一種熱解揮發(fā)份的燃燒系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于廢物處置與能源化領域。具體地，本發(fā)明涉及一種熱解揮發(fā)份的燃燒系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]與燃燒方式不同，固體可燃廢物包括城市垃圾、污泥、工業(yè)有機垃圾、園林垃圾、秸桿等的熱解可將固體可燃廢物分成揮發(fā)份和焦炭兩部分含有能量的組分，揮發(fā)份可以在線燃燒提供能量，而焦炭可以用于特殊的目的。揮發(fā)份的在線燃燒節(jié)約了熱解所需的能源供應，使熱解過程實現能量的自維持。但是揮發(fā)份的燃燒同樣遇到NOx排放問題，另外還存在燃燒不徹底的問題。
[0003]根據現有的研宄理論，生成的NO主要有3種途徑，即熱力型(Thermal-NO)、燃燒型(Fuel-NO)和快速型(Prompt-NO);其中燃料型NO占到NO總生成量的60%?80%以上，燃料型NO來源于廢物中原有的氮元素經熱分解和氧化反應而生成，這些氮元素在廢物燃燒過程中分別隨著揮發(fā)份燃燒和焦炭燃燒生成NO，揮發(fā)份中的含氮物質豐富，現有的研宄也表明:揮發(fā)份燃燒生成的NO要比焦炭燃燒生成的NO多(鐘北京，楊靜，傅維標。煤的揮發(fā)份組分對NOx和SOx排放的影響，燃燒科學與技術，1998，4 (4): 363?368.)。
[0004]近年來，能源供應越來越緊張，世界各國都在積極尋找新的能源。廢棄物、生物質等的能源是我國一種重要的能源補充。例如我國是一個農業(yè)大國，每年的農業(yè)廢物產量龐大，僅僅稻谷殼產量就高達5400萬t，大量的秸桿露天焚燒，帶來環(huán)境污染、引發(fā)霧霾天氣；合理地開發(fā)利用這一能源資源具有重要的經濟價值和深遠的社會意義。生物質的燃燒特性與煤有很大的差別，前期燃燒主要是揮發(fā)份的燃燒，一般生物質的揮發(fā)份含量高達80 %左右；因此，研宄揮發(fā)份的燃燒機理對提高燃燒效率、降低NOx排放都具有重要的意義?，F有的研宄分析表明，在固定床的條件下，生物質的揮發(fā)份著火燃燒受擴散控制(劉皓，周燕陵，曾羽建，林志杰；稻谷殼的揮發(fā)份燃燒機理研宄，發(fā)電設備，1997-06，23-26)。除生物質外，還有城市垃圾、污泥、工業(yè)有機垃圾、園林垃圾等所含的能量的利用方式中，熱解是一個重要的方式；與固體直燃相比，熱解將廢物分成揮發(fā)份和焦炭，其燃燒均比廢物直接燃燒清潔，尤其是揮發(fā)份處于氣態(tài)燃燒，具有清潔燃燒的前提條件。
[0005]煤熱解產生揮發(fā)份，是為了生產煤焦的副產物，一般先冷凝以得到煤焦油，而清潔后的焦爐煤氣可以升壓利用。但是城市垃圾、污泥、工業(yè)有機垃圾、園林垃圾、秸桿等熱解產生的揮發(fā)份與煤的揮發(fā)份不同，一般希望不經過冷凝步驟直接燃燒不僅可以節(jié)約冷凝設備，在高溫下燃燒還能節(jié)省能耗，提高熱能利用效率。
[0006]與常規(guī)氣體燃料燃燒不同，揮發(fā)份尤其是熱態(tài)的、處于高溫的揮發(fā)份存在的困難是:1)現有的可燃廢物和生物質熱解產生的揮發(fā)份污處于常壓或者微負壓狀態(tài)；難以采用各類氣體燃燒器燃燒；2)揮發(fā)份通常含有較大分子的物質，對燃盡所需的時間、與空氣的良好混合以及溫度有較高的要求，但是因為不能使用燃燒器來燃燒，燃燼問題只能借助設置二燃室和輔助燃燒器解決，浪費了空間和寶貴的輔助燃料；3)處于高溫的揮發(fā)份與空氣采用常規(guī)的方式混合后如不立即在爐膛空間有序燃燒會有爆炸危險；4)熱解爐一般使用揮發(fā)份燃燒產生的煙氣加熱，由于熱解爐的受熱面存在阻力，煙氣應具有微正壓。上述矛盾的需求使得揮發(fā)份的燃燒和產生的煙氣余熱利用實施困難。此外前面已述，揮發(fā)份的燃燒還有嚴重的NO問題需要避免。
[0007]鑒于城市垃圾、污泥、工業(yè)有機垃圾、園林垃圾、秸桿等可燃固廢熱解揮發(fā)份的燃燒困難現狀，本發(fā)明提出高效、經濟、可行、不增加額外投資及運行費用、節(jié)省處置場地的一種熱解揮發(fā)份的燃燒系統(tǒng)和燃燒爐，能燃燒處于高溫、微負壓、氣體狀態(tài)的揮發(fā)份，并產生具有微正壓的高溫煙氣，利于煙氣余熱的利用和煙氣的低NOx排放。

【發(fā)明內容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種熱解揮發(fā)份的燃燒系統(tǒng)。
[0009]本發(fā)明提出的熱解揮發(fā)份的燃燒系統(tǒng)，包括熱解爐、冷凝器4、燃燒爐8、燃氣儲罐10和保溫通道3 ;所述燃燒爐8裝設有燃燒器12、空氣-燃氣混合器進口 21、高溫煙氣通道22、火焰隔墻23和燃燒爐出口 24 ;所述熱解爐分別通過保溫通道3和調節(jié)閥17連接冷凝器4和燃燒爐8，冷凝器4的焦油出口連接熱解爐，燃燒爐8的煙氣出口連接熱解爐，燃燒爐8通過燃燒器12通過燃氣管道11連接燃氣儲罐10 ;冷凝器4通過增壓風機9和管道連接燃氣儲罐10 ;熱解物料I (廢物或者生物質)通過熱解爐的熱解產生的揮發(fā)份2分成兩路，一路經過保溫通道3由空氣引射送入燃燒爐8 ;另一路經過冷凝器4后進入燃氣儲罐10 ;冷凝器4處產生的焦油5送回熱解爐；送入燃燒爐8的揮發(fā)份量是送入冷凝器4的揮發(fā)份量的3?5倍。
[0010]本發(fā)明中，所述燃燒爐8中的高溫煙氣通道22使煙氣在其中完成了至少2個回程燃燒爐體的長度然后才排出爐外，停留時間大于2 S，以保證揮發(fā)份的完全燃燒和低NOx燃
TiTti ο
[0011]本發(fā)明中，所述燃燒爐8的膛內部設有I層或者2層火焰隔墻23。
[0012]本發(fā)明中，所述高溫煙氣通道22選自陶瓷球填充板、多孔陶瓷板、金屬波形帶填充板、耐火混凝土砌層、耐火陶瓷纖維板或者涂有耐溫催化劑的蜂窩陶瓷墻中任一種，可以定期清掃。
[0013]本發(fā)明中，所述送入燃燒爐的空氣14來引射高溫揮發(fā)份再由空氣-燃氣混合器進口 21進入爐膛，爐膛內部有高溫煙氣抽吸口 19和回煙口 20;由燃燒爐出口 24處的壓力和煙氣中CO濃度綜合調節(jié)空氣14的壓力和流量。
[0014]本發(fā)明中，所述燃燒爐8的空氣-燃氣混合器進口 21靠近爐膛內部的高溫煙氣抽吸口 19;回煙口 20連通高溫煙氣通道22。
[0015]本發(fā)明中，所述保溫通道3為常壓或者微負壓(表壓-120 ~ O Pa)，燃燒爐出口24以及煙氣管路13為常壓或者微正壓(表壓O ~ 900Pa)。
[0016]本發(fā)明中，燃燒爐8外設有高溫煙氣循環(huán)風機18，所述高溫煙氣循環(huán)風機18分別連接高溫煙氣抽吸口 19和回煙口 20。
[0017]本發(fā)明的燃燒系統(tǒng)所具有的先進性和優(yōu)點在于:
I)利用少量的揮發(fā)份冷凝獲得清潔燃氣，升壓后可以點火、穩(wěn)定燃燒，不需外部供應輔助燃料； 2)利用少量的揮發(fā)份冷凝多產生的焦油量較少，可以利用返回熱解爐這種簡單的做法再次變成燃氣；而如果大部分或者全部的焦油都冷凝，則不僅冷凝器龐大，而且產生過多的焦油，不能采用直接回熱解爐的方式處理，需要另設焦油噴槍燃燒，而且噴槍燃燒焦油對NOx的生成也難以控制。
[0018]3)大量的熱揮發(fā)份通過保溫通道進入燃燒爐8，使得揮發(fā)份的物理顯熱能被利用，提尚了熱效率。
[0019]揮發(fā)份與空氣的混合器在被燃燒器點火燃燒以后，被高溫煙氣循環(huán)風機19抽吸、在火焰隔墻23的作用下沿著爐內高溫煙氣通道22流動，煙氣流不僅行進路線曲折延長停留時間，而且與選自陶瓷球填充板、多孔陶瓷板、金屬波形帶填充板、耐火混凝土、耐火陶瓷纖維板，涂有耐溫催化劑的蜂窩陶瓷等耐溫材料接觸，揮發(fā)份與燃燒氧氣的充分混合很容易實現。并且由于高溫煙氣通道22對火焰的稀釋，避免了局部高溫區(qū)，使得NOx的生成得以抑制。
[0020]為適應揮發(fā)份析燃燒時間較長的需求，以便揮發(fā)份的良好燃燒，組成高溫煙氣通道22的耐溫材料溫度始終超過揮發(fā)份燃點溫度，使未來得及燃燒的揮發(fā)份持續(xù)穩(wěn)定燃燒。
[0021]揮發(fā)份中通常含有氫、甲烷、含2個及以上碳原子的碳氫化合物和焦油。每種成分的著火溫度及燃燼時間不同。大致上，氫、甲烷和焦油的燃點分別為575°C，630°C ,425±50°C，氫和甲烷的持續(xù)燃燒時間和溫度范圍較短，最終可冷凝成焦油的揮發(fā)份持續(xù)的時間最長。如果氧量充足、溫度合適，焦油的完全燃燒才能實現。因此，如果在燃燒爐爐膛中出現揮發(fā)份不完全燃燒現象，則其中主要成分必是能冷凝成焦油的那些組分以及焦油組分因給氧不足、受熱分解產生的碳黑。因此揮發(fā)份的完全燃燒需要:(a)足夠高的溫度；(b)足夠量的氧氣；(C)混合良好；對不能使用普通燃氣燃燒器來燃燒的高溫揮發(fā)份來說，需要采取特殊措施將其送入燃燒爐8使上述的燃燒三要素(a)、(b)和(c)得到滿足。
[00