一种热解气化小型生活垃圾焚烧炉及其处置工艺的制作方法

本发明涉及一种热解气化小型生活垃圾焚烧炉及其处置工艺。

背景技术：

1、填埋会占用土地，造成土壤污染，不符合“无废城市”建设中“最大限度减少填埋量”的要求。直接焚烧仍是较为普遍的处置方式。与大型焚烧发电项目不同，小型化垃圾焚烧工艺受限于垃圾处理规模，经济性较难保证，处置工艺也与大型垃圾焚烧项目差异较大。首先小型垃圾焚烧炉因不能对垃圾进行发酵预处理，因此必须具备适应湿垃圾的的特征，而现有小型垃圾焚烧炉都对垃圾水分含量存在要求，因此必须开发适应高水分垃圾的小型化处置设备。其次为保证垃圾中有机挥发份和固定碳的充分燃烧，必须通入过量的空气，导致原生的烟气污染物浓度高，烟气量增大，进一步提高了烟气净化处置成本；除此之外，现有小型垃圾焚烧炉结构都沿用大型化炉排设计，炉排采用大量的炉排片拼接而成，造成设备的占地较大。因此，迫切需要开发新型的，能够适应上述缺点的小型化垃圾处置设备。

2、热解气化是在缺氧或无氧条件下加热生活垃圾，使垃圾中的有机物分解成较高附加值的可燃气、焦油、固定碳等。本发明提出首先将垃圾中的有机物进行热解，固定碳进行气化的方式，将大部分有机挥发份和固定碳转变为可燃气，然后将剩余的固定碳在炉排上进行燃尽。产生的可燃气在炉内二次燃烧区域进行气相燃烧。通过此种方式，可以大大提高对垃圾水分的容忍度。同时通过降低一次风空气通入量，以磁化风（富氧）代替一次风，并利用布朗气进行催化燃烧的方式来使得燃烧更加充分，并控制污染物浓度，从而大大降低烟气净化处置成本。此外，相比于现有的小型化垃圾焚烧设备，通过该工艺实现的设备仅有部分固定碳需在炉排上燃烧，因此可大大减少炉排片数量，缩小设备的体积和占地。

3、现有小型生活垃圾热处理炉具有以下技术问题：

4、（1）现有处置手段很难适应高含水量垃圾，尤其是直接焚烧。

5、垃圾中水分含量较高，热值较低。大型化焚烧项目的生活垃圾在垃圾仓存放6~10天，通过中温发酵去除水分，提高垃圾热值。但小型化设备受限于占地要求和成本控制，发酵预处理方式很难实现，因此入炉垃圾含水量较高。高含水、低热值垃圾导致燃烧过程温度控制较难，可能需要燃料进行补燃，造成较大的运行成本；

6、（2）烟气中污染物浓度高，原始浓度控制较难

7、现有的小型化垃圾焚烧中，垃圾都在炉排上燃烧。为保障燃烧的充分性，需通入过量的空气，空气过量系数一般需大于1.5。过量的空气系数会导致原始污染物浓度升高，同时增大了烟气量，导致烟气净化成本的升高及设备体积的增大。

8、（3）现有小型化垃圾处置设备炉排长，占地大

9、现有的小型化垃圾焚烧炉仍然采用原有的大型垃圾焚烧炉的设计理念，底部采用大量的炉排片进行堆叠，垃圾在炉排上进行焚烧，炉排较长，占地面积大。部分现有的热解气化焚烧小型垃圾处置设备，其热解和气化段也主要在炉排上发生，同样需要较多的炉排数量，风量均匀性控制较难，占地面积大，设备投资大。

10、公开号为cn114923185a的专利提供了一种两段式有机垃圾热解装置，包括空气磁化装置、往复炉排、燃尽室等，在往复炉排上通磁化风进行一级热解，燃尽室进行二级热解，利用磁化风较高活性降低热解温度和尾部燃尽室烟气提供热量从而降低能耗。垃圾在往复炉排上进行热解，通过磁化风降低热解温度，热解在炉排上进行，仍然需要较大的炉排面积，造成设备体积较大：另外，炉排上燃烧属于固相燃烧，仍然需要较大的空气过量系数，导致污染物浓度较大，不易控制。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明提出一种热解气化小型生活垃圾焚烧炉及其处置工艺，该焚烧炉将热解气化和直燃在小型化垃圾处置设备中进行集成，借助于热解气化的优势：水分被蒸发为水蒸气作为气化还原反应的气化剂，提升了对垃圾水分的容忍性。热解和气化在热解室内进行，固定碳燃烧在炉排上进行，产生的气相可燃物在二燃室内燃烧。通过利用热解气化和固定碳燃烧分离，降低一次风的通入量，并利用磁化风代替一次风及布朗气催化燃烧的特性，以控制炉内的污染物浓度。同时热解气化后的固定碳在炉排上燃烧需要较少的炉排面积，大大降低了小型化垃圾焚烧设备的占地。

2、为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术手段：

3、一种热解气化小型生活垃圾焚烧炉，包括：

4、热解室，其上端设有进料口，底部设有拨料机；

5、进料门，设置在所述进料口处，用以将所述进料口封闭；

6、二燃室，位于所述热解室的一侧，二燃室的底部和所述热解室的底部相连通，二燃室的室壁上部开设有烟气出口；

7、炉排，设置在所述热解室和二燃室的底部之间，热解室的出口段与炉排入口处由向下倾斜的斜面连接，所述二燃室与所述炉排之间形成燃烧室，炉排的末端设有落渣井；

8、所述热解室与二燃室相邻的一侧室壁上部开设有可燃气出口通道，所述二燃室内设有绝热炉墙，所述热解室的壁面与所述绝热炉墙之间组成抽气室；

9、所述二燃室相对所述抽气室的一侧室壁上布置有布朗气和磁化风烧嘴；

10、热解室内产生的可燃热解气从所述可燃气出口通道流向抽气室后进入所述二燃室，与布置在二燃室入口处的布朗气进行催化燃烧，保证烟气的850℃/2s。

11、所述热解室的一侧室壁外部设有提升机，垃圾桶经所述提升机提升至所述进料口处倾倒。

12、所述进料门与热解室之间设置至少两道闸阀。

13、所述热解室内位于所述可燃气出口通道处设有环状导流板，导流板的长短长度为热解室半径的1/3。

14、所述炉排为往复式炉排，包括固定炉排和滑动炉排，所述固定炉排片与下一级滑动炉排片间有4cm~10cm的落差，使可燃物起到翻动拨料的作用；

15、所述焚烧炉的底部外侧设有磁化风供给管道，所述磁化风供给管道用于向炉排底部供给作为一次风的富氧磁化风。

16、所述抽气室的顶部设有检修门。

17、所述拨料机为双棍拨料机，两个辊轮转动方向相反。

18、炉膛后墙在所述燃烧室与二燃室之间设置拐角形成喉口，在所述喉口上方设置所述布朗气和磁化风烧嘴。

19、所述燃烧室内设有布朗气通风口。

20、本发明进一步公开了一种基于所述热解气化小型生活垃圾焚烧炉实现的处置工艺，

21、收集的垃圾无需通过预处理，经垃圾桶提升机提升至进料口完成垃圾倾倒；

22、进料门与热解室间设置两道闸阀，进料门关闭后第一闸阀打开，第二闸阀保持关闭，第一闸阀关闭后，第二闸阀打开，落料完成后，第二闸阀关闭，以此控制落料速度和隔绝内外气体，避免冷空气进入热解室，及防止热解室内气体外泄，维持热解室内缺氧或无氧状态；

23、控制燃烧室的压力分布，使得固定碳在炉排上燃烧产生热烟气，热烟气一部分沿热解室的底部进入热解室向上运动，加入的垃圾向下运动，形成逆流反应过程；加入的垃圾在向下运动的过程依次发生干燥、热解和气化反应；干燥过程中，蒸发的水分和干垃圾一起向下运动；热解过程使得干垃圾中的有机挥发份挥发，并且大分子有机挥发份裂解为co、ch4和h2小分子可燃气；有机挥发份溢出之后的固定碳与来自炉排上燃烧产生的co2和含水垃圾蒸发产生的水蒸汽进行气化反应，生成co和h2可燃性气体；热解室内生成的可燃气体经抽气室进入二燃室，与布置在二燃室入口处的布朗气进行催化燃烧，保证烟气的850℃/2s；

24、热解室下部设置双辊拨料机，两个辊轮转动方向相反，在辊轮翅片的带动下从两侧炉墙侧落料到炉排，在落料的同时，实现热解室内热解气化产物的有效翻动，通过控制双辊拨料机能够控制垃圾在热解室内的停留时间，使得垃圾热解气化充分；

25、磁化风作为一次风在炉排底部通入，起到富氧燃烧作用；布朗气在料层上部通入，与固定碳进行充分燃烧；

26、布朗气发生装置产生的布朗气按一定的风量比例分别进入燃烧室对固定碳进行催化燃烧、以及进入二燃室对可燃气进行气相催化燃烧；

27、燃烧产生的渣随炉排的运动掉入落渣井中；

28、炉排上燃烧产生的烟气分为两股，一部分进入热解室参与垃圾热解气化反应，另一部分直接进二燃室与来自抽气室的可燃气混合后在布朗气和磁化风的催化燃烧下，绝热的二燃室保证850℃/2s，抑制二噁英生成。

29、本发明热解气化小型生活垃圾焚烧炉具有以下几个有益效果：

30、（1）本发明中提到的小型化垃圾焚烧设备对水分容忍性高

31、高含水量垃圾加入本发明中提出的垃圾处理设备后，含水垃圾在热解室内进行干燥，蒸发的水分和固定碳在还原层发生气化反应，从而提高对垃圾水分的容忍性。因此垃圾无需进行发酵预处理，可适应较高含水量垃圾。

32、出口污染物原始浓度低，易于控制

33、通过将热解气化和直燃进行分离的方式，使得加入炉内的垃圾首先进行热解气化产生可燃气，剩余的固定碳在炉排上进行层燃燃烧。固相燃烧的量较少，但热值较高。垃圾经热解气化后产生的可燃气在二燃室进行气相燃烧。相比于传统的炉排直燃方式，可大大减少通入的空气量，从而降低原始污染物浓度。

34、磁化风富氧燃烧和布朗气催化燃烧提高燃烧效率

35、本发明利用磁化风代替原始空气，提高了一次风的含氧量，形成富氧燃烧。同时通入布朗气进行催化燃烧，促进固定碳的燃烧速率，提高燃烧效率和燃尽率。

36、热解气化和直燃一体化布置，结构紧凑，炉体体积小，节省占地

37、本发明在一个炉体中实现热解气化和直燃，热解室、燃烧室、抽气室及二燃室紧密衔接，结构紧凑。炉排炉上固定碳燃烧产生的部分热烟气为热解室提供热量，能量利用率高。且仅有部分固定碳在炉排上进行固相层燃，因此仅需较少的炉排面积即可充分燃烧，从而减小了设备的体积，节省了设备占地，降低投资成本。同时使得设备可迁移性提高，增强了设备的灵活性。