一种三段式垃圾焚烧系统及方法技术方案

一种三段式垃圾焚烧系统，包括热解室、混合气化室、气相燃烬室、固相燃烬室，热解室内设有第一往复炉排，混合气化室内设有第二往复炉排，固相燃烬室内设有第三往复炉排，第一往复炉排、第二往复炉排和第三往复炉排依次连接，第二往复炉排的上方区域和第三往复炉排的上方区域均连通气相燃烬室，气相燃烬室上设有第二排气结构，热解室上设有第一排气结构，一种三段式垃圾焚烧方法，采用上述三段式垃圾焚烧系统，生活垃圾先进入热解室进行热解，再进入混合气化室气化，产生的气化气和气化残渣分别进入气相燃烬室和固相燃烬室进行燃烧，本发明专利技术对垃圾的处理效果好，不容易产生二噁英及炉内受热面高温腐蚀，可实现深度脱氯，属于环境工程领域。程领域。程领域。

【技术实现步骤摘要】
一种三段式垃圾焚烧系统及方法


[0001]本专利技术涉及环境工程领域，具体涉及一种三段式垃圾焚烧系统及方法。

技术介绍

[0002]随着经济的快速发展和城市化进程的不断加快，固体废弃物的产生量快速增长，生活垃圾已成为制约社会发展的一大关键因素，不仅占用大量土地，还会对生态环境和人类健康造成巨大危害。
[0003]焚烧作为城市生活垃圾处置的主要方式，其减容、减量效果显著，可实现能源化利用。然而，生活垃圾中含有大量含氯组分，例如塑料、厨余、橡胶、皮革、电子废弃物等，氯的质量含量在0.05％～0.25％之间。在垃圾分类收集与处理处置体系尚不完善的情况下，大量含氯组分仍然与其他组分一起进入垃圾焚烧炉。焚烧过程释放出来的氯主要以HCl的形式进入烟气，不仅会腐蚀焚烧设备，污染土壤与水体，还会导致剧毒物质二噁英的生成。因此，必须重视生活垃圾焚烧过程氯的控制与减排。对于生活垃圾焚烧炉的氯的控制主要有炉前和炉后脱氯两种方式，炉前脱氯依赖于完善的垃圾分类以及科学的分选，实现难度较大，炉后脱氯需要配套脱酸塔等治理设施，运行维护成本较高，且难以避免氯引起的受热面高温腐蚀及二噁英生成的问题。向焚烧炉内喷入石灰石、消石灰或者CaO、Ca(OH)2浆液的方法亦可以脱除焚烧过程中的HCl，但存在脱氯效率不高、制浆工艺复杂、药剂使用量大等问题，且NaCl、KCl等无机氯源导致的受热面高温腐蚀问题依然存在。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的是：提供一种用于焚烧城市生活垃圾且不容易产生二噁英及炉内受热面高温腐蚀的三段式垃圾焚烧系统及方法。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种三段式垃圾焚烧系统，包括热解室、混合气化室、气相燃烬室、固相燃烬室，热解室内设有第一往复炉排，混合气化室内设有第二往复炉排，固相燃烬室内设有第三往复炉排，第一往复炉排、第二往复炉排和第三往复炉排依次连接，第二往复炉排的上方区域和第三往复炉排的上方区域均连通气相燃烬室，气相燃烬室上设有第二排气结构，热解室上设有第一排气结构。
[0006]作为一种优选，一种三段式垃圾焚烧系统还包括换热器、烟气旁通管，第二排气结构通过烟气旁通管连接换热器，烟气旁通管上设有阀门，换热器连接热解室并为热解室供热。
[0007]作为一种优选，第一往复炉排、第二往复炉排和第三往复炉排的倾角均在 5
°
～10
°
范围内。
[0008]一种三段式垃圾焚烧方法，采用上述一种三段式垃圾焚烧系统，包括如下步骤：
[0009]S1，将生活垃圾送入热解室，进行热解，热解产生的气体经第一排气结构送出并通入脱酸塔处理；
[0010]S2，通过第一往复炉排的运动将热解后的生活垃圾送入混合气化室，往混合气化
室中加入可燃性固体废弃物，使可燃性固体废弃物与生活垃圾混合并气化，产生气化气和气化残渣；
[0011]S3，通过第二往复炉排的运动将气化残渣送入固相燃烬室中燃烧，产生烟气和灰渣，烟气和气化气均进入气相燃烬室中燃烧，采用喷枪对气相燃烬室内喷射吸附剂，气相燃烬室中燃烧产生的燃烬烟气经第二排气结构排出。
[0012]作为一种优选，步骤S1中，采用螺旋给料机将生活垃圾送入热解室中，步骤S2中，采用螺旋给料机将可燃性固体废弃物送入混合气化室中。
[0013]作为一种优选，步骤S1中，热解室的热解温度控制在250
‑
320℃范围内。
[0014]作为一种优选，步骤S2中，控制混合气化室的气化温度在650
‑
800℃范围内。
[0015]作为一种优选，步骤S2中，控制气化过程的当量空气系数在0.5
‑
0.8之间。
[0016]作为一种优选，步骤S3中，吸附剂为CaO、CaCO3、Ca(OH)2、MgO、 MgCO3、白云石、方解石、菱镁矿、橄榄石中的一种或多种。
[0017]上述三段式垃圾焚烧脱氯系统及方法的原理如下。
[0018]热解室中的脱氯反应主要针对生活垃圾中的有机氯源。作为一种有机氯源，PVC塑料是生活垃圾中氯元素的主要来源，在较低温度下(250～320 ℃)热解即可以HCl的形式释放出绝大部分氯(式1)，因此设置热解室能有效去除生活垃圾中的主要氯源，且产生的HCl通过热解室的第一排气结构排出，不进入混合气化室和燃烬室，大大减少了炉内及尾部烟道二噁英的生成量。此外，在250
‑
320℃范围内，其他可燃性挥发分(如H2、CH4、CO等)的析出较少，不会造成可燃成分的流失。热解段所需温度较低，可由焚烧后产生的烟气换热提供。
[0019]PVC
→
HCl+de
‑
HCl PVC
ꢀꢀ
(1)
[0020]de
‑
HCl PVC为脱氯后PVC残渣。
[0021]混合气化室中，生活垃圾与可燃性固体废弃物混合气化，可燃性固体废弃物为低氯物料，混合气化过程主要针对生活垃圾中的无机氯源(主要为NaCl、 KCl)。NaCl和KCl受热挥发并沉积在高温受热面，对受热面的腐蚀作用显著强于HCl，因此需要减少高温受热面沉积物中的NaCl和KCl含量。氯含量低的可燃性固体废弃物中的Al、Si、Ca、Fe、S、P等成分可以与氯盐发生反应，生成稳定、不易挥发的化合物(式2、式3)，从而减少高温受热面沉积物中 NaCl和KCl的含量，大大降低受热面高温腐蚀的风险。
[0022]Al2Si2O5OH4→
Al2O3·
2SiO2+2H2O
ꢀꢀ
(2)
[0023]Al2O3·
2SiO2+2MCl
→
M2O
·
Al2O3·
2SiO2+2HCl
ꢀꢀ
(3)
[0024]其中M可以是K或者Na。
[0025]气相燃烬室中，喷入吸附剂，与气相中的剩余氯发生化学反应(例如式4、式5)，大大减少烟气中氯的含量，实现深度脱氯。
[0026]CaO+2HCl
→
CaCl2+H2O
ꢀꢀ
(4)
[0027]MgO+2HCl
→
MgCl2+H2O
ꢀꢀ
(5)
[0028]总的说来，本专利技术具有如下优点：
[0029]1、本专利技术采用热解脱氯反应、低氯物料混合气化固定以及燃烬过程吸附剂吸附的三段式垃圾焚烧系统，实现炉内深度脱氯，在不同的阶段分别对有机氯、无机氯和剩余氯进行有针对性的处理，脱氯效率在95％以上，有效避免氯引起的二噁英生成以及受热面高温腐蚀的问题。
[0030]2、本专利技术中采用污泥、生物质、藻渣等可燃性固体废弃物进行混合气化，实现可燃固体废弃物的协同处置；热解过程中脱氯反应已经去除了大部分氯，因此燃烬过程仅需加入少量的吸附剂即可实现深度脱氯，削减了药剂使用量和成本，由此产本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三段式垃圾焚烧系统，其特征在于：包括热解室、混合气化室、气相燃烬室、固相燃烬室，热解室内设有第一往复炉排，混合气化室内设有第二往复炉排，固相燃烬室内设有第三往复炉排，第一往复炉排、第二往复炉排和第三往复炉排依次连接，第二往复炉排的上方区域和第三往复炉排的上方区域均连通气相燃烬室，气相燃烬室上设有第二排气结构，热解室上设有第一排气结构。2.按照权利要求1所述的一种三段式垃圾焚烧系统，其特征在于：还包括换热器、烟气旁通管，第二排气结构通过烟气旁通管连接换热器，烟气旁通管上设有阀门，换热器连接热解室并为热解室供热。3.按照权利要求1所述的一种三段式垃圾焚烧系统，其特征在于：第一往复炉排、第二往复炉排和第三往复炉排的倾角均在5
°
～10
°
范围内。4.一种三段式垃圾焚烧方法，采用权利要求1～3任一项所述的一种三段式垃圾焚烧系统，其特征在于：包括如下步骤：S1，将生活垃圾送入热解室，进行热解，热解产生的气体经第一排气结构送出并通入脱酸塔处理；S2，通过第一往复炉排的运动将热解后的生活垃圾送入混合气化室，往混合气化室中加入可燃性固体废弃物，使可燃性固体废弃物与生活垃圾混合并气化，产生气化气和气化残渣；S3，通过第二往复炉排的运动将气化...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆鹏，岑超平，叶绿萌，闫显辉，陈雄波，方平，陈定盛，陈冬瑶，唐志雄，
申请(专利权)人：生态环境部华南环境科学研究所，
类型：发明
国别省市：