一种基于物料循环的高温垃圾焚烧炉排炉系统及工作方法技术方案

本发明专利技术公开的一种基于物料循环的高温垃圾焚烧炉排炉系统及工作方法，属于垃圾焚烧和清洁燃烧技术领域。包括炉排炉、一次风机、一次风蒸汽预热器、空气预热器、省煤器、烟气处理系统、烟囱、输送流化风机和分选机；在炉排炉内添加细砂料，作为热量携带介质，强化了炉排炉内部燃烧，提升了整体炉内温度的均匀性，避免了集中高温区域的形成。同时利用蒸汽加热器和空气预热器对一次风进行加热，进一步提升炉排炉内的燃烧强度，减少局部低温区域，有效减少了有害物质的排放。

A grate system of high temperature MSW incinerator based on material circulation and its working method

【技术实现步骤摘要】
一种基于物料循环的高温垃圾焚烧炉排炉系统及工作方法
本专利技术属于垃圾焚烧和清洁燃烧
，具体涉及一种基于物料循环的高温垃圾焚烧炉排炉系统及工作方法。
技术介绍
2016年全国生活垃圾清运量约为21500.5万吨。大量的固体废弃物给环境带来了很大的危害，主要表现为侵占土地，污染大气、土壤及水体，且所造成的危害难以恢复。目前，虽然我国的垃圾焚烧处理比例在快速提高，但是由于我国的垃圾源分类没有有效进行，燃烧过程会产生烟气、烟尘、飞灰和炉渣，其中含有大量的二噁英和重金属元素。这些污染物对于大气、土壤、海洋和淡水生态系统都是极其有害的，尤其是他们还可以通过食物链进行生物富集，最终会产生环境问题。垃圾焚烧后，最终的产物是排放的烟气、飞灰和焚烧残渣。通常把焚烧灰渣分为底灰和飞灰两种，底灰一般包括炉排渣和炉排间掉落灰。底灰占了灰渣总量的80％左右，主要由熔渣、黑色及有色金属、陶瓷碎片、玻璃和其他一些不可燃物以及未燃有机物组成。飞灰是指在烟气净化系统和热回收利用系统中收集而得的残余物，约占灰渣总量的20％左右。生活垃圾在焚烧过程中容易产生二次污染，而飞灰是二次污染的主要载体。由于飞灰中含有可被水浸出的Cd、Pb、Cu、Zn和Cr等多种有害重金属物质和盐类，还富集了高浓度的具有最强毒性的二噁英有机污染物，《国家危险废物名录》已经明确规定生活垃圾焚烧飞灰为危险废物，即编号为HW18，飞灰的处置必须严格按照危险废物的标准进行。重金属和二噁英等特殊污染物控制技术主要分为焚烧前控制、焚烧中控制和焚烧后控制。焚烧前控制主要是加强垃圾的预处理(垃圾分类与分拣)和添加特殊添加剂，减少垃圾焚烧过程中重金属和二噁英的生成。焚烧中控制主要是从两方面着手：一方面是通过合理的燃烧组织控制温度分布、燃烧气氛和停留时间，使重金属尽可能多地停留在底渣或飞灰中，以便后续的灰渣处理。另一方面是研制更为有效的吸附剂，选择合适的吸附温度区间进行重金属的吸附剂脱除。焚烧后控制主要是对含有较多有害物质的飞灰进行相关处理，以达到降低灰渣无害化程度。焚烧后控制技术方式很多，其中主要包括固化稳定处理技术、化学处理与热处理技术。相比于焚烧前和焚烧后控制技术，假若能在焚烧过程中降低特殊污染物的生成，则会大大降低后续处理成本，减轻处置设备投资和运行压力。公开号为CN107191941A的专利文献公开了一种降低焚烧烟气污染物的生活垃圾焚烧处理工艺和系统，将生活垃圾转移至垃圾焚烧炉内进行一次燃烧，同时向垃圾焚烧炉内投加石油焦和碳酸钙，将一次燃烧产生的烟气与生活垃圾存储时产生的臭气一同进行二次燃烧。该系统需要二次燃烧，处理系统复杂，且运行成本较高。公开号为CN101029727A的专利文献公开了一种垃圾焚烧飞灰旋风熔融炉。对应垃圾在一次风箱中高温空气的作用下预热、干燥和引燃，从而完成垃圾的高温燃烧过程。该系统没有涉及对应高温空气加热的具体方案，以及整体燃烧温度与生成物重金属和二噁英的关系。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于物料循环的高温垃圾焚烧炉排炉系统及工作方法，强化了炉排炉内部燃烧，提升了整体炉内温度的均匀性，避免了集中高温区域的形成，有效减少了有害物质的排放。本专利技术通过以下技术方案来实现：本专利技术公开了一种基于物料循环的高温垃圾焚烧炉排炉系统，包括炉排炉、一次风机、一次风蒸汽预热器、空气预热器、省煤器、烟气处理系统、烟囱、输送流化风机和分选机；一次风机与一次风蒸汽预热器连接，一次风蒸汽预热器与空气预热器的空气入口连接，空气预热器的空气出口与炉排炉的一次风入口连接；炉排炉的炉膛上开设有砂料入料口，炉排炉的尾部受热面通过落渣管与分选机连通；分选机的轻质物料出口和输送流化风机通过输送细砂料的细砂料输送管与砂料入料口连接；分选机的重质物料出口连接有排渣管；尾部受热面的烟气出口与空气预热器的烟气入口连接，空气预热器的烟气出口依次与省煤器、烟气处理系统和烟囱连接。优选地，砂料入料口设在炉排干燥段的上方。优选地，分选机为流化分选机，分选机与输送流化风机连接。优选地，细砂料为石英砂、河沙或燃煤灰渣，细砂料的粒径＜10mm。优选地，细砂料输送管的弯管处设有快速放料拆卸装置。优选地，细砂料输送管上设有若干补气支管。本专利技术公开的基于物料循环的高温垃圾焚烧炉排炉系统的工作方法，包括：细砂料通过砂料入料口进入炉排炉，然后随烟气进入尾部受热面，在重力作用下由落渣管落入分选机，经分选机分选，密度小而轻的细砂料由轻质物料出口进入细砂料输送管，被输送流化风机送至砂料入料口，继续下一轮循环；密度大而重的渣料由重质物料出口进入排渣管排出系统；垃圾在炉排炉内焚烧，产生的烟气由尾部受热面依次流经空气预热器和省煤器，降温后进入烟气处理系统，处理后经烟囱排出系统；一次风通过一次风机进入一次风蒸汽预热器升温后进入空气预热器继续升温，由一次风入口进入炉排炉。优选地，一次风在一次风蒸汽预热器中升温至190～210℃。优选地，一次风在空气预热器中升温至300～400℃。优选地，省煤器排出的烟气温度为180～200℃。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术公开的一种基于物料循环的高温垃圾焚烧炉排炉系统，在炉排炉内添加细砂料，作为热量携带介质，强化了炉排炉内部燃烧，提升了整体炉内温度的均匀性，避免了集中高温区域的形成。同时利用蒸汽加热器和空气预热器对一次风进行加热，进一步提升炉排炉内的燃烧强度，减少局部低温区域，提高了有害物质的分解率。燃烧温度对于重金属的迁移和二噁英的形成至关重要，根据挥发性将重金属分为三类：不易挥发元素、半挥发元素和易挥发元素。不易挥发性元素，如Mn、Ni、Cu、Cr等，焚烧后主要在低渣中分布；半挥发性元素，如Cd、Pb、Zn、As等，焚烧过程中部分或全部发生气化，在随后的的降温过程中发生成核和异相凝结等物理变化，最终富集在细颗粒上火形成重金属细颗粒，不易被除尘器捕获；易挥发分性元素，如Hg、Se等，在焚烧中极易发生气化，主要以气态形式排入大气中。焚烧温度的提升会大幅度提高金属的挥发释放速率，燃烧温度的提升会促进某些重金属像气相中析出，在冷凝的过程中形成纳米至微米级颗粒，会在除尘和脱硫过程中捕集。一般来说，研究人员认为PCDD/Fs(二噁英)通过两种机制形成。一个来自均相反应，温度范围为500～800℃。主要过程是氯化前体的重排反应气体，如氯酚(CP)和氯苯(CBz)。此过程中的PCDD/Fs称为均质PCDD/Fs或高温PCDD/Fs。PCDD/Fs也可以通过非均相反应形成反应，温度范围为200～400℃。非均相反应主要是在飞灰中的催化作用下，由CP、CBz，或粉煤灰中的碳形成，即denovoprocess(源头生成)。对于不同的二噁英生成机理来讲，高温环境对飞灰中的二噁英进行彻底分解破坏，从而达到消减二噁英的目的。研究结果表明，燃烧温度大于1200℃时，二噁英的分解率会显著提升。温度、气氛等条件对飞灰熔融过程的分解特性，表明熔融温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于物料循环的高温垃圾焚烧炉排炉系统，其特征在于，包括炉排炉、一次风机(1)、一次风蒸汽预热器(2)、空气预热器(3)、省煤器(4)、烟气处理系统(5)、烟囱(6)、输送流化风机(9)和分选机(11)；/n一次风机(1)与一次风蒸汽预热器(2)连接，一次风蒸汽预热器(2)与空气预热器(3)的空气入口连接，空气预热器(3)的空气出口与炉排炉的一次风入口连接；炉排炉的炉膛(8)上开设有砂料入料口(13)，炉排炉的尾部受热面(7)通过落渣管(12)与分选机(11)连通；分选机(11)的轻质物料出口和输送流化风机(9)通过输送细砂料的细砂料输送管(10)与砂料入料口(13)连接；分选机(11)的重质物料出口连接有排渣管；尾部受热面(7)的烟气出口与空气预热器(3)的烟气入口连接，空气预热器(3)的烟气出口依次与省煤器(4)、烟气处理系统(5)和烟囱(6)连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于物料循环的高温垃圾焚烧炉排炉系统，其特征在于，包括炉排炉、一次风机(1)、一次风蒸汽预热器(2)、空气预热器(3)、省煤器(4)、烟气处理系统(5)、烟囱(6)、输送流化风机(9)和分选机(11)；
一次风机(1)与一次风蒸汽预热器(2)连接，一次风蒸汽预热器(2)与空气预热器(3)的空气入口连接，空气预热器(3)的空气出口与炉排炉的一次风入口连接；炉排炉的炉膛(8)上开设有砂料入料口(13)，炉排炉的尾部受热面(7)通过落渣管(12)与分选机(11)连通；分选机(11)的轻质物料出口和输送流化风机(9)通过输送细砂料的细砂料输送管(10)与砂料入料口(13)连接；分选机(11)的重质物料出口连接有排渣管；尾部受热面(7)的烟气出口与空气预热器(3)的烟气入口连接，空气预热器(3)的烟气出口依次与省煤器(4)、烟气处理系统(5)和烟囱(6)连接。


2.根据权利要求1所述的基于物料循环的高温垃圾焚烧炉排炉系统，其特征在于，砂料入料口(13)设在炉排干燥段的上方。


3.根据权利要求1所述的基于物料循环的高温垃圾焚烧炉排炉系统，其特征在于，分选机(11)为流化分选机，分选机(11)与输送流化风机(9)连接。


4.根据权利要求1所述的基于物料循环的高温垃圾焚烧炉排炉系统，其特征在于，细砂料为石英砂、河沙或燃煤灰渣，细砂料的粒径＜10mm。


5.根据权利要求1所述的基于物料循环的高温垃圾焚烧炉排炉系统，其特征在于，细砂料输送...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁野，肖平，高洪培，时正海，王海涛，孙献斌，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11