一种垃圾焚烧及尾气处理系统的制作方法

本发明涉及一种垃圾处理系统，特别是一种小型垃圾焚烧及尾气处理系统。

背景技术

目前很多人口密集的村镇，垃圾围村围镇的现象多而普遍，生活垃圾的处理多以焚烧的方式解决，垃圾焚烧炉焚烧效果及排出的尾气因治理系统或治理工艺的差别对环境的影响很大，尤其部分焚烧炉在焚烧温度控制上未作相应的处理办法，如燃烧过程中加入垃圾，温度急剧下降，大量的含水有机物在炉中先经过烘干，热解后才能燃烧，塑料袋及制品在包含水或不可燃物质的混杂下生成结块，延长了焚烧处理时间，并产生大量的未燃尽颗粒物，在这个过程中二噁英大量生成的先决条件不断被满足，二噁英的处理完全依靠后续的设备，影响后续处理设备处理烟气的稳定性，为达到处理效果，就要对处理设备进行相应的余量设计，势必造成各项费用的增加和浪费。尾气即使达到国家排放标准，但二噁英的残留始终通过大气的流动落入周围的土壤表面，随着时间的推移积累量的增加对农作物及生物的影响在一定时期之后会集中体现，且大量的二氧化碳，不断向大气中排放。基于上述原因，需要对现有的技术系统及技术工艺进行改进。

技术实现要素：

本发明所要解决的第一个技术问题是提供保持垃圾焚烧过程中的温度稳定控制。

本发明所要解决的第二个技术问题是焚烧尾气排放。

本发明提供了一种垃圾焚烧及尾气处理系统，其包括：

烘干送料装置，其用于对待焚烧垃圾进行预先烘干处理；

焚烧炉，在其炉体内对垃圾进行焚烧，；

供气装置，其向所述焚烧炉炉体中供应气体；

尾气处理装置，其用于对焚烧炉炉体产生的尾气进行处理；

在所述焚烧炉炉体的下部设置有炉篦，贯穿炉篦中心垂直设置有供风风柱，所述供风风柱为内部中空的圆柱体形，在圆柱体顶端围绕柱体本身设置有气体布料器。

其中，所述烘干送料装置包括烘干箱，所述烘干箱的截面呈回字形，且所述烘干箱具有进料端和下料端。

其中，所述焚烧炉炉体包括二燃集烟室和焚烧室，所述二燃集烟室与焚烧室相连接。

其中，焚烧炉炉体的结构由内至外依次包括熔铸耐高温炉壁、空气预热管、加厚保温层、隔热层和外壁固定材料。

其中，焚烧炉的烟气通道出口与尾气处理装置的急冷塔连接，烟气经过石灰浆送配料系统喷入的石灰浆冷却中和酸性气体，急冷塔的烟气出口连接到旋风除尘器。

其中，在急冷塔的烟气出口与旋风除尘器进口管道之间设置吸附材料喷入装置。

其中，所述尾气处理装置的旋风除尘器出口连接到引风机34进口，引风机的出口连接到气液分离塔。

其中，所述尾气处理装置的气液分离塔的气体出口连接物理、生物微排放滤池系统，该系统在地下采用混凝土制成。

本发明的系统能够实现垃圾全封闭自动供料，减少炉内因加料产生的热量损失，有效防止烟气溢出，焚烧过程可控。系统运行稳定，低耗能，除尘设备简单无需更换布袋；安全无害，无二噁英等有害物质向周围环境排放。

附图说明

图1为本发明的焚烧炉系统的焚烧炉结构示意图；

图2为本发明的焚烧炉系统的烘干箱的截面示意图；

图3为本发明的焚烧炉系统的尾气处理装置结构示意图；

图4为本发明的尾气处理装置中气体调速室的侧视结构示意图；

图5为本发明的尾气处理装置中气体调速室的俯视结构示意图；

图6为本发明的尾气处理装置中物理吸附过滤室的结构示意图；

图7为本发明的尾气处理装置中的土壤生物微排滤池的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图对本发明的实施例进行说明，本领域技术人员应当理解，下述的说明只是为了便于对发明进行解释，而不作为对其范围的具体限定。

对影响焚烧炉燃烧效果的因素进行分析，主要集中在以下几个方面：

1.垃圾热值的影响：根据《环境科学与技术》(2007年第7期文章编号1003-6504(2007)07-0040-03)试验数据表明，垃圾成分及含水量直接影响垃圾焚烧热值。

2.加料方式的影响：传统小型垃圾焚烧炉加料方式有一次加料与多次加料两种，例如，cn2733184y中提供了一种封闭式多次加料方式，但该设计烘干所用的气体为焚烧炉出口烟气，该设计缺点是高温的出口烟气易使烘干中的垃圾燃烧，烘干过程中的垃圾可产生可燃气体，二噁英等有害物质，单凭烟气处理装置处理烟气，需花费更高的处理费用，不利于节省能耗。

3.供风方式的影响。现有技术中可能存在供风不足，空气量不足，使得燃烧不充分。

4.炉体的保温性能的影响。炉体的材料以及是否保温等都会对整个燃烧效率产生影响。

本发明在考虑了如上各种影响燃烧效果的因素后，采用针对性的手段，全面提高焚烧炉的燃烧效果。鉴于本发明采用的垃圾焚烧技术多在村镇或远离市区的郊外使用，垃圾成分多以草木、塑料、织物为主，在控制含水量和破碎粒度的基础上，可基本保证垃圾焚烧热值。为了在加料过程中不影响炉内温度，本发明采用加料口与炉体固定密封。为了增加供风量，本发明在炉底中央垂直放置供风风柱，目的是剪切焚烧物料层厚度并采用压力气体供风，保证垃圾焚烧炉一次供风过剩空气量的同时，提高气体对焚烧垃圾物料的穿透性；另外，增加二次供风结构，具体采用顺炉膛圆周切线方向同向布置供风口与中心风柱顶端垂直于炉体的气体布料器产生的风柱结合的方式，其中，气体布料器的作用是对下落过程中经过气体布料器的垃圾分散以及对二次供风气体产生紊流，使烟气充分混合氧气并增加更多的停留时间，且所有供风均使用空气预热管道加热后气体。本发明采用熔铸耐高温材料，外壁增加加厚保温层、隔热层。进而本发明的焚烧效率全面的提高了，燃烧温度保持稳定，避免了出现燃烧不充分的问题发生。

图1所示为本发明的焚烧炉的结构示意图。本发明的焚烧炉系统包括烘干送料装置1、焚烧炉炉体、供气装置、智能控制器、尾气处理装置等。本发明的焚烧炉系统设置有撕碎机(未图示)，在粉碎前，通过筛网过筛除去沙土、小石块，所述撕碎机将经过筛网的焚烧物料进行粉碎，进而获得粒度保持在10-15cm之间的燃烧物。

烘干送料装置1，所述烘干送料装置1包括烘干箱，如图2所示为烘干箱的截面示意图，该烘干箱的截面呈回字形，该烘干箱具有进料端和下料端，所述进料端与螺旋上料机2连接，从撕碎机进行粉碎后的垃圾物料进入到螺旋上料机2，从所述螺旋上料机2进入到烘干箱的进料端，从而进入到烘干送料装置1中，垃圾物料在所述烘干箱中经过烘干后，从烘干箱的下料端进入焚烧炉的焚烧室13，所述下料端与焚烧室13上方的炉顶密封连接。

在靠近所述烘干箱的下料端的出料口附近进一步安装有耐火挡板3，优选所述耐火挡板3沿垂直方向安装，在所述耐火挡板3的顶端设置有传动轴4，所述传动轴4贯穿所述烘干箱，传动装置5通过传动轴4与所述耐火挡板3连接，通过所述传动装置5实现对所述耐火挡板3的打开或关闭。

所述耐火挡板3的底部留通风口6，优选，所述通风孔为圆形孔或方孔或矩形性或其他合适形状的孔，优选所述孔的大小为10mmx360mm。所述通风口6的进风来自于引流管7回流的经气体调压室40引出的氮气与二氧化碳的混合气体，通过通风口6将混合气体引入到烘干箱，一方面是防止垃圾烘干过程中遇热遇氧生成可燃气体和二噁英，另一方面是稀释进入尾气治理系统中剩余的氧气。靠近所述通风口6的一侧为小口，远离通风口6的一侧为烟气出口1为大口，在小口内壁底部设有不锈钢输送带8，小口与大口中间的夹层为烟气通道9，整体材质为316l，外壁采用保温处理，外壁靠近螺旋上料机2一侧为烟气出口10连接急冷塔30的进口。

焚烧炉炉体11包括二燃集烟室12和焚烧室13，其中所述二燃集烟室12与焚烧室13相连接，也可采用整体连接或组合连接的方式，也可以将所述二燃集烟室12与所述焚烧室13一体形成，所述二燃集烟室13具有延伸到所述焚烧室13内部一定长度的延伸部分，该延伸部分的长度可以根据需要进行设置，当引风系统启动，烟气由直径较粗的焚烧室13出口进入直径较小的二燃集烟室12时，进口形成回烟区14收集烟气。

焚烧炉的底部设置有炉篦15，贯穿炉篦15中心垂直设置有供风风柱16，所述供风风柱16为内部中空的圆柱体形，在柱体顶端围绕柱体本身设置气体布料器17，所述气体布料器17为柱体圆周上的开孔，从所述气体布料器17向外沿垂直于供风风柱16延伸的方向上吹出气流，所吹出的气流与炉壁垂直形成横向风柱。

进一步的，在气体布料器17的下方预定距离处，在炉膛上设置二次供风口18，所述二次供风口18沿炉膛圆周切线方向开长方形口于炉壁四周，使炉内可燃气体旋转上升，在气体布料器17的影响下产生紊流，增加气体停留时间。经过该过程未燃尽颗粒物质明显减少，提高燃烧效率。

在位于炉篦15上方的供风风柱16上设置有一次供风孔19，所述一次供风孔19沿圆柱体表面分布，形成一排排分布的圆周开孔，所述一次供风孔19的高度优选为为200mm，每排孔之间间隔优选为20mm，作为进一步的选择可以对孔的排数以及每排孔之间的距离进行调整。

所述焚烧炉进一步包括供风装置，所述供风装置包括供风管路20和两个风量调节阀21，所述供风管路包括分成两组，一组为盘绕在的熔铸耐高温炉壁材料与保温层之间的下部空气预热管，另一组为盘绕在的熔铸耐高温炉壁材料与保温层之间的上部空气预热管，所述下部预热管与所述供风风柱16相连接，所述下部预热管中的气体可以从供风风柱16的底部通过，之后从一次供风孔19和气体布料器17的通风孔中流出；所述上部预热管可选择从所述二次供风孔18处吹出；作为进一步的选择，所述上部空气预热管与所述供风风柱16和所述二次供风孔18均进行连接，实现多角度供风。所述上部空气预热管和下部预热管分别安装风量调节阀21，用于控制进入上部空气预热管或下部空气预热管中的气体压力，进而控制供风风柱16中的气体，优选采用压力气体供风，在保证垃圾焚烧炉一次过剩空气量的同时，提高气体压力对焚烧垃圾物料的穿透性。

在炉篦15上方设置有炉门22，在所述炉篦15下方设置有出灰门23，分别做密封处理。点火器24设置在炉膛下部的集灰室25。

焚烧炉炉体11的结构由内至外依次包括熔铸耐高温炉壁26、空气预热管20、加厚保温层27、隔热层28和外壁固定材料29。

炉体外设置智能控制器与温控探头等设备连接，按燃烧时段分别控制送料系统、下炉膛集灰室点火器，一次、二次风量阀及手动、自动切换控制开关等。

为了处理尾气排放产生的污染问题，本发明对尾气进行进一步的处理。在现有的小型垃圾焚烧烟气处理系统中，活性炭吸附具有投资少，效率高、使用方便等特点，但需配合布袋除尘工艺且布袋需定期检查，更换。缺点在于：更换费用高昂；乡镇村的焚烧设备操作人员素质水平不一，布袋产生钙化或破损时如不能及时发现，飞灰或烟气就会顺排烟设备进入空气影响周边环境；即使是后续的烟气处理设备稳定运行，却也始终摆脱不了处理后的烟气全量排放问题。烟气处理系统的运行效果直接影响排放气体的质量且运行效果与支出的费用成正比。

符合国家排放标准的二噁英物质在空气的作用下散布在土壤表面，长时间的积累势必在某时期对农作物及生物产生影响。因此烟气处理设备的低耗能稳定控制显得尤为重要。例如cn106731570a烟气治理系统中，系统过于复杂化，能耗高，其中提及生物过滤器在烟气量大时生物过滤器生物活性受影响需外排烟气，烟气处理过程不稳定，排放不可控。本发明提供了一种全新的处理方案，其优势在于利用物理吸附和土壤生物的共同作用，将有害物质控制封闭在地下系统中，并利用土壤大量储存二氧化碳的功能微排放二氧化碳气体。

如图3所示为发明的尾气处理装置结构示意图；图4为本发明的尾气处理装置中气体调速室的侧视结构示意图；图5为本发明的尾气处理装置中气体调速室的俯视结构示意图；图6为本发明的尾气处理装置中物理吸附过滤室的结构示意图；图7为本发明的尾气处理装置中的土壤生物微排滤池的结构示意图。如图3所示，垃圾焚烧炉的烟气通道出口10与急冷塔30连接，由焚烧炉产生的烟气经过石灰浆送配料系统31喷入的石灰浆冷却中和酸性气体，急冷塔30的烟气出口连接到旋风除尘器32进口，在急冷塔30烟气出口与旋风除尘器进口管道之间设置吸附材料喷入装置33，旋风除尘器出口连接到引风机34进口，引风机34的出口连接到气液分离塔35，气液分离塔外壁做水冷套利用余热，分离塔底部设阀门可将含酸液体通过管道流入石灰浆配料池36。气液分离塔35的气体出口连接物理、生物微排放滤池系统，该系统在地下优选采用混凝土制成，结合图4-图7所示，其包括气体调速室37、物理吸附过滤室38、土壤生物微排滤池39和气体调压室40，各池体之间由管道串联。空气调速室37为封闭体，所述空气调速室37内间隔放置栅栏形减速挡板41，图5为本发明的尾气处理装置中气体调速室的俯视结构示意图，如图4和图5所示，所述减速挡板41分为三层，中间层的减速挡板41的宽度大于两侧的减速挡板的宽度，相邻两层的减速挡板41交叉排列，利用挡板使烟气分散后再聚合的方式，对烟气进行减速处理，图6为本发明的尾气处理装置中物理吸附过滤室的结构示意图，为物理吸附过滤室38创造吸附停留时间，物理吸附过滤室38为封闭体，室体底层铺有生灰石粉末，室体墙壁根据烟气种类设置不同的吸附材料。土壤生物微排滤池39为开放式，内结构分3层，1层为布气层，由直径为5cm左右的耐酸碱骨料铺设，2层为黄沙与细骨料混制，3层为含黏土质土壤，高于地面做流水坡，有效防涝。气体调压室40将处理后烟气引入烘干送料装置1中。该套烟气处理系统适用性广泛，可适配生物燃料炉、燃气锅炉、燃煤锅炉等各种尾气排放企业。

该垃圾焚烧炉系统的焚烧炉体及尾气治理装置具有明显的技术优点：

本发明的垃圾焚烧炉：实现垃圾全封闭自动供料，减少炉内因加料产生的热量损失，有效防止烟气溢出。间接烘干垃圾，用氮气及二氧化碳气体形成烘干气流，垃圾在缺氧状态下不燃烧，减少有害气体及二噁英生成。采用二燃集烟室与炉体相连的方式减少炉体热量在管道传递过程中的损失。使用气体布料方式，布料均匀，无繁杂炉内布料设备。气体布料方式形成的气柱对上升烟气形成紊流，增加烟气停留时间，充分混合氧气。二次供风使烟气旋转上升，增加烟气停留时间。一次、二次供风可调整并且采用预加热气体，使燃烧配风更合理，焚烧过程供风无热量损失。中心风柱的设置可剪切焚烧物料厚度，加快燃尽速度，减少二噁英产生温度的区间。压力气体供风可有效增加气体对垃圾物料的穿透性。增加炉体保温层厚度，炉体丢失温度更少，炉体温度保持恒定。设置自动控制系统，焚烧过程可控。

本发明的尾气治理装置，通过急冷塔有效减少二噁英重新合成；气体调速室的栅栏形挡板运用，为物理吸附过滤室吸附材料创造更多的吸附时间；土壤微排放池体，适用处理气体广泛，控制二氧化碳能力明显；该套系统运行稳定，低耗能，除尘设备简单无需更换布袋；安全无害，无二噁英等有害物质向周围环境排放。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。