[发明专利]垃圾热量资源的充分利用

说明书

1所属技术领域

本发明属于垃圾焚烧时如何充分利用垃圾内所含热量资源的问题，根据热工原理在热量转化过程中低品质能量仅能部分转化为高品质能量的原理[1]P.86提出并举例说明当今广泛采用在垃圾焚烧处理过程中配置垃圾发电系统的工艺流程并不合理，该垃圾焚烧工艺流程中具有仅能收回垃圾中的很少量热量资源的极为严重的缺点。本说明书中并进一步举例指出如果采用垃圾焚烧后的烟气在预热助燃空气后再引入污泥浆烘干塔中烘干污泥浆，然后再引入烘干潮湿垃圾的回转窑中烘干潮湿垃圾的垃圾焚烧工艺流程时垃圾热量利用率将高出垃圾发电工艺流程达3倍以上，因此应该是今后垃圾焚烧工艺的发展方向。在焚烧炉中只焚烧烘干后的生活垃圾时就能充分将焚烧炉的炉底面积完全用于垃圾的焚烧，从而能大幅度的提高焚烧炉内的温度水平和垃圾的焚烧速度，能成倍的大幅度提高焚烧炉焚烧垃圾的能力。废除发电工艺后就能同时取消设置在高温炉膛内的大规模吸热的水冷壁低温结构，这不仅能进一步提高炉膛内的温度，而且更有利于防止二恶英直接沿水冷壁附近的低温，低烟气粘度空间区域直接逸出炉外。此外较高的炉膛温度完全能允许采用可燃垃圾与不可燃垃圾的混合燃烧工艺，从而不必在垃圾焚烧前再设置单独的垃圾分拣工序。由于焚烧烘干后的垃圾时火焰稳定性很高，因此炉膛内更不必采用搅动性很强烈的往复式炉排，而仅需采用快装锅炉中广泛采用的链式炉排，这非常有利于大幅度提高炉排的可靠性和运行寿命，并减少炉膛内的飞灰浓度，非常有利于垃圾的彻底燃烬。 

2.背景 

2.1发电 

现代垃圾焚烧炉由于垃圾处理量大，必须考虑焚烧过程中垃圾热资源的回收利用问题，为此大多数大型垃圾焚烧炉皆配以发电装置，借以收回垃圾焚烧过程中产生的部分热能。但根据热工原理，各种能量的存在形式均具有相应的能量品质属性。当涉及到不同品质能量间的热工转化过程时，实际上可以转化的能量百分比主要与转化前后能量的品质属性差别有关。生活垃圾含水量高，热值波动性大，焚烧温度低，属于低劣品质的能量级别，而电能则属于高能量级别的能源。大量发电厂的运行实践早已证明即使在采用比较理想的矿物燃料的设备先进的大规模发电厂中燃料中的热能转化为电能的比率也仅仅为30～35％左右[2]P.24，无数垃圾焚烧炉建成后的运行实践更同样能证明垃圾焚烧时所含的大量热能实际上仅仅约20％左右能转化为电能。这表明在垃圾焚烧厂投资中占着很大比例的发电系统在运行过程中实际上仅仅能回收垃圾内很少量的热能，从而使垃圾热资源的利用率远远低于投资者的期望值。此外发电所需蒸汽通常系从直接安装在垃圾焚烧炉高温炉膛内的水冷壁处直接吸收炉膛内的大量辐射热，这种直接从炉膛内吸热的蒸汽生产方式会大幅度的降低炉膛内的温度水平，从而延缓垃圾的焚烧速度，降低焚烧炉的处理能力，并且不可避免的会使剧毒的二恶英沿着水冷壁附近的低温，低粘度区域从容逸出炉外。 

2.2烘干 

生活垃圾含水量很高，通常水分含量可达潮湿垃圾重量的50％～65％左右，虽然如此，但潮湿垃圾仍然能直接投入焚烧炉内进行边烘干边焚烧的粗糙焚烧作业，必须指出这仍是迄今为止一直在广泛使用的非常落后的垃圾焚烧处理模式。这实质上是将二种反应性质完全不同并互相抵触的垃圾烘干工序与垃圾焚烧工序合并在同一炉膛内进行的粗劣作业过程。垃圾烘干为吸热工艺，待烘干的潮湿垃圾大量堆积在高温炉膛内势必会大幅度的降低炉膛内的温度水平，使炉膛内空气过剩系数上升，并影响垃圾焚烧速度。此外垃圾烘干工艺，要求对堆积在炉膛内的潮湿垃圾不停顿的进行搅拌动作，但炉排的频繁搅拌动作会影响到已经着火的垃圾火焰的稳定性，不利于已着火垃圾的稳定燃烧，并会使焚烧中的垃圾难于完全燃尽，并使炉膛内飞尘大幅度增加。由此可见将垃圾烘干与垃圾焚烧这二种互相抵触的工艺合并在同一炉膛内进行。不仅会大幅度降低炉膛温度，延缓垃圾的焚烧速度，影响焚烧火焰的稳定性，过分激烈的搅拌动作还会影响垃圾的彻底燃尽。 

2.3分拣