專利名稱：抑制二惡英類物質(zhì)生成的垃圾焚燒系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及垃圾焚燒技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種抑制二惡英類物質(zhì)生成的 垃圾焚燒系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
城市的生活垃圾是人類活動的伴隨產(chǎn)物。隨著城市人口增加和城市生活水平的提 高，城市生活垃圾產(chǎn)量日益增長。日益增加的城市生活垃圾嚴重污染著人類的生活環(huán)境。如 何實現(xiàn)城市生活垃圾無害化、減容化和資源化的“三化”處理已成為全世界關(guān)注的焦點。在 常見的垃圾處理方法中，垃圾焚燒由于處理垃圾的無害化徹底、減容化程度深以及可能源 化利用等優(yōu)點而成為城市生活垃圾處理的主流。但是，垃圾焚燒容易產(chǎn)生二次污染，特別是垃圾焚燒所生成的二惡英類物質(zhì) 具有很大的危害性。二惡英類物質(zhì)是指含有一個或兩個氧鍵連接兩個苯環(huán)的含氯有 機化合物，是一種無色無味、毒性嚴重的脂溶性物質(zhì)，是結(jié)構(gòu)和性質(zhì)都很相似的、包 含眾多同類物或異構(gòu)體的兩大類有機化合物，其化學名稱分別叫多氯代二苯并二惡 英類物質(zhì)(polychlorinated dibenzo-p-dioxins,簡稱PCDD)和多氯代二苯并呋喃 (polychlorinated dibenzofurans，簡稱PCDFs)。二惡英類物質(zhì)沒有任何用途，在自然環(huán)境 中很難被降解，更重要的是，其毒性極大。因此，在垃圾焚燒過程中，如何抑制二惡英類物質(zhì) 的生成是目前垃圾處理研究的熱點。垃圾焚燒過程中二惡英類物質(zhì)的形成有兩方面的原因一方面是混入垃圾中的二 惡英類物質(zhì)，另一方面是垃圾焚燒過程中產(chǎn)生二惡英類物質(zhì)。在垃圾焚燒過程中產(chǎn)生二惡 英類物質(zhì)的形成機理有三種①高溫合成，即高溫氣相生成rcDD/Fs。在垃圾進入焚燒爐，經(jīng)過干燥、預熱階段后 開始燃燒，部分垃圾尤其是大塊垃圾在燃燒時可能會處于局部的缺氧燃燒狀態(tài)，此時會生 成一些不完全燃燒產(chǎn)物。垃圾中的氯如有機氯和無機氯，在燃燒時絕大多數(shù)會以HCl的形 式釋放出來，并在催化劑的作用下部分轉(zhuǎn)化為Cl和Cl2。Cl和Cl2均可氯化上述不完全燃 燒產(chǎn)物，生成氯代的不完全燃燒產(chǎn)物，進而通過聚合反應生成PCDD/Fs。研究表明，該反應的 最佳溫度范圍為500 800°C。②前驅(qū)物合成，不完全燃燒物及飛灰表面的不均勻催化反應可形成多種有機氣相 前驅(qū)物，如多氯聯(lián)苯、氯酚、氯苯和二苯醚等。這些前驅(qū)物通過熱降解和分子重排生成PCDD/ Fs，形成過程發(fā)生于前驅(qū)物吸附濃縮漂浮微粒時。微粒表面的活性位點可促進PCDD/Fs的 形成。并且，當無機氯化物被吸附于微粒上時可催化PCDD/Fs的形成反應。該反應最適宜溫 度為250 450°C (也有研究認為220 500°C )，溫度過高或過低反應都會受到抑制。通 過這一機理生成P⑶D/Fs有以下幾個關(guān)鍵條件a、前驅(qū)物的存在；b、具有較大比表面積和 吸附能力的多孔微粒，如飛灰、受熱面或煙道內(nèi)的積灰；C、活性位點未燃盡碳；d、催化劑 無機氯化物，尤其是氯化銅、氯化鐵等過渡金屬氯化物；e、反應的溫度范圍250 450°C。③低溫從頭合成，在這個機理中，P⑶D/Fs是由那些與其分子結(jié)構(gòu)不相似的非前驅(qū)物合成。這些非前驅(qū)物包括石油產(chǎn)品、聚氯乙烯、聚苯乙烯、纖維素、木質(zhì)素、焦炭、煤、碳微 粒和氯化氫氣體。從頭合成反應過程主要為飛灰中少量殘留的碳緊密地吸附在飛灰顆粒 的氣孔中，當空氣流過飛灰時，空氣中的氧擴散到氣孔中與天然碳(大分子碳)發(fā)生反應， 即大分子碳的氧化降解，同時氯從飛灰表面金屬氯化物的配位體傳輸?shù)酱蠓肿犹贾?，形?氯代的芳香族化合物，再進一步生成PCDD/Fs。大量的試驗、研究結(jié)果表明從頭合成反應生 成的二惡英類物質(zhì)含量與以下條件緊密相關(guān)a、溫度，從頭合成二惡英類物質(zhì)最低溫度為 200°C，最佳溫度窗口為300 350°C和450°C左右；b、飛灰中碳的含量及形態(tài)；C、金屬催化 劑，是從頭合成反應必不可少的條件之一，而二價銅被公認為最有效的促進PCDD/Fs生成 的催化劑，也有研究認為二價鐵和三價鐵也有與銅相同的催化能力；d、氧氣在從頭合成反 應中起重要作用，在碳的氣化、氯氣的產(chǎn)生過程中均需要氧的貢獻；e、氯源是PCDD/Fs形成 必不可少的元素，一般認為的Cl2氯化能力高于HC1。上述三種機理在垃圾焚燒過程產(chǎn)生rcDD/Fs中有著或多或少的作用，一般認為機 理②和機理③的貢獻占主要部分。但是具體由哪一種機理起主導作用，還要取決于爐型、焚 燒系統(tǒng)的設(shè)計、燃燒條件、燃料成分、運行狀態(tài)等多種因素的影響。根據(jù)上述二惡英類物質(zhì)的生成機制可知，破壞掉二惡英類物質(zhì)生成的條件是抑制 二惡英類物質(zhì)生成的一個重要途徑。目前通行的、應用最廣泛的除去垃圾焚燒煙氣二惡英類物質(zhì)工藝，是在尾部煙氣 處理裝置中(脫酸塔或布袋除塵器)向煙道內(nèi)噴入粉末狀活性炭(或其他多孔、高比表面 積的微粒)，再結(jié)合布袋除塵器，通過吸附、過濾等作用，除去煙氣中的二惡英類物質(zhì)，從而 達到使焚燒煙氣排放二惡英類物質(zhì)達標的目的。與之類似的還有尾部設(shè)置活性炭吸附塔的 工藝。這種工藝十分有效，技術(shù)也很成熟。但上述工藝僅僅是把煙氣中的污染物進行了轉(zhuǎn)移，將二惡英類物質(zhì)吸附到活性炭 再歸集至飛灰中。雖然煙氣中二惡英類物質(zhì)的含量降低了，但飛灰中卻由于二惡英類物質(zhì) 含量的上升而增加了其危險性，毒性更大，也更不容易處理。因此，這種處理工藝絲毫沒有 減少垃圾焚燒產(chǎn)生二惡英類物質(zhì)的總量，并非真正意義上的二惡英類物質(zhì)治理技術(shù)。此外， 吸附二惡英類物質(zhì)需要高品質(zhì)的粉末活性炭，其高昂的價格，也使得這種工藝的運行費用 非常高，一般垃圾焚燒廠恐難以承受。另外，在危險廢棄物焚燒系統(tǒng)常用急冷法控制PCDD/Fs的生成。一般為設(shè)置急冷 塔，向煙氣中噴入大量霧化水，使煙氣由600°C以上迅速降溫至200°C以下。避免在該溫度 區(qū)間內(nèi)通過機理②和機理③生成PCDD/Fs。但這種工藝對焚燒熱能的回收非常不利，在大型 生活垃圾焚燒系統(tǒng)中沒有采用。此外，還有通過尾部設(shè)置金屬觸媒降解以及紫外光降解P⑶D/Fs裝置來控制二惡 英類物質(zhì)排放的技術(shù)，但目前都處于試驗階段，尚無成熟可靠的工藝可供實施。而且垃圾成 分極為復雜和不穩(wěn)定，焚燒產(chǎn)物中含有大量可使催化劑中毒的物質(zhì)，金屬觸媒和紫外光降 解能否適用尚待考證?，F(xiàn)有技術(shù)還有一種在焚燒煙氣投加改性鈣基、硫基等阻滯劑，在煙氣降溫過程中 阻滯PCDD/Fs生成的技術(shù)，已經(jīng)有大量試驗和研究證明是有一定效果的。例如，鈣基阻滯劑 可通過與前驅(qū)物(主要是氯酚和氯苯)反應而阻滯其合成PCDD/Fs ；硫基阻滯劑通過與氯 源反應以及使PCDD/Fs生成反應的催化劑中毒等途徑阻滯PCDD/Fs生成。但是依靠阻滯劑來控制P⑶D/Fs的生成也有很大的弊端已有的阻滯劑類型均只是通過破壞生成P⑶D/Fs 的部分反應機理來控制其生成，無法實現(xiàn)全面的阻滯；需要加入的組織及數(shù)量往往較多，大 量阻滯劑的加入一方面使得運行成本偏高，另一方面對焚燒系統(tǒng)的副作用也很明顯。比如， 鈣基阻滯劑可能會造成的飛灰量增加、尾部積灰、受熱面磨損等問題。而硫基阻滯劑反應中 可能產(chǎn)生的二氧化硫、三氧化硫本身也是一種二次污染物，同樣需要重點控制。因此阻滯劑 的使用還需要注意與其他控制手段共同作用，減少阻滯劑用量，降低其帶來的副作用。雖然現(xiàn)代的機械爐排垃圾焚燒爐已經(jīng)非常先進，技術(shù)也很成熟。但采用機械爐排 垃圾焚燒爐系統(tǒng)焚燒垃圾依然存在以下缺點1、垃圾燃燒不均勻，機械爐排垃圾焚燒爐燃燒方式一般為層燃或表面燃燒，這種 燃燒方式?jīng)Q定了其無法達到流化床焚燒爐的均勻、高湍流燃燒。即這種燃燒方式更容易生 成不完全燃燒產(chǎn)物，包括殘?zhí)?、前?qū)物、大分子碳等等。垃圾進入爐膛后，存在較長的干燥、預熱時間，在這一階段會產(chǎn)生較多的P⑶D/Fs。2、機械爐排垃圾焚燒爐系統(tǒng)一般不設(shè)置高溫分離裝置，雖然其產(chǎn)生的飛灰含量相 對流化床爐少，但是飛灰中含碳量卻更高。根據(jù)上述二惡英類物質(zhì)的生成機理，上述缺點都使得機械爐排垃圾焚燒爐較流化 床爐型更易于生成rcDD/Fs。有研究證實，流化床垃圾焚燒爐生成的二惡英類物質(zhì)含量遠低 于爐排爐。另外，現(xiàn)有焚燒爐的垃圾給料系統(tǒng)大多不設(shè)置金屬分選裝置，即使有金屬分選裝 置，也多用于鐵的分選，很少設(shè)置有色金屬的分選裝置。因而，導致大量銅、鐵等金屬進入爐 膛參與燃燒，而銅、鐵等化合物均為PCDD/Fs生成反應的重要催化劑，會促進PCDD/Fs的生 成?，F(xiàn)有焚燒爐的垃圾給料系統(tǒng)很少設(shè)置垃圾破碎裝置，因而，燃料尺寸相差懸殊，大 塊垃圾會直接進入爐膛，而大塊垃圾燃燒時易形成局部缺氧的環(huán)境，更容易生成不完全燃 燒產(chǎn)物。目前各種爐型的垃圾焚燒爐都存在尾部受熱面積灰的問題，積灰一方面影響了傳 熱，另一方面受熱面的積灰中富集了大量過渡金屬氯化物和殘?zhí)?，并且具有較大的比表面 積。為焚燒煙氣降溫階段PCDD/Fs的生成提供了反應表面和催化劑。目前，大型垃圾焚燒系統(tǒng)均為熱量回收利用，同時使煙氣降溫?，F(xiàn)有的受熱面布置 未考慮對二惡英類物質(zhì)生成的控制。已有的垃圾焚燒系統(tǒng)中尚未有通過投加阻滯劑來控制焚燒煙氣在降溫階段生成 PCDD/Fs的實例。也有關(guān)于氧化鈣阻滯劑應用于垃圾焚燒煙氣的專利技術(shù)，其特征為應用于 鍋爐換熱器之后的尾氣排放裝置中。這與焚燒爐中的實際應用可能有一定差別，而且不能 完全覆蓋rcDD/Fs生成的溫度區(qū)間。綜上，現(xiàn)有的垃圾焚燒系統(tǒng)中很少有基于減少二惡英類物質(zhì)生成而進行的系統(tǒng)、 全面的優(yōu)化設(shè)計。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種抑制二惡英類物質(zhì)生成的垃圾焚燒 系統(tǒng)，通過對垃圾焚燒系統(tǒng)進行全面的優(yōu)化設(shè)計，能夠從根本上阻止二惡英類物質(zhì)的生成，有效遏制二惡英類物質(zhì)對環(huán)境的污染，又能夠有效回收利用垃圾焚燒產(chǎn)生的熱能。為了解決上述問題，本實用新型公開了一種抑制二惡英類物質(zhì)生成的垃圾焚燒系 統(tǒng)，包括流化床垃圾焚燒爐、余熱鍋爐，還包括第一分離裝置、外置換熱器、阻滯劑投加裝 置；其中，流化床垃圾焚燒爐、第一分離裝置和余熱鍋爐依次順序連接；所述外置換熱器連 接于所述第一分離裝置和流化床垃圾焚燒爐之間，用于將分離下來的返料灰經(jīng)返料斜管返 回所述流化床垃圾焚燒爐的爐膛中循環(huán)燃燒，同時利用返料灰的熱量加熱蒸汽；所述阻滯 劑投加裝置用于根據(jù)不同的阻滯劑和運行工況從系統(tǒng)各部分加入阻滯劑。優(yōu)選的，所述阻滯劑投加裝置將阻滯劑從爐膛加入、與垃圾混合后加入、從所述外 置換熱器出口加入或從第一分離裝置之后的尾部煙道中加入。優(yōu)選的，所述第一分離裝置為旋風分離器，通過對流煙道與所述余熱鍋爐的一端 連接。優(yōu)選的，所述焚燒系統(tǒng)還包括垃圾給料及預處理裝置，與所述流化床垃圾焚燒爐 的垃圾給料口連接。優(yōu)選的，所述垃圾給料及預處理裝置進一步包括依次連接的垃圾破碎設(shè)備、金屬 分選設(shè)備和垃圾給料設(shè)備。優(yōu)選的，所述金屬分選設(shè)備進一步包括磁性金屬磁選設(shè)備和有色金屬分選設(shè)備。優(yōu)選的，在所述余熱鍋爐中設(shè)置有將煙氣從600°C降至200°C只需要3 4秒鐘的 大量、緊湊的受熱面。優(yōu)選的，所述余熱鍋爐中的受熱面設(shè)有包括爆炸波吹灰設(shè)備和/或機械振打設(shè)備 的防積灰裝置。優(yōu)選的，在煙氣溫度降至400°C 200°C處，設(shè)置第二分離裝置。優(yōu)選的，所述第二分離裝置為轉(zhuǎn)向風室。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點考慮到現(xiàn)有的垃圾焚燒系統(tǒng)在治理二惡英類物質(zhì)產(chǎn)生方面存在各種不同的缺陷， 我們提出了一種綜合的、優(yōu)化設(shè)計的抑制二惡英類物質(zhì)生成的垃圾焚燒系統(tǒng)。通過對原生 垃圾進行破碎和金屬分離預處理，對高溫煙氣進行氣固分離，在優(yōu)化的垃圾焚燒系統(tǒng)中加 入阻滯劑，在煙氣溫度降至400°C 200°C處，設(shè)置第二分離裝置，進一步分理出煙氣中的 未完全燃燒產(chǎn)物的含量，飛灰含量，重金屬、氯化物等的含量。全面破壞PCDD/Fs生成的條 件，徹底阻止二惡英類物質(zhì)的生成，從根本上消除垃圾焚燒產(chǎn)生的二惡英類物質(zhì)污染。

圖1是本實用新型抑制二惡英類物質(zhì)生成的垃圾焚燒系統(tǒng)實施例的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是垃圾給料及預處理裝置實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型抑制二惡英類物質(zhì)生成的垃圾焚燒系統(tǒng)優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示 意圖；圖4是本實用新型垃圾焚燒過程的示意圖；圖5是本實用新型垃圾焚燒后降溫處理過程的示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，
以下結(jié)合附圖和具 體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。參照圖1，示出了本實用新型一種抑制二惡英類物質(zhì)生成的垃圾焚燒系統(tǒng)實施例 的結(jié)構(gòu)框圖，包括流化床垃圾焚燒爐11、第一分離裝置12、外置換熱器13、余熱鍋爐14，阻 滯劑投加裝置15。上述流化床垃圾焚燒爐11、第一分離裝置12和余熱鍋爐14依次順序連接。其中，所述第一分離裝置12位于所述焚燒爐11的爐膛出口處，通過煙道與余熱鍋 爐14的一端相連接，用于分離從焚燒爐中產(chǎn)生的包括飛灰的高溫煙氣，通過該分離裝置進 行的是高溫煙氣的分離。第一分離裝置12可以為高效旋風分離器。外置換熱器13連接于第一分離裝置12和流化床垃圾焚燒爐11之間，外置換熱器 13內(nèi)可以設(shè)置高溫過熱器，用于將分離并經(jīng)過高溫換熱后的返料灰經(jīng)返料斜管返回流化床 垃圾焚燒爐11爐膛的燃燒室中循環(huán)燃燒，同時利用返料灰的熱量加熱蒸汽。上述余熱鍋爐14用于回收熱能，并采用現(xiàn)有技術(shù)中的任何其他的手段，進行的垃 圾焚燒所產(chǎn)生熱量的利用以及尾氣的凈化，本實用新型在此不做限定。比如，可以將分離后 的高溫煙氣依次經(jīng)過高溫過熱器、輻射受熱面、低溫過熱器，對流管束、省煤器、空氣預熱器 等設(shè)備進行熱量回收利用，最后進入尾氣凈化裝置進行凈化處理，以實現(xiàn)城市生活垃圾無 害化、減容化和資源化的“三化”處理。上述受熱面形式、順序均不作限定，可使用現(xiàn)有技術(shù) 任何形式的受熱面進行熱量回收利用。阻滯劑投加裝置15根據(jù)不同的阻滯劑和運行工況與系統(tǒng)各部分配合加入阻滯 劑。阻滯劑投加裝置15加入阻滯劑的方式可以為從爐膛加入、與垃圾混合后加入、從外置 換熱器出口加入或從旋風分離器之后的尾部煙道中加入。本實用新型實施例設(shè)置了阻滯劑投加裝置，更徹底地阻斷了 P⑶D/Fs在煙氣降溫 過程中生成。本阻滯劑投加裝置并不限定所用阻滯劑，可選用任何類型、有效的阻滯劑，可 以通過氣力輸送的方式加入阻滯劑，具有很大的靈活性。阻滯劑加入點可選擇在爐膛、外置 換熱器、高效旋風分離器或煙道。上述加入點可單獨選擇其中的一種，也可幾種同時采用。作為本實用新型的優(yōu)選實施例，上述系統(tǒng)還包括垃圾給料及預處理裝置10，與流 化床垃圾焚燒爐11的垃圾給料口連接。參照圖2示出的垃圾給料及預處理裝置實施例的 結(jié)構(gòu)示意圖，上述垃圾給料及預處理裝置10可以進一步包括垃圾破碎設(shè)備101、金屬分選 設(shè)備102和垃圾給料設(shè)備103，上述三個設(shè)備依次順序連接。其中，垃圾破碎設(shè)備101用于將原生垃圾中的大塊垃圾破碎為小的、均勻粒度的 垃圾。金屬分選設(shè)備102可以除去垃圾中的大部分鐵、銅等金屬成份。金屬分選設(shè)備102 又可以具體包括磁性金屬磁選設(shè)備112和有色金屬分選設(shè)備122。上述磁性金屬磁選設(shè) 備112用于分離出原生垃圾中的鐵、鋼等磁性金屬；有色金屬分選設(shè)備122用于分離出原生 垃圾中的銅、鋁等有色金屬。垃圾給料設(shè)備103與流化床垃圾焚燒爐11的垃圾給料口連接，用于將預處理后的 垃圾輸送到流化床垃圾焚燒爐的爐膛中焚燒。與上述實施例相比較，本優(yōu)選實施例增加了垃圾給料及預處理裝置10。原生垃圾經(jīng)過其中的垃圾破碎設(shè)備101后，其中的大塊垃圾破碎為均勻粒度的垃圾，進入金屬分選 設(shè)備102，由磁性金屬磁選設(shè)備112分離出鐵、鋼等磁性金屬，之后，由有色金屬分選設(shè)備 122分離出銅、鋁等有色金屬。除去垃圾中的大部分鐵、銅等金屬成分。然后通過垃圾給料 設(shè)備103，均勻、定量的送入到焚燒爐膛中。經(jīng)過破碎和金屬分離之后的垃圾粒度更均勻，更容易在爐膛中均勻分布和燃燒，減 少了大塊垃圾燃燒時局部缺氧現(xiàn)象的產(chǎn)生。金屬分選設(shè)備102除去垃圾中絕大多數(shù)金屬，尤 其是銅、鐵等對PCDD/Fs生成有催化劑作用的金屬。這兩點都有利于減少PCDD/Fs的生成。為了減少煙氣在降溫階段通過低溫異相催化反應生成rcDD/Fs，本實用新型實施 例對焚燒爐尾部受熱面和煙道的布置做出了優(yōu)化和創(chuàng)新設(shè)計。在煙氣溫度處于600 200°C范圍內(nèi)，即rcDD/Fs通過低溫異相催化反應生成的溫 度區(qū)間，通過大量、緊湊的布置受熱面，提高煙氣降溫速率的方法，縮短煙氣在該溫度范圍 內(nèi)的停留時間，以減少通過低溫異相催化反應產(chǎn)生的PCDD/Fs。上述受熱面布置使煙氣從 600°C降至200°C只需要3 4s，比現(xiàn)有的常規(guī)設(shè)計縮短了 30 50%。本實用新型實施例在煙氣溫度降至40(TC附近，還設(shè)置了第二分離裝置，用于再次 從煙氣中分離出一定量的飛灰，進一步減少后續(xù)煙道中的飛灰、重金屬、殘?zhí)?、氯源等物質(zhì) 的含量。上述第二分離裝置可以是轉(zhuǎn)向風室或旋風分離器等設(shè)備。因為通過低溫異相催化前驅(qū)物合成反應生成PCDD/Fs，需要以下幾個關(guān)鍵條件 a、前驅(qū)物的存在；b、具有較大比表面積和吸附能力的多孔微粒，如飛灰、受熱面或煙道內(nèi)的 積灰；C、活性位點未燃盡碳；d、催化劑無機氯化物，尤其是氯化銅、氯化鐵等過渡金屬氯 化物；e、反應的溫度范圍250 450°C。低溫異相催化從頭合成反應生成rcDD/Fs與以下條件緊密相關(guān)a、溫度，從頭合 成二惡英類物質(zhì)最低溫度為200°C，最佳溫度窗口為300 350°C和450°C左右；b、飛灰中 碳的含量及形態(tài)；c、金屬催化劑，二價銅被公認為最有效的促進PCDD/Fs生成的催化劑，也 有研究認為二價鐵和三價鐵也有與銅相同的催化能力，金屬催化劑是從頭合成反應必不可 少的條件之一；d、氧氣在從頭合成反應中起重要作用，在碳的氣化、氯氣的產(chǎn)生過程中均需 要氧的貢獻；e、氯源是rcDD/Fs形成必不可少的元素，一般認為C12的氯化能力高于HC1。所以本實施例在煙氣溫度降至400°C附近設(shè)置第二分離裝置，從煙氣中分離出一 定量的飛灰，減少后續(xù)煙道中的飛灰、重金屬、殘?zhí)俊⒙仍吹任镔|(zhì)的含量，進一步破壞了上述 物質(zhì)作為從頭合成反應以及前驅(qū)物合成反應生成PCDD/Fs的反應條件。另外，本實用新型實施例在整個煙氣降溫過程中的對流受熱面，布置有防止積灰 裝置，包括爆炸波清灰系統(tǒng)和機械振打系統(tǒng)，能夠達到好的清灰效果，進一步抑制了前驅(qū)物 合成反應生成PCDD/Fs的反應條件。上述實施例描述了對焚燒爐尾部受熱面和煙道的布置做出了優(yōu)化和創(chuàng)新設(shè)計的 垃圾焚燒系統(tǒng)?；谏鲜龇贌到y(tǒng)本身已經(jīng)采取了大量減少PCDD/Fs生成的設(shè)計，阻滯劑 投加裝置在向該系統(tǒng)投加阻滯劑時，加入量可以大大減少。進而避免了其大量加入對于焚 燒系統(tǒng)帶來的諸多副作用。在阻滯劑的保護下，焚燒煙氣在余熱鍋爐的煙道中通過與受熱面換熱，完成其降 溫過程，溫度降至200°C以下后，離開焚燒系統(tǒng)，進入尾部的煙氣凈化處理系統(tǒng)。下面結(jié)合具體的實施方式，對本實用新型一種抑制二惡英類物質(zhì)生成的垃圾焚燒系統(tǒng)作詳細說明。參照圖3，示出了本實用新型抑制二惡英類物質(zhì)生成的垃圾焚燒系統(tǒng)優(yōu)選實施例 的結(jié)構(gòu)示意圖。該垃圾焚燒系統(tǒng)包括垃圾給料及預處理裝置1，包括垃圾破碎設(shè)備、金屬分選設(shè)備和垃圾給料設(shè)備。垃圾焚燒爐的爐膛2，該爐膛設(shè)有燃燒室20、垃圾給料口 21、水冷壁22、二次風噴 管23、輔助燃料給料口 24、布風板25和返料斜管6。布置于爐膛出口的第一分離裝置，該第一分離裝置為旋風分離器3，旋風分離器3 的下部連接外置換熱器4。該外置換熱器可以內(nèi)設(shè)高溫過熱器5。外置換熱器4與爐膛2通過返料斜管6連通，旋風分離器3分離下來的飛灰顆粒 通過返料斜管6返回爐膛2內(nèi)循環(huán)燃燒，同時利用返料灰的熱量加熱蒸汽。旋風分離器3的另一端通過煙道7連接有余熱鍋爐8，余熱鍋爐8內(nèi)順次設(shè)置有輻 射受熱面9、低溫過熱器16、對流管束17、省煤器18、轉(zhuǎn)向風室19、空氣預熱器20。余熱鍋 爐8的受熱面設(shè)置有吹灰裝置27。阻滯劑投加裝置26，與垃圾焚燒系統(tǒng)的各部分配合工作，阻滯劑投加裝置26加入 阻滯劑的方式可以為從爐膛2加入、與垃圾混合后加入、從外置換熱器4出口加入或從旋風 分離器3之后的煙道7或余熱鍋爐8中加入。在本實用新型的其它垃圾焚燒系統(tǒng)實施例中，高溫過熱器5也可以設(shè)置于連接旋 風分離器3與余熱鍋爐8的煙道7內(nèi)，對其設(shè)置位置不作限制。布置在煙道中的低溫過熱 器16也可以布置在外置換熱器4中。余熱鍋爐8中可以不布置輻射受熱面9和對流管束 17。在煙道中，省煤器18和空氣預熱器20可以交叉布置。下面結(jié)合圖4、圖5所示的垃圾焚燒及降溫處理過程的示意圖，說明上述垃圾焚燒 系統(tǒng)實施例的工作原理原生垃圾經(jīng)過垃圾給料及預處理裝置1的垃圾破碎設(shè)備進行破碎處理后，進入金 屬分選設(shè)備，除去垃圾中的大部分鐵、銅等金屬成分。然后通過垃圾給料裝置，均勻、定量地 將預處理后的垃圾經(jīng)垃圾給料口 21送入到焚燒爐膛2中。經(jīng)過破碎處理之后的垃圾粒度更 均勻，更容易在爐膛中均勻分布和燃燒，減少了大塊垃圾燃燒時局部缺氧現(xiàn)象的產(chǎn)生。金屬 分選設(shè)備除去垃圾中絕大多數(shù)金屬，尤其是銅、鐵等對P⑶D/Fs生成有催化劑作用的金屬。 這兩點都有利于減少P⑶D/Fs的生成。爐膛2內(nèi)有大量高溫灼熱并處于流化狀態(tài)的床料，垃圾由垃圾給料口 21進入燃燒 室20后，在布風板25上方與一次熱風、床料迅速混合、干燥、加熱并著火燃燒，同時在爐膛 2的中下部從二次風噴管23再鼓入二次風進一步燃燒。在垃圾熱值較低時，由輔助燃料給 料口 24摻入輔助燃料輔助燃燒。本實用新型實施例通過對爐膛的優(yōu)化設(shè)計和合理配風，整個爐膛范圍內(nèi)垃圾、床 料都處于流化狀態(tài)，垃圾、床料、空氣的混合非常徹底和均勻。垃圾能夠在爐膛內(nèi)充分、穩(wěn) 定、完全的燃燒。爐膛燃燒區(qū)溫度可穩(wěn)定在850 900°C，煙氣在爐膛內(nèi)的停留時間大于3 秒，完全滿足控制P⑶D/Fs生成的“ 3T ”燃燒原則。上述措施可保證垃圾中原來含有的P⑶D/ Fs被完全氧化分解，而且極大地減少了在燃燒區(qū)生成P⑶D/Fs。垃圾在爐膛2中燃燒后產(chǎn)生的850 900°C的高溫煙氣經(jīng)過爐膛2上部的爐膛出 口進入旋風分離器3，所述旋風分離器為分離效率高達99 %的高效旋風分離器，可除去飛灰中絕大多數(shù)的飛灰顆粒。旋風分離器3分離下的返料灰由返料腿進入外置換熱器4，返 料灰與設(shè)置在外置換熱器4內(nèi)的高溫過熱器5進行熱交換后，再通過返料斜管6回到燃燒 室20繼續(xù)循環(huán)焚燒。因為爐膛出口飛灰中附著一些未完全燃燒產(chǎn)物，如殘?zhí)俊CDD/Fs、前 驅(qū)物等。通過旋風分離器3的分離，將包含上述物質(zhì)的固體灰返回到燃燒室20中繼續(xù)參與 燃燒，大大減少了進入煙道的未完全燃燒產(chǎn)物的含量，同時也降低了焚燒煙氣的飛灰含量， 也就相應的降低了重金屬、氯化物等的含量。進而，破壞了低溫異相催化反應生成PCDD/Fs 的反應條件前驅(qū)物，作為反應介質(zhì)、提供反應表面的飛灰和作為催化劑的重金屬。 參照圖5所示的降溫處理過程的示意圖，經(jīng)過高效旋風分離器3分離的高溫煙氣， 進入煙道7，經(jīng)過余熱鍋爐8內(nèi)的受熱面，例如輻射受熱面9、低溫過熱器16、對流管束17、 省煤器18和空氣預熱器20等進行熱量回收利用后，離開垃圾焚燒系統(tǒng)，進入尾氣凈化裝 置。上述受熱面形式、順序均不作限定，可使用現(xiàn)有技術(shù)任何形式的受熱面。余熱鍋爐8中 的受熱面還可以設(shè)有爆炸波吹灰設(shè)備和機械振打除灰設(shè)備相結(jié)合的防積灰裝置(圖中未 示出)。其中，爆炸波吹灰設(shè)備也可叫做激波、燃氣脈沖、弱爆、爆轟波等吹灰設(shè)備，其原理均 為乙炔(或天然氣、煤氣等可燃氣體)與空氣(或氧氣)按一定比例混合后，在受限空間內(nèi) 點火爆炸后形成的沖擊波、熱氣流和聲波，來清除受熱面的積灰。余熱鍋爐8中的受熱面布置數(shù)量大且緊湊，煙氣通過余熱鍋爐8從600 V降至 200°C只需要3 4秒鐘時間，比現(xiàn)有的常規(guī)設(shè)計縮短了 30 50%。阻滯劑投加裝置26通過氣力輸送的方式加入阻滯劑，阻滯劑可從爐膛加入，可以 與垃圾混合后加入，可以從外置換熱器加入、也可從高效旋風分離器之后的煙道或余熱鍋 爐的尾部煙道加入。本實用新型實施例針對不同的阻滯劑和運行工況可選用不同的加入方 式，具有很大的靈活性。上述加入點可單獨選擇其中的一種，也可幾種同時采用。本阻滯劑 投加裝置26并不限定所用阻滯劑，可選用任何類型、有效的阻滯劑，例如鈣基阻滯劑、硫基 阻滯劑等。由于焚燒系統(tǒng)本身已經(jīng)采取了大量減少P⑶D/Fs生成的設(shè)計，阻滯劑的加入量可 以大大減少，避免了其大量加入對于焚燒系統(tǒng)帶來的諸多副作用。在阻滯劑的保護下，焚燒煙氣在余熱鍋爐中通過與受熱面換熱，完成其降溫過程， 溫度降至200°C以下后，離開焚燒系統(tǒng)，進入尾部的煙氣凈化處理裝置?？傊緦嵱眯滦吞峁┑囊种贫河㈩愇镔|(zhì)生成的垃圾焚燒系統(tǒng)具有以下優(yōu)點優(yōu)化設(shè)計的流化床垃圾焚燒爐膛，保證燃燒區(qū)溫度可穩(wěn)定在850 950°C，煙氣 停留時間大于3秒，垃圾、床料流化良好，并與一次風和二次風充分混合，強烈湍流，燃燒充 分、穩(wěn)定。垃圾從進入爐膛到溫度升高致著火點的時間很短。爐膛出口的高效旋風分離器，具有非常高的分離效率，可將99 %以上的飛灰分離 下來，并通過外置換熱器返回爐膛，飛灰中未完全燃燒產(chǎn)物如殘?zhí)?、二惡英類物質(zhì)及其前驅(qū) 物等在爐膛的高溫環(huán)境中可繼續(xù)完全燃燒，大幅減少了進入煙道的飛灰、重金屬、前驅(qū)物、
氯源等的含量。垃圾破碎設(shè)備有效減小了垃圾粒度，使垃圾給料更均勻和容易計量。經(jīng)破碎處理 后的垃圾進入爐膛后分布更均勻，更容易完全、迅速地燃燒。垃圾入爐前進行鐵、銅等金屬的分選，除去了絕大多數(shù)金屬，減少了 P⑶D/Fs生成 反應中催化劑的量，進而降低了 PCDD/Fs生成反應的反應速度。
10[0091]受熱面布置的優(yōu)化設(shè)計，提高焚燒煙氣在600 200°C的降溫速率，縮短煙氣在該 溫度范圍的停留時間。在煙氣溫度降至400°C之前，設(shè)置轉(zhuǎn)向風室，通過合理設(shè)計的轉(zhuǎn)向風室再次分離出 一定量含有重金屬、殘?zhí)?、氯源等的飛灰，破壞生成PCDD/Fs的反應條件。布置足夠數(shù)量和有效地防止積灰裝置，保證尾部受熱面無積灰，破壞二惡英類物 質(zhì)在降溫過程中通過前驅(qū)物或從頭合成的必要條件。阻滯劑加入系統(tǒng)的設(shè)置，可適應多種阻滯劑，對于加入點的選擇也有很大的靈活性。上述各種優(yōu)化設(shè)計配合使用，從“根”上抑制了二惡英類物質(zhì)的生成，減少垃圾焚 燒中二惡英類物質(zhì)的排放，更加有效地實現(xiàn)城市生活垃圾無害化、減容化和資源化的“三 化”處理。本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與 其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。以上對本實用新型所提供的一種抑制二惡英類物質(zhì)生成的垃圾焚燒系統(tǒng)，進行了 詳細介紹，本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施 例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技 術(shù)人員，依據(jù)本實用新型的思想，在具體實施方式
及應用范圍上均會有改變之處，綜上所 述，本說明書內(nèi)容不應理解為對本實用新型的限制。
權(quán)利要求一種抑制二惡英類物質(zhì)生成的垃圾焚燒系統(tǒng)，包括流化床垃圾焚燒爐、余熱鍋爐，其特征在于，還包括第一分離裝置、外置換熱器、阻滯劑投加裝置；其中，流化床垃圾焚燒爐、第一分離裝置和余熱鍋爐依次順序連接；所述外置換熱器連接于所述第一分離裝置和流化床垃圾焚燒爐之間；所述阻滯劑投加裝置用于根據(jù)不同的阻滯劑和運行工況從系統(tǒng)各部分加入阻滯劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述阻滯劑投加裝置將阻滯劑從爐膛加 入、與垃圾混合后加入、從所述外置換熱器出口加入或從第一分離裝置之后的尾部煙道中 加入。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一分離裝置為旋風分離器，通過對 流煙道與所述余熱鍋爐的一端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述焚燒系統(tǒng)還包括垃圾給料及預處理 裝置，與所述流化床垃圾焚燒爐的垃圾給料口連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述垃圾給料及預處理裝置進一步包括 依次連接的垃圾破碎設(shè)備、金屬分選設(shè)備和垃圾給料設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述金屬分選設(shè)備進一步包括磁性金屬 磁選設(shè)備和有色金屬分選設(shè)備。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述余熱鍋爐中設(shè)置有將煙氣從600°C 降至200°C只需要3 4秒鐘的大量、緊湊的受熱面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述余熱鍋爐中的受熱面設(shè)有包括爆炸 波吹灰設(shè)備和/或機械振打設(shè)備的防積灰裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，在煙氣溫度降至40(TC 20(TC處，設(shè)置第 ■~ 分罔裝直ο
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二分離裝置為轉(zhuǎn)向風室。
專利摘要本實用新型提供了一種抑制二惡英類物質(zhì)生成的垃圾焚燒系統(tǒng)，其中，包括流化床垃圾焚燒爐、余熱鍋爐，還包括第一分離裝置、外置換熱器、阻滯劑投加裝置；其中，流化床垃圾焚燒爐、第一分離裝置和余熱鍋爐依次順序連接；外置換熱器連接于第一分離裝置和流化床垃圾焚燒爐之間，用于將分離下來的返料灰經(jīng)返料斜管返回所述流化床垃圾焚燒爐的爐膛中循環(huán)燃燒，同時利用返料灰的熱量加熱蒸汽；阻滯劑投加裝置用于根據(jù)不同的阻滯劑和運行工況從系統(tǒng)各部分加入阻滯劑。本實用新型通過對垃圾焚燒系統(tǒng)進行全面的優(yōu)化設(shè)計，能夠從根本上阻止二惡英類物質(zhì)的生成，有效遏制二惡英類物質(zhì)對環(huán)境的污染，又能夠有效回收利用垃圾焚燒產(chǎn)生的熱能。
文檔編號F23G5/44GK201666577SQ20092035090
公開日2010年12月8日 申請日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者丁翔, 劉向坤, 姜鴻安, 栗明, 辛博, 魯光明 申請人:北京中科通用能源環(huán)保有限責任公司