本发明专利技术公开了用于有效地燃烧城市废弃物的系统和方法。本发明专利技术的各个方面提供了改进的技术，以提高燃烧城市废弃物的效率并且降低有害气体的排放。在本发明专利技术的一个方面中，提供了一种系统，其包括用于燃烧气化的废弃物的后燃烧器（１０）。在本发明专利技术的另一个方面中，提供了一种用于使用后燃烧器（１０）气化废弃物的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于实施气化燃烧过程的系统和方法，该气化燃烧过程将废弃物或固 定燃料转换为能量，同时产生最小量的不期望的排放。
技术介绍
城市固体废弃物(“MSW”)是由市政和政府收集和处理的总产品。MSW包括耐久 性和非耐久性货物、容器和包装、食物和庭院废弃物，以及来自住宅、商业和工业源头的混 杂的无机废弃物。实例包括新闻用纸、用具、衣物、废弃食物、容器和包装、一次性尿布、所有 类型的塑料(包括一次性餐具和泡沫包装材料)、橡胶和木材产品、盆栽土、庭院修剪物和 消费电子产品、一次性或丢弃产品的可扩充列表的一部分。传统的废弃物处理方法是垃圾 掩埋法，这仍然是某些领域中常用的实践方法。然而，许多权威机构已经发现，难以形成新 的垃圾掩埋法。在某些领域中，固体废弃物必须被运输而用于处理，这使其成本更高。作为垃圾掩埋法的替代方案，可以通过在城市固体废弃物燃烧器(“MWC”)中燃烧 来处理大量的MSW，其也被称为废弃物转换能源设备(“WTE”)。典型的MWC具有活动炉排， 该活动炉排使得废弃物能够运动通过燃烧室，从而使得废弃物能够完全燃烧。MWC通常包 括一次空气源和二次空气源。一次空气从炉排下方供给，并且被迫通过炉排，以接下来干燥 (析出水分)、完全挥发(析出挥发性碳氢化合物)和燃尽(氧化非挥发性碳氢化合物)废 弃物床。一次空气的量通常调节至最大限度地燃尽废弃物床中的碳材料，而没有任何多余 的空气。二次空气通过位于炉排之上的喷嘴供给并且用来产生紊流混合，该紊流混合破坏 从废弃物床中析出的碳氢化合物。在典型的MWC中使用的(一次和二次)空气的总量比获 得理想当量条件(也就是，燃料完全燃烧的理论条件)所需的空气量多大约60%至100%。与MSW和其它固体燃料的常规燃烧相关的问题之一在于，其产生了不期望的和有 害的副产品，例如NOx、一氧化碳和二恶英。例如，在通过两个主要机制进行燃烧期间形成 NOx0首先，通过在MSW和其它燃料中找到的有机地结合的氮(N)的氧化而形成燃料NOx。当 燃烧室中的O2的量低时，N2是主要反应产物。然而，当能够获取足够量的O2时，燃料结合的N 的增大部分转换为NOx。其次，通过大气中的氮队在高温下氧化而形成热的NOx。因为需要 高的活化能，所以热的NOx的形成不会变得显著，直到火焰温度达到1，IOO0C (2，000 T )。具有几种已知的技术来降低常规MSW燃烧系统产生的有害排放。例如，有两组已 知的控制NOx排放的技术燃烧控制和燃烧后控制。燃烧控制通过降低火焰中&的利用率 且降低燃烧区域的温度来限制燃烧过程期间NOx的形成。燃烧后控制涉及去除燃烧过程期 间产生的NOx排放(S卩，选择性的非催化还原(SNCR)系统和选择性的催化还原(SCR)系统。尽管在降低常规燃烧系统的有害排放方面进行了改进，但是仍然需要可替代的方法和系统，其有效地将MSW或其它固体燃料转换成能量，同时产生最少量的不期望的排放。
技术实现思路
本专利技术涉及气化燃烧系统和方法，其将废弃物或其它固体燃料转换成能量，同时 产生比常规集中燃烧显著少的量的NOx、一氧化碳、二恶英和其它不期望的排放。气化是产 生气体混合物的固体燃料的不完全燃烧。本专利技术的气化器在较低温度下操作，并且引入比 常规燃烧系统少的空气，从而其产生较少量的不期望的排放。根据本专利技术，后燃烧器利用气 化器产生的气体混合物来产生热能。后燃烧器利用可调节的喷射喷嘴来控制气体混合物的 燃烧。喷嘴可以根据进入后燃烧器的具体气体混合物的成分进行调节，以获得最佳的燃烧 条件而产生最少的排放。总之，使用本专利技术的后燃烧器的气化-燃烧过程显著地降低了将 废弃物或固体燃料转换为能量时产生的不期望排放的量。上述方法和系统仅仅是本专利技术的 一个实例，其可以变化为其它的实施例。例如，在本专利技术的一种构造中，提供了用于气化和燃烧废弃物的系统。该系统可包 括气化器，该气化器用于将合成气(syngas)与空气或再循环废气混合；所述气化器可包括 设计成将空气或再循环废气喷入到气化器中的预混合喷嘴和入口管道。该系统还可包括 后燃烧器。该后燃烧器可包括用于从气化器接收合成气的入口管道；旋风形的室，其定位 在入口管道的端部附近，设计成收集飞灰或大重量颗粒；顶部喷射喷嘴，其用于引导空气流 过后燃烧器而进入旋风形的室；切向喷嘴，其用于将空气或再循环废气引导进入后燃烧器； 传感器，其用于测量温度、湿度和二氧化碳；控制器，其用于定位和控制喷嘴，以使得后燃烧 器中的空气流和温度更加均勻；以及出口管道，其用于允许气体离开后燃烧器。在某些实施 例中，顶部喷射喷嘴可以定位成使得流过喷嘴的空气迫使飞灰或大重量颗粒进入旋风形的 室；切向喷嘴可以具有方向和位置；以及/或者控制器可以根据来自传感器的信息来确定 切向喷嘴的方向和位置。本专利技术的另一种构造提出了用于气化和燃烧废弃物的方法。该方法可包括以下 步骤中的一个或多个步骤在气化器中将合成气与空气或再循环废气混合；在后燃烧器处 接收来自气化器的合成气；利用旋风形的室收集飞灰或大重量颗粒；将空气引导流过后燃 烧器而进入旋风形的室；将空气或再循环废气引导进入后燃烧器；利用传感器采集与后燃 烧器内的气体的温度、湿度和二氧化碳相关的测量值；分析这些测量值以确定连接到后燃 烧器上的切向喷嘴应当面对的方向和位置；调节切向喷嘴，使其面对所确定的方向和位置； 以及/或者允许气体离开后燃烧器。附图说明本文所包括的附图提供对本专利技术的进一步的理解并且结合到本说明书中且构成 本说明书的一部分，附图示出了本专利技术的实施例并且与说明一起用来解释本专利技术的原理。 在图中图1(a)是在本专利技术的气化-燃烧过程中使用的后燃烧器的实施例的示意性侧视 图；图1(b)是在本专利技术的气化-燃烧过程中使用的后燃烧器的实施例的示意性俯视 图。具体实施例方式现在详细参考本专利技术的优选实施例，在附图中示出了这些优选实施例的实例。在 以下的整个图中，相同的附图标记表示相同的元件。本专利技术涉及将MSW或其它固体燃料转换为能量同时产生减少量的不期望排放的 系统和方法。本专利技术的第一个步骤，气化，涉及固体燃料的不完全燃烧。第二个步骤，燃烧， 涉及利用气化期间产生的气体混合物来产生热能。以下将详细说明气化-燃烧过程的这两 个步骤以及执行这些步骤的设备。气化是MSW或其它固体燃料的不完全燃烧。其导致产生氢、一氧化碳、二氧化碳和 水蒸汽的气体混合物，该气体混合物被称为合成气。与常规的完全燃烧过程相比，固体燃料 的气化具有多个优点。首先，完全燃烧通常需要将燃料与超过获得理想当量条件(即，燃料 完全燃尽的理想条件)所需的量的空气混合。在完全燃烧期间存在的大量氧气便于产生有 害气体，例如NOx和二恶英。相反，气化仅仅涉及不完全燃烧，结果，其需要的空气显著少于 完全燃烧。更具体地，本专利技术的气化器可以利用低于理想当量的空气来执行固体燃料的气 化。通过利用气化所获得的空气的减少具有多个好处。引入较少的氧气意味着固体燃料产 生较少量的NOx和二恶英。此外，通常与多余氧气结合而形成NOx的燃料结合的氮更有可 能形成氨或氰化氢。这是有重要意义的，如下详细所述，原因在于接下来利用后燃烧器燃烧 在气化期间形成的合成气。在这个接下来的燃烧期间，氨和氰化氢与通过合成气本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于气化和燃烧废弃物的系统，其包括：ａ．气化器，其用于将合成气与空气或再循环废气混合；所述气化器包括设计成将空气或再循环废气喷入到气化器中的预混合喷嘴和入口管道；以及ｂ．后燃烧器，其包括：ｉ．入口管道，其用于从所述气化器接收合成气；ｉｉ．旋风形的室，其定位在所述后燃烧器的入口管道的端部附近，且设计成用以收集飞灰或大重量颗粒；ｉｉｉ．顶部喷射喷嘴，其用于引导空气流过所述后燃烧器而进入所述旋风形的室；ｉｖ．切向喷嘴，其用于将空气或再循环废气引导进入所述后燃烧器；ｖ．传感器，其用于测量温度、湿度或二氧化碳；以及ｖｉ．控制器，其用于定位和控制所述切向喷嘴，以使得所述后燃烧器中的空气流和温度更加均匀。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：张汉威，
申请(专利权)人：卡万塔能源公司，
类型：发明
国别省市：US
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