哪里的焚烧炉拥有发明专利技术?

【专家解说】：目前国内、外城市生活垃圾处理方式采用主要有卫生填埋、高温堆肥和焚烧等三种处理方式卫生填埋、高温堆肥由于占地面积大、二次环境污染其使用比例越来越少无害化、资源化、减量化终处理目标焚烧处理越发地得高速发展使得城市生活垃圾焚烧技术获得了广泛应用焚烧处理技术特点:减容效显著、无害化程度高;焚烧处理设施占地面积小对周围环境没有二次污染;垃圾热值较高、处理达定规模时还利用其余热发电或供热焚烧处理方式能快地、大限度地实现固体废物无害化、稳定化、减量化大型处理系统还备有热能回收与利用装置使其变废宝、废旧利用回收能源成了垃圾处理环保主流焚烧技术正朝着高效、节能、低造价、低污染方向发展因此经济发达、垃圾热值较高城市因此采用先进焚烧技术来进行城市垃圾处理佳选择和投资垃圾焚烧处理工艺技术和设备已日趋成熟我国主流垃圾处理焚烧炉型包括:Basic1脉冲抛动式垃圾焚烧炉、马丁炉往复式机械炉排炉、LXRF系列立式旋转窑焚烧炉、流化床焚烧炉等而且其配套发电或供热生产技术及设备:余热锅炉、汽机、烟气脱硫、水处理系统、电气、自动控制等基本上都大同小异,并且已经成熟此浅析我国国内常见几种垃圾处理焚烧炉 2、几种常用焚烧炉型号 2、1Basic1脉冲抛动式垃圾焚烧炉 Basic1脉冲抛动式垃圾焚烧炉由美国John . N Basic Sr发明地专门用于焚烧处理固体废物专利技术经过断改进、完善现已拥有7百多项受美国和世界其国家保护独立专利技术该项技术被广泛用于处理生活垃圾、工业垃圾、医院卫生废弃物、淤泥和废橡胶轮胎等全世界共建共有1百多座采用该项技术垃圾焚烧装置 2、1、1脉冲抛动式垃圾焚烧炉主要特点 1)处理垃圾范围广泛能够处理工业垃圾、生活垃圾、医疗废弃物、废弃橡胶轮胎等并且垃圾入炉焚烧前需进行任何预处理 2)脉冲抛动炉排技术焚烧炉,有自清洁功能炉排上空气通道向下倾斜设计,吹入空气方面起道吹扫炉排功能;另方面防止垃圾堵塞空气通道另外炉排悬吊机构和动力装置全部设置炉膛外部便于检修维护 3)炉排结构新颖该炉每块炉排整体炉排,采用悬吊式阶梯形结构垃圾运动轨迹始终凹槽内与四周水冷壁接触较少 4)燃烧热效率高正常燃烧热效率80%上除焚烧炉点火及偶尔连续性雨天造成垃圾水份过大(60%上)时使二燃室温度保持8500C上需喷入少量燃油助燃外正常情况下即使焚烧水份大生活垃圾(50%内)也需添加煤或重油等辅助燃料 5)运行维护费用低由于采用了许多特殊设计(整体炉排)没有庞大复杂机械传动系统整传动系统都设计炉膛之外传动部件没有暴露炉膛内高温下因此本焚烧炉事故率和维护量都低节省了维护费用及较高自动化控制水平因此运行维护人员少维修工作量也较少 6)靠性高 国产设备近年来运行表明该焚烧炉故障率低 7)排放物控制水平高 严格控制烟气二、三级再燃烧烟道燃烧过程严格地控制燃烧温度、空气配比量和停留时间达减少碳氢化合物、氧化碳和氮氧化物等有害气体生成经测试烟气排放物CO含量1-10 PPMHC含量2-3 PPMNOx含量35 PPM低于美国及欧洲烟气排放标准,特别系统保证烟气燃烧系统(850℃上温度)停留少于2秒钟,使二恶英排放降低,完全达欧美国家排放标准 2、1、2工作原理 垃圾经自动给料单元送入焚烧炉干燥床干燥送入第级炉排炉排上经高温挥发、裂解炉排脉冲空气动力装置推动下抛动垃圾逐级抛入下级炉排此时高分子物质进行裂解、其物质进行燃烧此下去直至燃尽进入灰渣坑由自动除渣装置排出助燃空气由炉排上气孔喷入并与垃圾混合燃烧同时使垃圾悬浮空挥发和裂解出来物质进入第二级燃烧室进行进步裂解和燃烧未燃尽烟气进入第三级燃烧室进行完全燃烧;高温烟气通过锅炉受热面加热蒸汽同时烟气经冷却排出 2、1、3焚烧机理 垃圾入炉焚烧前需进行任何预处理生活垃圾废物经自动或人工控制给料机送入焚烧炉干燥炉炉排架干燥、热解干燥炉架上接受主炉膛辐射热蒸发出垃圾水分使固体垃圾更加容易燃烧此阶段(干燥热解气化段)控制燃烧空气量供氧量足同时部分垃圾高温辐射作用下开始进行化学分解其部分高分子烃类和氧化碳等燃物挥发出来干燥炉排处温度控制500℃~600℃左右样有了佳热分解温度达好分解效由于引风机作用部分气体主炉膛内停留时间短只有1~2秒钟由于氧气供应并充分只有25%碳氢化合物主炉膛燃烬15%固定碳炉排燃烬其余60%左右挥发性碳氢化合物进入再燃室烘干进入第级炉排炉床上经热解产生出挥发性物质和燃物高温下燃烧垃圾燃烧剩余固体物留置炉排上通过与空气剧烈混合和炉排抛动,垃圾被抛入下级炉排继续燃烧共计有六级脉冲焚烧炉排此下去道斯炉燃烧原理示意图直至进入级炉排燃烧时喷入空气量使废料完全燃尽进入灰渣坑由自动除渣装置排出此时整焚烧炉炉膛与再燃室接口状态看空气、燃料颗粒、挥发分略呈完全燃烧状态由于各级炉排燃烧强度和燃烧废物量样所需空气量同因此每层炉排振动频率和摆动幅度也样完全由计算机控制准确性高根据燃烧特点和传热方式同,分三阶段:第阶段炉膛内布置有膜式水冷壁管接受燃料燃烧辐射热能燃烧空气由每炉排下部风机送入经喷嘴进入炉膛气流作用下废物保持松散浮动燃烧因此种焚烧炉既有炉排炉特点又有少量流化床特点炉床燃烧烟气有许多焦炭颗粒和未燃烧物质此时温度达860℃;第二阶段随着烟气进入第级再燃烧烟道与定量高速喷入空气剧烈混合燃烧仍有未燃烬继续进入第二级再燃烧烟道与过量空气剧烈混合继续燃烧温度达1000℃此过程没有热交换主要目提高烟气温度加快烟气有害物质分解;第三阶段控制余热锅炉进口温度从省煤器出口处抽取部分190℃烟气回送至余热锅炉前混合使进入余热锅炉烟气温度保持760℃燃烧完全高温烟气经过过热器、省煤器、空气预热器进行对流换热经干石灰与活性碳吸收处理再经过半干式烟气处理设备和布袋吸尘器经引风机抽出由烟筒排往大气吸收塔下部飞灰与石灰等混合物由排灰装置排出 2、2马丁炉型机械炉排炉 2、2、1马丁炉型垃圾焚烧炉主要特点 炉排材质要求和加工精度要求高要求炉排与炉排之间接触面相当光滑、排与排之间间隙相当小1)处理垃圾范围广泛垃圾贮坑垃圾进行分区堆栈、发酵、翻拌混合使垃圾组分均匀; 2)炉排炉炉床由众多炉条组成马丁炉条用高铬耐热、耐磨铸铁制造材质性能较优异结构上也有独之处炉条筋板作成封闭次风通道利用次风高速流动炉条热量带走起散热翅片作用有效地降低炉条工作温度从而延长了炉条使用寿命; 3)操作实现全部机械化、自动化; 4)好焚烧处理效; 5)产生烟气量少尾气易于处理二恶英排放能达环保标准 2、2、2工作原理 垃圾通过进料斗进入倾斜向下炉排(炉排分干燥区、燃烧区、燃尽区)由于炉排之间交错运动垃圾向下方推动使垃圾依次通过炉排上各区域(垃圾由区进入另区时起大翻身作用)直至燃尽排出炉膛燃烧空气从炉排下部进入并与垃圾混合;高温烟气通过锅炉受热面产生热蒸汽同时烟气也得冷却烟气经烟气处理装置处理排出 2、2、3焚烧机理 垃圾由垃圾车运来卸入垃圾池垃圾吊车卸下垃圾进行翻拌、混合并按垃圾贮坑作业程序进行分区堆栈、发酵、翻拌混合使垃圾组分均匀避免进炉垃圾热值忽高忽低从而导致炉温过大波动;堆栈发酵解决高水份、低热值垃圾焚烧重要经验其机理析出部分水分且产生沼气既提高了进炉垃圾热值又使垃圾容易着火燃烧经过二~三天左右堆栈发酵垃圾由吊车抓取投进垃圾料斗料斗与料槽接合处设有料门用于点火起炉和熄火停炉操作过程料槽内没有垃圾关闭料门使炉膛与外界隔开维持炉内负压按升温曲线达投放垃圾时料门开启垃圾沿料槽下落给料平台并充满整料槽给料装置垃圾推送落炉排上垃圾炉排翻送过程受燃烧器和炉内热辐射及次风吹烘水份迅速蒸发着火燃烧炉温逐步升高当炉温达600℃时燃烧器退出垃圾焚烧进入正常状态炉温继续升高并维持850℃左右垃圾炉排上依次通过干燥、燃烧和燃烬三区域垃圾燃成份完全燃烧燃灰渣由炉渣滚筒送出落入出渣机出渣机贮有水并保持着定水位起水封作用确保炉内负压稳定灰渣出渣机内熄火和降温被推送出来由振动输送带送去灰渣贮坑抛灰机作用下落入灰渣贮坑垃圾经焚烧处理成稳定、无害灰渣振动输送带还有作用使灰渣金属物暴露出来便于悬挂振动输送带上方除铁器其吸出汇集打包回用垃圾焚烧过程有些细灰从炉条之间缝隙落各风室些灰称之‘漏灰’定时由漏灰排出系统依次打开风室下面活门漏灰风室风压作用下落入灰槽灰槽端通出渣机另端带有风门与公共风室连接漏灰排出系统按程序风门瞬时打开漏灰吹送入出渣机与灰渣起被排走灰渣贮坑上方装有桥式抓斗起重机用抓斗汇集灰渣贮坑灰渣抓取装车外运、填埋燃烧用空气取自(垃圾池密封)垃圾贮坑上方由鼓风机抽吸和压送进行二级加热第级蒸汽暖风机第二级烟气暖风机风温提高250℃左右分成次风和二次风次风进入炉排下方公共风室通过各风室风门调节获得佳风量分配经炉条风道穿过垃圾层进入炉膛提供垃圾焚烧所需氧量;二次风通过二次风风道经调节风门从燃烧室上方前、拱处两排喷嘴喷射进炉膛对燃烧气进行扰动和补充氧量达充分燃烧目燃烧空气从垃圾贮坑抽取了些被污染带有恶臭空气送入炉内进行高温处理并维持垃圾贮坑负压状态避免其外逸而造成周围环境污染垃圾燃烧产生高温烟气引风机抽吸下首先通过锅炉第通道第通道水冷壁下部用耐火材料敷设有相当长卫燃带用减缓热交换速度使此区域内烟气温度保持着低于850℃有利于二恶英大限度分解敷设卫燃带还避免水冷壁裸露高温烟气而产生高温腐蚀烟气经凝渣管从上而下通过第二通道采用辐射传热进行热交换再急转进入满布对流受热面第三通道和第四通道加快了热交换速度锅炉出口处烟温降至380℃左右随通过布置有管式烟气暖风机第五通道与空气进行热交换被冷却270℃左右了保证静电除尘器入口烟气温度稳定设定温度值锅炉第四通道设有旁路烟道和调节挡板通过调节流经第四通道烟气量来控制静电除尘器入口烟温完成热交换烟气进入烟气处理系统 2、3LXRF立式旋转窑焚烧炉 LXRF系列立式旋转热解焚烧炉由深圳市汉氏固体废物处理设备有限公司和清华大学环境科学与工程系共同研制开发、生产制造垃圾焚烧过程关键设备该研制项目深圳市高新技术项目并已申报国家863计划国家建设部《建设行业垃圾处理科技发展十五计划和2010年规划大纲》此技术研发列入2006-2010年科技发展目标该焚烧炉采用当今世界上先进热解气化焚烧技术焚烧炉主体设计上采用了独特专利技术 2、3、1LXRF系列立式旋转热解焚烧炉特点: 设备利用率高灰渣含碳量低过剩空气量低有害气体排放量低垃圾热值低时燃烧困难 1)燃烧机理先进; 2)设备制造、运行成本较低; 3)对国内垃圾适应性强适合于我国城镇低热值、高水分、分拣生活垃圾;特别适合于医疗废物等特种垃圾;部分工业废弃物; 4)垃圾需要预处理操作实现全部自动化; 5)焚烧处理效好; 6)产生烟气量少尾气易于处理二恶英排放几乎零 2、3、2工作原理 回转式焚烧炉用冷却水管或耐火材料沿炉体排列炉体水平放置并略倾斜通过炉身停运转使炉体内垃圾充分燃烧同时向炉体倾斜方向移动直至燃尽并排出炉体 2、3、3焚烧机理 该炉从结构上分热解气化炉和二燃室热解气化炉内燃烧层次分布从上往下依次分干燥段、热解段、燃烧段、燃烬段和冷却段进入热解气化炉垃圾首先干燥段由热解段上升烟气干燥其水分挥发;热解气化段分解氧化碳、气态烃类等燃物并形成混合烟气混合烟气被吸入二燃室燃烧;热解气化残留物(液态焦油、较纯碳素及垃圾本身含有无机灰土和惰性物质等)沉入燃烧段充分燃烧温度高达1100-1300℃其热量用来提供热解段和干燥段所需能量燃烧段产生残渣经过燃烬段继续燃烧进入冷却段由热解气化炉底部次风冷却(同时残渣预热了次风)经炉排机械挤压、破碎渣系统排出炉外次风穿过残渣层给燃烧段提供了充分助燃氧空气燃烧段消耗掉大量氧气上行至热解段并形成了热解气化反应发生欠氧或缺氧条件由此看出垃圾热解气化炉内经热解实现了能量两级分配:裂解成分进入二燃室焚烧裂解残留物留热解气化炉内焚烧垃圾热分解、气化、燃烧形成了向下运动方向动态平衡投料和排渣系统连续稳定运行时炉内各反映段物理化学过程也持续稳定进行从而保证了热解气化炉持续正常运转 2、4流化床焚烧炉 2、4、1特点: 流化床燃烧充分炉内燃烧控制较好烟气灰尘量大操作复杂运行费用较高对燃料粒度均匀性要求较高需破碎装置石英砂对设备有磨损设备需要定期维护 1)利用垃圾、煤异重比采用特殊布风方式使垃圾炉内循环燃烧彻底清洁处理垃圾; 2)通过布置两级分离器对物料分离和回送好地控制燃烧提高燃烧效率且达99%上; 3)采用低温燃烧(炉膛出口烟温850℃)和分级送风分段燃烧方法有效抑制和降低SO2及NOx排放; 4)对于含硫分和氯分高城市生活垃圾采用炉内添加石灰石及尾部洗涤方法来降低SO2和HCl排放; 5) 垃圾污水由污水泵送至炉内高温处理垃圾储仓臭气由二次风机抽吸至焚燃炉内作垃圾焚烧助燃空气保持地下水和周围大气环境清洁; 6) 采用独特灰渣分选冷却装置冷却灰渣同时合适流化床料分选出并回送至流化床 2、4、2工作原理 炉体由多孔分布板组成炉膛内加入大量石英砂石英砂加热600℃上并炉底鼓入200℃上热风使热砂沸腾起来再投入垃圾垃圾同热砂起沸腾垃圾快被干燥、着火、燃烧未燃尽垃圾比重较轻继续沸腾燃烧燃尽垃圾比重较大落炉底经过水冷用分选设备粗渣、细渣送厂外少量等炉渣和石英砂通过提升设备送回炉继续使用 2、4、3焚烧机理 锅炉采用异重流化床燃烧方式和低倍率分级分离循环返料燃烧系统该系统由炉膛、物料分离收集器和返料器三部分组成炉膛上部由膜式水冷壁组成下部倒锥体流化燃烧室亦称密相区底部水冷布风板布风板上布置有特殊形式风帽布风板下由水冷管构成等压风室次风经等压风室、布风板风帽进入密相区使燃料开始燃烧并物料吹离布风板二次风由床层上方二次风口送人炉膛二次风比例约7:3并根据燃料变化和运行情况进行调节既能达完全燃烧目又能控制SO2和NOx生成量 另外由次风引出几支风管从前墙进入密相区分别拨动垃圾、煤和返料灰便垃圾、煤和返料灰等物料均匀播撒床料去同时加强密相区下部扰动 密相区上部悬浮段保证烟气炉膛停留时间大于2秒炉膛断面有所扩大烟气携带物料继续燃烧同时向炉膛四周放热由于断面扩大并且烟气经悬浮段碰撞炉顶防磨层部分粗物料返回密相区烟气只携带细物料离开炉膛进入级分离器 级分离器四排撞击式分离器由凝渣管构成布置于炉膛出口处作炉内分离装置烟气通过级撞击式分离器时物料较粗部分被分离出来落人分离器下方收集斗返回炉膛循环再燃烧 经级分离烟气携带较细物料再经过过热器进入二级分离器--下排气蜗壳式旋风分离器细物料进步分离和收集起来通过U型返料器返回密相区继续循环燃烧 过热器纯对流型分二级防止高温腐蚀布置炉膛出口凝渣管面保证管壁温度超温沿烟气流动方向依次低温过热器和高温过热器 两级过热器之间设有面式减温器调节汽温考虑焚烧垃圾烟气量较大特点面式减温器调温幅度0-40℃之间防止过热器管子磨损除把过热器布置级惯性分离器之外过热器前两排管子还采用了喷镀镍基合金防磨技术 锅炉采用两只蜗壳钢板式温旋风分离器外部钢板结构内部敷设保温、绝热和防磨材料分离器人口采用蜗壳式布置能保证分离效率达99.3%回料阀采用非机械式U阀回料器保证回料通道通畅并能耐高温、耐磨损和防粘结空气预热器立置管式分上下两级布置 空气预热器管子采用Ø51×1.5螺旋槽管入口处装有防磨套管防止低温腐蚀空气预热器下级采用了防腐蚀考登管给料系统分给垃圾和给煤两系统均布置炉前给垃圾系统链轮式给料装置垃圾通过链轮输送炉膛人口播垃圾风吹撒下均匀地散落床层上给煤系统由两台正压螺旋给煤机组成单台给煤量均大于满负荷给煤量锅炉燃烧产生炉渣通过布风板侧排渣口接至冷渣分选装置冷却连续出渣当冷渣分选装置出现故障时利用紧急放渣管采用人工间断出渣出渣量维持适当料层准 旋风分离器分离出来灰全部或部分返回炉膛作调节床料温度、炉膛出口烟温和降低锅炉出口排尘浓度种手段锅炉正常运行时通过炉膛加砂口适量添加床料维持料层高度同时补充部分辅助燃料-原煤保证热电厂正常供热和发电余杭热电厂垃圾焚烧炉至今已运行运行状况良好其运行情况 :垃圾焚烧炉运行稳定各项技术参数和指标均达了设计要求保证了发电机组正常运行;长连续运行时间超过月;平均每小时焚烧垃圾约7吨大量达11吨/小时;对垃圾成分、热值随季节性变化和适应性好 3、小结 3、1垃圾预干燥处理系统 般来说垃圾进入焚烧炉之前垃圾贮存库内放置3~5天时间对垃圾进行初步干燥主要垃圾含有外水进行干燥部分水分根据垃圾来源和自情况同约占垃圾重量10%~30%左右部分水分主要通过蒸发形式离开垃圾储存库垃圾储存库有相当大换气量因此相应外水蒸发量也相当大垃圾分离出来水分与垃圾储存库空气起离开并进入垃圾焚烧炉通过烟囱排放大气另有少量垃圾坑深处外水则向下汇集被渗沥水泵收集喷入焚烧炉炉膛蒸发由于渗沥水要吸收部分炉膛热量且水量大因此炉膛并时刻接受渗沥水喷入渗沥水需要处理时先炉膛温度调整上限并系统逐步增加负荷少量喷入渗沥水再逐步调整 3、2焚烧炉内垃圾干燥系统 被垃圾抓斗送入焚烧炉垃圾已经含有外水已经多了仍有相当多内水由于水汽化吸热相当大燃烧过程部分水分蒸发会使炉内温度场受定影响甚至影响燃烧稳定因此燃烧之前部分内水分解出来十分必要 3、2、1BASIC垃圾焚烧炉炉膛进口位置设置了垃圾干燥架主要了垃圾内水分解出来装置垃圾送进焚烧炉直接送进炉排表面而先放置干燥架上里垃圾通过两种方式来除去内水接受炉膛辐射热;由于炉膛内有定温度场分布必有部分热量辐射新进入垃圾表面当达定温度部分水分会蒸发并随烟气流出焚烧炉炉膛进入部余热锅炉等设备烟道二接受干燥风对流换热;单凭炉膛辐射热能垃圾水分彻底分离出来因此BASIC焚烧炉还设置有垃圾干燥系统来进步燃烧前分离水分 3、3炉排结构设计特点 3、3、1对BASIC焚烧炉来说采用了较大炉排面积来减低热灼减率此使热量集也相当重要环节该炉型炉排结构采用六级阶梯形由炉排两侧向间逐级向下并且各阶梯也有定向下倾斜度样随着炉排抛动垃圾向下级炉排抛出过程也随着垃圾减容向间汇集配风上也有间空气量大于两边空气量趋势因此垃圾能够断减少并集炉排部强化燃烧样效所炉排部传热、传质强烈炉膛其位置温度相对炉排间位置温度要低些并影响垃圾燃烧完成垃圾从级炉排落入另外级炉排时候能够变非常疏松样使内部垃圾也能充分接触新鲜空气内部燃烧样也使整主要热量集待燃烧垃圾提高垃圾燃烧速度和燃烧效率 3、3、2马丁炉往复逆推+顺推式机械炉排逆推式炉排呈倾斜布置垃圾依靠自身重力作用炉条逆向推动时翻转并沿炉床向前移动炉排与水平面成26 0C夹角炉床宽度350吨/日炉排宽约6米而炉床长度则决定于垃圾质量和对灰渣热灼量要求有9段、11段、13段和15段等系列设计采用15段炉床长约9.5米由于炉条逆向推送使垃圾容易着火燃烧并延长了垃圾炉床上停留时间炉排列单元根据炉排宽度分成两列、三列或四列列间设置固定分隔带每列固定炉条与活动炉条相间排列各列活动炉条分别由油缸单独驱动按燃烧控制装置指令和程序协同动作炉排动作包括:各列给料器往复运动;各列逆推+顺推式机械炉排往复运动;出渣机往复运动及料门开闭些运动都由油缸分别驱动由液压站集控制根据燃烧要求由燃烧控制盘编程序控制器(PLC)发出指令使各动作按照预定程序依次进行实现燃烧过程自动控制炉排炉床由众多炉条组成垃圾燃烧过程炉床上进行炉条运动使垃圾移动和翻拌由于炉条工作条件比较恶劣容易磨损或烧坏机械炉排易损件炉条头部作有各种形状凸台炉条作往复运动时使炉床上垃圾得均匀搅拌和翻转对于燃烧时产生表面固化垃圾团还有破碎作用让垃圾得足够空气进行燃烧利于燃烬炉排用高铬耐热、耐磨铸铁制造材质性能较优异结构上也有独之处炉条筋板作成封闭次风通道利用次风高速流动炉条热量带走起散热翅片作用有效地降低炉条工作温度从而延长了炉条使用寿命 参考文献: 1、晋江市垃圾焚烧发电综合处理厂行性研究报告 2、 顺能垃圾发电厂建设方案 3、龙岗心城市垃圾焚烧发电厂建设方案 4、深圳汉氏固体废物处理厂建设项目方案 哈韩国际服饰