[发明专利]一种蓄热式高温延时燃烧系统

说明书

发明领域

本发明涉及生活垃圾或医疗垃圾等高温热处理技术过程的设备，它是一种蓄热式高温延时燃烧系统。

背景技术

生活垃圾、医疗垃圾、化学垃圾等高温热处理过程是包括直接焚烧，热解气化和气化熔融等高温焚化手段。其中热解气化和气化熔融方法都是先对生活垃圾在高温下进行热解气化，生成CO、CO₂、HCl、SO₂、NOx、H₂、CH₄、C_mH_n及微量的多环芳烃、多氯芳烃和二噁英等有毒有机物成分，然后再将这些可燃性混合气体或未完全燃烧的烟气引入燃烧系统进一步燃烧分解，使其最终转变为由简单无机物(CO₂、HCl、SO₂、NOx、H₂O)组成的烟气，它再经过热能利用和烟气净化处理后排放，实现无害化之目的。

传统设计理论认为，在850℃高温下，上述可燃气体停留时间不小于2s即可完全摧毁包括二噁英等高化学稳定性在内的有毒有害有机物，但实际运行情况并非如此理想。由于垃圾成分极其复杂，因此影响包括二噁英在内的高稳定有机物分解的因素同样相当复杂。对实际烟气进行检测表明，在按850℃以上停留2s的理论设计的燃烧炉其烟道气中二噁英等高化学稳定性的有毒有害有机物的含量远远高于理论上的预测水平，这在烟气处理时人们就不得不向系统加入大量活性炭以吸附它们，否则烟气排放将严重超标。这就给垃圾处理企业提供了偷工减料的机会。因此，我们就不得不对传统的设计理论(850℃以上，≥2s)提出质疑并重新审视。经过大量实验研究表明，850℃左右或略高的温度在2s时间左右不可能完全分解烟气中所有的高稳定性有机化合物。而且目前工程上实际采用的燃烧炉大多是空膛燃烧炉，即除炉壁外，炉膛内几乎没有垒砌蓄热材料以作为高温稳定器。这样，空膛燃烧炉不仅温度较低，燃烧气体停留时间短，而且在操作中炉膛内温度受气体成分影响上下波动明显，这些因素构成了传统燃烧技术和燃烧炉的先天缺陷。因此有必要提出新的燃烧理论和发明新的燃烧系统，才能彻底有效地控制燃烧烟气中的二噁英等高稳定性的有毒有机物。

本发明将提出一种高温延时燃烧理论和提供一种蓄热式高温延时燃烧系统，以取代传统的生活垃圾高温热处理过程的燃烧理论和燃烧系统。

发明内容

目前传统的生活垃圾焚烧理论是基于可燃气或未完全燃烧的烟气在850℃以上区域停留时间≥2s，这样依据化学动力学理论，以二噁英为标记物的有毒有害有机物实际分解率可达99.0％以上。而基于这一理论，当烟气(烟灰)中的二噁英含量高达1000ng TEQ/m³以上时(有文献研究支持此数据)，烟气中残存的二噁英含量还高达10ng TEQ/m³，这已远高于国标GB18485-2001规定的限值，因此就必须采用添加石灰、活性炭等化学药品的方法加以处理。

而本发明提出的高温延时燃烧理论则基于下列设定：以二噁英为标记物的有毒有害有机物实际分解率应达99.99％以上，这样才能保证燃烧后所排放烟气经简单处理后即可满足二噁英低于0.1ng TEQ/m³的EU2000/76/EC标准的限值，而不须像传统的绝大多数烟气处理工艺那样，向系统添加大量生石灰、活性炭等化学物质加以中和和吸附后才能勉强达到国标GB18485-2001或欧标EU2000/76/EC。

据此，高温延时燃烧系统可按下列三种情形之一设计：(1)所述可燃气体在850℃以上至1000℃温度的燃烧区域停留12s以上；(2)所述可燃气体在1000℃以上至1200℃温度的燃烧区域停留10s以上；(3)所述可燃气体在1200℃及以上温度的燃烧区域停留8s以上。

由于我国的生活垃圾尚没有实行强制性分类收集和处理，且水分含量很高(一般为50-60％wt)，因此它们在焚烧时炉内产生的最高温度一般不可能达到1200℃或以上，大多数为800-1050℃。故本发明将依据上述理论所列的第(1)、(2)种情形，提出一种生活垃圾蓄热式高温延时燃烧系统，而第(3)种情形也可参考此设计。

本发明的技术方案如下：