帶有部分余熱回收的水泥窯協(xié)同處置生活垃圾方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶有部分余熱回收的水泥窯協(xié)同處置生活垃圾方法及其系統(tǒng)，涉及節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域。該方法是將生活垃圾送入密閉負壓垃圾庫儲存發(fā)酵5～7天，抽取垃圾庫內(nèi)空氣送入機械爐排垃圾焚燒爐作為一次風和二次風，垃圾在焚燒爐內(nèi)經(jīng)干燥、熱解、燃燒和燃盡后熱煙氣進入余熱鍋爐換熱，產(chǎn)生低壓蒸汽送至水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)，煙氣在余熱鍋爐內(nèi)換熱后送至分解爐，利用分解爐內(nèi)高溫堿性負壓條件，吸收和處理垃圾產(chǎn)生的二噁英等有害氣體，焚燒爐渣則作為水泥原料。本發(fā)明與水泥窯原有余熱發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合，既能有效控制垃圾焚燒過程中二噁英排放、固化重金屬，又能提高水泥窯余熱發(fā)電量，省去了余熱發(fā)電和尾氣凈化投資，具有較好的環(huán)保特性和經(jīng)濟性。
【專利說明】帶有部分余熱回收的水泥窯協(xié)同處置生活垃圾方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域，具體涉及帶有部分余熱回收的水泥窯協(xié)同處置生活垃圾方法及其系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]城市生活垃圾焚燒處理具有減量效果最明顯、無害化最徹底、焚燒熱量可以有效利用等優(yōu)點，因此廣為發(fā)達國家采用，在我國得到快速發(fā)展。其不足之處是投資大，運營費用高，500噸/日以下規(guī)模的垃圾發(fā)電不具經(jīng)濟性；由于老百姓環(huán)保意識提高，垃圾發(fā)電項目選址也非常難。
[0003]水泥窯協(xié)同處置生活垃圾技術(shù)作為投資省、占地小、環(huán)保佳、二噁英趨零排放的處理技術(shù)已經(jīng)在水泥廠得到示范應(yīng)用，但在垃圾處理中其所占比例極小，由于水泥窯協(xié)同處置生活垃圾技術(shù)屬于新型固廢處理技術(shù)，國內(nèi)剛剛起步，國家政策還沒有落實，經(jīng)濟效益相比垃圾發(fā)電較差，水泥企業(yè)積極性不高。
[0004]中國專利號200610076668.X采用“水泥回轉(zhuǎn)窯和焚燒爐聯(lián)合處理城市生活垃圾系統(tǒng)”，專利號201010567035.5利用水泥回轉(zhuǎn)窯處理生活垃圾的設(shè)備工藝配置方法，都是利用間接燃燒技術(shù)，焚燒后產(chǎn)生的熱煙氣引入水泥窯預(yù)分解系統(tǒng)為水泥生料分解提供熱量，該技術(shù)能夠充分利用現(xiàn)有水泥廠的設(shè)施和場地，節(jié)約用地，投資省，同時也解決了焚燒二次污染問題，具備良好的環(huán)境效益，但是其經(jīng)濟效益并未得到體現(xiàn)，僅能夠依靠高額垃圾補貼費用來維持企業(yè)生產(chǎn)運行。
[0005]水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)在設(shè)計時候考慮水泥窯生產(chǎn)線的波動，會有留有一定的余量，系統(tǒng)實際發(fā)電功率達不到設(shè)計值，如何提高窯系統(tǒng)余熱發(fā)電量也是水泥企業(yè)一直探尋的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述現(xiàn)有水泥窯協(xié)同處置技術(shù)存在的問題，結(jié)合現(xiàn)有水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)特點，本發(fā)明的目的是提供帶有部分余熱回收的水泥窯協(xié)同處置生活垃圾方法及系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用層燃爐焚燒方式與水泥窯協(xié)同實現(xiàn)無縫耦合，能有效控制垃圾焚燒過程中二噁英排放、固化重金屬，又能提高水泥窯余熱發(fā)電量，省去了余熱發(fā)電和尾氣凈化投資，具有較好的環(huán)保特性和經(jīng)濟性。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn):
帶有部分余熱回收的水泥窯協(xié)同處置生活垃圾方法，其特征在于，步驟如下:
1)將原生垃圾送入密閉負壓垃圾庫儲存發(fā)酵5?7天，抽取垃圾庫內(nèi)空氣作為機械爐排焚燒爐的一次風和二次風，維持垃圾庫負壓狀態(tài)；
2)將發(fā)酵脫水后的垃圾送入機械爐排焚燒爐處理，經(jīng)過干燥、熱解、燃燒和燃盡四階段，控制焚燒煙氣溫度850?950°C，高溫煙氣進入余熱鍋爐換熱，產(chǎn)生低壓過熱蒸汽送至水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)汽輪發(fā)電機組發(fā)電，煙氣在余熱鍋爐內(nèi)換熱后送至水泥窯分解爐，利用分解爐內(nèi)高溫堿性負壓條件和SNCR脫硝裝置，吸收和處理垃圾產(chǎn)生的有害氣體；
3)將垃圾焚燒排出的殘渣和余熱鍋爐排出的飛灰送至水泥窯生料庫作為水泥原料；
4)垃圾庫發(fā)酵產(chǎn)生的滲濾液進入機械蒸汽再壓縮MVR裝置，產(chǎn)生濃縮液送入垃圾庫焚燒處理，冷凝液回收利用。
[0008]上述帶有部分余熱回收的水泥窯協(xié)同處置生活垃圾方法中，其步驟I)中的一次風和二次風經(jīng)空氣預(yù)熱器預(yù)熱送入機械爐排焚燒爐作為助燃風。
[0009]上述帶有部分余熱回收的水泥窯協(xié)同處置生活垃圾方法中，其步驟4)中，機械爐排焚燒爐所需的一次風和二次風經(jīng)過空氣預(yù)熱器預(yù)熱至200?220°C，空氣預(yù)熱器的熱源來自垃圾焚燒煙氣余熱或者余熱鍋爐蒸汽
上述帶有部分余熱回收的水泥窯協(xié)同處置生活垃圾方法中，其步驟2)中余熱鍋爐與水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)的窯尾余熱鍋爐共用省煤器，余熱鍋爐主蒸汽參數(shù)與窯尾余熱鍋爐主蒸汽參數(shù)一致。
[0010]上述帶有部分余熱回收的水泥窯協(xié)同處置生活垃圾方法中，其步驟4)中機械蒸汽再壓縮MVR裝置所需蒸汽熱源來自余熱鍋爐蒸汽。
[0011]實現(xiàn)上述方法的系統(tǒng)包括垃圾給料系統(tǒng)、垃圾焚燒系統(tǒng)、爐渣處理系統(tǒng)、滲濾液處理系統(tǒng)、水泥生產(chǎn)系統(tǒng)以及相關(guān)輔助系統(tǒng)，垃圾給料系統(tǒng)包括密閉負壓垃圾庫、給料裝置，所述垃圾庫與風機連接；垃圾庫通過行車抓斗與給料裝置相連，給料裝置與垃圾焚燒系統(tǒng)相連；所述垃圾焚燒系統(tǒng)包括機械爐排焚燒爐，機械爐排焚燒爐依次通過膜式水冷壁、過熱器和水泥窯分解爐連接，水泥窯分解爐與選擇性非催化還原SNCR脫硝裝置相連；所述機械爐排焚燒爐還分別與風機和爐渣處理系統(tǒng)連接；所述滲濾液處理系統(tǒng)包括依次連接的廢液儲槽、過濾器、機械蒸汽再壓縮MVR裝置和濃縮液儲槽，廢液儲槽連接到所述垃圾庫。
[0012]所述爐渣處理系統(tǒng)包括依次相連的輸送機、鐵回收裝置、鋁回收裝置、破碎機和水泥生料庫相連，鐵回收裝置另一路通過金屬回收室與鋁回收裝置相連。
[0013]所述垃圾庫與風機之間還設(shè)有空氣預(yù)熱器。
[0014]所述機械蒸汽再壓縮MVR裝置還連接到冷凝液回收裝置。機械蒸汽再壓縮MVR裝置所生產(chǎn)的冷凝液進入冷凝液回收裝置回收利用。
[0015]與常規(guī)的水泥窯協(xié)同處置生活垃圾技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)越性體現(xiàn)在:
(1)充分發(fā)揮現(xiàn)有水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)勢，最大限度提高發(fā)電量，實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)效益最大化；
(2)采用機械爐排焚燒爐作為間接燃燒設(shè)備，垃圾無需分揀和預(yù)處理，工藝流程簡單，系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性高；
(3)可單獨設(shè)置空氣預(yù)熱系統(tǒng)，避免了取用三次風對水泥生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定運行的不利影響；
(4)利用負壓蒸發(fā)濃縮處理技術(shù)處理滲濾液，實現(xiàn)水資源回收利用，同時也減少了進入水泥窯的水分；
(5)焚燒余熱發(fā)電系統(tǒng)與原有水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)耦合，節(jié)約了焚燒余熱發(fā)電系統(tǒng)投資和場地；
(6 )與窯尾余熱鍋爐共用公共省煤器，回收更多的排煙余熱，實現(xiàn)深度節(jié)能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標記說明:1-垃圾運輸車；2_垃圾庫；3-行車抓斗；4_給料裝置；5_機械爐排焚燒爐；6_膜式水冷壁；7_汽包；8_過熱器；9_來自窯尾余熱鍋爐給水；10_過熱蒸汽進原蒸汽母管；11_煙道；12_空氣預(yù)熱器；13-分解爐；14_預(yù)熱器；15-三次風管道；16-水泥煅燒回轉(zhuǎn)窯；17-水泥熟料冷卻風機；18_風機；19-廢液儲槽；20_機械蒸汽再壓縮MVR裝置；21_冷凝液回收裝置；22_濃縮液儲槽；23_爐渣輸送機；24-磁選機；25_鋁選機；26_金屬回收室；27_破碎機；28_生料庫；29_過濾器；30_選擇性非催化還原SNCR脫硝裝置。
[0017]圖2為本發(fā)明另一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明具體說明。
[0019]本發(fā)明的方法步驟與上述的技術(shù)方案部分內(nèi)容相同，不再闡述。如圖1所示，帶有部分余熱回收的水泥窯協(xié)同處置生活垃圾系統(tǒng)，城市生活垃圾由運輸車I運送至垃圾庫2，整個垃圾庫采用密閉負壓結(jié)構(gòu)，垃圾儲量按5?7天考慮，負壓通過風機18產(chǎn)生，排出的臭風經(jīng)過空氣預(yù)熱器12預(yù)熱至200?220°C后引入機械爐排焚燒爐5內(nèi)作為助燃風，同時維持垃圾庫2內(nèi)負壓環(huán)境，防止垃圾發(fā)酵臭氣干擾水泥正常生產(chǎn)。城市生活垃圾存放在垃圾庫2發(fā)酵5?7天后，由行車抓斗3經(jīng)給料裝置4送至機械爐排焚燒爐5作為燃燒原料，機械爐排焚燒爐5內(nèi)垃圾在自身重力和爐排推動作用下經(jīng)過干燥、加熱、燃燒和燃盡四個階段，來自空氣預(yù)熱器12內(nèi)的高溫空氣將機械爐排焚燒爐5內(nèi)的煙氣溫度控制在850°C?950°C之間。
[0020]為了對垃圾熱能進行部分余熱回收，機械爐排焚燒爐5上方設(shè)置了余熱鍋爐，余熱鍋爐經(jīng)膜式水冷壁6輻射換熱后產(chǎn)生飽和蒸汽進入汽包7，汽包7汽水分離后，飽和蒸汽進入對流換熱區(qū)經(jīng)過熱器8產(chǎn)生過熱蒸汽并入原水泥窯余熱發(fā)電主蒸汽母管推動汽輪機發(fā)電，過熱器8出口煙氣溫度控制在650°C以上，避免與分解爐13煙氣溫差較大影響水泥正常生產(chǎn)。
[0021]余熱鍋爐出口處煙氣攜帶有大量的煙塵和有害氣體，包括重金屬、二噁英、HC1、HF、S03、N0x等，煙氣進入水泥窯分解爐13后，在850°C以上的停留時間在4秒以上，二噁英等有機物分解徹底，去除率高達99.99%。由于生產(chǎn)水泥采用的原料成分的中間產(chǎn)物是CaO，且以懸浮態(tài)均勻分布在預(yù)熱器14中，加上顆粒細、濃度高，吸附性強，可有效地抑制酸性物質(zhì)的排放，使得重金屬、HC1、HF、S03等化學成分合成鹽類固定下來，同時水泥窯分解爐13配有選擇性非催化還原SNCR脫硝裝置30，可有效控制NOx的排放。
[0022]機械爐排焚燒爐5燃燒剩余的爐渣利用磁選機24和鋁選機25分別回收鐵、鋁資源，最后經(jīng)破碎機27破碎后送入水泥生料庫28作為水泥原料，實現(xiàn)資源的循環(huán)利用。
[0023]垃圾發(fā)酵過程中生成的滲濾液集中在廢液儲槽19內(nèi)，再經(jīng)過濾器29過濾后進入機械蒸汽再壓縮MVR裝置20，冷凝液進入冷凝液回收裝置21作為中水回收利用，濃縮液去垃圾庫2焚燒處置。
[0024]本發(fā)明與水泥窯原有余熱發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合，其工藝流程簡潔，沒有垃圾焚燒發(fā)電的諸多后處理裝置，水泥生產(chǎn)系統(tǒng)與垃圾焚燒系統(tǒng)共用一套煙氣凈化處理裝置，既能有效控制垃圾焚燒過程中二噁英排放、固化重金屬，又能提高水泥窯余熱發(fā)電量，實現(xiàn)水泥窯余熱發(fā)電最大化，同時省去了余熱發(fā)電和尾氣凈化投資，具有較好的環(huán)保特性和經(jīng)濟性，完全符合垃圾處理“減量化、無害化，資源化”三原則要求，可實現(xiàn)固體廢棄物綜合循環(huán)利用，減少二次污染。
[0025]本發(fā)明改進的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，實施方式相同部分不再敷述，不同之處在于助燃空氣不再采用空氣預(yù)熱器12加熱，而是從三次風管15取用部分高溫三次風與垃圾庫臭氣混合至200?220°C作為垃圾焚燒用空氣。
[0026]本發(fā)明還可以有其他實施方式，凡作任何修改，采用同等替換或等效變換形成的工藝及系統(tǒng)方案，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.帶有部分余熱回收的水泥窯協(xié)同處置生活垃圾方法，其特征在于，步驟如下: 1)將原生垃圾送入密閉負壓垃圾庫儲存發(fā)酵5?7天，抽取垃圾庫內(nèi)空氣作為機械爐排焚燒爐的一次風和二次風，維持垃圾庫負壓狀態(tài)； 2)將發(fā)酵脫水后的垃圾送入機械爐排焚燒爐處理，經(jīng)過干燥、熱解、燃燒和燃盡四階段，控制焚燒煙氣溫度850?950°C，高溫煙氣進入余熱鍋爐換熱，產(chǎn)生低壓過熱蒸汽送至水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)汽輪發(fā)電機組發(fā)電，煙氣在余熱鍋爐內(nèi)換熱后送至水泥窯分解爐，利用分解爐內(nèi)高溫堿性負壓條件和SNCR脫硝裝置，吸收和處理垃圾產(chǎn)生的有害氣體； 3)將垃圾焚燒排出的殘渣和余熱鍋爐排出的飛灰送至水泥窯生料庫作為水泥原料； 4)垃圾庫發(fā)酵產(chǎn)生的滲濾液進入機械蒸汽再壓縮MVR裝置，產(chǎn)生濃縮液送入垃圾庫焚燒處理，冷凝液回收利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有部分余熱回收的水泥窯協(xié)同處置生活垃圾方法，其特征在于:所述步驟I)中的一次風和二次風經(jīng)空氣預(yù)熱器預(yù)熱送入機械爐排焚燒爐作為助燃風。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶有部分余熱回收的水泥窯協(xié)同處置生活垃圾方法，其特征在于:所述步驟4)中，機械爐排焚燒爐所需的一次風和二次風經(jīng)過空氣預(yù)熱器預(yù)熱至200?220°C，空氣預(yù)熱器的熱源來自垃圾焚燒煙氣余熱或者余熱鍋爐蒸汽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有部分余熱回收的水泥窯協(xié)同處置生活垃圾方法，其特征在于:所述步驟2)中，余熱鍋爐與水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)的窯尾余熱鍋爐共用省煤器，余熱鍋爐主蒸汽參數(shù)與窯尾余熱鍋爐主蒸汽參數(shù)一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的帶有部分余熱回收的水泥窯協(xié)同處置生活垃圾方法，其特征在于:所述步驟4)中，機械蒸汽再壓縮MVR裝置所需蒸汽熱源來自余熱鍋爐蒸汽。
6.實現(xiàn)權(quán)利要求1所述的帶有部分余熱回收的水泥窯協(xié)同處置生活垃圾方法的系統(tǒng)，包括垃圾給料系統(tǒng)、垃圾焚燒系統(tǒng)、爐渣處理系統(tǒng)、滲濾液處理系統(tǒng)、水泥生產(chǎn)系統(tǒng)以及相關(guān)輔助系統(tǒng)，其特征在于，垃圾給料系統(tǒng)包括密閉負壓垃圾庫(2)、給料裝置(4)，所述垃圾庫(2)與風機(18)連接；垃圾庫(2)通過行車抓斗(3)與給料裝置(4)相連，給料裝置(4)與垃圾焚燒系統(tǒng)相連；所述垃圾焚燒系統(tǒng)包括機械爐排焚燒爐(5)，機械爐排焚燒爐(5)依次通過膜式水冷壁(6)、過熱器(8)和水泥窯分解爐(13)連接，水泥窯分解爐(13)與選擇性非催化還原SNCR脫硝裝置(30)相連；所述機械爐排焚燒爐(5)還分別與風機(18)和爐渣處理系統(tǒng)連接；所述滲濾液處理系統(tǒng)包括依次連接的廢液儲槽(19)、過濾器(29)、機械蒸汽再壓縮MVR裝置(20)和濃縮液儲槽(22)，廢液儲槽(19)連接到所述垃圾庫(2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述爐渣處理系統(tǒng)包括依次相連的輸送機(23 )、鐵回收裝置(24 )、鋁回收裝置(25 )、破碎機(27 )和水泥生料庫(28 )相連，鐵回收裝置(24)另一路通過金屬回收室(26)與鋁回收裝置(25)相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述垃圾庫(2)與風機(18)之間還設(shè)有空氣預(yù)熱器。
9.根據(jù)權(quán)利要求6、7或8所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述機械蒸汽再壓縮MVR裝置(20)還連接到冷凝液回收裝置(21)。
【文檔編號】F01K27/00GK104048298SQ201410318754
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】宋紀元, 楊宏宜, 方明, 劉學爐 申請人:南京凱盛開能環(huán)保能源有限公司