1 .工作原理
熱解氣化爐內(nèi)燃燒層次的分布如圖 1 所示。
圖1 工作原理示意圖
熱解氣化爐從上到下, 依次為干燥層、熱解氣化層、燃燒層、燃盡層。
垃圾首先在干燥層由爐膛壁面輻射，高溫?zé)峤鈿饣療煔鈱α饕约?o:p>熱解氣化層導(dǎo)熱三方作用下干燥, 其中的水分揮發(fā)。
干燥后垃圾在熱分解段和氣化燃燒段分解成一氧化碳、氣態(tài)烴類等可燃物進(jìn)入混合煙氣中。熱解氣化后的殘留物( 液態(tài)焦油、較純的碳素以及垃圾本身含有的無機(jī)灰土和惰性物質(zhì)) 進(jìn)入燃燒層充分燃燒。燃燒層沿高度方向可分為氧化區(qū)和還原區(qū)。氧化區(qū)內(nèi)發(fā)生碳、焦油和氧氣發(fā)生劇烈的氧化反應(yīng)，燃燒溫度可達(dá)到850~1000℃，燃燒產(chǎn)生的熱量用來提供還原區(qū)、熱解氣化層和干燥層所需的熱量。還原區(qū)內(nèi)CO2和H2O被熾熱的C還原，產(chǎn)生CO，H2等可燃?xì)怏w，進(jìn)入混合煙
氣中。
燃燒層產(chǎn)生的殘渣經(jīng)過燃盡層繼續(xù)燃燒后, 經(jīng)偏心爐排的機(jī)械擠壓、破碎, 落入灰斗進(jìn)入出灰小車。熱解氣化爐產(chǎn)生的混合煙氣進(jìn)入二燃室燃燒。助燃空氣，以及來自預(yù)干燥段的水蒸汽和低沸點(diǎn)可燃?xì)怏w由熱解氣化爐底部旋轉(zhuǎn)爐排上方一次風(fēng)管送入爐膛。其中，空氣能給燃燒層提供充分的助燃氧。當(dāng)燃燒過程中消耗了大量氧后, 空氣在上行至氣化段和熱分解段時繼續(xù)提供參與反應(yīng)的氧。而干燥產(chǎn)生的水蒸汽可作為熱解氣化層的部分氣化劑。立式爐型和的風(fēng)管送風(fēng)方式滿足了垃圾在關(guān)鍵的熱分解氣化階段溫度和反應(yīng)空氣量( 欠氧和無氧)的條件, 并能使參與反應(yīng)的垃圾維持在這個環(huán)境下足夠的時間。
由此可以看出, 垃圾在熱解氣化爐內(nèi)經(jīng)熱解后實現(xiàn)了能量的兩級分配, 熱解成分進(jìn)入二燃室焚燒, 熱解后的殘留物在熱解氣化爐的燃燒段焚燒, 垃圾的熱分解、氣化、燃燒形成了沿向下運(yùn)動方向的動態(tài)平衡, 在投料和排渣系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的外部條件下, 爐內(nèi)各反
應(yīng)段的物理化學(xué)過程也連續(xù)、穩(wěn)定地進(jìn)行, 因此熱解氣化爐可以連續(xù)地、正常地運(yùn)轉(zhuǎn)。
煙氣進(jìn)入二燃室后向上折流90°，與1級燃燒器提供的高溫旋流空氣充分混合，并繞著二燃室中心旋風(fēng)器旋轉(zhuǎn)，增加氣體在二燃室的湍流程度，并劇烈燃燒；隨后煙氣經(jīng)過4次折流，依次流過2級燃燒器、3級燃燒器和4級燃燒器后，進(jìn)入沉降室除塵。每級燃燒器均能提供的高溫旋流空氣，補(bǔ)充煙氣中的氧氣, 使熱解過程產(chǎn)生的可燃物在二燃室的富氧、高溫條件下充分燃燒。
煙氣在二燃室的停留時間超過2.0s, 焚燒溫度達(dá)到900℃左右。煙氣在二燃室中的運(yùn)動狀況使得二燃室同時起到了離心除塵的作用, 煙氣中夾帶粉塵很大一部分在二燃室的沉降室中收集, 由排灰裝置排出二燃室。
工藝流程
熱解氣化成套設(shè)備由篩選裝置、（磁選裝置）、粉碎裝置、抓斗、蛟龍輸送機(jī)、一燃室、二燃室、旋轉(zhuǎn)爐排、急冷塔、引風(fēng)機(jī)、（布袋除塵器）、煙囪、自動控制系統(tǒng)等組成。
垃圾經(jīng)篩選、磁選、破碎后，由抓斗送入蛟龍輸送機(jī)再輸送至一燃室的進(jìn)料口，到達(dá)烘干段。
該熱解氣化爐的燃燒過程分兩個階段, 階段為缺氧狀態(tài)的熱解氣化和燃燒, 在一燃室內(nèi)進(jìn)行, 工作溫度控制在 750℃ 左右, 使垃圾中的不揮發(fā)的可燃物燃燒, 而可燃的揮發(fā)性氣體則進(jìn)入二燃室; 第二階段為過氧燃燒, 在二燃室內(nèi)進(jìn)行, 工作溫度控制在900-1100℃, 使一燃室送入的可燃?xì)怏w與充足的高溫空氣混合, 形成渦流，充分燃燒產(chǎn)生高溫?zé)煔庠跓煹乐卸啻握哿?，進(jìn)入 1 級和 2 級沉降室除塵后，送入極冷塔快速冷卻, 其工藝流程如圖2 所示.
圖 2 小型垃圾熱解氣化裝置工藝流程方框圖
環(huán)保特性
環(huán)保性能優(yōu)異是本熱解氣化焚燒技術(shù)的, 本技術(shù)與垃圾直接焚燒技術(shù)最根本的區(qū)別就在于熱解氣化焚燒技術(shù)解決了煙氣污染問題, 無二次污染, 煙氣達(dá)標(biāo)排放。尤其對抑制二惡英的產(chǎn)生有顯著效果。
由于爐排直接焚燒是一個強(qiáng)氧化過程, 焚燒過程中會產(chǎn)生大量的SO2、HCl 和 NOx , 同時, 因爐排無法承受 1000℃ 以上的高溫, 使焚燒的工作溫度受到限制，而 1000℃ 以下的焚燒溫度難于使二惡英分解。
熱解氣化焚燒技術(shù)的核心就是可抑制二惡英。其一，在二燃室內(nèi),采用過氧燃燒, 將溫度控制在 850-1000℃氣體停留時間大于 2 秒, 能使多氯聯(lián)苯類物質(zhì)、殘?zhí)康热紵纸?，使二惡英殘留量極少。其二，已分解的多氯聯(lián)苯類物質(zhì)在有 CuCl2、C 原子催化的條件下，在250-300℃期間會再合成二惡英。但在一燃室內(nèi), 溫度控制在 600℃至 800℃ , 控制給氧量呈還原氣氛, 銅、鋁、鐵不會氧化, 沒有 CuO等產(chǎn)生也不會有 CuCl2 的產(chǎn)生和存在, 也就沒有使二惡英再合成的催化劑(CuO、CuC12 等化合物), 沒有了 CuCl2 和碳原子的催化，二惡英的合成也就沒有了可能。
同時熱解氣化技術(shù)還能減少 NOx 和 SO2 的排放，這是因為一燃室缺氧燃燒屬還原性氣氛，N、S 極少氧化而被殘留在渣中。而的二燃室設(shè)計確保煙氣形成湍流，與空氣中的氧氣充分混合，所需空氣過量程度低，相應(yīng)地減少了來自空氣的 N 源，使得 NOx 排放降低。
此外，有研究表明，熱解氣化反應(yīng)后，垃圾中含有的氯元素絕大部分轉(zhuǎn)移到固相產(chǎn)物（底渣）中，使得排煙中 HCl 含量大低于常規(guī)生活垃圾焚燒爐的標(biāo)準(zhǔn)限值。
因此,熱解氣化焚燒技術(shù)和環(huán)保性能特別好, 它代表了垃圾焚燒技術(shù)的發(fā)展方向。
各工藝單元結(jié)構(gòu)和功能
預(yù)處理裝置由破碎機(jī)和磁選機(jī)構(gòu)成。破碎機(jī)一方面可將袋裝的垃圾破袋、分散，另一方面還能大塊的垃圾破碎成 20cm 左右大小，使垃圾在蛟龍輸送機(jī)減小垃圾進(jìn)料堵塞的可能性；磁選機(jī)撿出黑色金屬回收
利用。
進(jìn)料機(jī)構(gòu)由蛟龍輸運(yùn)機(jī)，料箱，抓斗組成，根據(jù)工藝要求, 通過機(jī)械化實現(xiàn)進(jìn)料量和進(jìn)料時間的自動控制或人工控制。
本設(shè)備烘干裝置直接置于一燃室上部三分之一的空間內(nèi)，利用一燃室自下而上的熱量烘干垃圾，預(yù)干燥過程產(chǎn)生的水蒸汽和低沸點(diǎn)可燃?xì)?o:p>體由一次風(fēng)機(jī)送入一燃室爐膛底部參與燃燒層的燃燒及熱解層的熱解氣化。
熱解氣化爐本體采用新型的兩段式燃燒室結(jié)構(gòu)，主要由一個立式圓筒形一燃室和的多腔型二燃室構(gòu)成。通過分別控制兩個燃燒室的通風(fēng)量和爐膛溫度, 達(dá)到在一燃室進(jìn)行缺氧燃燒和熱解氣化, 在二燃室
進(jìn)行過氧燃燒的兩段式熱解氣化燃燒工藝的要求, 使垃圾充分燃燼,達(dá)到消除二次污染的環(huán)保要求。二燃室末端的兩級沉降室，利用重力沉降和折流，進(jìn)一步分離煙氣中的粉塵。
通風(fēng)系統(tǒng)由一次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)及相應(yīng)的風(fēng)煙管道及閥門儀表等附件組成。通過調(diào)節(jié)各風(fēng)機(jī)及通風(fēng)管道上各調(diào)節(jié)閥的開度, 實現(xiàn)對一、二燃燒室送風(fēng)量及爐膛負(fù)壓的控制, 以適應(yīng)燃燒工況的變化;
除渣裝置包括偏心旋轉(zhuǎn)爐排、傳動機(jī)構(gòu)。該裝置所采用的材料和的結(jié)構(gòu), 可以使焚燒爐進(jìn)行機(jī)械化除渣和連續(xù)運(yùn)行，遇到破碎不了的結(jié)渣時，爐底排渣裝置可以直接脫離爐體強(qiáng)行除渣;
電氣及自動控制系統(tǒng)包括電控柜及工控器等裝置。整個系統(tǒng)的運(yùn)行工況及相關(guān)工藝參數(shù)可在電腦屏上顯示, 及時控制。
性能特點(diǎn) 分散式處理，每天3-100噸處理量，熱解氣化工藝，投資少、節(jié)能環(huán)保，全國58個案例！
主要特點(diǎn)
城鄉(xiāng)/村鎮(zhèn)生活垃圾處理系統(tǒng)具有以下主要優(yōu)點(diǎn):
1，排放達(dá)標(biāo)，無二次污染
熱解氣化焚燒過程是在嚴(yán)格控制各階段的溫度及空氣量的條件下完成的，煙氣排放達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。尤其對抑制二惡英的產(chǎn)生有顯著效果，這是本設(shè)備與垃圾直接焚燒技術(shù)的區(qū)別。
2,無需添加輔助燃料
除點(diǎn)火需要借助外界能源外，處理過程中再無需添加任何輔助燃料，即可持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。
3.全自動控制，運(yùn)行穩(wěn)定
通過傳感器信號反饋，經(jīng) PLC 程序自動調(diào)整電機(jī)的啟停及變頻調(diào)速，實現(xiàn)整個運(yùn)行過程的全自動化，使燃燒溫度穩(wěn)定控制。全部指令、實時顯示及監(jiān)控都設(shè)置在控制柜的觸摸屏上，簡單明了，操作方便,運(yùn)行安全可靠，使用壽命長。
4.一體化整體設(shè)計
將中低溫氣化、高溫燃燒和除塵措施有機(jī)統(tǒng)一起來，采用一體化設(shè)計，實現(xiàn)設(shè)備緊湊、小型化、便于安裝和操作。
5.垃圾處理范圍廣，運(yùn)行成本低，經(jīng)濟(jì)效益顯著
垃圾收集后簡單分類即可直接處理,可以焚燒各種類型的垃圾,應(yīng)用范圍很廣。正常操作只需 2-3 人，耗電量少，無需另設(shè)除塵裝置，維護(hù)成本低，,還可充分回收垃圾的熱能, 生產(chǎn)熱水、蒸汽, 經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。
6.技術(shù)靚點(diǎn):的內(nèi)置型預(yù)干燥裝置
利用一燃室熱量初步預(yù)熱干燥垃圾，提高入爐垃圾的溫度和熱值，降低爐膛干燥層高度，提高對高水分垃圾的適應(yīng)性。的一次風(fēng)送風(fēng)方式與通常的熱解氣化爐不同，本設(shè)計一次風(fēng)包含空氣、預(yù)干燥產(chǎn)生的水蒸汽和低沸點(diǎn)可燃?xì)怏w，由一次風(fēng)機(jī)送入爐內(nèi)。一次風(fēng)管掩埋在燃燒的物料內(nèi)，從向上、向下和徑向三個方向為熱解氣化層、燃燒層、燃盡層、提供氣化劑（水蒸汽），氧氣和輔助燃料（可燃氣體），使燃燒更劇烈充分，提高煙氣中可燃成分含量。
的可燃?xì)狻煔庖龇绞?/strong>
常規(guī)固定床熱解氣化爐，可燃?xì)狻煔庖鲋饕巧衔胶拖挛?o:p>式兩種。上吸式采用在爐膛壁面開孔引出煙氣的方法，由于引出孔靠近干燥層，可燃?xì)庵兴帧⒔褂秃扛?。下吸式由爐排下方引出煙氣，由于流經(jīng)灰渣層，煙氣中攜帶粉塵量大。本熱解氣化
爐中煙氣由內(nèi)置于爐膛，淹沒在物料中的煙管引出，其作用：
1）迫使干燥層產(chǎn)生的水蒸汽折返穿過熱解氣化層和熾熱的燃燒層，降低水分含量，提高煙氣熱值；
2）迫使熱解產(chǎn)物折返，通過熾熱的燃燒層，使其中含有的長鏈碳?xì)浠衔铮ㄈ缃褂停┝呀猓?o:p>減少煙氣中焦油的含量；
3）迫使上行高溫?zé)煔庹鄯担档蜔煔庵?o:p>粉塵濃度。
的多腔體二燃室設(shè)計
二燃室內(nèi)設(shè) 4 個特制的燃燒裝置，燃燒裝置上分布的多個二次風(fēng)口及中心旋風(fēng)器，使進(jìn)入的二次空氣形成渦流，可燃成分與氧氣得到充分的混合，燃燒劇烈。煙氣在二燃室的流程需經(jīng)過 3 次 90°折流和 2 次180°折流，減緩了流動速度，延長了煙氣在二燃室內(nèi)的停留時間（≥2s），從而確保煙氣中的可燃成分充分燃燒，抑制持久性有機(jī)污染物產(chǎn)生，降低煙氣中粉塵濃度，達(dá)到垃圾無害化處理的目標(biāo)。
環(huán)保在線