一種新型立式熱解氣化焚燒爐的設(shè)計(jì)

吉補(bǔ)宏

（太原鍋爐集團(tuán)有限公司，山西 太原 030000）

一種新型立式熱解氣化焚燒爐的設(shè)計(jì)

吉補(bǔ)宏

（太原鍋爐集團(tuán)有限公司，山西 太原 030000）

近年來(lái)，采用焚燒方法處理生活垃圾獲得了廣泛的應(yīng)用，但傳統(tǒng)的垃圾焚燒處理設(shè)備存在焚毀不徹底、容易產(chǎn)生二次污染等問(wèn)題，一種新型立式熱解氣化焚燒爐有效地克服了這些弊端，在生活垃圾焚燒領(lǐng)域得到推廣和使用，促進(jìn)了垃圾焚燒技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。

垃圾焚燒；熱解氣化焚燒爐；二次污染；清潔生產(chǎn)

近年來(lái)，我國(guó)的城市化進(jìn)程逐年加快，城市數(shù)量大幅度增加，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市人口迅速增長(zhǎng)，同時(shí)城市生活垃圾也日益增多，生活垃圾已成為一個(gè)污染環(huán)境、影響人們生活和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的嚴(yán)重問(wèn)題。

如何經(jīng)濟(jì)、有效地進(jìn)行垃圾處理，是整個(gè)社會(huì)亟待解決的問(wèn)題。我國(guó)各地城市生活垃圾主要采用衛(wèi)生填埋、焚燒和堆肥3種處理方法。垃圾焚燒方法與其他方法比較，能更好地達(dá)到垃圾處理無(wú)害化、減量化和資源化的治理目標(biāo)，因此獲得了廣泛的應(yīng)用。我國(guó)近年來(lái)通過(guò)引進(jìn)和吸收外來(lái)經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)，在焚燒技術(shù)與設(shè)備方面也有了長(zhǎng)足進(jìn)步，取得了很大發(fā)展。

1 城市垃圾焚燒處理設(shè)備的主要類型

目前，城市垃圾焚燒處理設(shè)備的主要類型分為機(jī)械爐排焚燒爐和流化床焚燒爐2大類。

1.1 機(jī)械爐排焚燒爐

爐排型焚燒爐技術(shù)發(fā)展較早，已有數(shù)十年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，目前城市生活垃圾焚燒使用較多。機(jī)械爐排焚燒爐粉塵排放較少，燃燒較充分，但SO2、NOX等酸性物質(zhì)排放量相對(duì)較高，由于排放煙氣在低溫區(qū)時(shí)間較長(zhǎng)，在高溫區(qū)分解的二英容易重新合成。

1.2 流化床焚燒爐

流化床焚燒爐引入煤流化燃燒技術(shù)，成分和熱值變化對(duì)焚燒影響不大，適應(yīng)性廣，但由于垃圾性狀的限制，流化狀態(tài)不易控制。流化床焚燒爐可實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)脫硫，SO2排放量少，爐膛溫度低，氮氧化物生成少，但粉塵產(chǎn)生量大，易產(chǎn)生二英。

2 一種新型立式熱解氣化焚燒爐的設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)介紹

針對(duì)我國(guó)城市生活垃圾熱值較低、水分及灰土比例較高的特點(diǎn)，筆者所在的公司自行開(kāi)發(fā)研制出一種新型立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化垃圾焚燒爐，可大大緩解生活垃圾焚燒中出現(xiàn)的問(wèn)題。圖1為新型立式熱解氣化垃圾焚燒爐結(jié)構(gòu)圖。如圖所示，焚燒爐由垂直加料倉(cāng)1、雙輥連續(xù)下料機(jī)2、固定爐蓋3、回轉(zhuǎn)爐體4、凸型爐篦5、爐座6、轉(zhuǎn)盤軸承及底座7、鏈刮板式出渣機(jī)8等組成。

垃圾從垂直加料倉(cāng)上方的漏斗投入，并通過(guò)設(shè)在爐蓋上的雙輥連續(xù)下料機(jī)將料倉(cāng)內(nèi)的垃圾按照設(shè)定的處理量連續(xù)均勻不間斷地加入爐內(nèi)。隨著加料時(shí)爐體的轉(zhuǎn)動(dòng)，加入爐內(nèi)的垃圾會(huì)沿著爐膛半徑面撒在爐膛圓截面上的任何一處表面上?；剞D(zhuǎn)爐體自上而下分為爐膛、干燥層、熱解層、氧化燃燒層、熱渣層、冷渣層、凸型爐篦、下部風(fēng)室。進(jìn)入爐內(nèi)的垃圾由上而下緩慢移動(dòng)，而鼓風(fēng)機(jī)將一次風(fēng)送入最底部的風(fēng)室，再由下而上進(jìn)入氧化燃燒層提供助燃產(chǎn)生高溫后繼續(xù)上升到爐膛，這樣與由上而下的垃圾形成對(duì)流。

圖1 新型立式熱解氣化垃圾焚燒爐結(jié)構(gòu)圖

剛?cè)霠t的垃圾在其自上而下的移動(dòng)中，首先受自下而上的高溫?zé)釟饬鞯淖饔枚杆偕郎剡M(jìn)行干燥并蒸發(fā)掉水分，隨著溫度進(jìn)一步升高到600℃以上時(shí)，大量的有機(jī)物開(kāi)始分解氣化成CO、H2、CmHn等可燃?xì)怏w隨上升的高溫?zé)煔膺M(jìn)入二次燃燒室燃燒。隨著干燥熱解的進(jìn)行，垃圾的溫度進(jìn)一步升高，有機(jī)質(zhì)熱分解后剩余的殘?zhí)窟M(jìn)入氧化燃燒層，在一次風(fēng)的作用下劇烈燃燒并放出大量的熱，此時(shí)該部分的溫度可達(dá)1 100℃左右，這些熱量又供給剛?cè)霠t的垃圾在干燥升溫及熱分解過(guò)程所需的熱量。經(jīng)過(guò)氧化燃燒后剩余的高溫殘?jiān)依^續(xù)下移，被由下而上的空氣冷卻，所帶的熱量被空氣吸收并使空氣預(yù)熱，冷卻后的殘?jiān)谕剐螤t篦的作用下被擠壓破碎成150 mm以下的塊狀物，排入風(fēng)室下方的錐形灰斗內(nèi)，繼而通過(guò)灰斗落入下方水封槽里的鏈刮板出渣機(jī)上，由出渣機(jī)從水中排出。從立式熱解氣化焚燒爐排出的煙氣含有大量未燃燒的熱解氣體，通過(guò)煙道導(dǎo)入二次燃燒室，在足量的二次風(fēng)助燃下，其在二次燃燒室內(nèi)完全燃盡。為了控制和調(diào)節(jié)垃圾層厚度，給料機(jī)電機(jī)為變頻調(diào)速，同時(shí)爐排減速機(jī)也為變頻調(diào)速，當(dāng)垃圾層高到超過(guò)警示線時(shí)，可加快爐排排渣并適當(dāng)減緩進(jìn)料速度；當(dāng)過(guò)低時(shí)，則反之。當(dāng)焚燒爐爐溫過(guò)高時(shí)，可降低一次風(fēng)，反之增加。一般要求600～950℃。當(dāng)二次燃燒室溫度過(guò)高時(shí)，則可關(guān)小一次風(fēng)，降低一燃室的燃燒速率，同時(shí)適當(dāng)加大二次風(fēng)，使過(guò)氧系數(shù)增大降溫；當(dāng)過(guò)低時(shí)，則反之。當(dāng)二次燃燒室溫度低于850℃時(shí)，除適當(dāng)加大一次風(fēng)、降低二次風(fēng)外，還需啟動(dòng)燃油燃燒器助燃提溫。

2.2 立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化垃圾焚燒爐特點(diǎn)

立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化垃圾焚燒爐具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：①垃圾從頂部連續(xù)進(jìn)料，底部連續(xù)排出。垃圾在焚燒處理過(guò)程中，必然要經(jīng)過(guò)爐中部溫度高達(dá)1 100℃的高溫燃燒區(qū)，因此有機(jī)物的焚毀徹底。垃圾焚燒后全部形成結(jié)焦?fàn)顨堅(jiān)?，垃圾的減容量接近90%，殘?jiān)鼰嶙茰p量可達(dá)3%以下。②一燃室的爐壓低，空氣擾動(dòng)小，煙氣中的塵含量低。由于顆粒物少，二英再合成的條件不易形成，同時(shí)大大減輕了飛灰對(duì)余熱鍋爐管束的沖刷磨損和煙塵凈化系統(tǒng)的負(fù)荷，降低了運(yùn)行和維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用。③通過(guò)調(diào)節(jié)溫度和助燃空氣過(guò)剩系數(shù)，二燃室的燃燒狀態(tài)可以非常精確、平穩(wěn)地控制。④垃圾進(jìn)入爐內(nèi)后的垂直移動(dòng)與下送風(fēng)的處理模式，使排渣的熱損失量小，整個(gè)過(guò)程對(duì)垃圾自身熱能的利用效率最高；系統(tǒng)很好地實(shí)行了氣密封性操作，無(wú)漏風(fēng)，使功率消耗大大降低，節(jié)約了運(yùn)行和投資成本。⑤灰渣在爐內(nèi)熔融后被冷卻破碎成塊狀物排出，重金屬等有害物質(zhì)被固定在固相中，因此，殘?jiān)梢灾苯幼魈盥裉幚?。殘?jiān)谒獠劾锝窈笈懦?，工作現(xiàn)場(chǎng)絕無(wú)粉塵飛揚(yáng)，真正實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

以上僅僅是對(duì)一種新型立式熱解氣化焚燒爐的一般闡述，該爐型與傳統(tǒng)的直接焚燒相比，具有多方面的優(yōu)點(diǎn)，尤其適宜焚燒國(guó)內(nèi)高水分、高灰分的垃圾，已在國(guó)內(nèi)多個(gè)城市投入運(yùn)行，性能穩(wěn)定，焚燒徹底，運(yùn)行和投資成本低，焚燒徹底，焚燒產(chǎn)生的二次污染少，環(huán)保效果顯著。隨著該爐型的不斷完善，一定會(huì)在垃圾焚燒領(lǐng)域中得到大力推廣應(yīng)用，從而促進(jìn)垃圾焚燒技術(shù)取得更大的發(fā)展和進(jìn)步。

［1］張益，趙由才.生活垃圾焚燒技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000.

［2］張衍國(guó)，李清海，康建斌.垃圾清潔焚燒發(fā)電技術(shù)［M］.北京：中國(guó)水利水電出版社，2004.

X799.3

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.02.128

2095－6835（2018）02－0128－02

劉曉芳〕