專利名稱：一種低污染垃圾焚燒系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及垃圾處理技術(shù)，特別涉及一種低污染垃圾焚燒系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
城市垃圾堆放，有以下明顯的危害污染水源，污染農(nóng)田、土壤，污染大氣，成為蚊蠅、老鼠、病原體的滋生源，侵占土地等。城市生活垃圾中通常含有紙、布、塑料、橡膠、廚余、草木、磚瓦、沙土、金屬、玻璃等。但各組分的含量隨各地區(qū)的生活習(xí)慣、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、氣候狀況等的不同而異。在發(fā)達(dá)國家，城市生活垃圾的產(chǎn)量大，其中食品廢物、紙、布、塑料等有機(jī)物占很大比重，可燃物含量很高，熱值也很高。我國垃圾總體上來講無機(jī)物的含量相對(duì)較高，但近年來，隨著生活水平的提高，城市煤氣的普及，垃圾中的有機(jī)成分也在逐漸增多，容重減小、熱值增大。同時(shí)，垃圾的產(chǎn)量也逐年增大。國內(nèi)外垃圾的這些特點(diǎn)表明傳統(tǒng)的填埋和堆肥處理已不能適應(yīng)需要，因?yàn)檫@兩種方法減容、減量效果差，而焚燒法則由于它的優(yōu)點(diǎn)得到了迅速發(fā)展。
國外開發(fā)出的適合于固體廢棄物焚燒的爐型主要有馬丁爐(MartinFurnace)、兩段爐(two-stage furnace)、兩室爐(two-chamber furnace)、回轉(zhuǎn)窯(rotary kiln)、流化床(fluidized bed)、垃圾衍生燃料(refuse derived fuel)、控制氧量燃燒(controlled air oxidation)、直流電弧爐(direct-current arc melter)、等離子體焚燒爐(thermal plasma arc vitrification)及高溫或低溫裂解(high/lowtemperature decomposition)等。幾種常見的垃圾焚燒爐型的比較如下(1)機(jī)械爐排式主要應(yīng)用于歐洲、美國、日本，處理能力在200t/d以上，設(shè)計(jì)、制造及操作維修技術(shù)已成熟，除大件垃圾外不分類破碎。其優(yōu)點(diǎn)是適用大容量，公害易處理，燃燒可靠；缺點(diǎn)是造價(jià)高，運(yùn)行、維修費(fèi)高，應(yīng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，操作運(yùn)轉(zhuǎn)技術(shù)要求高。
(2)模組式主要應(yīng)用于美國、日本，處理能力在200t/d以下，設(shè)計(jì)、制造及操作維修技術(shù)已成熟，無法處理大件垃圾。其優(yōu)點(diǎn)是適用小容量，構(gòu)造簡單，裝置可移動(dòng)、機(jī)動(dòng)性大；缺點(diǎn)是燃燒不完全，燃燒效率低，使用年限短，平均建造成本較高。
(3)回轉(zhuǎn)窯式主要應(yīng)用于美國、丹麥，處理能力在200t/d以上，供應(yīng)商有限，除大件垃圾外不需分類破碎。其優(yōu)點(diǎn)是垃圾攪拌及干燥性佳，可適用中、大容量，可高溫燃燒，殘灰顆粒小。缺點(diǎn)是連接傳動(dòng)裝置復(fù)雜，爐內(nèi)的耐火材料易損壞。
(4)流化床式主要應(yīng)用于日本，處理能力在150t/d以下，供應(yīng)商有限，需分類破碎至5cm以下。其優(yōu)點(diǎn)是適用中容量，燃燒溫度較低，熱傳導(dǎo)性佳，公害低，燃燒效率較佳。缺點(diǎn)是操作運(yùn)轉(zhuǎn)技術(shù)高，燃料的種類受到限制，需添加流動(dòng)媒介，進(jìn)料顆粒較小，單位處理量所需動(dòng)力高，爐床材料易沖蝕損壞。
在實(shí)踐中人們逐漸認(rèn)識(shí)到，直接焚燒處理具有以下不足之處(1)垃圾水分高，難以穩(wěn)定、完全燃燒；(2)排放氯化二苯并二噁咽和氯化二苯并呋喃；(3)國內(nèi)制造爐排的技術(shù)不成熟，進(jìn)口爐排昂貴；(4)余熱鍋爐設(shè)備高溫腐蝕。
因此，能否在不投油或少投油的條件下穩(wěn)定燃燒、完全燃燒；能否有效地控制腐蝕和二噁咽、呋喃等污染物的生成；能否降低投資和運(yùn)行成本，成為垃圾焚燒技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)及不足，提供一種有效地提高燃燒效率，減少輔助燃料的用量，減少煙氣中二噁咽、呋喃等污染物的排放，減少對(duì)環(huán)境污染的低污染垃圾焚燒系統(tǒng)。
本實(shí)用新型的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)本低污染垃圾焚燒系統(tǒng)包括回轉(zhuǎn)窯、二燃室、高溫空氣燃燒裝置、灰渣熔融處理裝置，回轉(zhuǎn)窯一端與二燃室相連接，另一端與灰渣熔融處理裝置相連接，高溫空氣燃燒裝置分別與回轉(zhuǎn)窯和二燃室相連接。
所述回轉(zhuǎn)窯分為四段，各段間采用不銹鋼輥輪連接和密封。其中，第一、三段較短，為固定的進(jìn)料段和進(jìn)風(fēng)段，用于進(jìn)料和供風(fēng)；第二、四段為轉(zhuǎn)動(dòng)段，由齒輪或輥輪帶動(dòng)，齒輪或輥輪則由電機(jī)帶動(dòng)，電機(jī)轉(zhuǎn)速無級(jí)可調(diào)，實(shí)際運(yùn)行時(shí)控制在3～5轉(zhuǎn)/分鐘?；剞D(zhuǎn)窯爐體傾斜角為2°，回轉(zhuǎn)窯端部連接高溫空氣燃燒裝置，中部的進(jìn)風(fēng)段連接鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行供風(fēng)，鼓風(fēng)機(jī)由電機(jī)帶動(dòng)，電機(jī)可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)速，從而調(diào)節(jié)給風(fēng)量。
目前，現(xiàn)有回轉(zhuǎn)窯采用一端送風(fēng)焚燒，而且大多是順流布置，使回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度偏低，燃燒不穩(wěn)定；在本技術(shù)方案中，由于回轉(zhuǎn)窯內(nèi)垃圾前期處于加熱、干燥階段，所需空氣量不大，但需要較高氣體溫度，以便于迅速加熱干燥，故在一燃室中，空氣、煙氣流動(dòng)與固體前進(jìn)方向相反，采用逆流布置；由于中間反應(yīng)較強(qiáng)烈，所以另外配風(fēng)，補(bǔ)充氧氣；本分級(jí)配風(fēng)的回轉(zhuǎn)窯可以克服傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯配風(fēng)和組織一燃室燃燒工況方面的不足之處，根據(jù)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的燃燒特性優(yōu)化送風(fēng)溫度和送風(fēng)量，有利于改善回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度分布及垃圾焚燒條件，從而達(dá)到垃圾穩(wěn)定、完全燃燒的效果。
所述二燃室的煙氣進(jìn)口與二燃室的殼體相切；亦即在二燃室采用切向進(jìn)氣方式，在二燃室組織起旋流燃燒工況。
現(xiàn)有的熱解、氣化爐中，如控制氧量燃燒的CAO系統(tǒng)的二燃室，都是采用軸向或徑向進(jìn)氣，二燃室中無旋流流動(dòng)，使得二燃室的供風(fēng)與可燃?xì)饣旌喜缓茫⒋嬖谌紵澜呛筒糠值蜏貐^(qū)，不利于燃燒，同時(shí)可燃物在二燃室內(nèi)的停留時(shí)間不夠，若加大二燃室長度，則使得爐體龐大，投資增大；本技術(shù)方案中二燃室采用切向進(jìn)氣方式，在二燃室組織起旋流燃燒工況，加強(qiáng)爐內(nèi)攪拌、混合，延長可燃物在爐內(nèi)的停留時(shí)間，使煙氣的可燃成分得到充分的燃燒，并有利于二噁咽、呋喃等污染物的分解。
所述高溫空氣燃燒裝置包括空氣預(yù)熱器和余熱鍋爐，余熱鍋爐通過空氣預(yù)熱器與二燃室相連接。
現(xiàn)有的垃圾焚燒處理設(shè)備都是采用“焚燒爐-余熱鍋爐-空氣預(yù)熱器”的布置方式，或用蒸汽預(yù)熱空氣，空氣預(yù)熱溫度低，有的甚至不預(yù)熱空氣，而垃圾含水率較高，這易造成爐溫低、著火困難、燃燒不穩(wěn)定、燃燒不完全的現(xiàn)象；另外燃燒溫度較低，生成的痕量有機(jī)物二噁咽、呋喃等無法分解，由煙氣排入大氣，形成二次污染。本技術(shù)方案中采用“焚燒爐-空氣預(yù)熱器-余熱鍋爐”的布置方式，使焚燒垃圾產(chǎn)生的煙氣余熱，首先加熱空氣，這樣可以大大提高供風(fēng)的溫度；然后，用高溫空氣來焚燒垃圾，提高反應(yīng)溫度，減少輔助燃料消耗量，減少煙氣中二噁咽、呋喃等污染物的排放。
所述灰渣熔融處理裝置包括殼體、灰斗、燃油燒嘴、排煙口、渣口，灰斗及燃油燒嘴穿過殼體上端面并與殼體固定連接，排煙口位于殼體上端面一側(cè)，渣口位于殼體底端一側(cè)。本灰渣熔融處理裝置的原理是灰渣和飛灰從灰斗落入殼體內(nèi)的爐膛內(nèi)，從燃油燒嘴中噴入燃油對(duì)灰渣和飛灰進(jìn)行熔融處理，處理后的煙氣從排煙口排出，廢渣從渣口排出。
現(xiàn)有的一些垃圾焚燒爐，包括馬丁爐、流化床、CAO、回轉(zhuǎn)窯等，灰渣中可燒蝕量常高于5％，這說明燃燒不夠充分，爐渣的可利用性也很低，另外灰渣和飛灰中的痕量有機(jī)物二噁咽、呋喃等也未得到有效控制，直接排向土壤、水源和大氣，二次污染較嚴(yán)重。本技術(shù)方案中采用高溫的灰渣熔融處理裝置來處理灰渣和飛灰，對(duì)灰渣和飛灰進(jìn)行熔融處理，消除灰渣、飛灰中的二噁咽、呋喃等污染物的排放；同時(shí)，熔融后的灰渣可以作為建筑和道路建設(shè)材料。
本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果本低污染垃圾焚燒系統(tǒng)采用分段進(jìn)空氣的回轉(zhuǎn)窯作為一燃室，利用煙氣余熱加熱空氣，從而使該系統(tǒng)達(dá)到最佳的燃燒效率，并減少輔助燃料的用量；同時(shí)，提高燃燒溫度，減少煙氣中二噁咽、呋喃等污染物的排放；另外，對(duì)灰渣、飛灰進(jìn)行熔融處理，有效地控制灰渣、飛灰二噁咽、呋喃等污染物的排放；因而具有處理效率高、環(huán)保效果好的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛地使用于處理城市生活垃圾，應(yīng)用前景較廣。


圖1是本實(shí)用新型低污染垃圾焚燒系統(tǒng)的系統(tǒng)流程圖。
圖2是圖1所示低污染垃圾焚燒系統(tǒng)中回轉(zhuǎn)窯的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖1所示低污染垃圾焚燒系統(tǒng)中二燃室的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是圖1所示低污染垃圾焚燒系統(tǒng)中空氣預(yù)熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是圖1所示低污染垃圾焚燒系統(tǒng)中灰渣熔融處理裝置圖具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
實(shí)施例圖1～圖5示出了本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)，由圖1可見，本垃圾焚燒系統(tǒng)包括回轉(zhuǎn)窯(一燃室)2、二燃室7、空氣預(yù)熱器8、余熱鍋爐9、灰渣熔融處理裝置1，回轉(zhuǎn)窯2一端與二燃室7相連接，另一端與灰渣熔融處理裝置1相連接，余熱鍋爐9通過空氣預(yù)熱器8與二燃室7相連接，空氣預(yù)熱器8同時(shí)與回轉(zhuǎn)窯2一端相連接。此外，圖1中3為鼓風(fēng)機(jī)、4為進(jìn)料機(jī)構(gòu)、5為垃圾斗、6為燃油噴嘴、10為煙囪。
所述回轉(zhuǎn)窯2的結(jié)構(gòu)如圖2所示分為四段，各段間采用不銹鋼輥輪連接及用密封罩密封；其中，第一、三段較短，為固定的進(jìn)料段2-1和進(jìn)風(fēng)段2-3，用于進(jìn)料和供風(fēng)；第二、四段2-2、2-4為轉(zhuǎn)動(dòng)段，由齒輪或輥輪帶動(dòng)，齒輪或輥輪則由電機(jī)帶動(dòng)，電機(jī)轉(zhuǎn)速無級(jí)可調(diào)，實(shí)際運(yùn)行時(shí)控制在3～5轉(zhuǎn)/分鐘；回轉(zhuǎn)窯2爐體傾斜角為2°，回轉(zhuǎn)窯2端部連接的空氣預(yù)熱器8通入高溫空氣進(jìn)行預(yù)熱，中部的進(jìn)風(fēng)段2-3連接鼓風(fēng)機(jī)3進(jìn)行供風(fēng)，鼓風(fēng)機(jī)3由電機(jī)帶動(dòng)，電機(jī)可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)速，從而調(diào)節(jié)給風(fēng)量。
所述二燃室7的結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括殼體7-1、煙氣進(jìn)口7-2、煙氣出口7-3、進(jìn)油口7-4，殼體7-1由外殼7-1A及耐火層7-1B組成，煙氣進(jìn)口7-2位于與殼體7-1相切的位置，煙氣出口7-3及進(jìn)油口7-4分別位于殼體7-1的兩端。
所述空氣預(yù)熱器8的結(jié)構(gòu)如圖4所示，殼體8-1兩端開有煙氣進(jìn)口8-2和煙氣出口8-3，殼體8-1的一側(cè)開有空氣進(jìn)口8-4和空氣出口8-5；殼體8-1內(nèi)設(shè)置有陶瓷換熱管8-6，換熱管8-6內(nèi)為空氣通道，換熱管8-6外為煙氣通道。
所述灰渣熔融處理裝置1如圖5所示，包括殼體1-1、燃油燒嘴1-2、灰斗1-3、排煙口1-4、渣口1-5，灰斗1-3及燃油燒嘴1-2穿過殼體1-1上端面并與殼體1-1固定連接，排煙口1-4位于殼體1-1上端面一側(cè)，渣口1-5位于殼體1-1底端一側(cè)。
本低污染垃圾焚燒系統(tǒng)的工作原理是系統(tǒng)布置采用“焚燒爐-空氣預(yù)熱器-余熱鍋爐”的布置方式，在二燃室7和余熱鍋爐9間安裝空氣預(yù)熱器8，回收部分煙氣余熱，充分利用高溫?zé)煔饧訜崛霠t空氣，溫度達(dá)到600℃以上，提高一燃室2反應(yīng)溫度到900℃以上，二燃室2反應(yīng)溫度到1000℃以上，從而減少煙氣中二噁咽、呋喃等污染物的排放，同時(shí)使垃圾穩(wěn)定、完全燃燒，減少輔助燃料消耗量。經(jīng)過一燃室2處理后，機(jī)械不完全燃燒損失q4在3％以下；從一燃室2出來的可燃?xì)夂蜔煔猓郧邢蛄鲃?dòng)的方式進(jìn)入二燃室7，進(jìn)氣速度維持在6m/s以上，以保證有一定的旋流度；在二燃室7中通入600℃以上的高溫空氣，在高溫空氣環(huán)境下，可燃?xì)饪梢栽诘陀谌莘e百分比10％以下的條件下著火并穩(wěn)定燃燒，旋流工況則可以加強(qiáng)爐內(nèi)混合，從而強(qiáng)化燃燒，并延長可燃物在二燃室7的停留時(shí)間，保證經(jīng)過二燃室7后化學(xué)不完全燃燒損失q3在0.2％以下；從一燃室2出來的灰渣和從除塵器或煙囪底部收集的飛灰，進(jìn)入灰渣熔融處理裝置1，該室用油為燃料，在1500℃以上，對(duì)灰渣、飛灰進(jìn)行熔融處理，完全消除灰渣、飛灰中的二噁咽、呋喃等污染物。經(jīng)過灰渣熔融處理裝置后，灰渣的燒蝕量在0.1％以下。
權(quán)利要求1.一種低污染垃圾焚燒系統(tǒng)，其特征在于包括回轉(zhuǎn)窯(2)、二燃室(7)、高溫空氣燃燒裝置、灰渣熔融處理裝置(1)，回轉(zhuǎn)窯(2)一端與二燃室(7)相連接，另一端與灰渣熔融處理裝置(1)相連接，高溫空氣燃燒裝置分別與回轉(zhuǎn)窯(2)和二燃室(7)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垃圾焚燒系統(tǒng)，其特征在于所述回轉(zhuǎn)窯(2)分為四段，各段間采用不銹鋼輥輪連接和密封；第一、三段為固定的進(jìn)料段(2-1)和進(jìn)風(fēng)段(2-2)，第二、四段為轉(zhuǎn)動(dòng)段(2-2、2-4)，與齒輪或輥輪相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低污染垃圾焚燒系統(tǒng)，其特征在于所述二燃室的(7)煙氣進(jìn)口(7-2)與二燃室(7)的殼體(7-1)相切。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低污染垃圾焚燒系統(tǒng)，其特征在于所述高溫空氣燃燒裝置包括空氣預(yù)熱器(8)和余熱鍋爐(9)，余熱鍋爐(9)通過空氣預(yù)熱器(8)與二燃室(7)相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低污染垃圾焚燒系統(tǒng)，其特征在于所述灰渣熔融處理裝置(1)包括殼體(1-1)、燃油燒嘴(1-2)、灰斗(1-3)、排煙口(1-4)、渣口(1-5)，灰斗(1-3)及燃油燒嘴(1-2)穿過殼體(1-1)上端面并與殼體(1-1)固定連接，排煙口(1-4)位于殼體(1-1)上端面一側(cè)，渣口(1-5)位于殼體(1-1)底端一側(cè)。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種低污染垃圾焚燒系統(tǒng)，包括回轉(zhuǎn)窯(2)、二燃室(7)、高溫空氣燃燒裝置、灰渣熔融處理裝置(1)，回轉(zhuǎn)窯(2)一端與二燃室(7)相連接，另一端與灰渣熔融處理裝置(1)相連接，高溫空氣燃燒裝置分別與回轉(zhuǎn)窯(2)和二燃室(7)相連接。本低污染垃圾焚燒系統(tǒng)采用分段進(jìn)空氣的回轉(zhuǎn)窯作為一燃室，利用煙氣余熱加熱空氣，從而使該系統(tǒng)達(dá)到最佳的燃燒效率，并減少輔助燃料的用量；同時(shí)，提高燃燒溫度，減少煙氣中二噁因、呋喃等污染物的排放；另外，對(duì)灰渣、飛灰進(jìn)行熔融處理，有效地控制噁咽、呋喃等污染物的排放；因而具有處理效率高、環(huán)保效果好的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛地使用于處理城市生活垃圾，應(yīng)用前景較廣。
文檔編號(hào)F23G5/14GK2606262SQ0322380
公開日2004年3月10日 申請(qǐng)日期2003年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月26日
發(fā)明者馬曉茜, 彭思眾 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)