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Title:
REFUSE INCINERATION TREATMENT DEVICE AND POWER GENERATION METHOD USING REFUSE INCINERATION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/161560
Kind Code:
A1
Abstract:
Provided are a refuse incineration treatment device (10) and a power generation method using refuse incineration. The refuse incineration treatment device (10) comprises an incineration unit (11) comprising an incineration chamber (20), a refuse feeder (40) conveying materials to the incineration chamber (20), a refuse alkalization conveyor (14), a flue gas treating unit (12) in communication with a flue gas outlet (15) at the upper portion of the incineration chamber (20), and a rotary kiln ash treating unit (13) in communication with an ash outlet (16) at the bottom of the incineration chamber (20). The refuse alkalization conveyor (14) mixes an alkaline powder with the refuse and alkalizes and conveys same to the incineration chamber (20), the flue gas treating unit (12) performs a harmless treatment on the flue gas produced after the incineration, and the rotary kiln ash treating unit (13) performs a harmless treatment on the ash produced after the incineration. The power generation method using refuse incineration comprises the refuse incineration treatment device (10) and a waste heat power generation unit (60) connected thereto.

Inventors:
YIN XIAOLIN (CN)
Application Number:
CN2014/080340
Publication Date:
October 29, 2015
Filing Date:
June 19, 2014
Export Citation:
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Assignee:
YIN XIAOLIN (CN)
International Classes:
F23G5/04; C04B7/24
Foreign References:
JP2007277048A2007-10-25
CN1506613A2004-06-23
CN203794796U2014-08-27
CN203771420U2014-08-13
CN1247841A2000-03-22
CN1778752A2006-05-31
CN201896144U2011-07-13
JPH11130490A1999-05-18
Attorney, Agent or Firm:
YUHONG INTELLECTUAL PROPERTY LAW FIRM (CN)
北京聿宏知识产权代理有限公司 (CN)
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Claims:
权利要求书

1 . 一种垃圾焚烧处理装置, 包括:

碱化焚烧单元, 其包括焚烧室、 将垃圾和碱粉混合碱化成垃圾混合物并将垃 圾混合物输送至焚烧室的垃圾碱化输送器和垃圾喂料器,

与所述焚烧室上部的烟气出口相连通的烟气处理单元,

与所述焚烧室底部的灰烬出口相连通的回转窑灰烬处理单元,

其中, 所述垃圾喂料器将垃圾喂入垃圾碱化输送器中, 所述垃圾碱化输送器 将垃圾和碱粉的混合物输送到所述焚烧室中, 所述烟气处理单元将所述垃圾混合 物焚烧之后产生的烟气进行无害化处理, 所述回转窑灰烬处理单元将所述垃圾混 合物焚烧之后产生灰烬进行无害化处理。

2.根据权利要求 1所述的装置,其特征在于,所述碱粉与垃圾的质量比为 4: 1至 lj 30: 1。

3. 根据权利要求 2所述的装置, 其特征在于, 所述碱粉为以重量计氧化钙 含量大于 50%的粉料。

4. 根据权利要求 1 所述的装置, 其特征在于, 所述焚烧室内的温度为 900-1300°C。

5. 根据权利要求 1 所述的装置, 其特征在于, 所述回转窑灰烬处理单元包 括回转窑, 所述回转窑内的粉料烧结温度为 1000Ό到 1450Ό , 回转窑内的气体 温度为 1000 °C到 2000 °C。

6. 根据权利要求 1 所述的装置, 其特征在 , 所述焚烧室包括燃烧室和处 于所述燃烧室上方并通过缩口与所述燃烧室连通的分解室, 所述烟气出口处于所 述燃烧室的周向侧壁上, 在所述燃烧室的周向侧壁上低于所述烟气出口的区域设 置有垃圾混合物入口, 所述垃圾喂料器包括将垃圾混合物从高于所述垃圾混合物 入口的位置输送到燃烧室内的倾斜的垃圾通道。

7. 根据权利要求 6所述的装置, 其特征在于, 所述焚烧室的底面为斜面, 所述垃圾混合物入口处于所述底面的最高区域的上方, 所述烟气出口处于所述底 面的最低区域的上方。

8. 根据权利要求 7所述的装置, 其特征在于, 在所述烟气出口处设置有向 .―匕倾斜的烟气通道。

9. 根据权利要求 8 所述的装置, 其特征在于, 所述烟气处理单元包括与所 述烟气通道的出口相连通的风陶、 除尘器和与所述烟气通道连通的风机, 其中, 所述风机向所述烟气通道内吹入温度低于所述烟气通道内的烟气温度 的含氧气体以给所述烟气降温。

10. 一种垃圾焚烧发电的方法, 包括碱化焚烧单元, 所述碱化焚烧单元包括 焚烧室、 将垃圾和碱粉混合碱化成垃圾混合物并将垃圾混合物输送至焚烧室的垃 圾碱化输送器和垃圾喂料器, 与所述焚烧室上部的烟气出口相连通的烟气处理单 元, 与所述焚烧室底部的灰烬出口相连通的回转窑灰烬处理单元, 及利用烟气通 道烟气余热发电的余热发电单元,

所述焚烧室包括燃烧室和处于所述燃烧室上方并通过缩口与所述燃烧室连 通的分解室, 所述烟气出口处于所述燃烧室的周向侧壁上, 在所述燃烧室的周向 侧壁上低于所述烟气出口的区域设置有垃圾混合物入口, 所述垃圾喂料器包括将 垃圾混合物从高 f所述垃圾混合物入口的位置输送到燃烧室内的倾斜的垃圾通 道,

所述烟气处理单元包括与所述烟气通道的出口相连通的风阀、 除尘器和与所 述烟气通道连通的风机, 其中, 所述风机向所述烟气通道内吹入温度低于所述烟 气通道内的烟气温度的含氧气体以给所述烟气降温,

所述余热发电单元包括接受来自所述除尘器的热空气的余热锅炉, 与余热锅 炉相连的汽轮机, 与汽轮机相连的发电机组体。

11 . 根据权利要求 10所述的方法, 其特征在于, 来自所述风机的气体的温 度在小于或等于 300Ό , 优选 150Ό到 300°C, 所述烟气通道内的烟气的温度在

1000Ό到 1200 ,所述气体和烟气的流量比为 2: 1到 4: 1以将烟气温度降低到 与设定温度为 350Ό到 450Ό的余热锅炉相适应的温度。

12. 根据权利要求 11 所述的方法, 其特征在子, 在所述回转窑灰烬处理单 元的窑头设置有篦冷机, 所述风机的进风口与所述篦冷机的头排废气管道相连 通。

Description:
垃圾焚烧处理装置及利用垃圾焚烧发电的方法 技术领域

本发明涉及垃圾处理装置, 特别是垃圾焚烧处理装置及利用垃圾焚烧发电 的 方法。 背景技术

随着中国城镇化快速发展, 城镇垃圾、 特别是生活垃圾的处理问题也日趋严 重。 当前城镇生活垃圾的干燥和焚烧普遍采用专业 的千燥炉以及专业垃圾焚烧 室。 在使用这些装置焚烧垃圾时, 会产生二次污染引发群体事件, 大量余热亦被 浪费,这些焚烧产物排放到环境中会对环境带 来很大的影响。对于低热值的垃圾, 这些问题尤为突出。

因此, 需要一种能以对环境友好的方式处理垃圾的装 置, 并利用垃圾焚烧发 电。 发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题, 本发明提出了一种垃圾焚烧处理装 置。 这种垃圾焚烧处理装置能够以对环境友好的方 式高效地处理垃圾。

根据本发明, 提出了一种垃圾焚烧处理装置, 包括: 碱化焚烧单元, 其包括 焚烧室、 将垃圾和碱粉混合碱化成垃圾混合物并将垃圾 混合物输送至焚烧室的垃 圾碱化输送器和垃圾喂料器, 与焚烧室上部的烟气出口相连通的烟气处理单 元, 与焚烧室底部的灰烬出口相连通的回转窑灰烬 处理单元, 垃圾喂料器将垃圾喂入 垃圾碱化输送器中, 垃圾碱化输送器将垃圾和碱粉的混合物输送到 所述焚烧室 中, 烟气处理单元将垃圾混合物焚烧之后产生的烟 气进行无害化处理, 回转窑灰 烬处理单元将垃圾混合物焚烧之后产生灰烬进 行无害化处理。

根据本发明的垃圾焚烧处理装置, 首先将垃圾与碱粉在垃圾碱化输送器中混 合, 碱粉会吸收垃圾中的水分并对垃圾加热, 从而大大提高了垃圾的燃烧效率。 此外, 烟气处理单元能够将烟气无害化处理, 回转窑灰烬处理单元能够将灰烬无 害化处理, 从而使得本发明的垃圾焚烧处理装置能以对环 境友好的方式处理垃 圾。

在一个实施例中, 碱粉与垃圾的质量比为 4: 1到 30: 1。碱粉为以重量计氧 化钙含量大于 50%的粉料。 氧化钙的量远大于垃圾的量, 确保了垃圾能被充分碱 化干燥, 从而保证了垃圾的燃烧效率。 此外, 在垃圾燃烧过程中, 垃圾分解产生 的 HF、 HC1、 S0 2 等有毒害的气体会被超量的氧化钙吸收, 从而消除了二噁英的 产生条件, 防止了二次污染物的产生, 并且由于由毒害的气体被氧化钙吸收, 从 而防止有毒有害的气体从烟气出口排出, 减轻烟气处理单元内的负荷。 在一个实 施例中, 焚烧室内的温度为 900-1300Ό。 焚烧室内较高的温度使得碱化的垃圾能 迅速裂解气化燃烧起来, 避免了垃圾燃烧不充分而产生大量的烟雾。

在一个实施例中, 回转窑灰烬处理单元包括回转窑, 回转窑内的粉料烧结温 度为 1000Ό到 1450 C . 回转窑内的气体温度为 1000Ό到 2000°C。 氧化钙和焚烧 灰烬经回转窑高温烧结之后会形成水泥熟料, 实现了垃圾的回收利用同时避免灰 烬污染环境。

在一个实施例中, 焚烧室包括燃烧室和处于燃烧室上方并通过縮 口与燃烧室 连通的分解室, 烟气出口处于燃烧室的周向侧壁上, 在燃烧室的周向侧壁上低于 烟气出口的区域设置有垃圾混合物入口, 垃圾喂料器包括将垃圾混合物从高于垃 圾混合物入口的位置输送到燃烧室内的倾斜的 垃圾通道。 通过设置分解室, 燃烧 室内少量未及时燃烧的碳氢化合物会在分解室 内彻底燃尽。 另外, 缩口对密度较 小的碳氢化合物产生强的抽吸作用, 使得绝大部分的碳氢化合物会进入到分解室 中彻底燃尽, 少量碳氢化合物进入烟气通道, 在与烟气管相连的风机补入的含氧 气体作用下迅速氧化燃尽。

在一个实施例中, 焚烧室的底面为斜面, 垃圾混合物入口处于底面的最高区 域的上方, 烟气出口处于底面的最低区域的上方。 这种结构的焚烧室使得烟气在 焚烧室内的运动到烟气出口的距离最长, 以便于烟气中的粉尘沉降到焚烧室中而 不被大量携带到烟气处理单元中, 从而降低了烟气处理单元的工作负荷。 焚烧室 的倾斜底面利于焚烧室内的灰烬顺利排放到回 转窑中, 防止了灰烬在焚烧室内堆 积。 在一个优选的实施例中, 在烟气出口处设置有向上倾斜的烟气通道。 这种设 置的烟气通道保证能从焚烧室中顺利抽出大量 高温的烟气, 使得焚烧室内通风顺 %, 垃圾的裂解气化燃烧也更加充分。 倾斜的烟气通道会使携带在烟气中的大量 的灰烬、 粉尘再次返回到焚烧室中, 从而也降低了烟气处理单元的工作负荷。 在一个实施例中, 烟气处理单元包括与烟气通道的出口相连通的 风阀、 除尘 器和与烟气通道连通的风机, 风机向烟气通道内吹入温度低于烟气通道内的 烟气 温度的含氧气体以给烟气降温。 除尘器能够将烟气中大量中、 粗颗粒粉尘收集起 来, 从而净化这些烟气。 除尘器收集的粉尘也可以用作回转窑产出的水 泥熟料的 水泥掺和粉, 实现了废物再利用。 此外, 风机将温度较低的风吹入到烟道中以降 低烟气的温度, 这对烟道和除尘器产生保护作用, 延长了其使用寿命。

根据本发明的第二方面, 提出了-一种垃圾焚烧发电的方法, 包括: 碱化焚烧 单元, 碱化焚烧单元包括焚烧室、 将垃圾和碱粉混合碱化成垃圾混合物并将垃圾 混合物输送至焚烧室的垃圾碱化输送器和垃圾 喂料器, 与焚烧室 -- ί:::部的烟气出口 相连通的烟气处理单元, 与焚烧室底部的灰烬出口相连通的回转窑灰烬 处理单 元, 及利用烟气通道烟气余热发电的余热发电单元 , 焚烧室包括燃烧室和处于燃 烧室上方并通过缩口与燃烧室连通的分解室, 烟气出口处于燃烧室的周向侧壁 ±, 在燃烧室的周向侧壁上低于烟气出口的区域设 置有垃圾混合物入口, 垃圾喂 料器包括将垃圾混合物从高于垃圾混合物入口 的位置输送到燃烧室内的倾斜的 垃圾通道, 烟气处理单元包括与烟气通道的出口相连通的 风阀、 除尘器和与烟气 通道连通的风机, 风机向烟气通道内吹入温度低于烟气通道内的 烟气温度的含氧 气体以给烟气降温, 余热发电单元包括接受来自除尘器的热空气的 余热锅炉, 与 余热锅炉相连的汽轮机, 与汽轮机相连的发电机组体。

在一个实施例中, 来自风机的气体的温度小于或等于 300 (: , 优选 150 到 300 °C,烟气通道内的烟气的温度在 1000Γ到 1200Γ,气体和烟气的流量比为 2:

1到 4: 1以将烟气温度降低到与设定温度为 350Ό到 450Ό的余热锅炉相适应的 温度。

在一个实施例中, 在回转窑灰烬处理单元的窑头设置有篦冷机, 风机的进风 口与所篦冷机的头排废气管道相连通。

在一个实施例中, 篦冷机包括头排废气风机以抽取头排废气, 风机的进风口 与头排废气风机的进风管道相连通。

与现有技术相比, 本发明的优点在于: (1 ) 本发明的垃圾焚烧处理装置将 垃圾与碱粉在一起混合碱化, 碱粉会吸收垃圾中的水分并碱化垃圾, 且对垃圾加 热从而大大提高了垃圾的裂解气化燃烧效率, 还可彻底消除二噁英产生的条件。 (2) 烟气处理单元能够将烟气无害化处理, 回转窑灰烬处理单元能够将灰烬无 害化处理, 从而使得本发明的垃圾焚烧处理装置能以对环 境友好的方式处理垃 圾。 (3 ) 本发明的垃圾焚烧处理装置结构简单, 投资费用低, 并且适合于处理 大量和 /或小量的垃圾。 (4) 本发明可最大限度地利用垃圾焚烧的烟气热量 , 采 用成熟的、 价廉的余热发电单元发电, 且垃圾热能转化为电能的效率最佳。 附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明 进行更详细的描述。 其中: 图 1是根据本发明的垃圾焚烧处理装置的结构示 图;

图 2是根据本发明的焚烧室的结构示意图。

在附图中,相同的部件使用相同的附图标记。 附图并未按照实际的比例绘制 具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进- 步说明。

图 1显示了根据本发明的垃圾焚烧处理装置 10 (以下称之为装置 10) 的结 构示意图。 如图 1所示, 装置 10包括碱化焚烧单元 11、 烟气处理单元 12和回转 窑灰烬处理单元 13。碱化焚烧单元 11包括用于焚烧垃圾的焚烧室 20和向焚烧室 20输送物料的垃圾喂料器 40和垃圾碱化输送器 14, 其中垃圾碱化输送器 14用 于将垃圾和碱粉混合碱化成垃圾混合物。 烟气处理单元 12与焚烧室 20上部的烟 气出口 15相连通以将烟气进行无害化处理。回转窑灰 处理单元 13与焚烧室 20 底部的灰烬出口 16相连通以将灰烬进行无害化处理。 下文将对焚烧室 20、 烟气 处理单元 12和回转窑灰烬处理单元 13进行详细说明。

图 2示意性地显示了根据本发明的焚烧室 20的结构。 如图 2所示, 焚烧室 20包括燃烧室 21和与燃烧室 21连通并处 f燃烧室 21上方的分解室 22, 在燃烧 室 21的周向侧壁底部设置有垃圾混合物入口 23,垃圾碱化输送器 14包括朝下倾 斜并且与垃圾混合物入口 23连通的垃圾通道 24。 垃圾喂料器 40与垃圾通道 24 相连以将物料从高位经垃圾混合物入口 23输送到燃烧室 21的内部。烟气出口 15 设置在燃烧室 21的周向侧壁上并且处于垃圾混合物入口 23的对面侧的上方, 以 便于热的烟气从烟气出口 15排出。

根据图 1和 2所示的装置, 将碱粉和垃圾在垃圾碱化输送器 14中混合, 然 后通过垃圾喂料器 40和倾斜的垃圾通道 24将垃圾混合物送到燃烧室 21中。 倾 斜的垃圾通道 24有助于物料滑动, 并且在垃圾混合物的滑动期间, 碱粉会吸收 垃圾所含的水分并对垃圾加热, 这使得垃圾碱化干燥并且温度升高, 有助于其裂 解气化燃烧。 在一个实施例中, 碱粉与垃圾的质量比为 4: 1到 30: 1。 碱粉为以 重量计氧化钙含量大于 50%的粉料。 氧化钙的量远大于垃圾的量, 确保了垃圾能 被充分干燥碱化, 从而保证了垃圾的燃烧效率。 此外, 在垃圾燃烧过程中, 垃圾 分解产生的 HF、 HC1、 S0 2 等有毒害的气体会被过量的氧化钙吸收, 从而消除了 二噁英的产生条件, 防止了二次污染物的产生, 并且由于有毒害的气体被氧化钙 吸收, 从而防止有毒有害的气体从烟气出口排出, 减轻烟气处理单元 12 的工作 负荷。 回转窑灰烬处理单元 13包括回转窑 13a, 回转窑 13a内的粉料烧结温度为 1000Γ到 1450°C, 回转窑 13a内的气体温度为 1000Γ到 2000Γ。在这种温度下, 氧化钙和灰烬会在回转窑 13a内煅烧形成水泥熟料, 实现了灰烬的回收利用同时 避免灰烬污染环境。

分解室 22处于燃烧室 21的上方, 有助于燃烧室 21 内未及时燃烧的碳氢化 合物进入到分解室 22内彻底燃尽。 在一个优选的实施例中, 分解室 22通过縮口 26与燃烧室 21相连通。 缩口 26的横截面积小于燃烧室 21的横截面积和分解室 22的的横截面积。 从而缩口 26对密度较小的碳氢化合物产生强烈的抽吸作 , 使得绝大部分的碳氢化合物会进入到分解室 22中彻底燃尽。

还如图 2所示, 燃烧室 21的底面 27为斜面。 垃圾混合物入口 23处于底面 27的最高区域的上方, 烟气出口 15处于底面 27的最低区域的上方。这有助于垃 圾与氧化钙的混合物 (即, .―匕文所述的物料) 顺利进入到燃烧室 21 中, 避免了 堵塞。 此外, 燃烧室 21 的倾斜底面 27还有助 燃烧室 21 内的灰烬顺利排放到 回转窑 13a中, 避免了灰烬在燃烧室 21内堆积。 此外, 烟气出口 15的设置方式 使得烟气在燃烧室 21 内的运动到烟气出口的距离最长, 使得烟气中的大量粉尘 沉降到燃烧室 21中而不被携带到烟气处理单元 12中。

还如图 2所示, 在烟气出口 15处设置有向上倾斜的烟气通道 28, 优选地, 烟气通道 28的轴线与燃烧室 21的底面 27垂直。 这种设置的烟气通道 28能从燃 烧室 21中顺利抽出大量高温的烟气, 使得燃烧室 21内通风顺畅, 垃圾的燃烧也 更加充分。 倾斜的烟气通道 28 还会使携带在烟气中的大量灰烬、 粉尘再次返回 到燃烧室 21中而不被携带到烟气处理单元 12中。

返回到图 1, 烟气处理单元 12包括与烟气通道 28的出口相连通的除尘器 30 和与烟气通道 28连通的风机 31。在一个优选的实施例中, 在烟气通道 28的中部 设置 通接口 33。 在三通接口 33的上游设置有风阀 50。 风机 32的出风口通过 支管 32与连通烟气通道 28以向烟气通道 28吹入低温气体。 实际上, 烟气通道 28的在烟气出口 15和三通接口 33之间的区域形成高温段, 在三通接口 33和除 尘器 30之间的区域形成低温段。

还如图 1所示, 还包括利用烟气通道内的烟气余热发电的余热 发电单元 60。 余热发电单元 60包括接受来自除尘器 30的热空气的余热锅炉 34, 与余热锅炉 34相连的汽轮机 62, 与汽轮机 62相连的发电机组体 63。 来自风机 31的气体的 温度小于或等于 300Ό , 优选 150Ό到 300°C, 烟气通道 28 内的烟气的温度在 1000Γ到 1200 °C ,气体和烟气的流量比为 2: 1到 4: 1以将烟气温度降低到与设 定温度为 350到 450Ό的余热锅炉 34相适应的温度。在回转窑 13a的窑头设置有 篦冷机 64, 风机 31的进风口与篦冷机 64的头排废气管道相连通。 篦冷机 64包 括头排废气风机 65以抽取头排废气, 风机 31的进风口与头排废气风机 65的进 风管道或出风管道相连通。 通过设置余热发电组件 63, 使装置 10与发电系统结 合起来, 实现了垃圾焚烧发电, 且可达到垃圾焚烧最大发电效能。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述 , 但在不脱离本发明的范围的 情况下, 可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换 其中的部件。 尤其是, 只 要不存在结构冲突, 各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任 意方式组合起 来。 本发明并不局限于文中公开的特定实施例, 而是包括落入权利要求的范围内 的所有技术方案。