一种热解挥发份的燃烧系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于废物处置与能源化领域。具体地，本发明涉及一种热解挥发份的燃烧系统。
【背景技术】
[0002]与燃烧方式不同，固体可燃废物包括城市垃圾、污泥、工业有机垃圾、园林垃圾、秸杆等的热解可将固体可燃废物分成挥发份和焦炭两部分含有能量的组分，挥发份可以在线燃烧提供能量，而焦炭可以用于特殊的目的。挥发份的在线燃烧节约了热解所需的能源供应，使热解过程实现能量的自维持。但是挥发份的燃烧同样遇到NOx排放问题，另外还存在燃烧不彻底的问题。
[0003]根据现有的研宄理论，生成的NO主要有3种途径，即热力型(Thermal-NO)、燃烧型(Fuel-NO)和快速型(Prompt-NO);其中燃料型NO占到NO总生成量的60%?80%以上，燃料型NO来源于废物中原有的氮元素经热分解和氧化反应而生成，这些氮元素在废物燃烧过程中分别随着挥发份燃烧和焦炭燃烧生成NO，挥发份中的含氮物质丰富，现有的研宄也表明:挥发份燃烧生成的NO要比焦炭燃烧生成的NO多(钟北京，杨静，傅维标。煤的挥发份组分对NOx和SOx排放的影响，燃烧科学与技术，1998，4 (4): 363?368.)。
[0004]近年来，能源供应越来越紧张，世界各国都在积极寻找新的能源。废弃物、生物质等的能源是我国一种重要的能源补充。例如我国是一个农业大国，每年的农业废物产量庞大，仅仅稻谷壳产量就高达5400万t，大量的秸杆露天焚烧，带来环境污染、引发雾霾天气；合理地开发利用这一能源资源具有重要的经济价值和深远的社会意义。生物质的燃烧特性与煤有很大的差别，前期燃烧主要是挥发份的燃烧，一般生物质的挥发份含量高达80 %左右；因此，研宄挥发份的燃烧机理对提高燃烧效率、降低NOx排放都具有重要的意义。现有的研宄分析表明，在固定床的条件下，生物质的挥发份着火燃烧受扩散控制(刘皓，周燕陵，曾羽建，林志杰；稻谷壳的挥发份燃烧机理研宄，发电设备，1997-06，23-26)。除生物质外，还有城市垃圾、污泥、工业有机垃圾、园林垃圾等所含的能量的利用方式中，热解是一个重要的方式；与固体直燃相比，热解将废物分成挥发份和焦炭，其燃烧均比废物直接燃烧清洁，尤其是挥发份处于气态燃烧，具有清洁燃烧的前提条件。
[0005]煤热解产生挥发份，是为了生产煤焦的副产物，一般先冷凝以得到煤焦油，而清洁后的焦炉煤气可以升压利用。但是城市垃圾、污泥、工业有机垃圾、园林垃圾、秸杆等热解产生的挥发份与煤的挥发份不同，一般希望不经过冷凝步骤直接燃烧不仅可以节约冷凝设备，在高温下燃烧还能节省能耗，提高热能利用效率。
[0006]与常规气体燃料燃烧不同，挥发份尤其是热态的、处于高温的挥发份存在的困难是:1)现有的可燃废物和生物质热解产生的挥发份污处于常压或者微负压状态；难以采用各类气体燃烧器燃烧；2)挥发份通常含有较大分子的物质，对燃尽所需的时间、与空气的良好混合以及温度有较高的要求，但是因为不能使用燃烧器来燃烧，燃烬问题只能借助设置二燃室和辅助燃烧器解决，浪费了空间和宝贵的辅助燃料；3)处于高温的挥发份与空气采用常规的方式混合后如不立即在炉膛空间有序燃烧会有爆炸危险；4)热解炉一般使用挥发份燃烧产生的烟气加热，由于热解炉的受热面存在阻力，烟气应具有微正压。上述矛盾的需求使得挥发份的燃烧和产生的烟气余热利用实施困难。此外前面已述，挥发份的燃烧还有严重的NO问题需要避免。
[0007]鉴于城市垃圾、污泥、工业有机垃圾、园林垃圾、秸杆等可燃固废热解挥发份的燃烧困难现状，本发明提出高效、经济、可行、不增加额外投资及运行费用、节省处置场地的一种热解挥发份的燃烧系统和燃烧炉，能燃烧处于高温、微负压、气体状态的挥发份，并产生具有微正压的高温烟气，利于烟气余热的利用和烟气的低NOx排放。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种热解挥发份的燃烧系统。
[0009]本发明提出的热解挥发份的燃烧系统，包括热解炉、冷凝器4、燃烧炉8、燃气储罐10和保温通道3 ;所述燃烧炉8装设有燃烧器12、空气-燃气混合器进口 21、高温烟气通道22、火焰隔墙23和燃烧炉出口 24 ;所述热解炉分别通过保温通道3和调节阀17连接冷凝器4和燃烧炉8，冷凝器4的焦油出口连接热解炉，燃烧炉8的烟气出口连接热解炉，燃烧炉8通过燃烧器12通过燃气管道11连接燃气储罐10 ;冷凝器4通过增压风机9和管道连接燃气储罐10 ;热解物料I (废物或者生物质)通过热解炉的热解产生的挥发份2分成两路，一路经过保温通道3由空气引射送入燃烧炉8 ;另一路经过冷凝器4后进入燃气储罐10 ;冷凝器4处产生的焦油5送回热解炉；送入燃烧炉8的挥发份量是送入冷凝器4的挥发份量的3?5倍。
[0010]本发明中，所述燃烧炉8中的高温烟气通道22使烟气在其中完成了至少2个回程燃烧炉体的长度然后才排出炉外，停留时间大于2 S，以保证挥发份的完全燃烧和低NOx燃
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[0011]本发明中，所述燃烧炉8的膛内部设有I层或者2层火焰隔墙23。
[0012]本发明中，所述高温烟气通道22选自陶瓷球填充板、多孔陶瓷板、金属波形带填充板、耐火混凝土砌层、耐火陶瓷纤维板或者涂有耐温催化剂的蜂窝陶瓷墙中任一种，可以定期清扫。
[0013]本发明中，所述送入燃烧炉的空气14来引射高温挥发份再由空气-燃气混合器进口 21进入炉膛，炉膛内部有高温烟气抽吸口 19和回烟口 20;由燃烧炉出口 24处的压力和烟气中CO浓度综合调节空气14的压力和流量。
[0014]本发明中，所述燃烧炉8的空气-燃气混合器进口 21靠近炉膛内部的高温烟气抽吸口 19;回烟口 20连通高温烟气通道22。
[0015]本发明中，所述保温通道3为常压或者微负压(表压-120 ~ O Pa)，燃烧炉出口24以及烟气管路13为常压或者微正压(表压O ~ 900Pa)。
[0016]本发明中，燃烧炉8外设有高温烟气循环风机18，所述高温烟气循环风机18分别连接高温烟气抽吸口 19和回烟口 20。
[0017]本发明的燃烧系统所具有的先进性和优点在于:
I)利用少量的挥发份冷凝获得清洁燃气，升压后可以点火、稳定燃烧，不需外部供应辅助燃料； 2)利用少量的挥发份冷凝多产生的焦油量较少，可以利用返回热解炉这种简单的做法再次变成燃气；而如果大部分或者全部的焦油都冷凝，则不仅冷凝器庞大，而且产生过多的焦油，不能采用直接回热解炉的方式处理，需要另设焦油喷枪燃烧，而且喷枪燃烧焦油对NOx的生成也难以控制。
[0018]3)大量的热挥发份通过保温通道进入燃烧炉8，使得挥发份的物理显热能被利用，提尚了热效率。
[0019]挥发份与空气的混合器在被燃烧器点火燃烧以后，被高温烟气循环风机19抽吸、在火焰隔墙23的作用下沿着炉内高温烟气通道22流动，烟气流不仅行进路线曲折延长停留时间，而且与选自陶瓷球填充板、多孔陶瓷板、金属波形带填充板、耐火混凝土、耐火陶瓷纤维板，涂有耐温催化剂的蜂窝陶瓷等耐温材料接触，挥发份与燃烧氧气的充分混合很容易实现。并且由于高温烟气通道22对火焰的稀释，避免了局部高温区，使得NOx的生成得以抑制。
[0020]为适应挥发份析燃烧时间较长的需求，以便挥发份的良好燃烧，组成高温烟气通道22的耐温材料温度始终超过挥发份燃点温度，使未来得及燃烧的挥发份持续稳定燃烧。
[0021]挥发份中通常含有氢、甲烷、含2个及以上碳原子的碳氢化合物和焦油。每种成分的着火温度及燃烬时间不同。大致上，氢、甲烷和焦油的燃点分别为575°C，630°C ,425±50°C，氢和甲烷的持续燃烧时间和温度范围较短，最终可冷凝成焦油的挥发份持续的时间最长。如果氧量充足、温度合适，焦油的完全燃烧才能实现。因此，如果在燃烧炉炉膛中出现挥发份不完全燃烧现象，则其中主要成分必是能冷凝成焦油的那些组分以及焦油组分因给氧不足、受热分解产生的碳黑。因此挥发份的完全燃烧需要:(a)足够高的温度；(b)足够量的氧气；(C)混合良好；对不能使用普通燃气燃烧器来燃烧的高温挥发份来说，需要采取特殊措施将其送入燃烧炉8使上述的燃烧三要素(a)、(b)和(c)得到满足。
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