專利名稱：帶熱循環(huán)隧道窯的無污染垃圾焚燒法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種能徹底焚燒高水份、低熱值城市生活垃圾但不產(chǎn)生二次污染的方法。涉及垃圾焚燒、三廢利用和環(huán)保能源技術(shù)領(lǐng)域。
現(xiàn)有的城市生活垃圾焚燒爐，大多是在以煤為燃料的鍋爐和工業(yè)窯爐的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，這些焚燒爐能焚燒高熱值的煤碳，但難以焚燒高水份、低熱值的城市生活垃圾。國內(nèi)外在實際焚燒高水份、低熱值城市生活垃圾時，或在焚燒前對垃圾進(jìn)行分選、自瀝、堆酵、攪拌，或在焚燒爐中添加燃料以提高垃圾的可燃性，目前對熱值低于800kcal/kg，含水率高于50％的潮濕垃圾還沒有很好的焚燒方法，垃圾燃燒不充分導(dǎo)致外排的濃煙夾帶著大量劇毒和有害物質(zhì)，嚴(yán)重地污染了環(huán)境。
受垃圾現(xiàn)狀、技術(shù)能力和經(jīng)濟(jì)條件三大因素的制約，我國運(yùn)行中的城市生活垃圾焚燒廠數(shù)量不多，基本上分屬下列二種情況一種是采用國內(nèi)技術(shù)的焚燒廠，垃圾焚燒普遍不徹底，二次污染嚴(yán)重；另一種則為引進(jìn)國外的設(shè)備或技術(shù)的焚燒廠，深圳市市政環(huán)衛(wèi)綜合處理廠是國內(nèi)首家引進(jìn)型的焚燒廠，焚燒爐由三菱公司生產(chǎn)，該廠的袁宏偉和林文峰在《垃圾焚燒爐國產(chǎn)化之路小析》一文中指出“…與國外的垃圾相比，我國的城市生活垃圾具有低熱值、高水分、不易分選的特性，要處理好這樣的垃圾，沒有一套適合的焚燒工藝，光靠引進(jìn)國外的設(shè)備，我們認(rèn)為是不夠的?！缭谖覐S的低熱值垃圾焚燒工藝中，要求對進(jìn)廠原生垃圾在垃圾池內(nèi)進(jìn)行攪拌、分區(qū)堆酵、自瀝、排水等一系列操作，使得進(jìn)爐垃圾熱值基本能夠保持在約1100～1400kcal/kg，從而確保了垃圾焚燒的穩(wěn)定性，…垃圾燃燒產(chǎn)生的煙氣中含有HCl、NOX、重金屬、二惡英等有害成分，會對環(huán)境造成污染。目前我廠的煙氣處理方法為靜電除塵器加干式石灰法，即在煙氣中噴入Ca(OH)2粉末來去除HCl等成分，該方法的效率不高，為50％～60％，而且石灰耗量大、利用率低(15％左右)，會增加運(yùn)行費(fèi)用…”。
國外的高投入、高成本焚燒高熱值垃圾已形成了一個模式并在全球復(fù)制，我國臺灣省臺北市環(huán)保局所屬的北投焚化廠招標(biāo)引進(jìn)日本日立公司設(shè)備，總投資為2.45億美元，垃圾的噸處理費(fèi)為21.9美元(資料來源《臺灣城市生活垃圾焚燒處理現(xiàn)狀》作者鄭明輝，中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心，北京100085)。而臺灣類似的焚化廠有20多家，深圳、寧波、上海等地也先后在進(jìn)行嘗試。
日本、臺灣等地的垃圾焚化率超過70％，國內(nèi)的垃圾熱值低水份高變化大分選難產(chǎn)量世界第一，垃圾的無害化處理率不到10％，環(huán)境保護(hù)壓力大，這個現(xiàn)實在短時間內(nèi)難以改變，垃圾現(xiàn)狀和經(jīng)濟(jì)實力決定了國外的“三高”模式難以成為我國垃圾焚燒的發(fā)展方向。國外執(zhí)行嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，無害化已成為垃圾焚燒的重點(diǎn)，值得我們學(xué)習(xí)和借鑒。在技術(shù)上，國外的末端污染治理是治病式的，治標(biāo)不治本，在低熱值垃圾焚燒方面并無技術(shù)優(yōu)勢，與我們在同一條起跑線上，在垃圾現(xiàn)狀、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)三大制約因素的重重包圍中，開發(fā)出將低熱值垃圾徹底焚燒而不產(chǎn)生二次污染已成為技術(shù)關(guān)鍵，以目前的方法不能維持正常燃燒的、熱值僅數(shù)百kcal/kg的濕垃圾一旦成為一種清潔燃料，一切便迎刃而解節(jié)省焚燒廠的占地、節(jié)省設(shè)備投資、節(jié)省處理費(fèi)用、獲得最多的熱能、爐渣得到利用。
本發(fā)明的目的是提供一種能徹底焚燒高水份、低熱值城市生活垃圾但不產(chǎn)生任何三廢二次污染、不需要外購燃料和電能、副產(chǎn)品用途廣泛商業(yè)利用價值高、無昂貴的環(huán)保設(shè)施、造價低、運(yùn)行費(fèi)用能夠以產(chǎn)品銷售的收入來支付并能贏利、環(huán)保達(dá)到國際先進(jìn)水平的方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的低熱值、高水份的原生城市生活垃圾直接破碎至5～20Cm后送入轉(zhuǎn)爐烘干熱解，可將垃圾的含水率由80％減至3％，轉(zhuǎn)爐傾斜安裝，進(jìn)料端在高位，出料端在低位插入沸騰焚燒爐的沸騰燃燒室，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)爐的轉(zhuǎn)速能使不同含水率的垃圾得到相同的烘干效果，轉(zhuǎn)爐工作時，轉(zhuǎn)爐內(nèi)壁的角形凸齒用來翻動、分散和推進(jìn)垃圾，質(zhì)量較大、燃點(diǎn)和硬度較高的垃圾對爐壁進(jìn)行摩擦清理，以防爐壁結(jié)焦。垃圾在爐內(nèi)向前翻滾最終落入沸騰焚燒爐內(nèi)，烘干的熱源引自沸騰焚燒爐的高溫廢氣的一部分，溫度為600～800℃的廢氣進(jìn)入轉(zhuǎn)爐，烘干垃圾后進(jìn)入熱循環(huán)隧道窯，余熱得到利用，有害物得以凈化；沸騰焚燒爐排出的高溫廢氣，一部份入轉(zhuǎn)爐烘干垃圾，其余直接進(jìn)入熱循環(huán)隧道窯，在窯內(nèi)950～1050℃的高溫焙燒帶復(fù)燃5秒種，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國內(nèi)外一至認(rèn)為的2秒，二惡英被完全分解，在1050℃的高溫氧化條件下，煙氣中的有害物被徹底分解、燃燒，余下少量的輕質(zhì)金屬氧化物飛灰隨著煙氣經(jīng)過熱循隧道窯的高溫干燥帶、中溫干燥帶、低溫預(yù)熱排潮帶時被磚坯所吸附，固化到磚內(nèi)的金屬不具放射性對環(huán)境無害，煙氣中的HCl、SO2、NOX等酸性氣體與磚坯中(約5％)的堿性和兩性氧化物發(fā)生中和反應(yīng)而被脫除，氣體干凈排放。
熱循環(huán)隧道窯的頂部有多重互不相通的空心夾層，夾層內(nèi)可流通干凈熱氣、煙氣和水汽，沸騰焚燒爐座落在熱循環(huán)隧道窯的窯頂，沸騰焚燒爐所需的助燃熱空氣由風(fēng)機(jī)鼓入，助燃熱空氣經(jīng)過熱循環(huán)隧道窯的窯頂夾層時被預(yù)熱至800℃，沸騰焚燒爐焚燒垃圾時的溫度為850～950℃，無垃圾時的常年爐溫為800℃。
熱循環(huán)隧道窯分成5到11個帶，分別起到排潮、預(yù)熱、干燥、焙燒、保溫和冷卻作用，每帶分別設(shè)置2至20對吸口或噴口，在高溫分區(qū)帶設(shè)置熱空氣補(bǔ)給閘4至30個，高溫混合氣流排放閘2至8對，低溫分區(qū)帶設(shè)置冷卻門2至8對，窯底筑有寬0.6～2米的檢查通道，高溫和中溫帶之間留有2～10條膨脹縫隙。針對垃圾無規(guī)則變化的特性，共有6臺風(fēng)機(jī)通過熱循環(huán)隧道窯的窯頂夾層和外部煙管，進(jìn)行爐窯之間干凈氣體和煙氣的供給和調(diào)配，對熱循環(huán)隧道窯進(jìn)行低溫回流換熱循環(huán)和高溫回流換熱循環(huán)，通過回流換熱循環(huán)和煙氣的調(diào)配來實施補(bǔ)熱、排熱、冷卻、加氧和切氧，有效地實現(xiàn)了在不同季節(jié)和氣候，不同垃圾燃料條件下熱循環(huán)隧道窯的正常運(yùn)行，從而保證了對垃圾沸騰焚燒爐和轉(zhuǎn)爐的全過程控制。
垃圾經(jīng)沸騰焚燒后留下的爐渣配入煤矸石，經(jīng)破碎、成型后送入熱循環(huán)隧道窯焙燒成磚，煤矸石的熱值為600～1200kcal/kg，均值不到煙煤的20％，國內(nèi)被拋棄占地堆放的煤矸石已達(dá)數(shù)十億噸，煤矸石和垃圾焚燒后的爐渣摻混制磚，符合國家的產(chǎn)業(yè)政策，京穗等地為保護(hù)農(nóng)田禁用粘土制磚，煤矸石的綜合利用受政府鼓勵并可享受政策優(yōu)惠，煤矸石制磚不用粘土不需燃料，還能消納垃圾焚燒后的爐渣，一個日處理生活垃圾1000噸的焚燒廠每年產(chǎn)磚一億塊，效益可觀。
垃圾在徹底焚燒時放熱量大，熱循環(huán)隧道窯保溫帶的溫度為600～1050℃，沸騰焚燒爐的溫度為800～950℃，在這些高溫區(qū)裝上水冷壁管和過熱管，生產(chǎn)過熱蒸氣發(fā)電滿足焚燒廠的用電需要。
本發(fā)明與現(xiàn)有國內(nèi)外的垃圾焚燒方法相比，有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明是一個目的明確的系統(tǒng)，轉(zhuǎn)爐、沸騰焚燒爐和熱循環(huán)隧道窯是系統(tǒng)的三個元素，三者間關(guān)聯(lián)并相互作用，該系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是適應(yīng)性強(qiáng)能適應(yīng)垃圾種類、熱值、含水率變化以及季節(jié)和氣候的變化，磚坯原料除了煤矸石之外，其他含有少量熱值的工業(yè)固廢可代用，粉煤灰、洗煤廠的煤泥配電廠的爐渣均是很好的選擇；熱循環(huán)隧道窯常年連續(xù)運(yùn)行，沸騰焚燒爐和轉(zhuǎn)爐有垃圾就工作，無垃圾就停，不受焚燒量的限制。
2、本發(fā)明符合垃圾處理減量化的要求，爐渣的利用使進(jìn)廠垃圾的減容達(dá)100％，垃圾和煤矸石等工業(yè)固廢同時減容。
3、本發(fā)明符合垃圾處理無害化的要求，不需要環(huán)保設(shè)備，對二次污染的防治采用治本的源頭控制而非被動的末端治理，廢氣在焚燒廠的生產(chǎn)工藝中得到凈化，廢水廢渣制磚，清潔生產(chǎn)，焚燒廠無三廢外排，環(huán)保達(dá)到國際先進(jìn)水平。
4、本發(fā)明符合垃圾處理資源化的要求，系統(tǒng)能耗低，不需要輔助燃料，爐渣制成建材出售，電能自給，有蒸氣外供或可建溫水泳池等配套公共設(shè)施。
5、本發(fā)明經(jīng)濟(jì)性好，國產(chǎn)化設(shè)備造價低，建設(shè)周期短，運(yùn)行費(fèi)用極低，焚燒廠有暢銷產(chǎn)品帶來固定的收入，突破了國內(nèi)外焚燒廠均需政府補(bǔ)貼的禁區(qū)。
6、本發(fā)明嚴(yán)謹(jǐn)可靠，由發(fā)明者設(shè)計、生產(chǎn)和調(diào)試的沸騰爐和熱循環(huán)隧道窯已穩(wěn)定運(yùn)行了二十多年，每三年進(jìn)行一次檢修，操作極為方便。
本發(fā)明的實施例是一個日處理城市生活垃圾300噸的垃圾焚燒系統(tǒng)，垃圾減容量100％，無三廢外排，該垃圾焚燒系統(tǒng)由轉(zhuǎn)爐、沸騰焚燒爐、熱循環(huán)隧道窯各一臺及配套設(shè)施組成。

圖1為系統(tǒng)工藝設(shè)備流程圖，圖2為設(shè)備位置圖，圖3為熱循環(huán)隧道窯的一個剖面圖。
待處理的城市生活垃圾經(jīng)破碎機(jī)破碎至5-20cm后，送入轉(zhuǎn)爐1中烘干熱解，垃圾的含水率由80％減至3％，干垃圾隨后落入沸騰焚燒爐7焚燒；沸騰焚燒爐7排出的800℃高溫廢氣，一部分途經(jīng)煙氣循環(huán)管4、轉(zhuǎn)爐1、6#風(fēng)機(jī)進(jìn)入熱循環(huán)隧道窯12，其余的廢氣經(jīng)由5#風(fēng)機(jī)、煙道5進(jìn)入熱循環(huán)隧道窯12，在熱循環(huán)隧道窯12的高溫焙燒帶1050℃氧化氣氛中燃燒5秒鐘，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國內(nèi)外一至認(rèn)為的2秒，二惡英被完全分解，余下少量的輕質(zhì)飛灰和酸性氣體在熱循環(huán)隧道窯12的干燥預(yù)熱排潮帶被磚坯吸附凈化，最后由1#風(fēng)機(jī)經(jīng)過煙囪排向大氣。
熱循環(huán)隧道窯12的頂部有多重互不相通的空心夾層9，夾層9內(nèi)可流通干凈熱氣、煙氣和水汽，沸騰焚燒爐7座落在熱循環(huán)隧道窯12的窯頂，沸騰焚燒爐7所需的助燃熱空氣由7#風(fēng)機(jī)鼓入，助燃熱空氣經(jīng)過熱循環(huán)隧道窯12窯頂夾層9時被預(yù)熱至800℃，沸騰焚燒爐焚燒垃圾時的溫度為850～950℃。無垃圾時的常年爐溫為800℃。
熱循環(huán)隧道窯12全長80至180米，窯底筑有寬0.6～2米的檢查通道11，2#、3#、4#風(fēng)機(jī)對熱循環(huán)隧道窯12進(jìn)行回流換熱循環(huán)，垃圾倉的濁氣由8#風(fēng)機(jī)引入熱循環(huán)隧道窯12。
沸騰焚燒爐7產(chǎn)生的爐渣配入煤矸石，經(jīng)破碎、成型后送入熱循環(huán)隧道窯12焙燒成磚，煤矸石的平均熱值為900kcal/kg，垃圾和煤矸石燃燒時放出大量熱能，例如熱循環(huán)隧道窯12保溫帶燃燒室10的溫度為600～1050℃，沸騰焚燒爐7燃燒室3的溫度為800～950℃，裝上水冷壁管和過熱管，生產(chǎn)過熱蒸氣發(fā)電滿足焚燒廠的用電需要。
權(quán)利要求
1.一種能徹底焚燒高水份、低熱值城市生活垃圾但不產(chǎn)生二次污染的方法，其特征在于原生城市生活垃圾經(jīng)由轉(zhuǎn)爐烘干熱解、沸騰焚燒爐焚燒、熱循環(huán)隧道窯對煙氣進(jìn)行凈化，爐渣制磚，由三個燃燒室之間的關(guān)聯(lián)控制實現(xiàn)了對高水份、低熱值垃圾的徹底焚燒。垃圾焚燒產(chǎn)生的二次污染物在燃燒中得以消納。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種方法，其特征在于原生垃圾不經(jīng)過分選、自瀝、堆酵、攪拌等工序，經(jīng)破碎后直接進(jìn)入轉(zhuǎn)爐烘干熱解，烘干的熱源引自沸騰焚燒爐的高溫廢氣的一部分，溫度為600℃至800℃的廢氣進(jìn)入轉(zhuǎn)爐，烘干垃圾后進(jìn)入熱循環(huán)隧道窯，余熱得到利用，有害物得以凈化；沸騰焚燒爐排出的高溫廢氣，一部份入轉(zhuǎn)爐烘干垃圾，其余直接進(jìn)入熱循環(huán)隧道窯，在窯內(nèi)950℃～1050℃的高溫焙燒帶復(fù)燃5秒鐘，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國內(nèi)外一至認(rèn)為的2秒，二惡英被完全分解，固體顆粒物在隧道窯的干燥排潮帶被磚坯吸附，煙氣干凈排放。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種方法，其特征在于熱循環(huán)隧道窯的頂部有多重互不相通的空心夾層，夾層內(nèi)可流通干凈熱氣、煙氣和水汽，干凈氣體在夾層內(nèi)被預(yù)熱到800℃后進(jìn)入沸騰焚燒爐內(nèi)，焚燒已被烘干熱解的垃圾。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種方法，其特征在于轉(zhuǎn)爐的出料端以一定的角度插入沸騰焚燒爐的沸騰燃燒室，轉(zhuǎn)爐的轉(zhuǎn)速可以調(diào)節(jié)，沸騰焚燒爐座落在熱循環(huán)隧道窯高溫焙燒帶的窯頂，共有6臺風(fēng)機(jī)通過窯頂?shù)膴A層和外部煙管進(jìn)行爐窯之間干凈氣體和煙氣的供給和調(diào)配，并對熱循環(huán)隧道窯進(jìn)行高溫回流換熱循環(huán)和低溫回流換熱循環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種方法，其特征在于在熱循環(huán)隧道窯燒成的磚坯內(nèi)配入超量熱能，磚坯的原料由工業(yè)固廢煤矸石、垃圾焚燒后的爐渣等組成，在隧道窯點(diǎn)火后不再需要投加燃料，依靠磚坯內(nèi)的熱能連續(xù)365天不間斷運(yùn)行，通過控制磚坯內(nèi)的配熱量來焚燒不同熱值的垃圾，而位于熱循環(huán)隧道窯上方的沸騰焚燒爐，在無垃圾可燒時一直處于高溫待燒狀態(tài)，垃圾進(jìn)入爐內(nèi)就立即焚燒，并可無數(shù)次反復(fù)進(jìn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種方法，其特征在于在熱循環(huán)隧道窯的保溫帶和沸騰焚燒爐內(nèi)安裝了鍋爐管，以保溫帶600℃至1050℃和沸騰焚燒爐850℃的高溫生產(chǎn)過熱蒸氣，用于發(fā)電完全可滿足垃圾焚燒廠內(nèi)設(shè)備和配套公眾文體設(shè)施的用電需求。
全文摘要
一種能徹底焚燒高水份、低熱值城市生活垃圾但不產(chǎn)生二次污染的方法。本發(fā)明涉及垃圾焚燒、三廢利用和環(huán)保能源技術(shù)領(lǐng)域。破碎后的垃圾在轉(zhuǎn)爐內(nèi)烘干熱解，接著進(jìn)入沸騰焚燒爐焚燒，焚燒爐的煙氣被引入熱循環(huán)隧道窯，煙氣中的有害物質(zhì)在熱循環(huán)隧道窯1050℃的高溫焙燒帶復(fù)燃5秒鐘，大于國內(nèi)外一致認(rèn)為的2秒，隨后再被熱循環(huán)隧道窯干燥排潮帶內(nèi)的磚坯所吸附而得到充分凈化。爐渣配入煤矸石后由熱循環(huán)隧道窯焙燒制磚，垃圾焚燒時無二次污染，不需要外購電力和燃料等能源。
文檔編號F23G5/46GK1459585SQ0211782
公開日2003年12月3日 申請日期2002年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月22日
發(fā)明者歐書信, 胡曉農(nóng), 舒梅男 申請人:歐書信, 胡曉農(nóng), 舒梅男