利用流化床混合焚烧农林废弃物、污泥及生活垃圾的方法专利检索
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技术领域
本发明属能源环境工程技术领域，具体涉及一种利用利用流化床混合焚烧处理农林废弃物、污泥及城市生活垃圾的方法。
背景技术
随着经济的发展和城市化的进程，城市生活垃圾的产量日益增加。大量的城市生活垃圾对人们生活环境和城市发展造成了巨大的压力和危害，如何实现城市生活垃圾无害化、减量化和资源化的“三化”处理已成为研究的焦点。2008年我国城市生活垃圾清运量达到了1.74亿吨，日均生活垃圾处理量为31.53万吨，生活垃圾无害化处理率达66.03％，城市垃圾数量快速增长已成为当前我国面临的四大环境污染之一。
城市垃圾通常的处理方法有填埋、堆肥和焚烧等，实践证明，填埋和堆肥两种方法不仅占用大量土地，耗用时间长，而且垃圾的渗滤液对填埋场及堆肥场附近环境会造成严重影响，破坏生态环境。采用焚烧方法处理城市生活垃圾是目前国内外一种比较先进的垃圾处理方法，它能使垃圾处理有效无害化、减量化和资源化，并可将其产生的能量用于发电，因而成为当今处理城市生活垃圾的主流。
截至2007年底，中国垃圾焚烧发电厂总数已达75座，其中建成50座，在建25座。2008年，上海1亿千瓦时垃圾发电项目、成都九江环保发电厂、温岭35千伏垃圾焚烧发电厂、邯郸市垃圾填埋气回收利用发电项目等项目已陆续开工建设。据统计，日本超过70％的城市生活垃圾用焚烧法处理，已有151座垃圾流化床焚烧炉发电厂在运行。但由于目前我国城市生活垃圾热值低、水分高，致使在焚烧炉中焚烧时着火困难、燃尽度低、焚烧工况不稳定，减量缩容及污染物排放控制效果差。垃圾焚烧处理企业往往需要添加一定量的煤与城市生活垃圾混烧或向炉膛内喷入燃油助燃，以达到预期的垃圾处理效果和排放指标。
采用流化床燃烧技术处理城市生活垃圾，是一种简单、有效、可行的废物处理方法。尤其是我国的垃圾热值相对偏低，要实现其高效稳定燃烧，流化床焚烧技术无疑是最佳选择。它一方面大大减少了城市生活垃圾的体积和数量、实现减量化，并使之无害化；另一方面还回收了城市生活垃圾本身的一部分热量，实现无害化。
污泥是种固态、半固态及液态的废弃物，含有大量的有机物、重金属以及致病菌和病原菌等，不加处理任意排放，会对环境造成严重的污染。据不完全统计，目前我国污水处理厂每年产生的湿污泥约900万吨，预计未来5年内每年将产生湿污泥2700万吨。目前国内对污水处理厂污泥大多采取抛弃、填埋等简单处理方式。污泥焚烧发电处理可以达到其他方式不能达到的减量化、无害化和资源化效果，已成为污泥资源化利用的主导方向。
污泥焚烧主要可分为两大类：一类是将脱水污泥直接送焚烧炉焚烧。通常污泥含水率高达98％以上，脱水后含水率为80％左右，从而使热值有一定程度的提高，但仍不能达到自维持燃烧的程度，需要添加一定量的煤与污泥混烧，以提高污泥焚烧效率、减小污染物排放，但同时消耗了煤炭等宝贵资源。另一类是将污泥深度脱水后再直接焚烧，但是深度脱水成本太高，直接提高了污泥处理成本。
农林废弃物是农业及林业生产的副产品，产量大、分布广，是一种重要的可再生及洁净能源。我国每年农业废弃物的产量达7.5亿吨，主要包括稻秆、麦秆、玉米秆、棉秆、稻壳及花生壳等。我国每年林业废弃物的产量约5.6亿吨，主要包括果树枝条、树叶、废木材和木屑等。长期以来，农林废弃物的利用并未引起人们的高度重视，浪费现象十分严重，主要用于炊事，部分用于饲料和造纸原料，一部分用于堆沤还田。还有约2.2亿吨剩余秸秆未被合理利用，其中绝大部分被农民就地焚烧造成大量的资源浪费。多年以来，每到夏收、秋收季节，村村点火，处处冒烟，危及交通安全，危害居民健康，田野焚烧秸秆已成为社会一大公害。因此，农林废弃物利用问题已不仅仅是一个环境保护和资源综合利用问题，而且已关系到了人民群众的健康及生命财产安全。
发明内容
技术问题：本发明要解决的技术问题是提供一种成本低、能够显著提高流化床垃圾焚烧炉的燃烧效率、解决污泥造成的污染问题、资源化利用农林废弃物、降低污染物尤其是重金属及二噁英的排放和减少化石能源的消耗且易于实施的利用流化床混合焚烧处理农林废弃物、污泥及城市生活垃圾的方法。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：
一种利用流化床混合焚烧农林废弃物、污泥及生活垃圾的方法，提供焚烧所需的流化床焚烧炉，将农林废弃物、污泥与生活垃圾在流化床焚烧炉内混合燃烧，采用农林废弃物点火，当炉内温度达到850℃时，向炉内加入生活垃圾及污泥实现混烧；其中掺烧农林废弃物在混合燃料中的质量百分比为40％以内，掺烧污泥在混合燃料中的质量百分比为30％以内，流化床焚烧炉内燃烧温度控制在850℃～950℃，焚烧产生的烟气在炉内停留时间控制在2秒以上。
优选的，所述的农林废弃物为秸秆或谷壳或鸡粪等农业废弃物，或果木枝条或树叶或废木材或蔗渣或糖渣或木屑等林业废弃物。
优选的，所述的污泥为市政污泥或工业污泥。
优选的，污泥不需深度脱水即可与农林废弃物及城市生活垃圾混烧。
优选的，生活垃圾入炉前须进行分拣及粉碎等处理，破碎到小于150mm后通过螺旋给料机送入流化床密相区焚烧。
优选的，农林废弃物入炉前，应将其破碎到小于150mm后通过螺旋给料机送入流化床密相区焚烧。
优选的，采用适当倾角的倾斜布风板和大排渣口，同时采用非均匀布风，利用流化风的差速在床层内形成床料一定的横向运动，推动大块不燃物向排渣口移动，实现连续排渣。
优选的，向炉内加入石灰石可以实现脱硫和固氯。
有益效果：
1、在流化床垃圾焚烧炉内实现农林废弃物、污泥及城市生活垃圾混烧发电，在提供一种清洁新能源的利用方法的同时，综合资源化处理城市生活垃圾、污泥及农林废弃物，节省煤炭等宝贵化石能源，并节省新建污泥及秸秆焚烧发电厂的投资，周期快、操作性强。
2、污泥不需深度脱水即可与农林废弃物及城市生活垃圾混烧，大大节省了污泥焚烧发电的成本。
3、农林废弃物及污泥的掺烧使得城市生活垃圾的着火点降低，解决城市生活垃圾含水率高和成份不稳定带来的燃烧问题。提高垃圾焚烧炉炉膛温度，使炉膛燃烧温度在850℃～950℃的合适范围，改善垃圾焚烧工况稳定性。
4、农林废弃物的挥发份含量高，硫和氮含量低及其自身的固氯、固硫特性，掺烧农林废弃物显著减小焚烧烟气中SO2、NOx、HCl、重金属及二噁英等污染物的排放，符合国家发展循环经济的政策。
5、解决农林废弃物露天焚烧带来的环境污染问题。
6、解决污泥带来的环境污染问题。
附图说明
图1为垃圾流化床焚烧炉掺烧农林废弃物及污泥发电系统图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
本发明的一种利用炉排炉混合焚烧处理农林废弃物、污泥及城市生活垃圾发电的系统。如图1所示，本发明提供的混合焚烧方法用于发电的系统主要包括：
燃料储运及破碎系统：主要作用是将农林废弃物、污泥及城市生活垃圾收集、储运至焚烧发电厂，并对生活垃圾进行分拣处理，使其尺寸、状况均一化，破碎到小于150mm；将农林废弃物破碎到小于150mm。
焚烧系统：将农林废弃物、污泥及城市生活垃圾按一定比例送入焚烧炉，在流化床焚烧炉内物料的可燃组分燃烧转化为热能，不可燃组分转化为灰渣排放后收集综合利用。
能量转化系统，热能转化为电能：混合物料燃烧产生的热能通过介质水吸收成高品质蒸汽，蒸汽推动汽轮机带动发电机发电，实现热能向电能的转化。
烟气处理系统：将混合物料燃烧产生的烟气进行净化处理，达标排放。灰渣资源化处理系统：将混合物料燃烧产生的灰渣收集，进行资源化处理、利用。
主要循环工艺流程：农林废弃物、污泥及城市生活垃圾→收集至焚烧发电厂→卸入储料仓→对城市生活垃圾进行分选及破碎处理，对农林废弃物进行破碎处理→按一定比例投入焚烧炉→混合物料在焚烧炉内燃烧产生热能→介质水吸收热能成为蒸汽→蒸汽在过热系统中继续吸收热量提高汽水品质→品质合格的蒸汽通过蒸汽管道进入汽轮机推动汽轮机做功→汽轮机带动发电机发电并最终转化为电能→通过变压器和输送线路输出满足居民生产生活需要。
在垃圾焚烧发电厂内实施该发明，不用专门进行大规模的技术改进和设备改装就可以实现农林废弃物、污泥与城市生活垃圾的混合燃烧发电。本发明经大量试验研究发现农林废弃物、污泥与城市生活垃圾混合燃烧，各项运行数据和指标均达到良好的效果。
本发明提供的利用流化床混合焚烧农林废弃物、污泥及生活垃圾的方法为：提供焚烧所需的流化床焚烧炉，将农林废弃物、污泥与生活垃圾在流化床焚烧炉内混合燃烧，采用农林废弃物点火，当炉内温度达到850℃时，向炉内加入生活垃圾及污泥实现混烧；其中掺烧农林废弃物在混合燃料中的质量百分比为40％以内，掺烧污泥在混合燃料中的质量百分比为30％以内，流化床焚烧炉内燃烧温度控制在850℃～950℃，焚烧产生的烟气在炉内停留时间控制在2秒以上。
在一个优选实施例中，所述的农林废弃物为秸秆或谷壳或鸡粪等农业废弃物，或果木枝条或树叶或废木材或蔗渣或糖渣或木屑等林业废弃物。
在一个优选实施例中，所述的污泥为市政污泥或工业污泥。
在一个优选实施例中，污泥不需深度脱水即可与农林废弃物及城市生活垃圾混烧。
在一个优选实施例中，生活垃圾入炉前须进行分拣及粉碎等处理，破碎到小于150mm后通过螺旋给料机送入流化床密相区焚烧。
在一个优选实施例中，农林废弃物入炉前，应将其破碎到小于150mm后通过螺旋给料机送入流化床密相区焚烧。
在一个优选实施例中，采用适当倾角的倾斜布风板和大排渣口，同时采用非均匀布风，利用流化风的差速在床层内形成床料一定的横向运动，推动大块不燃物向排渣口移动，实现连续排渣。
在一个优选实施例中，向炉内加入石灰石可以实现脱硫和固氯。
实施例1：
由于农林废弃物挥发分含量高、着火温度较低，当床料加热至400℃时，即可从加料口加入切碎长度在150mm以内的秸秆或谷壳等燃料，燃料入炉后着火燃烧，床温迅速上升，关闭启动燃料(柴油或天然气)系统，当床温升至850℃时以后，按照一定质量比例加入污泥及城市生活垃圾实现混烧，调节一、二次风风量，逐步将床温调整到850℃～950℃。
实施例2：
城市生活垃圾含水率高、热值低。污泥的含水率及成份复杂，热值相差较大，在实际垃圾焚烧运行过程中，农林废弃物的具体掺烧比例应根据垃圾及污泥的品质灵活调节。北方垃圾含水率高、可燃成分低，热值约为700kcal/kg时，麦秆、稻秆、棉秆、稻壳及果木枝条等农林废弃物的掺烧比例可达30％-40％，使混合燃料的热值提高到1200kcal/kg以上；在垃圾、污泥品质较好时，热值约为1200kcal/kg时，农林废弃物的掺烧比例在10％以内；焚烧炉内燃烧温度维持850℃～950℃范围，烟气在炉内的停留时间大于2秒，从而提高垃圾燃烬率，降低污染物排放，提高锅炉燃烧效率。
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