[发明专利]一种烟气污染物零排放的垃圾焚烧处理系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于环保设备及垃圾处理技术技术领域，特别涉及垃圾的富氧燃烧和污染物回收处理的一种烟气污染物零排放的垃圾焚烧处理方法及系统。

技术背景：

各垃圾焚烧电厂为达到各国的烟气排放标准，减少民众对焚烧技术的质疑和排斥，投入大量的人力、物力、财力对其系统进行改进和优化，采用了昂贵而庞大的尾气净化系统，目前国内最常见的烟气净化工艺采用“半干法+活性碳喷射+布袋除尘”方案，专门对焚烧尾气进行处理，不仅大幅度提高了垃圾焚烧的费用，严重削弱了垃圾焚烧的技术优势，而且二次污染问题还是没有得到彻底解决，给焚烧技术的推广应用带了了巨大阻碍。随着经济的发展，人们对环保要求的进一步提高，排放标准也会不断提高，目前我国对垃圾电厂的NOx排放和温室气体的减排已经提上议程，垃圾焚烧的烟气处理越来越复杂，垃圾焚烧厂必将不堪重负。

发明内容：

针对上述问题，本发明的目的是提供一种烟气污染物零排放的垃圾焚烧处理方法及系统。

一种烟气污染物零排放的生活垃圾焚烧处理系统，该系统包括焚烧炉、余热锅炉、布袋除尘器、空分装置、气-气换热器、第一冷凝器、第一压缩机、第二冷凝器、第二压缩机、第三压缩机、汽轮发电机组和第三冷凝器，其中，空分装置的氧气出口和气-气换热器相连，焚烧炉上配置有余热锅炉和汽轮发电机组，余热锅炉的主蒸汽管与汽轮机发电机组相连，余热锅炉的尾部烟气出口与布袋除尘器相连，布袋除尘器的烟气出口分别与焚烧炉和气-气换热器相连，气-气换热器的氧气出口和焚烧炉一次风进口相连，气-气换热器的烟气出口依次和第一冷凝器、第一压缩机、第二冷凝器、第二压缩机、第三冷凝器和第三压缩机相连，所述第一冷凝器上设有过滤器。

上述系统进行垃圾焚烧处理的方法，该方法包括如下步骤：空气经空分装置分离出氧气进入气-气换热器，空分装置的副产品高纯氮气可以直接作为商品出售。废弃物在焚烧炉中焚烧，余热锅炉出来的蒸汽进入汽轮发电机组，进行余热利用发电，焚烧发电可用于空分装置、第一压缩机、第二压缩机和第三压缩机的动力驱动；余热锅炉尾部出来的烟气进入布袋除尘器，经布袋除尘器处理后的烟气一部分作为再循环烟气返回焚烧炉，另一部分烟气进入上述气-气换热器与来自空分装置的氧气换热，换热后的氧气通入焚烧炉，换热后的烟气进入第一冷凝器冷却，析出含HCl的水分(稀盐酸)，过滤器捕捉固态二噁英等微细颗粒，第一冷凝器出来的烟气经第一压缩机升压到1～2MPa，冷却到常温后进入第二冷凝器中析出稀硫酸，再通过第二压缩机对烟气进行升压2.5～3.5MPa，冷却到常温，经第三冷凝器析出稀硝酸，再经第三压缩机升压到6.5～7.5MPa，得到高纯度的液态CO₂。

所述废弃物通常为生活垃圾、医疗垃圾和污泥。

空分装置的空气可以是来自新鲜空气，也可以是来自于垃圾池空间处理过的空气。

本发明的有益效果为：

1)本发明是通过空分装置来制取氧气，使焚烧炉在燃烧过程中通入过量的氧气，提高燃烧温度，并混入再循环烟气，调节燃烧温度，充分提高焚烧炉内烟气的混合程度，使垃圾处于“3T”(合适的燃烧温度(Temperature)、良好的湍流度(Turbulence)以及充分的反应时间(Time))控制状态，从而使垃圾燃烧更为充分，减少了飞灰中碳含量，从而拟制了二噁英的气相反应生成途径，并且大大节省助燃燃料，降低运行成本。这种富氧垃圾燃烧只得到巨大数量的含有多种杂质气体的CO₂气体，以CO₂为主的烟气经冷却、净化、压缩液化，最终得到高纯度的CO₂。

2)空分装置将氮气和氧气分离，氮气回收利用，氧气经气-气换热器加热后通入焚烧炉，这样提高了燃烧温度，减少了固体不完全燃烧损失Q₄和气体未完全燃烧损失Q₃，因为氮气没有进入燃烧空间，大大减少了排烟热损失Q₂，燃烧热效率大大提高，使垃圾可以在不掺煤或者掺油助燃的情况下燃烧，大大节省成本，同时，氮气不参与燃烧也使氮氧化物的生成概率大大减少。

3)由于采用了部分烟气再循环，烟气排放体积减少，使排烟损失减少，从而也提高了焚烧的热效率。

4)最终得到高纯度的CO₂可作为化工产品利用或者用于油井驱油或地质埋存，其他的如SO₂、HCl、NO等做回收处理，二噁英等剧毒物质分类收集并报送资质的单位统一处理。垃圾焚烧电厂将不再排放任何气体污染物，彻底解决垃圾焚烧的二次污染，达到烟气零污染排放。