生活垃圾热解气化飞灰直接熔融装置及其使用方法与流程

本发明涉及固体废弃物资源化处理技术领域，具体来说，涉及一种生活垃圾热解气化飞灰直接熔融装置及其使用方法。

背景技术：

按照中国国标GB18485-2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》规定，“生活垃圾焚烧飞灰与焚烧炉渣应分别收集、贮存、运输和处置。生活垃圾焚烧飞灰应按危险废物进行管理。”

如果将焚烧灰渣在超过其熔点的高温下进行熔融处理，不仅可以彻底分解吸附在焚烧飞灰上二噁英类物质，而且可将焚烧飞灰中的重金属等有害物质固化，可使生活垃圾焚烧飞灰从危险废弃物转化为一般固体废弃物，可直接作为建筑原材料，既减少了环境污染，又实现了资源综合利用。

代表当今垃圾焚烧技术发展方向的国际先进技术是气化熔融技术，其基本过程是：生活垃圾被送入热解/气化炉(400～700℃)，垃圾中的有机物迅速热解或者气化，气化炉内为还原性气氛，大部分的金属(如Fe、Al、Cu等)不会被氧化，可以随底渣排出，经过磁选或重力分离后可进一步回收利用；气化产物进入燃烧熔融炉，并能在较低的过量空气系数下(l.2-1.3)完全燃烧，使炉内温度达到1300℃以上，此时灰渣在炉内熔融为玻璃态物质，二恶英完全分解、重金属被固化到熔渣中。在新日本制铁的一个20t/d的试验台中，即使不使用活性炭，烟囱入口处二嗯英也能控制在0.01ng以下。

垃圾气化熔融的技术关键是，需获得1400℃左右的高温，目前采用的主要方法是燃料法和电热法，存在能耗高、设备复杂、投资大等问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种生活垃圾热解气化飞灰直接熔融装置及其使用方法，以解决现有技术中存在的上述问题。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是这样实现的：

生活垃圾热解气化飞灰直接熔融装置，包括垃圾处理塔、冷凝除湿器、高温空气预热器、低温空气预热器、第一鼓风机、第二鼓风机和旋风二次燃烧室，所述垃圾处理塔沿纵向向下依次设有干燥热解室、热解气化室和焙烧室，所述干燥热解室内沿纵向向下依次设有干燥热解室进风管和干燥热解室旋转炉条，所述干燥热解室进风管通过高温空气预热器与所述第二鼓风机相连，所述热解气化室内沿纵向向下依次设有热解气化室进风管和热解气化室旋转炉排,所述热解气化室进风管通过低温空气预热器与所述第一鼓风机相连，所述焙烧室的底部设有出渣室，所述焙烧室内设有焙烧室进气管，所述焙烧室进气管与所述第一鼓风机相连，所述干燥热解室的上端设有垃圾进料口，所述干燥热解室的一侧设有湿烟气出口，所述湿烟气出口与设于焙烧室一侧的湿烟气进口相连，所述热解气化室的一侧设有热解气化气体出口，所述热解气化气体出口与旋风二次燃烧室的燃烧进气口相连，所述旋风二次燃烧室的底部连接有除渣机，所述旋风二次燃烧室的顶端设有焚烧烟气出口。

进一步的，所述湿烟气出口与湿烟气进口之间还连接有冷凝除湿器，所述冷凝除湿器通过冷却水泵连接有凉水塔。

进一步的，所述旋风二次燃烧室的燃烧进气口的一侧设有二次风进口，所述二次风进口连接于所述干燥热解室进风管与第二鼓风机之间的管道上。

进一步的，所述出渣室的出口连接有除渣机，所述出渣室内设有出渣炉排，底部设有出渣室灰斗。

进一步的，所述高温空气预热器与干燥热解室进风管之间的管道上、所述低温空气预热器与热解气化室进风管之间的管道上以及所述第二鼓风机与焙烧室进气管之间的管道上均设有调节阀。

进一步的，所述高温空气预热器和低温空气预热器均设于焚烧烟气出口内，所述焚烧烟气出口还设有气水换热器。

生活垃圾热解气化飞灰直接熔融装置的使用方法，包括以下步骤：

1)将生活垃圾从垃圾进料口投入到干燥热解室内；

2)根据生活垃圾加入的速度、生活垃圾的热值、生活垃圾的湿度以及干燥热解室内的温度通过调节阀调节干燥热解室进风管进入的热空气量；

3)根据生活垃圾的加入速度、热解气化室内的温度通过调节阀调节热解气化室进风管进入的热空气量；

4)通过调节阀使第二鼓风机向焙烧室鼓入足量的空气，控制焙烧的温度和焙烧的时间；

5)通过除渣机回收焙烧室底部的灰渣，将热解气化气体通过热解气化室一侧设有的热解气化气体出口吸入到旋风二次燃烧室进行燃烧；

6)通过除渣机回收旋风二次燃烧室底部的焚灰。

进一步的，步骤4)中所述温度为400-850℃，所述时间为1-4h。

进一步的，步骤5)中向旋风二次燃烧室内鼓入高温的空气。

本发明所述装置及其使用方法的有益效果：

1、通过调节炉条旋转速度，可以控制生活垃圾在该空间停留的时间，使所述装置适应生活垃圾水分、热值的变化，提高处理效率；

2、减少了热解气中水分的同时又增加了热解气的热值，同时因为水蒸汽对热解气化料层温度的调节，可以减少热解气化室旋转炉条上料层结焦的风险，还可以降低灰渣中的含碳量；

3、本发明所述装置能够处理含水率大于60％的生活垃圾，进一步的，可以推广到水处理污泥的热处理；

4、低投资、低成本的获得飞灰熔融、二噁英彻底分解以及重金属得以固化的环保效果。

附图说明

图1是本发明所述装置的结构示意图。

图中所示：

1-垃圾进料口；2-干燥热解室；3-热解气化室；4-焙烧室；5-出渣室；6-除渣机；7-旋风二次燃烧室；8-气水换热器；9-高温空气预热器；10-低温空气预热器；11-第一鼓风机；12-第二鼓风机；13-干燥热解室进风管；14-干燥热解室旋转炉条；15-热解气化室进风管；16-热解气化室旋转炉排；17-出渣炉排；18-出渣室灰斗；19-湿烟气出口；20-湿烟气进口；21-二次风进口；22-调节阀；23-热解气化气体出口；24-焙烧室进气管；25-焚烧烟气出口；26-冷凝除湿器；27-凉水塔；28-冷却水泵；29-燃烧进气口。

具体实施方式

下面结合本发明的附图，对本发明所述装置及其使用方法的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1所示，本发明所述的一种生活垃圾热解气化飞灰直接熔融装置，包括垃圾处理塔、冷凝除湿器26、高温空气预热器9、低温空气预热器10、第一鼓风机11、第二鼓风机12和旋风二次燃烧室7，所述垃圾处理塔沿纵向向下依次设有干燥热解室2、热解气化室3和焙烧室4，所述干燥热解室2内沿纵向向下依次设有干燥热解室进风管13和干燥热解室旋转炉条14，所述干燥热解室进风管13通过高温空气预热器9与所述第二鼓风机12相连，所述热解气化室3内沿纵向向下依次设有热解气化室进风管15和热解气化室旋转炉排16,所述热解气化室进风管15通过低温空气预热器10与所述第一鼓风机11相连，所述焙烧室4的底部设有出渣室5，所述焙烧室4内设有焙烧室进气管24，所述焙烧室进气管24与所述第一鼓风机11相连，所述干燥热解室2的上端设有垃圾进料口1，所述干燥热解室2的一侧设有湿烟气出口19，所述湿烟气出口19与设于焙烧室4一侧的湿烟气进口20相连，所述热解气化室3的一侧设有热解气化气体出口23，所述热解气化气体出口23与旋风二次燃烧室7的燃烧进气口29相连，所述旋风二次燃烧室7的底部连接有除渣机6，所述旋风二次燃烧室6的顶端设有焚烧烟气出口25。

在本实施例中，所述湿烟气出口19与湿烟气进口20之间还连接有冷凝除湿器26，所述冷凝除湿器26通过冷却水泵28连接有凉水塔27。具体的，冷凝除湿器26上设有与凉水塔27相连的除湿器冷却水进口(图中未示)和除湿器冷却水出口(图中未示)，湿热烟气经过冷凝除湿器26冷凝后形成的冷凝水通过冷凝除湿器26上设有的除湿器凝结水出口(图中未示)排出。

在本实施例中，所述旋风二次燃烧室7的燃烧进气口29的一侧设有二次风进口21，所述二次风进口21连接于所述干燥热解室进风管13与第二鼓风机12之间的管道上。高热值的热解气由热解气化气体出口23与来自第一鼓风机11的高温二次燃烧气体混合后，进入旋风二次燃烧室7，获得大于1200度的高温，能使高温气流中的焚烧飞灰熔融，并在强大的离心力作用下，被炉壁捕捉。

在本实施例中，所述出渣室5的出口连接有除渣机6，所述出渣室5内设有出渣炉排17，底部设有出渣室灰斗18。出渣室5的出渣速度能够被控制。

在本实施例中，所述高温空气预热器9与干燥热解室进风管13之间的管道上、所述低温空气预热器10与热解气化室进风管15之间的管道上以及所述第二鼓风机12与焙烧室进气管24之间的管道上均设有调节阀22。

在本实施例中，所述高温空气预热器9和低温空气预热器10均设于焚烧烟气出口25内，所述焚烧烟气出口25还设有气水换热器8。高温空气预热器9和低温空气预热器10设于焚烧烟气出口25内能够有效的利用旋风二次燃烧室7内燃烧后排出的烟气中带有的热量，从而达到节能能源的目的。在靠近焚烧烟气出口25最外端的位置设有气水换热器8进而能够最大限度的利用烟气中的热量。

本发明还公开了所述装置的使用方法，包括以下步骤：

将生活垃圾从垃圾进料口1投入到干燥热解室2内，为了提高生活垃圾的干燥效果，可在干燥热解室旋转炉条14上加入引火物质(如材火)；

根据生活垃圾加入的速度、生活垃圾的热值、生活垃圾的湿度以及干燥热解室2内的温度通过调节阀22调节干燥热解室进风管13进入的热空气量，进入的生活垃圾与热空气接触，生活垃圾被干燥，并在底部发生缩容和部分热分解反应，生活垃圾在干燥热解室旋转炉条14的作用下，已发生缩容的垃圾逐渐落入热解气化室3；

根据湿烟气出口19内的湿烟气的含水量通过冷却水流量调节阀(图中未示)调节冷凝除湿器26的冷水供应量。干燥热解室2的湿热烟气在热解气化气体出口23负压的引导下，进入冷凝除湿器26，湿烟气中的水分被冷凝分离。

根据生活垃圾的加入速度、热解气化室3内的温度通过调节阀22调节热解气化室进风管15进入的热空气量。落入热解气化室3的生活垃圾在热解气化室旋转炉排16上与低温空气预热器10过来的热空气发生缺氧燃烧、还原等热解气化反应，气体在热解气化气体出口23负压的作用下，穿过干燥热解室2被引出，灰渣落入焙烧室4；

通过调节阀13向焙烧室4内鼓入足量的空气，控制焙烧的温度和焙烧的时间。灰渣落入焙烧室4后，与第一鼓风机11送来的常温空气进行焙烧反应，灰渣中的残碳被进一步的燃烧去除，控制焙烧温度为400-850℃和停留时间为1-4h，可使灰渣灼减量控制在3％以下。焙烧室4为足氧燃烧，产生的高温二氧化碳气体，在负压的引导下穿过热解气化室3，被还原为一氧化碳。

经焙烧热灼减率达标合格的灰渣，落入出渣室5，再由出渣炉排17按一定的速度送入除渣机6，出渣速度可调控。另外，干燥热解室2上部的湿热烟气，在热解气化气体出口23负压的引导下，通过焙烧室4上部湿烟气进口20进入焙烧室4上部，穿过干燥热解室旋转炉条14上灼热的料层，水蒸汽在高温下与料层中的碳发生水煤气反应：

C+H₂O-----H₂+CO

从而进一步的提高了热解气的燃值。

得到的热解气再将其与高温(200-800℃)空气(或富氧空气或氧气)混合后，引入旋风二次燃烧室7中，通过旋风燃烧产生强大的高温回流区，强化热解可燃气体的着火和燃烧；获得大于1200℃的高温，使高温气流中的焚烧飞灰渣熔融，并在强大的离心力作用下，被炉壁捕捉，从而达到高温气流与熔渣飞灰分离的目的，使飞灰中二噁英彻底分解的同时，使飞灰中的重金属得以固化。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。