本实用新型涉及一种小型生活垃圾热解气化烟气余热梯级利用系统。
背景技术：
随着社会经济的快速发展和科学技术的进步，我国生活垃圾热解气化技术因其不添加辅助燃料、污染物排放少、灼减率低、处理成本低、占地面积小等优势，正逐步替代原来的卫生填埋、堆肥、焚烧垃圾发电等技术。生活垃圾热解气化后尾气因含有二氧化硫、氯化氢、氮氧化物等酸性气体而采用湿法烟气处理系统，致使外排烟气温度为50℃左右，湿度在200g/Nm3左右，而我国大气的平均湿度仅为9g/Nm3，使得低温度、高湿度的烟气难以扩散，烟气白雾现象普遍，雾霾也就越来越严重。为此，采用80度以上高温烟气排放成为了不少发达国家烟气排放硬性标准。日本要求排放烟气温度90-100℃，德国要求排放烟气温度不低于72℃，英国要求烟气排放温度不低于80℃。为进一步控制雾霾，我国也应该将烟气排放温度提高至不低于80℃。
生活垃圾热解气化炉上端的干燥层主要利用炉内高温烟气的热辐射来对生活垃圾进行干燥，但由于炉内烟气温度由炉中心向两侧逐渐降低，导致同一水平面的生活垃圾干燥和后续热解气化反应速度不一致，影响热解气化炉运行的稳定性。为解决同一平面生活垃圾干燥受热不均的难题，考虑在干燥层沿炉壁设置干燥管对垃圾进行辅助干燥。
目前，生活垃圾热解气化技术处理规模偏小（小于100t/d），产生热量有限，若将这些热能用于发电，经济效益不明显，产生的热能主要转化为热水资源，用于居民生活、人工温泉。针对上述生活垃圾热解气化处理存在的难题，采用高温烟气首先对炉壁生活垃圾进行辅助干燥，在采用水冷换热获得热水资源，利用热水资源对湿法处理后的低温烟气再次加热的方式解决烟气排放温度低、湿度大、扩散能力差的难题，确保烟气白雾得到有效治理，实现生活垃圾热解气化余热内循环和高效梯级利用。
技术实现要素：
本实用新型旨在解决生活垃圾干燥受热不均和排放烟气温度低、湿度大、白雾现象普遍的难题，提供一种生活垃圾热解气化烟气余热梯级利用系统。
为了达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：
所述小型生活垃圾热解气化烟气余热梯级利用系统包括热解炉，所述热解炉内设垃圾干燥管道；
所述垃圾干燥管道的烟气进口与热解炉的烟气管道出口连接，所述烟气管道进口与热解炉的二燃室连通；所述垃圾干燥管道的烟气出口与冷却管套的烟气进口连接；所述冷却管套的烟气出口与旋风除尘冷却装置的烟气进口连接；所述旋风除尘冷却装置的烟气出口与热交换器的烟气进口连接；所述热交换器的烟气出口与生物质填料除焦油装置的烟气进口连接；所述生物质填料除焦油装置的烟气出口与碱液水洗装置的烟气进口连接；所述碱液水洗装置的烟气出口与除雾器的烟气进口连接；所述除雾器的烟气出口与列管式烟气再热器的烟气进口连接；所述列管式烟气再热器的烟气出口与烟囱连接；
所述热交换器的冷却水进口与冷却水管道接口与连接，热交换器的冷却水出口与旋风除尘冷却装置的冷进水口连接，旋风除尘冷却装置的冷却水出水口与冷却管套的冷却水进水口连接，冷却管套的热水出水口与列管式烟气再热器连接，列管式烟气再热器的热水出口与居民用水端连接。
优选地，所述设置在热解炉内部的垃圾干燥管道是沿着热解炉的炉壁由下至上呈螺旋状布置的。所述系统还包括焦油贮存池；所述生物质填料除焦油装置设有焦油出口；所述生物质填料除焦油装置的焦油出口与焦油贮存池连接、且两者的连接管道上设有焦油泵。所述系统还包括废水沉淀回用池和碱液池；所述废水沉淀回用池的进口与碱液水洗装置的废水出口连接；所述废水沉淀回用池的出口与碱液池连接，碱液池与碱液水洗装置连接。
下面对本实用新型作进一步说明：
本实用新型所述生活垃圾热解气化烟气经热解炉内的垃圾干燥管道、水冷套管、旋风除尘冷却装置和热交换器换热处理后，可加快炉壁处生活垃圾干燥速度，确保同一平面生活垃圾干燥和反应速度接近，提高了生活垃圾热解气化炉运行的稳定性；干燥管由下至上呈螺旋状布置，促使高温烟气与生活垃圾形成逆向移动，进一步提高了热交换率。此外，高温烟气还可将逆向冷却水加热至90℃左右，获得热水资源；热解炉产生的烟气采用水冷换热和湿法除酸处理后，经除雾、活性炭吸附进入由高温冷却水和低温烟气组成的列管式烟气再热器，经加热后烟气温度不低于80℃后外排，冷却水温度降低至50℃左右，可直接用于居民生活、人工温泉。
本实用新型所述烟气从热解炉出来后的走向为：热解炉烟气出口——垃圾干燥管道——烟气冷却管套——旋风除尘冷却装置——热交换器——生物质填料除焦油装置——碱液水洗装置——除雾器——列管式烟气再热器——烟囱外排；冷却水走向为：热交换器——旋风除尘冷却装置——烟气冷却管套——列管式烟气再热器——居民用水。
冷却水温度约为30℃，依次经过热交换器、旋风除尘冷却装置和水冷套管，经充分换热后，冷却管套水却温度可达90℃左右，由泵和保温管将热水抽至列管式烟气再热器。在列管式烟气再热器中，低温烟气在列管内移动，高温热水在列管外与烟气逆向流动，烟气在列管内的停留时间（热交换时间）大于10S，实现充分的热交换。列管外热水温度大于等于85℃，经换热后出水口温度约50℃，无需勾兑冷水可直接用于居民生活及人工温泉，实现生活垃圾热解气化余热的高效、梯级利用。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：
（1）确保受热均匀，提高系统运行稳定性
采用高温烟气进入沿炉壁由下至上呈螺旋状布置的干燥管对炉壁处的生活垃圾进行辅助干燥，确保同一平面生活垃圾干燥和反应速度接近，提高了生活垃圾热解气化炉运行的稳定性。
（2）余热梯级利用，效率更高
生活垃圾热解气化产生的热水资源采用勾兑冷水用于居民生活、人工温泉，存在热量损失大、热水使用率不高的现象。本实用新型充分利用冷却水温度区间适用性，利用高温冷却水对烟气加热后直接用于居民生活、人工温泉，实现了余热的高效梯级利用，提高了热效率。
（3）提高烟气外排温度，环境效益更显著
本实用新型可将湿法处理后的烟气温度有50℃左右提高至80℃以上，提高了外排烟气的温度和扩散能力，大大降低了外排烟气的湿度及其在低空的聚集程度，有效降低了雾霾形成的风险，环境效益更显著。
（4）有效治理烟气白雾，提升环境感官
提高烟气的温度，增大空气饱和水含量，在一定程度上使得烟气白雾得到有效治理，提升了生活垃圾热解气化厂区环境感官，改变生活垃圾热解气化技术在百姓心中的固有的“大污染”形象，在一定程度上有助于生活垃圾热解气化技术在广大农村地区的大力推广。
总之，本实用新型所述生活垃圾热解气化余热梯级利用系统通过充分利用不同温度冷却水的适用性，实现了烟气再热利用和生活使用的有效组合，提高热效率，同时提高了外排烟气的温度和扩散能力，有效降低了雾霾形成的风险，环境效益显著。
附图说明
图1为本实用新型小型生活垃圾热解气化烟气余热梯级利用系统的结构示意图；
图2为本实用新型小型生活垃圾热解气化烟气余热梯级利用系统中热解炉的结构示意图。
图中：1、二燃室，2、烟气管道，3、垃圾干燥管道，4、冷却管套，5、旋风除尘冷却装置，6、热交换器，7、生物质填料除焦油装置，8、碱液水洗装置，9、除雾器，10、列管式烟气再热器，11、焦油贮存，12、焦油泵，13、冷却水管道，14、废水沉淀回用池，15、碱液池，16、热解炉。
具体实施方式
参见图1和图2，所述小型生活垃圾热解气化烟气余热梯级利用系统包括热解炉16，所述热解炉16内设垃圾干燥管道3；所述垃圾干燥管道3的烟气进口与热解炉16的烟气管道2出口连接，所述烟气管道2进口与热解炉16的二燃室1连通；所述垃圾干燥管道3的烟气出口与冷却管套4的烟气进口连接；所述冷却管套4的烟气出口与旋风除尘冷却装置5的烟气进口连接；所述旋风除尘冷却装置5的烟气出口与热交换器6的烟气进口连接；所述热交换器6的烟气出口与生物质填料除焦油装置7的烟气进口连接；所述生物质填料除焦油装置7的烟气出口与碱液水洗装置8的烟气进口连接；所述碱液水洗装置8的烟气出口与除雾器9的烟气进口连接；所述除雾器9的烟气出口与列管式烟气再热器10的烟气进口连接；所述列管式烟气再热器10的烟气出口与烟囱连接；所述热交换器6的冷却水进口与冷却水管道13接口与连接，热交换器6的冷却水出口与旋风除尘冷却装置5的冷进水口连接，旋风除尘冷却装置5的冷却水出水口与冷却管套4的冷却水进水口连接，冷却管套4的热水出水口与列管式烟气再热器10连接，列管式烟气再热器（10）的热水出口与居民用水端连接。
其中，所述设置在热解炉16内部的垃圾干燥管道3是沿着热解炉16的炉壁由下至上呈螺旋状布置的。所述系统还包括焦油贮存池11；所述生物质填料除焦油装置7设有焦油出口；所述生物质填料除焦油装置7的焦油出口与焦油贮存池11连接、且两者的连接管道上设有焦油泵12。所述系统还包括废水沉淀回用池14和碱液池15；所述废水沉淀回用池14的进口与碱液水洗装置8的废水出口连接；所述废水沉淀回用池14的出口与碱液池15连接，碱液池15与碱液水洗装置8连接。
所述小型生活垃圾热解气化烟气余热梯级利用系统充分利用不同温度烟气和冷却水的适用性，使得系统热效率提高了约10%，排放烟气温度提高了近50%。