生活垃圾双室蓄热二次燃烧装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种生活垃圾双室蓄热二次燃烧装置，其特征在于：包括热解烟气进气系统、蓄热系统、火焰燃烧系统、排气系统及温度调节系统；所述的热解烟气进气系统和排气系统均与蓄热系统连通；所述的蓄热系统包括一号蓄热室和二号蓄热室，一号蓄热室和二号蓄热室内均设有蓄热体；所述的火焰燃烧系统包括火焰燃烧室和点火燃烧器，火焰燃烧室均和一号蓄热室以及二号蓄热室连通。本实用新型高效回收利用烟气燃烧热能资源,确保烟气中有害物彻底无害化分解，大幅降低二噁英的产生，减少有害气体的排放量，避免生活垃圾处理过程产生二次污染。
【专利说明】
生活垃圾双室蓄热二次燃烧装置
技术领域
[0001] 本实用新型设及垃圾处理设备技术领域，具体是一种生活垃圾双室蓄热二次燃烧 装置。
【背景技术】
[0002] 目前，生活垃圾的处理方式主要有填埋、焚烧和堆肥，运几种方式虽然各有优点， 但都存在一些问题和不足，填埋占用大量±地，污染±壤和地下水;焚烧投资大，运行费用 高，废气排放大，热利用低，焚烧后的烟气不达标，造成二次污染;堆肥方式则需要对垃圾进 行前处理，要求较高的有机质含量，堆肥过程需要占用较大面积±地，同时也会有污染气体 和渗滤液产生，处理不当会造成严重的环境污染。
[0003] 热解气化是生活垃圾处理的另外一种方式，此种方式是指在无氧或缺氧条件下， 使物料在高溫作用下分解，最终转化为可燃气、有机液体、固体残渣的热化学过程，由于其 在缺氧状态下进行热解气化，较好地杜绝了二嗯英的产生，同时避免了恶臭产生、节约了大 量的±地，但现实处理时垃圾成份含量非常不稳定，比如水份含量从20%波动到超过50%，或 无机垃圾砖头瓦块等增加，垃圾发热值会从4500K降低到3000KJ左右，导致热解气化炉所产 气化烟气热值急剧下降，从而严重影响气化烟气的二次燃烧无害化效果;另外，现实生产中 与热解气化炉配套的二次燃烧系统大多存在诸多弊端，普遍无法稳定达到抑制二嗯英的3T (Temperature Time and Turbulence)条件、也不可避免二嗯英的产生，如生活垃圾在干燥 过程和热解气化初始阶段，垃圾中的含氯高分子化合物，如聚氯乙締、氯代苯、五氯苯酪等 二嗯英前驱物，在溫度300°C~800°C条件并在氯化铁、氯化铜的催化作用下与化、HCl、氧离 子进行复杂的热反应，通过重排、自由基缩合、脱氯等过程生成二嗯英。运部分二嗯英在高 溫下常常大部分会分解，即只有当炉内溫度高于800°C且烟气在炉内停留时间大于2s时，约 99.99%的二嗯英会彻底分解，但是在燃烧尾气降溫到300°C~600°C过程中降溫速度过慢， 超过3秒W上时间则高溫分解的二嗯英前驱物在烟气中氯化铁、氯化铜等灰尘的催化作用 下又与烟气中的氯化物和化发生逆向反应，冷却到300°C~600°C附近又会迅速重新组合逆 向生成二嗯英有害物，有产生二次污染的技术风险。
【发明内容】
[0004] 本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种生活垃圾双室蓄热二次燃烧装置， 该装置能助力并稳定热解气化烟气二次燃烧的工况，高效回收利用烟气燃烧热能资源，稳 定维持二次燃烧溫度在1000 C W上的时间达到3秒W上，确保烟气中有害物彻底无害化分 解，大幅降低二嗯英的产生，减少有害气体的排放量，避免生活垃圾处理过程产生二次污 染。
[0005] 本实用新型所采用的技术方案是:提供一种生活垃圾双室蓄热二次燃烧装置，包 括热解烟气进气系统、蓄热系统、火焰燃烧系统、排气系统及溫度调节系统;所述的热解烟 气进气系统和排气系统均与蓄热系统连通;所述的蓄热系统包括一号蓄热室和二号蓄热 室，一号蓄热室和二号蓄热室内均设有蓄热体;所述的火焰燃烧系统包括火焰燃烧室和点 火燃烧器，火焰燃烧室均和一号蓄热室W及二号蓄热室连通。
[0006] 所述的热解烟气进气系统包括热解烟气进气管、二次风进风管、二次风电动调切 阀、进气=通管、一号电动切换口和二号电动切换阀;所述二次风进风管与热解烟气进气管 连通，二次风电动调切阀设于二次风进风管上，进气=通管的一支管和热解烟气进气管连 通，另两支管分别和一号蓄热室W及二号蓄热室连通，一号电动切换口设在和一号蓄热室 连通的支管上，二号电动切换阀设在和二号蓄热室连通的支管上。
[0007] 所述的排气系统包括尾气排放管、排气S通管、S号电动切换阀和四号电动切换 阀，排气S通管的一支管和尾气排放管连通，另两支管分别和一号蓄热室W及二号蓄热室 连通，=号电动切换口设在和一号蓄热室连通的支管上，四号电动切换阀设在和二号蓄热 室连通的支管上。
[0008] 所述的溫度调节系统包括化C控制器、一号热电偶、二号热电偶、S号热电偶和尾 气含氧量在线监测仪，所述的一号热电偶设于和一号蓄热室连通的气管上，二号热电偶设 于和二号蓄热室连通的气管上，=号热电偶设于火焰燃烧室上，尾气含氧量在线监测仪设 于尾气排放管上，所述的一号热电偶、二号热电偶、=号热电偶和尾气含氧量在线监测仪均 和化C控制器电连接。
[0009] 所述的蓄热体为蜂窝陶瓷蓄热体，其通气孔率在45~55%。利用陶瓷蓄热体储存的 热能周期性地传递给进气口送进的低溫热解气化烟气，使得热解气化烟气升溫并部分燃 烧，优化热解气化烟气进入火焰燃烧室的燃烧工况，从而循环利用烟气二次燃烧释放的热 能来维持火焰燃烧室的稳定燃烧状态。
[0010] 所述的蓄热体为刚玉莫来石质蜂窝陶瓷体，蜂窝陶瓷蓄热体热容量lOOOkJ/kgW 上，使用溫度不小于1700°c。刚玉莫来石质蜂窝陶瓷体做蓄热体，单位体积蓄热面积可达 200 ~1300(m2/m3):常溫导热系数，>0.8~1.5W/(m.K)，比热 > 20~1000 kJ/ 化g.k)，低 溫混合烟气经蓄热体热交换后气溫度可达l〇〇〇°C，仅比火焰热解气化室内溫度低150°C左 右，回收了85%W上的烟气废热，得W运些热量返回双室蓄热二次燃烧装置中助燃，高效回 收了垃圾处理中的能量。
[0011] 所述的一号蓄热室和二号蓄热室的进出口处设置锥台型的容纳腔，容纳腔内设有 惰性氧化侣瓷球，对蜂窝状陶瓷蓄热起到保护、缓冲、过滤的作用，延长蓄热陶瓷的使用寿 命。
[0012] 本实用新型生活垃圾双室蓄热二次燃烧装置具有如下优点：
[0013] (1)通过切换装置使两个蓄热室交替吸热放热，最大限度地回收烟气的热量，大 幅度节约能源(一般节能10%~70%)、提高热工设备的热效率，能够把燃燃室内的助燃空气和 气化烟气加热到85(TC W上，将烟气中的二嗯英类物质彻底分解，即使低热值的生活垃圾也 能实现稳定着火和高效燃烧，NOx排放小于10化pm，排放的烟气溫度低于150°C，大大降低了 地球大气的溫室效应。
[0014] (2)、换向系统采用四个切换阀，换向周期为1-3分钟，换向次数可达到80万次，可 保持炉溫稳定。二次空气与气化烟气燃料混合后换向、换向同步且平衡，混和后的气化烟气 进入高溫蓄热体内边升溫边燃烧，进入火焰燃烧室后溫度达到l〇〇〇°C W上。（3)、可强化加 热，提高炉子产量达20%，或在相同产量下，缩短炉子尺寸。（4)、设备维护简便，蓄热体安装、 更换、清灰方便。（5)、溫度控制调节系统采用微机化C控制，自动完成顺控、连锁、报警及程 控升溫过程，可实现系统操作参数的在线调整，并具有显示、打印、存储功能。
【附图说明】
[0015] 图1为本实用新型生活垃圾双室蓄热二次燃烧装置的结构示意图。
[0016] 图中，1、热解烟气进气管，2、二次风进风管，2.1、二次风电动调切阀，3、进气S通 管，3.1、一号电动切换阀，3.2、二号电动切换阀，4、一号热电偶，5、一号蓄热室，6、火焰燃烧 室，7、点火燃烧器，8、二号热电偶，9、二号蓄热室，10、蓄热体，11、容纳腔，12、S号热电偶， 13、尾气排放管，14、尾气含氧量在线监测仪，15、排气=通管，15.1、=号电动切换阀，15.2、 四号电动切换阀。
【具体实施方式】
[0017] W下结合附图和实施例对本实用新型做详细的说明。
[0018] 本实用新型生活垃圾双室蓄热二次燃烧装置，包括热解烟气进气系统、蓄热系统、 火焰燃烧系统、排气系统及溫度调节系统;热解烟气进气系统和排气系统均与蓄热系统连 通;蓄热系统包括一号蓄热室5和二号蓄热室9,一号蓄热室5和二号蓄热室9内均设有蓄热 体10;火焰燃烧系统包括火焰燃烧室6和点火燃烧器7,火焰燃烧室6均和一号蓄热室5W及 二号蓄热室9连通。
[0019] 本实用新型在具体实施时，热解烟气进气系统包括热解烟气进气管1、二次风进风 管2、二次风电动调切阀2.1、进气S通管3、一号电动切换阀3.1和二号电动切换阀3.2;二次 风进风管2与热解烟气进气管1连通，二次风电动调切阀2.1设于二次风进风管2上;进气= 通管3的一支管和热解烟气进气管1连通，另两支管分别和一号蓄热室5W及二号蓄热室9连 通;一号电动切换阀3.1设在和一号蓄热室5连通的支管上，二号电动切换阀3.2设在和二号 蓄热室9连通的支管上。
[0020] 排气系统包括尾气排放管13、排气S通管15、S号电动切换阀15.1和四号电动切 换阀15.2;排气S通管15的一支管和尾气排放管13连通，另两支管分别和一号蓄热室5W及 二号蓄热室9连通;=号电动切换阀15.1设在和一号蓄热室5连通的支管上，四号电动切换 阀15.2设在和二号蓄热室9连通的支管上。
[0021] 溫度调节系统包括化C控制器、一号热电偶4、二号热电偶8、S号热电偶12和尾气 含氧量在线监测仪14,一号热电偶4设于一号蓄热室5的进出口气管上，二号热电偶8设于二 号蓄热室9的进出气管上，=号热电偶12设于火焰燃烧室6上，尾气含氧量在线监测仪14设 于尾气排放管13上，一号热电偶4、二号热电偶8、=号热电偶12和尾气含氧量在线监测仪14 均和化C控制器电连接，实现电动控制和调节。
[0022] 蓄热体10为蜂窝陶瓷蓄热体，其通气孔率在45~55%，蓄热体10为刚玉莫来石质蜂 窝陶瓷体，外形尺寸150*150*300,六边形孔径40*40,其特点是比表面积大680MVM3,阻力 小，热容量大0.22BTU/lb°F (2.326 J/kg°F)，耐溫高可达1200°C，耐酸度99.5%，吸水率小于 0.5%，压碎力大于4k奸/cm2，热胀冷缩系数小，为4.7 X 1(T8/°C，抗裂性能好，寿命长。
[0023] 蜂窝陶瓷蓄热体热容量lOOOkJ/kgW上，使用溫度不小于1700°C。一号蓄热室5和 二号蓄热室9的进出口处设置锥台型的容纳腔11，容纳腔11内设有惰性氧化侣瓷球。
[0024]本实用新型专利技术应用到一台日处理规模为20吨/天的热解气化炉系统中，热 解气化烟气量：5，000 Nm3A，从热解气化炉排出的烟气溫度：150°C~180°C ;烟气可燃值大 约在5000KJ~6000KJ，运种低溫低热值的气化烟气采用本实用新型专利装置达到了如下效 果： 「nrWI
[0027] 本实用新型点火燃烧器7采用美国Nodh American 5425-6(40xl04kcal/h)燃油 比例调节式燃烧器，此燃烧器的特点是可进行连续比例调节(调节范围10:1)，高压点火，可 适应多种情况。系统含助燃风机(国产）、高压点火变压器、比例调节阀、UV火焰探测器等。
[0028] 由于切换阀性能的好坏对设备的运行非常关键，因此本专利技术中电动切换阀全 部采用优质电动蝶阀。选用的电动切换阀精度高，泄漏量小（^ 1%)，寿命长(可达100万次）， 启闭迅速（< Is),运行可靠。本实施实例中所需快速切换4只DN500。阀体过流部分材质均为 31化不诱钢。ACTREG进口执行机构。ASCO防爆电磁阀。
[0029] 本实用新型把气化烟气加热升溫至850°C W上，停留时间大于3s，使废气中的有害 杂质高溫燃烧分解，成为无害的C〇2和此0;氧化时的高溫气体的热量被蓄热体"胆存"起来， 用于预热新进入的气化烟气，从而持续不断地维持高溫燃烧所需要的能量消耗，降低垃圾 处理运行成本，本实用新型能够最大限度地回收高溫烟气的物理热，大幅度节约能源(一般 节能10%~70%)、提高热工设备的热效率，同时减少CO油巧义（10%~70%)。
[0030] 本实用新型双室蓄热二次燃烧的工作原理如下：把气化烟气加热升溫至850°C W 上，进入火焰燃烧室6猛烈燃烧产生iooor的高溫燃烧烟气，并使燃烧烟气停留时间大于 3s，使烟气中的有害杂质高溫燃烧分解，成为无害的C〇2和此0;燃烧时的高溫气体的热量被 蓄热体"胆存"起来，用于预热新进入的气化烟气，从而持续不断地维持高溫燃烧所需要的 能量消耗，降低垃圾处理运行成本。
[0031] 本实用新型和热解气化炉配套使用，热解气化炉启动时，炉内热解气化不完全，烟 气可燃值成份低，火焰燃烧室6内必须借助外部热量升溫，本实用新型采用点火燃烧器7燃 烧柴油助燃启动冷炉升溫；
[0032] 其操作过程为:一号电动切换阀3.1打开、二号电动切换阀3.2关闭，S号电动切换 阀15.1关闭、四号电动切换阀15.2打开，将点火燃烧器7通入柴油点燃，混和烟气经一号电 动切换阀3.1通过一号蓄热室5后，进入火焰燃烧室6,被点火燃烧器7引燃、火焰燃烧室6内 溫度急剧升高，气化烟气在火焰燃烧室6猛烈燃烧，产生高溫尾气从二号蓄热室9排气，与二 号蓄热室9内低溫蓄热体发生热量交换，蓄热体10被蓄热而升高溫度、尾气降溫后经四号电 动切换阀15.2被引风机抽吸至烟气处理系统。当火焰燃烧室6内溫度升高到850 °C时，二号 热电偶8反馈信号到化C JLC发出指令停止点火燃烧器7,启动化C蓄热切换控制系统，进入 正常的蓄热切换循环操作。
[0033] PLC控制切换操作程序：上半循环周期，一号电动切换阀3.1和四号电动切换阀 15.2打开，二号电动切换阀3.2和S号电动切换阀15.1关闭，混和烟气经一号电动切换阀 3.1进入一号蓄热室5,受到一号蓄热室5内高溫蓄热体传导热量，热解气化烟气溫度急剧升 高并被点燃，进入到火焰燃烧室6猛烈燃烧，产生高溫尾气从二号蓄热室9排出，与二号蓄热 室低溫蓄热体发生热量交换，二号蓄热室9内的蓄热体10被蓄热而升高溫度，尾气降溫后经 四号电动切换阀15.2被引风机抽吸至烟气处理系统，当S号热电偶12监测到进出口烟气溫 度低于20(TC时，反馈信号给化C控制系统，执行机构接受化C的动作指令，进入下半循环周 期，一号电动切换阀3.1和四号电动切换阀15.2关闭，二号电动切换阀3.2和S号电动切换 阀15.1打开，混和烟气经二号电动切换阀3.2进入过二号蓄热室9,受到二号蓄热室9内高溫 蓄热体传导热量，热解气化烟气溫度急剧升高并被点燃，在火焰燃烧室6猛烈燃烧，产生高 溫尾气从一号蓄热室5排出，与一号蓄热室5低溫蓄热体发生热量交换，一号蓄热室5内蓄热 体被蓄热而升高溫度，尾气降溫后经S号电动切换阀15.1被引风机抽吸至烟气处理系统， 当一号热电偶4监测到进出口烟气溫度低于20(TC时，反馈信号给化C控制系统，执行机构接 受化C的动作指令，一个切换周期完成进入一个新的循环周期。
[0034] -个周期完成后再进入下一个循环周期，通过切换阀的不断切换，进来的低溫热 解烟气不断被高溫蓄热体10交替传导加热升高溫度点燃，离开蓄热体10进入火焰燃烧6室 时溫度度可达到850°C左右，进入火焰燃烧室6的烟气始终保持溫度在燃点溫度550°C W上， 进入火焰燃烧室6完全燃烧，维持火焰燃烧室6内溫度在850~1150°C的高溫，从而彻底分解 二嗯英类物质，被处理气体通过蓄热体10直接加热或冷却，从而得到较高的热效率。在高溫 下（含860°C)将燃烧烟气氧化生成C〇2和出0,从而净化废气，并回收分解时所释出的热量，放 热后烟气溫度下降到150°C左右进入引风机，W达到环保节能的双重目的，是一种用于有效 处理中生活垃圾热解气化烟气的节能型二次燃烧环保装置。
[0035]当垃圾热解气化炉内停止加料热解或系统故障需要火焰燃烧室6停止运行时，系 统焰火，关闭进气系统与排气系统上的所有切换阀、切换阀停止切换，停止引风机运转，蓄 热室开始保溫，一般状况下停炉24小时蓄热体10溫度可保持在500°C W上，可大大减小临时 短期停炉后再次启炉时点火燃烧器7所消耗的柴油。
【主权项】
1. 一种生活垃圾双室蓄热二次燃烧装置，其特征在于:包括热解烟气进气系统、蓄热系 统、火焰燃烧系统、排气系统及温度调节系统;所述的热解烟气进气系统和排气系统均与蓄 热系统连通;所述的蓄热系统包括一号蓄热室和二号蓄热室，一号蓄热室和二号蓄热室内 均设有蓄热体;所述的火焰燃烧系统包括火焰燃烧室和点火燃烧器，火焰燃烧室均和一号 蓄热室以及二号蓄热室连通。2. 根据权利要求1所述的生活垃圾双室蓄热二次燃烧装置，其特征在于:所述的热解烟 气进气系统包括热解烟气进气管、二次风进风管、二次风电动调切阀、进气三通管、一号电 动切换阀和二号电动切换阀；所述二次风进风管与热解烟气进气管连通，二次风电动调切 阀设于二次风进风管上;进气三通管的一支管和热解烟气进气管连通，另两支管分别和一 号蓄热室以及二号蓄热室连通;一号电动切换阀设在和一号蓄热室连通的支管上，二号电 动切换阀设在和二号蓄热室连通的支管上。3. 根据权利要求1所述的生活垃圾双室蓄热二次燃烧装置，其特征在于:所述的排气系 统包括尾气排放管、排气三通管、三号电动切换阀和四号电动切换阀；排气三通管的一支管 和尾气排放管连通，另两支管分别和一号蓄热室以及二号蓄热室连通;三号电动切换阀设 在和一号蓄热室连通的支管上，四号电动切换阀设在和二号蓄热室连通的支管上。4. 根据权利要求1所述的生活垃圾双室蓄热二次燃烧装置，其特征在于:所述的温度调 节系统包括PLC控制器、一号热电偶、二号热电偶、三号热电偶和尾气含氧量在线监测仪，所 述的一号热电偶设于一号蓄热室的进出气管上，二号热电偶设于二号蓄热室的进出气管 上，三号热电偶设于火焰燃烧室上，尾气含氧量在线监测仪设于尾气排放管上，所述的一号 热电偶、二号热电偶、三号热电偶和尾气含氧量在线监测仪均和PLC控制器电连接。5. 根据权利要求1所述的生活垃圾双室蓄热二次燃烧装置，其特征在于:所述的蓄热体 为蜂窝陶瓷蓄热体，其通气孔率为45~55%。6. 根据权利要求5所述的生活垃圾双室蓄热二次燃烧装置，其特征在于:所述的蓄热体 为刚玉莫来石质蜂窝陶瓷体，蜂窝陶瓷蓄热体热容量l〇〇〇kJ/kg以上，使用温度不小于1700 cC。7. 根据权利要求1所述的生活垃圾双室蓄热二次燃烧装置，其特征在于:所述的一号蓄 热室和二号蓄热室的进出口处设置锥台型的容纳腔，容纳腔内设有惰性氧化铝瓷球。
【文档编号】F23G5/027GK205535842SQ201620143692
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月26日
【发明人】李海平
【申请人】李海平