CN1302973A - 城市生活垃圾氧气顶吹直接熔融气化燃烧及其发电技术 - Google Patents

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Abstract

城市生活垃圾氧气顶吹直接熔融气化燃烧及其发电技术是在收集处理好的垃圾中加固氯剂、固硫剂,助燃剂,在熔融气化燃烧炉中进行气化燃烧处理,得到有价金属合金,熔融渣和可燃性气体及烟气,该可燃性气体及烟气进入余热锅炉,产生的蒸气可用于发电,烟气经无害化处理后,直接排放。本发明对各种城市生活垃圾处理的适应性强,余热发电率高,消除二恶英等有害气体的排放。实现了垃圾处理的减容化、无害化和资源化。

Description

城市生活垃圾氧气顶吹直接熔融气化燃烧及其发电技术
城市生活垃圾氧气顶吹直接熔融气化燃烧及其发电技术，是一种既处理了城市生活垃圾又利用处理过程中产生的热能发电的技术。
随着经济的发展、社会的进步、城市人口的日益增多(据国家***城市建设发展司的预测，未来10年内我国城市人口数量将达到6～7亿，占我国总人口数量的50％左右)以及人们生活水平的不断提高，每天产生的生活垃圾量必将增大。据报道，目前我国的人均城市生活垃圾年产量达400kg/(人.年)，且年平均增长率为7～10％，1999我国的668个城市的生活垃圾年清运量达1.14亿吨，城市生活垃圾存量约为60多亿吨，垃圾侵占土地面积已超过5亿m3，全国已有200多个城市被垃圾所包围。
目前我国垃圾处理技术与发达国家相比还相当落后，大部分采用堆埋处理，部分用于燃烧发电等，堆埋处理不仅占用大量土地，而且对土壤、地下水、大气等造成危害，严重污染环境，危及人类生存空间。城市生活垃圾焚烧处理技术可以达到减容化、无害化和资源化，因而倍受发达国家的亲睐。现国内的垃圾焚烧处理方式大多为炉排燃烧式、少量采用流态化燃烧，整体技术水平较低，另一方面随着垃圾中塑料等高分子化合物含量的增大，这种传统的方式在处理过程中本身又会产生新的毒性污染物(如二恶英dioxins类等)，同时处理后的灰渣又未能充分利用、垃圾中的有价金属也没有很好回收，因此现有的处理技术已不能适应人类可持续发展需要。
为了减轻人类生存对环境带来破坏的压力，发达国家已开始倡导并正在努力实现垃圾处理的零排放(zero emission)，垃圾焚烧技术已发展到全面综合利用的气化熔融焚烧发电技术。根据发达国家现有的垃圾处理技术及我国城市生活垃圾的特点，我们提出了城市生活垃圾新型熔融气化燃烧发电技术，该技术不仅可以控制二恶英类物质的生成，而且还可以实现垃圾的综合利用。
本发明的目的是：在处理城市生活垃圾的同时，利用产生的蒸气来发电，实现垃圾处理的减容化，无害化及资源化。
本发明是通过以下的技术方案来实现的。
图1是本发明工艺流程图。
将各处的城市生活垃圾进行收集，运送到垃圾处理厂堆放处，将一些大型生活垃圾(如废弃的桌子、沙发等)进行粗破碎，然后由给料机将垃圾送入到氧气顶吹直接熔融气化燃烧炉内进行熔融气化燃烧，同时加入固硫、固氯及辅助燃料与工业氧气，添加剂中固硫剂可为CaCO3或CAO，加入量要保证CA/S(硫为垃圾中含量)不小于1.5和熔融渣中CaO/SiO2为0.8～1.4，固氯剂可采有苏打，加入量可为垃圾总重量的3～7％，辅助燃料的氧燃比应为0.6～0.8，包括二次燃烧室在内的总氧燃比应为1.1～1.3；辅助燃料可为煤，加入量视生活垃圾热值而定，一般为垃圾总量的0～30％，经熔融气化燃烧后有价金属通过形成合金加以回收利用；熔融渣排出后可作为建材予以综合利用；产生的可燃气体及烟气与经预热后的二次空气分别入余热锅炉(可附带省煤器和空气预热器)内进行二次燃烧，产生的蒸汽通过发电机组发电，产生的飞灰重新送入氧气顶吹直接熔融气化燃烧炉内进行循环利用；由余热锅户产生的烟气进行烟气净化处理，同时要加入净化用药剂，药剂可为硝石灰和活性炭，产生的飞灰进行无害化处理；经净化处理后的烟气可以根据当地的环保要求进行处理，可由引风机送入再加热器，进行催化脱硝反应处理，经过脱硝处理后的烟气就可以通过烟囱排放。
图2为城市生活垃圾氧气顶吹直接熔融气化燃烧发电***结构示意图，收集处理好的垃圾从给料口1进入熔融气化燃烧炉，工业氧气通过氧气喷枪18从炉顶吹入，辅助燃料由辅助燃料斗21也经氧气喷枪给入，经熔融气化燃烧后有价金属合金从炉底排放口20排出，熔融渣经炉底的出口排出，产生的可燃气体及烟气与经预热后的二次空气分别进入余热锅炉4中进行二次燃烧，产生的蒸气通过发电机组7发电，由余热锅炉产生的烟气进入带急冷塔的烟气净化处理装置12进行无害处理，如果还达不到环保要求，可将烟气用引风机13，引入带再加热器的脱硝反应塔14进行摧化、脱硝处理，经脱硝后的烟气经烟囱15排出。
熔融气化燃烧炉已在本申请人申请号为00259909.0的实有新型专利申请中有详述。
与现有技术相比本发明具有的优点：
1、对各种城镇生活垃圾处理的适应性强；对垃圾的水分、粗细等无严格的要求，辅助燃料加入量少，若垃圾热值高于6000kJ/kg则可不需辅助燃料；
2、工艺流程短，熔融气化燃烧炉结构简单，炉床指数高，基建投资费和运行费用比同类技术的要低约20％；
3、余热发电效率高，可达30％左右；
4、炉膛温度可达1400℃以上，烟尘及烟气量小，二恶英的排放量低，一般为0.01ng-TEQ/Nm3左右，熔融渣可以再生利用，有价金属易于回收，对环境的二次污染极小；
5、实现了垃圾处理的减容化、无害化及资源化。
图1是本发明的工艺流程图，图2是该工艺***结构示意图，图中1是给料口，2是熔融气化燃烧炉，3是二次燃烧室，4是余热锅炉，5是蒸气过热器，6是锅炉汽包，7是发电机组，8是风机，9是空气予热器，10是省煤器，11是净化药剂，12是带急冷塔的烟气净化处理装置，13是引风机，14是带再热器的脱硝反应塔，15是烟囱，16是锅炉给水，17是二次热风，18是氧气喷枪，19是熔融渣出口，20是有价金属合金出口，21是辅助燃料斗，22是工业氧气，23是返回熔融炉的飞灰。
实施例一
1、实施条件
熔融气化燃烧炉内径为0.9m，炉高为3.2m，炉床面积为0.71m2，固硫剂为CaCO3，加入量Ca/S为1.8；固氯剂采用苏打，加入量为7％；辅助燃料的氧燃比为0.7，包括二次燃烧室在内的总氧燃比为1.15；辅助燃料为煤，加入量为垃圾总量的18％；氧枪压力为1.0Mpa。
生活垃圾的组成(应用基)：
水分45％，灰分27％，固定碳16％，氢2.5％，氧8.5％，氮0.56％，硫0.04％，氯0.4％；
2．实施结果
熔融燃烧温度：1453℃；
可燃气体成分；
N258.2％,CO27.6％,CO27.2％,H25.4％,CH41.6％；
可燃气体温度：1236℃；
熔融渣的组成：
SiO2 42.3％,Cao 25.4％,Al2O3 26.7％,MgO 1.7％,Na2O 3.2％,K2O0.5％.Fe2O3 0.2％
实施例二
1、实施条件
熔融气化燃烧炉内径为0.9m，炉高为3.2m，炉床面积为0.71m2，固硫剂为CaO，加入量Ca/S为1.9；固氯剂为苏打，加入量为6％；辅助燃料的氧燃比为0.75，包括二次燃烧室在内的氧燃比为1.2；辅助燃料为煤，加入量为20％；氧枪压力为1.1Mpa。
生活垃圾的组成(应用基)：
水分47％，灰分27％，固定碳14％，氢2.4％，氧8.6％，氮0.54％
2、实施结果
熔融燃烧温度：1427℃；
可燃气体成分：
N2 57.1％,CO2 8.4％,CO 27.4％,H2 5.6％,CH4 1.5％；
可燃气体温度：1205℃；
熔融渣的组成：
SiO2 41.7％,CaO 26.1％,Al2O3 26.8％,MgO 1.5％,Na2O 3.1％,K2O 0.5％,
Fe2O3  0.3％

Claims (6)

1、城市生活垃圾氧气顶吹直接熔融气化燃烧及其发电技术，其特征是：将生活垃圾收集、大型生活垃圾经粗碎后送入熔融气化燃烧炉内进行熔融气化燃烧，同时在燃烧炉内加入固硫剂、固氯剂及辅助燃料与工业氧气、熔融燃烧完毕后产出有价金属合金、熔融渣、可燃性气体和烟气，可燃性气体和烟气与经予热后的二次空气分别送入余热锅炉内进行二次燃烧，产生的蒸汽通过发电机组发电，产生的飞灰重新送入熔融燃烧炉气化燃烧，由余热锅炉产生的烟气和飞灰经无害化处理，再排入大气。
2、根据权利要求1所述的城市生活垃圾氧气顶吹直接熔融气化燃烧及其发电技术，其特征是固硫剂是碳酸钙或氧化钙，加入量保证Ca/s不小于1.5，熔融渣中的CaO/SiO2 0.8-1.4。
3、根据权利要求1所述的城市生活垃圾氧气顶吹直接熔融气化燃烧及其发电技术，其特征是：固氯剂为苏打加入量为3-7％(占垃圾总重的百分比)。
4、根据权利要求1所述的城市生活垃圾氧气顶吹直接熔融气化燃烧及其发电技术，其特征是：辅助燃料为煤，加入量为0-30％(占垃圾总重的百分比)。
5、根据权利要求1所述的城市生活垃圾氧气顶吹直接熔融气化燃烧炉，其特征是：在余热锅炉上加装有省煤器和空气予热器。
6、根据权利要求1所述的城市生活垃圾氧气顶吹直接熔融气化燃烧炉，其特征是：用硝石灰和活性炭净化处理余热锅炉产生的烟气。
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