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CN111878821A - 一种有机废弃物焚烧热解系统及其热解方法 - Google Patents

一种有机废弃物焚烧热解系统及其热解方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及中小型垃圾处理技术领域，尤其涉及一种有机废弃物热焚烧解系统及其热解方法，包括输送机、破碎机、脱酸罐、加料斗、除尘器和焚烧热解炉体；焚烧热解炉体分隔为低温热解室和高温焚烧室，低温热解室上设有热解绞龙、进料绞龙和加料斗。通过低温热解技术，可以有效降低有机废弃物成分中污染物的总含量，但是热解技术气化率有限，对于垃圾中含油的固定碳成分很难进行高效转化，因此，在热解之后利用炉排对热解炭渣进行高温气化焚烧，可以实现垃圾最大的减量化，通过垃圾的干燥热解过程，生活垃圾含水率大幅度降低，生活垃圾的热值大幅提高。

Description

一种有机废弃物焚烧热解系统及其热解方法
技术领域
本发明涉及中小型垃圾处理技术领域，尤其涉及一种有机废弃物焚烧热解系统及其热解方法。
背景技术
我公司于2017年06月26日提交专利号为CN201720749317.4的专利申请，上述专利涉及一种处理有机废物的低温电磁力裂解系统，包括加料斗、燃烧裂解炉、环形送风装置、出烟口和灰室，燃烧裂解炉下部设有多级环形送风装置和灰室，低温裂解炉上部设有加料斗和出烟口；所述环形送风装置包括环形管道、进风管口和出风管口，所述环形管道内侧设有出风管口，外侧设有进风管口。空气通过炉体上部出烟口的抽力通过流量阀进入磁化器，经过磁化的空气通过管道分别进入四周的送风管道，而后通过设置在环形管道上的平行出风口进入炉体的中下部，进风管口通过电动或手动控制阀门调节进风量。所述燃烧裂解炉内设有至少一级搅拌机构，搅拌机构包括搅拌轴、搅拌电机和搅拌叶片。进风管口上设有电动或手动阀门和空气磁化裂解器。燃烧裂解炉内设有三级环形送风装置，三级环形送风装置位于搅拌机构下方。空气磁化裂解器为4000-6000高斯磁体。灰室下部设有支撑底座。
但上述设备使用中发现有机废弃物裂解效率低等问题，为了进一步提升整体设备性能，更好满足市场需求对上述设备进行升级研发。
发明内容
本发明解决现有技术中有机废物裂解效率低的问题，为处理有机废弃物提供一种热解系统，特别是所述双温段热解系统。
农村生活垃圾主要为混合垃圾，含水量高，造成垃圾焚烧热值低、燃烧不完全，烟气环保处理负荷重，导致处理成本大幅度上升。农村垃圾中混有农膜、橡胶制品、皮革制品等，在燃烧不充分的情况下将产生大量有毒有害气体及粉尘。通过双温热解技术，可提高热值有效降低生活垃圾成分中污染物的总含量。本发明针对农村垃圾进行专项开发，具体技术方案如下：
一种有机废弃物焚烧热解系统，包括输送机、破碎机、脱酸罐、加料斗、除尘器和焚烧热解炉体；焚烧热解炉体分隔为低温热解室和高温焚烧室，低温热解室上设有热解绞龙、进料绞龙和加料斗。
所述输送机分为输送机I和输送机Ⅱ，输送机I和输送机Ⅱ之间设有破碎机。
所述焚烧热解炉体的低温热解室与输送机I、破碎机、输送机Ⅱ和脱酸罐连接；焚烧热解炉体的高温焚烧室与空气预热器、换热器和炉排连接。
所述空气预热器上设有烟气进口I、烟气出口I、空气进口、空气出口和换热管I，换热管I设置多根将烟气进口I和烟气出口I连通形成烟气通路，空气进口与空气出口连通形成预热空气通路，高温烟气通路和预热空气通路相互隔离；
换热器分为烟气进口Ⅱ、烟气出口Ⅱ、进水口、出水口、换热管Ⅱ和清灰口，换热管Ⅱ设置多根将烟气进口Ⅱ和烟气出口Ⅱ连通形成烟气通路，进水口与出水口连通形成水路，烟气通路和水路相互隔离；空气预热器烟气通路与换热器烟气通路相互连通。
所述低温热解室由隔板分隔成曲折通路。
一种有机废弃物焚烧热解系统的热解方法，包括如下步骤：
A、物料预粉碎
有机废弃物经过分拣后通过输送机I传送至破碎机进行破碎，破碎后有机废弃物粒度50mm以下，由输送机Ⅱ输送至焚烧热解炉体顶部加料斗，有机废弃物通过进料绞龙推送至低温热解室；
B、低温热解
有机废弃物经过进料绞龙和热解绞龙沿曲折通路缓慢行进，有机废弃物在曲折通路加热至300℃～400℃并伴有热解绞龙的搅动，有机废弃物在这一区域缺氧环境下缓慢行进有效降低了二噁英生成；
C、高温焚烧
利用炉排传动将热解后的有机废弃物送入高温焚烧室高温气化焚烧，有机废弃物在炉排停留时间20-30分钟，高温焚烧室内燃烧温度＞850℃；烟气在850℃以上温区停留时间超过2秒彻底分解了有害物质，提高了垃圾的处理效率并降低了处理成本。
还包括如下步骤：
D、脱酸预处理
热解产生的气体被抽至脱酸罐内喷淋脱除氯化物，喷淋液为氢氧化钠溶液，pH值9~11；在热解之后有机废弃物的含水率大幅度降低，含水率40%降至15%以下，有机废弃物的热值大幅提高热值从1800KKal/kg提升至2800KKal/kg。
还包括如下步骤：
E、燃烧空气预热
高温焚烧室内部燃烧产生的烟气经空气预热器进行热能交换；将300℃预热空气送入炉排底部，便于提高燃烧室内部温度快速升温至850℃以上，加速有机废弃物热解，保证了炉内的稳定燃烧，提高了燃烧效率和温度。
其中炉排12为现有产品，根据焚烧炉燃烧吨数大小匹配选择，具体型号可选瓦房店市永宁机械厂——链带炉排 2t/h。
本发明的有益效果：
通过低温热解技术，可以有效降低有机废弃物成分中污染物的总含量，但是热解技术气化率有限，对于垃圾中含油的固定碳成分很难进行高效转化，因此，在热解之后利用炉排对热解炭渣进行高温气化焚烧，可以实现垃圾最大的减量化，通过垃圾的干燥热解过程，生活垃圾含水率大幅度降低，生活垃圾的热值大幅提高，可使生活垃圾燃烧温度大于 850 摄氏度，彻底分解了有害物质，提高了垃圾的处理效率并降低了处理成本。
同时设计烟气在燃烧室内停留时间大于 2 秒，烟气通过后端的换热、急冷装置使烟气温度迅速降低至80℃，避免二噁英的二次合成，在设备的上部设有湿法除尘、丝网除尘、静电除尘等除尘设备使烟气得到了有效的处理，各项排放指标均满足 GB18485-2014、EU2000/76/EC 等相关标准。
通过以上技术组合，既可以有效降低生活垃圾的含水率、氯含量，又能提高焚烧进料热值以及稳定性，还能通过磁化技术强化炉内氧化反应过程，因此，该工艺对生活垃圾的处理水平大幅提升，特别针对乡镇农村小型垃圾的处理特征，具有良好的适应性。
附图说明
图1为发明的结构示意图；
图2为发明的物料分解示意图；
图3为发明的空气预热器的结构示意图；
图4为发明的换热器的结构示意图。
图中：输送机I1 、破碎机2、输送机Ⅱ3、脱酸罐4、热解绞龙5、进料绞龙6、加料斗7、除尘器8、空气预热器9、换热器10、焚烧热解炉体11、炉排12、低温热解室13、高温焚烧室14、烟气进口I901、烟气出口I902、空气进口903、空气出口904、换热管I905、烟气进口Ⅱ1001、烟气出口Ⅱ1002、进水口1003、出水口1004、换热管Ⅱ1005和清灰口1006。
具体实施方式
一种有机废弃物焚烧热解系统，包括输送机、破碎机、脱酸罐4、加料斗7、除尘器8和焚烧热解炉体11；焚烧热解炉体11分隔为低温热解室13和高温焚烧室14，低温热解室13上设有热解绞龙5、进料绞龙6和加料斗7。
所述输送机分为输送机I1和输送机Ⅱ3，输送机I1和输送机Ⅱ3之间设有破碎机2。
所述焚烧热解炉体11的低温热解室13与输送机I1、破碎机2、输送机Ⅱ3和脱酸罐4连接；焚烧热解炉体11的高温焚烧室14与空气预热器9、换热器10和炉排12连接。
所述空气预热器9上设有烟气进口I901、烟气出口I902、空气进口903、空气出口904和换热管I905，换热管I905设置多根将烟气进口I901和烟气出口I902连通形成烟气通路，空气进口903与空气出口904连通形成预热空气通路，高温烟气通路和预热空气通路相互隔离；换热器10分为烟气进口Ⅱ1001、烟气出口Ⅱ1002、进水口1003、出水口1004、换热管Ⅱ1005和清灰口1006，换热管Ⅱ1005设置多根将烟气进口Ⅱ1001和烟气出口Ⅱ1002连通形成烟气通路，进水口1003与出水口1004连通形成水路，烟气通路和水路相互隔离；
空气预热器烟气通路与换热器烟气通路相互连通。
所述低温热解室13由隔板分隔成曲折通路。
一种有机废弃物焚烧热解系统的热解方法，包括如下步骤：
A、物料预粉碎
有机废弃物经过分拣后通过输送机I1传送至破碎机2进行破碎，破碎后有机废弃物粒度50mm以下，由输送机Ⅱ3输送至焚烧热解炉体11顶部加料斗7，有机废弃物通过进料绞龙6推送至低温热解室13；
B、低温热解
有机废弃物经过进料绞龙6和热解绞龙5沿曲折通路缓慢行进，有机废弃物在曲折通路加热至300℃～400℃并伴有热解绞龙5的搅动，有机废弃物在这一区域缺氧环境下缓慢行进有效降低了二噁英生成；
C、高温焚烧
利用炉排12传动将热解后的有机废弃物送入高温焚烧室14高温气化焚烧，有机废弃物在炉排停留时间20-30分钟，高温焚烧室14内燃烧温度＞850℃；烟气在850℃以上温区停留时间超过2秒彻底分解了有害物质，提高了垃圾的处理效率并降低了处理成本。
还包括如下步骤：
D、脱酸预处理
热解产生的气体被抽至脱酸罐4内喷淋脱除氯化物，喷淋液为氢氧化钠溶液，pH值9~11。在热解之后有机废弃物的含水率大幅度降低，含水率40%降至15%以下，有机废弃物的热值大幅提高热值从1800KKal/kg提升至2800KKal/kg。
还包括如下步骤：
E、燃烧空气预热
高温焚烧室14内部燃烧产生的烟气经空气预热器9进行热能交换；将300℃预热空气送入炉排12底部，便于提高燃烧室14内部温度快速升温至850℃以上，加速有机废弃物热解，保证了炉内的稳定燃烧，提高了燃烧效率和温度。
使用时，有机废弃物经过简单分拣后通过输送机I1传送至破碎机2进行破碎，破碎后的有机废弃物粒度小于50mm，由输送机Ⅱ3输送至焚烧热解炉体11顶部加料斗7，有机废弃物通过进料绞龙6的作用推送至热解室13，热解室13通过燃烧室的火焰进行加热，有机废弃物在此阶段被加热至300℃～400℃后发生热解反应，热解后的有机废弃物通过热解绞龙3的作用送至燃烧室14底部设置的炉排12上，通过炉排12的作用将热解后的有机废弃物送入燃烧室14进行气化焚烧，热解室13产生的烟气和湿气被抽至脱酸罐4内喷淋脱除氯化物。由于有机废弃物炉通过前段热解后有效降低水分，提高热值，气化焚烧温度可超过850℃。气化焚烧后的烟气在炉内停留2秒后引入焚烧热解炉体11后端设置的空气预热器9，空气预热器9使烟气与冷空气进行热交换产生300～350℃热空气后进入燃烧室14底部，从而提高燃烧室14内部温度，加速有机废弃物热解，保证了炉内的稳定燃烧，提高了燃烧效率和温度。烟气通过空气预热器9的作用从850℃降至300℃后进入后部的换热器10后，经过换热器10的作用烟气温度达到80℃后进入设置在焚烧热解炉顶部的除尘系统进行处理后排入大气。
本发明针对农村生活垃圾特性农村生活垃圾的特性为有机废弃物湿度大，含尘土无机物多，含有农业生产的地膜、秸秆、畜禽粪便等。选用双温生活垃圾热解技术，形成一套完整的热解系统及工艺，即低温热解、高温气化燃烧、水膜除尘、湿网除尘、磁化喷雾除尘、高压静电除尘。本发明是对有机废物的低温电磁力裂解系统CN201720749317.4的全面升级改造。
低温热解技术是指在无氧或缺氧状态下，通过一定温度条件，使有机废弃物较长分子链断裂形成小分子可燃气体或短链有机废弃物等成分的过程，经检测裂解气成分如下表：
N2 O2 CH4 CO CO2 H2 CNHN
62.23% 3.12% 2.41% 8.56% 13.57% 6.37% 3.74%
由于热解过程缺氧或无氧，热解环境处于还原状态，因此热解过程所产生的污染物相对较少，因此，热解技术在有机固体废弃物的处置等方面具有明显的环保优势。垃圾焚烧产生的二噁英通过脱酸预处理会以 HCl 的形式析出。通过低温热解技术，先对生活垃圾进行热解，并对热解产生的气体进行脱酸处理，去除 HCl 成分后再回炉焚烧，即可有效降低二噁英生成机率以及炉内污染物排放总量，经测试二噁英的减少量由0.055ng/nm³降低至0.0086ng/nm³，减少率约84%。

Claims (8)

1.一种有机废弃物焚烧热解系统，其特征在于包括输送机、破碎机、脱酸罐（4）、加料斗（7）、除尘器（8）和焚烧热解炉体（11）；焚烧热解炉体（11）分隔为低温热解室(13)和高温焚烧室(14)，低温热解室(13)上设有热解绞龙(5)、进料绞龙(6)和加料斗(7)。
2.根据权利要求1所述的一种有机废弃物焚烧热解系统，其特征在于所述输送机分为输送机I(1)和输送机Ⅱ(3)，输送机I(1)和输送机Ⅱ(3)之间设有破碎机（2）。
3.根据权利要求1所述的一种有机废弃物焚烧热解系统，其特征在于所述焚烧热解炉体(11)的低温热解室(13)与输送机I(1)、破碎机(2)、输送机Ⅱ(3)和脱酸罐(4)连接；焚烧热解炉体(11)的高温焚烧室(14)与空气预热器(9)、换热器(10)和炉排(12)连接。
4.根据权利要求3所述的一种有机废弃物焚烧热解系统，其特征在于所述空气预热器（9）上设有烟气进口I（901）、烟气出口I（902）、空气进口（903）、空气出口（904）和换热管I（905），换热管I（905）设置多根将烟气进口I（901）和烟气出口I（902）连通形成烟气通路，空气进口（903）与空气出口（904）连通形成预热空气通路，高温烟气通路和预热空气通路相互隔离；
换热器(10)分为烟气进口Ⅱ（1001）、烟气出口Ⅱ（1002）、进水口（1003）、出水口（1004）、换热管Ⅱ（1005）和清灰口（1006），换热管Ⅱ（1005）设置多根将烟气进口Ⅱ（1001）和烟气出口Ⅱ（1002）连通形成烟气通路，进水口（1003）与出水口（1004）连通形成水路，烟气通路和水路相互隔离；空气预热器烟气通路与换热器烟气通路相互连通。
5.根据权利要求1所述的一种有机废弃物焚烧热解系统，其特征在于所述低温热解室(13)由隔板分隔成曲折通路。
6.根据权利要求1至5任一项所述的一种有机废弃物焚烧热解系统的热解方法，其特征在于包括如下步骤：
A、物料预粉碎
有机废弃物经过分拣后通过输送机I(1)传送至破碎机(2)进行破碎，破碎后有机废弃物粒度50mm以下，由输送机Ⅱ(3)输送至焚烧热解炉体(11)顶部加料斗(7)，有机废弃物通过进料绞龙(6)推送至低温热解室(13)；
B、低温热解
有机废弃物经过进料绞龙(6)和热解绞龙(5)沿曲折通路缓慢行进，有机废弃物在曲折通路加热至300℃～400℃并伴有热解绞龙(5)的搅动，有机废弃物在这一区域缺氧环境下缓慢行进有效降低了二噁英生成；
C、高温焚烧
利用炉排(12)传动将热解后的有机废弃物送入高温焚烧室(14)高温气化焚烧，有机废弃物在炉排停留时间20-30分钟，高温焚烧室(14)内燃烧温度＞850℃。
7.根据权利要求6所述的一种有机废弃物焚烧热解系统的热解方法，其特征在于还包括如下步骤：
D、脱酸预处理
热解产生的气体被抽至脱酸罐(4)内喷淋脱除氯化物，喷淋液为氢氧化钠溶液，pH值9~11；在热解之后有机废弃物的含水率大幅度降低，含水率40%降至15%以下，有机废弃物的热值大幅提高热值从1800KKal/kg提升至2800KKal/kg。
8.根据权利要求6所述的一种有机废弃物焚烧热解系统的热解方法，其特征在于还包括如下步骤：
E、燃烧空气预热
高温焚烧室(14)内部燃烧产生的烟气经空气预热器(9)进行热能交换；将300℃预热空气送入炉排(12)底部，便于提高燃烧室(14)内部温度快速升温至850℃以上，加速有机废弃物热解。
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