CN108072043A - 小型生活垃圾焚烧净化处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种小型生活垃圾焚烧净化处理系统。所述小型生活垃圾焚烧净化处理系统包括依次连接的垃圾焚烧炉、喷淋吸收塔、除雾装置、活性炭吸附装置及排气烟囱，所述垃圾焚烧炉包括具有炉膛的炉体及设于所述炉膛内的传热器，所述传热器包括垂直于气流流动方向设置且相连通的多层传热管，每层所述传热管呈蛇形分布，且沿进气至排气方向，每层传热管的管间隙逐级增加。本发明提供的小型生活垃圾焚烧净化处理系统，使垃圾能充分有效地快速燃烧、同时能降低有毒有害烟气产生量、产生的烟气能有效净化处理。

Description

小型生活垃圾焚烧净化处理系统

【技术领域】

本发明涉及垃圾处理技术领域，具体涉及一种小型生活垃圾焚烧净化处理系统。

【背景技术】

人们日益改善的生活环境产生更多的生活垃圾，生活垃圾的日积月累，造成了不可忽视的环境破坏。对于大中型城市而已，生活垃圾处理主要采用垃圾填埋场填埋的方式，此方法浪费了大量的土地资源，同时产生了如垃圾渗滤液、重金属污染等严重的环境污染；目前逐步采用集中垃圾焚烧的方式处理，同时产生热力资源进行发电，较好地缓解了垃圾填埋的困境。但是此处理方法初始投资大，一个中型城市的配套垃圾发电厂投资超过5亿元，后期垃圾处理成本较高。

而对于小县城、城镇、甚至是乡村的垃圾处理就呈现出垃圾分散，转运困难等问题，采用集中垃圾填埋、或者建设垃圾焚烧发电站亦有诸多困难。因此城镇、乡村产生的垃圾，大部分都直接散丢在较为荒弃的土地上，还有的采用露天燃烧等方式减量。

为改善城镇、乡村生活垃圾的处理现状，采用小型垃圾焚烧炉对生活垃圾进行减容、减量处理，同时对焚烧产生的有毒有味烟气进行净化处理，是目前城镇、乡村垃圾处理的有效手段。小型垃圾焚烧炉的燃烧，由于生活垃圾具有捆扎性、水分大等特点，在焚烧炉中燃烧主要的燃烧方式为阴燃，阴燃会导致燃烧不充分，产生大量的CO、黑烟，同时燃烧温度低，二噁英的产生量增加。

因此，有必要提供一种新的垃圾处理方式解决上述技术问题。

【发明内容】

本发明的目的是克服上述技术问题，提供一种使垃圾能充分有效地快速燃烧、同时能降低有毒有害烟气产生量、产生烟气能有效净化处理的小型生活垃圾焚烧净化处理系统。

本发明的技术方案是：

一种小型生活垃圾焚烧净化处理系统，包括依次连接的垃圾焚烧炉、喷淋吸收塔、除雾装置、活性炭吸附装置及排气烟囱，所述垃圾焚烧炉包括具有炉膛的炉体及设于所述炉膛内的传热器，所述传热器包括垂直于气流流动方向设置且相连通的多层传热管，每层所述传热管呈蛇形分布，且沿进气至排气方向，每层传热管的管间隙逐级增加。

优选的，沿进气至排气方向，第一级传热管的管间隙为5-10cm，最后一级传热管的管间隙为30-40cm。

优选的，相邻两级传热管呈交错分布。

优选的，所述喷淋吸收塔包括塔体、位于塔底吸收液上方且沿进气至排气方向依次设置的吸收单元和喷淋装置，所述吸收单元包括与所述塔体连接的孔板及设于所述孔板且由若干个附着有薄膜层吸收液的泡沫球形成的吸收层。

优选的，所述泡沫球表面具有凹槽或凸块。

优选的，所述孔板包括若干个孔径为5-10cm的通气孔，且所述孔板的开孔率为30-50％；优选的，所述泡沫球直径比所述通气孔孔径大1-2cm，且泡沫球的数量为通气孔数量的1.5-2倍。

优选的，烟气以俯冲方式进入塔体内。

优选的，所述除雾装置包括壳体及设于所述壳体内的若干级分离装置，每一所述分离装置包括垂直于气流方向设置的具有若干个气流孔的筛板、设于所述筛板相对两侧壁的折流板，且位于所述筛板两侧相对位置的所述折流板与所述筛板的夹角相同。

优选的，所述气流孔的孔径为2-10cm，开孔率为20-30％；优选的，所述筛板上的气流孔呈矩形分布，相邻两列所述气流孔的间距为3-10cm。

优选的，所述折流板长度为5-10cm，所述折流板与所述筛板的夹角为30-60°。

与现有技术相比，本发明提供的小型生活垃圾焚烧净化处理系统，有益效果在于：

一、本发明提供的小型生活垃圾焚烧净化处理系统，包括依次设置的垃圾焚烧炉、喷淋吸收塔、除雾装置和活性炭吸附装置，在垃圾焚烧过程中，传热器对燃烧热量进行回收利用的同时，传热器可防止大块的垃圾直接掉入炉膛底部而形成致密的垃圾堆；同时大块打击进入炉膛内，被传热管拦截，下层燃烧的垃圾产生的高温烟气对上层传热管拦截的垃圾进行烘干，而后对成包的垃圾堆进行破坏，形成小团型的垃圾通过管间隙掉入下层传热管或燃烧区域，进行燃烧。因此，本发明提供的小型生活垃圾焚烧净化处理系统，能有效避免垃圾成堆、燃烧不充分的现象，从而可降低有害有毒烟气的产生量，通过后续喷淋吸收、除雾、活性炭吸附等工艺，使烟气达标排放。

二、本发明提供的小型生活垃圾焚烧净化处理系统，焚烧后的首先进行烟气喷淋吸收，通过在吸收液上方设置由若干个附着有薄膜层吸收液的泡沫球形成的吸收层，提高气液接触面积，实现在低液气比条件下提高二氧化硫、氮氧化合物效率的目的。其中烟气进入塔底，与塔底吸收液直接冲撞，形成第一次液气接触，吸收液在孔板处产生大量泡沫，粉尘附着于泡沫上，实现第一次吸收；烟气从下向上流动，与吸收单元的泡沫球接触，使粉尘附着于泡沫球上；同时，因泡沫球表面附着有薄膜层吸收液，烟气与泡沫球上的薄膜层吸收液接触，形成第二次液气接触，提高了液气接触面积。

特别是，当泡沫球的表面具有凹槽或凸块时，增加了泡沫球的表面积，从可进一步提高了气液接触面积，进而提高烟气净化效果。

三、本发明提供的小型生活垃圾焚烧净化处理系统，经喷淋吸收后的烟气进行除雾工艺，通过在壳体内设置多级分离装置，气流携带液体通过分离装置，与筛板两侧的折流板进行撞击，实现气液分离。经检测，每级分离装置的分离效率可达50-60％，四级分离装置布置时，分离效率可达95％。

四、本发明提供的小型生活垃圾焚烧净化处理系统，经除雾处理后的烟气经活性炭吸附装置进行吸附处理，用于吸附尾气中的二噁英等有毒气体，使烟气达标排放。

【附图说明】

图1为本发明提供的小型生活垃圾焚烧净化处理系统的结构示意图；

图2为图1所述小型生活垃圾焚烧净化处理系统中垃圾焚烧炉的结构示意图；

图3为图2所示垃圾焚烧炉中其中一层传热管的结构示意图；

图4为图1所示小型生活垃圾焚烧净化处理系统中喷淋吸收塔的结构示意图；

图5为图4所示喷淋吸收塔中孔板的结构示意图；

图6为图1所示小型生活垃圾焚烧净化处理系统中除雾装置的结构示意图。

【具体实施方式】

下面将通过具体实施方式对本发明作进一步说明。

请参阅图1，为本发明提供的小型生活垃圾焚烧净化处理系统的结构示意图。所述小型生活垃圾焚烧净化处理系统100包括依次设置的垃圾焚烧炉11、喷淋吸收塔12、除雾装置13、活性炭吸附装置14、引风机15及排气烟囱16，使垃圾焚烧产生的烟气依次经过喷淋吸收处理、除雾处理、活性炭吸附处理后由引风机引入排气烟囱16，达标排放。

以下通过详细描述垃圾焚烧炉11、喷淋吸收塔12、除雾装置13的结构及工作原理，阐述本发明提供的小型生活垃圾焚烧净化处理系统100的工作原理。

请结合参阅图2，为图1所述小型生活垃圾焚烧净化处理系统中垃圾焚烧炉的结构示意图。垃圾焚烧炉11包括具有炉膛110的炉体111、设于炉体111顶部的进料斗112和排烟口113、设于炉体111底部的进风管114和排渣口115、设于炉膛110内的传热器116。

炉体111采用圆形筒体或方形筒体，优选为圆形筒体；其采用三层结构设计，由内至外依次为内防火层(未图示)、外防护层(未图示)和保温层(未图示)，其中，内防火层采用13-37cm的耐火砖砌成，外防护层采用厚度不低于3cm的钢板制成，保温层采用高温棉加镀锌铁皮，其厚度不低于5cm。

进料斗112设于炉体111的上部，包括本体1121、设于本体1121底部且与炉膛110连通的出料口1122、与本体1121连接用于密封或开启出料口1122的锁气器1123。优选的，锁气器1123包括与本体1121铰接的密封板1124及驱动密封板1124翻转的驱动装置1125，当倒入垃圾后，利用垃圾的自重打开锁气器1123，使垃圾进入炉膛；当完成倒入垃圾工作后，驱动装置1125驱动密封板1124翻转而使出料口1122与炉膛密封。

排烟口113设于炉体111顶部，用于焚烧烟气排放，烟气排出后进入后续的除尘、脱硫脱销、异味吸收装置等进行净化。排烟口13设有一过滤网1131，用于防止轻质的垃圾随着烟气飘入烟道内。

进风管114和排渣1口15设于炉体111的底部，本实施方式中，进风管114设于排渣口115，处于排渣工作状态下，焚烧渣从排渣口排出；当处于燃烧工作状态下，排渣口115也作为进风口，氧气从排渣口进入炉膛。优选的，在排渣口115处设有可调节开度的风门装置(未图示)，调节范围为0-100％。

传热器116设于炉膛110内，其进口端与外界水源连通，出口端与热水回收装置(未图示)连通，炉膛110内燃烧垃圾产生的热量，用于加热传热器内的水，以进行热量回收。

传热器116包括垂直于气流流动方向设置且相连通的多层传热管1161。沿进气至排气方向，多层传热管1161依次命名为第一级传热管、第二级传热管……最后一级传热管；为提高热利用效率，传热器16的进口端设于最后一级传热管的末端，传热器的出口设于第一级传热管的末端，使冷水经过预热后达到炉膛的底部；而进料斗12设于最后一级传热管的上方。

请结合参阅图3，为图2所示垃圾焚烧炉中其中一层传热管的结构示意图。本发明中，每层传热管1161呈蛇形分布，从第一级传热管至最后一级传热管，每层传热管的管间隙H逐渐增加，即第一级传热管的管间隙大于最后一级传热管的管间隙，其中管间隙H是指蛇形传热管中并列两排管道的间隙。垃圾从进料斗112进入炉膛110内，根据垃圾大小逐级下落，使大块的垃圾不会直接调入炉膛底部，可避免与炉膛底部未烧完的垃圾成堆积状态，进而避免形成致密的垃圾堆；同时，大块的垃圾进入炉膛内，被传热管拦截，下层燃烧的垃圾产生的高温烟气对上层传热管拦截的垃圾进行烘干，而后对成包的垃圾堆进行破坏，形成小团型的垃圾通过管间隙掉入下层传热管或燃烧区域，进行燃烧，从而能有效避免垃圾成堆、燃烧不充分的现象，从而可降低有毒有害烟气的产生量。

优选的，第一级传热管的管间隙为5-10cm，最后一级传热管的管间隙为30-40cm，通过优化每层传热管的管间隙，确保垃圾在炉膛内充分燃烧。

为了进一步严格控制掉入下一级传热管的垃圾大小，进而确保大块垃圾不会直接掉入炉膛底部而产生致密垃圾堆的现象，本实施方式中，优选的，相邻两级传热管呈交错分布，即在相邻两级传热管内的流体流动方向相垂直。

本实施方式中，传热管1161呈三层分布。当然，传热管1161的分布并不限于此，可以为两层分布，也可以为多于三层分布，优选为3-5层分布，具体根据垃圾类型、垃圾处理量等因素确定。

请结合参阅图4，为图1所示小型生活垃圾焚烧净化处理系统中喷淋吸收塔的结构示意图。喷淋吸收塔12包括塔体121、设于塔体121底部的进气烟道122、设于塔体121顶部的排气烟道123、设于进气烟道122与排气烟道123之间且沿进气至排气方向依次设置的吸收单元124、喷淋装置125。

塔体121为筒体结构，底部盛装添加有泡沫产生剂的吸收液。进气烟道122与塔体121底部连通，使烟气直接与吸收液接触；为提高烟气在吸收液中的吸收效果，本发明中设计为俯冲式进气方式，即进气烟道122倾斜设置与塔体，优选的，进气烟道122的轴线与塔体121的轴线夹角为60°-75°。烟气进入塔底，与塔底吸收液直接冲撞，形成第一次液气接触，并产生大量泡沫，粉尘附着于泡沫上，实现第一次烟气吸收。

吸收单元124、喷淋装置125设于吸收液上方，使经过吸收液净化后的烟气依次通过吸收单元124、喷淋装置125。

吸收单元124的数量为至少一个，当为两个或多个时，多个吸收单元呈间隔设置。每一吸收单元124包括与塔体121连接的孔板1241及设于孔板1241的吸收层1242，其中吸收层1242有若干个附着有薄膜层吸收液的泡沫球形成。

请结合参阅图5，为图4所示喷淋吸收塔中孔板的结构示意图。孔板1241的形状与塔体121的形状相匹配，其包括若干个孔径为5-10cm的通气孔1243，通气孔1243的数量按孔板1241的开孔率计算，优选的，孔板1241的开孔率为30-50％；且通气孔12413按矩形阵列分布。

吸收层1242的泡沫球上附着薄膜层吸收液，烟气从下向上流动，与吸收单元的泡沫球接触，使粉尘附着于泡沫球上；同时，因泡沫球表面附着有薄膜层吸收液，烟气与泡沫球上的薄膜层吸收液接触，形成第二次液气接触，提高了液气接触面积，从而实现在低液气比的条件下提高脱除二氧化硫、氮氧化合物效率的目的。

优选的，泡沫球表面具有凹槽或凸块，泡沫球表面不光滑的结构，可以提高泡沫球的表面积，进而提高第二次吸收时的气液接触面积。

泡沫球直径比通气孔1243的孔径大1-2cm，使泡沫球始终在孔板1241上方；泡沫球的数量为通气孔数量的1.5-2倍，泡沫球在孔板1241上堆积，通过设计泡沫球与通气孔1243的数量比，在保证泡沫球吸附烟气中粉尘的吸收效果同时，使烟气顺利通过通气孔1243，提高吸收塔的烟气处理效率。

本实施方式中，吸收单元124的数量为两级，当然，吸收单元124的数量并不限于两级，还可以为一级、三级或三级以上，优选为两至三级。

喷淋装置125采用雾化喷头，喷淋液体采用塔体底部的吸收液，吸收液循环喷淋一方面降低烟气温度，另一方面可吸收烟气中的二氧化硫、氮氧化物成分，其原理可参考现有技术中的喷淋装置，在此不做赘述。

吸收单元124的设置，可大大提高液气接触面积20倍以上，从而降低液气比80％以上；且喷淋吸收塔12的喷淋吸收工艺采用双碱法、石灰石-石膏法、镁法等湿法除尘、脱硫脱销工艺，通过两级喷淋吸收处理(即包含两级喷淋吸收塔)，烟气中的烟尘、二氧化硫、氮氧化合物能充分与吸收液接触，被吸收掉，可实现除尘效率达99％，脱硫效率达80％以上，脱销效率达70％以上。

经两级喷淋吸收处理的烟气中，烟尘、二氧化硫、氮氧化合物排放指标达到国家排放标准，但烟气中含有较多的雾滴，因此，采用除雾装置13进行除雾处理。

请结合参阅图6，为图1所示小型生活垃圾焚烧净化处理系统中除雾装置的结构示意图。除雾装置13包括壳体131、形成于壳体131相对两端部的进气口132和排气口133、设于壳体131内的若干级分离装置134。

壳体131的横截面呈方形或圆形，或者其他形状。其中壳体131的横截面是指与气流流动方向相垂直的截面，其材质可采用普通钢材、不锈钢、玻璃钢等材料制成，具体材料根据应用环境选择。壳体131的横截面积是进气口132横截面积的8-12倍。

若干级分离装置134沿气流的流动方向间隔设置。每一分离装置134包括具有若干个气流孔1342的筛板1341、设于筛板1341两侧的折流板1343。

筛板1341的形状与壳体131的形状相匹配，安装固定于壳体131的内侧壁。筛板1341的材质同样可采用普通钢材、不锈钢、玻璃钢等材料制成，具体材料根据应用环境选择。

每一筛板1341上气流孔1342的开孔率为20-30％，孔径为2-10cm。优选的，气流孔1342呈矩形分布，即气流孔1342呈列(排)分布，方便折流板1343的布置。

相邻两列气流孔1342的间距为3-10cm，气流孔1342排布紧密，可提高气流量，使其适用于大气流量的烟气处理。

折流板1343分布于筛板1341的两侧，且与筛板1341呈夹角分布，位于筛板1341两侧相对位置的折流板1343与筛板1341的夹角相同。气流穿过气流孔1342时，一部分首先与靠近进气口132一侧的折流板1343碰撞，另一部分穿过气流孔1342，与远离进气口132一侧的折流板1343碰撞，增加了烟气与折流板1343的碰撞频率，从而有利于提高分离效率。优选的，折流板1343与筛板1341的夹角呈30-60°，在该夹角范围内，折流板1343与气流流动方向交错设置，绝大部分气流能与折流板1343发生碰撞，能进一步提高气流与折流板的碰撞频率，提高分离效率。

本实施方式中，位于筛板1341同侧的折流板1343呈不同方向分布，优选的，以壳体131的轴线为中心，两侧的折流板呈反向分布。折流板1343呈不同方向分布，可满足以不同角度进入所述壳体131内的气流发生碰撞。进一步优选的，位于筛板1341两侧的折流板143呈对称分布。

折流板143的长度为5-10cm，其长度为可覆盖1-3个气流孔。因此，位于筛板1341同侧、且相邻两列折流板1343之间的气流孔1342数量为1-3列。

除雾装置13中，分离装置134为至少两级，可增加除雾效果。相邻两级分离装置134的间距为50-100cm，具体的可根据壳体131的大小进行设计，壳体131截面积尺寸越大，相邻两级分离装置134的间距越大。为了进一步增加气流与折流板的碰撞，优选的，相邻两级分离装置134的折流板1343呈反向分布，实现多方向设置所述折流板。

为提高气体流动速率，优选的在进气口132处设置导流板135。导流板135的数量为多块，且为偶数，对称分布于壳体131轴线的两侧。导流板135与壳体131的轴线夹角为15-30°，与第一级分离装置134的靠近进气口132的折流板的设置方向交错，不仅引导气流通过气流孔1342，还可以引导气流与折流板发生碰撞。

通过优化筛板和折流板的结构，提高分离效率，每级分离装置的分离效率可达50-60％，四级分离装置布置时，分离效率可达95％。

活性炭吸附装置14的结构可采用传统活性炭吸附装置的结构，在此不做赘述。

本发明提供的小型生活垃圾焚烧净化处理系统，使垃圾能充分有效地快速燃烧，同时对焚烧产生的高温烟气进行充分净化，使烟气达到检测不超标、闻着无异味。

以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种小型生活垃圾焚烧净化处理系统，其特征在于，包括依次连接的垃圾焚烧炉、喷淋吸收塔、除雾装置、活性炭吸附装置及排气烟囱，所述垃圾焚烧炉包括具有炉膛的炉体及设于所述炉膛内的传热器，所述传热器包括垂直于气流流动方向设置且相连通的多层传热管，每层所述传热管呈蛇形分布，且沿进气至排气方向，每层传热管的管间隙逐级增加。

2.根据权利要求1所述的小型生活垃圾焚烧净化处理系统，其特征在于，沿进气至排气方向，第一级传热管的管间隙为5-10cm，最后一级传热管的管间隙为30-40cm。

3.根据权利要求1所述的小型生活垃圾焚烧净化处理系统，其特征在于，相邻两级传热管呈交错分布。

4.根据权利要求1所述的小型生活垃圾焚烧净化处理系统，其特征在于，所述喷淋吸收塔包括塔体、位于塔底吸收液上方且沿进气至排气方向依次设置的吸收单元和喷淋装置，所述吸收单元包括与所述塔体连接的孔板及设于所述孔板且由若干个附着有薄膜层吸收液的泡沫球形成的吸收层。

5.根据权利要求4所述的小型生活垃圾焚烧净化处理系统，其特征在于，所述泡沫球表面具有凹槽或凸块。

6.根据权利要求4所述的小型生活垃圾焚烧净化处理系统，其特征在于，所述孔板包括若干个孔径为5-10cm的通气孔，且所述孔板的开孔率为30-50％；优选的，所述泡沫球直径比所述通气孔孔径大1-2cm，且泡沫球的数量为通气孔数量的1.5-2倍。

7.根据权利要求4所述的小型生活垃圾焚烧净化处理系统，其特征在于，烟气以俯冲方式进入塔体内。

8.根据权利要求1所述的小型生活垃圾焚烧净化处理系统，其特征在于，所述除雾装置包括壳体及设于所述壳体内的若干级分离装置，每一所述分离装置包括垂直于气流方向设置的具有若干个气流孔的筛板、设于所述筛板相对两侧壁的折流板，且位于所述筛板两侧相对位置的所述折流板与所述筛板的夹角相同。

9.根据权利要求8所述的小型生活垃圾焚烧净化处理系统，其特征在于，所述气流孔的孔径为2-10cm，开孔率为20-30％；优选的，所述筛板上的气流孔呈矩形分布，相邻两列所述气流孔的间距为3-10cm。

10.根据权利要求8所述的小型生活垃圾焚烧净化处理系统，其特征在于，所述折流板长度为5-10cm，所述折流板与所述筛板的夹角为30-60°。