CN110056882A - 一种基于蓄热式燃烧的熔融盐垃圾处理***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于蓄热式燃烧的熔融盐垃圾处理***及方法,该***包括熔融盐炉装置(1)、垃圾进料循环装置(2)、灰渣收集装置(3)、烟气处理装置(4)、烟气输送回流装置(5)和蓄热式燃烧装置(6),本发明采用蓄热式燃烧提高了能源利用率,特别是对低热值燃料的合理利用,既减少了污染物的排放,又节约了能源,利用熔融盐作为热解介质实现了有机物的低温热解或气化,不仅可以减少反应能耗,还可以降低设备的成本和损耗,同时减少对环境的污染,采用双流道结构熔炉实现了有机废物熔解碳化与热解气燃烧的绝对分离,既能抑制NOx的生成又能燃尽二噁英,绿色环保,有利于环境保护,垃圾处理效率高。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾处理技术领域,具体涉及一种基于蓄热式燃烧的熔融盐垃圾处理***及方法。
背景技术
我国传统的垃圾处理方式多为填埋、焚烧和堆肥三种,这些处理方式的关键目标是将垃圾减量化、资源化及无害化处理。垃圾填埋操作简单,可以通过建立高水平的卫生填埋厂解决垃圾渗出液污染地下水和土壤、垃圾堆放产生臭气和易燃易爆温室气体甲烷等二次环境污染问题,但该技术占地面积大,建设投资大,运行费用高,最关键的是填埋厂处理能力有限,服务期满后仍需投资建设新的填埋场,进一步占用土地资源;垃圾焚烧处理在减容、减量及无害化程度优势明显,且焚烧过程产生的热量用来发电可以实现垃圾的能源化,但对焚烧条件控制不当会存在烟气污染(尤其是二噁英),导致环境问题,且设备投资巨大;垃圾堆肥技术工艺简单,适合于易腐有机质含量较高的垃圾处理,可对垃圾中的部分组分进行资源利用,且处理相同质量的垃圾投资比单纯的焚烧处理大大降低,但堆肥技术不能处理不可腐烂的有机物和无机物,造成减容、减量及无害化程度低。
垃圾热解技术是区别于上述传统垃圾处理方式的技术之一,它是将垃圾中的有机固体废弃物进行绝氧热解处理,不仅具有极佳的清洁性,而且还可获得高价值的清洁燃气,同时处理过程中无二噁英及酸性气体产生,既适用于大型城市的生活垃圾的集中处理,又适应于中小型城市、乡镇的生活垃圾的小规模灵活处理。在垃圾处理关键目标上也实现了生活垃圾减量化、资源化及无害化处理。但是,垃圾热解工艺过程也产生有如下问题:一是高灰分低可燃质垃圾炭处理以及处理过程中二噁英控制较难实现;二是高含水率的含尘中温热解煤气无法得到有效处理;三是仅适用于垃圾热值较高的垃圾处理。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的不足,提供一种基于蓄热式燃烧的熔融盐垃圾处理***及方法,采用蓄热式燃烧提高了能源利用率,特别是对低热值燃料的合理利用,既减少了污染物的排放,又节约了能源,利用熔融盐作为热解介质实现了有机物的低温热解或气化,不仅可以减少反应能耗,还可以降低设备的成本和损耗,同时减少对环境的污染,采用双流道结构熔炉实现了有机废物熔解碳化与热解气燃烧的绝对分离,既能抑制NOx的生成又能燃尽二噁英,绿色环保,有利于环境保护,垃圾处理效率高。
本发明采用的技术方案是:一种基于蓄热式燃烧的熔融盐垃圾处理***,包括熔融盐炉装置1、垃圾进料循环装置2、灰渣收集装置3、烟气处理装置4、烟气输送回流装置5和蓄热式燃烧装置6,熔融盐炉装置1包括熔解碳化炉11和热解燃烧炉12,熔解碳化炉11和热解燃烧炉12平行并列设置,其前后端互相连通,熔解碳化炉11和热解燃烧炉12的外部设有保温隔热壁,内部设有熔融盐混合物,熔解碳化炉11的炉内温度为800℃~950℃,热解燃烧炉12的炉内温度为1200℃~1400℃,垃圾进料循环装置2包括螺旋给料机21和循环推进旋转轴22,螺旋给料机21设置在熔解碳化炉11的前端,螺旋给料机21对熔解碳化炉11进行垃圾喂入,循环推进旋转轴22设置在熔解碳化炉11的炉内,循环推进旋转轴22上设置有搅拌杆23、轴向推力叶片24和径向推力叶片25,循环推进旋转轴22对垃圾与熔融盐混合物进行搅拌混合,推动垃圾与熔融盐混合物向热解燃烧炉12内循环流动,灰渣收集装置3设置在熔解碳化炉11的后端,对熔融盐炉装置1中产生的碳固灰渣进行收集,烟气处理装置4包括旋风除尘器41和等离子油烟净化器42,旋风除尘器41对烟气进行气固分离处理,等离子油烟净化器42对烟气进行油烟分离处理,烟气处理装置4的进气口与熔解碳化炉11相连通,烟气输送回流装置5包括离心风机51和防回火装置52,离心风机51对烟气进行排出回流输送,防回火装置52控制烟气单方向流动,隔绝火焰传播,烟气输送回流装置5的进气口与烟气处理装置4的出气口相连通,烟气输送回流装置5的出气口分别与热解燃烧炉12的前后端相连通,蓄热式燃烧装置6包括两个蓄热室装置61、换向阀装置62、鼓风装置63和排烟装置64,两个蓄热室装置61分别与热解燃烧炉12的前后端相连通,蓄热式燃烧装置6控制热解燃烧炉12进行蓄热式低氧空气燃烧。
进一步改进,所述的熔融盐混合物,包括如下重量份数的组分:氯化钠3~5份,氯化钙5~7份。
一种基于蓄热式燃烧的熔融盐垃圾处理方法,包括如下步骤:
步骤一、垃圾喂入,垃圾进料循环装置2将垃圾定时定量、持续均匀地喂入熔解碳化炉11的炉内,并将垃圾与熔解碳化炉11内的熔融盐混合物充分搅拌均匀混合,
步骤二、熔解碳化,垃圾在熔解碳化炉11内的熔融盐混合物作用下,充分熔解碳化,生成烟气和碳化物,
步骤三、烟气处理及回流,烟气在离心风机51的吹吸作用下,依次经过旋风除尘器41、等离子油烟净化器42、离心风机51和防回火装置52,回流进入热解燃烧炉12内,
步骤四、碳化物循环,碳化物在垃圾进料循环装置2的推动下,随熔融盐混合物的流动,循环进入热解燃烧炉12内,
步骤五、蓄热式燃烧,蓄热式燃烧装置6对热解燃烧炉12内的回流烟气和碳化物进行蓄热式低氧空气燃烧,抑制NOx的生成,燃尽二噁英等有毒气体,生成碳固灰渣和可排性气体,
步骤六、灰渣收集与气体排出,灰渣收集装置3收集碳固灰渣,可排性气体流经蓄热室装置61降温后,经过换向阀装置62由排烟装置64排出。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果:采用蓄热式燃烧提高了能源利用率,特别是对低热值燃料的合理利用,既减少了污染物的排放,又节约了能源,利用熔融盐作为热解介质实现了有机物的低温热解或气化,不仅可以减少反应能耗,还可以降低设备的成本和损耗,同时减少对环境的污染,采用双流道结构熔炉实现了有机废物熔解碳化与热解气燃烧的绝对分离,既能抑制NOx的生成又能燃尽二噁英,绿色环保,有利于环境保护,垃圾处理效率高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述,以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解,从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1所示,一种基于蓄热式燃烧的熔融盐垃圾处理***,包括熔融盐炉装置1、垃圾进料循环装置2、灰渣收集装置3、烟气处理装置4、烟气输送回流装置5和蓄热式燃烧装置6,熔融盐炉装置1包括熔解碳化炉11和热解燃烧炉12,熔解碳化炉11和热解燃烧炉12平行并列设置,其前后端互相连通,熔解碳化炉11和热解燃烧炉12的外部设有保温隔热壁,内部设有熔融盐混合物,熔解碳化炉11的炉内温度为800℃~950℃,热解燃烧炉12的炉内温度为1200℃~1400℃,垃圾进料循环装置2包括螺旋给料机21和循环推进旋转轴22,螺旋给料机21设置在熔解碳化炉11的前端,螺旋给料机21对熔解碳化炉11进行垃圾喂入,循环推进旋转轴22设置在熔解碳化炉11的炉内,循环推进旋转轴22上设置有搅拌杆23、轴向推力叶片24和径向推力叶片25,循环推进旋转轴22对垃圾与熔融盐混合物进行搅拌混合,推动垃圾与熔融盐混合物向热解燃烧炉12内循环流动,灰渣收集装置3设置在熔解碳化炉11的后端,对熔融盐炉装置1中产生的碳固灰渣进行收集,烟气处理装置4包括旋风除尘器41和等离子油烟净化器42,旋风除尘器41对烟气进行气固分离处理,等离子油烟净化器42对烟气进行油烟分离处理,烟气处理装置4的进气口与熔解碳化炉11相连通,烟气输送回流装置5包括离心风机51和防回火装置52,离心风机51对烟气进行排出回流输送,防回火装置52控制烟气单方向流动,隔绝火焰传播,烟气输送回流装置5的进气口与烟气处理装置4的出气口相连通,烟气输送回流装置5的出气口分别与热解燃烧炉12的前后端相连通,蓄热式燃烧装置6包括两个蓄热室装置61、换向阀装置62、鼓风装置63和排烟装置64,两个蓄热室装置61分别与热解燃烧炉12的前后端相连通,蓄热式燃烧装置6控制热解燃烧炉12进行蓄热式低氧空气燃烧。
进一步改进,所述的熔融盐混合物,包括如下重量份数的组分:氯化钠3~5份,氯化钙5~7份。优选地,氯化钠4份,氯化钙6份,氯化钠的熔点为801℃,沸点为1465℃,采用氯化钙作为助熔剂,氯化钠与氯化钙以4∶6的重量份数混合时,熔融盐混合物的熔点降到580℃,这样就可以将熔解碳化炉11炉内的熔融盐混合物温度控制在900℃以下。
蓄热式燃烧技术是一种在高温低氧空气状况下燃烧的技术,蓄热式燃烧技术从根本上提高了燃烧炉的能源利用率,特别是对低热值燃料的合理利用,既减少了污染物的排放,又节约了能源,另外,蓄热式燃烧技术通过换向阀反复换向交替工作,使被加热介质加热到较高温度,进入燃烧炉,强化了燃烧炉内的炉气循环,均匀炉子的温度场,提高了加热燃烧质量,垃圾处理效果非常显著。
熔融盐具有良好的蓄热能力,传质传热系数高,能够快速高效分解有机物,还能吸收和转化热解过程产生的有害物质,利用熔融盐处理垃圾,使垃圾在熔融盐体内得到充分分解,有机物分解彻底,而且产物不含有害气体,热解气可作为能源和合成气利用,熔融盐可实现有机物的低温热解或气化,不仅可以减少反应能耗,还可以降低设备的成本和损耗,同时减少对环境的污染。
熔融盐炉装置1包括熔解碳化炉11和热解燃烧炉12,熔解碳化炉11和热解燃烧炉12平行并列设置,其前后端互相连通,熔解碳化炉11和热解燃烧炉12的内部设有熔融盐混合物,两个蓄热室装置61分别与热解燃烧炉12的前后端相连通,蓄热式燃烧装置6控制热解燃烧炉12进行蓄热式低氧空气燃烧,这种熔解碳化炉11和热解燃烧炉12双流道结构的熔融盐炉实现了垃圾有机物溶解碳化与热解气燃烧的绝对分离,同时热解燃烧炉12内采用蓄热式低氧空气燃烧,燃烧温度平均1200℃,远大于850℃,既能抑制NOx的生成又能燃尽二噁英等有毒气体。
一种基于蓄热式燃烧的熔融盐垃圾处理方法,包括如下步骤:
步骤一、垃圾喂入,垃圾进料循环装置2将垃圾定时定量、持续均匀地喂入熔解碳化炉11的炉内,并将垃圾与熔解碳化炉11内的熔融盐混合物充分搅拌均匀混合,
步骤二、熔解碳化,垃圾在熔解碳化炉11内的熔融盐混合物作用下,充分熔解碳化,生成烟气和碳化物,
步骤三、烟气处理及回流,烟气在离心风机51的吹吸作用下,依次经过旋风除尘器41、等离子油烟净化器42、离心风机51和防回火装置52,回流进入热解燃烧炉12内,
步骤四、碳化物循环,碳化物在垃圾进料循环装置2的推动下,随熔融盐混合物的流动,循环进入热解燃烧炉12内,
步骤五、蓄热式燃烧,蓄热式燃烧装置6对热解燃烧炉12内的回流烟气和碳化物进行蓄热式低氧空气燃烧,抑制NOx的生成,燃尽二噁英等有毒气体,生成碳固灰渣和可排性气体,
步骤六、灰渣收集与气体排出,灰渣收集装置3收集碳固灰渣,可排性气体流经蓄热室装置61降温后,经过换向阀装置62由排烟装置64排出。
图1中实线箭头所示为垃圾和熔融盐混合物的流动方向,虚线箭头所示为烟气的流动方向。
不局限于此,任何不经过创造性劳动想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种基于蓄热式燃烧的熔融盐垃圾处理***,其特征在于,包括熔融盐炉装置(1)、垃圾进料循环装置(2)、灰渣收集装置(3)、烟气处理装置(4)、烟气输送回流装置(5)和蓄热式燃烧装置(6),熔融盐炉装置(1)包括熔解碳化炉(11)和热解燃烧炉(12),熔解碳化炉(11)和热解燃烧炉(12)平行并列设置,其前后端互相连通,熔解碳化炉(11)和热解燃烧炉(12)的外部设有保温隔热壁,内部设有熔融盐混合物,熔解碳化炉(11)的炉内温度为800℃~950℃,热解燃烧炉(12)的炉内温度为1200℃~1400℃,垃圾进料循环装置(2)包括螺旋给料机(21)和循环推进旋转轴(22),螺旋给料机(21)设置在熔解碳化炉(11)的前端,螺旋给料机(21)对熔解碳化炉(11)进行垃圾喂入,循环推进旋转轴(22)设置在熔解碳化炉(11)的炉内,循环推进旋转轴(22)上设置有搅拌杆(23)、轴向推力叶片(24)和径向推力叶片(25),循环推进旋转轴(22)对垃圾与熔融盐混合物进行搅拌混合,推动垃圾与熔融盐混合物向热解燃烧炉(12)内循环流动,灰渣收集装置(3)设置在熔解碳化炉(11)的后端,对熔融盐炉装置(1)中产生的碳固灰渣进行收集,烟气处理装置(4)包括旋风除尘器(41)和等离子油烟净化器(42),旋风除尘器(41)对烟气进行气固分离处理,等离子油烟净化器(42)对烟气进行油烟分离处理,烟气处理装置(4)的进气口与熔解碳化炉(11)相连通,烟气输送回流装置(5)包括离心风机(51)和防回火装置(52),离心风机(51)对烟气进行排出回流输送,防回火装置(52)控制烟气单方向流动,隔绝火焰传播,烟气输送回流装置(5)的进气口与烟气处理装置(4)的出气口相连通,烟气输送回流装置(5)的出气口分别与热解燃烧炉(12)的前后端相连通,蓄热式燃烧装置(6)包括两个蓄热室装置(61)、换向阀装置(62)、鼓风装置(63)和排烟装置(64),两个蓄热室装置(61)分别与热解燃烧炉(12)的前后端相连通,蓄热式燃烧装置(6)控制热解燃烧炉(12)进行蓄热式低氧空气燃烧。
2.根据权利要求1所述的一种基于蓄热式燃烧的熔融盐垃圾处理***,其特征在于,所述的熔融盐混合物,包括如下重量份数的组分:氯化钠3~5份,氯化钙5~7份。
3.一种基于蓄热式燃烧的熔融盐垃圾处理方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一、垃圾喂入,垃圾进料循环装置(2)将垃圾定时定量、持续均匀地喂入熔解碳化炉(11)的炉内,并将垃圾与熔解碳化炉(11)内的熔融盐混合物充分搅拌均匀混合,
步骤二、熔解碳化,垃圾在熔解碳化炉(11)内的熔融盐混合物作用下,充分熔解碳化,生成烟气和碳化物,
步骤三、烟气处理及回流,烟气在离心风机(51)的吹吸作用下,依次经过旋风除尘器(41)、等离子油烟净化器(42)、离心风机(51)和防回火装置(52),回流进入热解燃烧炉(12)内,
步骤四、碳化物循环,碳化物在垃圾进料循环装置(2)的推动下,随熔融盐混合物的流动,循环进入热解燃烧炉(12)内,
步骤五、蓄热式燃烧,蓄热式燃烧装置(6)对热解燃烧炉(12)内的回流烟气和碳化物进行蓄热式低氧空气燃烧,抑制NOx的生成,燃尽二噁英等有毒气体,生成碳固灰渣和可排性气体,
步骤六、灰渣收集与气体排出,灰渣收集装置(3)收集碳固灰渣,可排性气体流经蓄热室装置(61)降温后,经过换向阀装置(62)由排烟装置(64)排出。
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