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設備組成

垃圾焚燒爐由垃圾前處理系統,焚燒系統,煙霧生化除塵系統及煤氣發生爐(輔助點火焚燒)四大系統組成,集自動送料、分篩、烘干、焚燒、清灰、除塵、自動化控制于一體。

應用范圍

適用范圍:生活垃圾、醫療垃圾、一般工業垃圾,一般工業垃圾采用高溫燃燒,二次加氧,自動卸渣的高新技術措施,達到排污的監控要求。

設備分類

按照焚燒方式分為:機械爐排焚燒爐、流化床焚燒爐、回轉式焚燒爐、CAO焚燒爐、脈沖拋式爐排焚燒爐等。

實例說明

1、主要系統介紹 整套處理系統由下列幾部分組成:助燃系統、焚燒系統、集塵器系統,電控系統。

2、進料方式

由于本焚燒爐屬于特制,采用人工投料的方式。手動將動物尸體放入焚燒爐內。安全起見,投料應在火勢微弱的時候進行。進料口設操作平臺,方便投送物料操作及維修。

3、助燃系統

助燃系統主要設備為燃氣燃燒器

助燃系統的作用是點火開爐和輔助物料焚化(當物料熱值較低時,不能維持自身的燃燒時),天燃氣燃料和空氣在燃燒器燃燒頭內混合燃燒并可以通過調節燃燒空氣和燃燒頭獲得最佳的燃燒參數,燃燼氣體在燃燒頭內再循環,可以使污染物,尤其是氮氧化物(NOx)的排放降到最低。具有全自動管理燃燒程序、火焰檢測、自動判斷與提示故障等功能。燃燒器能在程控器的控制下,進行自動點火。燃燒器具有自動點火、滅火保護、故障報警等功能和火焰強度大,燃燒穩定,安全性好,功率調整大等特點。燃燒器可以手動調節空氣流量從而改變火焰大小;內置調壓閥,保證出口氣壓穩定;同時也可通過調整供氣壓力來調節燃氣量的大小。

4、焚燒系統

(1)爐本體

爐本體是由耐火材料、保溫材料、絕熱材料砌筑在爐排上部的腔體,外包鋼板以防煙氣泄漏并使爐本體表面溫度小于50℃。在爐本體側面設有檢修門,輔助點火燃燒器也在側面。爐本體設有操作臺。

在爐膛內煙氣從下向上沖刷物料,將物料中的水分烘干,使物料及時著火.而且前后拱耐火材料蓄熱又輻射物料,從而保證了物料燃燒溫度。延長了煙氣的停留時間,使物料及飛灰中的有機物燃燒完全,提高了有害物質的銷毀率。

爐本體以高溫耐火材料做襯,中間是隔熱材料,外層是保溫材料,可減少爐本體的熱損失,提高焚燒效率;外表用鋼板作保護層,防止漏風;采用的耐火材料是我司與建筑材料科學研究院共同開發的一種耐酸性煙氣腐蝕、耐高溫、高強度的耐火材料。

(2)影響焚燒爐性能的因素

作為一個焚燒系統,最主要的指標是焚燒裝置有害物的銷毀率,影響銷毀率的主要有以下幾個因素:焚燒溫度、滯留時間,擾動和空氣過量系數。

1焚燒溫度

焚燒溫度是指廢物中的有害成份在高溫下氧化、分解、直至破壞達到的溫度。一般來說提高焚燒溫度有利于廢物有害物質的破壞并可抑制黑煙的產生,但溫度過高不僅加大燃料耗量,還增加了煙氣中氮氧化物的含量。因此,在保證銷毀率的前提下采用適當的溫度較為合理。

廢物中的有害微生物在70~100℃左右大部分不能生存,處理一般短鏈有機物的焚燒溫度在700~800℃,所以在本方案中爐體溫度能夠滿足此類廢物的焚燒溫度。

2滯留時間

滯留時間是指廢物中有害成份在焚燒條件下發生氧化、分解,最后完成無害化物質所需的時間,停留時間的長短直接影響焚燒的銷毀率,也決定爐膛的具體尺寸。影響滯留時間的因素很多,如焚燒溫度、空氣過剩系數和空氣在爐內同廢物的混合程度等。為保證廢物及燃燒產物全部分解,廢物在焚燒爐內600℃左右停留約1小時左右。

3擾動

為使廢物及燃燒產物全部分解,必須加強空氣與廢物、空氣與煙氣的充分接觸混合,擴大接觸面積,使有害物在高溫下短時間內氧化分解.焚燒爐有獨特的供風系統,且有足夠的風壓以加強系統與廢物和煙氣的混合程度。

4過剩空氣系數

物料燃燒所需空氣量是由理論空氣量和過剩空氣量兩部分組成。兩者的總和決定了焚燒過程中的氧氣濃度,而過剩空氣量決定了最后煙氣中的含氧量。爐膛中的氧氣濃度、物料及煙氣同氧的混合程度嚴重影響著物料的燃燒速度和燒凈率.過量空氣量過大可提高燃燒速度和燒凈率,但會增大輔助燃料量、鼓風量、引風量以及尾氣處理規模,是不經濟的.反之,過量空氣量太小,則燃燒不完全,甚至產生黑煙,有害物質分解不徹底.一般空氣過剩量取理論空氣值的30~50% 。

5、尾氣處理系統

集塵器系統

本方案都采用離心式除塵器――旋風除塵器,對焚燒后的煙氣進行除塵。集塵系統分別由三部份組成:集塵圓筒、倒錐和排氣風管組成。集塵系統的作用是將焚燒物料產生的煙氣中含有的顆粒粉塵收集在一起,便于集中清理,同時,可減少對大氣的污染,起到凈化環境的作用。

集塵系統工作原理: 焚燒物料產生的煙氣中含有的顆粒粉塵在引風機強大的吸力作用下到達旋風除塵器(俗稱集塵桶)。旋風除塵器是利用離心降落原理從氣流中分離出顆粒粉塵的設備。旋風除塵器上半部份為圓錐形,當含塵氣體從圓筒上側的進氣管的切線方向進入時,獲得旋轉逆動,分離出粉塵后從圓筒頂的排氣管排出,粉塵顆粒自錐形底落入集塵圓筒中。

6、電控系統

配電柜包括:全套設備的供電主電源、單臺設備的分供電控開關;全套設備和單臺設備的起停控制以及保護回路、報警等;操作面板等.采用集中控制,其中有些設備為了操作觀察的方便設置在現場控制。

實現了所有設備的手動操作的功能和控制柜面板操作,實現了對整個系統監視、報警等功能,提高了系統控制的可靠性。

最重要的功能,保證了對不同的物料,在不同的燃燒過程中的優化控制,從而保證了物料的充分燃燒和排除煙氣的質量。對于燃燒機的優化控制還降低了燃燒機的用油量,使運行成本大幅降低。

操作步驟

1、注入燃料,接通電源,啟動助燃開關,爐內溫度達到自燃溫度,將病害畜禽肉尸及其產品投入爐內,關閉助燃開關,啟動自燃開關,病害肉體保持自燃狀態不能剖割的病害畜禽尸體整體投入焚燒爐中,啟動自燃開關,尸體自燃至完全碳化為止。

2、整尸焚毀:不能剖割的病害畜禽尸體整體投入焚燒爐中,啟動自燃開關,尸體自燃至完全碳化為止。

3、肉尸分割焚毀:允許分割的病害肉品分割后投入焚燒爐中,啟動自燃開關,肉塊自燃至完全碳化為止。

4、臟器焚毀:病害畜禽臟器整體投入焚燒爐中,啟動助燃開關,使臟器在助燃狀態下燃燒至完全碳化為止。

5、焚燒后的碳化物需要選擇地點(遠離水源地和居民區)進行掩埋,徹底杜絕病菌的傳播。

焚燒爐的使用需要考慮環保的要求:

尾氣排放需要達到無黑煙、無異味、無大顆粒粉塵等有關環保標準。

1、在高溫下進行垃圾的無害化處理,滅除細菌以及病原體;

2、產生可加以利用的灰渣;

3、避免由于燃燒而產生的煙塵和氣味;

4、將垃圾中含有的能量轉換為蒸汽、電能或者熱水加以利用;

5、以盡可能低的成本進行垃圾的焚燒處理,而且設備操作和工作條件合理;

6、焚燒所有無法利用的可燃廢棄物。

世界上第一臺固體廢棄物焚燒設備誕生在第二次技術革命時期的歐洲。十九世紀下半葉,英國的Paddington已經發展成為一座人口密集的工業化城市。1870年,一臺垃圾焚燒爐在Paddington市投入運行。當時的垃圾水分和灰分均很大,故其發熱量低而難以焚燒,因此這臺焚燒爐的運行狀況不良,不久即停止運營。針對垃圾品質低劣、焚燒困難的問題,先是采用雙層爐排(下爐排上為強烈燃燒的煤層),進而在1884年試圖將垃圾與煤混燒,以改善垃圾燃料的燃燒特性。然而兩種嘗試均未獲得令人滿意的結果,而且由于煙囪低矮,使得附近的環境受到刺激性煙氣的污染。

為了解決刺激性煙氣和炭黑污染的問題,首先采取的措施是將焚燒溫度提高到700℃,后來又進一步提高到800~1100℃。當時人們已經知曉燃燒空氣量和投入方式對煙氣溫度的影響,因此相繼采用了加高煙囪、配置送風機和引風機等措施,以增加通風量和滿足焚燒過程對燃燒空氣量的需求。煙囪加高后,同時也解決了煙氣中刺激性有害物質的擴散問題。

由于垃圾的種類和成分隨著地域和季節的不同而可能發生很大的變化,垃圾焚燒設備必須具有良好的燃料適應性。在這方面,當時所采取的技術措施是在焚燒爐中增設垃圾干燥區以及采用燃燒空氣預熱。

垃圾通過進料斗進入傾斜向下的爐排(爐排分為干燥區、燃燒區、燃盡區),由于爐排之間的交錯運動,將垃圾向下方推動,使垃圾依次通過爐排上的各個區域(垃圾由一個區進入到另一區時,起到一個大翻身的作用),直至燃盡排出爐膛。燃燒空氣從爐排下部進入并與垃圾混合;高溫煙氣通過鍋爐的受熱面產生熱蒸汽,同時煙氣也得到冷卻,最后煙氣經煙氣處理裝置處理后排出。

特點

爐排的材質要求和加工精度要求高,要求爐排與爐排之間的接觸面相當光滑、排與排之間的間隙相當小。另外機械結構復雜,損壞率高,維護量大。爐排爐造價及維護費用高,使其在中國的推廣應用困難重重。

爐體是由多孔分布板組成,在爐膛內加入大量的石英砂,將石英砂加熱到600℃以上,并在爐底鼓入200℃以上的熱風,使熱砂沸騰起來,再投入垃圾。垃圾同熱砂一起沸騰,垃圾很快被干燥、著火、燃燒。未燃盡的垃圾比重較輕,繼續沸騰燃燒,燃盡的垃圾比重較大,落到爐底,經過水冷后,用分選設備將粗渣、細渣送到廠外,少量的中等爐渣和石英砂通過提升設備送回到爐中繼續使用。

特點

流化床燃燒充分,爐內燃燒控制較好,但煙氣中灰塵量大,操作復雜,運行費用較高,對燃料粒度均勻性要求較高,需大功率的破碎裝置,石英砂對設備磨損嚴重,設備維護量大。

回轉式焚燒爐是用冷卻水管或耐火材料沿爐體排列,爐體水平放置并略為傾斜。通過爐身的不停運轉,使爐體內的垃圾充分燃燒,同時向爐體傾斜的方向移動,直至燃盡并排出爐體。

特點

設備利用率高,灰渣中含碳量低,過剩空氣量低,有害氣體排放量低。但燃燒不易控制,垃圾熱值低時燃燒困難。

垃圾運至儲存坑,進入生化處理罐,在微生物作用下脫水,使天然有機物(廚余、葉、草等)分解成粉狀物,其他固體包括塑料橡膠一類的合成有機物和垃圾中的無機物則不能分解粉化。經篩選,未能粉化的廢棄物進入焚燒爐的先進入第一燃燒室(溫度為600℃),產生的可燃氣體再進入第二燃燒室,不可燃和不可熱解的組份呈灰渣狀在第一燃燒室中排出。第二室溫度控制在860℃進行燃燒,高溫煙氣加熱鍋爐產生蒸汽。煙氣經處理后由煙囪排至大氣,金屬玻璃在第一燃燒室內不會氧化或融化,可在灰渣中分選回收。

特點

可回收垃圾中的有用物質;但單臺焚燒爐的處理量小,處理時間長,目前單臺爐的日處理量最大達到150噸,由于煙氣在850℃以上停留時間難于超過1秒鐘短,煙氣中二惡英的含量高,環保難以達標。

垃圾經自動給料單元送入焚燒爐的干燥床干燥,然后送入第一級爐排,在爐排上經高溫揮發、裂解,爐排在脈沖空氣動力裝置的推動下拋動,將垃圾逐級拋入下一級爐排,此時高分子物質進行裂解、其它物質進行燃燒。如此下去,直至最后燃盡后進入灰渣坑,由自動除渣裝置排出。助燃空氣由爐排上的氣孔噴入并與垃圾混合燃燒,同時使垃圾懸浮在空中。揮發和裂解出來的物質進入第二級燃燒室,進行進一步的裂解和燃燒,未燃盡的煙氣進入第三級燃燒室進行完全燃燒;高溫煙氣通過鍋爐受熱面加熱蒸汽,同時煙氣經冷卻后排出。

優點

1、處理垃圾范圍廣泛 能夠處理工業垃圾、生活垃圾、醫院垃圾廢棄物、廢棄橡膠輪胎等。

2、燃燒熱效率高 正常燃燒熱效率80%以上,即使水份很大的生活垃圾,燃燒熱效率也在70%以上。

3、運行維護費用低 由于采用了許多特殊的設計以及較高的自動化控制水平,因此運行人員少(包括除灰渣人員在內一臺爐僅需兩人),維護工作量也較少。

4、可靠性高 經過近20年運行表明,此焚燒爐故障率非常低,年運行8000小時以上,一般利用率可達95%以上。

5、排放物控制水平高 由于采用二級煙氣再燃燒和先進的煙氣處理設備,使煙氣得到了充分的處理。經長期測試,煙氣排放物中CO含量1-10 ppM,HC含量2-3 PPM,NOx含量35 PPM,完全符合歐美排放標準。煙氣在二、三級燃燒室燃燒時溫度達1000℃,并且停留時間達2秒以上,可使二惡英基本分解,煙氣中二惡英的含量為0.04 ng/m3,遠低于歐美標準0.1 ng/m3。

6、爐排在壓縮空氣的吹掃下,有自清潔功能。

城市生活垃圾含有可燃和不可燃垃圾兩大部分,其中可燃部分包括廢棄紙張、破布、竹木、皮革、塑料和動植物殘余物等。而不可燃部分為各類廢棄金屬、沙石、玻璃陶瓷碎片等。我國城市消費水平較低,垃圾不可燃成分比例較高,熱值遠低于發達國家。但是我國城市生活水平正在不斷提高,城市垃圾正向著含水率降低、可燃成分逐漸增加的趨勢發展,中等以上城市的垃圾熱值一般在2512~4605 kJ/kg,個別地區已達3349~6280 kJ/kg,已達到或接近垃圾焚燒的要求(熱值不小于3350 kJ/kg)。

應該引起注意的是,我國城市垃圾中不可燃成分比例大,垃圾熱值低、水分含量高,而且垃圾的成分因地域、季節、城市消費水平以及年份的不同而變化,因此要求垃圾焚燒設備對于垃圾成分的變化(特別是水分和熱值的變化)具有很強的適應應性,可以根據垃圾成分的波動對燃燒過程進行及時、有效的調整,以保證垃圾的及時引燃和穩定燃燒。自1985年深圳市從日本引進馬丁式垃圾焚燒爐以來,我國珠海、廣州等城市也相繼采用了國外垃圾層燃焚燒系統,上海浦東新區生活垃圾焚燒廠也將引進法國公司提供的傾斜往復爐排焚燒爐。應該通過引進國外先進設備,積累運行經驗,逐步消化國外先進技術,再結合我國的實際情況,開發和研制適合我國國情的垃圾焚燒設備。

分析各種城市垃圾焚燒設備的特點可知,結合我國國情來發展傾斜往復推飼爐排焚燒爐是合理可行的。在設計中,除了要考慮受熱面傳熱效率外,還應考慮受熱面和爐墻的腐蝕和磨損、煙氣凈化以及自動控制等問題。在爐拱和爐膛設計和燃燒空氣布置、分配方面,應該充分考慮到我國城市垃圾熱值低、水分含量高的特點。考慮到我國的實際情況,在研制大型垃圾鍋爐、建設大規模垃圾焚燒廠的同時,應該鼓勵開發中、小型垃圾焚燒設備。