一种垃圾热解气化烟气处理系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种垃圾热解气化烟气处理系统，包括余热资源回收系统、电捕焦油器、雾化脱酸塔、活性炭喷射器和布袋除尘器，所述余热资源回收系统包括二次风换热器和超导热管式余热锅炉，所述热解炉、二次风换热器、超导热管式余热锅炉、电捕焦油器、雾化脱酸塔、活性炭喷射器、布袋除尘器依次通过管道连接。本烟气处理系统运行成本低、热能高效回收利用、技术流程简单、配套设备少、烟气处理效果好、处理效率高。
【专利说明】
-种垃圾热解气化烟气处理系统
技术领域
[0001] 本实用新型设及垃圾处理领域，具体是一种垃圾热解气化烟气处理系统。
【背景技术】
[0002] 目前城市垃圾处理问题，给人们生活带来的不便和对环境的污染已经不言而喻， 据法国环境与能源控制署预计，2020全球的年垃圾量将比现在翻一番多，达20亿吨（目前的 年垃圾量为7.7亿吨）。而我国历年来垃圾堆存量已60亿吨，占耕地5亿平方米，全国668个城 市中已有200多个处于垃圾的包围中，且年产垃圾量2.2亿吨，并W每年8-10%的速度增长。 而另一方面，能源短缺，油价上涨，迫切需要寻找新的替代能源，科学研究发现，垃圾等生物 物质可W发电、堆肥、甚至炼油，是一大富矿，垃圾中蕴藏着丰富的能源资源，美国人称其为 "第二矿产"，将处理垃圾的行业称作朝阳产业。一九九六年，一些专家对我国城市生活垃圾 的成分进行分析统计表明：在城市生活垃圾中，有机物占60%-70%，塑料占8%-9%，纸张类占 2%-3%，玻璃占3%-5%及少量金属成分等。可利用的成分达90%，其价值相当可观。我国每年的 垃圾可利用价值高达250亿元W上（据四川日报资料）。城市垃圾处理不仅仅是一个城市环 保问题，而且是一个十分重要的充分利用资源的可持续发展的战略问题。目前，摆在政府和 民众面前的问题是:我们不仅是要把城市脏乱的垃圾清除干净，一埋了之，更重要的是要找 出理想有效的方法，将垃圾变废为宝，并实现无害化、减量化、资源化处理，进而推进市场化 运作。
[0003] 目前，垃圾的处理方法，在我国主要为填埋，占85%;次为堆肥，约占10%;只有3%-5% 为焚烧处理。填埋占地大，带来二次污染，释放有毒有害气体，污染地下水，滋生病菌等，所 W，国内外不少填埋场已开始重新挖走填埋垃圾不留后患。堆肥成本高，肥效低，产品无市 场，安全性差。焚烧垃圾溫度低，容易产生二恶英等剧毒物质，造成二次污染，且投资巨大， 动辄W数亿计。由于我国垃圾热值低，达不到焚烧发电的技术要求，需要添加大量的辅助燃 料(油和煤），运样来提高垃圾热值进行发电得不偿失，使垃圾焚烧流程越做越复杂，越做越 昂贵，而发电收效甚微，难W维持运行。另外，焚烧在技术上要求处理规模大，才能达到正常 运行，我国绝大多数中小城市垃圾日产量在500吨W下，采用数亿元的垃圾焚烧技术是地方 财政无法承受的。现在对于拉圾焚烧烟气净化的工艺或系统有很多，如中国专利（专利号 CN103185346)所公开的一种废弃物焚烧烟气净化系统及其工艺，采用喷雾脱酸、除尘器、烟 气冷却器、烟气洗涂培、烟气再热器的一套处理工艺，在后续的处理工艺中采用了烟气冷 却，洗涂，再热的一系列过程，浪费了能源，结构复杂，投资昂贵，维护因难，难W大面积推 广使用。
[0004] "十二五"规划明确W实现农村垃圾资源化、减量化、无害化处理为基本设计思 路，W垃圾分类处理后，热解气化终端处理逐渐向各乡镇、村屯推广，垃圾处理将推行"村收 镇运片区处理"新模式，做到垃圾不出镇，顺利破解清洁乡村垃圾处理难题。100吨/天W下 规模的中小型热解气化技术越来越多的被村屯乡镇垃圾处理所采纳，热解气化新技术应用 于中国农村片区垃圾终端处理具有很强的适应性优势，但与运种垃圾消纳工艺技术相配套 的烟气处理系统因处理规模与村屯垃圾处理项目投资局限性，导致项目整体运行效果受到 很大影响。原有的垃圾焚烧烟气处理系统已无法简单照搬，必须根据新的垃圾处理工艺配 套相适应的烟气处理设备。基于此，本实用新型旨在研究一种与中小型热解气化技术相配 套的高效烟气处理系统，W助力热解气化技术的快速普及发展推广。
【发明内容】
[0005] 本实用新型的目的在于提供一种运行成本低、技术流程简单、配套设备少、处理效 率高的垃圾热解气化烟气处理系统。
[0006] 为实现上述目的，本实用新型的垃圾热解气化烟气处理系统，包括热解炉，还包括 余热资源回收系统、电捕焦油器、雾化脱酸塔、活性炭喷射器和布袋除尘器，所述余热资源 回收系统包括二次风换热器和超导热管式余热锅炉，所述热解炉、二次风换热器、超导热管 式余热锅炉、电捕焦油器、雾化脱酸塔、活性炭喷射器、布袋除尘器依次通过管道连接。
[0007] 进一步地，本处理系统还包括烟画和引风机，除尘布袋器、引风机、烟画通过管道 依次连接，引风机的工作由热解炉内的压力反馈控制。
[0008] 引风机采用变频控制，引风机的工作由回转热解炉炉膛的压力反馈信号控制，当 炉膛内的负压过低时，引风机转速提高，使系统中的负压维持在一定水平之上；当炉膛内的 负压过高时，引风机转速降低，W避免不必要的动力消耗。
[0009] 进一步地，所述二次风换热器包括换热烟箱、陶瓷管、冷风入口和热风出口，陶瓷 管设在换热烟箱的内部，冷风入口、热风出口设在换热烟箱的顶部。
[0010] 从热解炉的二燃室排出850°C的高溫烟气，通过二次风换热器的冷风、热风热交 换，将高溫烟气溫度降至600°C左右。
[0011] 进一步地，所述超导热管式余热锅炉包括超导热管、烟箱通道、蒸汽包和清灰斗， 所述蒸汽包位于烟箱通道上方，烟箱通道通过超导热管与蒸汽包连接，清灰斗安装在烟箱 通道底部，所述蒸汽包设有蒸汽出口、冷水进口、导流管、分隔板、预热段和蒸发段，蒸汽包 被分隔板隔离成预热段和蒸发段两个区域，蒸发段位于靠近二次风换热器一端，预热段通 过导流管与蒸发段连接，冷水进口与预热段连接，蒸汽出口与蒸发段连接。
[0012] 60(TC左右的高溫烟气，经过烟箱通道，热量被超导热管吸收并传递至蒸汽包，对 蒸汽包的蒸发段内的水进行加热使之沸腾气化从而产生蒸汽，蒸汽供生产、生活使用，高溫 烟气降溫至150°C左右。高溫烟气在通过烟箱通道的过程中，溫度逐步降低，与蒸发段内水 的溫差变小，不利于热交换，本实用新型将蒸汽包隔离出预热段结构，预热段利用溫度逐渐 降低的烟气将冷水加热升溫，预热至80°C，然后通过导流管注入蒸发段进一步受热蒸发。由 于刚进入预热段的冷水溫度低，与溫度逐渐降低的烟气溫差大，有效提高锅炉的蒸发效率。
[0013] 进一步地，所述电捕焦油器包括壳体、底阀、蜂窝电极管和高压整流元件，底阀安 装于壳体底部，蜂窝电极管安装于壳体中部，高压整流元件安装在壳体顶部。
[0014] 高压整流电器元件的作用是在电极管的起晕电极与沉积电极间产生25k的起晕电 压，使得整个蜂窝状电极管成为一个高压电离场。烟气通过电捕焦油器采取下进上出的方 式，当含尘或含油雾的气体通过电离场时，粉尘或油雾粒子被强制荷电，带电粒子在电场作 用下向沉淀极运动，粘附在沉淀极上失去电荷而被收集，流动性好的焦油则自流而下，从位 于壳体底部的底阀排出。
[0015] 进一步地，所述雾化脱酸塔包括塔体、收集斗、雾化盘和转动装置，所述收集斗安 装在塔体底部，转动装置安装在塔体顶部，雾化盘与转动装置连接。
[0016] 雾化盘在转动装置的驱动下，转速可达10000~200(K)r/min，脱酸剂石灰粉由雾化 盘中间进入塔体中，然后进行扩散与含酸的烟气充分接触，并进行物理与化学反应，生成亚 硫酸巧、硫酸巧等固体颗粒，在高速离屯、作用下被甩向雾化塔侧壁上从而落入下面的清灰 斗。
[0017]进一步地，所述活性炭喷射器还包括活性炭罐体、文丘里喷射器、揽拌装置和揽拌 奖，所述揽拌奖安装在活性炭罐体内部，揽拌奖与揽拌装置连接，活性炭罐体与文丘里喷射 器连接。
[0018] 揽拌装置通过揽拌奖对活性炭罐体中的活性炭进行揽拌均匀，活性炭通过文丘里 喷射器输送至系统，活性炭与烟气充分接触发生物理反应，吸附去除二嗯英及重金属。
[0019] 进一步地，所述布袋除尘器包括布袋分布板、鼠笼式布袋、集尘斗、压缩空气罐、脉 冲阀和除尘罐，所述布袋分布板安装在除尘罐内，鼠笼式布袋悬挂在布袋分布板上，集尘斗 安装在除尘罐底部，脉冲阀安装在除尘罐上部，压缩空气罐与脉冲阀连接。
[0020] 烟气通过布袋除尘器采取下进上出的方式，烟气进入除尘罐后通过鼠笼式布袋后 从袋内向上汇集排出，固体颗粒被截留在鼠笼式布袋的表面。脉冲阀输入压缩空气对鼠笼 式布袋进行振打，布袋表面的固体颗粒在振打下落入除尘罐底部的集尘斗，定期进行清理。 布袋除尘器烟尘排放浓度小于20mg/ Nm3。
[0021] 进一步地，所述蒸汽包的蒸发段与预热段的长度比为3:1。
[0022] 本实用新型的实质性特点和进步是：
[0023] 本实用新型的垃圾热解气化烟气处理系统，具有W下优点：1、处理效果好，将高溫 烟气在3秒内快速降溫至150°C W下，减少其可逆再生合成二恶英的机会，除酸脱臭、烟气彻 底无害化，不会造成二次污染，烟尘净化达到国家标准-GB18485现行排放标准;2、热能高效 回收利用，节能效果好，中小型热解气化炉效率可提高节能达5%-10%;3、技术流程简单、没 有废水处理过程，配套设备少、性价比高，一次性投资省，投资回收期短，一般6至8个月就可 收回全部投资;4、设备操作简单，故障率低，烟气处理效率高;5、安装方便，不管是新安装还 是改装，均不需要对原热解气化炉进行很大的改动;6、安全可靠，超导热管等溫性能好，导 热时产生自振不产生巧垢和通风阻力，始终保持良好的传热效率，不影响热解气化炉的正 常工况;7、使用寿命长，超导热管余热回收装置使用寿命10年W上，维护简单成本低。
【附图说明】
[0024] 图1是本实用新型的结构示意图。
[0025] 图中零部件序号及名称：
[00%]热风出口 1、陶瓷管2、冷风入口 3、换热烟箱4、超导热管5、蒸发段6、蒸汽出口 7、导 流管8、分隔板9、预热段10、冷水进口 11、清灰斗12、烟箱通道13、高压整流元件14、蜂窝电极 管15、壳体16、底阀17、塔体18、雾化盘19、转动装置20、收集斗21、活性炭罐体22、揽拌奖23、 揽拌装置24、文丘里喷射器25、布袋分布板26、脉冲阀27、压缩空气罐28、鼠笼式布袋29、集 尘斗30、除尘罐31、引风机32、烟画33、热解炉34。
【具体实施方式】
[0027] W下结合附图详细描述本实用新型的实施结构及工作原理。
[00%]参看图1所示，本实用新型的垃圾热解气化烟气处理系统，热解炉34、二次风换热 器、超导热管式余热锅炉、电捕焦油器、雾化脱酸塔、活性炭喷射器、布袋除尘器依次通过管 道连接。
[0029] 二次风换热器包括换热烟箱4、陶瓷管2、冷风入口3和热风出口 1，陶瓷管2设在换 热烟箱4的内部，冷风入口 3、热风出口 1设在换热烟箱4的顶部。从热解炉％的二燃室排出 850°C的高溫烟气，通过二次风换热器的冷风、热风热交换，将高溫烟气溫度降至600°C左 -?" O
[0030] 超导热管式余热锅炉包括超导热管5、烟箱通道13、蒸汽包和清灰斗12,蒸汽包位 于烟箱通道13上方，烟箱通道13通过超导热管5与蒸汽包连接，清灰斗12安装在烟箱通道13 底部，蒸汽包设有蒸汽出口 7、冷水进口 11、导流管8、分隔板9、预热段10和蒸发段6，蒸汽包 被分隔板9隔离成预热段10和蒸发段6两个区域，蒸发段6与预热段10的长度比为3:1。蒸发 段6位于靠近二次风换热器一端，预热段10通过导流管8与蒸发段6连接，冷水进口 11与预热 段10连接，蒸汽出口 7与蒸发段6连接。600°C左右的高溫烟气，经过烟箱通道13,热量被超导 热管5吸收并传递至蒸汽包，对蒸汽包的蒸发段6内的水进行加热使之沸腾气化从而产生蒸 汽，蒸汽供生产、生活使用，高溫烟气降溫至150°C左右。高溫烟气在通过烟箱通道13的过程 中，溫度逐步降低，与蒸发段6内水的溫差变小，不利于热交换，本实用新型将蒸汽包隔离出 预热段10结构，预热段10利用溫度逐渐降低的烟气将冷水加热升溫，预热至80°C，然后通过 导流管8注入蒸发段6进一步受热蒸发。由于刚进入预热段10的冷水溫度低，与溫度逐渐降 低的烟气溫差大，有效提高锅炉的蒸发效率。
[0031] 电捕焦油器包括壳体16、底阀17、蜂窝电极管15和高压整流元件14,底阀17安装于 壳体16底部，蜂窝电极管15安装于壳体16中部，高压整流元件14安装在壳体16顶部。高压整 流电器元件的作用是在电极管的起晕电极与沉积电极间产生25k的起晕电压，使得整个蜂 窝状电极管成为一个高压电离场。烟气通过电捕焦油器采取下进上出的方式，当含尘或含 油雾的气体通过电离场时，粉尘或油雾粒子被强制荷电，带电粒子在电场作用下向沉淀极 运动，粘附在沉淀极上失去电荷而被收集，流动性好的焦油则自流而下，从位于壳体16底部 的底阀17排出。
[0032] 雾化脱酸塔包括塔体18、收集斗21、雾化盘19和转动装置20,收集斗21安装在塔体 18底部，转动装置20安装在塔体18顶部，雾化盘19与转动装置20连接。雾化盘19在转动装置 20的驱动下，转速可达10000~2000化/min,脱酸剂石灰粉由雾化盘19中间进入塔体18中， 然后进行扩散与含酸的烟气充分接触，并进行物理与化学反应，生成亚硫酸巧、硫酸巧等固 体颗粒，在高速离屯、作用下被甩向雾化塔侧壁上从而落入下面的清灰斗12。
[0033] 活性炭喷射器还包括活性炭罐体22、文丘里喷射器25、揽拌装置24和揽拌奖23,揽 拌奖23安装在活性炭罐体22内部，揽拌奖23与揽拌装置24连接，活性炭罐体22与文丘里喷 射器25连接。揽拌装置24通过揽拌奖23对活性炭罐体22中的活性炭进行揽拌均匀，活性炭 通过文丘里喷射器25输送至系统，活性炭与烟气充分接触发生物理反应，吸附去除二嗯英 及重金属。
[0034] 布袋除尘器包括布袋分布板26、鼠笼式布袋29、集尘斗30、压缩空气罐28、脉冲阀 27和除尘罐31，布袋分布板26安装在除尘罐31内，鼠笼式布袋29悬挂在布袋分布板26上，集 尘斗30安装在除尘罐31底部，脉冲阀27安装在除尘罐31上部，压缩空气罐28与脉冲阀27连 接。烟气通过布袋除尘器采取下进上出的方式，烟气进入除尘罐31后通过鼠笼式布袋29后 从袋内向上汇集排出，固体颗粒被截留在鼠笼式布袋29的表面。脉冲阀27输入压缩空气对 鼠笼式布袋29进行振打，布袋表面的固体颗粒在振打下落入除尘罐31底部的集尘斗30,定 期进行清理。布袋除尘器烟尘排放浓度小于20mg/ Nm3。
[0035] 除尘布袋器、引风机32、烟画33通过管道依次连接，引风机32的工作由热解炉34内 的压力反馈控制。引风机32采用变频控制，引风机32的工作由回转热解炉34炉膛的压力反 馈信号控制，当炉膛内的负压过低时，引风机32转速提高，使系统中的负压维持在一定水平 之上;当炉膛内的负压过高时，引风机32转速降低，W避免不必要的动力消耗。
[0036] 下面结合附图W及实施例描述本实用新型的工作过程： 实施例
[0037] 热解炉34的二燃室出口烟气参数如下(过量空气系数1.2):
[00；3 引
[0039]本实用新型处理系统的工艺流程是：1)热解炉34正常运行时，经热解炉34的二燃 室排出850°C左右的高溫烟气通过二次风换热器获得高达300°C的热风，热风有助于二燃室 的燃烧工况，同时烟气的溫度降低至600°C左右后；2)烟气进入超导热管式余热锅炉，通过 超导热管5快速高效进行热交换获得蒸汽，蒸汽可供于生产、生活使用，同时烟气溫度降低 至150°CW下，避免PC孤s/PCDFs类有害物质的低溫再合成;3)然后经电捕焦油器捕集焦油 与部分固体颗粒，初步净化烟气W保证后续的布袋除尘器的除尘效果;4)然后烟气再经过 雾化脱酸塔，W石灰粉为脱酸剂脱除酸性物质HCl、S〇2等，烟气得到进一步净化;5)再经过 活性炭喷射器喷射活性炭吸附脱除臭味、二嗯英及重金属;6)最后进入布袋除尘器，经过鼠 笼式布袋29过滤。运样经过W上六级净化处理后的烟气达到国家标准GB18485现行排放指 标要求，由引风机32引入烟画33排入大气中。
[0040] 运行本处理系统，能够脱除烟气中90% W上的S化、98%w上的HCl、HF等。烟气 排放实测指标如下：
【主权项】
1. 一种垃圾热解气化烟气处理系统，包括热解炉（34)，其特征在于:还包括余热资源回 收系统、电捕焦油器、雾化脱酸塔、活性炭喷射器和布袋除尘器，所述余热资源回收系统包 括二次风换热器和超导热管式余热锅炉，所述热解炉(34)、二次风换热器、超导热管式余热 锅炉、电捕焦油器、雾化脱酸塔、活性炭喷射器、布袋除尘器依次通过管道连接。2. 根据权利要求1所述的垃圾热解气化烟气处理系统，其特征在于:还包括烟肉（33)和 引风机(32)，除尘布袋器、引风机(32)、烟囱（33)通过管道依次连接，引风机(32)的工作由 热解炉(34)内的压力反馈控制。3. 根据权利要求1所述的垃圾热解气化烟气处理系统，其特征在于:所述二次风换热器 包括换热烟箱(4)、陶瓷管(2)、冷风入口（3)和热风出口（1)，陶瓷管(2)设在换热烟箱(4)的 内部，冷风入口（3)、热风出口（ 1)设在换热烟箱(4)的顶部。4. 根据权利要求1所述的垃圾热解气化烟气处理系统，其特征在于:所述超导热管式余 热锅炉包括超导热管（5)、烟箱通道（13)、蒸汽包和清灰斗（12)，所述蒸汽包位于烟箱通道 (13)上方，烟箱通道（13)通过超导热管(5)与蒸汽包连接，清灰斗（12)安装在烟箱通道（13) 底部，所述蒸汽包设有蒸汽出口（7)、冷水进口（11)、导流管(8)、分隔板(9)、预热段（10)和 蒸发段(6)，蒸汽包被分隔板(9)隔离成预热段（10)和蒸发段(6)两个区域，蒸发段(6)位于 靠近二次风换热器一端，预热段（10)通过导流管(8)与蒸发段(6)连接，冷水进口（11)与预 热段(10)连接，蒸汽出口（7)与蒸发段(6)连接。5. 根据权利要求1所述的垃圾热解气化烟气处理系统，其特征在于:所述电捕焦油器包 括壳体(16)、底阀（17)、蜂窝电极管（15)和高压整流元件（14)，底阀（17)安装于壳体(16)底 部，蜂窝电极管（15)安装于壳体(16)中部，高压整流元件(14)安装在壳体(16)顶部。6. 根据权利要求1所述的垃圾热解气化烟气处理系统，其特征在于:所述雾化脱酸塔包 括塔体(18)、收集斗(21)、雾化盘(19)和转动装置(20)，所述收集斗(21)安装在塔体(18)底 部，转动装置(20)安装在塔体(18)顶部，雾化盘(19)与转动装置(20)连接。7. 根据权利要求1所述的垃圾热解气化烟气处理系统，其特征在于:所述活性炭喷射器 还包括活性炭罐体(22)、文丘里喷射器(25)、搅拌装置(24)和搅拌桨(23)，所述搅拌桨(23) 安装在活性炭罐体(22)内部，搅拌桨(23)与搅拌装置(24)连接，活性炭罐体(22)与文丘里 喷射器(25)连接。8. 根据权利要求1所述的垃圾热解气化烟气处理系统，其特征在于:所述布袋除尘器包 括布袋分布板(26)、鼠笼式布袋(29)、集尘斗（30)、压缩空气罐(28)、脉冲阀（27)和除尘罐 (31)，所述布袋分布板(26)安装在除尘罐(31)内，鼠笼式布袋(29)悬挂在布袋分布板(26) 上，集尘斗（30)安装在除尘罐(31)底部，脉冲阀（27)安装在除尘罐(31)上部，压缩空气罐 (28)与脉冲阀（27)连接。9. 根据权利要求4所述的垃圾热解气化烟气处理系统，其特征在于:所述蒸汽包的蒸发 段(6)与预热段(10)的长度比为3:1。
【文档编号】C10J3/84GK205443212SQ201620149991
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年2月29日
【发明人】李海平
【申请人】李海平