理;
热熔过程产生的气体通过流场回流为焚化区123及气化区122提供基础热量,所述焚化区123所产生的辐射热同时回馈提供给热熔区124,作为部分基础热值。
通过本实用新型设计的无焰焚化热熔处理设备,配合无焰燃烧技术和高温空气燃烧技术,进行多段无焰燃烧,可以处理高低热值不均的废弃固体及废液,使其皆能有效燃烧,减少污染物排出。
综上所述,以上仅为本实用新型的较佳实施例而已,并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种废弃物气化、无焰燃烧和热熔协同处理设备,其特征在于,包括:炉体(1)、无焰燃烧机(21)、热熔燃烧机(22)、二次燃烧机(23)以及输送设备(3);其中,炉体(1)由相互连通的进料端(11)、主燃烧室(12)、集渣急冷水槽(13)和二次燃烧室(14)组成;
所述二次燃烧室(14)位于主燃烧室(12)上方,进料端(11)倾斜设置在主燃烧室(12)的一侧,集渣急冷水槽(13)位于主燃烧室(12)的另一侧底部;
所述主燃烧室(12)内部从进料端(11)所在侧向集渣急冷水槽(13)所在侧依次分为干燥区(121)、气化区(122)、焚化区(123)、热熔区(124)和倾斜炉床(125),且干燥区(121)、气化区(122)和焚化区(123)与水平地面平行并相对水平地面之间的距离逐渐减小;所述热熔区(124)和倾斜炉床(125)位于同一倾斜平面上;
所述主燃烧室(12)上设置两个以上无焰燃烧机(21)和一个以上热熔燃烧机(22);其中,任意两个无焰燃烧机(21)异侧布置时不同轴、同侧布置时其喷射方向之间的夹角介于60°到90°之间;所述二次燃烧室(14)上设置一个以上二次燃烧机(23);
所述输送设备(3)伸入主燃烧室(12),能够依次将干燥区(121)、气化区(122)和焚化区(123)内的废弃物推入与其相邻的下一区域。
2.如权利要求1所述的废弃物气化、无焰燃烧和热熔协同处理设备,其特征在于,所述进料端(11)的进料方向相对水平地面倾斜角度为30-60°。
3.如权利要求1所述的废弃物气化、无焰燃烧和热熔协同处理设备,其特征在于,所述热熔区(124)和倾斜炉床(125)的倾斜角度为20-35°。
4.如权利要求1所述的废弃物气化、无焰燃烧和热熔协同处理设备,其特征在于,所述无焰燃烧机(21)中可添加的燃料包括:有机废液及石化燃料,用以向炉体(1)内喷射有机废液及石化燃料,从而进行富燃料的无焰燃烧。
5.如权利要求1所述的废弃物气化、无焰燃烧和热熔协同处理设备,其特征在于,所述热熔燃烧机(22)中可添加的燃料包括:有机废液及石化燃料,用以向炉体(1)内喷射有机废液及石化燃料,从而对倾斜炉床(125)上的废弃物进行热熔。
6.如权利要求1所述的废弃物气化、无焰燃烧和热熔协同处理设备,其特征在于,通过二次燃烧机(23)向二次燃烧室(14)内注入废气或废液,以提高二次燃烧室(14)内部环境的空气燃料比。
7.如权利要求1-6中任意一项所述的废弃物气化、无焰燃烧和热熔协同处理设备,其特征在于,所述无焰燃烧机(21)、热熔燃烧机(22)和二次燃烧机(23)均为高温喷射燃烧机或废液燃烧机。
8.如权利要求7所述的废弃物气化、无焰燃烧和热熔协同处理设备,其特征在于,所述输送设备(3)包括:输送杆Ⅰ(31)、输送杆Ⅱ(32)和输送杆Ⅲ(33);输送杆Ⅰ(31)伸入干燥区(121)并朝向气化区(122),输送杆Ⅱ(32)伸入气化区(122)并朝向焚化区(123),输送杆Ⅲ(33)伸入焚化区(123)并朝向热熔区(124)。
9.如权利要求1-6中任意一项所述的废弃物气化、无焰燃烧和热熔协同处理设备,其特征在于,所述输送设备(3)包括:输送杆Ⅰ(31)、输送杆Ⅱ(32)和输送杆Ⅲ(33);输送杆Ⅰ(31)伸入干燥区(121)并朝向气化区(122),输送杆Ⅱ(32)伸入气化区(122)并朝向焚化区(123),输送杆Ⅲ(33)伸入焚化区(123)并朝向热熔区(124)。
10.如权利要求1-6及8中任意一项所述的废弃物气化、无焰燃烧和热熔协同处理设备,其特征在于,所述炉体(1)由耐火砖堆砌而成。
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