福建省特種設(shè)備監(jiān)督檢驗院　林　平

?

雙回路生活垃圾熱解爐環(huán)保技術(shù)探析

福建省特種設(shè)備監(jiān)督檢驗院林平

[摘要]該文介紹雙回路生活垃圾熱解爐環(huán)保技術(shù)，該技術(shù)國內(nèi)領(lǐng)先、填補了國內(nèi)空白，能夠很好地滿足垃圾焚燒處理市場的需求，而且可以帶動行業(yè)整體技術(shù)水平的提升，對改善國內(nèi)垃圾焚燒處理率低的狀況有積極意義。

[關(guān)鍵詞]熱解爐環(huán)保垃圾焚燒處理

工程, 2007, 27(3): 341-343.

隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展和城市化進程的不斷加快，我國城鎮(zhèn)人口及規(guī)模迅速膨脹，城鎮(zhèn)生活垃圾量也急劇增加，妥善處理城鎮(zhèn)生活垃圾已成為我國政府和人民關(guān)心的重要問題之一。為改善我國鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民生活環(huán)境，急需開發(fā)一種適合我國鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活垃圾特點（高水分、大灰分、低熱值），投資低、運行成本低的垃圾處理設(shè)備。

為此，我們研發(fā)出一套適合城鎮(zhèn)生活垃圾處理特點、經(jīng)濟可靠的垃圾熱解爐。具體研發(fā)內(nèi)容包括自動投料裝置、自動點火系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)烘干窯、立式熱解爐、二燃室、余熱鍋爐、煙氣凈化系統(tǒng)等。工藝流程如圖1所示，生活垃圾由自動進料裝置投入回轉(zhuǎn)烘干窯內(nèi)與垃圾焚燒產(chǎn)生的部分高溫煙氣混合直接熱交換烘干，垃圾中的水分蒸發(fā)帶走，烘干后的垃圾進入立式熱解爐內(nèi)經(jīng)過預熱、熱解、焚燒、燃燼等過程，垃圾反應(yīng)完全后，爐渣由出渣系統(tǒng)排出，送到灰渣暫存間。在二燃室充分燃燒的高溫煙氣通過余熱鍋爐進行熱能回收利用，煙氣降溫至230℃左右，煙氣進入煙氣凈化系統(tǒng)處理后，經(jīng)變頻控制的引風機排入煙囪達標排放。

圖1　工藝流程圖

1　技術(shù)特點介紹

1.1雙回路原理

雙回路由主回路和循環(huán)回路構(gòu)成。主回路構(gòu)成垃圾熱解焚燒系統(tǒng)，將垃圾儲坑的空氣由爐底一次風機鼓入立爐助燃，垃圾熱解煙氣通過內(nèi)置二燃室余熱鍋爐充分焚燒，再經(jīng)增濕塔、活性炭粉/消石灰噴粉裝置和布袋除塵器構(gòu)成的尾氣處理系統(tǒng)，最后由引風機抽入煙囪排入大氣。循環(huán)回路構(gòu)成垃圾預烘干系統(tǒng)，循環(huán)風機在回轉(zhuǎn)烘干爐出料口形成負壓差，逆流吸入立爐內(nèi)部分高溫煙氣作為烘干垃圾熱源。烘干煙氣經(jīng)過回轉(zhuǎn)烘干窯烘干窯內(nèi)垃圾，水蒸氣和煙氣組成的混合煙氣經(jīng)除塵除酸及脫水后，由循環(huán)風機經(jīng)由爐底鼓風機鼓入焚燒爐，形成循環(huán)。

1.2預烘干系統(tǒng)

為了適應(yīng)國內(nèi)城鎮(zhèn)生活垃圾熱值較低，含水率較高的特點，須在垃圾加入爐內(nèi)前對垃圾進行預烘干，以降低入爐垃圾含水率，提高入爐垃圾熱值。垃圾由抓斗提升加到推料機上方的料斗內(nèi)，然后通過液壓推桿將垃圾推入預烘干爐內(nèi)。預烘干爐設(shè)計成旋轉(zhuǎn)窯式，兩頭均設(shè)計有雙柔密封裝置，以防止煙氣溢出，烘干所需的熱源來自部分焚燒爐的高溫煙氣。高溫煙氣經(jīng)過原生垃圾后，將垃圾加熱到 200℃左右，并帶走水分。預烘干后的垃圾經(jīng)立爐頂部的水冷布料裝置均勻投入爐膛內(nèi)。烘干后的混合煙氣經(jīng)除塵除酸及脫水后，由循環(huán)風機通過爐底鼓風機與助燃空氣一起進入立爐內(nèi)。預烘干工藝利用立爐內(nèi)產(chǎn)生的部分高溫煙氣（占煙氣量的 1/5～1/4，根據(jù)垃圾含水率不同可調(diào)）引入回轉(zhuǎn)烘干窯內(nèi)，和窯內(nèi)原生垃圾混合換熱，利用煙氣里的熱量去除垃圾內(nèi)水分。烘干后的煙氣由于帶有大量的水蒸氣和煙塵、酸性氣體等污染物質(zhì)，必須經(jīng)過除酸除塵處理后進入爐體。

1.3熱解焚燒爐體

垃圾焚燒爐是垃圾處理系統(tǒng)最為關(guān)鍵的設(shè)備。本系列生活垃圾熱解焚燒爐，采用立式結(jié)構(gòu)。該爐利用下部垃圾燃燒炭化產(chǎn)生的熱量，使上層垃圾干燥熱解，立式熱解爐垃圾分層明顯，能夠有效控制各層供氧量，達到較好的熱解效果。

1.4出渣機構(gòu)

垃圾的不可燃成分和燃燼后的灰分在熱解爐的底部形成爐渣。一次爐的下部為錐形設(shè)計，中間為塔形旋轉(zhuǎn)式的進風和出渣聯(lián)合機構(gòu)。出渣機采用偏心設(shè)計，可破碎大塊爐渣，使之順利排出，底部供風可冷卻爐篦，延長其使用壽命。爐篦采用模塊式，易磨損的破碎齒和風帽采用螺栓固定，便于維修更換。定時啟動出渣機構(gòu)，即可使爐渣順利掉入爐子下部的出渣斗內(nèi)。爐渣經(jīng)震動下料機及斗式提升機和輸送機送到灰渣暫存間。

1.5余熱鍋爐（內(nèi)置二次燃燒室）

本系統(tǒng)設(shè)置內(nèi)置二次燃燒室的余熱鍋爐，熱解爐產(chǎn)生的裂解氣體在二燃室內(nèi)繼續(xù)充分燃燒。二次燃燒室安裝有進口二段式柴油燃燒機，燃燒機的開啟幅度或關(guān)閉由設(shè)定溫度自動控制。在起爐階段，由于爐溫較低，需要開啟燃燒機對二燃室進行加熱升溫，熱解氣體自燃時，爐溫會迅速上升并達到設(shè)定溫度（900℃左右），助燃裝置則自動關(guān)閉。燃燒裝置具有安全保護裝置，如果發(fā)生點火失敗或故障熄滅，安全保護裝置能自動切斷燃料供應(yīng)，燃燒機自動退出機構(gòu)作用，自動將燃燒機退出，以避免燃燒機高溫燒壞。焚燒系統(tǒng)進入正常工況后，二燃室靠熱解煙氣自燃并維持溫度，不再使用燃燒機助燃，因此該爐型基本不耗油。由于二次燃燒室內(nèi)溫度達到850℃以上，煙氣在此溫度停留時間2秒以上，故煙氣中的各種有害成分（包括劇毒氣體二噁英），都會在二次燃燒室內(nèi)得到充分的分解和消除。二燃室采用特殊結(jié)構(gòu)形式，能使煙氣在二燃室內(nèi)激烈湍流，使煙氣充分混合無死角，滿足了垃圾焚燒的“3T”（Temperature 燃燒溫度、Time 停留時間、Torrent 湍流度）原則，并且煙氣經(jīng)過旋流及折流，煙氣中大顆粒煙塵被分離出來。

高溫煙氣直接進入余熱鍋爐，回收煙氣熱量產(chǎn)生飽和蒸汽（1.25MPa）。余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽或熱水可供利用。

1.6煙氣凈化處理系統(tǒng)

從二燃室出來的煙氣含有氯化物、硫化物等酸性物質(zhì)，同時被破解的 PCDF 在一定的溫度區(qū)間和一定條件下可能再合成二噁英。因此，焚燒尾氣必須通過凈化系統(tǒng)進行處理。本系統(tǒng)煙氣凈化處理主要由加濕塔、活性碳/消石灰噴射裝置、布袋除塵器等組成。

2　技術(shù)優(yōu)點

（1）獨特的立式爐和回轉(zhuǎn)烘干窯構(gòu)成生活垃圾雙回路烘干熱解焚燒系統(tǒng)。利用高溫煙氣烘干原生垃圾，成功解決低熱值、高含水率、高灰分生活垃圾焚燒處置難題。這是其他爐型難以達到的，是一項重大的生活垃圾焚燒技術(shù)突破。

（2）布料器技術(shù)突破。采用具有實用新型專利的新型水冷板式耐高溫布料器，有較長的使用壽命，有效解決了新型垃圾熱解爐連續(xù)運轉(zhuǎn)的布料問題。

（3）獨特的內(nèi)置二燃室余熱鍋爐構(gòu)成高效率余熱利用系統(tǒng)。此種組合設(shè)計優(yōu)化了煙氣燃燒和熱交換結(jié)構(gòu)，在“3T”原則得到更好滿足的同時，大大提高鍋爐效率。

（4）爐體采用多層保溫和不粘壁技術(shù)設(shè)計的爐壁大大提高了爐子的熱容量和爐溫，確保垃圾在高溫環(huán)境中充分熱解焚燒和燃燼。

（5）獨特的立式爐結(jié)構(gòu)使垃圾焚燒燃燼層停留時間達16小時以上，保證了熱灼減率控制在3%。

（6）獨特的底部塔篦式旋轉(zhuǎn)供風出渣技術(shù)使爐內(nèi)供風十分均勻，燃燒風通過與爐渣的熱交換升高了溫度，因而提高了爐子的燃燒效率，同時可使爐渣破碎并以常溫排出。

（7）旋流式的二次進風設(shè)計增加了煙氣在高溫段的紊流，延長煙氣燃燒時間，減少死角，使有害物質(zhì)的破解更加徹底。

（8）該爐具有48小時的壓火功能，停爐檢修48小時內(nèi)可隨時不需助燃直接啟動，大大節(jié)約檢修啟動費用和啟動時間。

（9）本系列垃圾焚燒爐的煙氣處理系統(tǒng)吸收了國外領(lǐng)先的垃圾焚燒煙氣處理技術(shù)，結(jié)合目前國內(nèi)比較先進成熟的技術(shù)措施，采取控制煙氣出口溫度、延長煙氣高溫停留時間、控制煙氣敏感溫段急冷時間，以避免二噁英再合成、急冷除酸、噴活性碳/消石灰吸附和高效袋式除塵等煙氣處理工藝措施，以確保煙氣排放低于現(xiàn)行國家煙塵排放標準指標，該爐型的第二代設(shè)計將達到歐盟標準。

（10）焚燒廠占地面積小，外觀整潔。

（11）系統(tǒng)的綜合利用效果突出。焚燒過程產(chǎn)生的大量熱能通過余熱鍋爐轉(zhuǎn)化為水蒸氣或熱水加以利用，焚燒后產(chǎn)生的爐渣可以作為制磚原料利用。

3　結(jié)論

綜上所述，利用焚燒處理生活垃圾是實現(xiàn)垃圾無害化、資源化、減量化處理的有效方法，符合國家有關(guān)部門關(guān)于積極鼓勵社會各界參與垃圾減量處理設(shè)施建設(shè)投資多元化的產(chǎn)業(yè)政策，巨大的市場潛力吸引了許多企業(yè)投資進行垃圾焚燒設(shè)備的開發(fā)，目前已經(jīng)形成了巨大的市場，并且是技術(shù)設(shè)備短缺型市場。本產(chǎn)品不僅具有國內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)、填補了國內(nèi)空白、能夠很好地滿足垃圾焚燒處理市場的需求，而且可以帶動行業(yè)整體技術(shù)水平的提升，對改變目前國內(nèi)垃圾焚燒處理率低的狀況有很大的積極意義。

參考文獻：

[1] 陳宋璇,黎小保. 生活垃圾焚燒發(fā)電中二噁英控制技術(shù)研究進展[J]. 環(huán)境科學與管理, 2012, 37(5): 89-93.

[2] 呂曉蕾,韋琳,劉陽生,等.不同氯化物作用下垃圾焚燒飛灰中重金屬揮發(fā)特性研究[J].北京大學學報(自然科學版),2012, 48(1): 133-138.

[3] 孫英杰,王劭然,王華偉.秸稈中氯對發(fā)電鍋爐煙氣中HCl的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學,2010, 38(14): 7437-7439.