小型垃圾热解气化处理成套装置技术说明书

1 概述
无锡高尔环保科技有限公司注册于国家级科技企业孵化器—— 江苏省无锡旺庄科技创业中心，是一家专业从事垃圾热处理设备研 发、设计、生产与销售的科技型企业。结合我国“十二五”规划，紧 紧围绕节能减排的国家产业政策，针对目前我国农村乡镇垃圾仍采用 简单填埋、露天焚烧以及随意倾倒等落后处理方式所造成的环境污染 问题，以及在垃圾收集、运输、处理过程中成本过高，缺乏资金等面 临的现实困境，以“无害化、减量化、资源化”为宗旨，以“系统化、 自动化、景观化”为目标，秉承“垃圾处理场看不见垃圾”的理念， 联合同济大学热能与环境工程研究所，成功研发了“小型垃圾热解气 化处理成套装置”，专门用于处理农村可燃固体废弃物，如农村生活 垃圾、生产垃圾、秸秆等。
在垃圾收集、运输、处理等的过程中，需要大量的资金，由于农 村居住分散，交通不便，特别是在一些山区，对垃圾进行处理的成本 更高。而我国多数乡镇财政困难，无力承担巨额的垃圾处理费用，难 以筹集垃圾处理资金。目前我国农村垃圾处理所面临的现实问题迫切 需要开发一种投资成本和运行成本低，操作简单，高效清洁的垃圾处 理技术和设备。
烟气在二燃室的停留时间超过2.0s, 焚烧温度达到900℃左右。烟 气在二燃室中的运动状况使得二燃室同时起到了离心除尘的作用, 烟气中夹带粉尘很大一部分在二燃室的沉降室中收集, 由排灰装置 排出二燃室。
3.2 工艺流程
热解气化成套设备由预处理装置、进料装置、倾斜滚筒式预干燥 装置、一燃室、二燃室、旋转炉排、余热锅炉、引风机、烟囱、自动 控制系统等组成。
3.3 环保特性 .....................................................................................10
4 各工艺单元结构和功能 ......................................................................13
图 2 小型垃圾热解气化装置工艺流程方框图
3.3 环保特性
环保性能优异是本热解气化焚烧技术的最大优点, 本技术与垃圾 直接焚烧技术最根本的区别就在于热解气化焚烧技术解决了烟气污 染问题, 无二次污染, 烟气达标排放。尤其对抑制二恶英的产生有显 著效果。
由于炉排直接焚烧是一个强氧化过程, 焚烧过程中会产生大量的 SO2、HCl 和 NOx , 同时, 因炉排无法承受 1000℃ 以上的高温, 使 焚烧的工作温度受到限制，而 1000℃ 以下的焚烧温度难于使二恶英 完全分解。
部分转移到固相产物（底渣）中，使得排烟中 HCl 含量大低于常规 生活垃圾焚烧炉的标准限值。
因此,热解气化焚烧技术和环保性能特别好, 它代表了垃圾焚烧技 术的发展方向。
表 1 主要炉型技术特点比较
比较项目 燃料适应性
机械炉排炉
流化床炉
热解气化炉
主要热值在 3300kJ/ kg 主要热值在 3 300kJ/ 主要热值在 3300kJ/
同时热解气化技术还能减少 NOx 和 SO2 的排放，这是因为一燃室 缺氧燃烧属还原性气氛，N、S 极少氧化而被残留在渣中。而独特的 二燃室设计确保烟气形成湍流，与空气中的氧气充分混合，所需空气 过量程度低，相应地减少了来自空气的 N 源，使得 NOx 排放降低。
此外，有研究表明，热解气化反应后，垃圾中含有的氯元素绝大
灰渣灼减量在 3%~5% 下。
以上, 可燃成分分解
之间; 当垃圾热值低于 由于炉膛内热容量很 完全, 燃料充分, 灰
3760kJ/ kg 时,需投入 大, 对垃圾成分、热 渣灼烧减量< 3%。
较多辅助燃料; 垃圾热 值波动不敏感、燃料
3 工艺原理和流程 3.1 工作原理
热解气化炉内燃烧层次的分布如图 1 所示。
图1 工作原理示意图 热解气化炉从上到下, 依次为干燥层、热解气化层、燃烧层、燃 尽层。 垃圾首先在干燥层由炉膛壁面辐射，高温热解气化烟气对流以及 热解气化层导热三方作用下干燥, 其中的水分挥发。
干燥后垃圾在热分解段和气化燃烧段分解成一氧化碳、气态烃类 等可燃物进入混合烟气中。热解气化后的残留物( 液态焦油、较纯的 碳素以及垃圾本身含有的无机灰土和惰性物质) 进入燃烧层充分燃 烧。燃烧层沿高度方向可分为氧化区和还原区。氧化区内发生碳、焦 油和氧气发生剧烈的氧化反应，燃烧温度可达到850~1000℃，燃烧产 生的热量用来提供还原区、热解气化层和干燥层所需的热量。还原区 内CO2和H2O被炽热的C还原，产生CO，H2等可燃气体，进入混合烟 气中。
燃烧层产生的残渣经过燃尽层继续燃烧完全后, 经炉排的机械挤 压、破碎, 落入灰斗人工定期排出炉外。
热解气化炉产生的混合烟气进入二燃室燃烧。 助燃空气，以及来自预干燥装置的水蒸汽和低沸点可燃气体由热 解气化炉底部旋转炉排上方一次风管送入炉膛。其中，空气能给燃烧 层提供充分的助燃氧。当燃烧过程中消耗了大量氧后, 空气在上行至 气化段和热分解段时继续提供参与反应的氧。而干燥产生的水蒸汽可 作为热解气化层的部分气化剂。立式炉型和独特的风管送风方式满足 了垃圾在关键的热分解气化阶段温度和反应空气量( 欠氧和无氧) 的条件, 并能使参与反应的垃圾维持在这个环境下足够的时间。 由此可以看出, 垃圾在热解气化炉内经热解后实现了能量的两级 分配, 热解成分进入二燃室焚烧, 热解后的残留物在热解气化炉的 燃烧段焚烧, 垃圾的热分解、气化、燃烧形成了沿向下运动方向的动 态平衡, 在投料和排渣系统连续稳定运行的外部条件下, 炉内各反
7 主要技术参数和报价 ..........................................................................17
8 附件-检测报告 .....................................................................................18
2 项目背景.................................................................................................4
3 工艺原理和流程 ....................................................................................6
2 项目背景 在新农村建设的背景下，我国农村面貌焕然一新，农村的基础设 施明显得到了改善。然而伴随着农民物质生活水平提高的同时，也出 现了许多的不协调之处：生产、生活垃圾随意堆放，致使农民的房前 屋后成了垃圾场， 房屋附近的农田也成了垃圾站，行走的道路更是 充斥着五颜六色的垃圾袋。
卫生部调查显示，目前农村每天每人产生的生活垃圾量为0.86公 斤，全国农村每年的生活垃圾量接近3亿吨，“垃圾围村”已经形成， 这直接威胁到农民的生产生活用地，威胁到农民的生活环境，威胁到 村庄公共事物的治理。
应段的物理化学过程也连续、稳定地进行, 因此热解气化炉可以连续 地、正常地运转。
烟气进入二燃室后向上折流90°，与1级烧嘴提供的高温旋流空气 充分混合，增加气体在二燃室的湍流程度，并剧烈燃烧；随后烟气经 过4次折流，依次流过2级烧嘴、3级烧嘴和4级烧嘴后，进入沉降室除 尘。每级烧嘴均能提供的高温旋流空气，补充烟气中的氧气, 使热解 过程产生的可燃物在二燃室的富氧、高温条件下充分燃烧。
垃圾经破碎、磁选后，由皮带输送机送入倾斜滚筒式预干燥装置 的进料口，
该热解气化炉的燃烧过程分两个阶段, 第一阶段为缺氧状态的热
解气化和燃烧, 在一燃室内进行, 工作温度控制在 750℃ 左右, 使垃 圾中的不挥发的可燃物完全燃烧, 而可燃的挥发性气体则进入二燃 室; 第二阶段为过氧燃烧, 在二燃室内进行, 工作温度控制在 900-1100℃, 使一燃室送入的可燃气体与充足的高温空气混合, 形成 涡流，充分燃烧产生高温烟气在烟道中多次折流，进入 1 级和 2 级沉 降室除尘后，送入余热锅炉, 回收其热量用于供热, 其工艺流程如图 2 所示.
该装置各项环境排放指标均优于《生活垃圾焚烧污染控制标准》 (GB18485-2001)的要求，二噁英排放完全达标，优于欧盟标准。装 置运行时，除首次点火需要借助外界能源外，运行时无需添加辅助燃 料，在不外加除尘设备的情况下，烟气可直接达标排放。是一种投资 和运行成本都很低，操作简单，高效清洁的垃圾处理技术和设备。符 合我国农村垃圾处理的现实需求，填补了乡镇一级垃圾处理设备的空 白，是最新一代的生活垃圾处理装置。
5 主要特点...............................................................................................14
6 技术靓点...............................................................................................15
小型垃圾热解气化处理成套装置
技术说明书
无锡高尔环保科技有限公司 同济大学热能与环境工程研究所
2013-10-31
目
录
1 概述.........................................................................................................4
热解气化焚烧技术的核心就是可抑制二恶英。其一，在二燃室内, 采用过氧燃烧, 将温度控制在 850-1000℃气体停留时间大于 2 秒, 能 使多氯联苯类物质、残炭等完全燃烧分解，使二恶英残留量极少。其 二，已分解的多氯联苯类物质在有 CuCl2、C 原子催化的条件下，在 250-300℃期间会再合成二恶英。但在一燃室内, 温度控制在 600℃ 至 800℃ , 控制给氧量呈还原气氛, 铜、铝、铁不会氧化, 没有 CuO 等产生也不会有 CuCl2 的产生和存在, 也就没有使二恶英再合成的催 化剂(CuO、CuC12 等化合物), 没有了 CuCl2 和碳原子的催化，二恶 英的合成也就没有了可能。
断火形成夹生,甚至造 燃烧工况较稳定。 炉 温 分 层 , 有 利 于 燃
成熄火。
烧
垃 圾基 本不 需预 热处 对燃料粒度有较高要 垃圾基本不需预热处
理 。炉 膛燃 烧温 度在 求, 需进行初分捡或 理。一燃室热解温度
900℃左右, 当垃圾热 破碎, 一般垃圾粒径 为 700 ℃以下, 二燃
值合适时,燃烧较充分, 要 求 在 150mm 以 室温度控制在 850℃
料。
于 50%时, 可不添加辅
助燃料
焚烧方式 燃烧工况 燃烧性能
燃烧控制
层燃方式
半室燃, 采用煤粉流 层燃与室燃相结合,
化燃烧技术, 但由于 分级燃烧, 通过控制
垃圾性状的限制, 流 空气量, 控制炉膛燃
化状态不易控制。 烧工况, 合理分配化
学能Baidu Nhomakorabea释放, 达到更
优的燃烧状况
无强烈辐射, 容易局部 有 石 英 砂 辅 料 蓄 热 , 炉型紧凑, 热强度大,
以上的生活垃圾,成分 kg 以上的垃圾、污泥 kg 以 上 的 垃 圾 , 包
和 热值 变化 对焚 烧有 等, 成分和热值变化 括生活、工业和医疗
影响。对垃圾的均匀特 对焚烧影响不大, 适 垃圾等。除点火过程，
性要求一般。当热值大 应性广。一般需添加 一 般 不 添 加 辅 助 燃
于 3760kJ/ kg, 水分小 辅助燃料。
3.1 工作原理 .......................................................................................6
3.2 工艺流程 .......................................................................................8