发明内容 本发明的目的是提供一种将工业垃圾的余热供给城市垃圾焚烧炉,以提高低热值城市垃圾的燃烧效率,工业垃圾和城市垃圾同时100%减容,零污染生产蒸汽、电力和建材,并在短期内收回项目投资的方法。
本发明的目的是这样实现的:工业窑炉烧结工业垃圾产生的热能供给城市垃圾焚烧炉,使通常烧不着的低热值城市垃圾充分燃烧;焚烧炉焚烧低热值垃圾所需的热能,部分来自城市垃圾自身,其余的来自工业窑炉的余热。焚烧炉与工业窑炉既可连成一体,也可以分开布置;工业窑炉的种类不限,冶金、建材(及硅酸盐)、化工、轻工、电力工业中能提供余热的窑炉都能使用,焚烧炉外供热量则取决于垃圾的热值;城市垃圾焚烧炉有垃圾就工作,无垃圾就停,不受焚烧量的限制。
我国有些城市的垃圾热值只有400kcal/kg,对于这样的城市垃圾,由于自身的热能不足以燃烧,必须采取如下措施才能使垃圾稳定燃烧并符合经济和环保的原则要求:1、引入经济的、数倍于垃圾自身热值的外部热能;2、选择适当的焚烧炉和焚烧工艺;3、对入炉前的原生垃圾进行降水提(热)值等处理。以沸腾焚烧炉和一次码烧热循环隧道窑组合为核心的全资源超热能城市垃圾焚烧法,统筹兼顾并优化组合了上述各项措施,使400kcal/kg的低热值垃圾不仅烧得着、烧得透,而且烧得起。
全资源超热能城市垃圾焚烧法采用一次码烧热循环隧道窑和沸腾焚烧炉的垃圾焚烧组合。一次码烧是指湿坯不经过烘干或素烧,而是直接入窑一次烧成;热循环是为了提高热能的利用率,隧道窑设有多个气体回流换热循环。隧道窑给焚烧炉供热,又吸收焚烧炉烟气的余热,隧道窑和焚烧炉之间形成了热循环关系。隧道窑烧结工业垃圾发出的热能是一种经济的能源,煤矸石、粉煤灰、页岩等常见的工业垃圾中含有一定的热值,成型后能够在隧道窑内好像型煤一样内燃烧结,产生的热能供给焚烧炉;由于工业垃圾的化学组分非常接近于粘土,烧结成品就是建材。为了减少远距输送过程中的热损耗,通常将焚烧炉建在隧道窑的窑顶。
本焚烧法采用的沸腾焚烧炉是为了焚烧低热值城市垃圾而专门设计的。该炉在给料、进风、热能来源、燃烧、排渣、烟气处理和余热回收等方面,不同于以往的焚烧炉,焚烧炉是系统的核心,通过对焚烧炉的工作和相应关系的叙述,进行本发明的工艺说明如下:
原生城市垃圾进厂,先进行微生物制剂除臭,接着经由破碎、脱水、烘干等工序组成的垃圾处理流水线到最后进入焚烧炉。烘干机的出口接入焚烧炉的进料口,入炉垃圾干燥、细粒、高温,优于大块原生潮湿垃圾直接入炉。
沸腾焚烧炉的助燃空气在入炉前,已被隧道窑预热到能直接点燃并焚烧垃圾的温度,所以焚烧炉不需要点火装置,也不需要其他辅助燃料,焚烧垃圾的大部分热能来自工业垃圾的烧结余热,经济性明显优于加燃油的混烧方法。
在向上气动托力的作用下,垃圾在炉膛内形成一个沸腾状态的流动层。垃圾经过入炉前的脱水和烘干,入炉垃圾的大部分表面水分和内部水分已经蒸发,垃圾处于热解和气化的临界点,入炉后,细粒垃圾的表面固定碳燃烧和挥发份燃烧同时快速地进行,以此保证炉膛温度维持在900℃左右。沸腾焚烧炉不同于传统的循环流化床焚烧炉,因为循环流化床焚烧炉需要热循环砂作载体且只能焚烧较高热值的垃圾,如日本的内部循环流化床焚烧炉就要求垃圾的热值超过3900kcal/kg。
本发明的沸腾焚烧炉能焚烧低热值垃圾,不需要热循环砂作载体,炉渣在气动力和重力的作用下自动排出炉外,高温炉渣含有余热,通过渣池内的片状换热器进行余热利用后,炉渣掺入工业垃圾烧结建材,垃圾100%减容,优于传统的炉渣填埋法。
焚烧炉烟气的一部分经过烘干机后进入隧道窑,其余的烟气直接进入隧道窑的窑室,烟气的余热被隧道窑吸收、各种污染物被隧道窑净化,隧道窑成为一台能处理各种污染物的多功能环保装置。内燃是一个几乎静态、十分稳定的、非常洁净的燃烧过程,由工业垃圾、焚烧炉渣和垃圾废水组成的坯料,在1050℃的氧化气氛中内燃烧结,具有烧结时间长、温度高、氧化充分、燃烧完全等特点,焚烧炉烟气在隧道窑10500C的高温烧结区停留6秒,超过国际公认的2秒标准,二噁英和其他有害物被彻底分解,轻质飞灰在隧道窑的预热排潮区被窑内的坯料吸附干净;酸性气体与碱性的坯料发生中和反应而被脱除;本发明不需要其他的烟气处理设施,却能保证在垃圾焚烧中实现污染物的“零排放”。
焚烧炉和隧道窑组合后比组合前更有优势。隧道窑单独烧结工业垃圾,通过坯料的超量配热和隧道窑的换热循环,能产生上千万大卡/小时的余热,余热用于高温快烧多出产品,与焚烧炉组合使用后,这些余热就可以供给焚烧炉。焚烧炉单独工作产生的烟气、炉渣和水会污染环境,隧道窑解决了垃圾焚烧中产生的环保问题,并实现了三废的综合利用。
我国有大量的煤矸石、粉煤灰、页岩等工业垃圾,其平均热值不到烟煤的20%,国内被抛弃占地堆放的煤矸石粉煤灰已达数十亿吨,将城市垃圾和工业垃圾的无害化处理相结合,达到了“制砖不要土烧砖不用煤”的理想效果,节约能源、节省土地、保护环境、保障人民健康。用本发明建造的焚烧厂建设期短、投资少、运行费低,蒸汽、电力和建材的销售使项目投资在短期内收回。
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