豐溪小型垃圾熱解氣化處理成套裝置技術(shù)說明書

1、小型垃圾熱解氣化處理成套裝置技術(shù)說明書江蘇豐溪環(huán)?？萍加邢薰?51概述.2.項目背.1景.3.工藝原理和流.2程.工作原.3理.工藝流.4程.環(huán)保特.5性.4各工藝?yán)镌Y(jié)構(gòu)和功.7能.59主要特占6.技術(shù)靚.11占7.主要技術(shù)參數(shù)和報.12價.8.附件彳檢測報告.目錄1概述江蘇豐溪環(huán)?？萍加邢薰?，位于江蘇省無錫市胡境工業(yè)園區(qū)，是一家專業(yè)從事垃圾處理設(shè)備研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)與銷售的科技型企業(yè)。結(jié)合我國“十二五”規(guī)劃，緊緊圍繞節(jié)能減排的國家產(chǎn)業(yè)政策，針對日 前我國農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)垃圾仍采用簡單填埋、露天焚燒以及隨意傾倒等落后 處理方式所造成的環(huán)境污染問題，以及在垃圾收集、運輸、處理過程 中成本過高，缺乏資

2、金等面臨的現(xiàn)實困境，以“無害化、減量化、資源 化”為宗旨，以“系統(tǒng)化、自動化、景觀化”為目標(biāo)，秉承“垃圾處理場 看不見垃圾”的理念，聯(lián)合同濟(jì)大學(xué)熱能與環(huán)境工程研究所，成功研發(fā) 了 “小型垃圾熱解氣化處理成套裝置”，專門用于處理農(nóng)村可燃固體廢 棄物，如農(nóng)村生活垃圾、生產(chǎn)垃圾、秸稈等。該裝置各項環(huán)境排放指標(biāo)均優(yōu)于生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)(GB18485-2014)的要求，二噁英排放完全達(dá)標(biāo)，優(yōu)于歐盟標(biāo)準(zhǔn)。裝 置運行時，除首次點火需要借助外界能源外，運行時無需添加輔助燃 料，在不外加除塵設(shè)備的情況下，煙氣可直接達(dá)標(biāo)排放。是一種投資 和運行成本都很低，操作簡單，高效清潔的垃圾處理技術(shù)和設(shè)備。符 合我國

3、農(nóng)村垃圾處理的現(xiàn)實需求，填補了鄉(xiāng)鎮(zhèn)一級垃圾處理設(shè)備的空 白，是最新研制的第五代生活垃圾處理裝置。2項目背景在新農(nóng)村建設(shè)的背景下，我國農(nóng)村而貌煥然一新，農(nóng)村的基礎(chǔ)設(shè) 施明顯得到了改善。然而伴隨著農(nóng)民物質(zhì)生活水平提高的同時，也出 現(xiàn)了許多的不協(xié)調(diào)之處：生產(chǎn)、生活垃圾隨意堆放，致使農(nóng)民的房前 屋后成了垃圾場，房屋附近的農(nóng)田也成了垃圾站，行走的道路更是 充斥著五顏六色的垃圾袋。衛(wèi)生部調(diào)查顯示，目前農(nóng)村每天每人產(chǎn)生的生活垃圾量為公斤，全國農(nóng)村每年的生活垃圾量接近3億噸，“垃圾圍村”已經(jīng)形成, 這直接威脅到農(nóng)民的生產(chǎn)生活用地，威脅到農(nóng)民的生活環(huán)境，威脅到 村莊公共事物的治理。在垃圾收集、運輸、處理等的過程

4、中，需要大量的資金，由于農(nóng) 村居住分散，交通不便，特別是在一些山區(qū)，對垃圾進(jìn)行處理的成本 更高。而我國多數(shù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)財政困難，無力承擔(dān)巨額的垃圾處理費用，難 以籌集垃圾處理資金。目前我國農(nóng)村垃圾處理所面臨的現(xiàn)實問題迫切 需要開發(fā)一種投資成本和運行成本低，操作簡單，高效清潔的垃圾處 理技術(shù)和設(shè)備。3工藝原理和流程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α饕约?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)坯類 等可

5、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8501000C,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)C02和出0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)生的殘渣經(jīng)過燃盡層繼續(xù)燃燒完全后，經(jīng)偏心爐排的機(jī)械擠 壓、破碎，落入灰斗進(jìn)入出灰小車。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)干燥段的水蒸汽和低沸點可燃?xì)怏w由熱 解氣化爐底部旋轉(zhuǎn)爐排上方

6、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。立式爐型和獨特的風(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)的垃圾維持在這個環(huán)境下足夠的時間。由此可以看出，垃圾在熱解氣化爐內(nèi)經(jīng)熱解后實現(xiàn)了能量的兩級 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動方向的動 態(tài)平衡，在投料和排渣系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運行的外部條件下，爐內(nèi)各反應(yīng)段的物理化學(xué)過程

7、也連續(xù)、穩(wěn)定地進(jìn)行，因此熱解氣化爐可以連續(xù)地、正常地運轉(zhuǎn)。煙氣進(jìn)入二燃室后向上折流90,與1級燃燒器提供的高溫旋流空氣 充分混合，并繞著二燃室中心旋風(fēng)器旋轉(zhuǎn)，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級燃燒器、3級燃燒器和4級燃燒器后，進(jìn)入沉降室除塵。每級燃燒器均能提供的高溫旋 流空氣，補充煙氣中的氧氣，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間超過，焚燒溫度達(dá)到900C左右。煙氣在二燃室中的運動狀況使得二燃室同時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。工藝流程熱解氣化成

8、套設(shè)備由篩選裝置、（磁選裝置）、粉碎裝置、抓斗、蛟龍輸送機(jī)、一燃室、二燃室、旋轉(zhuǎn)爐排、急冷塔、引風(fēng)機(jī)、（布袋 除塵器）、煙囪、自動控制系統(tǒng)等組成。垃圾經(jīng)篩選、磁選、破碎后，由抓斗送入蛟龍輸送機(jī)再輸送至一燃室的進(jìn)料口，到達(dá)烘干段。該熱解氣化爐的燃燒過程分兩個階段， 第一階段為缺氧狀態(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750C左右，使垃 圾中的不揮發(fā)的可燃物完全燃燒，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-U00C，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級和2級沉 降室

9、除塵后，送入極冷塔快速冷卻，其工藝流程如圖2所示.圖2小型垃圾熱解氣化裝置工藝流程方框圖環(huán)保特性環(huán)保性能優(yōu)異是本熱解氣化焚燒技術(shù)的最大優(yōu)點， 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。尤其對抑制二惡英的產(chǎn)生有顯 箸效果。由于爐排直接焚燒是一個強(qiáng)氧化過程，焚燒過程中會產(chǎn)生大量的SO2、HC1和NOx ,同時，因爐排無法承受1000C以上的高溫，使 焚燒的工作溫度受到限制，而1000C以下的焚燒溫度難于使二惡英 完全分解。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850-1000C氣體停留時

10、間大于2秒，能 使多氯聯(lián)苯類物質(zhì)、殘?zhí)康韧耆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CuC12 C原子催化的條件下，在250-300C期間會再合成二惡英。但在一燃室內(nèi)，溫度控制在600C至800C ,控制給氧量呈還原氣氛，銅、鋁、鐵不會氧化，沒有CuO等產(chǎn)生也不會有CUC12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CuC12和碳原子的催化，二惡 英的合成也就沒有了可能。同時熱解氣化技術(shù)還能減少NOx和S02的排放，這是因為一燃室 缺氧燃燒屬還原性氣氛，N、S極少氧化而被殘留在渣中。而獨特的 二燃室設(shè)計確保煙氣形成湍流，與空氣中

11、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HC1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。表1主要爐型技術(shù)特點比較比較項目機(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 和熱值變化對焚燒有 影響。對垃圾的均勻特 性要求一般。當(dāng)熱值大 于3760kJ/ kg,水分小 于50%時，可不添加輔 助燃料主要熱值在3 300kJ/ kg以上的垃圾、污泥

12、 等，成分和熱值變化 對焚燒影響不大，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。除點火過程，一般不添加輔助燃 料。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)的燃燒狀況無強(qiáng)烈輻射， 容易局部 斷火形成夾生， 甚至造 成熄火。爐型緊湊，熱強(qiáng)度大, 爐溫分層，有利于燃 燒垃圾基本不需預(yù)熱處 理。爐膛燃燒溫度在900C左右，當(dāng)垃圾熱 值合適時,燃燒較充分，灰渣灼減量在3%5%之間；當(dāng)垃圾熱值低于376

13、0kJ/ kg時，需投入 較多輔助燃料；垃圾熱 值過高時，可能出現(xiàn)結(jié) 焦。垃圾基本不需預(yù)熱處理。一燃室熱解溫度 為700 C以下， 二燃 室溫度控制在850C以上，可燃成分分解 完全，燃料充分， 灰 渣灼燒減量 3%o燃燒控制緩慢燃燒，條件較復(fù)燃料適應(yīng)性較好，溫燃料適應(yīng)性好，燃燒焚燒方式層燃方式燃燒工況有石英砂輔料蓄熱,燃燒工況較穩(wěn)定。燃燒性能對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， 對垃圾成分.熱 值波動不敬感、 燃料 適應(yīng)性較廣，灰渣灼 燒減量1%O但是具 有一定的床料（如石 英砂等）消耗。比較項目機(jī)械爐排爐流化床爐熱解氣

14、化爐雜，溫度自動控制較難。度波動不大， 溫度控 制較易實現(xiàn)。穩(wěn)定， 溫度控制容易 實現(xiàn)。由于爐膛負(fù)荷大，爐 子十分緊湊。無轉(zhuǎn)動 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。預(yù)處理為小粒徑，以 利于燃燒，因為瞬時 燃燒，一般將垃圾破 碎到（15cm）以下， 要求較高。無須預(yù)處理， 垃圾進(jìn) 料時被擠斷。粉塵排放較少，爐膛溫 度在8501100C ,燃 燒較允分，SO. NOx等酸性物質(zhì)排放相對 較高。燃燒爐出口含塵S3500mg/m3 ,正常 情況下由于爐排的運 動，使垃圾不斷翻滾， 煙氣在爐內(nèi)停留時間 超過2s,能部分實現(xiàn)對 二惡英的控制。爐

15、料沒有擾動， 粉塵 排放少，焚燒爐出口 含量3500mg/m3。實現(xiàn)了分級燃燒，容 易達(dá)標(biāo)。一燃室溫度850pc ,二燃室溫度 在850aC以上，有毒 物質(zhì)分解完全，燃燒 充分，煙氣在二燃室 停留時間超過2s,焚 燒爐出口二惡英排放 兒乎為零，由于煙氣 中含灰少，重金屬極 少。電耗高， 消耗石英砂, 垃圾需破碎，運行成 本偏高。電耗最低，運行成本低。設(shè)備結(jié)構(gòu)焚燒爐外型較大，需多 層鋼平臺供操作維護(hù) 用。爐排為轉(zhuǎn)動部件， 維修較復(fù)雜，維修量 大，維修成本高。焚燒與熱交換一體。垃圾預(yù)處理無須預(yù)處理，垃圾在進(jìn) 料時被剪斷。排放物可爐內(nèi)實現(xiàn)脫硫，SO排放量小,爐膛溫度 在75090（TC之間, 空氣量

16、較易控制，氮 氧化物生成少，但是 具有NO的問題。粉 塵量大，焚燒爐出口 含量可達(dá)15000、20000mg/ mo煙氣在爐內(nèi)停留時間超過3s,能較好地實現(xiàn)對 二惡英的控制。運行成本電彗較低，總體運行成 本高。4各工藝單元結(jié)構(gòu)和功能預(yù)處理裝置由破碎機(jī)和磁選機(jī)構(gòu)成。 破碎機(jī)一方面可將袋裝的垃圾破 袋、 分散，另一方面還能大塊的垃圾破碎成20cm左右大小，使垃圾 在蛟龍輸送機(jī)減小垃圾進(jìn)料堵塞的可能性；磁選機(jī)撿出黑色金屬回收 利用。進(jìn)料機(jī)構(gòu)由蛟龍輸運機(jī)，料箱，抓斗組成，根據(jù)工藝要求，通過機(jī)械化 實現(xiàn)進(jìn)料量和進(jìn)料時間的自動控制或人工控制。本設(shè)備烘干裝置直接置于一燃室上部三分之一的空間內(nèi)，利用一燃室 自

17、下而上的熱量烘干垃圾，預(yù)干燥過程產(chǎn)生的水蒸汽和低沸點可燃?xì)?體由一次風(fēng)機(jī)送入一燃室爐膛底部參與燃燒層的燃燒及熱解層的熱解 氣化。熱解氣化爐本體采用新型的兩段式燃燒室結(jié)構(gòu)，主要由一個立式圓筒 形一燃室和獨特的多腔型二燃室構(gòu)成。通過分別控制兩個燃燒室的通 風(fēng)量和爐膛溫度，達(dá)到在一燃室進(jìn)行缺氧燃燒和熱解氣化，在二燃室 進(jìn)行過氧燃燒的兩段式熱解氣化燃燒工藝的要求，使垃圾充分燃燼，達(dá)到消除二次污染的環(huán)保要求。二燃室末端的兩級沉降室，利用重力 沉降和折流，進(jìn)一步分離煙氣中的粉塵。通風(fēng)系統(tǒng)由一次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)及相應(yīng)的風(fēng)煙管道及閥門儀表等附件組 成。通過調(diào)節(jié)各風(fēng)機(jī)及通風(fēng)管道上各調(diào)節(jié)閥的開度，實現(xiàn)對一、二燃 燒室

18、送風(fēng)量及爐膛負(fù)壓的控制，以適應(yīng)燃燒工況的變化；除渣裝置包括偏心旋轉(zhuǎn)爐排、傳動機(jī)構(gòu)。該裝置所采用的材料和獨特的結(jié) 構(gòu)，可以使焚燒爐進(jìn)行機(jī)械化除渣和連續(xù)運行，遇到破碎不了的結(jié)渣時，爐底排渣裝置可以直接脫離爐體強(qiáng)行除渣；電氣及自動控制系統(tǒng)包括電控柜及工控器等裝置。整個系統(tǒng)的運行工 況及相關(guān)工藝參數(shù)可在電腦屏上顯示，及時控制。5主要特點小型垃圾熱解氣化處理成套設(shè)備具有以下主要優(yōu)點：1,排放達(dá)標(biāo)，無二次污染熱解氣化焚燒過程是在嚴(yán)格控制各階段的溫度及空氣量的條件下 完成的，煙氣排放完全達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。尤其對抑制二惡英的產(chǎn)生有顯 著效果，這是本設(shè)備與垃圾直接焚燒技術(shù)最大的區(qū)別。2,無需添加輔助燃料除首次點火需

19、要借助外界能源外，處理過程中再無需添加任何輔助 燃料，即可持續(xù)穩(wěn)定運行。4,全自動控制，運行穩(wěn)定通過傳感器信號反饋，經(jīng)PLC程序自動調(diào)整電機(jī)的啟停及變頻調(diào)速，實現(xiàn)整個運行過程的全自動化，使燃燒溫度穩(wěn)定控制。全部指令、實 時顯示及監(jiān)控都設(shè)置在控制柜的觸摸屏上，簡單明了，操作方便，運 行安全可靠，使用壽命長。5,一體化整體設(shè)計將中低溫氣化、高溫燃燒和除塵措施有機(jī)統(tǒng)一起來，采用一體化 設(shè)計，實現(xiàn)設(shè)備緊湊、小型化、便于安裝和操作。6,垃圾處理范圍廣，運行成本低，經(jīng)濟(jì)效益顯著垃圾收集后簡單分類即可直接處理，可以焚燒各種類型的垃圾， 應(yīng)用范圍很廣。正常操作只需2-3人，耗電量少，無需另設(shè)除塵裝置, 維護(hù)成

20、本低，還可充分回收垃圾的熱能，生產(chǎn)熱水、蒸汽，經(jīng)濟(jì)效益 十分顯著。6技術(shù)靚點獨特的內(nèi)置型預(yù)干燥裝置利用一燃室熱量初步預(yù)熱干燥垃圾，提高入爐垃圾的溫度和熱值，降低爐膛干燥層高度，提高對高水分垃圾的適應(yīng)性。獨特的一次風(fēng)送風(fēng)方式與通常的熱解氣化爐不同，本設(shè)計一次風(fēng)包含空氣、預(yù)干燥產(chǎn)生 的水蒸汽和低沸點可燃?xì)怏w， 由一次風(fēng)機(jī)送入爐內(nèi)。 一次風(fēng)管掩 埋在燃燒的物料內(nèi)，從向上、向下和徑向三個方向為熱解氣化層、 燃燒層、燃盡層、提供氣化劑（水蒸汽），氧氣和輔助燃料（可燃?xì)怏w），使燃燒更劇烈充分，提高煙氣中可燃成分含量。獨特的可燃?xì)?、煙氣引出方?常規(guī)固定床熱解氣化爐，可燃?xì)?、煙氣引出主要是上吸式和下?式兩種。 上吸式采用在爐膛壁面開孔引出煙氣的方法，由于引出 孔靠近干燥層， 可燃?xì)庵兴帧?焦油含量高。 下吸式由爐排下方 引出煙氣，由于流