一种焚烧处理固体废弃物的方法
【专利摘要】本发明公开了一种焚烧处理固体废弃物的方法，涉及环境保护技术领域，包括：固体废弃物在超高温热解气化熔融炉炉体内充分燃烧，包括Fe、Zn和Pb的金属以单质状态聚集在位于炉体底部的诱导炉内形成液态金属合金，由于比重较大，与其他液态无机物明显分层后，通过在诱导炉预定位置上预先设置预留孔位置及液态金属合金炉渣单独从诱导炉中排出。本发明能有效控制二噁英的生成，飞灰和废气产量较小，运行时空气需要量较少，烟气中含尘量低，产生酸性气体少，无需垃圾预处理过程，省去了预处理厂房及设备，可节约初投资，燃烧生成的全部为液态炉渣，无机非金属和金属液态炉渣可分别单独排出。
【专利说明】
一种焚烧处理固体废弃物的方法
技术领域
[0001]本发明涉及环境保护技术领域，具体是涉及一种焚烧处理固体废弃物的方法。
【背景技术】
[0002]目前在固体废弃物处理领域，特别是生活垃圾处理领域，普遍采用焚烧法。在我国，机械炉排焚烧炉与循环流化床焚烧炉是两种常见炉型，两种炉型总市场占有率超过95%。这两种炉型的缺点如下:
[0003](I)不能有效控制废气中的二噁英:运行时炉体内温度为850 °C?1000°C，温度偏低;运行时固体废弃物在炉体内停留时间仅为数秒，将烟气停留时间控制在几秒钟量级，不利于控制废气中的二噁英。
[0004](2)燃烧过程不充分导致飞灰产量较大:机械炉排焚烧炉飞灰产量为垃圾量的2%?5%，循环流化床焚烧炉为10%?15%。飞灰中由于含有较多二噁英等有害物质，属危险固体废弃物，飞灰产量较大为后续处理带来困难。
[0005](3)燃烧过程不充分导致固态炉渣产量大:机械炉排焚烧炉与循环流化床焚烧炉焚烧过程产生的固态炉渣为垃圾量15?25%。固态炉渣属一般固体废弃物，焚烧过程产生的大量炉渣为后续处理带来困难。
[0006](4)机械炉排焚烧炉与循环流化床焚烧炉中的焚烧过程属于氧化反应。炉内典型的化学反应如下:
[0007]C+02—C02
[0008]H2+O2一^20
[0009]Fe+02~>FeO
[0010]Ζη+02^Ζη0
[0011]Pb+02^Fb0
[0012]垃圾中的重金属在600°C?1000°C的温度范围内都被氧化形成金属氧化物(如Fe、Zn、Pb等)，重金属氧化物进入固态炉渣会造成炉渣重金属含量超标，环境危害很大。
[0013](5)烟气中含尘量高:为保证燃烧效果，抑制二噁英生成，机械炉排焚烧炉与循环流化床焚烧炉运行时燃烧区必须充分混合，这导致焚烧炉出口含尘量约3500mg/m3，后续布袋除尘器运行负荷很高。
[0014](6)运行时空气需要量较大:机械炉排焚烧炉与循环流化床焚烧炉运行时空气过量系数α—般取值1.6，由于空气明显过量，废气产生量较大，处理成本高。
[0015](7)运行时炉体出口气体中酸性物质含量较高:以302为例，炉体出口浓度一般为为数百mg/m3甚至上千mg/m3，为满足《生活垃圾焚烧污染控制标准》GB 18485-2014中对酸性物质排放的规定(包括氮氧化物Ν0Χ、二氧化硫S02、氯化氢HCl共3项)，必须在焚烧炉后设置脱酸塔。
[0016](8)需设置单独的污水处理设施:机械炉排焚烧炉与循环流化床焚烧炉运行处理生活垃圾时，由于垃圾储存过程中将产生大量垃圾渗滤液，为保证焚烧炉工作的温度，垃圾渗滤液不能回喷至焚烧炉中，必须设置单独的污水处理设施进行处理。垃圾渗滤液的CODcr一般超过10000mg/L，氨氮一般为1000mg/L以上，普通污水生物处理方式很难将垃圾渗滤液处理至达标排放。
[0017](9)仅适于处理较高热值的城市生活垃圾:垃圾热值低于5000kJ/kg或1200kcal/kg时，机械炉排焚烧炉的炉膛温度将降至750°C以下。另外，使用机械炉排焚烧炉与循环流化床焚烧炉垃圾需预处理或预分选。
【发明内容】
[0018]为了解决以上问题，本发明提供以下技术方案:
[0019]固体废弃物在超高温热解气化熔融炉炉体内充分燃烧，包括Fe、Zn和Pb的金属以单质状态聚集在位于炉体底部的诱导炉内形成液态金属合金，利用其比重较大与其他液态无机物明显分层后，通过在诱导炉预定位置上预先设置预留孔位置及液态金属合金炉渣单独从诱导炉中排出。
[0020]所述超高温热解气化熔融炉运行时，工作温度为1500°C-3000°C，空气过量系数α为1.1 -1.3，固体废弃物在炉体内的停留时间为4-6h，所述诱导炉的工作温度为1500 V -3000。。。
[0021]所述预先设置预留孔位置的诱导炉预定位置位于诱导炉炉体上耐高温挂砖与耐高温挂砖之间的可钻透的炉壁上。
[0022]所述耐高温挂砖为碳化娃挂砖。
[0023]所述液态炉渣包括:无机非金属炉渣和金属炉渣，所述无机非金属炉渣和所述金属炉渣分别单独从预留孔中排出。
[0024]所述诱导炉为圆柱形结构。
[0025]所述液态排渣包括:当超高温热解气化熔融炉运行过程中需要进行液态排渣时，由带有碳化钨钻头的机械臂在诱导炉外壁预留孔预定位置钻孔，直至钻透诱导炉的炉体，进入挂砖与挂砖之间的空隙，拔出钻头，即可实现液态排渣;排渣完毕后，带有碳化钨钻头的机械臂按原有路线缓慢行进，孔内少量液体炉渣在空气的冷却作用下凝结，将孔封闭，机械臂停止行进，拔出钻头，液态排渣过程即结束。
[0026]在所述液态排渣中，不宜连续两次使用钻头在同一预留孔预定位置上钻孔进行液态排渣。
[0027]所述固体废弃物无需进行预处理。
[0028]所述超高温热解气化熔融炉炉体内投加高品质石灰石进行炉内脱酸。
[0029]有益效果:(I)能有效控制二噁英的生成；(2)飞灰产量较小，为垃圾量的2%-5%;
(3)废气产生量较少，运行时空气需要量较少，相比机械炉排焚烧炉与循环流化床焚烧炉，废气产生量减少20%以上；(4)燃烧过程充分，全部为液态炉渣；(5)烟气中含尘量低，焚烧炉出口含尘量小于60mg/m3; (6)产生酸性气体少，运行时可在炉体内投加石灰石进行炉内脱酸，无须在焚烧炉后设置脱酸塔；(7)垃圾渗滤液无需单独处理，可全部回喷至熔融炉内；
(8)无需垃圾预处理过程，省去了预处理厂房及设备，可节约初投资；(9)无机非金属和金属液态炉渣可分别单独排出。
【附图说明】
[0030]图1为一种焚烧处理固体废弃物的装置结构图；
[0031 ]图2为一种焚烧处理固体废弃物的供热装置结构示意图；
[0032]图3为一种焚烧处理固体废弃物的发电装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
[0034]参照图1，一种焚烧处理固体废弃物的装置，包括:升降机01、投入槽02、超高温热解气化熔融炉炉体03、诱导炉04、烟气管道05、集尘器06，超高温热解气化熔融炉炉体03顶部设有投入槽02，投入槽02通过焊接方式固定至升降机01上，该升降机01独立位于炉体03的一侧。炉体03底部设置有用于储存和排出炉渣的诱导炉04，侧上部设有烟气出口并通过烟气管道05与集尘器06中部连通;其中，诱导炉04在预定位置上预先设置有用于单独排出液态金属合金炉渣的预留孔位置，预定位置位于诱导炉炉体上耐高温挂砖与耐高温挂砖之间的可钻透的炉壁上。
[0035]一种焚烧处理固体废弃物的方法如下:
[0036](I)点火后超高温热解气化熔融炉炉体03迅速升温，炉体03温度在半小时内迅速升温至800-900 °C。
[0037](2)固体废弃物由升降机01运送到超高温热解气化熔融炉炉体03顶部的投入槽02上部，由投入槽02经过超高温热解气化熔融炉入口处依次启闭的三道活门(图中未示出)并缓慢下降，在炉体03内的停留时间长达4-6h，可在炉体03内充分燃烧，三道活门具体工作过程如下:初始时，三道活门均关闭，当固体废弃物送入至第一道活门时，第一道活门打开，固体废弃物全部通过第一道活门内后并送入至第二道活门时，第一道活门关闭及第二道活门打开，固体废弃物全部通过第二道活门内后并送入至第三道活门时，第二道活门关闭及第三道活门打开，固体废弃物全部通过第三道活门进入所述炉体内时，第三道活门关闭。三道活门为钢制，外部材料为高铝质材料的铬刚玉，边缘部分为环绕碳化硅晶粒的致密永久惰性层，具有优良的抗高温性能及密封性能，物料经过三道活门进入超高温热解气化熔融炉时，三道活门依次启闭，保证炉内污染物不外溢，同时防止热量损失。炉体03内工作温度为1500°C-3000°C，空气过量系数α为1.1-1.3，由于炉体内产生酸性气体较少，可在炉体03内投加高品质石灰石进行炉内脱酸，而无须在焚烧炉后设置脱酸塔。固体废弃物在炉体03内焚烧时发生的主要的化学反应如下:
[0038]Fe0+C^Fe|+C0T;
[0039]Zn0+C^Zn|+C0T;
[0040]Pb0+C^Pb|+C0T;
[0041 ] C02+C—2C0T;
[0042]H20+C^H2+C0T;
[0043]固体废弃物在炉体03内燃烧产生的炉渣全部为液态炉渣，储存在圆柱形诱导炉04内并定时排出，排渣周期为0.5-5h，诱导炉04的工作温度为1500°C-3000°C。
[0044](3)固体废弃物全部燃烧后，熄火后降温，可通过设置在炉体03外部周围的冷却水管迅速降温。
[0045]诱导炉排渣过程如下:当超高温热解气化熔融炉03运行过程中需要进行液态排渣时，由带有碳化钨钻头的机械臂在诱导炉外壁预留孔预定位置钻孔，直至钻透诱导炉04的炉体，进入挂砖与挂砖之间的空隙，拔出钻头，即可实现液态排渣;排渣完毕后，带有碳化钨钻头的机械臂按原有路线缓慢行进，孔内少量液体炉渣在空气的冷却作用下凝结，将孔封闭，机械臂停止行进，拔出钻头，液态排渣过程即结束。在排渣过程中，不宜连续两次使用钻头在同一预留孔预定位置上钻孔进行液态排渣。参照图2和图3，排出的液态炉渣进入诱导炉04后的成纤机08中可用于制无机纤维。
[0046]其中，液态炉渣包括:无机非金属炉渣和金属炉渣，Fe、Zn和Pb等金属以单质状态聚集在诱导炉04内形成液态金属合金。在诱导炉04炉体上耐高温碳化硅挂砖与耐高温碳化硅挂砖之间的可钻透的炉壁上预先设置有预留孔位置，由于金属炉渣比重较大，可与其他液态无机物明显分层，可将液态金属合金炉渣单独从诱导炉04中排出，冷却后也可作为合金出售。
[0047]参照图2和图3，固体废弃物焚烧过程中由于在炉体03内会产生的大量热蒸汽及可燃气体⑶和出，可在集尘器06后接燃烧炉09和换热器10或双循环发电系统11，热蒸汽及可燃气体⑶和出经集尘器后，进入燃烧炉09和换热器10或进入双循环发电系统11用于供热或用于发电，每吨生活垃圾可发电400千瓦.时。
[0048]参照图2和图3，由于集尘器06捕集的飞灰和烟气中含有大量二噁英，可在超高温热解气化熔融炉03与集尘器06之间设置冷却塔07用于冷却飞灰和烟气抑制二噁英的再合成。同时也可将集尘器06收集的飞灰通过风管12由风机送至超高温热解气化熔融炉03内循环燃烧，确保系统中产生的二噁英不外排，整个风送过程风管12内风压为300?500kPa。
[0049]本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的装置及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1.一种焚烧处理固体废弃物的方法，其特征在于，所述方法包括:固体废弃物在超高温热解气化熔融炉炉体内充分燃烧，包括Fe、Zn和Pb的金属以单质状态聚集在位于炉体底部的诱导炉内形成液态金属合金，利用其比重较大与其他液态无机物明显分层后，通过在诱导炉预定位置上预先设置预留孔位置及液态金属合金炉渣单独从诱导炉中排出。2.如权利要求1所述的一种焚烧处理固体废弃物的方法，其特征在于，所述超高温热解气化熔融炉运行时，工作温度为1500°C-3000°C，空气过量系数α为1.1_1.3，固体废弃物在炉体内的停留时间为4_6h，所述诱导炉的工作温度为1500 °C -3000 °C。3.如权利要求1所述的一种焚烧处理固体废弃物的方法，其特征在于，所述预先设置预留孔位置的诱导炉预定位置位于诱导炉炉体上耐高温挂砖与耐高温挂砖之间的可钻透的炉壁上。4.如权利要求3所述的一种焚烧处理固体废弃物的方法，其特征在于，所述耐高温挂砖为碳化娃挂砖。5.如权利要求1所述的一种焚烧处理固体废弃物的方法，其特征在于，所述液态炉渣包括:无机非金属炉渣和金属炉渣，所述无机非金属炉渣和所述金属炉渣分别单独从预留孔中排出。6.如权利要求1或3所述的一种焚烧处理固体废弃物的方法，其特征在于，所述诱导炉为圆柱形结构。7.如权利要求3所述的一种焚烧处理固体废弃物的方法，其特征在于，所述液态排渣包括:当超高温热解气化熔融炉运行过程中需要进行液态排渣时，由带有碳化钨钻头的机械臂在诱导炉外壁预留孔预定位置钻孔，直至钻透诱导炉的炉体，进入挂砖与挂砖之间的空隙，拔出钻头，即可实现液态排渣;排渣完毕后，带有碳化钨钻头的机械臂按原有路线缓慢行进，孔内少量液体炉渣在空气的冷却作用下凝结，将孔封闭，机械臂停止行进，拔出钻头，液态排渣过程即结束。8.如权利要求7所述的一种焚烧处理固体废弃物的方法，其特征在于，在所述液态排渣中，不宜连续两次使用钻头在同一预留孔预定位置上钻孔进行液态排渣。9.如权利要求1所述的一种焚烧处理固体废弃物的方法，其特征在于，所述固体废弃物无需进行预处理。10.如权利要求1或2所述的一种焚烧处理固体废弃物的方法，其特征在于，所述超高温热解气化熔融炉炉体内投加高品质石灰石进行炉内脱酸。
【文档编号】F23G5/027GK106051776SQ201610548711
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月13日
【发明人】张宝生, 周军, 高庆宁, 刘悦
【申请人】北京保利洁科技发展有限公司