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垃圾熱解氣化處理成套裝置

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垃圾熱解氣化處理成套裝置技術說明1.工藝原理和流程1.1工作原理:熱解氣化爐內燃燒層次的分布如圖1所示

詳細介紹

垃圾熱解氣化處理成套裝置技術說明

1. 工藝原理和流程

1.1 工作原理 :熱解氣化爐內燃燒層次的分布如圖1所示。圖1 工作原理示意圖

*熱解氣化爐從上到下, 依次為干燥層、熱解氣化層、燃燒層、燃盡層。

*垃圾首先在干燥層由爐膛壁面輻射，高溫熱解氣化煙氣對流以及熱解氣化層導熱三方作用下干燥, 其中的水分揮發(fā)。

*干燥后垃圾在熱分解段和氣化燃燒段分解成一氧化碳、氣態(tài)烴類等可燃物進入混合煙氣中。熱解氣化后的殘留物( 液態(tài)焦油、較純的碳素以及垃圾本身含有的無機灰土和惰性物質) 進入燃燒層充分燃燒。燃燒層沿高度方向可分為氧化區(qū)和還原區(qū)。氧化區(qū)內發(fā)生碳、焦油和氧氣發(fā)生劇烈的氧化反應，燃燒溫度可達到850~1000℃，燃燒產(chǎn)生的熱量用來提供還原區(qū)、熱解氣化層和干燥層所需的熱量。還原區(qū)內CO2和H2O被熾熱的C還原，產(chǎn)生CO，H2等可燃氣體，進入混合煙氣中。

*燃燒層產(chǎn)生的殘渣經(jīng)過燃盡層繼續(xù)燃燒后, 經(jīng)爐排的機械擠壓、破碎, 落入灰斗人工定期排出爐外。熱解氣化爐產(chǎn)生的混合煙氣進入二燃室燃燒。

*助燃空氣，以及來自預干燥裝置的水蒸汽和低沸點可燃氣體由熱解氣化爐底部旋轉爐排上方一次風管送入爐膛。其中，空氣能給燃燒層提供充分的助燃氧。當燃燒過程中消耗了大量氧后, 空氣在上行至氣化段和熱分解段時繼續(xù)提供參與反應的氧。而干燥產(chǎn)生的水蒸汽可作為熱解氣化層的部分氣化劑。立式爐型和的風管送風方式滿足了垃圾在關鍵的熱分解氣化階段溫度和反應空氣量( 欠氧和無氧) 的條件, 并能使參與反應的垃圾維持在這個環(huán)境下足夠的時間。由此可以看出, 垃圾在熱解氣化爐內經(jīng)熱解后實現(xiàn)了能量的兩級分配, 熱解成分進入二燃室焚燒, 熱解后的殘留物在熱解氣化爐的燃燒段焚燒, 垃圾的熱分解、氣化、燃燒形成了沿向下運動方向的動態(tài)平衡, 在投料和排渣系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運行的外部條件下, 爐內各反應段的物理化學過程也連續(xù)、穩(wěn)定地進行, 因此熱解氣化爐可以連續(xù)地、正常地運轉。

*應段的物理化學過程也連續(xù)、穩(wěn)定地進行, 因此熱解氣化爐可以連續(xù)地、正常地運轉。

*煙氣進入二燃室后向上折流90°，與1級燒嘴提供的高溫旋流空氣充分混合，增加氣體在二燃室的湍流程度，并劇烈燃燒；隨后煙氣經(jīng)過4次折流，依次流過2級燒嘴、3級燒嘴和4級燒嘴后，進入沉降室除塵。每級燒嘴均能提供的高溫旋流空氣，補充煙氣中的氧氣, 使熱解過程產(chǎn)生的可燃物在二燃室的富氧、高溫條件下充分燃燒。煙氣在二燃室的停留時間超過2.0s, 焚燒溫度達到900℃左右。煙氣在二燃室中的運動狀況使得二燃室同時起到了離心除塵的作用, 煙氣中夾帶粉塵很大一部分在二燃室的沉降室中收集, 由排灰裝置排出二燃室。

*應段的物理化學過程也連續(xù)、穩(wěn)定地進行, 因此熱解氣化爐可以連續(xù)地、正常地運轉。

1.2 工藝流程

*熱解氣化成套設備由預處理裝置、進料裝置、傾斜滾筒式預干燥裝置、一燃室、二燃室、旋轉爐排、余熱鍋爐、引風機、煙囪、自動控制系統(tǒng)等組成。

*垃圾經(jīng)破碎、磁選后，由皮帶輸送機送入傾斜滾筒式預干燥裝置的進料口，

*該熱解氣化爐的燃燒過程分兩個階段, 階段為缺氧狀態(tài)的熱解氣化和燃燒, 在一燃室內進行, 工作溫度控制在750℃ 左右, 使垃圾中的不揮發(fā)的可燃物燃燒, 而可燃的揮發(fā)性氣體則進入二燃室; 第二階段為過氧燃燒, 在二燃室內進行, 工作溫度控制在900-1100℃, 使一燃室送入的可燃氣體與充足的高溫空氣混合, 形成渦流，充分燃燒產(chǎn)生高溫煙氣在煙道中多次折流，進入1級和2級沉降室除塵后，送入余熱鍋爐, 回收其熱量用于供熱, 其工藝流程如圖2所示.

1.3 環(huán)保特性

*環(huán)保性能優(yōu)異是本熱解氣化焚燒技術的, 本技術與垃圾直接焚燒技術最根本的區(qū)別就在于熱解氣化焚燒技術解決了煙氣污染問題, 無二次污染, 煙氣達標排放。尤其對抑制二惡英的產(chǎn)生有顯著效果。

*由于爐排直接焚燒是一個強氧化過程, 焚燒過程中會產(chǎn)生大量的SO2、HCl 和NOx , 同時, 因爐排無法承受1000℃ 以上的高溫, 使焚燒的工作溫度受到限制，而1000℃ 以下的焚燒溫度難于使二惡英分解。

*熱解氣化焚燒技術的核心就是可抑制二惡英。其一，在二燃室內, 采用過氧燃燒, 將溫度控制在850-1000℃氣體停留時間大于2 秒, 能使多氯聯(lián)苯類物質、殘?zhí)康热紵纸?，使二惡英殘留量極少。其二，已分解的多氯聯(lián)苯類物質在有CuCl2、C原子催化的條件下，在250-300℃期間會再合成二惡英。但在一燃室內, 溫度控制在600℃ 至800℃ , 控制給氧量呈還原氣氛, 銅、鋁、鐵不會氧化, 沒有CuO等產(chǎn)生也不會有CuCl2的產(chǎn)生和存在, 也就沒有使二惡英再合成的催化劑(CuO、CuC12 等化合物), 沒有了CuCl2和碳原子的催化，二惡英的合成也就沒有了可能。

*同時熱解氣化技術還能減少NOx和SO2的排放，這是因為一燃室缺氧燃燒屬還原性氣氛，N、S極少氧化而被殘留在渣中。而的二燃室設計確保煙氣形成湍流，與空氣中的氧氣充分混合，所需空氣過量程度低，相應地減少了來自空氣的N源，使得NOx排放降低。

*此外，有研究表明，熱解氣化反應后，垃圾中含有的氯元素絕大部分轉移到固相產(chǎn)物（底渣）中，使得排煙中HCl含量大低于常規(guī)生活垃圾焚燒爐的標準限值。;因此,熱解氣化焚燒技術和環(huán)保性能特別好, 它代表了垃圾焚燒技術的發(fā)展方向。

2.主要爐型技術特點比較

比較項目	機械爐排爐	流化床爐	熱解氣化爐
燃料適應性	主要熱值在3300kJ/ kg 以上的生活垃圾,成分和熱值變化對焚燒有影響。對垃圾的均勻特性要求一般。當熱值大于3760kJ/ kg, 水分小于50%時, 可不添加輔助燃料	主要熱值在3 300kJ/ kg 以上的垃圾、污泥等, 成分和熱值變化對焚燒影響不大, 適應性廣。一般需添加輔助燃料。	主要熱值在3300kJ/ kg 以上的垃圾, 包括生活、工業(yè)和醫(yī)療垃圾等。除點火過程，一般不添加輔助燃料。
焚燒方式	層燃方式	半室燃, 采用煤粉流化燃燒技術, 但由于垃圾性狀的限制, 流化狀態(tài)不易控制。	層燃與室燃相結合, 分級燃燒, 通過控制空氣量, 控制爐膛燃燒工況, 合理分配化學能的釋放, 達到更優(yōu)的燃燒狀況
燃燒工況	容易局部產(chǎn)生斷火夾生，身體造成熄火	燃燒工況穩(wěn)定	爐型緊湊, 熱強度大, 爐溫分層,有利于燃燒
燃燒性能	垃圾基本不需預熱處理。爐膛燃燒溫度在900℃左右, 當垃圾熱值合適時,燃燒較充分, 灰渣灼減量在3%~5%之間; 當垃圾熱值低于3760kJ/ kg 時,需投入較多輔助燃料; 垃圾熱值過高時, 可能出現(xiàn)結焦。	對燃料粒度有較高要求, 需進行初分撿或破碎, 一般垃圾粒徑要求在150mm 以下。由于爐膛內熱容量很大, 對垃圾成分、熱值波動不敏感、燃料適應性較廣, 灰渣灼燒減量< 1%。但是具有一定的床料( 如石英砂等) 消耗。	垃圾基本不需預熱處理。一燃室熱解溫度為700 ℃以下, 二燃室溫度控制在850℃ 以上, 可燃成分分解, 燃料充分, 灰渣灼燒減量< 3%。
燃燒控制	緩慢燃燒, 條件較復雜溫度自動控制較難。	燃料適應性較好，溫度波動不大，溫控較易實現(xiàn)	燃料適應性好，燃燒穩(wěn)定，溫控容易
設備結構	焚燒爐外型較大, 需多層鋼平臺供操作維護用。爐排為轉動部件, 維修較復雜, 維修量大, 維修成本高。焚燒與熱交換一體。	由于爐膛負荷大, 爐子十分緊湊。無轉動件, 但爐內耐火層維修量大	總體分為一燃室、二燃室, 結構緊湊, 設備維護量小, 需另配余熱鍋爐。
垃圾預處理	無需預處理，進料時被剪斷	預處理為小粒徑, 以利于燃燒, 因為瞬時燃燒, 一般將垃圾破碎到( 15cm) 以下, 要求較高。	無需預處理，進料時被剪斷
排放物	粉塵排放較少, 爐膛溫度在850~1100℃ , 燃燒較充分, SO2、NOx 等酸性物質排放相對較高。燃燒爐出口含塵量<3500mg/m3 , 正常情況下由于爐排的運動, 使垃圾不斷翻滾, 煙氣在爐內停留時間超過2s, 能部分實現(xiàn)對二惡英的控制。	可爐內實現(xiàn)脫硫, SO2 排放量小, 爐膛溫度在750 ~900℃ 之間, 空氣量較易控制, 氮氧化物生成少, 但是具有N2O 的問題。粉塵量大, 焚燒爐出口含量可達15000~ 20000mg/ m3。煙氣在爐內停留時間超過3s,能較好地實現(xiàn)對二惡英的控制。	爐料沒有擾動, 粉塵排放少, 焚燒爐出口含量< 3500mg/ m3。實現(xiàn)了分級燃燒, 容易達標。一燃室溫度< 850℃, 二燃室溫度在850℃以上, 有毒物質分解, 燃燒充分, 煙氣在二燃室停留時間超過2s, 焚燒爐出口二惡英排放幾乎為零, 由于煙氣中含灰少, 重金屬極少。
運行成本	電耗低，總體運行成本高	電耗高, 消耗石英砂, 垃圾需破碎, 運行成本偏高。	電耗低，運行成本低