本發明屬于固體廢棄物焚燒處理及資源化處理技術領域,尤其涉及一種基于垃圾氣化的燃氣和蒸汽輪機同軸聯合發電系統。
背景技術:
現有的垃圾處理技術主要有焚燒、衛生填埋、堆肥、廢品回收等。在垃圾處理常規技術中,焚燒處理具有減量效果明顯,無害化徹底,占地量小,余熱能得到利用,二次污染少等優點,符合我國可持續發展的戰略要求。但隨著國內外對環保要求的不斷提高,如何增強對二次污染的控制尤為重要。因此,垃圾熱解氣化焚燒技術被逐漸推到工業化應用的道路上,特別是針對國內垃圾現在主要采用的是各類焚燒技術,氣化焚燒技術廣泛的工業化將帶來國內垃圾處理行業的技術革新換代。
多年來,我國對生物質、垃圾等氣化焚燒技術的科學研究,進展頗多,實驗室的基礎研究很多,也有應用研究,如:回轉窯式、立式和流化床式的干餾氣化或氣化高溫熔融技術等。但技術推廣應用上還是存在一定限制,原料種類、垃圾處理量、二次污染控制和經濟效益等是主要因素。
在現有的焚燒工藝和設備中,爐排型焚燒爐形式多樣,其應用占全世界垃圾焚燒市場總量的80%以上,其中有在爐體內采用機械式逆推爐排、順推爐排或組合爐排,也有采用鏈板式和滾筒式等爐排。在鍋爐設備中,鍋爐回收熱量方式方法頗多,技術成熟;熱源種類也多,如:太陽能、冶煉爐余熱、燃煤爐、流化床、固定床、回轉窯等熱源,利用鍋爐回收熱量,用于發電、供熱、供暖等。
綜上所述,典型的氣化焚燒和鍋爐設備技術成熟,各有其自身優點,但在我國實際應用中需要解決的問題和不足:
1.對于我國生活垃圾含水量高、成分復雜等特性,移動爐床的技術使用,對垃圾的輸送能力需要重點考慮。同時焚燒后的煙氣中飛灰含量較高,鍋爐積灰較重,清灰檢修維護周期短。
2.隨著垃圾產生量的不斷增多,垃圾堆積如山,垃圾處理量必須得到有效的提高,才能適應市場需求。
3.面對嚴格的污染物排放要求,二次污染控制是技術上需要解決的核心問題。
4.為了有效的提高經濟效益,垃圾熱處理過程中,熱量的回收效率需要提高。現有的垃圾熱處理技術通常采用鍋爐回收垃圾焚燒后的高溫煙氣熱量,產生蒸汽推到汽輪機發電,整個轉換熱效率損耗較大,處理相同的垃圾量,相對減少熱損耗和提高熱交換效率就可以提高熱效率。
現有的技術如以下專利:外燃濕空氣燃氣輪機發電系統(ZL 01120378.1)、燃氣輪機發電系統及其運行控制方法(ZL 200880007113.7)、雙燃料助燃型燃氣-蒸汽聯合循環系統(ZL 200610062631.1)、煤粉燃氣輪機發電系統以及產生煤粉兩相流燃料的工藝方法(ZL200610062055.0)、多列分段驅動復合式生活垃圾焚燒爐(ZL200710092508.9)和兩段式垃圾焚燒爐(ZL201010268376.2)中均涉及到的問題:沒有結合垃圾熱處理方式方法,以及垃圾熱處理的二次污染控制、煙氣成分復雜等問題;現有垃圾熱處理熱化學反應以氧化反應為主,還原反應輔助,易產生二次污染物,且燃燒過氧系數大,一次風、二次風供入量大,煙氣中粉塵含量較高,對熱能回收系統和煙氣處理系統影響較大,容易積灰,煙氣量較大,相對降低了熱轉換效率;垃圾氣化焚燒后合成煙氣的深度凈化問題,需要合成煙氣清潔度滿足燃氣輪機要求,以及垃圾氣化焚燒-燃氣-蒸汽輪機聯合循環發電的應用;垃圾熱處理方式的革新,減少煙氣量,改變煙氣組分,化學反應環境變成還原反應,熱效率的相對提高。
技術實現要素:
本發明的目的在于克服現有技術的不足,提供一種基于垃圾氣化的燃氣和蒸汽輪機同軸聯合發電系統,提供一種轉換熱效率損耗較小,熱量的回收效率更高,污染物排放更低的利用垃圾氣化焚燒合成氣的發電系統。
本發明的目的是這樣實現的:
一種基于垃圾氣化的燃氣和蒸汽輪機同軸聯合發電系統,包括垃圾氣化焚燒系統、鍋爐系統、聯合循環發電系統,所述鍋爐系統具有汽包、過熱器,所述聯合循環發電系統包括混合器、空氣壓氣機、合成煙氣壓氣機、合成煙氣燃燒室、渦輪機、汽輪機、發電機、余熱鍋爐以及給水輸入系統,所述混合器的側壁上設有第一入口、第二入口,所述混合器的底部設有出水口,所述混合器的頂部設有出汽口,所述混合器的第一入口連接汽包的飽和蒸汽出口,所述混合器的第二入口連接空氣壓氣機的出氣口,所述空氣壓氣機的進氣口與大氣連通,所述混合器的出水口連接汽包的進水口,所述混合器的出汽口連接過熱器的進汽口,所述過熱器的出汽口輸出高壓過熱蒸汽,所述煙氣壓氣機的進氣口連接鍋爐系統的廢氣排放口,煙氣壓氣機的出氣口輸出鍋爐系統未利用完的高壓合成煙氣,所述過熱器的出汽口、煙氣壓氣機的出氣口分別連接所述合成煙氣燃燒室的進氣口,將高壓過熱蒸汽與高壓合成煙氣輸入合成煙氣燃燒室內混合燃燒,煙氣燃燒室的出氣口連接渦輪機的進氣口,所述渦輪機與發電機動力連接,高溫煙氣推動渦輪機發電,渦輪機的出氣口連接余熱鍋爐,所述余熱鍋爐的出汽口連接汽輪機的進汽口,所述汽輪機與發電機動力連接,余熱鍋爐排出的高壓過熱蒸汽推動汽輪機發電,余熱鍋爐的排水口連接給水輸入系統,汽輪機的排水口連接給水輸入系統,所述給水輸入系統對鍋爐系統、余熱鍋爐供水。
進一步地,所述給水輸入系統包括通過管道依次串聯的冷凝器、水泵、除氧器、增壓水泵,所述余熱鍋爐的排水口通過管道連接于水泵、除氧器之間,所述水泵、除氧器之間通過補水管道連接水源,所述冷凝器的進水口通過管道連接汽輪機的排水口,所述增壓水泵的出水口通過管道連接鍋爐系統以及余熱鍋爐的汽水進口。
冷凝器可以將蒸汽輸出裝置未利用完的蒸汽全部轉換為水,并吸收蒸汽釋放的熱量,除氧器的主要作用就是用它來除去鍋爐給水中的氧氣及其他氣體,保證給水的品質,增壓水泵可以提高水壓,保證給水輸入系統的供水能力,給水輸入系統可以對汽輪機、余熱鍋爐排出的水進行進一步的余熱回收利用,提高熱回收效率。
所述空氣壓氣機、合成煙氣壓氣機、渦輪機、汽輪機、發電機依次動力連接,并同步轉動。
進一步地,所述鍋爐系統包括鍋爐本體,所述鍋爐本體具有旋風除塵室、爐室a、爐室b,所述旋風除塵室的下端設置煙氣入口,旋風除塵室的煙氣入口與垃圾氣化焚燒系統連接,旋風除塵室上端為第三煙氣出口,旋風除塵室上端的第三煙氣出口與爐室a的上端連通,所述爐室a、爐室b的下端連通,所述爐室b的上端設置廢氣出口,所述旋風除塵室內沿周向設有呈環形的水冷壁,所述爐室a內設置有所述的過熱器,爐室b內設置有蒸發器,鍋爐本體的頂端設置所述的汽包,所述旋風除塵室、爐室a、爐室b均位于汽包下方,所述汽包上設有汽水進口,汽包內設有汽水分離裝置,用于分離汽水混合物,汽包通過第一下降管連接水冷壁的進水口,用于輸出汽水分離裝置分離出的水,汽包通過第二下降管連接蒸發器的進水口,用于輸出汽水分離裝置分離出的水,所述水冷壁、蒸發器的出汽口分別通過汽管連接汽包的進汽口,用于回流高溫蒸汽。
為了對爐室c排出的煙氣進行無害化處理,優選地,所述鍋爐本體具有爐室c,所述爐室c的上端與爐室b上端的廢氣出口連通,爐室c的下端設置廢氣排放口,所述爐室c的廢氣排放口連接煙氣凈化系統,所述煙氣凈化系統包括依次連接的粗凈化系統、增壓風機、精洗除塵器,凈化后的煙氣供入合成煙氣壓氣機。
優選地,所述粗凈化系統包括洗氣塔和除塵器,所述精洗除塵器采用雷氏文丘里洗滌系統,包括文丘里洗滌器和旋風分離器,所述洗氣塔連接爐室c的廢氣排放口,洗氣塔出口連接除塵器,再由增壓風機增壓后進入精洗除塵器作深度凈化。
粗凈化系統可以除去大粒徑的雜質、粉塵,精洗除塵器可以除去水汽、微粉塵等,滿足燃氣輪機對燃氣清潔度要求。
為了對爐室b排出的煙氣進行進一步的余熱回收利用,提高熱回收效率,進一步地,所述爐室c內設有節熱器,所述節熱器的進水口與給水輸入系統的出水口連通,所述節熱器的出水口與汽包的汽水進口連通。
進一步地,所述垃圾氣化焚燒系統包括氣化焚燒爐、循環供風系統,所述氣化焚燒爐包括爐架,以及在爐架上沿進料方向依次設置的給料倉、氣化爐和燃燼爐,氣化爐的后方為氣化爐的落渣口,燃燼爐位于氣化爐落渣口的前下方,燃燼爐的后方為燃燼爐的出渣口,所述爐架上設有垃圾推料器,所述垃圾推料器位于給料倉的下方,用于將給料倉內的垃圾推入氣化爐內,氣化爐移動爐床的下方以及燃燼爐移動爐床的下方分別設有至少一個獨立設置的一次風室,所述給料倉、氣化爐之間設有堆料密封段,所述氣化爐與燃燼爐之間的爐架部分上留有過渡落渣段,所述過渡落渣段設置有殘渣推料器,用于將氣化爐內落下的垃圾殘渣推入燃燼爐內,所述過渡落渣段上設置有可開閉的隔離門,所述隔離門用于將氣化爐、燃燼爐隔斷;所述氣化爐、燃燼爐分別包括爐殼、移動爐床,所述氣化爐的前、后方分別通過堆料密封段、過渡落渣段密封,所述過渡落渣段隔離氣化爐、燃燼爐,使氣化爐、燃燼爐相互獨立;所述氣化爐、燃燼爐分別呈拱起狀,所述氣化爐的前拱、后拱上分別設置二次供風口,所述氣化爐的拱頂設置第一煙氣出口,所述旋風除塵室的煙氣入口與第一煙氣出口連通,所述燃燼爐的拱頂設置第二煙氣出口,所述氣化爐、燃燼爐上分別設有點火助燃孔;
所述循環供風系統包括除塵裝置、第一風機、第二風機,所述除塵裝置的進氣端通過管道與第二煙氣出口連接,所述除塵裝置的出氣端通過管道與第一風機的進氣端連接,所述第一風機的出氣端連接第一歧管的總管,所述第一歧管的支管分別與氣化爐移動爐床的下方的各一次風室、氣化爐上的各二次供風口以及旋風除塵室的煙氣入口連通,所述第一歧管的各支管上分別設置第一調節閥,所述第二風機的進氣口與大氣連通,所述第二風機的出氣口連接第二歧管的總管,所述第二歧管的支管分別與燃燼爐移動爐床下方的各一次風室以及除塵裝置的進氣端、出氣端連通,所述第二歧管的各支管上分別設置第二調節閥,所述旋風除塵室上設有若干助燃風供風口,所述若干助燃風供風口位于煙氣入口、第三煙氣出口之間,還包括第三歧管,所述第三歧管的總管與第二風機的出氣口連通,所述第三歧管的各支管分別與若干助燃風供風口連通,第三歧管的各支管上分別設置第三調節閥。
為了排出爐室a、爐室b、旋風除塵室內煙氣沉積產生的廢渣,且防止廢渣逸出產生污染,優選地,所述爐室a、爐室b下方設有共同的出渣口,所述旋風除塵室的下端設有從上到下半徑變小的錐狀出渣口,該共同的出渣口、錐狀出渣口分別與氣化爐的爐膛連通。
為了對爐室b排出的煙氣進行進一步的余熱回收利用,提高熱回收效率,優選地,所述爐室c內設有空氣預熱器,所述第二風機的出氣端連接空氣預熱器的進氣口,空氣預熱器的出氣口連接第二歧管的總管。
由于采用了上述技術方案,本發明具有如下有益效果:
本發明采用了混合器對空氣壓氣機輸出的高壓空氣、汽包輸出的飽和蒸汽進行混合,經過熱器后輸出高壓過熱蒸汽,本發明采用煙氣壓氣機輸出鍋爐系統未利用完的高壓合成煙氣,高壓過熱蒸汽與高壓合成煙氣輸入合成煙氣燃燒室內混合燃燒,所述渦輪機與發電機動力連接,高溫煙氣推動渦輪機發電,充分利用了鍋爐系統的未利用完的煙氣進行聯合循環發電;渦輪機的出氣口連接余熱鍋爐,余熱鍋爐的排水口連接給水輸入系統,所述過熱器的出汽口還連接汽輪機,所述汽輪機與發電機動力連接,將剩余的過熱蒸汽推動汽輪機發電,汽輪機的排水口連接給水輸入系統,所述給水輸入系統對鍋爐系統、余熱鍋爐供水,充分利用了渦輪機、汽輪機的未利用完的煙氣進行聯合循環發電,大大減少了廢氣的排放量,轉換熱效率損耗較小,熱量的回收效率更高。
本鍋爐系統將環形的水冷壁安裝在旋風除塵室上,合成氣在旋風除塵室內燃燒更為充分,燃燒產生的溫度更高,相對減少了熱損耗和提高了熱交換效率。本鍋爐系統回收的熱量來源于垃圾氣化爐出口的高溫合成氣煙氣,合成氣煙氣進入旋風除塵室,同時向旋風除塵室內切向供入空氣助燃可燃性合成氣,煙氣依次經過旋風除塵室、爐室a、爐室b、節熱器和空氣預熱器。再利用節熱器預熱冷凝水,預熱冷凝水進入鍋爐部分,冷凝水在水冷壁和蒸發器中加熱,形成飽和蒸汽進入汽包,汽水分離后飽和蒸汽進入過熱器,再次加熱形成過熱蒸汽輸出,用于發電。本發明構思新穎,利用旋風燃燒方法,減少了煙氣中飛灰含量;合成氣燃燒溫度高,煙氣停留時間長,污染物得到有效分解,減少污染物排放,實現了垃圾連續氣化后的合成氣焚燒處理和熱量回收利用。
氣化焚燒爐的氣化爐、燃燼爐分開設置,氣化爐的拱頂設置第一煙氣出口,燃燼爐的拱頂設置第二煙氣出口,利于根據煙氣品質的不同分別處理煙氣,同時有利于對煙氣除塵,可以提供更高品質的煙氣,使煙氣的利用率更高,排出的廢渣更少。
第二風機鼓入空氣為燃燼爐提供一次風和為旋風分離器、第一風機提供調溫供風,通過對應管路上的第二調節閥調節供風量,使燃燼爐殘渣充分燃燼;然后,第一風機抽取燃燼爐的煙氣,經過調溫和旋風分離器收集飛灰后,形成一定壓力的煙氣供給氣化爐的一次風和二次風,通過對應管路上的第一調節閥調節供風量,使氣化爐內垃圾產生氣化,氣化爐內含有一定量合成氣的煙氣,從第一煙氣出口排出,進入旋風除塵室處理環節,第一風機抽取的多余的煙氣也同時進入旋風除塵室,充分利用了燃燼爐排出的高溫煙氣,提高能量的利用率,旋風除塵室提供高溫煙氣。本結構的機械爐排式垃圾氣化焚燒爐垃圾處理量大,垃圾料層可以在機械爐排上經歷干燥、氣化和殘渣的燃燼階段,適應我國生活垃圾含水量高、成分復雜等特性,提高了垃圾處理過程中的能量轉化效率和降低煙氣中污染物排放量,有效防止二次污染,且能夠實現大規模的垃圾連續氣化焚燒處理,保證垃圾氣化焚燒效果和灰渣熱灼減率,相對減少熱損耗和提高熱交換效率,提高了熱效率。
附圖說明
圖1為本發明的結構示意圖;
圖2為聯合循環發電系統的結構示意圖;
圖3為鍋爐系統的結構示意圖;
圖4為煙氣凈化系統的結構示意圖;
圖5為旋風除塵室的結構示意圖;
圖6為圖5的俯視示意圖;
圖7為氣化焚燒爐的結構示意圖;
圖8為循環供風系統的結構示意圖。
附圖標記
1為氣化焚燒爐,101為爐架,102為給料倉,103為氣化爐,104為燃燼爐,105為爐床,106為垃圾推料器,107為一次風室,108為堆料密封段,109為過渡落渣段,110為殘渣推料器,111為隔離門,112為第一煙氣出口,113為第二煙氣出口,114為點火助燃孔,115為二次供風口,116為出渣口,117為落渣口;
201為除塵裝置,202為第一風機,203為第二風機,204為第一歧管,205為第二歧管,206為第三歧管,207為第一調節閥,208為第二調節閥,209為第三調節閥;
3為旋風除塵室,301為除塵室點火助燃孔,302為錐狀出渣口,303為煙氣入口,304為第三煙氣出口,305為助燃風供風口;
4為鍋爐本體,402為爐室a,403為爐室b,404為爐室c,405為水冷壁,406為過熱器,407為蒸發器,408為汽包,409為第一下降管,410為第二下降管,411為汽輪機,412為給水輸入系統,413為冷凝器,414為水泵,415為除氧器,416為增壓水泵,417為補水管道,418為節熱器,419為煙氣凈化系統,420為洗氣塔,421為除塵器,422為增壓風機,423為精洗除塵器,424為空氣預熱器。
5為聯合循環發電系統,501為混合器,502為發電機,503為空氣壓氣機,504為合成煙氣壓氣機,505為合成煙氣燃燒室,506為渦輪機,507為余熱鍋爐。
具體實施方式
參見圖1,為基于垃圾氣化的燃氣和蒸汽輪機同軸聯合發電系統的一種較佳的實施例,包括垃圾氣化焚燒系統、鍋爐系統、聯合循環發電系統5,所述鍋爐系統具有汽包408、過熱器406。
參見圖2,所述聯合循環發電系統5包括混合器501、空氣壓氣機503、合成煙氣壓氣機504、合成煙氣燃燒室505、渦輪機506、汽輪機、發電機502、余熱鍋爐507以及給水輸入系統,所述空氣壓氣機503、合成煙氣壓氣機504、渦輪機506、汽輪機、發電機502的轉軸依次通過傳動軸動力連接,并同步轉動。
所述混合器501的側壁上設有第一入口、第二入口,所述混合器501的底部設有出水口,所述混合器501的頂部設有出汽口,所述混合器501的第一入口連接汽包408的飽和蒸汽出口,所述混合器501的第二入口連接空氣壓氣機503的出氣口,所述空氣壓氣機503的進氣口與大氣連通,所述混合器501的出水口連接汽包408的進水口,所述混合器501的出汽口連接過熱器406的進汽口,所述過熱器406的出汽口輸出高壓過熱蒸汽,所述煙氣壓氣機的進氣口連接鍋爐系統的廢氣排放口,煙氣壓氣機的出氣口輸出鍋爐系統未利用完的高壓合成煙氣,所述過熱器的出汽口、煙氣壓氣機的出氣口分別連接所述合成煙氣燃燒室505的進氣口,將高壓過熱蒸汽與高壓合成煙氣輸入合成煙氣燃燒室505內混合燃燒,煙氣燃燒室的出氣口連接渦輪機506的進氣口,所述渦輪機506與發電機502動力連接,高溫煙氣推動渦輪機506發電,渦輪機506的出氣口連接余熱鍋爐507。
所述余熱鍋爐507的出汽口連接汽輪機,所述汽輪機與發電機502動力連接,余熱鍋爐507、過熱器排出的高壓過熱蒸汽推動汽輪機發電,余熱鍋爐507的排水口連接給水輸入系統,汽輪機的排水口連接給水輸入系統,所述給水輸入系統對鍋爐系統、余熱鍋爐507供水。進一步地,所述給水輸入系統包括通過管道依次串聯的冷凝器、水泵、除氧器、增壓水泵,所述余熱鍋爐507的排水口通過管道連接于水泵、除氧器之間,所述水泵、除氧器之間通過補水管道連接水源,所述冷凝器的進水口通過管道連接汽輪機的排水口,所述增壓水泵的出水口通過管道連接鍋爐系統以及余熱鍋爐507的汽水進口。
參見圖3,本實施例中,鍋爐系統包括鍋爐本體4,所述鍋爐本體4具有旋風除塵室3、爐室a402、爐室b403、爐室c404。
參見圖5、圖6,所述旋風除塵室3的下端設置煙氣入口303,所述旋風除塵室3的煙氣入口303通過管道與氣化爐103的第一煙氣出口112連通,旋風除塵室3上端為第三煙氣出口304,所述煙氣入口303、第三煙氣出口304位于旋風除塵室3圓周壁的相反側,旋風除塵室3的頂部設置除塵室點火助燃孔301。為了使煙氣、助燃風在旋風除塵室3內充分混合、燃燒后從第三煙氣出口304排出,所述旋風除塵室3上設有若干助燃風供風口305,所述若干助燃風供風口305位于煙氣入口303、第三煙氣出口304之間。所述煙氣入口303、第三煙氣出口304、助燃風供風口305沿旋風除塵室3圓周壁徑向或切向設置。旋風除塵室3上端的第三煙氣出口304與爐室a402的上端連通,所述爐室a402、爐室b403的下端連通,所述爐室b403的上端設置廢氣出口,所述旋風除塵室3的下端設有從上到下半徑變小的錐狀出渣口302,該錐狀出渣口302與氣化爐103的爐膛連通。所述爐室a402、爐室b403下方設有共同的出渣口,該共同的出渣口與氣化爐103的爐膛連通。本實施例中,該共同的出渣口以及錐狀出渣口302均與氣化爐103爐膛的尾部過渡段連通。
所述旋風除塵室3內沿內壁周向設有呈環形的水冷壁405,所述爐室a402內設置有過熱器406,爐室b403內設置有蒸發器407,鍋爐本體4的頂端設置汽包408,所述旋風除塵室3、爐室a402、爐室b403均位于汽包408下方,所述汽包408上設有汽水進口,用于輸入汽水混合物,汽包408內設有汽水分離裝置,用于分離汽水混合物,汽包408通過第一下降管409連接水冷壁405的進水口,用于輸出汽水分離裝置分離出的水,汽包408通過第二下降管410連接蒸發器407的進水口,用于輸出汽水分離裝置分離出的水,所述水冷壁405、蒸發器407的出汽口分別通過汽管連接汽包408的進汽口,用于回流高溫蒸汽,所述汽包408的飽和蒸汽出口通過管道連接過熱器406的進汽口,用于將回流的高溫蒸汽輸入過熱器406內,所述過熱器406的出汽口輸出過熱蒸汽。
所述爐室c404的上端與爐室b403上端的廢氣出口連通,爐室c404的下端設置廢氣排放口,所述爐室c404內設有節熱器418,所述節熱器418的進水口與增壓水泵416的出水口連通,所述節熱器418的出水口與汽包408的汽水進口連通。爐室c404的廢氣排放口連接煙氣凈化系統419,參見圖4,所述煙氣凈化系統419包括依次連接的粗凈化系統、增壓風機422、精洗除塵器423,凈化后的煙氣供入合成煙氣壓氣機。所述粗凈化系統包括洗氣塔420和除塵器421,所述精洗除塵器423采用雷氏文丘里洗滌系統,包括文丘里洗滌器和旋風分離器,所述洗氣塔420連接爐室c的廢氣排放口,洗氣塔420出口連接除塵器421,再由增壓風機422增壓后進入精洗除塵器423作深度凈化。
參見圖7、圖8,為垃圾氣化焚燒系統包括氣化焚燒爐及其循環供風系統,氣化焚燒爐包括氣化爐103、燃燼爐104,氣化爐103和燃燼爐104之間可以密封或連通,氣化爐103爐床的下方以及燃燼爐104爐床的下方分別設有兩個獨立的一次風室107,所述氣化爐103的前拱、后拱上分別設置二次供風口115,所述氣化爐103的拱頂設置第一煙氣出口112,所述燃燼爐104的拱頂設置第二煙氣出口113。
氣化焚燒爐包括爐架101,以及在爐架101上沿進料方向依次設置的給料倉102、氣化爐103和燃燼爐104,燃燼爐104的后方為燃燼爐104的出渣口116,所述燃燼爐104上設有落渣口117,所述燃燼爐104的出渣口116位于燃燼爐落渣口117的正下方,所述落渣口117通過管道與除塵裝置201的出渣口連通。本結構密封效果好,可以有效容減少污染物排放量。氣化爐103主要是對垃圾的含炭部分進行氣化,并排出可燃的氣化煙氣和垃圾殘渣,燃燼爐104主要進行殘炭的燃燒處理,并排出無害化的灰渣。氣化爐103和燃燼爐104的爐床105均采用分段獨立驅動的機械爐排式移動爐床105,機械爐排式移動爐床105的爐排是由活動爐排板與固定爐排板前后重疊,相間排列匯集而成,相鄰的多組活動爐排板通過拉桿連接,采用一套驅動裝置驅動。機械爐排式移動爐床105作為輸送垃圾的載體,其實施方式可以是各類型移動爐床105,如鏈板式、滾筒式、多段式爐排系統等。
所述爐架101上設有垃圾推料器106,所述垃圾推料器106位于給料倉102的下方,用于將給料倉102內的垃圾推入氣化爐103內,氣化爐103移動爐床105的下方以及燃燼爐104移動爐床105的下方分別設有至少一個獨立設置的一次風室107,本實施例中,與氣化爐103前半部的一次風室107對應的爐排、驅動裝置,作為氣化爐103爐床105的干燥段,與氣化爐103后半部的一次風室107對應的爐排、驅動裝置作為氣化爐103爐床105的氣化段。氣化爐103爐床105的干燥段、氣化段可以分別采用1-2個獨立的一次風室107供風,也可以分別采用3-4個獨立的一次風室107供風。當然,爐排、驅動裝置和一次風室107也可不對應設置,更好的調節移動爐床105上料層移動和配風關系。燃燼爐104可以采用1-4個獨立的一次風室107供風,燃燼后灰渣從出渣口排除,進入下一步處理工序。
所述給料倉102、氣化爐103之間設有堆料密封段108,垃圾推料器106工進到位處于堆料密封段108內,垃圾原料從給料倉102放入落下,垃圾推料器106后退,再推進,往復多次推料在堆料密封段108形成堆料,使氣化爐103入口處于堆料密封狀態,增強氣化爐103密封效果,解決垃圾推料器106和給料倉102容易漏氣問題。需要完全清爐處理掉所有垃圾時,垃圾推料器106再往前推進一半行程,將垃圾完全推入氣化爐103內,使氣化爐103入口失去堆料密封效果。所述氣化爐103與燃燼爐104之間的爐架101部分上留有過渡落渣段109,所述過渡落渣段109設置有殘渣推料器110,用于將氣化爐103內落下的垃圾殘渣推入燃燼爐104內,過渡落渣段109在堆積垃圾殘渣時可處于堆料密封狀態,增強氣化爐103密封效果,解決氣化爐103、燃燼爐104之間串風的問題。本實施例中,所述過渡落渣段109上設置有可開閉的隔離門111,所述隔離門111用于將氣化爐103、燃燼爐104隔斷。在起爐初期或需要控制氣化爐103與焚燒爐之間竄風時,關閉隔離門111,當落渣段堆放一定量的殘渣形成堆料密封后,可以保持隔離門111打開,與下方設置的殘渣推料器110協調使用,以實現垃圾連續氣化焚燒處理。
所述氣化爐103的上端、燃燼爐104的上端分別呈拱起狀,所述氣化爐103的前拱為平直結構,或者,氣化爐103的前拱為后端向上傾斜結構。所述氣化爐103的拱頂設置第一煙氣出口112,所述燃燼爐104的拱頂設置第二煙氣出口113,所述氣化爐103上端的拱起、燃燼爐104上端的拱起上分別設有點火助燃孔114。氣化煙氣從第一煙氣出口112、第二煙氣出口113排除,氣化爐103爐膛空間與傳統的垃圾焚燒爐相比,相對減小;前、后拱與移動爐床105相對位置變小,減少了焚燒爐占用的空間,也更易于保溫,減少了熱量的泄露量,有利于垃圾充分氣化。所述氣化爐103的前拱、后拱上分別設置二次供風口115。
所述循環供風系統包括除塵裝置201、第一風機202、第二風機203,本實施例中,所述除塵裝置201為旋風分離器或者高溫除塵器421,所述第一風機202為高溫風機,所述第二風機203為鼓風機。所述除塵裝置201的進氣端通過管道與第二煙氣出口113連接,所述除塵裝置201的出氣端通過管道與第一風機202的進氣端連接,所述第一風機202的出氣端連接第一歧管204的總管,所述第一歧管204的支管分別與氣化爐103移動爐床的下方的各一次風室107、氣化爐103上的各二次供風口115以及旋風除塵室3的煙氣入口303連通,所述第一歧管204的各支管上分別設置第一調節閥207,所述第二風機203的進氣口與儲料坑大氣連通,可以吸收儲料坑內散發的臭氣,所述第二風機203的出氣口連接第二歧管205的總管,所述第二歧管205的支管分別與燃燼爐104移動爐床下方的各一次風室107以及除塵裝置201的進氣端、出氣端連通,所述第二歧管205的各支管上分別設置第二調節閥208。還包括第三歧管206,所述第三歧管206的總管與第二風機203的出氣口連通,所述第三歧管206的各支管分別與若干助燃風供風口305連通,第三歧管206的各支管上分別設置第三調節閥209。所述爐室c404內設有空氣預熱器424,本實施例中,空氣預熱器424位于節熱器418的下游端,所述第二風機203的出氣端連接空氣預熱器424的進氣口,空氣預熱器424的出氣口連接第二歧管206的總管,所述第三歧管206的總管與空氣預熱器424的出氣口連通。
氣化爐103一次風是高溫風機抽取燃燼爐104的煙氣產生一定壓力鼓入氣化爐103機械爐排式移動爐床105下方對應的一次風室107內,再通過移動爐床105上的一次風孔噴射穿透垃圾,進行氣化,通過對應各支管上的第一調節閥207調節供風量。氣化爐103二次風是高溫風機抽取燃燼爐104的煙氣產生一定壓力鼓入氣化爐103爐膛,其噴射孔設置在氣化爐103前拱和后拱上。前、后拱上設置有二次供風口115,提高氣化效率,增強煙氣中高分子物質分解。后拱上開有點火助燃孔114,起爐、烘爐和穩定氣化爐103內溫度使用,通過對應各支管上的第一調節閥207調節供風量。所述第二風機203的進氣口與儲料坑大氣連通,第二風機203鼓入的空氣可以是冷風或經過加熱后的熱風。所述第二風機203的出氣口連接第二歧管205的總管,所述第二歧管205的支管分別與燃燼爐104移動爐床105下方的各一次風室107以及除塵裝置201的進氣端、出氣端連通,所述第二歧管205的各支管上分別設置第二調節閥208。燃燼爐104一次風是鼓風機將一定壓力的空氣鼓入機械爐排式移動爐床105下方對應的一次風室107內,再通過移動爐床105上的一次風孔噴射穿透殘渣,進行殘渣燃燒,通過對應各支管上的第一調節閥207調節供風量。除塵裝置201的進氣端、出氣端的進風為調溫供風,調溫供風是鼓風機將一定壓力的空氣鼓入燃燼爐104出口(即旋風分離器入口)進行調溫,同時,旋風分離器出口(即高溫風機入口)鼓入進一步調溫,通過對應各支管上的第一調節閥207調節供風量。
循環供風系統對機械爐排式垃圾氣化焚燒爐供風后的垃圾處理方法,該方法按以下步驟進行:
步驟A、關閉機械爐排式垃圾氣化焚燒爐1與大氣通風的閘門,啟動機械爐排式垃圾氣化焚燒爐1,將垃圾原料投入給料倉102,垃圾推料器106往復多次推料,將從給料倉102落下的垃圾原料推入給料倉102、氣化爐103之間的堆料密封段108,使堆料密封段108形成堆料密封狀態,多余的垃圾落入氣化爐103的移動爐床105,氣化爐103的移動爐床105工作,將垃圾輸送入過渡落渣段109,殘渣推料器110往復多次推料,將過渡落渣段109上的垃圾推入燃燼爐104內,燃燼爐104的移動爐床105工作輸送垃圾,直到垃圾在氣化爐103、燃燼爐104的移動爐床105堆積至所需的厚度:0.6-0.8m,,烘爐時,所堆積的垃圾可以保護移動爐床105,防止燒損爐床105。停止向給料倉102投料,氣化爐103和燃燼爐104的移動爐床105停止工作,然后,用點火燃燒器通過氣化爐103和燃燼爐104的點火助燃孔114分別與氣化爐103和燃燼爐104的爐膛相通,在點火燃燒器的作用下,對氣化爐103和燃燼爐104進行起爐、烘爐,待這一過程穩定完成,使氣化爐103和燃燼爐104爐膛達到預定溫度600-700℃;烘爐的目的是為了脫除襯里中的自然水和結晶水,以免在開工時由于爐溫上升太快,水份大量膨脹造成爐體脹裂、鼓泡或變形甚至爐墻倒塌,影響加熱爐爐墻的強度和使用壽命。
步驟B、啟動調節循環供風系統2,調節氣化爐103、燃燼爐104以及循環供風系統2的工藝參數(推料器速度、爐排速度、一次風溫、風壓和風量、二次風溫、風壓和風量、爐溫、爐內負壓、料層厚度等),向給料倉102投料,氣化爐103的移動爐床105工作輸送垃圾,垃圾在氣化爐103的爐膛內開始進行燃燒,垃圾殘渣在過渡落渣段109處堆積形成堆料密封,使氣化爐103的爐膛內燃燒狀態溫度穩定到850℃以上,燃燼爐104的移動爐床105工作輸出燃燼后的垃圾殘渣。
步驟C、調節氣化爐103、燃燼爐104以及循環供風系統2的各工藝參數(推料器速度、爐排速度、一次風溫、風壓和風量、二次風溫、風壓和風量、爐溫、爐內負壓、料層厚度等),氣化爐103逐漸對垃圾進行氣化,氣化溫度穩定在700-800℃之間,使氣化爐103穩定產生含10%-20%合成氣的高溫煙氣,氣化爐103氣化狀態穩定進行低溫、中溫或高溫氣化均可。使燃燼爐104燃燒狀態溫度穩定到850℃以上,實現垃圾連續氣化焚燒處理;需同時調節旋風除塵室3的各工藝參數,使旋風除塵室3第三煙氣出口304溫度穩定到850℃以上。
步驟D、需檢修或停爐時,停止投料,調節氣化爐103、燃燼爐104以及循環供風系統2的工藝參數,使氣化爐103逐漸恢復到燃燒狀態,待垃圾和垃圾殘渣燃燼后,關閉機械爐排式垃圾氣化焚燒爐1以及循環供風系統2。需同時調節旋風除塵室3的各工藝參數,使氣化爐103逐漸恢復到燃燒狀態。
最后說明的是,以上優選實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制,盡管通過上述優選實施例已經對本發明進行了詳細的描述,但本領域技術人員應當理解,可以在形式上和細節上對其作出各種各樣的改變,而不偏離本發明權利要求書所限定的范圍。