專利名稱：城市生活垃圾干燥氣化熔融處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種城市生活垃圾處理的方法，尤其是一種干燥氣化熔融處理的方法。
目前我國城市生活垃圾產(chǎn)量已達(dá)到1.5億噸，并以每年6％-7％的速度增長。傳統(tǒng)處置垃圾的方法主要采用露天堆肥和衛(wèi)生填埋，不僅侵占了大量土地，而且危害居民身體健康，嚴(yán)重制約了城市可持續(xù)發(fā)展。焚燒法處理城市生活垃圾可有效實(shí)現(xiàn)垃圾減容化、無害化和資源化，日益成為世界各國特別是發(fā)達(dá)國家處理城市生活垃圾的一種主要方法。
我國目前已投產(chǎn)或在建的垃圾焚燒爐基上以爐排層燃方式為主，少量采用回轉(zhuǎn)窯和流化床方式。無論是爐排層燃方式還是回轉(zhuǎn)窯和流化床方式均屬于單一焚燒處理方法，從目前國內(nèi)外運(yùn)行情況來看，單一焚燒處理方法存在以下問題1.單一焚燒模式易產(chǎn)生二次污染問題。二次污染包括由于焚燒爐中溫度較低或停留時(shí)間太短造成垃圾中有機(jī)物如PCBs，PCDD/Fs等不能有效分解而形成Dioxins(二惡英)，以及在下游設(shè)備的低溫區(qū)域(250-450℃)存在大量飛灰和金屬鹽類化合物(如CuCl2)等催化劑，在它們的共同作用下Cl和未燃燼的碳反應(yīng)生成Dioxins；焚燒過程中，特別是爐排層燃方式生成大量的酸性污染氣體如HCl，HF，SO2，NOx等；飛灰和底渣中富集的重金屬釋放進(jìn)入空氣和水中，造成污染等。
2.垃圾在單一焚燒過程中產(chǎn)生大量的腐蝕性極強(qiáng)的HCl，Cl2，SO2等酸性氣體，易造成鍋爐受熱面高溫腐蝕，導(dǎo)致現(xiàn)有垃圾發(fā)電廠蒸汽參數(shù)和發(fā)電效率低，從而影響了能量利用效率。
3.在垃圾單一燃燒方式中，由于灰渣中重金屬的滲析問題，導(dǎo)致排出的灰渣不能有效利用。
4.為防止二次污染，常規(guī)垃圾電站采用了規(guī)模龐大的尾氣處理設(shè)備，導(dǎo)致了投資和運(yùn)行費(fèi)用大幅度增加，影響了垃圾電站的經(jīng)濟(jì)效益。
5.現(xiàn)有一般的垃圾處理設(shè)備是針對(duì)其垃圾發(fā)熱量高，垃圾實(shí)行了有效分類，不適合垃圾水份高、熱值低和未能有效分類之國情。
日本在固體廢物氣化熔融處理方面研究起步較早，按氣化爐爐型不同，可分為移動(dòng)床氣化爐方式，回轉(zhuǎn)窯氣化爐方式和鼓泡流化床方式。
其中的鼓泡流化床工藝過程如下經(jīng)預(yù)處理的垃圾用加料器送入鼓泡流化床氣化爐中，在600℃使用空氣氣化，從氣化爐底將不燃物和砂子的混合物排出，采用分離裝置將它們分離，將砂子重新送入爐內(nèi)。在流化床自由空間送入二次空氣進(jìn)行二次燃燒。生成的可燃?xì)膺M(jìn)入旋風(fēng)熔融爐在1300℃的高溫下燃燒，熔渣經(jīng)水冷后排出。
該技術(shù)主要存在的問題1.該技術(shù)在氣化熔融處理過程中沒有使用輔助燃料，對(duì)垃圾發(fā)熱量要求較高，一般低位發(fā)熱量要在2000kcal/kg以上，主要針對(duì)日本國內(nèi)的垃圾發(fā)熱量高、垃圾已經(jīng)有效分類的特點(diǎn)，但我國垃圾低位發(fā)熱量基本上在1000kcal/kg左右，水份高，隨季節(jié)波動(dòng)性大，且垃圾未能有效分類，因此該技術(shù)不符合發(fā)熱量低的垃圾。
2.鼓泡流化床對(duì)待處理垃圾的顆粒粒徑要求很高，粒徑范圍應(yīng)在0-8mm之間，否則易造成床層流化不穩(wěn)定，導(dǎo)致結(jié)焦等問題。
3.氣化爐內(nèi)沒有加入脫氯脫硫劑，顯然是針對(duì)已有效分類的垃圾，而國內(nèi)垃圾沒有分類垃圾中含有大量Cl，F(xiàn)，S等有害元素，因此在垃圾處理過程中產(chǎn)生的HCl、Cl2、SO2等酸性氣體將使余熱鍋爐的受熱面產(chǎn)生較嚴(yán)重的腐蝕問題，從而影響發(fā)電效率和設(shè)備運(yùn)行的可靠性。
4.氣化反應(yīng)器系統(tǒng)中無細(xì)顆粒分離回送設(shè)備，大量未完全反應(yīng)的細(xì)顆粒進(jìn)入熔融反應(yīng)爐，使熔融處理負(fù)荷增加，一旦垃圾發(fā)熱值波動(dòng)將直接影響顆粒熔融效果。
本發(fā)明的目的就是提供一種能進(jìn)行無害化處理且能適應(yīng)不同發(fā)熱值的城市生活垃圾干燥氣化熔融處理方法。
本發(fā)明的城市生活垃圾干燥氣化熔融處理方法為(1)將簡(jiǎn)單預(yù)處理后的垃圾送入干燥器內(nèi)進(jìn)行干燥處理；(2)將干燥后的垃圾送入氣化爐低溫氣化，并在爐內(nèi)添加石灰等吸附劑定向脫除氯、氟、硫等污染物；(3)經(jīng)旋風(fēng)分離器的分離，將分離下的飛灰送回氣化爐，將氣化后的可燃?xì)怏w送入高溫熔融焚燒爐進(jìn)行高溫分級(jí)供氧燃燒，燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)余熱鍋爐產(chǎn)生高溫過熱蒸汽，燃燒后的垃圾塊渣排出；(4)被余熱鍋爐分離下的飛灰重新送入熔融焚燒爐處理，尾氣經(jīng)脫酸，除塵處理后排空。
進(jìn)行干燥處理的干燥器采用全封閉惰性介質(zhì)振動(dòng)流化床干燥器。用于氣化的低溫氣化爐采用循環(huán)流化床低溫氣化爐，氣化爐溫度控制在500℃～650℃。高溫融焚燒爐采用高溫立式熔融焚燒旋風(fēng)爐，燃燒溫度在1200℃～1400℃。進(jìn)行尾氣脫硫、除塵處理的裝置為噴射鼓泡脫酸性氣體除塵一體化尾氣處理裝置。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于與現(xiàn)有技術(shù)相比，本城市生活垃圾干燥氣化熔融處理方法具有以下優(yōu)點(diǎn)1.垃圾適應(yīng)性廣，由于采用了全封閉惰性介質(zhì)振動(dòng)流化床干燥器和循環(huán)流化床低溫氣化爐等設(shè)備，對(duì)垃圾隨季節(jié)波動(dòng)和垃圾預(yù)處理要求不高，尤其對(duì)高水份、低熱值特別適合，符合垃圾水份高、隨季節(jié)波動(dòng)性大，且垃圾未能有效分類的國情；2.氣化熔融處理工藝可將二惡英和重金屬等二次污染最大限度降低，可滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保排放要求；
3.氣化爐內(nèi)添加石灰等吸附劑定向脫除氯、氟、硫等污染物；4.氯的深度脫除有利于減少受熱面高溫腐蝕，提高蒸汽參數(shù)和發(fā)電效率；5.物料循環(huán)可提高脫氯脫硫脫氟和氣化效率并可減輕熔融處理飛灰量；6.低溫?zé)峤饪梢允鼓承┲亟饘?如鎘、鉛等)留在殘?jiān)?，同時(shí)對(duì)回收金屬，特別是低熔點(diǎn)金屬(如鋁)有利，同時(shí)缺氧條件也可有效抑制二惡英生成。
7.設(shè)備緊湊，易于大型化。


圖1是本發(fā)明的垃圾處理示意圖其中有破碎機(jī)1、全封閉皮帶輸送機(jī)2、干燥器3、低溫氣化爐4、垃圾儲(chǔ)存?zhèn)}4-1、旋風(fēng)分離器4-2、回料器4-3吸收劑料倉4-4、布風(fēng)板4-5、排渣機(jī)4-6、床料分離器4-7、熔融焚燒爐5、余熱鍋爐6、螺旋排灰機(jī)6-1、蒸汽加熱器7、空氣預(yù)熱器8、尾氣處理器9、引風(fēng)機(jī)10、煙囪11、鼓風(fēng)機(jī)12、發(fā)電機(jī)組13、水處理系統(tǒng)14、冷凝器15、增壓風(fēng)機(jī)16。其中還包括垃圾a、中溫水蒸汽b、低溫水蒸汽c、不凝結(jié)氣體d、底料e、熱空氣g、大塊渣f1、粗顆粒飛灰f2、細(xì)顆粒飛灰f3、吸收劑h、含灰可燃?xì)怏wi、高溫?zé)煔鈐、熔渣K。
本發(fā)明的實(shí)施方案如下破碎機(jī)1采用垃圾粉碎機(jī)，皮帶輸送機(jī)2采用全封閉皮帶輸送機(jī)，干燥器3采用全封閉惰性介質(zhì)振動(dòng)流化床干燥器，低溫氣化爐4采用循環(huán)流化床低溫氣化爐，熔融焚燒爐5采用高溫立式熔融焚燒旋風(fēng)爐，尾氣處理器9采用噴射鼓泡脫酸性氣體除塵一體化尾氣處理系統(tǒng)。本發(fā)明的整個(gè)垃圾處理方法如下城市生活垃圾(a)在全封閉的垃圾倉庫(1)經(jīng)破碎機(jī)破碎、磁選，由斗式抓車送至全封閉皮帶輸送機(jī)(2)上，由全封閉皮帶輸送機(jī)(2)送入全封閉惰性介質(zhì)振動(dòng)流化床干燥器(3)，振動(dòng)流化床干燥器中所使用的干燥介質(zhì)為水蒸汽。水中溫蒸汽(6)溫度為350℃±50℃，床料溫度控制在150℃±30℃左右，低溫水蒸汽(c)經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)16增壓后進(jìn)入加熱器(7)加熱，再返回干燥器，形成閉路循環(huán)。垃圾干燥產(chǎn)生的多余水蒸汽和少量氣化氣體被冷凝器(15)冷凝，經(jīng)水處理系統(tǒng)(14)處理后排放，不凝結(jié)氣體(d)引入循環(huán)流化床低溫氣化爐(4)焚燒。
干燥后的垃圾落入垃圾儲(chǔ)存?zhèn)}4-1，由星形加料器送入循環(huán)流化床低溫氣化爐(4)，在循環(huán)流化床低溫氣化爐中，采用熱空氣(g)和垃圾殘存的部分水份作為氣化介質(zhì)，熱空氣經(jīng)底部風(fēng)室供入氣化爐內(nèi)，布風(fēng)板4-5為傾斜式，風(fēng)帽制作為導(dǎo)向風(fēng)帽，該結(jié)構(gòu)利于垃圾中不可燃的大渣塊(f1)的排出，保障了床內(nèi)流化質(zhì)量。利用垃圾部分燃燒放出的熱量，將氣化爐溫度控制在500-650℃，在此溫度范圍可以使某些重金屬(如鎘、鉛等)留在殘?jiān)?，同時(shí)對(duì)回收金屬，特別是低熔點(diǎn)金屬(如鋁)有利，缺氧條件可有效抑制二惡英生成。通過吸收劑料倉4-4向流化床回料器4-3加入吸收劑(h)脫氯、脫硫、脫氟。氟的深度脫除有利于減少受熱面高溫腐蝕、降低重金屬的蒸發(fā)量并減少氯化有機(jī)物的生成。循環(huán)流化床低溫氣化爐(4)出來的可燃?xì)膺M(jìn)入旋風(fēng)分離器(4-2)分離氣體中挾帶的大部分飛灰，分離下的飛灰由回料器(4-3)送回爐內(nèi)，其中的粗顆粒飛灰(f2)排出，物料循環(huán)使脫氯脫硫脫氟和氣化效率得以提高，并減輕了熔融爐飛灰處理量。氣化爐(4)下方設(shè)置排渣管，水冷螺旋排渣機(jī)(4-6)和振動(dòng)篩床料分離器(4-7)，渣經(jīng)水冷螺旋排渣機(jī)(4-6)進(jìn)入振動(dòng)篩床分離器(4-7)，將大塊渣(f1)和小塊床底料(e)冷卻并分離，大塊渣(f1)排出而小塊床底料(e)被空氣(g)送入爐內(nèi)，以維持床內(nèi)物料平衡；氣化爐排出的含灰可燃?xì)怏w(i)進(jìn)入高溫立式熔融焚燒旋風(fēng)爐(5)，二次燃燒空氣(g)從高溫立式熔融焚燒旋風(fēng)爐(5)頂端和切向分級(jí)進(jìn)入，以減少NOx的排放，當(dāng)量氧氣比控制在0.9-1.05，實(shí)現(xiàn)低氧分級(jí)焚燒，高溫立式熔融焚燒旋風(fēng)爐(5)爐溫控制在1200-1400℃，控制熔融焚燒爐內(nèi)氣流速度使氣體和飛灰停留時(shí)間在1-1.5秒之間，以實(shí)現(xiàn)在高溫焚燒過程中將二惡英徹底分解，同時(shí)將絕大部分飛灰熔融，熔渣(k)經(jīng)急冷水槽急劇冷卻，控制槽內(nèi)水流速度，避免水蒸汽分解而發(fā)生爆炸；高溫?zé)煔?j)經(jīng)余熱鍋爐(6)產(chǎn)生蒸汽，蒸汽進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)組(13)產(chǎn)生電能，被余熱鍋爐(6)分離下的細(xì)顆粒飛灰(f3)經(jīng)螺旋排灰機(jī)(6-1)重新送入熔融爐(5)處理；然后煙氣經(jīng)干燥蒸汽加熱器(7)將150℃±30℃低溫蒸汽(c)加熱至350℃±50℃中溫蒸汽(b)送至干燥器(3)中作為干燥器介質(zhì)；從干燥蒸汽加熱器(7)出來的煙氣進(jìn)入空氣預(yù)熱器(8)將鼓風(fēng)機(jī)(12)送來的空氣(g)加熱至250℃±30℃，預(yù)熱后的空氣(g)送至氣化爐(4)、熔融爐(5)作為燃燒氣，然后煙氣進(jìn)入噴射鼓泡脫酸性氣體除塵一體化尾氣處理系統(tǒng)(9)處理，達(dá)到高要求的排放標(biāo)準(zhǔn)后的煙氣由引風(fēng)機(jī)(10)送至煙囪(11)排空。氣化爐(4)灰渣(f1)及熔融爐(5)熔渣(k)一并做資源化處理。
權(quán)利要求
1.一種城市生活垃圾干燥氣化熔融處理方法，其特征在于該處理方法為(1)將預(yù)處理后的垃圾送入干燥器(3)內(nèi)進(jìn)行干燥處理；(2)將干燥后的垃圾送入氣化爐低溫氣化，并在爐內(nèi)添加石灰等吸附劑定向脫除氯、氟、硫等污染物；(3)經(jīng)旋風(fēng)分離器(4-2)的分離，將分離下的飛灰送回氣化爐，將氣化后的可燃?xì)怏w送入高溫熔融焚燒爐(5)進(jìn)行高溫分級(jí)供氧燃燒，燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)余熱鍋爐(6)產(chǎn)生高溫過熱蒸汽，燃燒后的垃圾塊渣排出；(4)被余熱鍋爐(6)分離下的飛灰重新送入熔融焚燒爐(5)處理，尾氣經(jīng)脫酸，除塵處理后排空。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市生活垃圾干燥氣化熔融處理方法，其特征在于進(jìn)行干燥處理的干燥器(3)采用全封閉惰性介質(zhì)振動(dòng)流化床干燥器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的城市生活垃圾干燥氣化熔融處理方法，其特征在于用于氣化的低溫氣化爐(4)采用循環(huán)流化床低溫氣化爐，氣化爐溫度控制在500℃～650℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的城市生活垃圾干燥氣化熔融處理方法，其特征在于高溫融焚燒爐(5)采用高溫立式熔融焚燒旋風(fēng)爐，燃燒溫度在1200℃～1400℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的城市生活垃圾干燥氣化熔融處理方法，其特征在于進(jìn)行尾氣脫硫、除塵處理的裝置為噴射鼓泡脫酸性氣體除塵一體化尾氣處理裝置。
全文摘要
城市生活垃圾干燥氣化熔融處理方法是一種能適應(yīng)不同發(fā)熱值垃圾并進(jìn)行無害化處理的方法是:將預(yù)處理后的垃圾送入干燥器內(nèi)干燥,然后送入氣化爐低溫氣化,并在爐內(nèi)添加石灰等,經(jīng)旋風(fēng)分離器,將分離下的飛灰送回氣化爐,將氣化后的可燃?xì)怏w送入高溫熔融焚燒爐進(jìn)行高溫分級(jí)供氧燃燒,產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)余熱鍋爐產(chǎn)生高溫過熱蒸汽,燃燒后的垃圾塊渣排出,被余熱鍋爐分離下的飛灰重新送入熔融焚燒爐處理,尾氣經(jīng)處理后排空。
文檔編號(hào)F23G5/02GK1277342SQ00112320
公開日2000年12月20日 申請(qǐng)日期2000年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月5日
發(fā)明者金保開, 蘭計(jì)香, 仲兆平, 肖睿 申請(qǐng)人:東南大學(xué)