集成炉排垃圾气化燃烧系统的制作方法

本发明涉及废弃物燃烧气化处理，具体为集成炉排垃圾气化燃烧系统。

背景技术：

1、现有的废弃物处理技术主要有燃烧、卫生填埋、堆肥、废品回收等；在废弃物处理常规技术中，燃烧方式约占80％，其具有减量效果明显，占地量小，余热能得到利用等优点；但是在垃圾燃烧的过程中会产生大量的飞灰和有毒物质，例如剧毒致癌物质二噁英、呋喃，以及氯化氢hcl、硫氧化物sox、氮氧化物nox等有害物质；随着国内外对环保要求的不断提高，如何增强对二次污染的控制尤为重要。因此，废弃物热解气化焚烧技术被逐渐推到工业化应用的道路上，特别是针对国内各种废弃物现在主要采用的是各类焚烧技术，气化焚烧和气化熔融技术广泛的工业化将带来国内废弃物处理行业的技术革新换代。

2、我国学者经过大量的研究，对垃圾焚烧炉及二次污染物控制技术进行了多次改进，随着技术的发展以及对环保的进一步要求，诞生了如：机械炉排式垃圾气化焚烧炉及其处理方法(cn105402735b)、双层机械炉排式垃圾气化焚烧炉及其处理方法(cn105423306b)、机械炉排式垃圾单炉气化焚烧系统及其处理方法(cn105444183b)、机械炉排式垃圾气化焚烧系统及其处理方法(cn105627322b)、双层机械炉排式垃圾气化焚烧系统及其处理方法(cn105402736b)和废弃物气化熔融燃烧系统(cn106524176b)新兴气化焚烧处理技术，提升了二次污染物控制水平，细化了工艺控制过程，并获得了大量实验验证，但存在的问题有：1、在同一个炉体内对垃圾进行干燥、气化，由于垃圾干燥、气化所需要的温度不同，将其集成在同一个炉膛内，热量分布不均衡，对热量的利用率不高，热转化过程相互影响，工艺控制难道较大，影响热转化效率，二次污染物不易控制，垃圾干燥、气化效率受限；2、一次风供风全部由下方的风室提供，一次风甚至可从炉排片的间隙处进入炉膛，一次风供风分散，垃圾料层附近的热量易被一次风携带快速流向炉膛，影响垃圾料层的干燥、燃烧效果，传统炉排结构类似的漏渣、漏风、卡阻问题；3、边梁作为外侧结构，垃圾燃烧产生的热量易通过边梁向外散失，且边梁工作温度较高，对炉排边梁或隔梁钢结构的损害较大，降低了系统的使用寿命；4、对烟气的热量利用不足，炉膛的供风热量主要来源于高温烟气换热空气或燃烬炉烟气循环或熔渣急冷段混合水蒸汽。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供一种集成炉排垃圾气化燃烧系统，使用该系统可以实现更大规模的垃圾气化燃烧处理，有利于提高单次垃圾处理量，能够减少热量损耗，使得热利用率明显提高，垃圾气化燃烧效率提高，产生的二次污染物明显降低，且合成气的产量提高。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、集成炉排垃圾气化燃烧系统，包括气化燃烧炉、锅炉系统、供风系统、烟气循环系统以及烟气净化系统；所述气化燃烧炉包括炉架以及设置在炉架上沿进料方向依次连通的干燥炉、气化炉、燃烬炉；所述干燥炉内的干燥室由拱形的炉壳和设置在炉壳内的集成炉排围成，所述干燥炉的前拱和后拱均开设有二次风孔，二次风孔用于供入高温循环烟气，所述集成炉排通过边梁固定在机架上，所述边梁内设置有与干燥室连通的一次风道，一次风道用于供入低温循环烟气，所述干燥室的底部还设置有若干独立的一次风室，该一次风室用于供入混合循环烟气，所述干燥炉的顶部设置有干燥烟气出口；所述气化炉的气化室由拱形的炉壳和集成炉排围成，气化炉内的边梁上设置有与其连通的一次风道，所述一次风道用于供入低温循环烟气，所述气化室的底部设置有若干独立的一次风室，一次风室用于供入高温循环烟气，所述气化炉的前拱和后拱上均设置有二次风孔，所述干燥炉的干燥烟气出口与气化炉的二次风孔连通；所述气化炉的顶部还设置有烟气通道，所述烟气通道的侧壁上沿着烟气的流动方向依次设置有三次风孔和回热风孔，所述烟气通道与锅炉系统连通；所述燃烬炉的侧壁上设置有一次风孔，所述一次风孔用于供入预热空气，所述燃烬炉的底部设置有出渣口。

4、优选地，作为一种改进，所述烟气循环系统包括第一烟气管路和第二烟气管路，所述第一烟气管路用于输送高温循环烟气，所述第一烟气管路的进风口与锅炉系统连通，所述第一烟气管路的出风口分为第一岐管、第二岐管和第三岐管，所述第一岐管与烟气管道的回热风孔连通，用于调控烟气通道顶部的烟气温度，所述第二岐管分别与干燥室和气化室的一次风室连通，所述第三岐管与干燥室的二次风孔连通，用于提高干燥室内干燥烟气的温度；所述第二烟气管路用于输送低温循环烟气，所述第二烟气管路的进风口与烟气净化系统的末端连通，所述第二烟气管路的出风口分为第四岐管和第五岐管，所述第四岐管与进入干燥室一次风室的第二岐管连通用于混合调温形成混合循环烟气，且若干一次风室沿着垃圾输送方向其温度成梯度升高，所述第五岐管又分为两路支管，一路支管与干燥室边梁的一次风道连通，另一路支管与气化室边梁的一次风道连通。

5、优选地，作为一种改进，所述供风系统包括供风管路，所述供风管路用于输送垃圾储料坑内的空气，所述供风管路与锅炉系统换热后分为第一供风管路和第二供风管路，所述第一供风管路与烟气通道的三次风孔连通，用于辅助合成烟气气相燃烧，所述第二供风管路与燃烬炉的一次风孔连通，用于辅助底渣固相燃烧。

6、优选地，作为一种改进，所述烟气净化系统包括依次连通的洗气塔、除尘器、引风机以及烟囱，所述洗气塔的入口与锅炉系统的排气口连通，所述洗气塔的底部还设置有飞灰输送装置，除尘器的底部设置有飞灰输送带，所述锅炉系统的底部通过管道与飞灰输送带连接，用于将沉积在锅炉系统的飞灰输送至飞灰输送带；所述第二烟气管路的进气风口与烟囱的前端连接，用于将净化后的低温烟气再利用。

7、优选地，作为一种改进，所述干燥炉中集成炉排末端的后拱具有圆弧导向炉壳与水平炉壳，所述干燥炉后拱上的二次风孔设置在水平炉壳的左侧倾斜炉壳上，所述干燥炉二次风孔出风方向与集成炉排面夹角35-45°，所述圆弧导向炉壳右下侧设置有点火助燃孔。

8、优选地，作为一种改进，所述气化炉中集成炉排末端的后拱具有圆弧导向炉壳与水平炉壳，所述气化炉后拱上的二次风孔设置在水平炉壳的左侧倾斜炉壳上，所述气化炉二次风孔出风方向与集成炉排面夹角35-45°，所述圆弧导向炉壳右下侧设置有点火助燃孔。

9、优选地，作为一种改进，所述干燥炉和气化炉中的集成炉排前端均设置于机架内，所述集成炉排活动炉排板连接到推料平台前端下方；所述气化炉中的集成炉排末端设置固定隔离墙，所述固定隔离墙下侧设置隔离翻板墙。

10、优选地，作为一种改进，所述干燥炉和气化炉中的集成炉排为上斜式或下斜式集成炉排。

11、优选地，作为一种改进，所述烟气通道与气化室的连接处设置有点火助燃孔，所述烟气通道靠近三次风孔的侧壁上设置有点火助燃孔。

12、优选地，作为一种改进，所述锅炉系统包括锅炉本体以及设置在锅炉本体内的换热器，所述供风管路与所述换热器换热，所述锅炉本体包括依次连通的燃烧室、炉室a、炉室b、炉室c，所述燃烧室的下端与烟气通道的顶部连通，燃烧室的侧壁上设置脱硝剂喷入装置，炉室c的烟气出口与洗气塔的进气口连通；所述第一烟气管路的进风口与锅炉本体中部连接，用于将降温后的高温烟气再利用。

13、本发明的有益效果：

14、本发明的气化燃烧炉采用三炉体结构，将干燥室、气化室、燃烬室分别设置在不同的炉体中，进一步提升二次污染物控制水平，更加细化工艺控制过程，可实现更大规模的垃圾气化燃烧处理，且相比于现有技术在一个炉体进行干燥、气化，本发明的垃圾料层由于先在干燥室进行了干燥处理，当其进入气化室时可以更快速的热解气化，有利于提高垃圾气化燃烧的效率；另外，通过向干燥室、气化室、燃烬室的不同风孔通入不同类型及不同温度的循环烟气，有利于精准控制单个炉体的温度，也能防止局部高温引起垃圾料层结焦成团问题，热利用率得到明显提高，具体分析如下：

15、1、干燥炉：通过将第三岐管输送的高温烟气供入干燥室的二次风孔，有利于提高干燥室内干燥烟气的温度，可以避免干燥室及其管道局部低温水汽结露，提高干燥烟气的热量，通过将第二岐管输送的高温烟气与第四岐管输送的低温烟气混合调温后供入干燥室的若干一次风室，且若干一次风室的温度成梯度供风，垃圾料层梯级升温，有利于充分、均匀、快速地干燥垃圾，提升干燥效率。

16、2、气化炉：通过将干燥室的干燥烟气引入气化室，垃圾在干燥室干燥产生的烟气中含有较高的水蒸汽，这部分干燥烟气携带大量的热量，将其引入气化室一方面通过二次风回热，有利于热量再利用，提高热量利用率，另一方面水蒸汽、高分子化合物与气化室中的高温烟气重整，提高气化室中合成气产量，以及合成气中co、h2占比，有利于提升热解气化效率，产生的二次污染物降低更加明显。

17、3、燃烬炉：通过将垃圾储料坑内的空气供入燃烬炉的一次风孔中，有利于辅助底渣燃烧，降低热灼减率，且底渣固相燃烧产生的高温烟气上升至气化室，有利于提高气化室内的温度，同时与气化室的垃圾料层形成对流，结合水平炉壳扰动气化室烟气，有利于垃圾气化以及烟气重整；底渣处于相对静态燃烧状态，极大的减少了烟气所携带的飞灰量，同时也能聚集热量有利于灰渣中的残碳高温燃烧，进一步降低热灼减率；另外，通过利用储料坑内的气体，储料坑臭气助燃的同时，进行高温燃烧，避免对环境二次污染，系统形成较好的良性内循环。

18、4、气相燃烧：通过将第一供风管路输送的空气供入烟气通道的三次风孔，有利于辅助气相燃烧，通过将第一岐管输送的高温烟气供入烟气通道的回热风孔，有利于调控烟气通道顶部的烟气温度，可以降低气相燃烧的局部温度，避免此处温度过高产生较多的nox，结合脱硝剂喷入，进一步减少烟气中nox含量，同时又能保证二噁英的分解；另外，合成气产量的提高，可不进行气相燃烧，通过对合成烟气净化，可以提纯再利用。

19、5、集成炉排：通过集成式活动炉排板形成整体式全封闭的炉排面，配合整体式的集成炉排片，在炉排底部对上方的垃圾料层进行全遮挡，上方垃圾料层燃烧产生的灰渣、未燃烧的物料被几乎全部阻挡，极少漏渣、漏风，可有效避免漏渣造成的运动部件卡阻，保证长期运行下活动炉排的稳定驱动。整体结构性相比传统技术更好，对垃圾料层的承载性能更好，无论是集成炉排片、活动炉排片和活动支撑板单个还是它们组合后的整体，其受力更加均匀，在运行过程中更不容易损坏，也不会出现传统炉排结构中炉排片断裂的问题，炉排的使用寿命更长。

20、6、边梁保护及供风：第二烟气管路的烟气来源于净化后含氧量较低的低温烟气，这部分烟气温度较低，通过将第五岐管输送的低温烟气供入气化室边梁的一次风道以及干燥室边梁的一次风道，吸收一次风室和垃圾料层反应过多的热量，控制边梁钢结构工作温度，有利于保护边梁钢结构，解决了现有技术中的高温影响钢结构强度、刚度问题，有利于提高炉体的使用寿命，同时又能通过集成炉排片为干燥室和气化室供风，回热再利用以及控制干燥、气化供氧量。

21、7、本发明充分利用了高温烟气和低温烟气携带的热量，结合集成炉排配气供风，以及三炉体结构，增强烟气循环再利用，相比于现有技术对各环节热量控制更精细化，热量利用率明显提高，反应速率明显提升，合成气品质更高，二次污染物控制更有效，也能提升后续发电系统发电量，同时，也控制了钢结构工作温度，提高了系统可靠性。