專利名稱：控制垃圾焚燒二惡英和重金屬產(chǎn)生與擴散的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及垃圾焚燒污染控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及控制垃圾焚燒二惡英和重金屬產(chǎn)生與擴散的設(shè)備。
城市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人類生活環(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)點而成為當今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，特別是產(chǎn)生的二惡英和重金屬類劇毒物質(zhì)可以對環(huán)境造成很大的危害，如何有效控制垃圾焚燒二惡英和重金屬類物質(zhì)的產(chǎn)生與擴散已成為目前研究熱點。解決垃圾焚燒二惡英污染問題直接關(guān)系到垃圾焚燒技術(shù)能否得到進一步推廣應(yīng)用。目前的狀況是，國內(nèi)外學者對垃圾焚燒產(chǎn)生二惡英和重金屬的相關(guān)問題進行了大量研究，包括垃圾焚燒過程中二惡英和重金屬的來源、二惡英的形成機理以及可能的一些控制措施等，并且取得了大量的研究成果。這些成果主要包括垃圾焚燒產(chǎn)生的二惡英是由炭、氫、氧、氯元素組成，其中形成二惡英的有害元素是氯；垃圾焚燒二惡英有三種來源，即從燃前原生垃圾中來，從不良燃燒過程中產(chǎn)生二惡英前驅(qū)體，從燃燒后續(xù)煙氣冷卻過程中由前驅(qū)體與飛灰和由炭與氯氣催化合成，其主要催化劑為鐵、銅、鎳等金屬，而且后續(xù)催化合成二惡英的速率最大；煤中硫、氮等元素在燃燒過程中形成的氧化物有利于抑制二惡英生成。主要參考文獻Tuppurainen，K.，Halonen，I.，Ruokojarvi，P.，Tarhanen，J.And Ruuskanen，J.Chemosphere，Vol.36，No.7，pp.1493-1511，1998。重金屬主要來源于原生垃圾中的電池，電池中的重金屬在燃燒過程中形成細小的金屬氧化物和金屬單質(zhì)，這些細小的金屬類物質(zhì)難于用常規(guī)的濕法脫除，但它們?nèi)菀妆欢嗫捉橘|(zhì)所吸附。雖然有關(guān)垃圾焚燒二惡英和重金屬生成與控制機理研究取得了較大成就，但將這些研究成果應(yīng)用到實際垃圾焚燒二惡英和重金屬控制技術(shù)中還有較大距離。隨著垃圾焚燒技術(shù)的日益推廣和人們的環(huán)境保護意識的加強，發(fā)展垃圾焚燒二次污染高效控制技術(shù)，尤其是二惡英和重金屬的控制技術(shù)，顯得尤為緊迫和重要。
現(xiàn)有技術(shù)中，國內(nèi)還未有專門的垃圾焚燒二惡英和重金屬控制專利技術(shù)，國外的有關(guān)垃圾焚燒二惡英和重金屬控制專利技術(shù)，大都只強調(diào)對垃圾焚燒系統(tǒng)的爐后二惡英和重金屬生成控制及尾部煙氣中二惡英和重金屬擴散凈化，沒有考慮全面防止垃圾焚燒二惡英和重金屬生成。如美國專利US5968467提出在爐后溫度大于400℃的煙氣中噴射吸附劑和覆蓋劑來抑制二惡英的爐后生成。該專利技術(shù)在一定程度上可減少爐后二惡英的生成，但其吸附劑和覆蓋劑制作成本較大，而且在爐后噴射過程中對金屬管材磨損嚴重，更重要的是該專利技術(shù)未能全面控制二惡英生成和擴散；又如美國專利US5607654采用在垃圾焚燒爐后設(shè)置多級凈化方法來控制二惡英的擴散，該技術(shù)首先采用噴霧干燥法，利用堿性細顆粒吸收尾氣中的酸性物質(zhì)和少量二惡英，然后利用布袋除塵或電除塵器實現(xiàn)氣固分離，除塵后的氣體進入一濕法洗氣裝置進一步控制二惡英和重金屬的擴散。該技術(shù)雖能有效控制二惡英和重金屬的擴散，但整個系統(tǒng)十分復雜，投資和運行費用很大。
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型的目的是提供一種可全面控制垃圾焚燒二惡英和重金屬產(chǎn)生與擴散的設(shè)備。該設(shè)備的設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)簡單，制造和運行成本低。
為了達到上述的發(fā)明目的，本實用新型的技術(shù)方案以如下方式實現(xiàn)
控制垃圾焚燒二惡英和重金屬產(chǎn)生與擴散的設(shè)備，它包括存放原生垃圾的垃圾庫、去除聚氯乙烯硬塑料和鐵、銅、電池等金屬的爐前垃圾預處理裝置，防止二惡英爐內(nèi)生成的垃圾焚燒裝置，控制二惡英和重金屬擴散的垃圾焚燒尾氣凈化裝置及引風機和煙囪。其結(jié)構(gòu)特點是所述垃圾庫中設(shè)有抓斗可將垃圾送置垃圾預處理裝置，垃圾預處理裝置與垃圾焚燒裝置連接使處理后的垃圾在垃圾焚燒裝置中進燃燒。垃圾焚燒裝置與垃圾焚燒尾氣凈化裝置連接使燃燒后的煙氣送到垃圾焚燒尾氣凈化裝置中凈化，凈化后的氣體通過引風機經(jīng)煙囪排放。
按照上述的技術(shù)方案，所述爐前垃圾預處理裝置包括給料斗，帶式輸送機一、滾筒篩、接料斗、帶式輸送機二、帶式輸送機三、粉碎機、除鐵器、接料斗及輸料器。給料斗置于帶式輸送機一的上方，滾筒篩傾斜放置在帶式輸送機一的末端與帶式輸送機二的頂端之間，滾筒篩底部正對接料斗的接料口，接料斗的出料口正對帶式輸送機三的頂端，帶式輸送機三的上方設(shè)有除鐵器，粉碎機置于帶式輸關(guān)機二末端下方，爐前料斗置于帶式輸送機三末端下方，輸料器與爐前料斗底部連接。
按照上述的技術(shù)方案，所述垃圾焚燒裝置包括由爐副床和爐主床組成的焚燒爐、旋風分離器、返料器及多級換熱器。爐副床分別與輸料器出口和返料器出口相接，爐副床和爐主床之間設(shè)有上部帶開口的隔層把爐副床與爐主床相連通。爐副床與爐主床的底部各設(shè)有布風板和排渣口。爐主床上部設(shè)有煙道，煙道與多級換熱器、旋風分離器相接，旋風分離器另一端與返料器進口相接，多級換熱器出口與尾氣凈化裝置相接。
按照上述的技術(shù)方案，所述垃圾焚燒尾氣凈化裝置包括以脫除劑和吸附劑為床料的流化床凈化器、氣固分離器、緩沖倉及混合造粒器。流化床凈化器的入口端設(shè)有可使尾氣加速的縮放噴管及床料入口?？s放噴管另一端與垃圾焚燒尾氣入口相接。床料入口與混合造粒器的出口相接，混合造粒器置有給水口、活性炭給料口及石灰粉給料口并與給料機相接。給料機另一端與緩沖倉相接，緩沖倉上方及側(cè)上方置有氣固分離器及排料機。氣固分離器上方及側(cè)上方置有凈化氣出口及水平連接管，水平連接管另一端與流化床凈化器的出口端相接。
本實用新型由于考慮了從爐前、爐中和爐后三個環(huán)節(jié)控制二惡英和重金屬的生成與擴散。在爐前去除聚氯乙烯塑料和爐中加鈣脫氯，從源頭上控制二惡英生成。產(chǎn)生的殘余二惡英和重金屬又在爐后的尾氣凈化裝置中被多孔介質(zhì)所吸附，被吸附后的二惡英和重金屬易于被常規(guī)除塵設(shè)備所捕集，所以可達到徹底凈化的效果。同現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型不僅設(shè)備設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)簡單，而且操作便捷、設(shè)備維修方便。特別是設(shè)備制造和運行成本低，十分適用于我國和發(fā)展中國家的垃圾焚燒處理。
以下結(jié)合附圖及具體的實施方式對本實用新型作進一步詳細說明。


圖1為本實用新型的工藝流程及其裝置布局示意圖；圖2為本實用新型中爐前垃圾預處理裝置布局示意圖；圖3為本實用新型中垃圾焚燒裝置布局示意圖；圖4為本實用新型中垃圾焚燒尾氣凈化裝置布局示意圖。
參看
圖1，原生垃圾經(jīng)垃圾運輸車運送入垃圾庫1中，垃圾庫1中的垃圾通過抓斗2送到垃圾預處理裝置3，經(jīng)過處理后的垃圾送到垃圾焚燒裝置4進行燃燒，燃燒后的煙氣送到煙氣凈化裝置5凈化，凈化后的氣體通過引風機6排往煙囪7排放到大氣中。
參看圖2，垃圾預處理裝置3的運行方式是，原生垃圾經(jīng)過均勻給料器8去除大塊物料后，把入選料通過帶式輸送機一9均勻送料送入滾筒篩10，滾筒篩10上部粗料斗傳遞在帶式輸送機二11上進行人工分揀后進入粉碎機12。經(jīng)粉碎機12粉碎后的物料落在帶式輸送機三14上。滾筒篩10下部的物料通過接料斗13也落在帶式輸送機三14上與破碎后的物料混合。混合后垃圾經(jīng)除鐵器15除去鐵磁性物質(zhì)后進入爐前料斗16，再由輸料器17送垃圾入爐焚燒。
參看圖3，垃圾焚燒裝置4的運行方式是，先用煤作為燃料將焚燒爐加熱到預定溫度，運行穩(wěn)定后將爐前料斗16中的垃圾經(jīng)輸料器17輸入爐副床18。垃圾在爐副床18內(nèi)干燥和熱解氣化。熱解氣化后的殘渣經(jīng)排渣口25排出。熱解產(chǎn)生的可燃氣體由爐副床18側(cè)上部開口跨越隔層20進入爐主床21。在爐主床21內(nèi)與來自布風板19的空氣混合燃燒，使可燃氣體充分燃盡。煙氣由爐主床21爐膛進入煙道22，燃后進入旋風分離器23。被旋風分離器23分離下來的床料經(jīng)返料器24回送到爐副床18，作為垃圾熱解氣化熱源，并完成了床料循環(huán)，煙氣由旋風分離器23排出，經(jīng)多級換熱器26降溫后進入尾氣凈化裝置5。
參看圖4，煙氣凈化裝置5的運行方式是，首先將垃圾焚燒裝置4排出的煙氣經(jīng)過垃圾焚燒尾氣入口27由縮放噴管28加速后噴入以鈣基脫除劑和吸附劑為床料的循環(huán)流化床凈化器29。帶動床料一起硫化并發(fā)生脫除反應(yīng)。反應(yīng)和吸附后的固體顆粒隨氣流經(jīng)過水平連接管30進入氣固分離器32，經(jīng)氣固分離器32后的固體顆粒進入到下面的緩沖倉34。緩沖倉34中大部分固體顆粒通過給料機35進入混合造粒器36。其余不循環(huán)的物料由排料機33排出。進入混合造粒器36中的循環(huán)物料與來自石灰粉給料口40的石灰粉，活性炭給料口39的活性炭以及給水口38的水充分混合造粒。造粒后的混合物料作為循環(huán)流化床凈化器29的床料，并通過混合造粒器36經(jīng)由床料入口37進入流化床凈化器29中循環(huán)使用。凈化后的潔凈煙氣通過凈化氣出口31排出經(jīng)引風機6進入煙囪7達標排放。
權(quán)利要求1.一種可全面控制垃圾焚燒二惡英和重金屬產(chǎn)生與擴散的設(shè)備，它包括存放原生垃圾的垃圾庫(1)、去除聚氯乙烯硬塑料和鐵、銅、電池等金屬的爐前垃圾預處理裝置(3)、防止二惡英爐內(nèi)生成的垃圾焚燒裝置(4)、控制二惡英和重金屬擴散的垃圾焚燒尾氣凈化裝置(5)及引風機(6)和煙囪(7)，其特征在于所述垃圾庫(1)中設(shè)有抓斗(2)可將垃圾送置垃圾預處理裝置(3)，垃圾預處理裝置(3)與垃圾焚燒裝置(4)連接使處理后的垃圾在垃圾焚燒裝置(4)中進行燃燒，垃圾焚燒裝置(4)與垃圾焚燒尾氣凈化裝置(5)連接使燃燒后的煙氣送到垃圾焚燒尾氣凈化裝置(5)中凈化，凈化后的氣體通過引風機(6)經(jīng)煙囪(7)排放。
2.按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述爐前垃圾預處理裝置(3)包括給料斗(8)、帶式輸送機—(9)、滾筒篩(10)、接料斗(13)、帶式輸送機二(11)、帶式輸送機三(14)、粉碎機(12)、除鐵器(15)、接料斗(16)及輔料器(17)，給料斗(8)置于帶式輸送機—(9)的上方，滾筒篩(10)傾斜放置在帶式輸送機—(9)的末端與帶式輸送機二(11)的頂端之間，滾筒篩(10)底部正對接料斗(13)的接料口，接料斗(13)的出料口正對帶式輸送機三(14)的頂端，帶式輸送機三(14)的上方設(shè)有除鐵器(15)，粉碎機(12)置于帶式輸送機二(11)末端下方，爐前料斗(16)置于帶式輸送機三(14)末端下方，輸料器(17)與爐前料斗(16)底部連接。
3.按照權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于所述垃圾焚燒裝置(4)包括由爐副床(18)和爐主床(21)組成的焚燒爐、旋風分離器(23)、返料器(24)及多級換熱器(26)，爐副床(18)分別與輸料器(17)出口和返料器(24)出口相接，爐副床(18)和護主床(21)之間設(shè)有上部帶開口的隔層(20)把爐副床(18)與護主床(21)相連通，爐副床(18)與爐主床(21)的底都各設(shè)有布風板(19)和排渣口(25)，爐主床(21)上部設(shè)有煙道(22)，煙道(22)與分級換熱器(26)，旋風分離器(23)相接，旋風分離器(23)另一端與返料器(24)進口相接，多級換熱器(26)出口與尾氣凈化裝置相接。
4.按照權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于所述垃圾焚燒尾氣凈化裝置(5)包括以脫除劑和吸附劑為床科的流化床凈化器(29)、氣固分離器(32)、緩沖倉(34)及混合造粒器(36)，流化床凈化器(29)的入口端設(shè)有可使尾氣加速的縮放噴管(28)及床料人口(37)，縮放噴管(28)另一端與垃圾焚燒尾氣入口(27)相接，床料入口(37)與混合造粒器(36)的出口相接，混合造粒器(36)置有給水口(38)、活性碳給料口(39)及石灰粉給科口(40)并與給科機(35)相接，給料機(35)另一端與緩沖倉(34)相接，緩沖倉(34)上方及側(cè)上方置有氣團分離器(32)及排料機(33)，氣固分離器(32)上方及側(cè)上方置有凈化氣出口(31)及水平連接管(30)，水平連接管(30)另一端與流化床凈化器(29)的出口端相接。
專利摘要一種控制垃圾焚燒二惡英和重金屬產(chǎn)生與擴散的設(shè)備。其特點是,先將原生垃圾輸送垃圾庫,然后將垃圾送置垃圾預處理裝置,經(jīng)處理后的垃圾在垃圾焚燒裝置中進行燃燒,燃燒后的煙氣送到垃圾焚燒尾氣凈化裝置中凈化,凈化后的氣體通過引風機經(jīng)煙囪達標排放。本實用新型由于考慮了爐前、爐中和爐后三個環(huán)節(jié)控制二惡英和重金屬的生成與擴散,所以可達到煙氣凈化徹底的效果。同現(xiàn)有技術(shù)相比,具有設(shè)計合理,操作便捷,運行成本低的特點。
文檔編號B01D53/70GK2469327SQ0026312
公開日2002年1月2日 申請日期2000年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月4日
發(fā)明者廖洪強, 姚強, 項光明, 程蔭桐, 岳勇, 張金成, 劉惠永, 鄭躍紅, 陸華良, 張貞良 申請人:清華大學, 清華同方股份有限公司