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聯(lián)系我時(shí),請(qǐng)告知來自 化工機(jī)械設(shè)備網(wǎng)垃圾熱解氣化處理成套裝置技術(shù)說明1.工藝原理和流程1.1工作原理:熱解氣化爐內(nèi)燃燒層次的分布如圖1所示
垃圾熱解氣化處理成套裝置技術(shù)說明
1. 工藝原理和流程
1.1 工作原理 :熱解氣化爐內(nèi)燃燒層次的分布如圖1所示。 圖1 工作原理示意圖
*熱解氣化爐從上到下, 依次為干燥層、熱解氣化層、燃燒層、燃盡層。
*垃圾首先在干燥層由爐膛壁面輻射,高溫?zé)峤鈿饣療煔鈱?duì)流以及熱解氣化層導(dǎo)熱三方作用下干燥, 其中的水分揮發(fā)。
*干燥后垃圾在熱分解段和氣化燃燒段分解成一氧化碳、氣態(tài)烴類等可燃物進(jìn)入混合煙氣中。熱解氣化后的殘留物( 液態(tài)焦油、較純的碳素以及垃圾本身含有的無機(jī)灰土和惰性物質(zhì)) 進(jìn)入燃燒層充分燃燒。燃燒層沿高度方向可分為氧化區(qū)和還原區(qū)。氧化區(qū)內(nèi)發(fā)生碳、焦油和氧氣發(fā)生劇烈的氧化反應(yīng),燃燒溫度可達(dá)到850~1000℃,燃燒產(chǎn)生的熱量用來提供還原區(qū)、熱解氣化層和干燥層所需的熱量。還原區(qū)內(nèi)CO2和H2O被熾熱的C還原,產(chǎn)生CO,H2等可燃?xì)怏w,進(jìn)入混合煙氣中。
*燃燒層產(chǎn)生的殘?jiān)?jīng)過燃盡層繼續(xù)燃燒后, 經(jīng)爐排的機(jī)械擠壓、破碎, 落入灰斗人工定期排出爐外。 熱解氣化爐產(chǎn)生的混合煙氣進(jìn)入二燃室燃燒。
*助燃空氣,以及來自預(yù)干燥裝置的水蒸汽和低沸點(diǎn)可燃?xì)怏w由熱解氣化爐底部旋轉(zhuǎn)爐排上方一次風(fēng)管送入爐膛。其中,空氣能給燃燒層提供充分的助燃氧。當(dāng)燃燒過程中消耗了大量氧后, 空氣在上行至氣化段和熱分解段時(shí)繼續(xù)提供參與反應(yīng)的氧。而干燥產(chǎn)生的水蒸汽可作為熱解氣化層的部分氣化劑。立式爐型和的風(fēng)管送風(fēng)方式滿足了垃圾在關(guān)鍵的熱分解氣化階段溫度和反應(yīng)空氣量( 欠氧和無氧) 的條件, 并能使參與反應(yīng)的垃圾維持在這個(gè)環(huán)境下足夠的時(shí)間。 由此可以看出, 垃圾在熱解氣化爐內(nèi)經(jīng)熱解后實(shí)現(xiàn)了能量的兩級(jí)分配, 熱解成分進(jìn)入二燃室焚燒, 熱解后的殘留物在熱解氣化爐的燃燒段焚燒, 垃圾的熱分解、氣化、燃燒形成了沿向下運(yùn)動(dòng)方向的動(dòng)態(tài)平衡, 在投料和排渣系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的外部條件下, 爐內(nèi)各反應(yīng)段的物理化學(xué)過程也連續(xù)、穩(wěn)定地進(jìn)行, 因此熱解氣化爐可以連續(xù)地、正常地運(yùn)轉(zhuǎn)。
*應(yīng)段的物理化學(xué)過程也連續(xù)、穩(wěn)定地進(jìn)行, 因此熱解氣化爐可以連續(xù)地、正常地運(yùn)轉(zhuǎn)。
*煙氣進(jìn)入二燃室后向上折流90°,與1級(jí)燒嘴提供的高溫旋流空氣充分混合,增加氣體在二燃室的湍流程度,并劇烈燃燒;隨后煙氣經(jīng)過4次折流,依次流過2級(jí)燒嘴、3級(jí)燒嘴和4級(jí)燒嘴后,進(jìn)入沉降室除塵。每級(jí)燒嘴均能提供的高溫旋流空氣,補(bǔ)充煙氣中的氧氣, 使熱解過程產(chǎn)生的可燃物在二燃室的富氧、高溫條件下充分燃燒。 煙氣在二燃室的停留時(shí)間超過2.0s, 焚燒溫度達(dá)到900℃左右。煙氣在二燃室中的運(yùn)動(dòng)狀況使得二燃室同時(shí)起到了離心除塵的作用, 煙氣中夾帶粉塵很大一部分在二燃室的沉降室中收集, 由排灰裝置排出二燃室。
*應(yīng)段的物理化學(xué)過程也連續(xù)、穩(wěn)定地進(jìn)行, 因此熱解氣化爐可以連續(xù)地、正常地運(yùn)轉(zhuǎn)。
*煙氣進(jìn)入二燃室后向上折流90°,與1級(jí)燒嘴提供的高溫旋流空氣充分混合,增加氣體在二燃室的湍流程度,并劇烈燃燒;隨后煙氣經(jīng)過4次折流,依次流過2級(jí)燒嘴、3級(jí)燒嘴和4級(jí)燒嘴后,進(jìn)入沉降室除塵。每級(jí)燒嘴均能提供的高溫旋流空氣,補(bǔ)充煙氣中的氧氣, 使熱解過程產(chǎn)生的可燃物在二燃室的富氧、高溫條件下充分燃燒。 煙氣在二燃室的停留時(shí)間超過2.0s, 焚燒溫度達(dá)到900℃左右。煙氣在二燃室中的運(yùn)動(dòng)狀況使得二燃室同時(shí)起到了離心除塵的作用, 煙氣中夾帶粉塵很大一部分在二燃室的沉降室中收集, 由排灰裝置排出二燃室。
1.2 工藝流程
*熱解氣化成套設(shè)備由預(yù)處理裝置、進(jìn)料裝置、傾斜滾筒式預(yù)干燥裝置、一燃室、二燃室、旋轉(zhuǎn)爐排、余熱鍋爐、引風(fēng)機(jī)、煙囪、自動(dòng)控制系統(tǒng)等組成。
*垃圾經(jīng)破碎、磁選后,由皮帶輸送機(jī)送入傾斜滾筒式預(yù)干燥裝置的進(jìn)料口,
*該熱解氣化爐的燃燒過程分兩個(gè)階段, 階段為缺氧狀態(tài)的熱解氣化和燃燒, 在一燃室內(nèi)進(jìn)行, 工作溫度控制在750℃ 左右, 使垃圾中的不揮發(fā)的可燃物燃燒, 而可燃的揮發(fā)性氣體則進(jìn)入二燃室; 第二階段為過氧燃燒, 在二燃室內(nèi)進(jìn)行, 工作溫度控制在900-1100℃, 使一燃室送入的可燃?xì)怏w與充足的高溫空氣混合, 形成渦流,充分燃燒產(chǎn)生高溫?zé)煔庠跓煹乐卸啻握哿鳎M(jìn)入1級(jí)和2級(jí)沉降室除塵后,送入余熱鍋爐, 回收其熱量用于供熱, 其工藝流程如圖2所示.
1.3 環(huán)保特性
*環(huán)保性能優(yōu)異是本熱解氣化焚燒技術(shù)的, 本技術(shù)與垃圾直接焚燒技術(shù)最根本的區(qū)別就在于熱解氣化焚燒技術(shù)解決了煙氣污染問題, 無二次污染, 煙氣達(dá)標(biāo)排放。尤其對(duì)抑制二惡英的產(chǎn)生有顯著效果。
*由于爐排直接焚燒是一個(gè)強(qiáng)氧化過程, 焚燒過程中會(huì)產(chǎn)生大量的SO2、HCl 和NOx , 同時(shí), 因爐排無法承受1000℃ 以上的高溫, 使焚燒的工作溫度受到限制,而1000℃ 以下的焚燒溫度難于使二惡英分解。
*熱解氣化焚燒技術(shù)的核心就是可抑制二惡英。其一,在二燃室內(nèi), 采用過氧燃燒, 將溫度控制在850-1000℃氣體停留時(shí)間大于2 秒, 能使多氯聯(lián)苯類物質(zhì)、殘?zhí)康热紵纸?,使二惡英殘留量極少。其二,已分解的多氯聯(lián)苯類物質(zhì)在有CuCl2、C原子催化的條件下,在250-300℃期間會(huì)再合成二惡英。但在一燃室內(nèi), 溫度控制在600℃ 至800℃ , 控制給氧量呈還原氣氛, 銅、鋁、鐵不會(huì)氧化, 沒有CuO等產(chǎn)生也不會(huì)有CuCl2的產(chǎn)生和存在, 也就沒有使二惡英再合成的催化劑(CuO、CuC12 等化合物), 沒有了CuCl2和碳原子的催化,二惡英的合成也就沒有了可能。
*同時(shí)熱解氣化技術(shù)還能減少NOx和SO2的排放,這是因?yàn)橐蝗际胰毖跞紵龑龠€原性氣氛,N、S極少氧化而被殘留在渣中。而的二燃室設(shè)計(jì)確保煙氣形成湍流,與空氣中的氧氣充分混合,所需空氣過量程度低,相應(yīng)地減少了來自空氣的N源,使得NOx排放降低。
*此外,有研究表明,熱解氣化反應(yīng)后,垃圾中含有的氯元素絕大部分轉(zhuǎn)移到固相產(chǎn)物(底渣)中,使得排煙中HCl含量大低于常規(guī)生活垃圾焚燒爐的標(biāo)準(zhǔn)限值。;因此,熱解氣化焚燒技術(shù)和環(huán)保性能特別好, 它代表了垃圾焚燒技術(shù)的發(fā)展方向。
2.主要爐型技術(shù)特點(diǎn)比較
比較項(xiàng)目 | 機(jī)械爐排爐 | 流化床爐 | 熱解氣化爐 |
燃料適應(yīng)性 | 主要熱值在3300kJ/ kg 以上的生活垃圾,成分和熱值變化對(duì)焚燒有影響。對(duì)垃圾的均勻特性要求一般。當(dāng)熱值大于3760kJ/ kg, 水分小于50%時(shí), 可不添加輔助燃料 | 主要熱值在3 300kJ/ kg 以上的垃圾、污泥等, 成分和熱值變化對(duì)焚燒影響不大, 適應(yīng)性廣。一般需添加輔助燃料。 | 主要熱值在3300kJ/ kg 以上的垃圾, 包括生活、工業(yè)和醫(yī)療垃圾等。除點(diǎn)火過程,一般不添加輔助燃料。 |
焚燒方式 | 層燃方式 | 半室燃, 采用煤粉流化燃燒技術(shù), 但由于垃圾性狀的限制, 流化狀態(tài)不易控制。 | 層燃與室燃相結(jié)合, 分級(jí)燃燒, 通過控制空氣量, 控制爐膛燃燒工況, 合理分配化學(xué)能的釋放, 達(dá)到更優(yōu)的燃燒狀況 |
燃燒工況 | 容易局部產(chǎn)生斷火夾生,身體造成熄火 | 燃燒工況穩(wěn)定 | 爐型緊湊, 熱強(qiáng)度大, 爐溫分層,有利于燃 燒 |
燃燒性能 | 垃圾基本不需預(yù)熱處理。爐膛燃燒溫度在900℃左右, 當(dāng)垃圾熱值合適時(shí),燃燒較充分, 灰渣灼減量在3%~5%之間; 當(dāng)垃圾熱值低于3760kJ/ kg 時(shí),需投入較多輔助燃料; 垃圾熱值過高時(shí), 可能出現(xiàn)結(jié)焦。 | 對(duì)燃料粒度有較高要求, 需進(jìn)行初分撿或破碎, 一般垃圾粒徑要求在150mm 以下。 由于爐膛內(nèi)熱容量很大, 對(duì)垃圾成分、熱值波動(dòng)不敏感、燃料適應(yīng)性較廣, 灰渣灼燒減量< 1%。但是具有一定的床料( 如石英砂等) 消耗。 | 垃圾基本不需預(yù)熱處理。一燃室熱解溫度為700 ℃以下, 二燃 室溫度控制在850℃ 以上, 可燃成分分解, 燃料充分, 灰渣灼燒減量< 3%。 |
燃燒控制 | 緩慢燃燒, 條件較復(fù)雜溫度自動(dòng)控制較難。 | 燃料適應(yīng)性較好,溫度波動(dòng)不大,溫控較易實(shí)現(xiàn) | 燃料適應(yīng)性好,燃燒穩(wěn)定,溫控容易 |
設(shè)備結(jié)構(gòu) | 焚燒爐外型較大, 需多層鋼平臺(tái)供操作維護(hù)用。爐排為轉(zhuǎn)動(dòng)部件, 維修較復(fù)雜, 維修量大, 維修成本高。焚燒與熱交換一體。 | 由于爐膛負(fù)荷大, 爐子十分緊湊。無轉(zhuǎn)動(dòng)件, 但爐內(nèi)耐火層維修量大 | 總體分為一燃室、二燃室, 結(jié)構(gòu)緊湊, 設(shè)備維護(hù)量小, 需另配余熱鍋爐。 |
垃圾預(yù)處理 | 無需預(yù)處理,進(jìn)料時(shí)被剪斷 | 預(yù)處理為小粒徑, 以利于燃燒, 因?yàn)樗矔r(shí)燃燒, 一般將垃圾破碎到( 15cm) 以下, 要求較高。 | 無需預(yù)處理,進(jìn)料時(shí)被剪斷 |
排放物 | 粉塵排放較少, 爐膛溫度在850~1100℃ , 燃燒較充分, SO2、NOx 等酸性物質(zhì)排放相對(duì)較高。燃燒爐出口含塵量<3500mg/m3 , 正常情況下由于爐排的運(yùn)動(dòng), 使垃圾不斷翻滾, 煙氣在爐內(nèi)停留時(shí)間超過2s, 能部分實(shí)現(xiàn)對(duì)二惡英的控制。 | 可爐內(nèi)實(shí)現(xiàn)脫硫, SO2 排放量小, 爐膛溫度在750 ~900℃ 之間, 空氣量較易控制, 氮氧化物生成少, 但是具有N2O 的問題。粉塵量大, 焚燒爐出口含量可達(dá)15000~ 20000mg/ m3。煙氣在爐內(nèi)停留時(shí)間超過3s,能較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)二惡英的控制。 | 爐料沒有擾動(dòng), 粉塵排放少, 焚燒爐出口含量< 3500mg/ m3。實(shí)現(xiàn)了分級(jí)燃燒, 容易達(dá)標(biāo)。一燃室溫度< 850℃, 二燃室溫度在850℃以上, 有毒物質(zhì)分解, 燃燒充分, 煙氣在二燃室停留時(shí)間超過2s, 焚燒爐出口二惡英排放幾乎為零, 由于煙氣中含灰少, 重金屬極少。 |
運(yùn)行成本 | 電耗低,總體運(yùn)行成本高 | 電耗高, 消耗石英砂, 垃圾需破碎, 運(yùn)行成本偏高。 | 電耗低,運(yùn)行成本低 |
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