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聯(lián)系我時(shí)，請告知來(lái)自 紡織服裝機械網(wǎng)垃圾熱解氣化處理成套裝置技術(shù)說(shuō)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
垃圾熱解氣化處理成套裝置技術(shù)說(shuō)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(lèi)等可燃物進(jìn)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(wú)機灰土和惰性物質(zhì)) 進(jìn)入燃燒層充分燃燒。燃燒層沿高度方向可分為氧化區和還原區。氧化區內發(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(lái)提供還原區、熱解氣化層和干燥層所需的熱量。還原區內CO2和H2O被熾熱的C還原，產(chǎn)生CO，H2等可燃氣體，進(jìn)入混合煙氣中。
*燃燒層產(chǎn)生的殘渣經(jīng)過(guò)燃盡層繼續燃燒后, 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(jìn)入二燃室燃燒。
*助燃空氣，以及來(lái)自預干燥裝置的水蒸汽和低沸點(diǎn)可燃氣體由熱解氣化爐底部旋轉爐排上方一次風(fēng)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(guò)程中消耗了大量氧后, 空氣在上行至氣化段和熱分解段時(shí)繼續提供參與反應的氧。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(fēng)管送風(fēng)方式滿(mǎn)足了垃圾在關(guān)鍵的熱分解氣化階段溫度和反應空氣量( 欠氧和無(wú)氧) 的條件, 并能使參與反應的垃圾維持在這個(gè)環(huán)境下足夠的時(shí)間。 由此可以看出, 垃圾在熱解氣化爐內經(jīng)熱解后實(shí)現了能量的兩級分配, 熱解成分進(jìn)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(dòng)方向的動(dòng)態(tài)平衡, 在投料和排渣系統連續穩定運行的外部條件下, 爐內各反應段的物理化學(xué)過(guò)程也連續、穩定地進(jìn)行, 因此熱解氣化爐可以連續地、正常地運轉。
*應段的物理化學(xué)過(guò)程也連續、穩定地進(jìn)行, 因此熱解氣化爐可以連續地、正常地運轉。
*煙氣進(jìn)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(guò)4次折流，依次流過(guò)2級燒嘴、3級燒嘴和4級燒嘴后，進(jìn)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(guò)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(shí)間超過(guò)2.0s, 焚燒溫度達到900℃左右。煙氣在二燃室中的運動(dòng)狀況使得二燃室同時(shí)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(xué)過(guò)程也連續、穩定地進(jìn)行, 因此熱解氣化爐可以連續地、正常地運轉。
*煙氣進(jìn)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(guò)4次折流，依次流過(guò)2級燒嘴、3級燒嘴和4級燒嘴后，進(jìn)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(guò)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(shí)間超過(guò)2.0s, 焚燒溫度達到900℃左右。煙氣在二燃室中的運動(dòng)狀況使得二燃室同時(shí)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。
1.2 工藝流程
*熱解氣化成套設備由預處理裝置、進(jìn)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(fēng)機、煙囪、自動(dòng)控制系統等組成。
*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(jìn)料口，
*該熱解氣化爐的燃燒過(guò)程分兩個(gè)階段, 階段為缺氧狀態(tài)的熱解氣化和燃燒, 在一燃室內進(jìn)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(jìn)入二燃室; 第二階段為過(guò)氧燃燒, 在二燃室內進(jìn)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(jìn)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(shù)的, 本技術(shù)與垃圾直接焚燒技術(shù)最根本的區別就在于熱解氣化焚燒技術(shù)解決了煙氣污染問(wèn)題, 無(wú)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(zhù)效果。
*由于爐排直接焚燒是一個(gè)強氧化過(guò)程, 焚燒過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生大量的SO2、HCl 和NOx , 同時(shí), 因爐排無(wú)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(shù)的核心就是可抑制二惡英。其一，在二燃室內, 采用過(guò)氧燃燒, 將溫度控制在850-1000℃氣體停留時(shí)間大于2 秒, 能使多氯聯(lián)苯類(lèi)物質(zhì)、殘炭等燃燒分解，使二惡英殘留量極少。其二，已分解的多氯聯(lián)苯類(lèi)物質(zhì)在有CuCl2、C原子催化的條件下，在250-300℃期間會(huì )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(huì )氧化, 沒(méi)有CuO等產(chǎn)生也不會(huì )有CuCl2的產(chǎn)生和存在, 也就沒(méi)有使二惡英再合成的催化劑(CuO、CuC12 等化合物), 沒(méi)有了CuCl2和碳原子的催化，二惡英的合成也就沒(méi)有了可能。
*同時(shí)熱解氣化技術(shù)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(guò)量程度低，相應地減少了來(lái)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含量大低于常規生活垃圾焚燒爐的標準限值。;因此,熱解氣化焚燒技術(shù)和環(huán)保性能特別好, 它代表了垃圾焚燒技術(shù)的發(fā)展方向。
2.主要爐型技術(shù)特點(diǎn)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(shí), 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)和醫療垃圾等。除點(diǎn)火過(guò)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(shù), 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(guò)控制空氣量, 控制爐膛燃燒工況, 合理分配化學(xué)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(shí),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(shí),需投入較多輔助燃料; 垃圾熱值過(guò)高時(shí), 可能出現結焦。 | 對燃料粒度有較高要求, 需進(jìn)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(dòng)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(dòng)控制較難。 | 燃料適應性較好，溫度波動(dòng)不大，溫控較易實(shí)現 | 燃料適應性好，燃燒穩定，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(dòng)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(wú)轉動(dòng)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(wú)需預處理，進(jìn)料時(shí)被剪斷 | 預處理為小粒徑, 以利于燃燒, 因為瞬時(shí)燃燒, 一般將垃圾破碎到( 15cm) 以下, 要求較高。 | 無(wú)需預處理，進(jìn)料時(shí)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(zhì)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(dòng), 使垃圾不斷翻滾, 煙氣在爐內停留時(shí)間超過(guò)2s, 能部分實(shí)現對二惡英的控制。 | 可爐內實(shí)現脫硫, 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(wèn)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(shí)間超過(guò)3s,能較好地實(shí)現對二惡英的控制。 | 爐料沒(méi)有擾動(dòng), 粉塵排放少, 焚燒爐出口含量< 3500mg/ m3。實(shí)現了分級燃燒, 容易達標。一燃室溫度< 850℃, 二燃室溫度在850℃以上, 有毒物質(zhì)分解, 燃燒充分, 煙氣在二燃室停留時(shí)間超過(guò)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 |
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