CN106678824A - 一种生活垃圾热解湿烟气循环利用装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于垃圾处理技术领域，涉及一种生活垃圾热解湿烟气循环利用装置及方法。一种生活垃圾热解湿烟气循环利用装置，包括炉体单元、排渣单元和空气输入单元，炉体单元包括投入垃圾的进料口，进料口的下方从上到下依次为干燥热解室、热解气化室和焙烧室；在干燥热解室的上方设有湿烟气出口，通过管道连接到设置在焙烧室上方的湿烟气入口；在热解气化室的上方设有热解气化气体出口。热解气化方法包括，投料，燃烧，缩容，热解气化，二次燃烧，出渣等步骤。本发明的有益效果为：减少了热解气中的水分，又增加了热解气的热值，同时因为湿烟气对热解气化料层温度的调节，可以减少热解气化料层结焦的风险，还可以降低灰渣中的含碳量。
Description
技术领域
本发明属于垃圾处理技术领域，涉及一种生活垃圾热解湿烟气循环利用装置及方法。
背景技术
中国《“十二五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》要求，2015年生活垃圾焚烧处理设施能力占全国城市生活无害化处理能力的35％，东部地区达到48％。焚烧是当前我国生活垃圾处理的主要模式。
现有焚烧技术主要有4种：机械炉排焚烧、流化床焚烧、旋转窑焚烧、热解气化焚烧。虽然目前机械炉排焚烧技术在我国应用最为广泛，但热解气化焚烧技术，以其二噁英生成量低、飞灰产生量少、有价金属易回收等优点，成为国际国内争相研发的生活垃圾热处理技术。
目前热解气化焚烧技术主要有加拿大瑞威公司的控制空气氧化(CAO)型垃圾热解气化焚烧技术、日本荏原流化床气化熔融技术、深圳汉氏固废公司与清华大学共同开发的LXRF立式旋转热解焚烧技术等。
由于我国生活垃圾采用混合收集的方式，存在垃圾组成成分复杂、含水率高、热值低等特点。现有热解气化处理中，常需要进行预处理，一般包括分选(磁选、风选、人工分拣)，破碎，烘干，成型等，预处理流程长，工序复杂，其存在的问题主要包括：(1)现有的预处理技术很难保证分选、破碎效率，因此不仅浪费了大量人力物力，而且往往经过预处理的垃圾还是无法完全满足要求；(2)现存的热解炉如回转窑、流化床等均要求入炉含水率较低，热解反应必需对垃圾进行烘干，不管采用间接热源还是直接热源，烘干都会产生大量烟气，这种烟气臭气浓度高，必须要进一步除臭才能达标排放。
另外，现有生活垃圾热解气化通常在固定床、流化床、旋转窑等设备内完成，热解可燃气体从垃圾上方引出，垃圾中的水分变成水蒸汽混入热解气中，导致可燃气体热值低，二次燃烧室温度上不去。为了达到二次燃烧温度大于850℃，只得投入辅助燃料，大大增加了垃圾处理成本；同时要求垃圾水分含量低、发热值高，从而限制了生活垃圾热解焚烧技术的推广应用。
申请号为CN201010190497.X的中国发明专利公开了一种垃圾气化净化反应炉，设有炉体、炉排、风机、出气管，其特征是：所述炉体为内、外炉壁结构，内炉壁内衬耐火材料，外炉壁与内炉壁之间留有空隙，内炉壁内为炉膛；在内炉壁和外炉壁之间设有密封横隔板和支撑横隔板；在横隔板和炉顶之间的外炉壁上设有由炉体外到内、外炉壁之间的外进气孔，在横隔板和炉顶之间的内炉壁上设有排列一周的由内、外炉壁间的空隙到炉膛的内进气孔；在内炉壁下方设有单层或多层滚动炉排；炉体下部外炉壁上设有出气管与燃气输出管道连通，即为下出气结构；在炉体的顶部设有进料装置和炉膛上端口密封装置，即为上进料结构；在所述横隔板A、B之间的内外炉壁上设有通入炉膛内并带密封盖的点火装置和观火孔；在炉体下方设有出渣装置；内外炉壁上设有数个测温热电偶；所述单层或多层炉排布置在内炉壁的下方，为耐热材料制成的中空或实心滚动辊棒支撑的链条炉排；所述炉排的中空辊棒的一端设有进气管，另一端设有出气管，该出气管通过一个支管连接到炉体上部炉膛内，并通过另一支管进入横隔板A和炉顶之间的空隙内；所述进料装置由挤压式进料装置或斗式提升进料装置构成；所述挤压式进料装置为内设螺旋轴的螺旋挤压式进料装置或气缸挤压方式的进料装置；所述炉体下方的出渣装置为湿法出渣装置，设有出渣水槽和水封挡板。
该专利申请存在垃圾干燥层高度低，垃圾含水率升高时，易熄火，时空(单位时间单位空间)效率低等问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种生活垃圾热解湿烟气循环利用装置及方法，能够精确控制干燥、热解、还原气化、氧化燃烧、燃烬等过程，即可充分利用烟气热量对垃圾进行干燥，又可以将干燥所产生的水蒸汽作为热解气化剂加以利用，还可以高热解气化气体热值，提高热解气化的时空效率，防止局部高温结焦。
本发明解决问题的技术方案是：一种生活垃圾热解湿烟气循环利用装置，包括炉体单元、排渣单元和空气输入单元，所述排渣单元设置于所述炉体单元的底部，所述空气输入单元通过管道与所述炉体单元连通；
所述炉体单元包括设置于炉体顶部的用于投入垃圾的进料口，所述进料口的下方从上到下依次为干燥热解室、热解气化室和焙烧室；
在所述干燥热解室的内部设有用于承载燃料的干燥热解室旋转炉条，在所述炉体的顶部设有湿烟气出口，在所述干燥室旋转炉条的上方设有干燥热解进风管；
在所述热解气化室的内部设有热解气化室旋转炉条，在所述热解气化室旋转炉条的上方设有热解气化进气管，在所述热解气化室上部设有热解气化气体出口；
在所述焙烧室内部设有焙烧室进气管，在所述焙烧室的底部与所述排渣单元连通，在所述焙烧室上部设有通过管道与所述湿烟气出口连通的湿烟气入口；
所述排渣单元包括出渣室，所述出渣室的出口连接除渣机，在所述出渣室的底部设有出渣炉排，在所述出渣炉排的下表面设有出渣室灰斗；
所述空气输入单元包括鼓风机，通过管道分别与所述干燥热解进风管、所述热解气化进气管和所述焙烧室进气管连通，在所述鼓风机与所述干燥热解进气管之间设有高温空气预热器，在所述鼓风机与所述热解气化进气管之间设有低温空气预热器。
进一步的，所述干燥热解进风管与所述高温空气预热器之间设有高温空气调节阀。
进一步的，所述热解气化进气管与所述低温空气预热器之间设有低温空气调节阀。
进一步的，所述焙烧室进气管与所述鼓风机之间设有常温空气调节阀。
进一步的，所述干燥热解室旋转炉条、所述热解气化室旋转炉条和所述出渣炉排能够活动。
进一步的，所述干燥热解室旋转炉条和所述热解气化室旋转炉条用炉排代替。
进一步的，通过所述装置对生活垃圾进行热解湿烟气循环利用的方法，包括：
1.在所述干燥热解室旋转炉条上放置燃料并点燃；
2.从所述垃圾进料口将垃圾投入到所述干燥热解室；
3.启动所述鼓风机，自然风通过所述高温空气预热器，从所述干燥热解进风管进入所述干燥热解室，使得垃圾与高温空气充分接触，垃圾被干燥，并在所述干燥热解室的底部发生缩容和部分热解反应；
4.通过所述干燥热解室旋转炉条的旋转，被缩容的垃圾落入所述热解气化室的所述热解气化室旋转炉条上；
5.所述鼓风机将自然空气引入管道，并且经过所述低温空气预热器预热后，通过所述热解气化进气管进入所述热解气化室，与垃圾充分接触；
6.垃圾进行缺氧燃烧、热解气化反应；
7.所述干燥热解室上部的湿烟气在所述热解气化气体出口负压的作用下，从所述湿烟气出口流出，由所述湿烟气入口进入所述焙烧室上部，穿过所述热解气化室，湿烟气与所述热解气化炉条上的灼热碳发生水煤气反应，产生的热解气化气体从所述热解气化室上部所述热解气化气体出口排出；
8.灰渣通过所述热解气化室旋转炉条的旋转，落入所述焙烧室；
9.自然空气通过所述鼓风机引入管道后，通过所述焙烧室进气管进入所述焙烧室，与灰渣充分混合，进一步去除灰渣中的残碳；
10.灰渣在所述焙烧室经过足氧燃烧后，产生的高温二氧化碳气体，在所述热解气化气体出口负压的引导下穿过所述热解气化室，被还原为一氧化碳，从所述热解气化气体出口排出；
11.经焙烧热灼减率达标合格的灰渣，落入所述出渣室的所述出渣炉排，再通过所述出渣炉排的活动，按照预设的速度送入所述除渣机。
进一步的，通过所述高温空气调节阀、所述低温空气调节阀和所述常温空气调节阀分别调节高温空气进入所述干燥热解室的高温空气量、低温空气进入所述热解气化室的低温空气量和常温空气进入所述焙烧室的常温空气量。
进一步的，通过所述干燥热解室旋转炉条、所述热解气化室旋转炉条和所述出渣炉排分别调节所述干燥热解室、所述热解气化室和所述出渣室的物料的移动速度。
本发明的有益效果为：
减少了热解气中的水分，又增加了热解气的热值，同时因为湿烟气对热解气化料层温度的调节，可以减少热解气化料层结焦的风险，还可以降低灰渣中的含碳量。
附图说明
图1所述装置结构示意图。
图中：1-垃圾进料口，2-干燥热解室，3-热解气化室，4-焙烧室，5-出渣室，6-除渣机，7-出渣室灰斗，8-出渣炉排，9-焙烧室进气管，10-热解气化进气管，11-干燥热解进风管，12-湿烟气出口，13-高温空气调节阀，14-干燥热解室旋转炉条，15-热解气化室旋转炉条，16-高温空气预热器，17-低温空气预热器，18-鼓风机，19-低温空气调节阀，20-常温空气调节阀，21-湿烟气入口，22-热解气化气体出口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步的说明。
实施例一
所述装置，如图1所示，包括炉体单元、排渣单元和空气输入单元，所述排渣单元设置于所述炉体单元的底部，所述空气输入单元通过管道与所述炉体单元连通；
所述炉体单元包括设置于炉体顶部的用于投入垃圾的进料口1，所述进料口的下方从上到下依次为干燥热解室2、热解气化室3和焙烧室4；
在所述干燥热解室2的内部设有用于承载燃料的干燥热解室旋转炉条14，在所述炉体的顶部设有湿烟气出口12，在所述干燥室旋转炉条的上方设有干燥热解进风管11；
在所述热解气化室3的内部设有热解气化室旋转炉条15，在所述热解气化室旋转炉条的上方设有热解气化进气管10，在所述热解气化室上部设有热解气化气体出口22；
在所述焙烧室4内部设有焙烧室进气管9，在所述焙烧室4的底部与所述排渣单元连通，在所述焙烧室上部设有通过管道与所述湿烟气出口12连通的湿烟气入口21；
所述排渣单元包括出渣室5，所述出渣室5的出口连接除渣机6，在所述出渣室5的底部设有出渣炉排8，在所述出渣炉排8的下表面设有出渣室灰斗7；
所述空气输入单元包括鼓风机18，通过管道分别与所述干燥热解进风管11、所述热解气化进气管10和所述焙烧室进气管9连通，在所述鼓风机18与所述干燥热解进气管11之间设有高温空气预热器16，在所述鼓风机18与所述热解气化进气管10之间设有低温空气预热器17。
进一步的，所述干燥热解进风管11和所述高温空气预热器16之间设有高温空气调节阀13。
进一步的，所述热解气化进气管10与所述低温空气预热器17之间设有低温空气调节阀19。
进一步的，所述焙烧室进气管9与所述鼓风机18之间设有常温空气调节阀20。
进一步的，所述干燥热解室旋转炉条14、所述热解气化室旋转炉条15和所述出渣炉排8能够活动。
进一步的，所述干燥热解室旋转炉条11和所述热解气化室旋转炉条10可用炉排代替。
进一步的，通过所述装置对生活垃圾进行热解湿烟气循环利用的方法，包括：
1.在所述干燥热解室旋转炉条14上放置燃料并点燃；
2.从所述垃圾进料口1将垃圾投入到所述干燥热解室2；
3.启动所述鼓风机18，自然风通过所述高温空气预热器16，从所述干燥热解进风管11进入所述干燥热解室2，使得垃圾与高温空气充分接触，垃圾被干燥，并在所述干燥热解室2的底部发生缩容和部分热解反应；
4.通过所述干燥热解室旋转炉条14的旋转，被缩容的垃圾落入所述热解气化室3的所述热解气化室旋转炉条15上；
5.所述鼓风机18将自然空气引入管道，并且经过所述低温空气预热器17预热后，通过所述热解气化进气管10进入所述热解气化室3，与垃圾充分接触；
6.垃圾进行缺氧燃烧、热解气化反应；
7.所述干燥热解室2上部的湿烟气在所述热解气化气体出口22负压的作用下，从所述湿烟气出口12流出，由所述湿烟气入口21进入所述焙烧室4上部，穿过所述热解气化室3，湿烟气与所述热解气化室旋转炉炉条15上的灼热碳发生水煤气反应，产生的热解气化气体从所述热解气化室3上部所述热解气化气体出口22排出；
8.灰渣通过所述热解气化室旋转炉条15的旋转，落入所述焙烧室4；
9.自然空气通过所述鼓风机18引入管道后，通过所述焙烧室进气管9进入所述焙烧室4，与灰渣充分混合燃烬，进一步去除灰渣中的残碳；
10.灰渣在所述焙烧室4经过足氧燃烧后，产生的高温二氧化碳气体，在所述热解气化气体出口22负压的引导下穿过所述热解气化室3，被还原为一氧化碳，从所述热解气化气体出口22排出；
11.经焙烧热灼减率达标合格的灰渣，落入所述出渣室5的所述出渣炉排8上，再通过所述出渣炉排8的活动，按照预设的速度送入所述除渣机6。
进一步的，通过所述高温空气调节阀13、所述低温空气调节阀19和所述常温空气调节阀20分别调节高温空气进入所述干燥热解室2的高温空气量、低温空气进入所述热解气化室3的低温空气量和常温空气进入所述焙烧室4的常温空气量。
进一步的，通过所述干燥热解室旋转炉条14、所述热解气化室旋转炉条15和所述出渣炉排8分别调节所述干燥热解室2、所述热解气化室3和所述出渣室4的物料的移动速度。
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种生活垃圾热解湿烟气循环利用装置，其特征在于，包括炉体单元、排渣单元和空气输入单元，所述排渣单元设置于所述炉体单元的底部，所述空气输入单元通过管道与所述炉体单元连通；
所述炉体单元包括设置于炉体顶部的用于投入垃圾的进料口，所述进料口的下方从上到下依次为干燥热解室、热解气化室和焙烧室；
在所述干燥热解室的内部设有用于承载燃料的干燥热解室旋转炉条，在所述炉体的顶部设有湿烟气出口，在所述干燥室旋转炉条的上方设有干燥热解进风管；
在所述热解气化室的内部设有热解气化室旋转炉条，在所述热解气化室旋转炉条的上方设有热解气化进气管，在所述热解气化室上部设有热解气化气体出口；
在所述焙烧室内部设有焙烧室进气管，在所述焙烧室的底部与所述排渣单元连通，在所述焙烧室上部设有通过管道与所述湿烟气出口连通的湿烟气入口；
所述排渣单元包括出渣室，所述出渣室的出口连接除渣机，在所述出渣室的底部设有出渣炉排，在所述出渣炉排的下表面设有出渣室灰斗；
所述空气输入单元包括鼓风机，通过管道分别与所述干燥热解进风管、所述热解气化进气管和所述焙烧室进气管连通，在所述鼓风机与所述干燥热解进气管之间设有高温空气预热器，在所述鼓风机与所述热解气化进气管之间设有低温空气预热器。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述干燥热解进风管与所述高温空气预热器之间设有高温空气调节阀。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述热解气化进气管与所述低温空气预热器之间设有低温空气调节阀。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述焙烧室进气管与所述鼓风机之间设有常温空气调节阀。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述干燥热解室旋转炉条、所述热解气化室旋转炉条和所述出渣炉排能够活动。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述干燥热解室旋转炉条和所述热解气化室旋转炉条用炉排代替。
7.通过权利要求1所述装置对生活垃圾进行热解湿烟气循环利用的方法，其特征在于，包括：
1)在所述干燥热解室旋转炉条上放置燃料并点燃；
2)从所述垃圾进料口将垃圾投入到所述干燥热解室；
3)启动所述鼓风机，自然风通过所述高温空气预热器，从所述干燥热解进风管进入所述干燥热解室，使得垃圾与高温空气充分接触，垃圾被干燥，并在所述干燥热解室的底部发生缩容和部分热解反应；
4)通过所述干燥热解室旋转炉条的旋转，被缩容的垃圾落入所述热解气化室的所述热解气化室旋转炉条上；
5)所述鼓风机将自然空气引入管道，并且经过所述低温空气预热器预热后，通过所述热解气化进气管进入所述热解气化室，与垃圾充分接触；
6)垃圾进行缺氧燃烧、热解气化反应；
7)所述干燥热解室上部的湿烟气在所述热解气化气体出口负压的作用下，从所述湿烟气出口流出，由所述湿烟气入口进入所述焙烧室上部，穿过所述热解气化室，湿烟气与所述热解气化炉条上的灼热碳发生水煤气反应，产生的热解气化气体从所述热解气化室上部所述热解气化气体出口排出；
8)灰渣通过所述热解气化室旋转炉条的旋转，落入所述焙烧室；
9)自然空气通过所述鼓风机引入管道后，通过所述焙烧室进气管进入所述焙烧室，与灰渣充分混合，进一步去除灰渣中的残碳；
10)灰渣在所述焙烧室经过足氧燃烧后，产生的高温二氧化碳气体，在所述热解气化气体出口负压的引导下穿过所述热解气化室，被还原为一氧化碳，从所述热解气化气体出口排出；
11)经焙烧热灼减率达标合格的灰渣，落入所述出渣室的所述出渣炉排，再通过所述出渣炉排的活动，按照预设的速度送入所述除渣机。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，通过所述高温空气调节阀、所述低温空气调节阀和所述常温空气调节阀分别调节高温空气进入所述干燥热解室的高温空气量、低温空气进入所述热解气化室的低温空气量和常温空气进入所述焙烧室的常温空气量。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，通过所述干燥热解室旋转炉条、所述热解气化室旋转炉条和所述出渣炉排分别调节所述干燥热解室、所述热解气化室和所述出渣室的物料的移动速度。
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