雙回路生活垃圾熱解爐環(huán)保技術(shù)探析

福建省特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)院　林　平

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雙回路生活垃圾熱解爐環(huán)保技術(shù)探析

福建省特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)院林平

[摘要]該文介紹雙回路生活垃圾熱解爐環(huán)保技術(shù)，該技術(shù)國內(nèi)領(lǐng)先、填補(bǔ)了國內(nèi)空白，能夠很好地滿足垃圾焚燒處理市場(chǎng)的需求，而且可以帶動(dòng)行業(yè)整體技術(shù)水平的提升，對(duì)改善國內(nèi)垃圾焚燒處理率低的狀況有積極意義。

[關(guān)鍵詞]熱解爐環(huán)保垃圾焚燒處理

工程, 2007, 27(3): 341-343.

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷加快，我國城鎮(zhèn)人口及規(guī)模迅速膨脹，城鎮(zhèn)生活垃圾量也急劇增加，妥善處理城鎮(zhèn)生活垃圾已成為我國政府和人民關(guān)心的重要問題之一。為改善我國鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民生活環(huán)境，急需開發(fā)一種適合我國鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活垃圾特點(diǎn)（高水分、大灰分、低熱值），投資低、運(yùn)行成本低的垃圾處理設(shè)備。

為此，我們研發(fā)出一套適合城鎮(zhèn)生活垃圾處理特點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)可靠的垃圾熱解爐。具體研發(fā)內(nèi)容包括自動(dòng)投料裝置、自動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)烘干窯、立式熱解爐、二燃室、余熱鍋爐、煙氣凈化系統(tǒng)等。工藝流程如圖1所示，生活垃圾由自動(dòng)進(jìn)料裝置投入回轉(zhuǎn)烘干窯內(nèi)與垃圾焚燒產(chǎn)生的部分高溫?zé)煔饣旌现苯訜峤粨Q烘干，垃圾中的水分蒸發(fā)帶走，烘干后的垃圾進(jìn)入立式熱解爐內(nèi)經(jīng)過預(yù)熱、熱解、焚燒、燃燼等過程，垃圾反應(yīng)完全后，爐渣由出渣系統(tǒng)排出，送到灰渣暫存間。在二燃室充分燃燒的高溫?zé)煔馔ㄟ^余熱鍋爐進(jìn)行熱能回收利用，煙氣降溫至230℃左右，煙氣進(jìn)入煙氣凈化系統(tǒng)處理后，經(jīng)變頻控制的引風(fēng)機(jī)排入煙囪達(dá)標(biāo)排放。

圖1　工藝流程圖

1　技術(shù)特點(diǎn)介紹

1.1雙回路原理

雙回路由主回路和循環(huán)回路構(gòu)成。主回路構(gòu)成垃圾熱解焚燒系統(tǒng)，將垃圾儲(chǔ)坑的空氣由爐底一次風(fēng)機(jī)鼓入立爐助燃，垃圾熱解煙氣通過內(nèi)置二燃室余熱鍋爐充分焚燒，再經(jīng)增濕塔、活性炭粉/消石灰噴粉裝置和布袋除塵器構(gòu)成的尾氣處理系統(tǒng)，最后由引風(fēng)機(jī)抽入煙囪排入大氣。循環(huán)回路構(gòu)成垃圾預(yù)烘干系統(tǒng)，循環(huán)風(fēng)機(jī)在回轉(zhuǎn)烘干爐出料口形成負(fù)壓差，逆流吸入立爐內(nèi)部分高溫?zé)煔庾鳛楹娓衫鵁嵩?。烘干煙氣?jīng)過回轉(zhuǎn)烘干窯烘干窯內(nèi)垃圾，水蒸氣和煙氣組成的混合煙氣經(jīng)除塵除酸及脫水后，由循環(huán)風(fēng)機(jī)經(jīng)由爐底鼓風(fēng)機(jī)鼓入焚燒爐，形成循環(huán)。

1.2預(yù)烘干系統(tǒng)

為了適應(yīng)國內(nèi)城鎮(zhèn)生活垃圾熱值較低，含水率較高的特點(diǎn)，須在垃圾加入爐內(nèi)前對(duì)垃圾進(jìn)行預(yù)烘干，以降低入爐垃圾含水率，提高入爐垃圾熱值。垃圾由抓斗提升加到推料機(jī)上方的料斗內(nèi)，然后通過液壓推桿將垃圾推入預(yù)烘干爐內(nèi)。預(yù)烘干爐設(shè)計(jì)成旋轉(zhuǎn)窯式，兩頭均設(shè)計(jì)有雙柔密封裝置，以防止煙氣溢出，烘干所需的熱源來自部分焚燒爐的高溫?zé)煔?。高溫?zé)煔饨?jīng)過原生垃圾后，將垃圾加熱到 200℃左右，并帶走水分。預(yù)烘干后的垃圾經(jīng)立爐頂部的水冷布料裝置均勻投入爐膛內(nèi)。烘干后的混合煙氣經(jīng)除塵除酸及脫水后，由循環(huán)風(fēng)機(jī)通過爐底鼓風(fēng)機(jī)與助燃空氣一起進(jìn)入立爐內(nèi)。預(yù)烘干工藝?yán)昧t內(nèi)產(chǎn)生的部分高溫?zé)煔猓ㄕ紵煔饬康?1/5～1/4，根據(jù)垃圾含水率不同可調(diào)）引入回轉(zhuǎn)烘干窯內(nèi)，和窯內(nèi)原生垃圾混合換熱，利用煙氣里的熱量去除垃圾內(nèi)水分。烘干后的煙氣由于帶有大量的水蒸氣和煙塵、酸性氣體等污染物質(zhì)，必須經(jīng)過除酸除塵處理后進(jìn)入爐體。

1.3熱解焚燒爐體

垃圾焚燒爐是垃圾處理系統(tǒng)最為關(guān)鍵的設(shè)備。本系列生活垃圾熱解焚燒爐，采用立式結(jié)構(gòu)。該爐利用下部垃圾燃燒炭化產(chǎn)生的熱量，使上層垃圾干燥熱解，立式熱解爐垃圾分層明顯，能夠有效控制各層供氧量，達(dá)到較好的熱解效果。

1.4出渣機(jī)構(gòu)

垃圾的不可燃成分和燃燼后的灰分在熱解爐的底部形成爐渣。一次爐的下部為錐形設(shè)計(jì)，中間為塔形旋轉(zhuǎn)式的進(jìn)風(fēng)和出渣聯(lián)合機(jī)構(gòu)。出渣機(jī)采用偏心設(shè)計(jì)，可破碎大塊爐渣，使之順利排出，底部供風(fēng)可冷卻爐篦，延長其使用壽命。爐篦采用模塊式，易磨損的破碎齒和風(fēng)帽采用螺栓固定，便于維修更換。定時(shí)啟動(dòng)出渣機(jī)構(gòu)，即可使?fàn)t渣順利掉入爐子下部的出渣斗內(nèi)。爐渣經(jīng)震動(dòng)下料機(jī)及斗式提升機(jī)和輸送機(jī)送到灰渣暫存間。

1.5余熱鍋爐（內(nèi)置二次燃燒室）

本系統(tǒng)設(shè)置內(nèi)置二次燃燒室的余熱鍋爐，熱解爐產(chǎn)生的裂解氣體在二燃室內(nèi)繼續(xù)充分燃燒。二次燃燒室安裝有進(jìn)口二段式柴油燃燒機(jī)，燃燒機(jī)的開啟幅度或關(guān)閉由設(shè)定溫度自動(dòng)控制。在起爐階段，由于爐溫較低，需要開啟燃燒機(jī)對(duì)二燃室進(jìn)行加熱升溫，熱解氣體自燃時(shí)，爐溫會(huì)迅速上升并達(dá)到設(shè)定溫度（900℃左右），助燃裝置則自動(dòng)關(guān)閉。燃燒裝置具有安全保護(hù)裝置，如果發(fā)生點(diǎn)火失敗或故障熄滅，安全保護(hù)裝置能自動(dòng)切斷燃料供應(yīng)，燃燒機(jī)自動(dòng)退出機(jī)構(gòu)作用，自動(dòng)將燃燒機(jī)退出，以避免燃燒機(jī)高溫?zé)龎?。焚燒系統(tǒng)進(jìn)入正常工況后，二燃室靠熱解煙氣自燃并維持溫度，不再使用燃燒機(jī)助燃，因此該爐型基本不耗油。由于二次燃燒室內(nèi)溫度達(dá)到850℃以上，煙氣在此溫度停留時(shí)間2秒以上，故煙氣中的各種有害成分（包括劇毒氣體二噁英），都會(huì)在二次燃燒室內(nèi)得到充分的分解和消除。二燃室采用特殊結(jié)構(gòu)形式，能使煙氣在二燃室內(nèi)激烈湍流，使煙氣充分混合無死角，滿足了垃圾焚燒的“3T”（Temperature 燃燒溫度、Time 停留時(shí)間、Torrent 湍流度）原則，并且煙氣經(jīng)過旋流及折流，煙氣中大顆粒煙塵被分離出來。

高溫?zé)煔庵苯舆M(jìn)入余熱鍋爐，回收煙氣熱量產(chǎn)生飽和蒸汽（1.25MPa）。余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽或熱水可供利用。

1.6煙氣凈化處理系統(tǒng)

從二燃室出來的煙氣含有氯化物、硫化物等酸性物質(zhì)，同時(shí)被破解的 PCDF 在一定的溫度區(qū)間和一定條件下可能再合成二噁英。因此，焚燒尾氣必須通過凈化系統(tǒng)進(jìn)行處理。本系統(tǒng)煙氣凈化處理主要由加濕塔、活性碳/消石灰噴射裝置、布袋除塵器等組成。

2　技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

（1）獨(dú)特的立式爐和回轉(zhuǎn)烘干窯構(gòu)成生活垃圾雙回路烘干熱解焚燒系統(tǒng)。利用高溫?zé)煔夂娓稍晒鉀Q低熱值、高含水率、高灰分生活垃圾焚燒處置難題。這是其他爐型難以達(dá)到的，是一項(xiàng)重大的生活垃圾焚燒技術(shù)突破。

（2）布料器技術(shù)突破。采用具有實(shí)用新型專利的新型水冷板式耐高溫布料器，有較長的使用壽命，有效解決了新型垃圾熱解爐連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的布料問題。

（3）獨(dú)特的內(nèi)置二燃室余熱鍋爐構(gòu)成高效率余熱利用系統(tǒng)。此種組合設(shè)計(jì)優(yōu)化了煙氣燃燒和熱交換結(jié)構(gòu)，在“3T”原則得到更好滿足的同時(shí)，大大提高鍋爐效率。

（4）爐體采用多層保溫和不粘壁技術(shù)設(shè)計(jì)的爐壁大大提高了爐子的熱容量和爐溫，確保垃圾在高溫環(huán)境中充分熱解焚燒和燃燼。

（5）獨(dú)特的立式爐結(jié)構(gòu)使垃圾焚燒燃燼層停留時(shí)間達(dá)16小時(shí)以上，保證了熱灼減率控制在3%。

（6）獨(dú)特的底部塔篦式旋轉(zhuǎn)供風(fēng)出渣技術(shù)使?fàn)t內(nèi)供風(fēng)十分均勻，燃燒風(fēng)通過與爐渣的熱交換升高了溫度，因而提高了爐子的燃燒效率，同時(shí)可使?fàn)t渣破碎并以常溫排出。

（7）旋流式的二次進(jìn)風(fēng)設(shè)計(jì)增加了煙氣在高溫段的紊流，延長煙氣燃燒時(shí)間，減少死角，使有害物質(zhì)的破解更加徹底。

（8）該爐具有48小時(shí)的壓火功能，停爐檢修48小時(shí)內(nèi)可隨時(shí)不需助燃直接啟動(dòng)，大大節(jié)約檢修啟動(dòng)費(fèi)用和啟動(dòng)時(shí)間。

（9）本系列垃圾焚燒爐的煙氣處理系統(tǒng)吸收了國外領(lǐng)先的垃圾焚燒煙氣處理技術(shù)，結(jié)合目前國內(nèi)比較先進(jìn)成熟的技術(shù)措施，采取控制煙氣出口溫度、延長煙氣高溫停留時(shí)間、控制煙氣敏感溫段急冷時(shí)間，以避免二噁英再合成、急冷除酸、噴活性碳/消石灰吸附和高效袋式除塵等煙氣處理工藝措施，以確保煙氣排放低于現(xiàn)行國家煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)，該爐型的第二代設(shè)計(jì)將達(dá)到歐盟標(biāo)準(zhǔn)。

（10）焚燒廠占地面積小，外觀整潔。

（11）系統(tǒng)的綜合利用效果突出。焚燒過程產(chǎn)生的大量熱能通過余熱鍋爐轉(zhuǎn)化為水蒸氣或熱水加以利用，焚燒后產(chǎn)生的爐渣可以作為制磚原料利用。

3　結(jié)論

綜上所述，利用焚燒處理生活垃圾是實(shí)現(xiàn)垃圾無害化、資源化、減量化處理的有效方法，符合國家有關(guān)部門關(guān)于積極鼓勵(lì)社會(huì)各界參與垃圾減量處理設(shè)施建設(shè)投資多元化的產(chǎn)業(yè)政策，巨大的市場(chǎng)潛力吸引了許多企業(yè)投資進(jìn)行垃圾焚燒設(shè)備的開發(fā)，目前已經(jīng)形成了巨大的市場(chǎng)，并且是技術(shù)設(shè)備短缺型市場(chǎng)。本產(chǎn)品不僅具有國內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)、填補(bǔ)了國內(nèi)空白、能夠很好地滿足垃圾焚燒處理市場(chǎng)的需求，而且可以帶動(dòng)行業(yè)整體技術(shù)水平的提升，對(duì)改變目前國內(nèi)垃圾焚燒處理率低的狀況有很大的積極意義。

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