一种小型生活垃圾气化焚烧装置的制作方法

本技术涉及一种垃圾焚烧装置，具体涉及一种小型生活垃圾气化焚烧装置，属于生活垃圾无害化处理。

背景技术：

1、我国日处理300吨以上的垃圾焚烧技术已经成熟，主要技术路线为炉排炉，该技术设备先进，自动化程度高；然而，该技术设备并不适合于小型垃圾焚烧设施，主要原因是炉排炉技术对运行管理人员的要求较高，对外部配套的要求高，特别是要求配套电力上网系统，冷却用水用量较大，很难适应小型垃圾焚烧的需要。

2、除小型炉排炉外，目前还有低温裂解焚烧炉等小型生活垃圾焚烧装备，低温裂解焚烧装置由于燃烧温度低，有机污染物燃烧不充分，导致烟气处理难度大成本高；部分小型焚烧炉采用间歇进料方式，造成运行工况不稳定，难以稳定达标排放。

3、因此，急需开发适用性强的小型垃圾气化焚烧垃圾处理技术装置，以降低小型垃圾焚烧设施对水、电等外部配套的要求，减少或工业用水量，可在发电不上网的情况下正常运行，也可配套建设再生资源处理设施，为其提供能源。需要简化设备，降低对运行团队的要求较低，便于在县城及乡镇级运行。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中垃圾焚烧小型化存在的不足，而提供一种小型生活垃圾气化焚烧装置，本实用新型是将生活垃圾在预热干燥室进行加热去除其中的水分，提高垃圾热值，干后化的垃圾在一燃烧室(气化室)部分燃烧产生含有一氧化碳和碳氢化合物合成气，合成气在在二燃室进行燃烧，二燃室采用低氮燃烧方式，减少氮氧化物的产生，同时在二燃室喷入碳酸钙、生石灰、石灰或碳酸氢钠等脱酸剂，从二燃室出来的烟气进入烟气净化系统；从一燃室出来的合成气也可以直接净化后采用燃气发电机发电供本厂使用，也可作为天然气的替代品进行使用。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

3、本实用新型提供一种小型生活垃圾气化焚烧装置，主体为焚烧垃圾用的焚烧炉，焚烧炉的炉膛作为一燃室，其特征在于：

4、所述的一燃室，上方设置有多个结构相同的预热干燥室，多个所述的预热干燥室的上方设置有一个料斗；所述的预热干燥室，其上底和下底分别与料斗、一燃室相连通；所述的料斗，底部设置有进料辊，进料辊位于预热干燥室的上方；所述的一燃室，顶部设置有布料辊，布料辊位于预热干燥室的下方；

5、多个所述的预热干燥室，侧壁内部均竖向设置有预热风管，预热风管的进风口均与横向设置的进料预热风进风管相连通、出风口均与横向设置的进料预热风出风管相连通；所述的进料预热风出风管，管出口设置在焚烧炉外部，并通过管道与能够加热风的装置相连接；所述的进料预热风进风管，管进口设置在焚烧炉外部，并通过管道与能够提供热风的装置相连接；

6、所述的一燃室，室内中上部为气体层、中下部为料层；所述的气体层侧壁上开设有合成气出口，合成气出口通过合成气风道与位于焚烧炉外部的合成气燃烧装置或合成气使用装置相连接；所述的料层，自上向下分为裂解气化层、燃烧层和灰渣层，裂解气化层、燃烧层和灰渣层彼此相通；所述的料层，底部设置有出料辊，出料辊位于灰渣层的下方；

7、所述的一燃室，下方设置有与之相连通的一次风室，一次风室的侧壁上开设有一次风进风口，一次风进风口通过管道与能够提供热风的装置相连接，一次风室的外壁设置有保温层；所述的一次风室的下方连通有一根排渣管，排渣管设置在出料水封槽内，从排渣管掉下来的灰渣经出渣机排出。

8、上述技术方案中，所述的合成气出口通过合成气风道与位于焚烧炉外部的净化装置相连接，净化装置的出气口与所述的合成气使用装置相连接；所述的合成气使用装置为天然气存储装置或者燃气发电机，从一燃室出来的合成气经直接净化后作为天然气的替代品进行使用，或者采用燃气发电机发电进行使用。

9、上述技术方案中，所述的合成气出口通过合成气风道与位于焚烧炉外部的合成气燃烧装置相连接，其中：所述的合成气燃烧装置为二燃烧室，整体呈长方体形状，主要对焚烧垃圾产生的合成气进行燃烧处理：所述的二燃烧室的底部设置有一组二燃清灰口，二燃清灰口配设有清灰阀，打开清灰阀可对二燃烧室进行清理；所述的二燃烧室的顶部设置有二次风进风口、脱酸剂喷口、脱硝剂喷口，分别与能够提供二次风、脱酸剂和脱硝剂的装置相连接；所述的二燃烧室，侧壁开设有合成气进口，合成气进口通过合成气风道与一燃室的气体层相连通，一燃室产生的合成气通过合成气风道进入二燃室内进行燃烧；所述的二燃烧室，内部设置有一次风预热器，一次风预热器的顶部设置有一次风预热器进风口、底部设置有一次风预热器出风口，一次风预热器进风口和一次风预热器出风口均位于二燃烧室的外部，一次风预热器进风口与能够提供一次风的装置相连接，一次风预热器出风口连接有一次风出风管道，一次风出风管道的出口分为两路，一路通过管道与进料预热风进风管相连通，另一路通过管道与一次风室相连通。

10、上述技术方案中，所述的一次风预热器进风口，优选通过管道与进料预热风出风管相连通，进料预热风出风管排出的风经过一次风预热器进风口进入到一次风预热器中进行加热从而实现一次风的热循环利用。

11、上述技术方案中，所述的一次风出风管道的出口分为两路，一路通过管道i与进料预热风进风管相连通，热风依次流经进管道i、进料预热风进风管、预热风管后进入预热干燥室从而为预热干燥室提供热量；另一路通过管道ii与一次风室相连通，热风依次流经管道ii、一次风进风口后进入一次风室中；所述的管道i和管道ii上均设置有一次风引风机。本发明中，热风进入到一次风室且通过出料辊的缝隙进入到料层的灰渣层中，热风冷却灰渣的同时向上通过灰渣层后进入燃烧层将垃圾燃烧，提高了风的温度，然后进入气化层，气体化层的垃圾受热气化，产生合成气后通过合成气风道进入二燃室。

12、上述技术方案中，所述的料斗，为上宽下窄的锥体结构，料斗的下底和多个结构相同的预热干燥室相连通；所述的料斗，下底的下方设置有多台对辊破碎机i，每台对辊破碎机i对应一个预热干燥室且位于该预热干燥室上底的上方，对辊破碎机i作为进料辊使用。

13、上述技术方案中，所述的预热干燥室，整体呈立式长方体结构，多个预热干燥室在水平方向进行排布；每个预热干燥室下底的下方设置有一台对辊破碎机ii，对辊破碎机ii作为布料辊使用。

14、上述技术方案中，多个所述的预热干燥室，侧壁内部均竖向设置多根预热风管，多根预热风管称为一组预热风管，除两侧预热干燥室外，相邻的预热干燥室之间共用一个组预热风管；多个所述的预热干燥室，顶部横向设置有一根所述的进料预热风出风管、底部横向设置有一根所述的进料预热风进风管，进料预热风出风管位于进料辊的下方，进料预热风进风管位于布料辊的上方；每组预热风管的进风口均与横向设置的进料预热风进风管相连通、出风口均与横向设置的进料预热风出风管相连通。

15、上述技术方案中，所述的一次风室，整体呈四棱锥形状，其顶部设置有多台对辊破碎机iii，每台对辊破碎机iii对应的布置在每台布料辊的正下方，对辊破碎机iii作为出料辊使用；所述的出料辊位于灰渣层的下方、一次风室的上方。

16、上述技术方案中，所述的出料水封槽，为中空的、开口设计的槽体结构，内部装有水，水位线高于排渣管的输出端。

17、本实用新型装置在使用时配设有发电机或者外接电源，为装置中需要电力的结构(比如进料辊、布料辊、出料辊、一次风预热器、一次风引风机等等)提供电源，所述的一次风室内安装燃烧器，用以点火，必要时也可进行人工点火。

18、本实用新型还提供一种生活垃圾气化燃烧的方法，包括以下步骤：

19、(1)进料：利用抓斗将生活垃圾卸到料斗中，通过进料辊将垃圾压到预热干燥室；

20、(2)预热：打开一次风预热器，风从一次风预热器进风口进入到一次风预热器中且被加热，热风导出后通过管道导入进料预热风进风管中，然后再分别导入预热干燥室侧壁的预热风管中，预热干燥室中的垃圾在进料预热风进风管的作用下，预热到100-450℃从而去除垃圾中的水分，使垃圾含水量降低到10％以下；

21、一次风加热：在二燃烧室内有一次风预热装置，根据垃圾热值和炉温将一次风温度控制在450℃以下(100-450℃)；加热后的一次风通过管路i、一次风引风机、预热风进风管从为预热干燥室提供热量；

22、(3)裂解气化：经预热去除水分后的垃圾，经布料辊进入炉膛料层，炉膛料层上层为裂解气化层，垃圾被从燃烧区气体的加热，其有机成分分解成可燃性合成气和固体碳，合成气向上进入气体层，固体碳向下进入燃烧区；裂解温度控制在650—950℃；

23、二燃烧室内的一次风预热装置，加热后的一次风同时还能够通过管路ii、一次风引风机22、一次风进风口后进入一次风室，且通过出料辊的缝隙进入到料层的灰渣层中，并向上顺次通过灰渣层、燃烧层后进入裂解气化层，从而对进入裂解气化层的垃圾进行处理；

24、需要解释的是，第一批垃圾需要选择含水量小的垃圾，确保垃圾能够自燃，第一批垃圾经过预热干燥室时，由于还没有预热风，此时垃圾未经预热直接经布料辊进入炉膛，直接掉落到出料辊上，形成料层，此时的料层全部为未经预热的垃圾，还没有形成灰渣层、燃烧层和裂解气化层。第一批垃圾进入炉膛后在出料辊的缝隙通过燃烧器进行点火，垃圾燃烧后逐步形成灰渣层、燃烧层和裂解层。这个阶段为点火阶段，点火阶段各层的一次风温度、料层温度等逐步升高，全部达到规定的数值后，进入稳定运行阶段。第一批垃圾点火后，并不进行排渣动作，直到各层都形成后才进行排渣。稳定运行后是连续运行，因此，各层也保持相对稳定。本发明中，垃圾先裂解生成合成气，而这些合成气在一燃室大部分不燃烧，而是进入二燃室或合成气净化工艺，经裂解后的垃圾的固体部分主要是碳，碳的燃烧为裂解提供热量，同时部分碳不完全燃烧形成一氧化碳也成为合成气的有效成分之一。

25、(4)燃烧：经裂解气化后的固体碳垃圾向下移动到燃烧层，垃圾在燃烧层燃烧产生高温气体，高温气体向上移动进入裂解气化层为裂解气化反应提供热能，而燃烧后的固体向下进入灰渣层成为灰渣；燃烧温度控制在800-950℃；

26、一次风室内的热风通过出料辊的缝隙进入到灰渣层后向上顺次通过灰渣层后进入燃烧层，从而对进入燃烧层的垃圾进行处理；在点火阶段，一次风温和燃烧温度不断提高，达到规定温度后进入稳定运行阶段，稳定运行后通过控制一次风量和温度来控制燃烧温度。

27、(5)燃烬：经燃烧后的垃圾继续下移到灰渣层，垃圾在灰渣层进一步燃烧，热灼减率达到3％以下，同时经一次风冷却形成灰渣；炉渣温度降低到一次风的温度；

28、二燃烧室内的一次风预热装置，加热后的一次风(100-450℃)进入一次风室后通过出料辊的缝隙进入到灰渣层，灰渣进一步燃烧温度非常高，热风在冷却灰渣的同时经过换热提高了温度(250—800℃)，提高温度后的热风上行通过灰渣层后进入燃烧层将垃圾燃烧，提高了风的温度(800—950℃)，提高温度后的热风继续上行，当气体中的氧气被消耗完后，就开始了裂解过程，形成了气化层，裂解气化是一个吸热过程，裂解层的温度自下而上逐渐降低，当温度低于650℃时裂解气化反应停止，气体经裂解气化层形成合成气，通过合成气风道进入二燃室；

29、(6)排渣：灰渣层中的炉渣，经出料辊、排渣管落入水封出料槽1中，经出渣机排出。

30、上述技术方案中，步骤(3)中，所述的合成气向上进入气体层，在合成气有用户的情况下，可以从合成气风道直接抽取合成气，经净化后用燃气机发电进行使用或出售，或者直接净化后作为天然气的替代品进行使用；控制合成气提取量保证二燃烧室对一次风的加热满足要求。

31、上述技术方案中，步骤(3)中，所述的合成气向上进入气体层，可以从合成气风道输送至二燃烧室中进行脱酸处理和\或脱硝处理。

32、上述技术方案中，所述的脱酸处理指的是：在二燃室顶部采用气力输送方式通过脱酸剂喷口15将脱酸剂干粉喷入二燃室中，去除合成气中二氧化硫、氯化氢等酸性气体，酸性气体去除率50％以上；所述的脱酸剂干粉为碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙、碳酸氢钠中的任意一种、两种及以上以任意比例混合后形成混合物，脱酸剂干粉的用量为酸性气体化学当量的1.2-2倍。

33、上述技术方案中，所述的脱硝处理指的是：在二燃室顶部采用气力输送方式通过脱硝剂喷口(16)将脱硝剂喷入二燃室，去烟气中的氮氧化物，去除率50％以上；所述的脱硝剂为氨水、尿素中的任意一种，或两种以任意比例混合后形成的混合物；脱硝剂的用量是氮氧化物化学当量的1.2-1.5倍。

34、与现有技术相比，具有以下特点：

35、(1)本实用新型中的二燃室有一次风加热功能，可以根据垃圾热值情况将一次风加热到150-450℃；

36、(2)本实用新型有外热式垃圾预热燥功能，提高垃圾热值，同时采用垂直分层燃烧、裂解气休工艺，可保障低热值垃圾稳定燃烧；

37、(3)本实用新型采用气化后再燃烧的二次燃烧工艺，烟气中的污染物初始浓度低，可降低烟气净化成本，容易达到排放标准。

38、(4)本实用新型中的二燃室采用多点补充二次风的燃烧方式，防止局部过热生成氮氧化物，采用喷射脱酸碳酸钙、生石灰、熟石灰、碳酸氢钠等脱酸剂以脱去二氧化硫、氯化氢，必要时喷射尿素、氨水等脱硝剂以脱去氮氧化物。

39、(5)本实用新型采用合成气本身进行低氮燃烧，可减少尿素、氨水等脱硝剂的用量

40、(6)本实用新型采用二燃室内脱酸工艺，降低脱酸成本。

41、(7)本实用新型可实现生产合成气体，合成气可用以发电或出售；本实用新型可实现电力给自足，可发电上网，在不具备发电上网的地区可生产合成气，或是直接燃烧。

42、(8)本实用新型对工业用水需求量较小，在不发电的情况下，几乎不需要工业用水，减少对外部市政条件的要求。

43、(9)本实用新型结构简单，便于操作。