一种利用太阳能焚烧垃圾的装置及方法与流程

本发明属于太阳能回收利用，具体涉及一种利用太阳能焚烧垃圾的装置及方法。

背景技术：

1、生活垃圾是世界各国面临的主要环境问题之一，也是我国突出的环境问题。作为城市生活垃圾处理的重要技术工艺，近十年来垃圾焚烧产业快速发展，设施数量和处理能力逐年增长。

2、由于我国垃圾分类制度尚未完全建立实施，使得含水量较高、垃圾成分复杂，原装国外技术无法完全满足国内垃圾焚烧及环保要求。

3、由于垃圾种类及含量的季节性波动大，导致垃圾热值随季节性变化大。另外，含水率高，灰分大的垃圾较多，塑料、废纸等高热值垃圾的较少，使得垃圾热值偏低，所以垃圾焚烧炉燃烧温度低和局部温度低是很难避免的问题，并由此引起垃圾燃烧不完全、焚烧炉烟气成分复杂、有机污染物多、碳颗粒多等问题，使排空的尾气含有二噁英、粉尘及酸性气体等有害物质。当垃圾热值较低时，为维持物料稳定燃烧和焚烧炉正常运行还需要添加煤或重油等辅助燃料，使运行难度增大，运行费用增高。且由于燃烧不完全，使得二次焚烧炉温度仍难以达到850oc，进而导致焚烧烟气中含有大量二次污染物，形成强毒性与致癌性物质二噁英，而烟气净化装置又难以将其有效脱除，对大气环境造成污染。

4、由此可见，烟气的二次焚烧尤为重要，而我国现有焚烧系统多数没有设置二次焚烧炉进行强化烟气燃烧。进一步地，烟气的二次焚烧状况与一次焚烧炉的温度、进风量、垃圾的含水量等都有必然关系。由于受城市经济发展程度、能源结构、居民饮食习惯的影响，我国的城市垃圾成分复杂，各参数很难达到最佳配合，使得烟气的二次焚烧也很难完全，进而使后续的烟气净化系统负荷增加，很难达到国家排放标准。在烟气二次焚烧时，由于温度不足，传统的做法仍是加燃油助燃。这样不但增加处理成本，并且燃油自身燃烧不完全以及与烟气反应也会产生有害物质。

5、太阳能是一种可再生资源。太阳能是当前最有代表性的绿色能源，无毒、无害、无污染，并且取之不尽、用之不竭。因此，太阳能被誉为最理想的能源。太阳能以自身的低碳和可持续性，吸引越来越多的国家对其进行研究和开发，太阳能的开发和利用也被逐渐应用到更多的领域。定日镜是一种太阳能聚光及温度调节系统，是可以对阳光进行反射定位的装置，通过对太阳进行跟踪，它可以将阳光精确地反射到某一固定位置，这样就能实现太阳能的大量聚集，改变太阳辐射能流密度低的缺点，并进一步实现温度的调节。由于这一特性，它在太阳能领域有广泛的应用，如塔式太阳能热发电、太阳炉、自然采光等。

技术实现思路

1、针对常规垃圾焚烧炉存在的燃烧不完全的问题，本发明提供了一种利用太阳能焚烧垃圾的装置及工艺，该装置利用太阳能聚光高温将一次焚烧炉出来的燃烧不完全的含有机污染物和颗粒炭等的烟气彻底燃烧，使其达到污染物排放标准。

2、为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

3、一种利用太阳能焚烧垃圾的装置，所述装置包括：一次焚烧炉、排渣口、太阳能聚光及温度调节系统、二次焚烧炉、高温脱硫脱硝装置、高温熔盐系统、蒸气系统、发电系统、湿垃圾脱水系统、废水收集罐、干垃圾输送带、低温脱硫脱硝装置、除尘系统、灰尘收集罐、烟囱。

4、所述二次焚烧炉设置在所述一次焚烧炉的下游，所述二次焚烧炉设有二次焚烧炉炉体、气体入口、气体加热盘管、气体分布器、烟气入口和烟气出口；所述气体加热盘管缠绕在二次焚烧炉体外壁。

5、气体加热盘管末端设有气体分布器，气体分布器使进入二次焚烧炉的高温烟气与太阳能加热后的气体形成螺旋湍流状态，使烟气中有机物及碳颗粒充分燃烧；进入气体加热盘管的气体流量及组成可以根据烟气成分、二次焚烧炉炉腔温度进行调节。

6、所述二次焚烧炉和所述气体加热盘管均由耐高温金属、碳化物或陶瓷材料中的一种或几种制成。

7、一种利用太阳能焚烧垃圾方法，其特征在于：包括以下步骤：将脱水后的干垃圾送入一次焚烧炉焚烧，产生的烟气进入二次焚烧炉焚烧，采用太阳能聚光及温度调节系统对二次焚烧炉进行加热，二次焚烧炉出来的气体经高温脱硫脱硝装置脱除酸性气体，再经高温熔盐系统回收储热，储热供给蒸汽系统产生的高压蒸汽用于发电系统，出熔盐系统的气体进入湿垃圾脱水系统给垃圾脱水，垃圾脱水产生的废水集中收集，脱水后的干垃圾经干垃圾输送带进入一次焚烧炉，出垃圾脱水系统的气体进入低温脱硫脱硝装置二次脱除酸性气体，低温脱硫脱硝装置的气体经除尘系统除尘，灰尘经灰尘收集罐收集；除尘后气体经烟囱排入大气。

8、所述太阳能聚光及温度调节系统根据二次焚烧炉所需温度自动调节定日镜反射到气体加热盘管及炉体的太阳光斑数量。

9、太阳能聚光及温度调节系统能根据太阳光角度变化而自动跟踪控制并实现太阳能收集和温度调节，具体是采用专利cn 202010730314.2公开的方法进行调节。

10、所述气体加热盘管内空气温度的范围调节是850～1100℃；所述二次焚烧炉的温度的范围调节是850～1100℃；所述高温脱硫脱硝装置的操作温度为600～1000℃；所述高温熔盐储热系统的操作温度为400～580℃；所述低温脱硫脱硝装置的操作温度为70～150℃。

11、所述烟气在二次焚烧炉中850℃以上的温度段停留时间大于2秒。

12、进入气体加热盘管的气体可以是纯氧气、纯空气，或者是氧气与空气不同混合比例中的一种，根据燃烧状况也可以不加任何气体。

13、与现有技术相比本发明具有以下优点：

14、本发明基于可再生能源太阳能，通过设置二次焚烧炉，利用太阳能聚光高温使垃圾焚烧炉产生的烟气充分燃烧，取消了燃油助燃，大幅降低有机污染物、碳颗粒、粉尘等的排放，各项指标符合国家环保要求。

技术特征：

1.一种利用太阳能焚烧垃圾的装置，其特征在于：所述装置包括：一次焚烧炉(1)、排渣口(2)、太阳能聚光及温度调节系统(3)、二次焚烧炉(4)、高温脱硫脱硝装置(5)、高温熔盐系统(6)、蒸气系统(7)、发电系统(8)、湿垃圾脱水系统(9)、废水收集罐(10)、干垃圾输送带(11)、低温脱硫脱硝装置(12)、除尘系统(13)、灰尘收集罐(14)、烟囱(15)。

2.根据权利要求1所述的一种利用太阳能焚烧垃圾的装置，其特征在于：所述二次焚烧炉(4)设置在所述一次焚烧炉(1)的下游，所述二次焚烧炉(4)设有二次焚烧炉炉体(4a)、气体入口(4b)、气体加热盘管(4c)、气体分布器(4d)、烟气入口(4e)和烟气出口(4f)；所述气体加热盘管(4c)缠绕在二次焚烧炉体(4a)外壁。

3.根据权利要求2所述的一种利用太阳能焚烧垃圾的装置，其特征在于：气体加热盘管(4c)末端设有气体分布器，气体分布器使进入二次焚烧炉(4)的高温烟气与太阳能加热后的气体形成螺旋湍流状态，使烟气中有机物及碳颗粒充分燃烧；进入气体加热盘管(4c)的气体流量及组成可以根据烟气成分、二次焚烧炉(4)炉腔温度进行调节。

4.根据权利要求2所述的一种利用太阳能焚烧垃圾的装置，其特征在于：所述二次焚烧炉(4)和所述气体加热盘管(4c)均由耐高温金属、碳化物或陶瓷材料中的一种或几种制成。

5.如权利要求1所述的一种利用太阳能焚烧垃圾的装置的利用太阳能焚烧垃圾方法，其特征在于：包括以下步骤：将脱水后的干垃圾送入一次焚烧炉(1)焚烧，产生的烟气进入二次焚烧炉(4)焚烧，采用太阳能聚光及温度调节系统(3)对二次焚烧炉(4)进行加热，二次焚烧炉(4)出来的气体经高温脱硫脱硝装置(5)脱除酸性气体，再经高温熔盐系统(6)回收储热，储热供给蒸汽系统(7)产生的高压蒸汽用于发电系统(8)，出高温熔盐系统(6)的气体进入湿垃圾脱水系统(9)给垃圾脱水，垃圾脱水产生的废水(10)集中收集，脱水后的干垃圾经干垃圾输送带(11)进入一次焚烧炉(1)，出垃圾脱水系统(9)的气体进入低温脱硫脱硝装置(12)二次脱除酸性气体，低温脱硫脱硝装置(12)的气体经除尘系统(13)除尘，灰尘经灰尘收集罐(14)收集；除尘后气体经烟囱(15)排入大气。

6.根据权利要求5所述的一种利用太阳能焚烧垃圾的装置，其特征在于：所述太阳能聚光及温度调节系统(3)根据二次焚烧炉(4)所需温度自动调节定日镜反射到气体加热盘管(4c)及炉体(4a)的太阳光斑数量。

7.根据权利要求5所述的一种利用太阳能焚烧垃圾的装置，其特征在于：太阳能聚光及温度调节系统能根据太阳光角度变化而自动跟踪控制并实现太阳能收集和温度调节。

8.根据权利要求5所述的一种利用太阳能焚烧垃圾的装置，其特征在于：所述气体加热盘管(4c)内空气温度的范围调节是850～1100℃；所述二次焚烧炉(4)的温度的范围调节是850～1100℃；所述高温脱硫脱硝装置(5)的操作温度为600～1000℃；所述高温熔盐储热系统(6)的操作温度为400～580℃；所述低温脱硫脱硝装置(12)的操作温度为70～150℃。

9.根据权利要求5所述的一种利用太阳能焚烧垃圾的装置，其特征在于：所述烟气在二次焚烧炉(4)中850℃以上的温度段停留时间大于2秒。

10.根据权利要求5所述的一种利用太阳能焚烧垃圾的装置，其特征在于：进入气体加热盘管(4c)的气体可以是纯氧气、纯空气，或者是氧气与空气不同混合比例中的一种，根据燃烧状况也可以不加任何气体。

技术总结
本发明公开了一种利用太阳能焚烧垃圾的装置及方法，属于太阳能回收利用技术领域。常规垃圾焚烧炉存在的燃烧不完全的问题，本发明提供一种利用太阳能焚烧垃圾的装置，包括：一次焚烧炉、排渣口、太阳能聚光及温度调节系统、二次焚烧炉、高温脱硫脱硝装置、高温熔盐系统、蒸气系统、发电系统、湿垃圾脱水系统、废水收集罐、干垃圾输送带、低温脱硫脱硝装置、除尘系统、灰尘收集罐、烟囱；所述二次焚烧炉设有二次焚烧炉炉体、气体入口、气体加热盘管、气体分布器、烟气入口和烟气出口；所述气体加热盘管缠绕在二次焚烧炉体外壁。本发明通过设置二次焚烧炉，利用太阳能聚光高温使垃圾焚烧炉产生的烟气充分燃烧，各项指标符合国家环保要求。

技术研发人员：刘盛楹,孙延文,刘世焜
受保护的技术使用者：太原碳裕科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31