双回路生活垃圾热解炉环保技术探析

福建省特种设备监督检验院　林　平



双回路生活垃圾热解炉环保技术探析

福建省特种设备监督检验院林平

[摘要]该文介绍双回路生活垃圾热解炉环保技术，该技术国内领先、填补了国内空白，能够很好地满足垃圾焚烧处理市场的需求，而且可以带动行业整体技术水平的提升，对改善国内垃圾焚烧处理率低的状况有积极意义。

[关键词]热解炉环保垃圾焚烧处理

工程, 2007, 27(3): 341-343.

随着社会经济的高速发展和城市化进程的不断加快，我国城镇人口及规模迅速膨胀，城镇生活垃圾量也急剧增加，妥善处理城镇生活垃圾已成为我国政府和人民关心的重要问题之一。为改善我国乡镇居民生活环境，急需开发一种适合我国乡镇生活垃圾特点（高水分、大灰分、低热值），投资低、运行成本低的垃圾处理设备。

为此，我们研发出一套适合城镇生活垃圾处理特点、经济可靠的垃圾热解炉。具体研发内容包括自动投料装置、自动点火系统、回转烘干窑、立式热解炉、二燃室、余热锅炉、烟气净化系统等。工艺流程如图1所示，生活垃圾由自动进料装置投入回转烘干窑内与垃圾焚烧产生的部分高温烟气混合直接热交换烘干，垃圾中的水分蒸发带走，烘干后的垃圾进入立式热解炉内经过预热、热解、焚烧、燃烬等过程，垃圾反应完全后，炉渣由出渣系统排出，送到灰渣暂存间。在二燃室充分燃烧的高温烟气通过余热锅炉进行热能回收利用，烟气降温至230℃左右，烟气进入烟气净化系统处理后，经变频控制的引风机排入烟囱达标排放。

图1　工艺流程图

1　技术特点介绍

1.1双回路原理

双回路由主回路和循环回路构成。主回路构成垃圾热解焚烧系统，将垃圾储坑的空气由炉底一次风机鼓入立炉助燃，垃圾热解烟气通过内置二燃室余热锅炉充分焚烧，再经增湿塔、活性炭粉/消石灰喷粉装置和布袋除尘器构成的尾气处理系统，最后由引风机抽入烟囱排入大气。循环回路构成垃圾预烘干系统，循环风机在回转烘干炉出料口形成负压差，逆流吸入立炉内部分高温烟气作为烘干垃圾热源。烘干烟气经过回转烘干窑烘干窑内垃圾，水蒸气和烟气组成的混合烟气经除尘除酸及脱水后，由循环风机经由炉底鼓风机鼓入焚烧炉，形成循环。

1.2预烘干系统

为了适应国内城镇生活垃圾热值较低，含水率较高的特点，须在垃圾加入炉内前对垃圾进行预烘干，以降低入炉垃圾含水率，提高入炉垃圾热值。垃圾由抓斗提升加到推料机上方的料斗内，然后通过液压推杆将垃圾推入预烘干炉内。预烘干炉设计成旋转窑式，两头均设计有双柔密封装置，以防止烟气溢出，烘干所需的热源来自部分焚烧炉的高温烟气。高温烟气经过原生垃圾后，将垃圾加热到 200℃左右，并带走水分。预烘干后的垃圾经立炉顶部的水冷布料装置均匀投入炉膛内。烘干后的混合烟气经除尘除酸及脱水后，由循环风机通过炉底鼓风机与助燃空气一起进入立炉内。预烘干工艺利用立炉内产生的部分高温烟气（占烟气量的 1/5～1/4，根据垃圾含水率不同可调）引入回转烘干窑内，和窑内原生垃圾混合换热，利用烟气里的热量去除垃圾内水分。烘干后的烟气由于带有大量的水蒸气和烟尘、酸性气体等污染物质，必须经过除酸除尘处理后进入炉体。

1.3热解焚烧炉体

垃圾焚烧炉是垃圾处理系统最为关键的设备。本系列生活垃圾热解焚烧炉，采用立式结构。该炉利用下部垃圾燃烧炭化产生的热量，使上层垃圾干燥热解，立式热解炉垃圾分层明显，能够有效控制各层供氧量，达到较好的热解效果。

1.4出渣机构

垃圾的不可燃成分和燃烬后的灰分在热解炉的底部形成炉渣。一次炉的下部为锥形设计，中间为塔形旋转式的进风和出渣联合机构。出渣机采用偏心设计，可破碎大块炉渣，使之顺利排出，底部供风可冷却炉篦，延长其使用寿命。炉篦采用模块式，易磨损的破碎齿和风帽采用螺栓固定，便于维修更换。定时启动出渣机构，即可使炉渣顺利掉入炉子下部的出渣斗内。炉渣经震动下料机及斗式提升机和输送机送到灰渣暂存间。

1.5余热锅炉（内置二次燃烧室）

本系统设置内置二次燃烧室的余热锅炉，热解炉产生的裂解气体在二燃室内继续充分燃烧。二次燃烧室安装有进口二段式柴油燃烧机，燃烧机的开启幅度或关闭由设定温度自动控制。在起炉阶段，由于炉温较低，需要开启燃烧机对二燃室进行加热升温，热解气体自燃时，炉温会迅速上升并达到设定温度（900℃左右），助燃装置则自动关闭。燃烧装置具有安全保护装置，如果发生点火失败或故障熄灭，安全保护装置能自动切断燃料供应，燃烧机自动退出机构作用，自动将燃烧机退出，以避免燃烧机高温烧坏。焚烧系统进入正常工况后，二燃室靠热解烟气自燃并维持温度，不再使用燃烧机助燃，因此该炉型基本不耗油。由于二次燃烧室内温度达到850℃以上，烟气在此温度停留时间2秒以上，故烟气中的各种有害成分（包括剧毒气体二噁英），都会在二次燃烧室内得到充分的分解和消除。二燃室采用特殊结构形式，能使烟气在二燃室内激烈湍流，使烟气充分混合无死角，满足了垃圾焚烧的“3T”（Temperature 燃烧温度、Time 停留时间、Torrent 湍流度）原则，并且烟气经过旋流及折流，烟气中大颗粒烟尘被分离出来。

高温烟气直接进入余热锅炉，回收烟气热量产生饱和蒸汽（1.25MPa）。余热锅炉产生的蒸汽或热水可供利用。

1.6烟气净化处理系统

从二燃室出来的烟气含有氯化物、硫化物等酸性物质，同时被破解的 PCDF 在一定的温度区间和一定条件下可能再合成二噁英。因此，焚烧尾气必须通过净化系统进行处理。本系统烟气净化处理主要由加湿塔、活性碳/消石灰喷射装置、布袋除尘器等组成。

2　技术优点

（1）独特的立式炉和回转烘干窑构成生活垃圾双回路烘干热解焚烧系统。利用高温烟气烘干原生垃圾，成功解决低热值、高含水率、高灰分生活垃圾焚烧处置难题。这是其他炉型难以达到的，是一项重大的生活垃圾焚烧技术突破。

（2）布料器技术突破。采用具有实用新型专利的新型水冷板式耐高温布料器，有较长的使用寿命，有效解决了新型垃圾热解炉连续运转的布料问题。

（3）独特的内置二燃室余热锅炉构成高效率余热利用系统。此种组合设计优化了烟气燃烧和热交换结构，在“3T”原则得到更好满足的同时，大大提高锅炉效率。

（4）炉体采用多层保温和不粘壁技术设计的炉壁大大提高了炉子的热容量和炉温，确保垃圾在高温环境中充分热解焚烧和燃烬。

（5）独特的立式炉结构使垃圾焚烧燃烬层停留时间达16小时以上，保证了热灼减率控制在3%。

（6）独特的底部塔篦式旋转供风出渣技术使炉内供风十分均匀，燃烧风通过与炉渣的热交换升高了温度，因而提高了炉子的燃烧效率，同时可使炉渣破碎并以常温排出。

（7）旋流式的二次进风设计增加了烟气在高温段的紊流，延长烟气燃烧时间，减少死角，使有害物质的破解更加彻底。

（8）该炉具有48小时的压火功能，停炉检修48小时内可随时不需助燃直接启动，大大节约检修启动费用和启动时间。

（9）本系列垃圾焚烧炉的烟气处理系统吸收了国外领先的垃圾焚烧烟气处理技术，结合目前国内比较先进成熟的技术措施，采取控制烟气出口温度、延长烟气高温停留时间、控制烟气敏感温段急冷时间，以避免二噁英再合成、急冷除酸、喷活性碳/消石灰吸附和高效袋式除尘等烟气处理工艺措施，以确保烟气排放低于现行国家烟尘排放标准指标，该炉型的第二代设计将达到欧盟标准。

（10）焚烧厂占地面积小，外观整洁。

（11）系统的综合利用效果突出。焚烧过程产生的大量热能通过余热锅炉转化为水蒸气或热水加以利用，焚烧后产生的炉渣可以作为制砖原料利用。

3　结论

综上所述，利用焚烧处理生活垃圾是实现垃圾无害化、资源化、减量化处理的有效方法，符合国家有关部门关于积极鼓励社会各界参与垃圾减量处理设施建设投资多元化的产业政策，巨大的市场潜力吸引了许多企业投资进行垃圾焚烧设备的开发，目前已经形成了巨大的市场，并且是技术设备短缺型市场。本产品不仅具有国内领先的技术、填补了国内空白、能够很好地满足垃圾焚烧处理市场的需求，而且可以带动行业整体技术水平的提升，对改变目前国内垃圾焚烧处理率低的状况有很大的积极意义。

参考文献：

[1] 陈宋璇,黎小保. 生活垃圾焚烧发电中二噁英控制技术研究进展[J]. 环境科学与管理, 2012, 37(5): 89-93.

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