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環(huán)保型熱解氣化爐在建設美麗鄉(xiāng)村中的應用

來源: 時間:2019-11-05 10:06:26 瀏覽次數(shù):

      隨著生活水平的提高,垃圾量不斷增加,治理難度也越來越大。美麗鄉(xiāng)村建設離不開垃圾的處理。本文分析了農(nóng)村垃圾對美麗村莊建設的影響,介紹了熱解氣化爐處理生活垃圾的優(yōu)勢。

      2013年的中央一號文件中,中央di一次提出了“美麗鄉(xiāng)村”的奮斗目標,,強調(diào)了農(nóng)業(yè)生態(tài)建設,、環(huán)境保護和綜合整治工作,。黨的十九大報告把生態(tài)文明建設上升到關系中華民族永續(xù)發(fā)展的千年大計的高度,,并shou次將“美麗中國”作為新時代中國特色社會主義現(xiàn)代化強國的建設目標。而“美麗中國”的建設離不開“美麗鄉(xiāng)村”建設,。2018年,,中共中央、國務院引發(fā)的《關于實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的意見》中強調(diào)要塑造美麗鄉(xiāng)村新風貌,,持續(xù)推進宜居宜業(yè)的美麗鄉(xiāng)村建設,。大力推進美麗鄉(xiāng)村建設是推進農(nóng)村生態(tài)文明建設的主要舉措,是實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重要內(nèi)容,。

      2016年由住房城鄉(xiāng)建設部等十部門聯(lián)合發(fā)布《關于推進農(nóng)村垃圾治理的指導意見》,,提出到2020年,全國90%以上村莊的生活垃圾得到有效治理,,這標志著農(nóng)村垃圾整治已經(jīng)進入制度化層面,。多年來,諸城市宏利圣得環(huán)境科技有限公司在農(nóng)村垃圾無害化焚燒方面做了卓有成效的工作,,發(fā)明了具有自主知識產(chǎn)權的垃圾焚燒爐(2~15噸/天),,建設了很多農(nóng)村生活垃圾焚燒示范工程,并正在探索小型農(nóng)村生活垃圾焚燒爐發(fā)電新技術,。

1,、核心技術概述

     熱解法是一種高溫熱解氧化處理技術,即以一定量的過量空氣與被處理的有機廢物在焚燒爐內(nèi)進行氧化燃燒反應,,廢物中的有害有毒物質(zhì)在850~1200℃的高溫下氧化,、熱解而被破壞,是一種可同時實現(xiàn)廢物無害化,、減量化,、資源化的處理技術。焚燒的目的是盡可能焚毀廢物,,使被焚燒的物質(zhì)變?yōu)闊o害和減容,,并盡可能減少新的污染物質(zhì)產(chǎn)生,避免造成二次污染,。對于廢物的焚燒,,能同時實現(xiàn)使廢物減量、焚毀廢物中的毒性物質(zhì),。

      熱解是通過燃燒處理廢物的一種熱力技術。燃燒是一種劇烈的氧化反應,,常伴有光與熱的現(xiàn)象,,即輻射熱,也常伴有火焰現(xiàn)象,會導致周圍溫度的升高,。燃燒系統(tǒng)中有三種主要成分:燃料或可燃物質(zhì),、氧化物及惰性物質(zhì)。燃料是含有碳,、碳氫及氫等高能量化學鍵的有機物質(zhì),,這些化學鍵經(jīng)氧化后,會放出熱能,;氧化物是燃燒反應中不可缺少的物質(zhì),,普通的氧化物為含有21%氧氣的空氣,空氣量的多寡及與燃料的混合程度直接影響燃燒的效率,;惰性物質(zhì)不直接參與燃燒過程,。可燃性物質(zhì)的燃燒過程比較復雜,,通常由熱分解,、熔融、蒸發(fā)和化學反應等傳熱,、傳質(zhì)過程所組成,。

2、農(nóng)村生活垃圾焚燒爐系統(tǒng)組成

2.1焚燒系統(tǒng)

     針對生活垃圾選擇立式焚燒爐或者臥式焚燒爐爐型,。選擇什么樣的爐型要根據(jù)生活垃圾的組成而確定,,一般來說,透氣性比較好的垃圾,,選擇立式焚燒爐,,因為其占地面積小,節(jié)能,、安裝調(diào)試快,。立式焚燒爐是在圓形金屬殼內(nèi)澆筑耐火澆注料,填充保溫材料。保證加熱的均勻性,,且廢料在回爐內(nèi)的停留時間可達0.5小時,,可保證廢料充分加熱,有機物充分去除,。

2.2尾氣處理系統(tǒng)

    高溫煙氣經(jīng)過風冷系統(tǒng)進入混風室,,經(jīng)噴淋塔快速降溫,使煙氣溫度快速降至200C°以下。

煙氣降溫后主要對尾氣進行凈化處理,,主要從酸性成分的去除,,有害成分的吸附和粉塵顆粒的收集進行設備選型,達到:無毒,、無煙,、無害,、無臭完全燃燒之效果,凈化后的尾氣經(jīng)排風機將處理后達標的氣體引進煙囪排入大氣層,。

3,、設備及工藝路線

 3.1主要工藝設備及特點

 3.1.1焚燒裝置:垃圾熱解氣化爐

 (1)自動化程度高,節(jié)省人力,;

 (2)整個爐膛設計分干燥層,、熱解層、燃燒層,、燃盡層幾個階段,,有利于促進煙氣和廢棄物的混合及接觸,增加其燃燒效率和灰渣的燃盡率,;

 (3)受力均勻,、不易故障,具有干燥兼焚燒的功能,;

 (4)爐內(nèi)容積大,,爐負荷大,足夠應付各種熱值廢棄物之混燒,,適用范圍廣且穩(wěn)定,;

 (5)設計負壓燃燒,不逆火,,避免有害氣體外泄,,操作安全可靠;

 (6)爐內(nèi)長達0.5小時的滯留時間和550℃左右的高溫,,使危險廢物燃盡,;

 (7)可同時焚燒固體廢物、液體,、膠體,,對焚燒物適應性強。

3.1.2 二燃室

   二次燃燒室是一個立式圓柱形的內(nèi)壁襯有耐火材料的爐子,。煙氣通過燃料燃燒產(chǎn)生的高溫層,,爐體底部為氣化區(qū)域,在氣化區(qū),,廢液內(nèi)有機物在高溫下部分燃燒,,供氧較少,處于貧氧燃燒氣氛,,滯留時間也較短,,這樣使得有機物在高溫下完全氣化,同時爐體采用立式旋風式結構,,補氧空氣采用切向補給,,增強擾動保證廢液充分氣化,。爐體中上部為氧化區(qū)域,在氧化區(qū)由于氧化空氣的補充使得氧化區(qū)處于富氧狀態(tài),,高溫煙氣中未完全分解的有機物質(zhì)在富氧狀態(tài)下進一步高溫燃燒(≥850℃),并且保證較長的滯留時間(≥2S),,使得有機物在此能夠完全分解,。

3.1.3冷卻系統(tǒng)

   風冷系統(tǒng)是由冷風機及風冷系統(tǒng)腔體組成,主要是對煙氣進行降溫處理,。此系統(tǒng)是經(jīng)過對煙氣量的jingque計算來確定配置的,。

3.1.4堿液噴霧塔

    噴霧干燥是將溶液、漿液或懸浮液在熱風中噴霧成細小液滴,,液滴在下降過程中,,水分被迅速汽化而達到干燥目的,從而獲得粉末或顆粒狀的產(chǎn)品,。
物料的干燥過程分為等速階段和降速階段,。在等速階段,水分通過顆粒的擴散速率大于汽化速率,,水分汽化是在液滴表面發(fā)生,,等速階段又稱為表面汽化控制階段。當水分通過顆粒的擴散速率降低而不能維持顆粒表面的充分濕潤時,,汽化速率開始減慢,,干燥進入降速階段,降速階段又稱為內(nèi)部遷移控制階段,。

3.1.5旋風除塵器

   旋風除塵機理是使含塵氣流作旋轉運動,,借助于離心力將塵粒從氣流中分離并捕集于器壁,再借助重力作用使塵粒落入灰斗.

3.1.6脈沖式布袋除塵器

   含塵氣體由進氣口進入中部箱體,,從袋外進入布袋內(nèi),,粉塵被阻擋在濾袋外的表面,凈化的空氣進入袋內(nèi),,再由布袋上部進入上箱體,,zui后由排氣管排出。

3.1.7燃燒系統(tǒng):

溫控型燃油(燃氣)燃燒機

 由空/燃混合噴出裝置,、擴散盤(穩(wěn)焰器),、火焰檢測、點火裝置,、火焰管和電磁閥組組成,。配置完備可靠,具有自動吹掃,、自動點火,、火焰檢測等功能,。可實現(xiàn)溫度自動控制,、高溫報警和急停保護,、風量自動調(diào)節(jié)等功能。

3.1.8引風機

   排風機為整個系統(tǒng)的心臟部位,,由外殼,、軸心、葉輪,、軸承,、馬達、皮帶等部件組成,,變頻控制,,可根據(jù)爐內(nèi)負壓狀況調(diào)節(jié)風機轉速,可節(jié)約能源35%,。排風機工作溫度為小于150℃,。

3.1.9尾氣排放裝置:煙囪

    對氣體起擴散作用,排放符合我國標準,,煙囪加裝采樣孔,、測溫孔,方便環(huán)保驗收,。

3.1.10自控或手控系統(tǒng)(選配)

l  采用在線式儀表,,配置簡潔、可靠,、實用,,滿足危險廢物貯存、配比,、輸送及焚燒處置的工藝的要求,,連續(xù)檢測危險廢物處理過程 ;

l  現(xiàn)場儀表采用具有指定規(guī)格的現(xiàn)場總線接口 ,;

l  本條處理線基于1套PLC的智能化監(jiān)控系統(tǒng),,采集處理線內(nèi)的工藝數(shù)據(jù),控制處理線內(nèi)的設備,,協(xié)調(diào)處理線內(nèi)的工藝過程 ,;

l  單體監(jiān)控系統(tǒng)具有手動、自動和遠程自控三種運行模式,,設置就地控制操作界面,,用于現(xiàn)場設備的控制和系統(tǒng)調(diào)試 ;

l  現(xiàn)場儀表的連接采用現(xiàn)場總線 ,;

l  主要機械設備設現(xiàn)場手動控制 ( 通過機側控制箱 ) ,、自動控制 ( 通過處理線控制系統(tǒng) )和遠程控制(通過中央控制系統(tǒng)),;

l  設備防護等級 : 戶外 :IP65, 戶內(nèi) :IP55;

l  設置必要的閉路電視監(jiān)控點 , 監(jiān)視主要生產(chǎn)設施的運行,。

     3.2工藝流程說

     3.2.1工藝流程說明

      生活垃圾焚燒爐涉及的工藝設備主要有:垃圾熱解爐,、二次燃燒室、風冷系統(tǒng),、應急排放裝置,、堿液噴霧塔、旋風除塵器,、布袋除塵器、排風機,、煙囪,、補氧系統(tǒng)、燃油(燃氣)助燃溫控燃燒器,、連接煙道,、儀器儀表控制系統(tǒng)等。

     操作流程:1)操作人員先將風機打開,,吹掃系統(tǒng)內(nèi)殘余氣體,。然后啟動燃燒室附設的燃燒器,將固體廢棄物由人工投入燃燒室,。爐內(nèi)的廢料在高熱值燃料的助燃、空氣擾動作用下干燥,、攪拌,,在爐內(nèi)經(jīng)高溫熱解燃燒,燃燒溫度在550-850度左右,,廢料在爐內(nèi)總滯留時間0.5h,,整個燃燒過程呈負壓狀態(tài)。該焚燒裝置不得用于焚燒處理有高鹵素和阻燃性的廢料,。

     2)二次燃燒室是一個立式圓柱形的內(nèi)壁襯有耐火材料的爐子,。煙氣通過助燃燃料燃燒產(chǎn)生的高溫層,爐體底部為氣化區(qū)域,,在氣化區(qū)內(nèi)有機物在高溫下部分燃燒,,供氧較少,處于貧氧燃燒氣氛,,滯留時間也較短,,這樣使得有機物在高溫下完全氣化,同時爐體采用立式旋風式結構,,補氧空氣采用切向補給,,增強擾動保證廢液充分氣化,。爐體中上部為氧化區(qū)域,在氧化區(qū)由于氧化空氣的補充使得氧化區(qū)處于富氧狀態(tài),,高溫煙氣中未完全分解的有機物質(zhì)在富氧狀態(tài)下進一步燃燒,,并且保證較長的滯留時間,使得有機廢物在此能夠完全分解,。

    3)同時設有緊急排放系統(tǒng),,一旦焚燒爐系統(tǒng)出現(xiàn)故障,氣動切換閥瞬間動作,,煙氣由緊急排放系統(tǒng)排空,,保證系統(tǒng)安全操作。

   4)焚燒系統(tǒng)產(chǎn)生的灰渣,,主要是金屬的氧化物,,集塵器收集的灰渣為固體廢棄物中的金屬氧化物,通過收集后填埋處理,;焚燒系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水,,主要為系統(tǒng)用冷卻水和循環(huán)池的循環(huán)水,定期處理循環(huán)使用,;焚燒系統(tǒng)產(chǎn)生的廢氣,,主要為N2、CO2,、H2O,,且已通過系統(tǒng)凈化裝置處理,排放可達到GB18485-2014 《生活垃圾焚燒污染物控制標準》,,通過煙囪實現(xiàn)高空達標排放,;焚燒系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲,主要為風機泵等運行過程中產(chǎn)生的噪聲,,按照GB12348-2008《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標準》,,對系統(tǒng)設備進行消音隔噪處理,可滿足工業(yè)操作要求,。

3.2.2運行指標

   1)處理量:處理能力2~15t/d,;

   2)設計參考熱值:固廢1000-1500kcal/kg;

   3)投料方式:機械投料,;

   4)采輔助燃料及其低位發(fā)熱

   5)點火方式:自動,;

   6)處理方式:主體燃燒→二燃室燃燒→風冷室→應急排放裝置→堿液噴淋塔→旋風除塵器→布袋除塵器→引風機→獨立煙囪;

    7)燃燒溫度:一燃室550℃左右,,二燃室850℃~1200℃,;

    8)停留時間:≥2秒;

    9)系統(tǒng)壓力:采用負壓設計,不逆火,,-1~-5mmH2O柱,;

   10)焚燒效率:≥99.9%;

    11)熱灼減率:<5%

    12)噪聲:不超過85dBA(設備1m外),;

 4,、 運行成本分析

 4.1運轉成本(2t/d)

 4.1.1、裝機總容量:         實際用電量約:(根據(jù)情況)

   一燃室燃燒器            0.13KW

   二燃室燃燒器            0.13KW

    補氧風機                0.37kw

    堿液噴霧塔              0.9kw

     引風機                  4kw

     布袋氣泵                2.2kw

  4.1.2,、耗油量:5-10kg/d

注:從垃圾入爐到一燃室溫度550℃以上,助燃機自動關閉; 一燃室溫度850℃以上,助燃機自動關閉,這個過程在20-30分鐘之間,助燃機均關閉以后整個工作過程正常運行,不需要燃油助燃.

4.2買方能源介質(zhì)要求

-  供電要求:提供三相電源,,電源容量260KVA,電壓380V,,允許波動5%,。

-  燃油量: zui大用量10kg/d。

-  工藝用水:冷卻水,,zui大用量1500L/h,。

4.3 總運行成本

     電費:6.36*0.58=3.69元/h 燃油:0.42*5.8=2.44元/h 人工:8.3元/h

     合計:3.69+2.44+8.3=14.34元/h

5、工程范圍

項目名稱

賣方

買方

1設計分工



1-1基本設計



 1)工藝流程圖


 2)設備技術規(guī)格


 3)電機技術規(guī)格


 4)部件清單及技術規(guī)格


 5)平面布置參考圖


1-2詳細設計



  1P&I


  2)設備總圖


  3)電氣圖

  4)配管圖

  5)基礎圖

1-3手冊,、指南



   1)安裝手冊


   2)操作手冊


   3)維護手冊


  4)單體試車、聯(lián)動試車,、熱負荷試車手冊


  5)功能考核的指導手冊


2供貨范圍



  1)主體設備


  2)泵和風機


  3)控制柜


  4)連接煙道


  5)控制閥門


  6)土建工程


  7)公用能源介質(zhì)


3安裝材料



  1)輸送管件


  2)動力電纜


  3)吊裝設備


  4)安裝附件


  5)密封繩


  6)設備內(nèi)襯材料


4試車材料及其烘爐



   1)潤滑油、烘爐材料


   2)試車易損件


6、熱解氣化爐特點

    1)生活垃圾焚燒爐可以通過爐口可觀察焚燒情況,,安全可靠,,燃料為輕柴油。
    2)該設備在生產(chǎn)時,,采用了迷宮式導流結構,,使病菌、有害氣體處理更che底,,并大大節(jié)約了能源,。
    3)固體廢棄物在爐內(nèi)脫水,碳化的同時所產(chǎn)生的惡臭及有害氣體,,經(jīng)爐膛內(nèi)特殊迷宮式導流結構,,二級焚燒,焚燒溫度850℃-1200℃,,再進行高溫處理,,滅菌、并分解為無害氣體排放,。

    4)熱煙氣經(jīng)堿洗塔急冷后,,杜絕了二噁英的產(chǎn)生。
    5)本裝置電氣采用控制自動系統(tǒng),溫度設定,,自動溫控,,數(shù)碼顯示。

結論

    對于偏遠鄉(xiāng)村生活垃圾處理,,諸城市宏利圣得環(huán)境科技有限公司開發(fā)設計生產(chǎn)的小型(2~15t/d)生活垃圾熱解氣化焚燒爐能更好地解決生活垃圾對環(huán)境的污染,,是一個低消耗、無二次污染,、操作方便的成熟技術,,并有大量示范工程。目前,,該公司正在根據(jù)農(nóng)村生活垃圾特點開發(fā)小型(10~15噸/天)垃圾焚燒發(fā)電技術,,屆時,大量農(nóng)村生活垃圾將變廢為寶,,既處理了生活垃圾對環(huán)境的污染,,又變成了能源。



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