一種生活垃圾熱解燃燒爐及其運行工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種生活垃圾熱解燃燒爐，該裝置為立式套筒爐，爐體是由圓柱形熱解氣化爐膛和環(huán)繞其四周的二次燃燒室組成，二次燃燒室內設置有5道隔離墻，將二次燃燒室分隔成I、II、III、IV、V共5個二次燃燒爐膛，二次燃燒爐膛III對應排煙口，二次燃燒爐膛I、II、IV、V爐膛內均設置有一面花墻，每面花墻上設置有數個直徑不等的煙氣運行通孔，二次燃燒室內外側還設置有3個二次風供給系統(tǒng)；次燃燒爐膛I和V內側壁各設置1個熱解釋排煙口。煙氣流動狀態(tài)為層流態(tài)和紊流態(tài)多次實施，且適當地參與二次風的攪局，這就為熱解氣化工藝段外排煙氣的能量轉換和有害物質的分解凈化提供了一個穩(wěn)定的平臺，因而極大地提高了廢棄物處置外排煙氣的質量指標。
【專利說明】一種生活垃圾熱解燃燒爐及其運行工藝

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種大容量立式套筒垃圾焚燒爐，具體為一種生活垃圾熱解燃燒設備及生活垃圾熱解燃燒運行工藝。
技術背景:
[0002]城市生活垃圾處置的目標“無害化，減量化和資源化”，已成為各國遵循的基本準貝1J。而實現廢棄物“無害化，減量化和資源化”的熱處置工藝是世界各國所公認的有效途徑。生活垃圾的熱處置工藝，按其實施條件的不同又可分為直接焚燒、熱解氣化和熱解燃燒三種不同的工藝過程。隨著人們環(huán)境保護意識的增強，以機械爐排爐為典型的垃圾直接焚燒處置工藝，為提升其煙氣排放指標，煙氣凈化工藝日趨復雜，日常操作運行費用亦隨之快速上升。特別是在水平運動(有一定傾斜度)的機械爐排爐中，入爐物料呈現的是一種固態(tài)非均相燃燒模式，物料自始至終的熱處置過程運行方向與一次風的供氣流呈交叉運行狀態(tài)，這期間存在300°C?500°C的溫度場區(qū)間就無形中為棘手的污染物----二惡因提供了再生成的溫床。
[0003]熱解氣化是一種吸熱反應，將生活垃圾進行熱解氣化，并以此作為獨立的工藝操作，希望從中獲取甲烷等碳化合物來作為能源使用，這在上世紀七十年代世界性石油危機期間，人們曾做過大量的開發(fā)研宄工作，但要從組分復雜的廢棄物中獲取可供貯存的商業(yè)化清潔能源，至今國內外的所有工程嘗試，無論是技術上還是經濟上都是不成功的。
[0004]熱解燃燒一體化工藝則是將熱解和燃燒兩種工藝過程既有嚴格區(qū)分，同時又在同一個工藝流程中分步實施。它與熱解氣化和直接燃燒兩種工藝過程的區(qū)分在于:在熱解氣化工藝中，只有熱解氣化而無燃燒和熱能轉化；在直接燃燒工藝中，熱解和燃燒兩種理化過程混雜在一起，同時同地發(fā)生既無法區(qū)分，更無法有效控制。本發(fā)明在熱解燃燒一體化工藝中，熱解和燃燒是在兩個可獨立運行的容器中完成的，當然這兩個容器之間是緊密相連的，但其熱處置過程是獨立運行的。最起碼的區(qū)分是熱解氣化狀態(tài)是欠氧氣氛，而燃燒工況則是在富氧狀態(tài)下運行的。實踐證明熱解燃燒一體化工藝具有燃燒充分，熱效率高，爐渣熱灼減量小，煙氣污染控制容易等優(yōu)勢，最值得提起的是其煙氣排放量要比傳統(tǒng)燃燒工藝煙氣排放量少30 %，而煙氣中的含塵量要少至少50 %。正因為如此，熱解氣化燃燒工藝是目前國內外業(yè)界普遍看好的垃圾處置技術。本發(fā)明即是為熱解燃燒一體化工藝提供一種完善，可靠而又可控的反應器。


【發(fā)明內容】

:
[0005]本發(fā)明的目的是提供生活垃圾熱解燃燒爐及其運行工藝，具體提供一種大容量立式套筒爐及其方法。本發(fā)明提供的大容量立式套筒爐由熱解氣化爐膛和環(huán)繞其四周的環(huán)狀二次燃燒室組成，在環(huán)狀二燃室中又設置了五道實墻和四道花墻，五道實墻分割出五個二燃室爐膛，確保了大容量煙氣的凈化空間和時間，四道花墻既增強了熱解氣化室爐壁的穩(wěn)定性，又使大截面二燃室中煙氣的走向更趨均化，也更加提升了一體化熱解燃燒工藝的可控性和可靠性。具體為:
[0006]一種生活垃圾熱解燃燒爐，該裝置為立式套筒爐，爐體是由圓柱形熱解氣化爐膛和環(huán)繞其四周的二次燃燒室組成，二次燃燒室內設置有5道隔離墻，將二次燃燒室分隔成
1、I1、II1、IV、V共5個二次燃燒爐膛，二次燃燒爐膛111對應排煙口，二次燃燒爐膛1、I1、IV、V爐膛內均設置有一面花墻，每面花墻上設置有數個直徑不等的煙氣運行通孔，二次燃燒室內外側還設置有3個二次風供給系統(tǒng)；熱解氣化爐膛上壁，即二次燃燒爐膛1、I1、IV、V內側壁各設置I個熱解釋排煙口。
[0007]所述的熱解氣化爐膛頂部外側還與定量給料器連接，定量給料器上部與料倉連接，定量給料器為無軸雙螺旋進料器，熱解氣化爐膛頂部內側還與旋轉布料器連接。
[0008]所述的熱解氣化爐膛膛內的爐壁上設置有3個溫度檢測傳感器t2，〖3和3個壓力傳感器P1, P2, P3，且？1與P 3設置點位置的高度差不少于1.5m。
[0009]所述的熱解氣化爐膛下部設置有塔篦爐排，塔篦爐排設置于基座上，所述的塔篦爐排為可旋轉式，基座設置于二次燃燒室底部，塔篦爐排下部設置有灰斗，且塔篦爐排(8)下部經輸料管深入灰斗內不低于2.5m，灰斗內經輸料管設置有爐排驅動器，灰斗側壁上還設置有一次風供給系統(tǒng)。
[0010]所述的二次燃燒室內側壁上還設置有壓力傳感器P4，P5及溫度檢測傳感器14，t5，t6，二次燃燒室內下側壁上設置有排煙口。
[0011]一種生活垃圾熱解燃燒爐的運行工藝，包括如下步驟:
[0012]I)物料進入料倉后，以9-12噸/h的速度經旋轉布料器均勻得進入熱解氣化爐膛內，打開一次風供給系統(tǒng)，通入一次風控制熱解氣化爐膛內的溫度為500-700 °C，物料從熱解氣化爐膛內的頂部至底部依次經干燥熱解、碳燃燒、燃盡、成渣后經灰斗排除體外，同時產生可燃氣，壓力傳感器P2控制為-30?-50Pa，壓力傳感器P $ l-20Pa，壓力傳感器P:為5-10Pa ；
[0013]物料在離開旋轉布料器后，便自由飄落在燃燒料層的表面，飄落過程有Is左右的時間，期間物料被預熱干燥，有低燃點的物料甚至被熱解、氣化和燃燒。此后，被燃燒物料落在料層表面，并在不斷旋轉的爐排作用下，逐步下移，并不可避免地由干燥熱解層進入碳燃燒層，而后進入燃盡層，最終形成渣被爐排排除進入灰斗。物料的這一進程控制為90?120min，一次風由爐排底部進入，它可以冷卻灰渣，并確保碳燃燒層的富氧氣氛，一次風的供給是嚴格控制的，通常為總風量的30?40%，以確保熱解氣化溫度正常穩(wěn)定為目標。有限的一次風的運行與物料的燃燒運動是相向而行的，在碳燃燒層已將供風中氧含量幾乎耗盡的煙氣流再進入干燥熱解層，此處爐膛溫度為500?700°C。二惡因的再合成前提可概括為:存在有機或無機氯，存在氧，存在重金屬陽離子的催化，最佳合成溫度為300?500°C，在此，嚴格控制一次風用量目的是確保干燥熱解層處在欠氧氣氛，因而有效地控制了二惡因合成。
[0014]一次風的供給則與物料下降運行的方向相反，風從爐排底部進入，爐排的驅動可疏通風道。剛進入的空氣逐漸被渣層加熱，在進入碳燃燒層時，空氣的溫度和含氧量剛好可完成碳粒的快速高溫燃燒過程，此處的熱能又隨上升的煙氣流為熱解氣化層提供所需的能量，而此時煙氣中的氧成分在碳燃燒層已消耗殆盡。因此盡管熱解氣化層的溫度適于二惡因的產生，但我們通過限量供風確保熱解層存在缺氧氣氛，則有效抑制了二惡因的在生成，由于風量的限制，煙氣中粉塵含量自然降低。上述二次燃燒室的I?V爐膛共用一個爐壁，該爐壁便成為了一個熱容器，穩(wěn)定了兩邊的熱場運行過程，二燃室成曲徑式爐膛，煙氣在其間運行達3.5s以上。有限的一次風用量不僅減少了外排煙氣中的含塵量和有害物質的含量，而且總的煙氣排放量要比常規(guī)燃燒煙氣量少30%以上?？梢哉f熱解燃燒一體化工藝中的熱解氣化工藝段，在熱解氣化室中實施是可控又可靠的。
[0015]2)可燃氣的氣流上升至熱解氣化爐膛上部的熱解釋排煙口并進入二次燃燒室內的1、V爐膛，此時打開二次風供給系統(tǒng)14，通入二次風，控制二次風進入時的溫度為200°C以上，煙氣進入1、V爐膛與二次風混合形成急速紊流態(tài)煙氣，該急速紊流態(tài)煙氣分別下行至1、v爐膛底部，該急速紊流態(tài)煙氣分別經隔離墻進入I1、IV爐膛，打開二次進風系統(tǒng)15、16，通入二次風，急速紊流態(tài)煙氣與二次風混合，控制該混合煙氣溫度至1100°C以上，該混合煙氣在I1、IV爐膛內上升至頂部后經隔離墻進入爐膛III，改混合煙氣降溫后經排煙口排出。
[0016]所述的可燃氣進入1、V爐膛內的速度控制為18m/s以上；所述的急速紊流態(tài)煙氣分別在1、V爐膛內下行至底部的速度為4m/s以內；急速紊流態(tài)煙氣分別經隔離墻進入I1、IV爐膛內的速度控制為18m/s以上；所述的混合煙氣在I1、IV內以4m/s以內的速度上升至I1、IV爐膛頂部。二次風的供給量為一次風的供給量的2-4倍。
[0017]二次燃燒室內的I?V爐膛內部為曲徑式爐膛，煙氣在其間的流動狀態(tài)為層流態(tài)和紊流態(tài)被多次實施，而且適當地參與二次風的攪局，這就為熱解氣化工藝段外排煙氣的能量轉換和有害物質的分解凈化提供了一個穩(wěn)定的平臺，因而極大地提高了廢棄物處置外排煙氣的質量指標。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為一種生活垃圾熱解燃燒爐及其運行工藝，1.料倉，2.定量給料器，3.旋轉布料器，4.熱解氣化爐膛，5.二次燃燒室，6.通孔，7.輸料管，8.塔篦爐排，9.灰斗，10.—次風供給系統(tǒng)，11.基座，12.爐排驅動器，13.排煙口，14，15，16.二次風供給系統(tǒng)，17.隔離墻，18.熱解釋排煙口，19.花墻，
[0019]圖2為一種生活垃圾熱解燃燒爐及其運行工藝A-A截面圖。
[0020]圖3為熱解氣化爐膛內溫度分布曲線。

【具體實施方式】
[0021]實施例1
[0022]一種生活垃圾熱解燃燒爐，該裝置為立式套筒爐，爐體是由圓柱形熱解氣化爐膛4和環(huán)繞其四周的二次燃燒室5組成，二次燃燒室內5設置有5道隔離墻17，將二次燃燒室5分隔成1、I1、II1、IV、V共5個二次燃燒爐膛，二次燃燒爐膛III對應排煙口 13，二次燃燒爐膛1、I1、IV、V爐膛內均設置有一面花墻19，每面花墻19上設置有數個直徑不等的煙氣運行通孔6，二次燃燒室內5外側還設置有3個二次風供給系統(tǒng)14，15，16 ;熱解氣化爐膛4上壁，即二次燃燒爐膛1、I1、IV、V內側壁各設置I個熱解釋排煙口 18。
[0023]所述的熱解氣化爐膛4頂部外側還與定量給料器2連接，定量給料器2上部與料倉I連接，定量給料器2為無軸雙螺旋進料器，熱解氣化爐膛4頂部內側還與旋轉布料器3連接。
[0024]所述的熱解氣化爐膛膛4內的爐壁上設置有3個溫度檢測傳感器t2，〖3和3個壓力傳感器P1, p2，p3，且？1與P 3設置點位置的高度差不少于1.5m。
[0025]熱解氣化爐膛4下部設置有塔篦爐排8，塔篦爐排8設置于基座11上，所述的塔篦爐排8為可旋轉式，基座11設置于二次燃燒室5底部，塔篦爐排8下部設置有灰斗9，且塔篦爐排8下部經輸料管7深入灰斗9內不低于2.5m，灰斗9內經輸料管7設置有爐排驅動器12，灰斗9側壁上還設置有一次風供給系統(tǒng)10。
[0026]所述的二次燃燒室內5側壁上還設置有壓力傳感器P4，P5及溫度檢測傳感器14，t5，t6，二次燃燒室內5下側壁上設置有排煙口 13。
[0027]實施例2
[0028]一種生活垃圾熱解燃燒爐及其運行工藝，包括如下步驟:
[0029]I)物料進入料倉后，以9-12噸/h的速度經旋轉布料器均勻得進入熱解氣化爐膛內，打開一次風供給系統(tǒng)，通入一次風控制熱解氣化爐膛內的溫度為500-700 °C，物料從熱解氣化爐膛內的頂部至底部依次經干燥，熱解氣化，表面燃燒，碳燃燒，最后至燃燼成渣成冷渣后外經灰斗排除體外，同時產生可燃氣，壓力傳感器P2控制為-30?_50Pa，壓力傳感器P1S l-20Pa，壓力傳感器P丨為5-10Pa ；
[0030]2)可燃氣的氣流上升至熱解氣化爐膛上部的熱解釋排煙口并進入二次燃燒室內的1、V爐膛，此時打開二次風供給系統(tǒng)14，通入二次風，控制二次風進入時的溫度為200°C以上，煙氣進入1、V爐膛與二次風混合形成急速紊流態(tài)煙氣，該急速紊流態(tài)煙氣分別下行至1、v爐膛底部，該急速紊流態(tài)煙氣分別經隔離墻進入I1、IV爐膛，打開二次進風系統(tǒng)15、16，通入二次風，急速紊流態(tài)煙氣與二次風混合，控制該混合煙氣溫度至1100°C以上，該混合煙氣在I1、IV爐膛內上升至頂部后經隔離墻進入爐膛III，改混合煙氣降溫后經排煙口排出。
[0031]所述的步驟I)中物料經干燥熱解、碳燃燒、燃盡、成渣的時間控制為lOOmin。所述的一次風的供給量為總風量的38%，且一次風的運行曲線與物料的燃燒運動曲線為相向而行。
[0032]所述的可燃氣進入1、V爐膛內的速度控制為21m/s ;所述的急速紊流態(tài)煙氣分別在1、V爐膛內下行至底部的速度為3m/s3 ;急速紊流態(tài)煙氣分別經隔離墻進入I1、IV爐膛內的速度控制為20m/s ;所述的混合煙氣在I1、IV內以2.5m/s的速度上升至I1、IV爐膛頂部。所述的二次風的供給量為一次風的供給量的2-4倍。
【權利要求】
1.一種生活垃圾熱解燃燒爐，該裝置為立式套筒爐，其特征在于:爐體是由圓柱形熱解氣化爐膛(4)和環(huán)繞其四周的二次燃燒室(5)組成，二次燃燒室內(5)設置有5道隔離墻(17)，將二次燃燒室(5)分隔成1、I1、II1、IV、V共5個二次燃燒爐膛，二次燃燒爐膛III對應排煙口(13)，二次燃燒爐膛1、I1、IV、V爐膛內均設置有一面花墻(19)，每面花墻(19)上設置有數個直徑不等的煙氣運行通孔￠)，二次燃燒室內(5)外側還設置有3個二次風供給系統(tǒng)(14，15，16);熱解氣化爐膛(4)上壁，即二次燃燒爐膛I和V內側壁各設置I個熱解釋排煙口 (18) ο
2.根據權利要求1所述的生活垃圾熱解燃燒爐，其特征在于:熱解氣化爐膛(4)頂部外側還與定量給料器(2)連接，定量給料器(2)上部與料倉(I)連接，定量給料器(2)為無軸雙螺旋進料器，熱解氣化爐膛(4)頂部內側還與旋轉布料器(3)連接。
3.根據權利要求1所述的生活垃圾熱解燃燒爐，其特征在于:熱解氣化爐膛膛(4)內的爐壁上設置有3個溫度檢測傳感器U1, t2，t3)和3個壓力傳感器(P1, P2, P3)，且？:與P 3設置點位置的高度差不少于1.5m。
4.根據權利要求1所述的生活垃圾熱解燃燒爐，其特征在于:熱解氣化爐膛(4)下部設置有塔篦爐排(8)，塔篦爐排(8)設置于基座(11)上，所述的塔篦爐排(8)為可旋轉式，基座(11)設置于二次燃燒室(5)底部，塔篦爐排(8)下部設置有灰斗(9)，且塔篦爐排(8)下部經輸料管(7)深入灰斗(9)內不低于2.5m，灰斗(9)內經輸料管(7)設置有爐排驅動器(12)，灰斗(9)側壁上還設置有一次風供給系統(tǒng)(10)。
5.根據權利要求1所述的生活垃圾熱解燃燒爐，其特征在于:二次燃燒室內(5)側壁上還設置有壓力傳感器(p4，p5)及溫度檢測傳感器(t4，t5，t6)，二次燃燒室內(5)下側壁上設置有排煙口(13)。
6.一種生活垃圾熱解燃燒爐的運行工藝，其特征在于，包括如下步驟: 1)物料進入料倉后，以9-12噸/h的速度經旋轉布料器均勻得進入熱解氣化爐膛內，打開一次風供給系統(tǒng)，通入一次風控制熱解氣化爐膛內的溫度為500-700°C，物料從熱解氣化爐膛內的頂部至底部依次經干燥，熱解氣化，表面燃燒，碳燃燒，最后至燃燼成渣成冷渣后外經灰斗排除體外，同時產生可燃氣，壓力傳感器P2控制為-30?_50Pa，壓力傳感器P:為l-20Pa，壓力傳感器 5-10Pa ； 2)可燃氣的氣流上升至熱解氣化爐膛上部的熱解釋排煙口并進入二次燃燒室內的1、V爐膛，此時 打開二次風供給系統(tǒng)14，通入二次風，控制二次風進入時的溫度為200°C以上，煙氣進入1、V爐膛與二次風混合形成急速紊流態(tài)煙氣，該急速紊流態(tài)煙氣分別下行至1、V爐膛底部，該急速紊流態(tài)煙氣分別經隔離墻進入I1、IV爐膛，打開二次進風系統(tǒng)15、16，通入二次風，急速紊流態(tài)煙氣與二次風混合，控制該混合煙氣溫度至1100°C以上，該混合煙氣在I1、IV爐膛內上升至頂部后經隔離墻進入爐膛III，改混合煙氣降溫后經排煙口排出。
7.根據權利要求6所述的生活垃圾熱解燃燒爐的運行工藝，其特征在于:步驟I)中物料經干燥熱解、碳燃燒、燃盡、成渣的時間控制為90-120min。
8.根據權利要求6所述的生活垃圾熱解燃燒爐的運行工藝，其特征在于:一次風的供給量為總風量的30-40%，且一次風的運行曲線與物料的燃燒運動曲線為相向而行。
9.根據權利要求6所述的生活垃圾熱解燃燒爐的運行工藝，其特征在于:可燃氣進入1、V爐膛內的速度控制為18m/s以上；所述的急速紊流態(tài)煙氣分別在1、V爐膛內下行至底部的速度為4m/s以內；急速紊流態(tài)煙氣分別經隔離墻進入I1、IV爐膛內的速度控制為18m/s以上；所述的混合煙氣在I1、IV內以4m/s以內的速度上升至I1、IV爐膛頂部。
10.根據權利要求6所述的生活垃圾熱解燃燒爐的運行工藝，其特征在于:二次風的供給量為一次風的供給量的2-4倍。
【文檔編號】F23G5/027GK104456575SQ201410627675
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月10日 優(yōu)先權日:2014年11月10日
【發(fā)明者】郭光玉, 甘焱生, 唐才福, 李志斌, 陳正元, 黃毅, 田江濤, 趙祖浩, 熊良平 申請人:宜昌市九天環(huán)?？萍加邢薰?br>