垃圾焚烧烟气净化前的恒定高温处理装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种垃圾焚烧烟气净化前的恒定高温处理装置。在垃圾处理炉焚烧后，对于产生烟气的处理工艺，首先采用恒定高温状态下去除烟气中二恶英成分，再进行后道的烟气净化处理。本发明用于恒定高温去除烟气中二恶英成分的工艺过程，属于锅炉【技术领域】的垃圾焚烧炉的应用范围。本发明采用“定形高温复合相变蓄热材料”对烟气进行加热，“定形高温复合相变蓄热材料”的等温相变温度为850℃，通过烟气热传感器进行反馈，在开始垃圾焚烧前或烟气低于850℃时自动电加热“定形高温复合相变蓄热材料”，烟气在850℃高温管路里停留时间控制在6s以上，达到850℃的烟气停留时间远高于国家标准规定的2s，彻底去除了烟气中的二恶英成分。
【专利说明】垃圾焚烧烟气净化前的恒定高温处理装置
【技术领域】:
[0001]本发明涉及一种垃圾焚烧烟气净化前的恒定高温处理装置。在垃圾处理炉焚烧后，对于产生烟气的处理工艺，首先采用恒定高温状态下去除烟气中二恶英成分，再进行后道的烟气净化处理。本发明用于恒定高温去除烟气中二恶英成分的工艺过程，属于锅炉【技术领域】的垃圾焚烧炉的应用范围。
【背景技术】:
[0002]城市生活垃圾焚烧也带来了严重的环境污染，垃圾焚烧排放的废气中含有浓度较高的酸性气体、重金属、二恶英以及其他剧毒有机类污染物，为此许多发达国家都已制定了严格的垃圾焚烧污染物排放标准。日本环境厅调查表明；大城市地区的二恶英污染，80% -90%来源于垃圾焚烧；其次是化工、产业的废料污染；所以完善和强化城市垃圾焚烧炉的设置及烟尘气的排放处理设备已经成为关键中的关键。
[0003]根据研究报告，焚烧产生的二恶英机理可能有以下三种:①由于焚烧炉中温度较低或停留时间太短造成垃圾中有机物如PCBs，PraD/Fs等不能有效分解而形成D1xins ( 二恶英)；②由氯化有机芳香族类的二恶英前趋物在下游设备的低温区域(250?350°C )下生成；③由非氯化有机物、氯盐、氧气和水分子在飞灰中的金属盐类化合物(如CuC12)等催化剂的催化下，由如同化工上的迪亚康(Deacon)反应在下游设备的低温区域(250?3500C )下生成。
[0004]研究表明:垃圾焚烧炉在运行工况组织良好的条件下，燃烧温度大于800°C，烟气停留时间大于2s，二恶英分解效率为99%以上，因此，控制燃烧热量是保证燃烧温度的关键因素。由于我国城市生活垃圾具有水分高、组分复杂、热值低、随季节变化等特点，从而控制垃圾给料又是保证燃烧温度的关键因素。
[0005]而控制垃圾给料有3个不确定因素:①垃圾发热量的不确定变化使入炉燃烧时放出的热量不确定垃圾水分的不确定变化使燃烧的终了时间不确定；③垃圾形状、比容的不确定变化使垃圾给料量不确定。垃圾组分、形状和热值是复杂多变的。这些是燃烧控制系统难以把握的不确定因素，极易导致燃烧温度低于800°C、烟气停留时间不能保证大于2s的状况，在此状况下，烟气中会含有大量二恶英，不符合排放国家标准。
[0006]为了消除烟气中含有的二恶英，目前均采用在反应器前喷入活性炭，在后部的除尘器将吸附二恶英后的活性炭捕捉下来。此法在活性炭和烟气均匀混合以及足够的吸附时间前提下可以达到较高的吸附净化效率，国际上大多数大型现代化垃圾电厂都采用这种方法。上述工艺存在活性炭使用成本高、含有二恶英的活性炭处理成本高的缺陷。
【发明内容】
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[0007]为克服上述成本高的缺陷，本发明采用在垃圾焚烧烟气净化前、进行一定时间段的高温分解处理的工艺方法，去除烟气中二恶英成分。本发明采用“定形高温复合相变蓄热材料”对烟气进行加热，“定形高温复合相变蓄热材料”的等温相变温度为850°C，恒定温度为国家规定850°C，通过烟气热传感器进行反馈，在开始垃圾焚烧前或烟气低于850°C时自动电加热“定形高温复合相变蓄热材料”，烟气在850°C高温管路里停留时间控制在6s以上，达到850°C的烟气停留时间远高于国家标准规定的2s，彻底去除了烟气中的二恶英成分。
[0008]本发明的主要解决方案是这样实现的:
[0009]如附图1、2所示，本发明垃圾焚烧烟气净化前的恒定高温处理装置的外壳I为筒杯状，上下均为法兰盘结构，便于与管路安装；外壳I与法兰孔盘7通过焊接进行联接，红外高温测量仪的传感器6装在法兰孔盘7上，传感器6与法兰孔盘7之间有隔热垫8 ;定形高温复合相变蓄热材料3装在保持筒4内，定形高温复合相变蓄热材料3上面盖有密封的隔热板5 ;定形高温复合相变蓄热材料3内装有四个电热管9，电热管9上面塞有隔热材料2，电热管9的电线也外包隔热材料2后，并依次穿过定形高温复合相变蓄热材料3、保持筒4、隔热材料2、外壳I ;保持筒4有五个垂直柱孔，用来通过烟气、并对低于850°C的烟气进行加热；外壳I所有内表面均有隔热材料2，保持筒4放在外壳I底部上面的隔热材料2之上。
[0010]通常使用的蓄热材料有显热蓄热材料、相变型潜热蓄热材料两大类。显热蓄热材料热量的吸收和释放完全依靠耐火材料的显热容变化，这种蓄热材料不仅体积大、造价高、热惯性大、输出功率逐渐下降等缺点，但具有固态特性、体积变化小的优点。相变型潜热蓄热材料主要是通过相变蓄热材料的固液相变过程中相变潜热的吸收和释放来实现热量的储存与输出，但其融化后具有液态特性；具有储热密度大、相变温度选择范围宽、过程易控制、且储(放)热过程近似等温等优点。
[0011]本发明选择定形高温复合相变蓄热材料3，它是由高温相变蓄热材料和基体材料组成，同时具有显热和潜热蓄热材料的优点，并克服了二者的不足。其中，基体材料是显热蓄热材料，高温相变蓄热材料是潜热蓄热材料。
[0012]定形高温复合相变蓄热材料3的高温相变蓄热材料作为蓄热体系的工作介质，它的合理选择将最终决定相变材料的节能效果和应用前景。通常从高温相变蓄热材料的热物性、物理化学性能以及经济性能等方面对高温相变蓄热材料进行筛选。
[0013]本发明选择的高温相变蓄热材料为Na2CO3-Ba2CCVMgO。其相变温度:850°C，融化热:415.4kJ/kg，导热系数:5.0Off/(m.K);具有与二恶英高温分解处理的工艺方法相适应的相变温度、相变潜热的吸收和释放是在相变的恒定温度下进行，而且此高温相变蓄热材料既具有高的融化热、可满足烟气温度变化大的要求，同时又高导热系数、满足热交换速度快的要求。
[0014]定形高温复合相变蓄热材料3的基体材料也叫载体支撑材料或载体基质，它的作用是保持复合相变材料的不流动性和可加工性。即在发生相变时，工作物质相变材料由固态转变为液态，但是由于基体材料的支撑作用，整个复合蓄热材料整体上仍能够保持其固态的形状和材料性能。因此，基体材料的耐火度不低于1250°C，具有一定的高温结构强度、高热震稳定性和具有良好的导热性能以及和相变材料具有良好的相容性。
[0015]由于材料必须耐高温，抗氧化,耐腐蚀的性能,本发明基体材料选用陶瓷材料,如刚玉质、堇青石、莫来石、Sic, MgO等。
[0016]本发明定形高温复合相变蓄热材料3的制备方法是采用熔融浸渗工艺。该工艺首先采用烧结法制备出具有三维连通网络结构的多孔基体，将多孔基体与熔融的相变材料接触，会使熔融的相变材料对基体的润湿性增强，然后依靠毛细管作用力或者外界压力向多孔基体内浸渗高温熔融相变材料，从而制得定形高温复合相变蓄热材料3。
[0017]本发明与已有技术相比具有以下优点:
[0018](I)定形高温复合相变蓄热材料3的体积较大、热容量大、热惯性大，其中的高温相变蓄热材料为Na2C03_Ba2C03/Mg0，其相变温度为850°C，高的融化热为415.4kJ/kg，高的导热系数为5.0Off/(m -K)，四个电热管9的总功率也较大，对烟气在恒定850°C温度下进行加热，热传递快，本发明从而可以可靠消除烟气中的二恶英。
[0019](2)烟气中的污染物成分以颗粒物、HC1、HF、NOx, SOx以及剧毒有机污染物(二恶英类)和重金属为主；在烟气净化前，本发明先除去二恶英，再净化其他有害物，可以消除二恶英留存在净化剂和活性炭中的危害性，减少从净化剂和活性炭中处理二恶英的工艺成本。
[0020](3)保持筒4有五个垂直柱孔，用来通过烟气，并对低于850°C的烟气进行加热，垂直柱孔的数量多、孔径小，本发明从而具有热交换面积大、烟气温度梯度小、加热速度快的良好效果。
【专利附图】
【附图说明】:
[0021]图1为垃圾焚烧烟气净化前的恒定高温处理装置的旋转主剖视图
[0022]图2为垃圾焚烧烟气净化前的恒定高温处理装置的俯视图
[0023]图3为垃圾焚烧烟气净化前的恒定高温处理装置外壳与法兰孔盘焊接图的主视图
[0024]图4为垃圾焚烧烟气净化前的恒定高温处理装置外壳与法兰孔盘焊接图的俯视图
[0025]图5为垃圾焚烧烟气净化前的恒定高温处理装置保持筒的主视图
[0026]图6为垃圾焚烧烟气净化前的恒定高温处理装置保持筒的俯视图
【具体实施方式】:
[0027]下面为本发明的工作原理及工作过程:
[0028]垃圾焚烧炉焚烧前，根据定形高温复合相变蓄热材料3的热容量，确定四个电热管9的总功率，同时通电四个电热管9，加热5分钟，使定形高温复合相变蓄热材料3的50%左右的高温相变蓄热材料在850°C转变为液态，再开始焚烧垃圾。
[0029]保持筒4有五个垂直柱孔，用来通过烟气、并利用定形高温复合相变蓄热材料3对低于850°C的烟气进行加热，使烟气850°C。根据烟气的流速，垂直柱孔的高度保证烟气在垂直柱孔的时间超过6秒钟；根据热传递计算，即使进入垂直柱孔的烟气温度是400°C (垃圾焚烧时，烟气温度正常波动不会低于400°C )，也能使烟气迅速加热到850°C，并保持850°C的时间超过3.5秒钟。
[0030]当红外高温测量仪的传感器6测得通过垂直柱孔的烟气温度低于850°C时，同时通电四个电热管9 (定形高温复合相变蓄热材料3瞬间达到850°C )，并滞后2分钟断电。
[0031]如果烟气温度超850°C，长时间加热定形高温复合相变蓄热材料3，密封的隔热板5及隔热材料2也保证熔融盐不被蒸发；这种状态下无需电热管9加热，定形高温复合相变蓄热材料3吸收热量。
[0032]定形高温复合相变蓄热材料3的体积较大、热容量大、热惯性大，其中的高温相变蓄热材料为Na2C03_Ba2C03/Mg0，其相变温度:850°C，高的融化热:415.4kJ/kg，高的导热系数:5.0Off/(m* K)，四个电热管9的总功率也较大，对烟气在恒定850°C温度下进行加热，热传递快，从而可以可靠消除烟气中的二恶英。
【权利要求】
1.垃圾焚烧烟气净化前的恒定高温处理装置，其特征是:外壳(I)为筒杯状，上下均为法兰盘结构，便于与管路安装；外壳(I)与法兰孔盘(7)通过焊接进行联接，红外高温测量仪的传感器(6)装在法兰孔盘(7)上，传感器(6)与法兰孔盘(7)之间有隔热垫⑶；定形高温复合相变蓄热材料(3)装在保持筒(4)内，定形高温复合相变蓄热材料(3)上面盖有密封的隔热板(5);定形高温复合相变蓄热材料(3)内装有四个电热管(9)，电热管(9)上面塞有隔热材料(2)，电热管(9)的电线也外包隔热材料(2)后，并依次穿过定形高温复合相变蓄热材料(3)、保持筒(4)、隔热材料(2)、外壳(I);保持筒(4)有五个垂直柱孔，用来通过烟气、并对低于850°C的烟气进行加热；外壳(I)所有内表面均有隔热材料(2)，保持筒(4)放在外壳(I)底部上面的隔热材料(2)之上。
2.如权利要求1所述的垃圾焚烧烟气净化前的恒定高温处理装置，其特征在于:定形高温复合相变蓄热材料(3)由高温相变蓄热材料和基体材料组成；其中，高温相变蓄热材料为Na2C03_Ba2C03/Mg0，基体材料选用陶瓷材料，如刚玉质、堇青石、莫来石、SiC，MgO等；定形高温复合相变蓄热材料(3)的制备方法是采用熔融浸渗工艺，即:首先采用烧结法制备出具有三维连通网络结构的多孔基体，将多孔基体与熔融的相变材料接触，会使熔融的相变材料对基体的润湿性增强，然后依靠毛细管作用力或者外界压力向多孔基体内浸渗高温熔融相变材料，从而制得定形高温复合相变蓄热材料(3)。
【文档编号】B01D53/70GK104028081SQ201410282868
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月19日 优先权日:2014年6月19日
【发明者】章军, 蒋建忠 申请人:无锡众和合环保科技有限公司