[发明专利]一种小型生活垃圾热解气化焚烧炉及热解气化方法

说明书

本发明提供一种小型生活垃圾热解气化焚烧炉，包括：炉体、炉排、集烟管、热解气输出管、二次燃烧室、集渣斗。本发明还提供一种小型生活垃圾热解气化焚烧炉的热解气化方法。本发明的小型生活垃圾热解气化焚烧炉及其热解气化方法，可使得生活垃圾在炉内能够更好地发生连续的热解反应，并在热解反应过程中所需的外部输入能量少、炉膛反应状态的波动性更小、热解气成分及温度更稳定、灰渣热灼减率更低，从而有利于提高焚烧炉的运行效率、更有利于二次燃烧室的平稳运行、降低下游烟气处理系统负荷冲击，降低综合运行成本。

技术领域

本发明涉及生活垃圾处理技术领域，特别是指一种小型生活垃圾热解气化焚烧炉及热解气化方法。

背景技术

相对于其它的生活垃圾处理方式来说，焚烧处理具有减量化快速、无害化彻底、污染总排放量少、资源化程度高、环境风险小等明显优势，是国内外生活垃圾处理的主流发展方向。生活垃圾焚烧处理主要有两种模式：一种是大规模集中后，采用大型焚烧系统进行焚烧发电的处理模式，另一种是根据生活垃圾的分布特征，因地制宜地采取分散式焚烧的处理模式，两种方式各有优势。

相对于大型焚烧系统来说，小型焚烧系统具有炉膛热熔小、每天只运行1 个或者2个班次而不连续运行、待处理垃圾未经堆酵、因破碎匀质及磁选等预处理工艺含水率更高、热值更低、进入炉膛后的垃圾层更加不均匀等明显特征，导致垃圾焚烧烟气温度偏低、有害污染物大量生成之外，炉膛内的温度、出炉烟气的成分及温度波动极大，不仅给下游的烟气处理系统造成巨大的负荷冲击，还会导致烟气排放时一些污染因子，尤其是一氧化碳及二噁英类物质超标。

为了解决小型生活垃圾焚烧系统的排放问题，热解气化焚烧炉受到关注和重视，其基本思路是：先将生活垃圾在炉膛内进行加热，促进垃圾发生热解反应，生成含有可燃组分，也即环保意义上的有害污染物的热解气，然后将热解气送入补充新鲜空气的二次燃烧室，热解气中的可燃组分在二次燃烧室内发生氧化反应并放出热量，一方面有害污染物被氧化分解而使得从二次燃烧室出来的烟气具有较低的有害污染物浓度，另一方面使得从二次燃烧室排出的烟气达到较高的温度而反过来促进有害污染物分解。所以这种热解气化焚烧炉的最大优点在于外排烟气中的一氧化碳及二噁英类物质浓度较低，具有较好的环保性。

但是这种热解气化焚烧炉能够稳定运行必须满足以下三个条件：

条件一，垃圾的温度必须处于能够发生热解反应的温度区间；

条件二，由于热解反应是吸热反应，所以垃圾发生热解反应时，必须持续地提供足够能量以维持热解反应的进行；

条件三，热解反应必须在密封性良好，也即无氧的环境下进行。否则垃圾受热并接触氧气之后会发生氧化反应而不是热解反应。氧化反应的产物是二氧化碳、水等不具备可燃性的物质。

为了满足上述条件一及条件二，必须向炉膛输入辅助能量以维持垃圾热解反应过程的能量平衡；为了满足上述条件三，要么将垃圾放于密封性良好的特别反应釜中，要么大幅加强炉膛的密封性设计防止外部空气进入干扰热解反应进行。即使满足上述三个必要条件仍会存在下列实际工程问题：

1)外部向炉膛输入的辅助能量要么将电能转化为热能，要么通过燃烧机燃用石化燃料产生的热能，这两种能量输入方式会造成运行成本很高而难以承受，尤其是垃圾含水率很高的情况下，需要外部输入的能量更多，运行成本更高；

2)设备的制造成本有所增加，系统运行的可靠性及稳定性不足；

3)垃圾的热解反应只能序批式地进行，也即上一批垃圾热解反应完成之后才能投入下一批垃圾，所以垃圾的综合处理速度很慢，单炉的处理能力一般难以超过2吨/天；

4)由于热解炉的运行是序批式的，热解气的成分及温度始终在波动，并时有时无，造成二次燃烧室运行不稳定并需要反复点火，不仅增加了运行成本，还会给下游的烟气处理系统造成巨大的负荷冲击；

5)操作人员的工作强度及难度大幅增加，难以实现“按键”式运行或自动化运行；