小型垃圾热解气化处理技术(江苏利百川环保科技有限公司

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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
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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。
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。
2 项目背景................................................................................................. 2
3 工艺原理和流程..................................................................................... 3
3.3 工艺流程
热解气化成套设备由垃圾抓斗、进料装置、预处理装置、分选装 置、螺旋挤压式预干燥装置、一燃室、二燃室、旋转炉排、余热锅 炉、袋式除尘器、引风机、烟囱、自动控制系统等组成。
垃圾由抓斗从贮坑抓出送入送料系统，经破袋、磁选、破碎、筛 分后，由输送机送入螺旋挤压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.
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2 项目背景 随着新农村建设的加快，农村人口从相对分散变为相对集中，产
生的垃圾如何妥善处置成为当前面临的迫切问题。农村生活垃圾已 成为农村环境脏乱差的最突出表现。一方面，随着城镇化的加快推 进，一些过去只在城市出现的生活垃圾也成为农村垃圾的主要组成 部分，不可降解垃圾占比迅速增加。另一方面，垃圾集中露天堆放， 导致“垃圾山”恶臭熏天，蚊蝇乱飞。目前，我国农村约有 6.5 亿 常住人口，每年产生生活垃圾约 1.1 亿吨，其中有 0.7 亿吨未做任 何处理。对地下水、土壤、大气造成严重破坏。
6 技术靓点............................................................................................... 13
7 主要技术参数....................................................................................... 15
3.1 工艺概述........................................................................................ 3
3.2 工作原理......................................................................................... 3
3.3 工艺流程........................................................................................ 6
3.4 环保特性......................................................................................... 7
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3 工艺原理和流程 3.1 工艺概述
本项目提出一种新颖的基于农村垃圾无害化处理的小型热解气 化技术及装置。该技术及装置主要针对处理城乡农村垃圾、秸秆等 一切可燃有机物。主体装置设计为气化区和燃烧区（多次折流和湍 流）两个相对独立的单元：热解气化区实现垃圾中有机物的充分分 解和碳化，燃烧区实现可燃气体的充分燃烧和无害化，整个过程把 热解气化和高温燃烧有机的结合起来。
8 附件-检测报告和工程实例..................................................................16
1 概述
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江苏利百川环保科技有限公司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 技术等面临的现实困境，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，与无锡市惠山区人民政府、武汉大学共同成立的“武 汉大学无锡固废处理技术研究中心”，并成功研发了“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。
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小型垃圾热解气化处理成套装置
Hale Waihona Puke Baidu技术说明书
江苏利百川环保科技有限公司 武汉大学（无锡）固废处理技术研究中心
2014-12-30
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农村垃圾无害化处理示范工程（一） 农村垃圾无害化处理示范工程（二）
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“ 第四代”垃圾热解气化处理系统（日处理 10 吨） “ 第五代”垃圾热解气化处理系统（日处理 30 吨）
在缺氧条件下，温度在控制在 600℃到 800℃时，使垃圾中的可 分解物质分解成为可燃气体，然后将可燃气体引入燃烧室（二燃室）， 再供以充足的空气，使可燃气体在 850℃至 1000℃的高温下充分燃 烧，使有毒有害物质完全分解，达到无害化。
3.2 工作原理
热解气化炉内燃烧层次的分布如图 1 所示。
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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。
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图 2 小型垃圾热解气化装置工艺流程方框图
3.4 环保特性
热解气化技术被称为“第三代”废物处理技术，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。
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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
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武汉大学（无锡）固废处理技术研究中心
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目
录
1 概述..........................................................................................................1
由于农村垃圾相对点位较分散、收集较困难、运输距离远、因 此整体对农村垃圾的收运覆盖将导致运输成本较高；同时，我国农 村缺乏投资成本和运行成本都相对较低的、有效处理垃圾的技术和 设备；其现状大多采用原始堆放，简易填埋、露天焚烧等方式处理。 这直接威胁到农民的生产生活，无害化处理农村垃圾已迫在眉睫。 我国农村垃圾处理所面临的现实困境，迫切需要开发一种操作简单， 经济、高效、清洁的垃圾处理技术和设备。
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 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。
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
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完全分解。 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,
4 各工艺单元结构和功能....................................................................... 11
5 主要特点............................................................................................... 12
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》 (GB18485-2014)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。可就近、就地处理，就地排放，节约大量运输成本。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。