[发明专利]分解垃圾焚烧发电产生的二噁英和臭气及重金属的装置和方法

权利要求书

1.分解垃圾焚烧发电产生的二噁英和臭气及重金属的装置，分解装置与垃圾焚烧装置连接，垃圾焚烧装置包括加料斗（1）、垃圾仓（2）、垃圾输送机（6）、垃圾气化炉（8）和储气罐（19），加料斗（1）安装在垃圾仓（2）的上方，垃圾仓（2）设多个仓室，储仓底部设计为斜坡形槽沟，其上有过滤网，垃圾仓内设有分检机，垃圾气化炉（8）设炉门（5）、加料口（7）和出灰口（9），垃圾气化炉（8）底部安装炉栅，炉栅上部即炉膛，垃圾输送机（6）一端连接垃圾仓（2），垃圾输送机（6）另一端通过加料口（7）连接垃圾气化炉（8），垃圾气化炉（8）通过输气管（10）连接储气罐（19）；其特征是：所述的分解装置包括风机（4）、一号除尘器（11）、焦油罐（12）、脱硫塔（13）、重金属分离器（14）、二号除尘器（15）和气水分离器（16），在垃圾仓（2）和垃圾气化炉（8）之间连接酸臭气输气管（3），酸臭气输气管（3）内安装风机（4）；垃圾气化炉（8）和储气罐（19）之间依次安装由气管相互连通的一号除尘器（11）、焦油罐（12）、脱硫塔（13）、重金属分离器（14）、二号除尘器（15）和气水分离器（16），重金属分离器（14）采用物理和化学吸收法相结合方式，二号除尘器（15）为湿式除尘器，气水分离器（16）和储气罐（19）之间的气管上安装吸风机（17）和阀门（18）；储气罐（19）经气管连通燃气发电机组（21），其气管上安装阀门（20）；燃气发电机组（21）上连接余热锅炉（23），余热锅炉（23）上设安全阀（26）、排气口（22）、供气供暖管（24）和进水管（25）。

2.采用权利要求1所述的分解装置分解垃圾焚烧发电产生的二噁英和臭气及重金属的方法，其特征是分解方法包括以下步骤：

（1）垃圾由加料斗加入垃圾仓，垃圾中酸性臭水从过滤网渗漏到底部槽沟内，由水泵抽出以2kg/cm²压力喷咀喷出，以雾状喷入垃圾气化炉的底部炉栅下和气化剂一起混合后进入炉膛助燃，同时增加燃气中氢的含量，二氧化碳与水蒸汽被还原为一氧化碳和氢气；

（2）垃圾仓形成负压使臭气不外泄，垃圾仓内的臭气由风机抽出，以压力4-7kpa吹入垃圾气化炉的炉栅下，臭气被火焰中心850-1000℃的炉膛高温分解；

（3）垃圾的分类，城市生活中垃圾存在少量的砖、石、瓷片、玻璃片及金属物质，设在垃圾仓内的分检机在输送过程中将垃圾分类检出，包含砖、石、瓷片的非金属杂物被破碎后混合于灰渣中制成道板砖供市政用，金属则回收再生利用；

（4）分类后的垃圾由置于密封罩内的垃圾输送机送至垃圾气化炉的加料口，每小时投料折干基4-5吨；

（5）垃圾热解气化反应，垃圾在气化炉的炉膛内焚烧时火焰中心温度在850-1000℃，酸性臭水和臭气被第一次高温分解，热气流继续上升，其温度在750-850℃，与上部垃圾可燃部分接触进行热化学反应，反应生成的气体燃烧后由气化炉上部引出，炉体冷却水温由自动控制阀控制在90-95℃，冷却水套设有安全阀无水或压力超高自动报警，压力超限为0.1kg/cm²，平均每吨干基垃圾产燃气1450m³，热值1500kcal/m³，甲烷29.43%，氢12.8%，氧1.92%，一氧化碳2.78%，硫化氢0.3%；灰渣由炉栅底部排出制造板砖；燃气由炉体上部引出，气流量5800-7250m³，压力10-15kpa，温度400-500℃；输气管内装循环水冷却管，温度控制在320-380℃；

（6）垃圾气化炉产生的可燃气成分除了可供燃烧的甲烷、氢和一氧化碳，还有二噁英、硫化氢有害气体；燃气属于易燃易爆气体，采用火焰冷壁熄灭阻火、湿式水封阻火、细水雾伴送措施，确保输气管线安全运行；

（7）除尘燃气中颗粒状微尘含量较大，采用离心式除尘器，同时将燃气冷却，温度降至360-400℃，处理流量5800-7250Nm³/h，除尘率≥90%，除尘临界直径6-10.2um，工作温度320-380℃，工作压力≤4kpa，压力损失≤200pa，水封高度600mmH₂O；

（8）燃气中的焦油雾滴及灰尘被极化，汇集到极管管壁，自流至焦油罐除焦，工艺条件：气量5800-7250 Nm³/h，气速1-1.5 m/s，进气口燃气温度80-120℃，电场断面6 m²，沉淀面积233.8 m²，净化前燃气中焦油含量86-180 mg/Nm³，净化后燃气中焦油含量8.5-21.5 mg/Nm³，净化率95-99.5%；

（9）燃气进入脱硫塔底部与脱硫剂逆流接触，绝大部分H₂S被脱硫液吸收，燃气温度控制在35-45℃，压力10-15kpa，净化后燃气经捕滴器除去液滴，燃气中H₂S脱硫前0.14% mg/Nm³，脱硫后燃气中H₂S0.01-0.008%mg/Nm³，脱硫效率达99.5%；

（10）重金属存在于垃圾中，常见含铅、铁、铬，经焚烧后残剩的金属蒸发成气态微粒混杂在燃气中，燃气在离心风机吸引下进入重金属分离器的塔内与喷淋水雾接触，降湿和加温，使之电阻率降低，微粒铅、铁、铬尘增湿后在惯性碰撞及热效应综合作用下凝聚成较大的颗粒被去除；处理气量5800-7250Nm³/h，气体过滤速度为0.99-1.8m/s，除尘率达95% 以上；

（11）燃气被风机压入二号除尘器，处理气量5800-8500Nm³/h捕集的颗粒含尘气体流速60-90m/s，直径0.05-0.1um 液体比0.3-1.5 L/m³，50%分离临界粒径0.1um，喷嘴数6个，耗水量0.12 L/s，水泵压力小，压力损失570 pa，除尘率99%；

（12）燃气中残留的水分采用组合旋风式的气水分离器进行气水分离，对5-10um的尘粒和液滴去除效率达99.95%，过滤分离效果对≥0.3um 的固体颗粒去除率达99.9%，分离颗粒大于0.05um的液滴，分离后的压降小于0.04MPa，滤芯起始压降小于0.01MPa，设备总的起始压降小于0.05MPa，滤芯工作允许压降0.15MPa，滤芯结构强度大于0.5MPa；

（13）净化后的燃气由罗茨风机压入储气罐中储存，燃气在储气罐中进一步得以沉淀，同时也稳定气源气压力，冷却燃气温度，储气罐进气口和排出口皆有阀门控制，储气罐容量1000m³×2，罐中气压稳定15kpa，压力变化率≤1kpa/min，变化速率≤5%/min，杂质粒度≤5um，杂质含量≤30mg/Nm³，水分含量≤35mg/Nm³，温度≤40℃，含H₂S≤20mg/Nm³，焦油含量≤20mg/Nm³。