專利名稱：噴流－移動床垃圾衍生燃料熱解燃燒反應器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種處理垃圾的熱解燃燒裝置。
目前，我國垃圾的歷年堆存量已達到60億噸，而且每年的產生量還在以8-10％的速度增長。城市生活垃圾已成為困擾中國大部分城市居民生存環(huán)境的一個嚴重問題。解決垃圾問題的目標是將垃圾減容、減量、資源化、能源化及無害化處理。垃圾衍生燃料(RDFRefuse DerivedFuel)技術是垃圾清潔處理和能源化利用的新方法。RDF是垃圾經過分選、破碎、干燥、造粒等過程制成的固型燃料，它具有易于運輸、尺寸大小均勻、組成相對固定有利于進行熱解燃燒方法處理、熱值高、加入添加劑可經進行爐內脫氯并可防腐進行長期貯放等特點。近期研究表明，貧氧熱解比焚燒更利于對酸性氣體及重金屬等污染物排放的控制；低溫(700度左右)比高溫(850度左右)更有利于Ca(OH)2等鈣化物爐內對HCl的脫除。目前還未見有關利用RDF熱解或燃燒反應器的報道；國外主要集中在日本、美國等少數經濟發(fā)達國家，主要利用鼓泡流化床和循環(huán)流化床等反應器對RDF進行直接燃燒處理，由于二者需要較大的空氣量才能達到流化狀態(tài)而多數采取直接燃燒的方式，因而難以保證進行貧氧并不易對熱解溫度進行控制。噴動流態(tài)化技術適宜于處理相對粗大的顆粒(一般粒徑大于1mm)，實現這一技術的床型主要有噴動床(中間有噴口)、噴動-流化床或充氣噴動床(中間有噴口，周圍有豎直向上的輔助氣孔)等；噴動床保持保持噴動狀態(tài)的氣量要小于流化床保持流化狀態(tài)的氣流量；充氣噴動床(周圍處于非流化狀態(tài))保持噴動狀態(tài)的總氣流量要大于噴動床保持噴動狀態(tài)的氣流量而小于流化床保持流化狀態(tài)的氣流量，而噴動-流化床保持噴動-流化狀態(tài)的總氣流量要大于噴動床噴動狀態(tài)和流化床流化狀態(tài)的氣流量。噴動床有時在環(huán)流區(qū)底部會出現死區(qū)或易粘結物料在周圍環(huán)流區(qū)團聚而導致溫度分布不均勻或降低顆粒的循環(huán)和混合；噴動流化床可促進顆粒之間的傳質傳熱并能有效防止環(huán)流區(qū)底部死區(qū)的出現，但需要較大的空氣量而不易對熱解溫度進行控制。目前充氣噴動床輔助氣孔多為豎直向上，雖然在一定程度上可以減少周圍環(huán)流區(qū)底部死區(qū)的形成，但是對周圍環(huán)流區(qū)顆粒的向下和向中間移動的速率卻有不利的影響，難以消除死區(qū)。
本實用新型的目的是設計一種新型適宜于RDF熱解燃燒的噴流-移動床熱解燃燒反應器，使之既能達到良好的傳質傳質、消除死區(qū)而使溫度分均勻，又可因較小的空氣量就能保持流態(tài)化狀態(tài)而使貧氧熱解溫度有較大的調節(jié)空間，從而達到先貧氧熱解然后氣相燃燒的處理方式，有利于對污染物排放的控制。
本噴流-移動床垃圾衍生燃料熱解燃燒反應器的結構包括進料裝置、熱解室、燃燒室和旋風分離器等，其主要特點是所說的熱解室的下部連接一錐形布風板及風室，該錐形布風板的下部噴口連接中心進風噴管，在錐形布風板錐體的周圍沿水平方向開有小進風孔以使輔助氣經風室沿小進風孔進入反應室，構成噴流-移動床熱解室，熱解室與燃燒室之間由一個帶有二次進風口的縮口連接，由此縮口的二次進風口進入的二次風與高溫熱解氣體混合在燃燒室中燃燒，煙氣最后經過旋風分離器除塵后排出。
所說的錐形布風板的錐角α可為60度。
所說的錐形布風板錐體上沿水平方向所開的小進風孔在錐形布風板的錐體面上均布，其孔徑φ為1～3mm，開孔率為1～2.5％。
所說的熱解室與燃燒室之間的縮口可由正、倒兩個錐角為60度的錐體構成。
本實用新型在錐形布風板水平引入輔助氣，使環(huán)流區(qū)處于移動而非流化狀態(tài)，使周圍顆粒在外力作用下強制移向中間，從而加快物料顆粒的循環(huán)流動速率，消除死區(qū)的產生，促進傳質轉熱，使床內溫度分布更加均勻；同時由于相對較少的空氣量就可是顆粒保持流態(tài)化，有較大的空氣量調節(jié)范圍，因而可以有更大的溫度調節(jié)范圍。
RDF在該反應器中進行熱解燃燒反應的基本原理是RDF顆粒連續(xù)加入裝有一定數量沙子(作為蓄熱和流化介質)噴流-移動床熱解反應室內，在一定量的空氣作用下，中心的顆粒被中間噴動氣流夾帶起，周圍的顆粒在另一股水平方向進入的移動氣流作用下移向中心，然后再被中間氣流夾帶起，形成一個內循環(huán)，使顆粒處于流動狀態(tài)。同時在少量空氣中氧的作用下，部分物料燃燒提供熱量而使部分物料熱解，熱解產生的氣體通過縮口和二次空氣進入上層燃燒室中燃燒。
本實用新型具有以下突出的技術效果(1)本實用新型采用可以處理較大顆粒的噴流-移動床熱解燃燒反應室使RDF物料處于循環(huán)流動的流態(tài)化狀態(tài)，比一般的固定床反應器具有較高的傳質傳熱效率。熱解室下部的錐型布風板中間為傳統(tǒng)噴動床的噴口外，周圍還有許多沿水平方向的小進風孔，這樣經過氣室的輔助氣為沿水平方向進入，使周圍顆粒(環(huán)流區(qū))強制加速移向中心(噴流區(qū))，從而可以加快循環(huán)流動速率，促進傳質傳熱效率。水平輔助氣的引入可以控制熱解室內的噴動高度和溫度分布，如在相同空氣量下，只從中間噴口進入熱解室中的溫度分布遠不如同時從中間和周圍水平進入的溫度分布均勻，并且前者進風方式的噴動高度要比后者進風方式小得多。
(2)本實用新型中采用熱解室與燃燒室相對分離的兩段式和各自獨立的進風方式，這樣可以根據需要通過調節(jié)進風量來獨立的調控兩個反應室的溫度、反應時間等工況。如低溫比高溫更有利于爐內鈣化物對氯的脫除，可以通過控制引入熱解室中的空氣量來達到熱解室內較低的溫度，提高鈣化物對氯的脫除效率；而燃燒室中的溫度可以通過二次空氣的調整使燃燒反應在較高的溫度下進行。同時，氣體燃燒均勻、充分、完全、燃燒效率高，有利于控制二惡英、呋喃等污染物的生成。
(3)本實用新型在熱解室與燃燒室之間通過錐形縮口連接，熱解氣體產物首先經過富集壓縮，然后與二次空氣同時擴張，而使二者充分混合，促進熱解氣體燃燒，提高燃燒效率。


圖1為本噴流-移動床垃圾衍生燃料熱解燃燒反應器的整體結構圖；圖2為
圖1中錐形布風板部分的結構圖；圖3為圖2的俯視圖。
以下結合附圖對本實用新型的實施方式作進一步的詳細說明如
圖1所示，在本噴流-移動床垃圾衍生燃料熱解燃燒反應器中，4為熱解室，在熱解室4的下部連接錐形布風板5和其周圍的風室6，錐形布風板下部噴口連接中心進風噴管7，風室6的下部接有輔助氣進風管8，所說的錐形布風板5的錐角α為60度，其錐體部分沿水平方向開有很多進風小孔(如圖2、圖3所示)，這些小孔的孔徑為1.5mm，沿錐體面均布，開孔率控制在2％左右；在熱解室4的側壁安裝有進料裝置以及排灰口該9，所說的進料裝置包括料斗1和具有冷卻水夾套的進料槽3，在料斗1和進料槽3之間連接有一個旋轉星型閥2，該旋轉星型閥通過調速電機帶動可以保證較大顆粒的RDF均勻連續(xù)地進入熱解反應室；在熱解室4的上部通過一縮口10連接一柱形燃燒室12，所說的縮口10由正、倒兩個錐體構成，縮口上裝有二次進風口11；在燃燒室12的上部出口連接旋風分離器13，該旋風分離器的下部連接灰斗14，上部連接排氣管15。本反應器的各部分部件通過法蘭相連接。
權利要求1.一種噴流-移動床垃圾衍生燃料熱解燃燒反應器，包括進料裝置、熱解室、燃燒室和旋風分離器等，其特征在于所說的熱解室(4)的下部連接一錐形布風板(5)及風室(6)，該錐形布風板的下部噴口連接中心進風噴管(7)，在錐形布風板錐體的周圍沿水平方向開有小進風孔以使輔助氣經風室沿小進風孔進入反應室，構成噴流-移動床熱解室，熱解室(4)與燃燒室(12)之間由一個帶有二次進風口的縮口(10)連接。
2.根據權利要求1所述的噴流-移動床垃圾衍生燃料熱解燃燒反應器，其特征在于所說的錐形布風板(5)的錐角α為60度。
3.根據權利要求1所述的噴流-移動床垃圾衍生燃料熱解燃燒反應器，其特征在于所說的錐形布風板錐體上沿水平方向所開的小進風孔在錐形布風板的錐體面上均布，其孔徑φ為1～3mm，開孔率為1～2.5％。
4.根據權利要求1所述的噴流-移動床垃圾衍生燃料熱解燃燒反應器，其特征在于所說的縮口(10)由正、倒兩個錐角為60度的錐體構成。
5.根據權利要求1所述的噴流-移動床垃圾衍生燃料熱解燃燒反應器，其特征在于所說的進料裝置接有一個星型進料閥(2)。
專利摘要一種噴流－移動床垃圾衍生燃料熱解燃燒反應器,本實用新型涉及一種處理垃圾的熱解燃燒裝置。其結構包括進料裝置、噴流－移動床熱解室、帶有二次進風的縮口、氣相燃燒室和旋風分離器等,噴流－移動床熱解室主要由熱解室和其下部的錐形布風板及其周圍風室構成,在錐形布風板上開有很多水平方向的小進風孔。本反應器具有良好的傳質傳熱效率。氣體燃燒均勻、充分,有利于控制污染物的排放,適宜于垃圾衍生燃料的處理和能源化利用。
文檔編號F23G5/027GK2505708SQ01257630
公開日2002年8月14日 申請日期2001年10月26日 優(yōu)先權日2001年10月26日
發(fā)明者陳勇, 王志奇, 李海濱, 吳創(chuàng)之, 李保慶 申請人:中國科學院廣州能源研究所