一种秸秆生活垃圾协同处理燃气清洁燃烧的方法

技术领域

本发明涉及废弃物处理技术领域，尤其涉及一种秸秆生活垃圾协同处理燃气清洁燃烧的方法。

背景技术

与城市相比，由于处理能力和基础设施相对滞后，农村生活垃圾难以获得全部、及时和有效的处理，给大气、土壤和水体带来污染，并产生一系列其他农村环境卫生问题。

作为农村另一大废弃物秸秆，田间焚烧秸秆的情况仍时有发生，给大气、带来污染。

生活垃圾热解技术能有效实现生活垃圾的资源化、减量化和无害化，秸秆捆烧能作为燃料替代燃煤锅炉进行燃烧供热，上述两种方法的结合能有效实现农村秸秆、垃圾废弃物的资源化、无害化利用，同时减少农村地区供暖成本。

但协同处理在实际运行过程中，当生活垃圾得到的热解气未进行保温或热解气燃烧温度过低时则容易造成混合燃气的燃烧效率低且易产生二噁英等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种秸秆生活垃圾协同处理燃气清洁燃烧的方法，本发明提供的方法具有较高的热解气燃烧效率且能够有效避免二级烟气产生二噁英，实现协同处理的燃气高效率的清洁燃烧。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种秸秆生活垃圾协同处理燃气清洁燃烧的方法，包括以下步骤：

将秸秆进行缺氧燃烧，得到挥发分气体；

将生活垃圾进行隔氧热解，得到热解气，所述隔氧热解的温度为900~1000℃；

将所述热解气进行保温后与所述挥发分气体混合得到初始烟气，将所述初始烟气进行一级燃烧和二级燃烧，得到二级烟气；

所述保温后的温度为900~1000℃；

所述一级燃烧的温度为950~1100℃，所述二级燃烧的温度为850~1000℃。

优选的，所述缺氧燃烧时的过量空气系数为0.8~0.85，所述缺氧燃烧的温度为650~750℃。

优选的，所述一级燃烧时的氧含量为8~13%，所述一级燃烧的时间为2~3s。

优选的，所述一级燃烧时的过量空气系数为1.2~1.3。

优选的，所述二级燃烧时的氧含量为10~14%，所述二级燃烧的时间为1~2s。

优选的，所述二级燃烧时的过量空气系数为1~1.2。

优选的，所述挥发分气体包括H

优选的，所述隔氧热解前，还包括对所述生活垃圾进行干燥，所述干燥的温度为150~200℃，所述干燥的时间为2~3h。

优选的，得到二级烟气后，还包括将所述二级烟气用于对所述生活垃圾隔氧热解时进行加热，得到换热烟气。

优选的，得到换热烟气后，还包括将所述换热烟气用于对所述生活垃圾干燥时进行加热。

本发明提供了一种秸秆生活垃圾协同处理燃气清洁燃烧的方法，包括以下步骤：将秸秆进行缺氧燃烧，得到挥发分气体；将生活垃圾进行隔氧热解，得到热解气，所述隔氧热解的温度为900~1000℃；将所述热解气进行保温后与所述挥发分气体混合得到初始烟气，将所述初始烟气进行一级燃烧和二级燃烧，得到二级烟气；所述热解气进行保温后的温度为900~1000℃；所述一级燃烧的温度为950~1100℃，所述二级燃烧的温度为850~1000℃。本发明通过设置隔氧热解的温度为900~1000℃、得到热解气进行保温，保温后的温度设置为900~1000℃，将热解气和挥发分气体混合后进行一级燃烧和二级燃烧，其中一级燃烧的温度设置为950~1100℃，二级燃烧的温度设置为850~1000℃，能够使本发明提供的秸秆生活垃圾协同处理燃气进行充分有效燃烧，不仅热解气燃烧效率高且不产生二噁英等有害气体，实现秸秆和生活垃圾高效清洁的燃烧处理。由实施例的结果表明，本发明提供的方法热解气的燃烧效率高达97.3%，且排放的二级烟气中不含二噁英。

附图说明

图1为本发明实施例提供的秸秆生活垃圾协同处理燃气清洁燃烧的方法工艺路线图；

图2为本发明实施例提供的秸秆生活垃圾协同处理燃气清洁燃烧的方法控制路线图；

图3为本发明实施例提供的秸秆生活垃圾协同处理燃气清洁燃烧的方法燃烧稳定时，排放烟气进行采样后测得的挥发性有机物的色谱图；

图4为本发明实施例提供的秸秆生活垃圾协同处理燃气清洁燃烧的方法燃烧稳定时，排放烟气中挥发性有机物质量浓度排名前十的物质的含量。

具体实施方式

本发明提供了一种秸秆生活垃圾协同处理燃气清洁燃烧的方法，包括以下步骤：

将秸秆进行缺氧燃烧，得到挥发分气体；

将生活垃圾进行隔氧热解，得到热解气，所述隔氧热解的温度为900~1000℃；

将所述热解气进行保温后与所述挥发分气体混合得到初始烟气，将所述初始烟气进行一级燃烧和二级燃烧，得到二级烟气；

所述热解气进行保温后的温度为900~1000℃；

所述一级燃烧的温度为950~1100℃，所述二级燃烧的温度为850~1000℃。

本发明将秸秆进行缺氧燃烧，得到挥发分气体；本发明对所述秸秆的来源没有特殊要求，本发明优选对所述秸秆进行前处理，所述前处理优选包括粉碎和打捆，本发明对所述粉碎和打捆的具体实施方式没有特殊要求，在本发明中，所述秸秆优选以秸秆捆的方式使用。

在本发明中，所述秸秆（单捆秸秆）的进料量优选为300~470kg/h，更优选为380~450kg/h。

在本发明中，所述缺氧燃烧优选在燃烧室中进行，所述缺氧燃烧时的过量空气系数优选为0.8~0.85，更优选为0.8，本发明优选通过风机控制所述缺氧燃烧时的过量空气系数；在本发明中，所述缺氧燃烧的温度优选为650~750℃，更优选为680~720℃，最优选为700~710℃；在本发明中，所述缺氧燃烧（单捆秸秆）的时间优选为10~15min，更优选为11.5~13min。

在本发明中，所述缺氧燃烧优选采用顺流燃烧的方式进行，本发明对所述顺流燃烧的具体实施方式没有特殊要求。

在本发明中，所述挥发分气体优选包括H

本发明将生活垃圾进行隔氧热解，得到热解气，所述隔氧热解的温度为900~1000℃；本发明对所述生活垃圾的来源没有特殊要求；所述隔氧热解前，本发明优选还包括对所述生活垃圾进行干燥；本发明优选对所述生活垃圾进行干燥之前，对所述生活垃圾进行前处理，在本发明中，所述前处理优选包括：依次进行分选和脱水，本发明通过分选将可回收垃圾回收，本发明对所述脱水的具体实施没有特殊要求，在本发明中，所述前处理完成后，所述生活垃圾的含水率优选为＜30%，更优选＜25%；本发明通过脱水处理能够提高所述生活垃圾的热解效率。

在本发明中，所述干燥的温度优选为150~200℃，更优选为180~190℃；所述干燥的时间优选为2~3h，更优选为2.5~2.6h。在本发明中，所述干燥优选在料斗中进行。

本发明优选将所述干燥时产生的干燥烟气进行利用，本发明优选将所述干燥烟气与所述挥发分气体和热解气混合。

本发明通过干燥处理能够提高所述生活垃圾的热解效率。

在本发明中，所述生活垃圾的进料量优选为950~1100kg/h，更优选为1033kg/h。

在本发明中，所述隔氧热解的温度优选为900~1000℃，更优选为950~980℃，在本发明中，所述隔氧热解优选在热解炉中进行，所述隔氧热解的升温速率优选为150~200℃/min，更优选为165~180℃/min；所述隔氧热解的时间优选为35~60min，更优选为40~55min，最优选为50 min。

得到挥发分气体和热解气后，本发明将所述热解气进行保温后与所述挥发分气体混合得到初始烟气。

在本发明中，所述热解气进行保温后的温度优选为900~1000℃，更优选为950~980℃；在本发明中，所述热解气通过热解气管道进行输送，所述热解气管道优选位于所述热解炉内，所述热解气管道优选紧贴所述热解炉内炉壁。

本发明通过控制隔氧热解的温度和热解气保温的温度，能够有效避免热解气温度冷却下降，冷凝形成液态焦油堵塞热解气管道；同时也能够避免在隔氧热解过程中产生的前驱物质低温异相催化生成的二噁英。

在本发明中，所述混合优选在一次燃烧室中进行。在本发明中，所述混合优选通过混合器喷嘴喷出后进行混合，在本发明中，所述混合器喷嘴优选呈圆形布置，所述混合气喷嘴优选呈5~10°切角射入。

得到初级烟气后，本发明将所述初始烟气进行一级燃烧和二级燃烧，得到二级烟气；所述一级燃烧的温度为950~1100℃，所述二级燃烧的温度为850~1000℃。

在本发明中，所述一级燃烧的温度优选为950~1100℃，更优选为980~1000℃；在本发明中，所述一级燃烧时的氧含量优选为8~13%，更优选为9~11.5%，最优选为10~11%；在本发明中，所述一级燃烧的时间优选为2~3s；在本发明中，所述一级燃烧时的过量空气系数优选为1.2~1.3。

在本发明中，所述一级燃烧优选在所述一次燃烧室中进行，所述一次燃烧室中优选设置第一配风喷嘴，所述第一配风喷嘴用于喷射第一空气；在本发明中，所述第一配风喷嘴优选呈圆形布置，所述第一配风喷嘴优选与所述混合气喷嘴呈相反方向的切角射入，所述配风喷嘴射入的角度优选与所述混合器喷嘴的射入角度相同。

本发明通过调整所述一次燃烧室中混合气喷嘴和第一配风喷嘴的射入方向和摄入角度实现初始烟气与第一空气进行旋流燃烧。所述一级燃烧得到的一级烟气经烟气通道输送至二次燃烧室中进行二级燃烧；在本发明中，所述烟气通道中优选设置挡流板，所述挡流板的个数优选为2~3个，本发明优选在所述烟气通道中设置挡流板能够实现一级烟气进行2~3次折流，延长一级烟气在一次燃烧室中的停留时间，使燃烧更加充分。

在本发明中，所述一级烟气的优选为950~1100℃。

在本发明中，所述二级燃烧的温度优选为850~1000℃，更优选为900~950℃；所述二级燃烧时的氧含量优选为10~14%，更优选为11~13%；所述二级燃烧的时间优选为1~2s；在本发明中，所述二级燃烧时的过量空气系数优选为1~1.2。

在本发明中，所述二级燃烧优选在所述二次燃烧室中进行，在本发明中，所述二次燃烧室优选设置第二配风喷嘴，所述第二配风喷嘴用于喷射第二空气；在本发明中，所述第二配风喷嘴优选设置于所述二次燃烧室与所述烟气通道相连接的入口处，所述第二配风喷嘴喷射第二空气时优选与进入所述二次燃烧室的所述一级烟气的流动方向相反，实现一级烟气在所述二次燃烧室中进行扰动燃烧。

本发明通过控制所述一级燃烧和二级燃烧的温度，防止烟气在流动过程中温度降低生成二噁英。

在本发明中，所述二级烟气的优选为850~1000℃。

本发明优选对得到的二级烟气进行热利用。

得到二级烟气后，本发明优选还包括将所述二级烟气用于对所述生活垃圾隔氧热解时进行加热，得到换热烟气；得到换热烟气后，本发明优选还包括将所述换热烟气用于对所述生活垃圾干燥时进行加热；本发明优选将所述换热烟气用于对所述生活垃圾干燥时进行加热后，得到最终混热烟气；在本本发明中，所述最终混热烟气还优选与水进行换热，向外供给热水。

本发明优选将经过热利用后的二级烟气排空。

在本发明中，所述二级烟气优选包括乙烯、乙炔、乙烷、丙烯、乙醛、一氯甲烷、苯、丙酮、丙烷醛和丙烷，不含二噁英。

本发明为了实现秸秆生活垃圾协同处理燃气的高效率清洁燃烧，本发明优选以一级燃烧的温度、一级燃烧的含氧量、二级燃烧的温度和二级燃烧的含氧量的变化为信号对所述秸秆的进料量、生活垃圾的进料量、所述秸秆的缺氧燃烧的过量空气系数和所述一级燃烧的过量空气系数进行反馈，具体反馈路线图如图2所示。

在本发明中，所述反馈（如图2所示）优选为：当所述一级燃烧的温度低于950~1100℃时，在380~450 kg/h范围内增加所述秸秆进料量至所述一级燃烧的温度达到950~1100℃；保持所述一级燃烧的含氧量为8~13%时，在0.8~0.85范围内增大所述所述秸秆的缺氧燃烧的过量空气系数，在1.2~1.3范围内增大所述一级燃烧的过量空气系数，同时在950~1033kg/h范围内，减少所述生活垃圾的进料量。

当所述一级燃烧的温度高于950~1100℃时，在300~380 kg/h范围内减少所述秸秆进料量至所述一级燃烧的温度；同时在1.2~1.3范围内减少所述一级燃烧的过量空气系数以达到950~1100℃。

当所述二级燃烧的温度低于850~1000℃时，在950~1100℃范围内提高所述一级燃烧的温度；保持所述二级燃烧的含氧量为10~14%时，在1~1.2范围内减小二级燃烧时的过量空气系数，同时在950~1033 kg/h范围内，减少所述生活垃圾的进料量。

当所述二级燃烧的温度高于850~1000℃时，在950~1100℃范围内降低所述一级燃烧的温度。

当所述二级烟气的温度高于850~1000℃时，在950~1100℃范围内降低所述一级燃烧的温度；在850~1000℃范围内降低二次燃烧的温度；本发明优选首先在850~1000℃范围内降低二次燃烧的温度以降低二级烟气的温度至850~1000℃，当所述二级烟气的温度仍高于850~1000℃时，本发明优选再在950~1100℃范围内降低所述一级燃烧的温度。

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

如图1所示的工艺流程，将400 kg秸秆经过粉碎和打捆后进入燃烧室进行顺流缺氧燃烧，通过风机控制缺氧燃烧时的过量空气系数优选为0.8，缺氧燃烧的温度为650℃，单捆缺氧燃烧的时间为20min，得到挥发分气体，所述挥发分气体中包括H

将1t生活垃圾进行分选和脱水后在料斗中进行干燥，干燥的温度为150℃，干燥的时间为3h，得到干燥的生活垃圾和干燥烟气。

干燥后的生活垃圾进入热解室进行隔氧热解，隔氧热解的升温速率150℃/min，隔氧热解的温度优选为900℃，隔氧热解的时间为55min，得到热解气。

将热解气通过热洁炉中的热解气管道在保温的条件下输送至一次燃烧室，将挥发分气体和干燥烟气通过烟气管道输送至一次燃烧室，通过一次燃烧室中的混合器喷嘴喷出进行混合，混合器喷嘴呈圆形布置，混合气喷嘴呈5~10°切角射入，得到初始烟气进行旋流一级燃烧，通过一次燃烧室中的第一配风喷嘴喷射第一空气控制一级燃烧时的过量空气系数为1.2，一级燃烧时的氧含量为8%，一级燃烧的温度为950℃，一级燃烧的时间为2.5s，得到，得到温度为950℃的一级烟气。

将一级烟气通过烟气通道输送至二次燃烧室，其中，烟气通道中设置挡3个流板，实现一级烟气进行3次折流后进入二次燃烧室。

一级烟气进入二次燃烧室后，控制二次燃烧室进口处的第二配风喷嘴喷射的第二空气与一级烟气的流动方向相反，进行扰动二级燃烧，二级燃烧时的过量空气系数为1，二级燃烧的温度为850℃，二级燃烧时的氧含量为10%，二级燃烧的时间为1.5s，得到温度为850℃的二级烟气。

将二级烟气对所述生活垃圾隔氧热解时进行加热，换热后得到一次换热烟气后将所述一次换热烟气对所述生活垃圾干燥时进行加热，得到二次换热烟气后排空。

对实施例1得到的二级烟气进采样进行色谱检测，利用苏玛罐进行二级烟气的采集，利用气相色谱质谱联用仪进行监测，色谱检测结果如图3所示，由色谱结果可以得出，二级烟气中包括乙烯、乙炔、乙烷、丙烯、乙醛、一氯甲烷、苯、丙酮、丙烷醛和丙烷，不含二噁英，各组分的质量百分含量如图4和表1所示，且热解气的燃烧效率为97.3%。

表1 实施例1二级烟气中个组分含量

实施例2

如图1所示的工艺流程，将700kg秸秆经过粉碎和打捆后进入燃烧室进行顺流缺氧燃烧，通过风机控制缺氧燃烧时的过量空气系数优选为0.8，缺氧燃烧的温度为750℃，单捆缺氧燃烧的时间为20min，得到挥发分气体，所述挥发分气体中包括H

将2t生活垃圾进行分选和脱水后在料斗中进行干燥，干燥的温度为200℃，干燥的时间为2h，得到干燥的生活垃圾和干燥烟气。

干燥后的生活垃圾进入热解室进行隔氧热解，隔氧热解的升温速率200℃/min，隔氧热解的温度优选为1000℃，隔氧热解的时间为45min，得到热解气。

将热解气通过热洁炉中的热解气管道在保温的条件下输送至一次燃烧室，将挥发分气体和干燥烟气通过烟气管道输送至一次燃烧室，通过一次燃烧室中的混合器喷嘴喷出进行混合，混合器喷嘴呈圆形布置，混合气喷嘴呈5~10°切角射入，得到初始烟气进行旋流一级燃烧，通过一次燃烧室中的第一配风喷嘴喷射第一空气控制一级燃烧时的过量空气系数为1.3，一级燃烧时的氧含量为13%，一级燃烧的温度为1100℃，一级燃烧的时间为2.5s，得到，得到温度为1100℃的一级烟气。

将一级烟气通过烟气通道输送至二次燃烧室，其中，烟气通道中设置挡3个流板，实现一级烟气进行3次折流后进入二次燃烧室。

一级烟气进入二次燃烧室后，控制二次燃烧室进口处的第二配风喷嘴喷射的第二空气与一级烟气的流动方向相反，进行扰动二级燃烧，二级燃烧时的过量空气系数为1.2，二级燃烧的温度为1000℃，二级燃烧时的氧含量为14%，二级燃烧的时间为1.5s，得到温度为1000℃的二级烟气。

将二级烟气对所述生活垃圾隔氧热解时进行加热，换热后得到一次换热烟气后将所述一次换热烟气对所述生活垃圾干燥时进行加热，得到二次换热烟气后排空。

对实施例2得到的二级烟气进采样进行色谱检测，利用苏玛罐进行二级烟气的采集，利用气相色谱质谱联用仪进行监测，色谱检测结果与实施例1的结果相似，且热解气的燃烧效率与实施例1相同。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。