CN108253428A - 富氧氛围下的垃圾焚烧装置及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及专门适用于焚烧废物或低品位燃料的方法或设备领域，具体为一种富氧氛围下的垃圾焚烧装置及其使用方法。一种富氧氛围下的垃圾焚烧装置，包括焚烧炉(1)，其特征是：还包括除尘器(2)、热交换装置(3)、助燃风机(4)、净化器(5)和制氧机(6)，焚烧炉(1)的烟气出口通过除尘器(2)连接热交换装置(3)烟气管道的进口，热交换装置(3)烟气管道的出口连接净化器(5)，制氧机(6)的氧气出口通过输氧管(72)连接输气管(71)。一种富氧氛围下的垃圾焚烧装置的使用方法，其特征是：按如下步骤依次实施：a备料；b焚烧；c热交换；d排气。本发明燃烧充分，降解彻底，适应性强。

Description

富氧氛围下的垃圾焚烧装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及专门适用于焚烧废物或低品位燃料的方法或设备领域，具体为一种富氧氛围下的垃圾焚烧装置及其使用方法。
背景技术
目前国内垃圾焚烧技术已经广泛应用与城市生活垃圾处理，但一些垃圾来源比较分散，处理规模较小的焚烧过程中，烟气带走大量热量，且存在焚烧过程中热量不足，需增加辅助燃料等措施，造成焚烧过程污染较为严重，焚烧成本较高。由于普通小型焚烧炉在焚烧过程中存在燃烧不充分，温度较低，污染较为严重，二噁英等有害物质分解条件不好，辅助燃料用量高导致运行成本高，推广较为困难。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，提供一种燃烧充分、降解彻底、适应性强的垃圾处理方法，本发明公开了一种富氧氛围下的垃圾焚烧装置及其使用方法。
本发明通过如下技术方案达到发明目的：
一种富氧氛围下的垃圾焚烧装置，包括焚烧炉，其特征是：还包括除尘器、热交换装置、助燃风机、净化器和制氧机，
焚烧炉上设有原料进口、燃料进口、氧气进口、烟气出口和焚灰出口，热交换装置内设有烟气管道和空气管道；
焚烧炉的烟气出口通过除尘器连接热交换装置烟气管道的进口，助燃风机的鼓风口正对热交换装置空气管道的进口，热交换装置烟气管道的出口连接净化器，热交换装置空气管道的出口通过输气管连接焚烧炉的氧气进口，制氧机的氧气出口通过输氧管连接输气管；
焚烧炉内设有温度传感器和氧气传感器，输氧管上设有电磁阀，温度传感器、氧气传感器、电磁阀和助燃风机都通过信号线连接控制器。
所述的富氧氛围下的垃圾焚烧装置，其特征是：除尘器选用旋风除尘器，净化器内设有Ca(OH)2（俗称消石灰或熟石灰）和活性炭，制氧机选用变压吸附（即Pressure SwingAdsorption，简称PSA）制氧机，控制器选用单片机、微机或可编程控制器。
所述的富氧氛围下的垃圾焚烧装置的使用方法，其特征是：按如下步骤依次实施：
a备料：垃圾原料和燃料分别从焚烧炉的原料进口和燃料进口投入焚烧炉内，助燃风机将空气鼓入热交换装置再通过输气管经焚烧炉的氧气进口输入焚烧炉，制氧机的制得的氧气通过输氧管输入输气管和助燃风机鼓入的空气混合后再通过输气管经焚烧炉的氧气进口输入焚烧炉；
b焚烧：垃圾原料、燃料和富含氧气的空气在焚烧炉内燃烧，生成高温烟气和灰烬，高温烟气经烟气出口输入热交换装置烟气管道的进口，灰烬经焚灰出口排出；
c热交换：从焚烧炉烟气出口输出的高温烟气经烟气管道输入热交换装置，外界的空气经助燃风机鼓入热交换装置，在热交换装置内，高温烟气和空气发生热交换，高温烟气对空气实施预热同时自身被降温；
d排气：被预热的空气经输气管输入焚烧炉，被降温的高温烟气从热交换装置输入净化器，高温烟气经净化器净化后排出。
所述的富氧氛围下的垃圾焚烧装置的使用方法，其特征是：
步骤b时：焚烧炉内的焚烧温度不低于850℃，焚烧炉内的氧气的体积百分比不低于6%，焚烧炉焚烧时为负压运行，高温烟气在焚烧炉内的滞留时间不小于2sec；
温度传感器和氧气传感器将焚烧炉内的焚烧温度和氧气含量实时传输至控制器，当焚烧温度低于设定值时，控制器控制助燃风机加大鼓风量，当氧气含量低于设定值时，控制器控制电磁阀加大打开度。
焚烧温度与垃圾热值、助燃空气量、焚烧烟气量、烟气氧含量等有关，为保证垃圾焚烧充分，焚烧过程一般烟气中氧气的含量在6%以上。根据焚烧过程的热平衡，在垃圾热值一定的情况下，单位时间焚烧产生的热量一定，焚烧产生的热量主要被烟气和渣带走，正常助燃空气中带入大量氮气，氮气低温进入，成为高温烟气从焚烧炉排出，过程带走大量热；若富氧燃烧，同样的氧气需求量下，进入和排出的氮气量减少，带走热量也减少，相应焚烧温度会提高，当鼓风中富氧5%左右时，在烟气中氧浓度6%～10%左右的前提下，烟气量可降低约25%，同时利用烟气热量加热助燃空气，可显著降低燃料消耗及运行成本。
本发明针对目前小型焚烧炉存在的问题，提出一种新的小型的垃圾焚烧工艺及方法。适用于处理热值4000kJ/kg以上的生活垃圾、工业垃圾及部分危险废物。尤其适合小型偏远地区以及部分高海拔空气氧浓度较低的地区。
本发明具有如下有益效果：
1. 在同样的燃烧条件下，由于进行了富氧，燃烧更为充分，二噁英等有害物质及分解更为彻底；
2. 富氧燃烧由于提高了进入炉内的助燃空气的利用率，相对减少进入炉内的氮气量，降低烟气量，减少烟气带走的热量，降低燃料消耗。一般焚烧过程中，烟气带走热量占整个焚烧过程中产生热量的70%以上，通过本方式进行废弃物焚烧，当富氧5%左右时，在烟气中氧浓度6%～10%左右的前提下，烟气量可降低约25%，同时利用烟气热量加热助燃空气，可显著降低燃料消耗及运行成本；
3. 由于富氧燃烧效率高，烟气量小，可以提高焚烧炉的容积热负荷，在同样的处理能力下可减小焚烧炉体积及烟气处理设施体积，降低投资及运行成本；
4. 由于小型焚烧炉烟气热量利用效率不高，采用本方式可以显著提高焚烧炉的热效率及容积利用率。尤其适用于小型焚烧炉、移动式焚烧炉，为人口集中度不够，不适合进行大规模焚烧的地区的垃圾处理提供有效的解决方式。
5. 目前全国人均生活垃圾发生量为0.8kg/day～1kg/day，全国农村人口6亿，县级以下行政单位垃圾焚烧处理比例很低，污染严重。本发明适用于垃圾来源比较分散，无法进行规模焚烧的地区，尤其适合高海拔及农村地区的生活垃圾、医院及其他产废单位。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中温度传感器、氧气传感器、电磁阀、助燃风机和控制器的连接示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本发明。
实施例1
一种富氧氛围下的垃圾焚烧装置，包括焚烧炉1、除尘器2、热交换装置3、助燃风机4、净化器5和制氧机6，如图1和图2所示，具体结构是：
焚烧炉1上设有原料进口、燃料进口、氧气进口、烟气出口和焚灰出口，热交换装置5内设有烟气管道和空气管道；
焚烧炉1的烟气出口通过除尘器2连接热交换装置3烟气管道的进口，助燃风机4的鼓风口正对热交换装置3空气管道的进口，热交换装置3烟气管道的出口连接净化器5，热交换装置3空气管道的出口通过输气管71连接焚烧炉1的氧气进口，制氧机6的氧气出口通过输氧管72连接输气管71；
焚烧炉1内设有温度传感器11和氧气传感器12，输氧管72上设有电磁阀13，温度传感器11、氧气传感器12、电磁阀13和助燃风机4都通过信号线连接控制器14。
本实施例中：除尘器2选用旋风除尘器，净化器5内设有Ca(OH)2（俗称消石灰或熟石灰）和活性炭，制氧机6选用变压吸附（即Pressure Swing Adsorption，简称PSA）制氧机，控制器14可以选用单片机、微机或可编程控制器。
本实施例使用时，按如下步骤依次实施：
a备料：垃圾原料和燃料分别从焚烧炉1的原料进口和燃料进口投入焚烧炉1内，助燃风机4将空气鼓入热交换装置3再通过输气管71经焚烧炉1的氧气进口输入焚烧炉1，制氧机6的制得的氧气通过输氧管72输入输气管71和助燃风机4鼓入的空气混合后再通过输气管72经焚烧炉1的氧气进口输入焚烧炉1；
b焚烧：垃圾原料、燃料和富含氧气的空气在焚烧炉1内燃烧，生成高温烟气和灰烬，高温烟气经烟气出口输入热交换装置3烟气管道的进口，灰烬经焚灰出口排出；
焚烧炉1内的焚烧温度不低于850℃，焚烧炉1内的氧气的体积百分比不低于6%，焚烧炉1焚烧时为负压运行，高温烟气在焚烧炉1内的滞留时间不小于2sec；
温度传感器11和氧气传感器12将焚烧炉1内的焚烧温度和氧气含量实时传输至控制器14，当焚烧温度低于设定值时，控制器14控制助燃风机4加大鼓风量，当氧气含量低于设定值时，控制器14控制电磁阀13加大打开度；
c热交换：从焚烧炉1烟气出口输出的高温烟气经烟气管道输入热交换装置3，外界的空气经助燃风机4鼓入热交换装置3，在热交换装置内，高温烟气和空气发生热交换，高温烟气对空气实施预热同时自身被降温；
d排气：被预热的空气经输气管71输入焚烧炉1，被降温的高温烟气从热交换装置3输入净化器5，高温烟气经净化器5净化后排出。
焚烧炉1可采用立式、卧式或回转式结构，焚烧炉1的炉体内衬有耐火材料并设有燃料烧嘴及助燃风喷嘴，根据焚烧的三T原则（即温度temperature、时间time和涡流turbulence）设计，保证焚烧温度不低于850℃；焚烧炉1可采用微负压运行，焚烧炉1通过对投料口进行物理密封保证焚烧炉1内的烟气不外泄；焚烧炉1的出口处设有氧气传感器12用以检测氧气浓度，保证焚烧炉1内燃烧完全及烟气中有害物质完全分解，且可以大减少烟气带走热量，减少焚烧过程中的燃料消耗，同时提高燃烧效率，减少焚烧炉1的体积；富氧量可根据焚烧炉1内的温度以及烟气中的氧气含量自动控制，可适应不同垃圾热值情况，达到最经济的焚烧效果；助燃风采用分布式设计，保证燃烧完全及温度分布均匀，并保证高温烟气停留时间大于2sec。
助燃风采用富氧鼓风，通过助燃风机4将PSA的制氧机6制得的氧气鼓入，富氧比例可调，当垃圾热值较为稳定时，根据垃圾热值，设定富氧比例，在保证燃烧完全的同时降低烟气量。
焚烧后生成的烟气经除尘器2除尘，烟气经除尘后对用于预热助燃空气，冷却后的烟气经处理后排放，烟气处理过程可采用喷入消石灰及活性炭，达标后排放。

Claims (4)

1.一种富氧氛围下的垃圾焚烧装置，包括焚烧炉(1)，其特征是：还包括除尘器(2)、热交换装置(3)、助燃风机(4)、净化器(5)和制氧机(6)，
焚烧炉(1)上设有原料进口、燃料进口、氧气进口、烟气出口和焚灰出口，热交换装置(5)内设有烟气管道和空气管道；
焚烧炉(1)的烟气出口通过除尘器(2)连接热交换装置(3)烟气管道的进口，助燃风机(4)的鼓风口正对热交换装置(3)空气管道的进口，热交换装置(3)烟气管道的出口连接净化器(5)，热交换装置(3)空气管道的出口通过输气管(71)连接焚烧炉(1)的氧气进口，制氧机(6)的氧气出口通过输氧管(72)连接输气管(71)；
焚烧炉(1)内设有温度传感器(11)和氧气传感器(12)，输氧管(72)上设有电磁阀(13)，温度传感器(11)、氧气传感器(12)、电磁阀(13)和助燃风机(4)都通过信号线连接控制器(14)。
2.如权利要求1所述的富氧氛围下的垃圾焚烧装置，其特征是：除尘器(2)选用旋风除尘器，净化器(5)内设有Ca(OH)2和活性炭，制氧机(6)选用变压吸附制氧机，控制器(14)选用单片机、微机或可编程控制器。
3.如权利要求1或2所述的富氧氛围下的垃圾焚烧装置的使用方法，其特征是：按如下步骤依次实施：
a备料：垃圾原料和燃料分别从焚烧炉(1)的原料进口和燃料进口投入焚烧炉(1)内，助燃风机(4)将空气鼓入热交换装置(3)再通过输气管(71)经焚烧炉(1)的氧气进口输入焚烧炉(1)，制氧机(6)的制得的氧气通过输氧管(72)输入输气管(71)和助燃风机(4)鼓入的空气混合后再通过输气管(72)经焚烧炉(1)的氧气进口输入焚烧炉(1)；
b焚烧：垃圾原料、燃料和富含氧气的空气在焚烧炉(1)内燃烧，生成高温烟气和灰烬，高温烟气经烟气出口输入热交换装置(3)烟气管道的进口，灰烬经焚灰出口排出；
c热交换：从焚烧炉(1)烟气出口输出的高温烟气经烟气管道输入热交换装置(3)，外界的空气经助燃风机(4)鼓入热交换装置(3)，在热交换装置内，高温烟气和空气发生热交换，高温烟气对空气实施预热同时自身被降温；
d排气：被预热的空气经输气管(71)输入焚烧炉(1)，被降温的高温烟气从热交换装置(3)输入净化器(5)，高温烟气经净化器(5)净化后排出。
4.如权利要求3所述的富氧氛围下的垃圾焚烧装置的使用方法，其特征是：
步骤b时：焚烧炉(1)内的焚烧温度不低于850℃，焚烧炉(1)内的氧气的体积百分比不低于6%，焚烧炉(1)焚烧时为负压运行，高温烟气在焚烧炉(1)内的滞留时间不小于2sec；
温度传感器(11)和氧气传感器(12)将焚烧炉(1)内的焚烧温度和氧气含量实时传输至控制器(14)，当焚烧温度低于设定值时，控制器(14)控制助燃风机(4)加大鼓风量，当氧气含量低于设定值时，控制器(14)控制电磁阀(13)加大打开度。
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