专利名称：一种低污染垃圾焚烧系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及垃圾处理技术，特别涉及一种低污染垃圾焚烧系统。
背景技术：
城市垃圾堆放，有以下明显的危害污染水源，污染农田、土壤，污染大气，成为蚊蝇、老鼠、病原体的滋生源，侵占土地等。城市生活垃圾中通常含有纸、布、塑料、橡胶、厨余、草木、砖瓦、沙土、金属、玻璃等。但各组分的含量随各地区的生活习惯、经济发展水平、气候状况等的不同而异。在发达国家，城市生活垃圾的产量大，其中食品废物、纸、布、塑料等有机物占很大比重，可燃物含量很高，热值也很高。我国垃圾总体上来讲无机物的含量相对较高，但近年来，随着生活水平的提高，城市煤气的普及，垃圾中的有机成分也在逐渐增多，容重减小、热值增大。同时，垃圾的产量也逐年增大。国内外垃圾的这些特点表明传统的填埋和堆肥处理已不能适应需要，因为这两种方法减容、减量效果差，而焚烧法则由于它的优点得到了迅速发展。
国外开发出的适合于固体废弃物焚烧的炉型主要有马丁炉(MartinFurnace)、两段炉(two-stage furnace)、两室炉(two-chamber furnace)、回转窑(rotary kiln)、流化床(fluidized bed)、垃圾衍生燃料(refuse derived fuel)、控制氧量燃烧(controlled air oxidation)、直流电弧炉(direct-current arc melter)、等离子体焚烧炉(thermal plasma arc vitrification)及高温或低温裂解(high/lowtemperature decomposition)等。几种常见的垃圾焚烧炉型的比较如下(1)机械炉排式主要应用于欧洲、美国、日本，处理能力在200t/d以上，设计、制造及操作维修技术已成熟，除大件垃圾外不分类破碎。其优点是适用大容量，公害易处理，燃烧可靠；缺点是造价高，运行、维修费高，应连续运转，操作运转技术要求高。
(2)模组式主要应用于美国、日本，处理能力在200t/d以下，设计、制造及操作维修技术已成熟，无法处理大件垃圾。其优点是适用小容量，构造简单，装置可移动、机动性大；缺点是燃烧不完全，燃烧效率低，使用年限短，平均建造成本较高。
(3)回转窑式主要应用于美国、丹麦，处理能力在200t/d以上，供应商有限，除大件垃圾外不需分类破碎。其优点是垃圾搅拌及干燥性佳，可适用中、大容量，可高温燃烧，残灰颗粒小。缺点是连接传动装置复杂，炉内的耐火材料易损坏。
(4)流化床式主要应用于日本，处理能力在150t/d以下，供应商有限，需分类破碎至5cm以下。其优点是适用中容量，燃烧温度较低，热传导性佳，公害低，燃烧效率较佳。缺点是操作运转技术高，燃料的种类受到限制，需添加流动媒介，进料颗粒较小，单位处理量所需动力高，炉床材料易冲蚀损坏。
在实践中人们逐渐认识到，直接焚烧处理具有以下不足之处(1)垃圾水分高，难以稳定、完全燃烧；(2)排放氯化二苯并二噁咽和氯化二苯并呋喃；(3)国内制造炉排的技术不成熟，进口炉排昂贵；(4)余热锅炉设备高温腐蚀。
因此，能否在不投油或少投油的条件下稳定燃烧、完全燃烧；能否有效地控制腐蚀和二噁咽、呋喃等污染物的生成；能否降低投资和运行成本，成为垃圾焚烧技术发展的关键。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点及不足，提供一种有效地提高燃烧效率，减少辅助燃料的用量，减少烟气中二噁咽、呋喃等污染物的排放，减少对环境污染的低污染垃圾焚烧系统。
本实用新型的目的通过下述技术方案实现本低污染垃圾焚烧系统包括回转窑、二燃室、高温空气燃烧装置、灰渣熔融处理装置，回转窑一端与二燃室相连接，另一端与灰渣熔融处理装置相连接，高温空气燃烧装置分别与回转窑和二燃室相连接。
所述回转窑分为四段，各段间采用不锈钢辊轮连接和密封。其中，第一、三段较短，为固定的进料段和进风段，用于进料和供风；第二、四段为转动段，由齿轮或辊轮带动，齿轮或辊轮则由电机带动，电机转速无级可调，实际运行时控制在3～5转/分钟。回转窑炉体倾斜角为2°，回转窑端部连接高温空气燃烧装置，中部的进风段连接鼓风机进行供风，鼓风机由电机带动，电机可根据需要进行调速，从而调节给风量。
目前，现有回转窑采用一端送风焚烧，而且大多是顺流布置，使回转窑内温度偏低，燃烧不稳定；在本技术方案中，由于回转窑内垃圾前期处于加热、干燥阶段，所需空气量不大，但需要较高气体温度，以便于迅速加热干燥，故在一燃室中，空气、烟气流动与固体前进方向相反，采用逆流布置；由于中间反应较强烈，所以另外配风，补充氧气；本分级配风的回转窑可以克服传统回转窑配风和组织一燃室燃烧工况方面的不足之处，根据回转窑内的燃烧特性优化送风温度和送风量，有利于改善回转窑内温度分布及垃圾焚烧条件，从而达到垃圾稳定、完全燃烧的效果。
所述二燃室的烟气进口与二燃室的壳体相切；亦即在二燃室采用切向进气方式，在二燃室组织起旋流燃烧工况。
现有的热解、气化炉中，如控制氧量燃烧的CAO系统的二燃室，都是采用轴向或径向进气，二燃室中无旋流流动，使得二燃室的供风与可燃气混合不好，并存在燃烧死角和部分低温区，不利于燃烧，同时可燃物在二燃室内的停留时间不够，若加大二燃室长度，则使得炉体庞大，投资增大；本技术方案中二燃室采用切向进气方式，在二燃室组织起旋流燃烧工况，加强炉内搅拌、混合，延长可燃物在炉内的停留时间，使烟气的可燃成分得到充分的燃烧，并有利于二噁咽、呋喃等污染物的分解。
所述高温空气燃烧装置包括空气预热器和余热锅炉，余热锅炉通过空气预热器与二燃室相连接。
现有的垃圾焚烧处理设备都是采用“焚烧炉-余热锅炉-空气预热器”的布置方式，或用蒸汽预热空气，空气预热温度低，有的甚至不预热空气，而垃圾含水率较高，这易造成炉温低、着火困难、燃烧不稳定、燃烧不完全的现象；另外燃烧温度较低，生成的痕量有机物二噁咽、呋喃等无法分解，由烟气排入大气，形成二次污染。本技术方案中采用“焚烧炉-空气预热器-余热锅炉”的布置方式，使焚烧垃圾产生的烟气余热，首先加热空气，这样可以大大提高供风的温度；然后，用高温空气来焚烧垃圾，提高反应温度，减少辅助燃料消耗量，减少烟气中二噁咽、呋喃等污染物的排放。
所述灰渣熔融处理装置包括壳体、灰斗、燃油烧嘴、排烟口、渣口，灰斗及燃油烧嘴穿过壳体上端面并与壳体固定连接，排烟口位于壳体上端面一侧，渣口位于壳体底端一侧。本灰渣熔融处理装置的原理是灰渣和飞灰从灰斗落入壳体内的炉膛内，从燃油烧嘴中喷入燃油对灰渣和飞灰进行熔融处理，处理后的烟气从排烟口排出，废渣从渣口排出。
现有的一些垃圾焚烧炉，包括马丁炉、流化床、CAO、回转窑等，灰渣中可烧蚀量常高于5％，这说明燃烧不够充分，炉渣的可利用性也很低，另外灰渣和飞灰中的痕量有机物二噁咽、呋喃等也未得到有效控制，直接排向土壤、水源和大气，二次污染较严重。本技术方案中采用高温的灰渣熔融处理装置来处理灰渣和飞灰，对灰渣和飞灰进行熔融处理，消除灰渣、飞灰中的二噁咽、呋喃等污染物的排放；同时，熔融后的灰渣可以作为建筑和道路建设材料。
本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果本低污染垃圾焚烧系统采用分段进空气的回转窑作为一燃室，利用烟气余热加热空气，从而使该系统达到最佳的燃烧效率，并减少辅助燃料的用量；同时，提高燃烧温度，减少烟气中二噁咽、呋喃等污染物的排放；另外，对灰渣、飞灰进行熔融处理，有效地控制灰渣、飞灰二噁咽、呋喃等污染物的排放；因而具有处理效率高、环保效果好的优点，可广泛地使用于处理城市生活垃圾，应用前景较广。
图1是本实用新型低污染垃圾焚烧系统的系统流程图。
图2是图1所示低污染垃圾焚烧系统中回转窑的结构示意图。
图3是图1所示低污染垃圾焚烧系统中二燃室的结构示意图。
图4是图1所示低污染垃圾焚烧系统中空气预热器的结构示意图。
图5是图1所示低污染垃圾焚烧系统中灰渣熔融处理装置图具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例图1～图5示出了本实用新型的具体结构，由图1可见，本垃圾焚烧系统包括回转窑(一燃室)2、二燃室7、空气预热器8、余热锅炉9、灰渣熔融处理装置1，回转窑2一端与二燃室7相连接，另一端与灰渣熔融处理装置1相连接，余热锅炉9通过空气预热器8与二燃室7相连接，空气预热器8同时与回转窑2一端相连接。此外，图1中3为鼓风机、4为进料机构、5为垃圾斗、6为燃油喷嘴、10为烟囱。
所述回转窑2的结构如图2所示分为四段，各段间采用不锈钢辊轮连接及用密封罩密封；其中，第一、三段较短，为固定的进料段2-1和进风段2-3，用于进料和供风；第二、四段2-2、2-4为转动段，由齿轮或辊轮带动，齿轮或辊轮则由电机带动，电机转速无级可调，实际运行时控制在3～5转/分钟；回转窑2炉体倾斜角为2°，回转窑2端部连接的空气预热器8通入高温空气进行预热，中部的进风段2-3连接鼓风机3进行供风，鼓风机3由电机带动，电机可根据需要进行调速，从而调节给风量。
所述二燃室7的结构如图3所示，包括壳体7-1、烟气进口7-2、烟气出口7-3、进油口7-4，壳体7-1由外壳7-1A及耐火层7-1B组成，烟气进口7-2位于与壳体7-1相切的位置，烟气出口7-3及进油口7-4分别位于壳体7-1的两端。
所述空气预热器8的结构如图4所示，壳体8-1两端开有烟气进口8-2和烟气出口8-3，壳体8-1的一侧开有空气进口8-4和空气出口8-5；壳体8-1内设置有陶瓷换热管8-6，换热管8-6内为空气通道，换热管8-6外为烟气通道。
所述灰渣熔融处理装置1如图5所示，包括壳体1-1、燃油烧嘴1-2、灰斗1-3、排烟口1-4、渣口1-5，灰斗1-3及燃油烧嘴1-2穿过壳体1-1上端面并与壳体1-1固定连接，排烟口1-4位于壳体1-1上端面一侧，渣口1-5位于壳体1-1底端一侧。
本低污染垃圾焚烧系统的工作原理是系统布置采用“焚烧炉-空气预热器-余热锅炉”的布置方式，在二燃室7和余热锅炉9间安装空气预热器8，回收部分烟气余热，充分利用高温烟气加热入炉空气，温度达到600℃以上，提高一燃室2反应温度到900℃以上，二燃室2反应温度到1000℃以上，从而减少烟气中二噁咽、呋喃等污染物的排放，同时使垃圾稳定、完全燃烧，减少辅助燃料消耗量。经过一燃室2处理后，机械不完全燃烧损失q4在3％以下；从一燃室2出来的可燃气和烟气，以切向流动的方式进入二燃室7，进气速度维持在6m/s以上，以保证有一定的旋流度；在二燃室7中通入600℃以上的高温空气，在高温空气环境下，可燃气可以在低于容积百分比10％以下的条件下着火并稳定燃烧，旋流工况则可以加强炉内混合，从而强化燃烧，并延长可燃物在二燃室7的停留时间，保证经过二燃室7后化学不完全燃烧损失q3在0.2％以下；从一燃室2出来的灰渣和从除尘器或烟囱底部收集的飞灰，进入灰渣熔融处理装置1，该室用油为燃料，在1500℃以上，对灰渣、飞灰进行熔融处理，完全消除灰渣、飞灰中的二噁咽、呋喃等污染物。经过灰渣熔融处理装置后，灰渣的烧蚀量在0.1％以下。
权利要求1.一种低污染垃圾焚烧系统，其特征在于包括回转窑(2)、二燃室(7)、高温空气燃烧装置、灰渣熔融处理装置(1)，回转窑(2)一端与二燃室(7)相连接，另一端与灰渣熔融处理装置(1)相连接，高温空气燃烧装置分别与回转窑(2)和二燃室(7)相连接。
2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧系统，其特征在于所述回转窑(2)分为四段，各段间采用不锈钢辊轮连接和密封；第一、三段为固定的进料段(2-1)和进风段(2-2)，第二、四段为转动段(2-2、2-4)，与齿轮或辊轮相连接。
3.根据权利要求1所述的低污染垃圾焚烧系统，其特征在于所述二燃室的(7)烟气进口(7-2)与二燃室(7)的壳体(7-1)相切。
4.根据权利要求1所述的低污染垃圾焚烧系统，其特征在于所述高温空气燃烧装置包括空气预热器(8)和余热锅炉(9)，余热锅炉(9)通过空气预热器(8)与二燃室(7)相连接。
5.根据权利要求1所述的低污染垃圾焚烧系统，其特征在于所述灰渣熔融处理装置(1)包括壳体(1-1)、燃油烧嘴(1-2)、灰斗(1-3)、排烟口(1-4)、渣口(1-5)，灰斗(1-3)及燃油烧嘴(1-2)穿过壳体(1-1)上端面并与壳体(1-1)固定连接，排烟口(1-4)位于壳体(1-1)上端面一侧，渣口(1-5)位于壳体(1-1)底端一侧。
专利摘要本实用新型提供一种低污染垃圾焚烧系统，包括回转窑(2)、二燃室(7)、高温空气燃烧装置、灰渣熔融处理装置(1)，回转窑(2)一端与二燃室(7)相连接，另一端与灰渣熔融处理装置(1)相连接，高温空气燃烧装置分别与回转窑(2)和二燃室(7)相连接。本低污染垃圾焚烧系统采用分段进空气的回转窑作为一燃室，利用烟气余热加热空气，从而使该系统达到最佳的燃烧效率，并减少辅助燃料的用量；同时，提高燃烧温度，减少烟气中二噁因、呋喃等污染物的排放；另外，对灰渣、飞灰进行熔融处理，有效地控制噁咽、呋喃等污染物的排放；因而具有处理效率高、环保效果好的优点，可广泛地使用于处理城市生活垃圾，应用前景较广。
文档编号F23G5/14GK2606262SQ0322380
公开日2004年3月10日 申请日期2003年2月26日 优先权日2003年2月26日
发明者马晓茜, 彭思众 申请人:华南理工大学