一种典型生活垃圾焚烧飞灰二噁英低温热分解系统

技术领域

本发明涉及生活垃圾焚烧飞灰的治理技术领域，特别涉及一种低成本、高效率、安全、稳定的典型生活垃圾焚烧飞灰二噁英低温热分解系统，其通过低温热分解技术解决飞灰中的二噁英污染问题，热分解后的飞灰可以通过水洗等手段，使其变废为宝，成为取之不竭的矿产资源。

背景技术

目前市场上的生活垃圾焚烧热分解装置，温度在500℃左右，能耗高，而且运行过程中常出现结焦、结块等现象，造成停炉，检维修难度大，时间长，废气产生量大治理费用高。单台设备的设计产量低，对于我国目前生活垃圾焚烧飞灰每年巨大的产生量并不匹配，而且存在占地大，控制和管理复杂等问题。

因此需要建立一种低成本、高效率、安全、稳定的典型生活垃圾焚烧飞灰二噁英低温热分解系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术所存在的以上问题而提供一种低成本、高效率、安全、稳定的典型生活垃圾焚烧飞灰二噁英低温热分解系统。

本发明所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：

一种典型生活垃圾焚烧飞灰二噁英低温热分解系统，至少包含：

一逆流式低温热分解炉，所述逆流式低温热分解炉的同侧设置有进料口和热解气体排口并且其内部从前到后分为进料区、热分解区、出料区；所述进料口与进料区连通；在所述进料区设置有预热段；所述出料区连接有急冷段；飞灰首先通过进料口进入进料区，经预热段区升温逐步达到350℃进入热分解区，飞灰在热分解区停留时间30min～60min之间可以自由调控，热分解区温度在300℃～500℃之间可以自由设定，热分解区氧含量始终控制在1％以下；热分解后的飞灰从出料区的落料口排出，进入急冷段降温后送出；气化的水和热分解产物从热解气体排口排出；整个反应过程为逆流式。

在本发明的一个优选实施例中，进料时飞灰携带的空气从进料区的预热段直接排出，不进入热分解区，有效保证了热分解段的绝氧环境，且节能效果好。

在本发明的一个优选实施例中，逆流式低温热分解炉所用能源为电，是国家提倡的清洁能源。

在本发明的一个优选实施例中，在所述进料区设有防止回料机构，有效缓解物料倒流；在所述热分解区设有传热炒板，使物料热分解更彻底；所述出料区短而光华，可顺利将物料从末端送入间接水冷出灰装置。

在本发明的一个优选实施例中，还包括：

一变频锯齿螺旋给料机和一称重计量料仓；在所述称重计量料仓的顶部设有进料口和呼吸口，所述进料口通过法兰与进料设备密闭连接；呼吸口设有布袋消灰器，当开始投料前，布袋消灰器开启，防止粉尘外溢，

所述变频锯齿螺旋给料机的进料口与所述称重计量料仓底部的出料口对接，所述变频锯齿螺旋给料机的出料螺旋由所述逆流式低温热分解炉的进料口插入到所述逆流式低温热分解炉的进料区内。

在本发明的一个优选实施例中，在所述布袋消灰器设有定时反振机构，通过定时反振机构的振动将布袋拦截的粉尘击落到称重计量料仓内。

在本发明的一个优选实施例中，在所述称重计量料仓上设置有高位料位计和低位料位计，所述称重计量料仓处于低料位时开启投料设备投料；所述称重计量料仓处于高料位时停止投料设备投料。

在本发明的一个优选实施例中，在所述称重计量料仓的料仓椎口处设有振打机构，防止堵料。

在本发明的一个优选实施例中，在所述称重计量料仓的底部设有称重计量，与所述变频锯齿螺旋给料机给料配合，可以保证按目标设定量连续匀速进料。

在本发明的一个优选实施例中，所述变频锯齿螺旋给料机中的给料螺旋的螺距间距和高度大于待处理飞灰粒度直径，避免给料过程卡堵。

在本发明的一个优选实施例中，所述变频锯齿螺旋给料机中的给料螺旋采用变频锯齿螺旋结构设计，可以将干粉飞灰、潮解飞灰、颗粒飞灰、水洗飞灰，连续稳定送入逆流式低温热分解炉内；给料期间为微负压，给料过程无粉尘泄漏。

在本发明的一个优选实施例中，所述变频锯齿螺旋给料机通过变频给料量可以根据设定要求调整，给料螺旋的周围为锯齿设计，受力点小，阻力小，可以将潮湿结块粘结在螺旋通道周围的物料割碎推出，无卡料现象。

在本发明的一个优选实施例中，还包括间接水冷出灰装置、缓存灰仓、缓存阀门、收集灰仓，所述间接水冷出灰装置的进料口与急冷段的出料口对接，所述间接水冷出灰装置的出料口与所述缓存灰仓的进料口对接，所述缓存灰仓的出料口通过缓存阀门与收集灰仓的进料口对接，在所述收集灰仓底部的出料口上安装有排灰阀门。

在本发明的一个优选实施例中，所述间接水冷出灰装置包括一管链输送机和一水箱，所述水箱设置在所述管链输送机临近进料口的位置；所述管链输送机的进料口与急冷段的出料口对接，所述管链输送机的出料口与所述缓存灰仓的进料口对接。

在本发明的一个优选实施例中，在所述缓存灰仓和收集灰仓上均设置有振打机构。

在本发明的一个优选实施例中，还包括一废气处理系统，所述废气处理系统分为预处理系统和净化系统；所述预处理系统由电热布袋除尘器、间接式冷凝器组成，由所述热解气体排口出来的气化的水和热分解产物的废气通过电热布袋除尘器除尘将废气中的大部分颗粒物和水与气分离后，其中颗粒物送入称重计量料仓重新处理，气体送入所述间接式冷凝器进行冷凝，冷凝水作为下一道工序飞灰水洗的用水，大大降低废气量，降低废气净化系统处理成本，通过所述间接式冷凝器冷凝的气体送入净化系统；

所述净化系统由活性炭吸附箱、间接式换热器、多级氨脱附系统、机械除雾器、高温室、洗涤塔、中和塔、引风机、排气筒组成；经过预处理系统处理后的废气经活性炭吸附箱将重金属、有机物、二噁英脱除，通过间接式换热器降低废气温度满足脱氨系统要求工艺温度，废气通过多级氨脱附系统除氨后再通过机械除雾器除水，然后通过高温室，高温室温度≥850℃，是SNCR最佳环境，废气中残留的氨与废气中的氮氧化物进行氧化还原反应，将废气中的氨和氮氧化物同时去除，同时废气中的一氧化碳、二噁英有机物也在此温度下被去除；最后通过洗涤塔降温、中和塔除酸后由引风机和排气筒排放，烟气满足《危险废物焚烧污染物控制标准》GB 18484-2014标准的排放要求。

由于采用了如上的技术方案，本发明的逆流式低温热分解炉所用能源为电，是国家提倡的清洁能源，可选择在3h左右达到工艺温度要求。飞灰在热分解区温度在300℃～500℃之间可以自由设定，在选定的热分解温度设定后可精准控制在±20℃。

物料首先通过变频锯齿螺旋给料机进入逆流式低温热分解炉内，物料通过进料区后，被加热、干燥，然后进入热分解区，完成裂解。最后通过出料区落入间接水冷出灰装置被排入缓存灰仓。逆流式低温热分解炉，利用物料在热分解过程产生的气体，对新进来的物料进行预热，有效补充物料热分解所需能耗，以废治废，节能效果好。逆流式低温热分解炉内接近大气压，密封效果好，防止逆流式低温热分解炉内气体外泄。

生活垃圾焚烧飞灰通过上述热分解后，其中的水、有机物、氨、未分解的极少量的二噁英及挥发温度较低的微量重金属进入烟气被带走。剩余的飞灰产品二噁英含量远远低50ngTEQ/kg，经水洗除盐、除重金属后，可作为水稳材料、路基材料、砌块砖、水泥混合材、混凝土掺合料、热塑定型材料等多种产品的原材料。

由于采用了如上的技术方案，本发明具有如下特点：

1)解毒温度低，能耗低，在350℃的热分解温度下，此温度飞灰状态稳定，不结块，不堵料。

2)不需要添加任何催化剂，减少不必要的设备投入、辅料投入；设备投资低、工人劳动强度低、处置成本低。

3)解毒过程中不需要氮气参与，废气量少、排烟热损失小、节省制氮电费；废气处理设备投资低、运行成本低。

4)连续进料、连续出料，减少贮存空间、减小配套工艺设备建设规模、降低工人劳动强度、安全性高、整个工艺更流畅，实现单线年产量≥25000吨。

5)排料温度，低于150℃，避开二噁英再合成温度条件，产品100％合格。

6)电加热方式，启停炉速度快、效率高、大大降低启炉能耗。

7)自动化程度高，各个参数控制精准，安全性高、工人劳动强度低，运行成本低。

8)废气在预处理系统进行固、液、气分离，大大减少进入废气处理系统的废气量，大大降低废气处理系统的投资及运行成本。

9)解毒过程氧含量始终控制在≤1％，大大降低二噁英解毒所需的工艺温度，节能效果好，且避免了由于装置温度高而发生的内部结焦现象。

10)逆流式，节能效果好，物料中的空气不会带入到热分解段，保证解毒过程氧含量低。

11)给料螺旋采用锯齿螺旋给料设计，变频锯齿螺旋给料机不会卡堵，使得本装置接收处置物料状态范围广，可以同时接收粉状飞灰、潮解飞灰、固化飞灰，均可实现其中的二噁英有效去除达标的目的。

12)高温室，电加热，温度设定在SNCR最佳状态，热分解废气中的氮氧化物和残留的氨在高温室内进行氧化还原反应去除，节省脱硝和脱氨反应药剂。

13)当收集灰仓排灰时，缓存灰仓的缓存阀门关闭，防止空气进入逆流式低温热分解炉内。当收集灰仓排灰阀门关闭时，缓存阀门打开，热分解后的飞灰直接落入收集灰仓内，实现了非水封出灰的系统密闭。

14)间接水冷出灰装置，采用管链输送机，逆流式低温热分解炉的出料口与管链输送机进料通道法兰连接，水箱焊接在管链输送机临近进料口的一段上，水箱中装满循环冷却水，逆流式低温热分解炉的出料口与管链输送机的进料口与该段管链输送机周围被冷却水包围，筒壁始终被冷却。管链输送机截面积较大，热灰落入管链机底部，在管链及管链片的刮动下增加与管链机筒壁的接触面积，很快被冷却后送入缓存灰仓。

15)水箱相当于管链输送机的水冷套，只是水箱体积远远大于一般水冷套，水箱中的水量大，热灰的热量来不及将水箱中的水温度变高，使得水箱中的水温度低，换热效果好，降温速度快，收集的热分解后的飞灰温度低。

16)间接水冷换热方式，热解后的飞灰为低温干灰，方便收集，贮存，对输送机和贮存设备材料腐蚀不严重，使用寿命长。

17)循环冷水进口靠近出料通道，使得该位置温度始终不高，热灰降温速度快，循环水热水出口设置在水箱后段，该处水温最高，高温水始终被排走。

附图说明

图1为本发明的一种典型生活垃圾焚烧飞灰二噁英低温热分解系统工艺流程图。

图2为本发明的一种典型生活垃圾焚烧飞灰二噁英低温热分解设备部分立面图。

图3为本发明的变频锯齿螺旋给料机的给料螺旋横截面示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式来进一步描述本发明。

参见图1至图3，图中所示的典型生活垃圾焚烧飞灰二噁英低温热分解系统，包含：逆流式低温热分解炉100、称重计量料仓200、变频锯齿螺旋给料机300、间接水冷出灰装置400、缓存灰仓500、收集灰仓600和废气处理系统700。

逆流式低温热分解炉100所用能源为电，是国家提倡的清洁能源，采用电加热方式，启停炉速度快、效率高、大大降低启炉能耗。

在逆流式低温热分解炉100的同侧设置有进料口110和热解气体排口120并且其内部从前到后分为进料区、热分解区、出料区(图中未示出)。

进料口110与进料区连通，在进料区设置有预热段(图中未示出)；在所述进料区设有防止回料机构(图中未示出)，有效缓解物料倒流；在热分解区设有传热炒板(图中未示出)，使物料热分解更彻底；出料区短而光华，可顺利将物料从末端送入间接水冷出灰装置400。出料区连接有急冷段。

飞灰首先通过进料口110进入进料区，经预热段区升温逐步达到350℃进入热分解区，飞灰在热分解区停留时间30min～60min之间可以自由控制，热分解区温度在300℃～500℃之间可以自由设定，热分解区氧含量始终控制在1％以下，大大降低二噁英解毒所需的工艺温度，节能效果好，且避免了由于装置温度高而发生的内部结焦现象；热分解后的飞灰从出料区的落料口排出，进入急冷段降温后送出；气化的水和热分解产物从热解气体排口120排出；整个反应过程为逆流式，节能效果好，物料中的空气不会带入到热分解段，保证解毒过程氧含量低。飞灰在热分解区，解毒温度低，能耗低，在350℃的热分解温度下，此温度飞灰状态稳定，不结块，不堵料。

逆流式低温热分解炉100可选择在3h左右达到工艺温度要求。飞灰在热分解区温度在300℃～500℃之间可以自由设定，在选定的热分解温度设定后可精准控制在±20℃。物料首先通过变频锯齿螺旋给料机300进入逆流式低温热分解炉100内，物料通过进料区后，被加热、干燥，然后进入热分解区，完成裂解。最后通过出料区落入间接水冷出灰装置被排入缓存灰仓。逆流式低温热分解炉，利用物料在热分解过程产生的气体，对新进来的物料进行预热，有效补充物料热分解所需能耗，以废治废，节能效果好。逆流式低温热分解炉内接近大气压，密封效果好，防止逆流式低温热分解炉内气体外泄。

生活垃圾焚烧飞灰通过上述热分解后，其中的水、有机物、氨、未分解的极少量的二噁英及挥发温度较低的微量重金属进入烟气被带走。剩余的飞灰产品二噁英含量远远低50ngTEQ/kg，经水洗除盐、除重金属后，可作为水稳材料、路基材料、砌块砖、水泥混合材、混凝土掺合料、热塑定型材料等多种产品的原材料。

称重计量料仓200通过称重计量210安装在料仓支架220上，称重计量210与变频锯齿螺旋给料机300给料配合，可以保证按目标设定量连续匀速进料。在称重计量料仓200的顶部设有进料口230和呼吸口240，进料口230通过法兰与进料设备(图中未示出)密闭连接；呼吸口240设有布袋消灰器250，当开始投料前，布袋消灰器250开启，防止粉尘外溢。在布袋消灰器250设有定时反振机构(图中未示出)，通过定时反振机构的振动将布袋拦截的粉尘击落到称重计量料仓200内。

在称重计量料仓200上设置有高位料位计260和低位料位计270，称重计量料仓200处于低料位时开启投料设备投料，处于高料位时停止投料设备投料。在称重计量料仓200的料仓椎口处设有振打机构280，防止堵料。

变频锯齿螺旋给料机300的进料口310与称重计量料仓200底部的出料口290对接，变频锯齿螺旋给料机300的出料螺旋320由逆流式低温热分解炉100的进料口110插入到逆流式低温热分解炉100的进料区内。出料螺旋320由变频电机330驱动，这样变频锯齿螺旋给料机300通过变频给料量可以根据设定要求调整，给料螺旋320的周围为锯齿321设计(参见图3)，受力点小，阻力小，可以将潮湿结块粘结在螺旋通道周围的物料割碎推出，无卡料现象。变频锯齿螺旋给料机300中的给料螺旋320采用变频锯齿螺旋结构设计，连续稳定送入逆流式低温热分解炉100内可以将干粉飞灰、潮解飞灰、颗粒飞灰、水洗飞灰、粉状飞灰、固化飞灰，均可实现其中的二噁英有效去除达标的目的；给料期间为微负压，给料过程无粉尘泄漏。

变频锯齿螺旋给料机300中的给料螺旋的螺距间距和高度大于待处理飞灰粒度直径，避免给料过程卡堵。

间接水冷出灰装置400包括一管链输送机410和一水箱420，水箱420设置在管链输送机410临近进料口411的位置；管链输送机410的进料口411与急冷段的出料口130对接，管链输送机410的出料口412与缓存灰仓500的进料口510对接。水箱420中装满循环冷却水，逆流式低温热分解炉100的出料口130与管链输送机410的进料口411与该段管链输送机410周围被冷却水包围，筒壁始终被冷却。管链输送机410截面积较大，热灰落入管链输送机底部，在管链及管链片的刮动下增加与管链机筒壁的接触面积。很快被冷却后送入缓存灰仓500。水箱420相当于管链输送机410的水冷套，只是水箱420体积远远大于一般水冷套，水箱420中的水量大，热灰的热量来不及将水箱420中的水温度变高，使得水箱420中的水温度低，换热效果好，降温速度快，收集的热分解后的飞灰温度低。

间接水冷出灰装置400采用间接水冷换热方式，热解后的飞灰为低温干灰，方便收集，贮存，对输送机和贮存设备材料腐蚀不严重，使用寿命长。

水箱420的循环冷水进口421靠近出料口130，该位置温度始终不高，热灰降温速度快，循环水热水出口422设置在水箱420后段，该处水温最高，高温水始终被排走。

收集灰仓600安装在收集灰仓支架610上，缓存灰仓500通过缓存灰仓支架510安装在收集灰仓600上，缓存灰仓500底部的出料口520通过缓存阀门800与收集灰仓600的进料口620对接，在收集灰仓600底部的出料口630上安装有排灰阀门640。当收集灰仓600排灰时，缓存灰仓500的缓存阀门800关闭，防止空气进入逆流式低温热分解炉。当收集灰仓600排灰阀门640关闭时，缓存阀门800打开，热分解后的飞灰直接落入收集灰仓600内，实现了非水封出灰的系统密闭。

在缓存灰仓500和收集灰仓600上均设置有振打机构530、650。

废气处理系统700分为预处理系统710和净化系统720；预处理系统710由电热布袋除尘器711、间接式冷凝器712组成，由热解气体排口120出来的气化的水和热分解产物的废气通过电热布袋除尘器711除尘将废气中的大部分颗粒物和水与气分离后，其中颗粒物送入称重计量料仓200重新处理，气体送入间接式冷凝器712进行冷凝，冷凝水作为下一道工序飞灰水洗的用水，大大降低废气量，降低废气净化系统处理成本，通过间接式冷凝器冷凝的气体送入净化系统720。废气在预处理系统710进行固、液、气分离，大大减少进入废气处理系统的废气量，大大降低废气处理系统的投资及运行成本。

净化系统720由活性炭吸附箱721、间接式换热器722、多级氨脱附系统723、机械除雾器724、高温室725、洗涤塔726、中和塔727、引风机728、排气筒729组成；经过预处理系统710处理后的废气经活性炭吸附箱721将重金属、有机物、二噁英脱除，通过间接式换热器722降低废气温度满足脱氨系统要求工艺温度，废气通过多级氨脱附系统723除氨后再通过机械除雾器724除水，然后通过高温室725，高温室725采用电加热，温度设定在SNCR最佳状态，热分解废气中的氮氧化物和残留的氨在高温室内进行氧化还原反应去除，节省脱硝和脱氨反应药剂。

高温室725温度≥850℃，是SNCR最佳环境，废气中残留的氨将废气中的氮氧化物去除，同时废气中的一氧化碳、二噁英有机物也在此温度下被去除；最后通过洗涤塔726降温、中和塔727除酸后由引风机728和排气筒729排放，烟气满足《危险废物焚烧污染物控制标准》GB 18484-2014标准的排放要求。

生活垃圾焚烧飞灰通过上述热分解后，其中的水、有机物、氨、未分解的极少量的二噁英及挥发温度较低的微量重金属进入烟气被带走。剩余的飞灰产品二噁英含量远远低50ngTEQ/kg，经水洗除盐、除重金属后，可作为水稳材料、路基材料、砌块砖、水泥混合材、混凝土掺合料、热塑定型材料等多种产品的原材料。

本发明不需要添加任何催化剂，减少不必要的设备投入、辅料投入；设备投资低、工人劳动强度低、处置成本低。解毒过程中不需要氮气参与。

本发明废气量少、排烟热损失小、节省制氮电费；废气处理设备投资低、运行成本低。

本发明连续进料、连续出料，减少贮存空间、减小配套工艺设备建设规模、降低工人劳动强度、安全性高、整个工艺更流畅，实现单线年产量≥25000吨。

本发明排料温度，低于150℃，避开二噁英再合成温度条件，产品100％合格。自动化程度高，各个参数控制精准，安全性高、工人劳动强度低，运行成本低。