工程項目管理軟件系統(tǒng)

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小型城市垃圾焚燒凈化系統(tǒng)

簡介： 垃圾焚燒及高溫煙氣凈化系統(tǒng)適用于處理小型城市垃圾、醫(yī)療垃圾、工業(yè)垃圾。本專利技術能夠非常有效的焚燒處置各種垃圾，并能夠凈化高溫煙氣中含有的有害微粒，有效去除致癌物質(zhì)二惡英，達到潔凈排放。本專利技術相對于其他同類產(chǎn)品具有不須加濕，完全干燥處理，無設備腐蝕，延長使用壽命及無火災爆炸危險，使用安全的顯著特點。
關鍵字：MCCD 垃圾焚燒高溫煙氣煙氣冷卻塔除塵器

MCCD（MURAMTSU、Compression 、Cleaning 、Dry-type）系統(tǒng)是日本村松風送設備工業(yè)株式會社研發(fā)完成，用于垃圾焚燒及高溫煙氣凈化的專利技術。該專利技術特別適用于處理小型城市垃圾、醫(yī)療垃圾、工業(yè)垃圾。本專利技術完全達到了日本1997年12月1日發(fā)布的國家強制性凈化標準，能夠非常有效的焚燒處置各種垃圾，并能夠凈化高溫煙氣中含有的有害微粒，有效去除致癌物質(zhì)二惡英，達到潔凈排放。本專利技術相對于其他同類產(chǎn)品具有不須加濕，完全干燥處理，無設備腐蝕，延長使用壽命及無火災爆炸危險，使用安全的顯著特點。MCCD自投放市場以來，在日本擁有200多套的豐富業(yè)績，受到日本廣大用戶的認可及高度評價。

1 MCCD系統(tǒng)原理及流程

　　MCCD系統(tǒng)采用中野系列焚燒裝置，多段燃燒，多點控制，氣化熱解作用下將垃圾分解，以達到垃圾“無害化”、“減量化”的處理目的。爐膛設置多段燃燒，符合國標要求的焚燒爐必須要有二燃室的要求，同時，焚燒爐溫度在850⁰C以上，保證垃圾焚燒產(chǎn)生的有害氣體在二燃室內(nèi)停留時間超過2秒鐘。使二惡英分解并減少其前身物質(zhì)合成二惡英的機會，從而最大限度的降低排放煙氣中二惡英的含量。爐膛產(chǎn)生的高溫煙氣直接進入溫水式冷卻塔冷卻，溫水式冷卻塔為間接蒸汽冷卻，可以避免直接冷卻給煙氣帶來大的水分同時冷卻設備簡單，安全穩(wěn)定。為防止高溫煙氣爆炸危險以及減少粉塵對后續(xù)布袋除塵器的沖擊負荷，經(jīng)溫水式冷卻塔冷卻的煙氣直接進入旋風除塵器，在此設備中，煙氣中大顆粒及火星等被去除，保證了布袋除塵器的安全運行。為使煙氣溫度徹底達到布袋處理的要求，在旋風后又加設了高精確度的風冷設備，使煙氣溫度降到200⁰C以下，達到布袋的使用要求。冷卻后的煙氣直接進入布袋除塵器，并在布袋除塵器的前端設置了消石灰和活性炭投加裝置，有效去除煙氣中的酸性氣體、二惡英及重金屬等有害成分。經(jīng)布袋除塵器處理過的煙氣通過煙囪直接排放，排放煙氣完全達到國家標準。

2 MCCD設備組成

2.1 焚燒裝置

　　焚燒裝置是MCCD系統(tǒng)中承擔著高溫氧化熱解垃圾的關鍵性設備。設備的設計參數(shù)是否合理直接影響整個系統(tǒng)能否正常運行，其中爐溫及二燃室的停留時間尤為重要，也是衡量焚燒裝置的關鍵性指標。國家標準-GB18485-2001對處理生活垃圾的焚燒爐制定了如下指標：

項目

煙氣出口溫度⁰C

煙氣停留時間 S

焚燒爐渣熱灼減率 %

出口煙氣中的含氧量 %

指標

≥850

≥2

≤5

6~12

≥1000

≥1

　　必須保證在以上指標的前提下才能有效徹底的使垃圾分解，最大限度的減少二惡英等有害成分的產(chǎn)生。垃圾的熱值一般都比較低，因此國內(nèi)、外在處理垃圾方面的焚燒爐大部分采用煙氣出口溫度大于850⁰C這一標準，延長停留時間大于2秒鐘。MCCD系統(tǒng)采用中野系列焚燒爐，完全滿足上述指標，并根據(jù)不同的垃圾，設計不同的爐形，以達到完全燃燒的目的，并有效抑制危險廢物二惡英的生成。二惡英的生成主要有兩種途徑，一是在爐內(nèi)燃燒初期產(chǎn)生大量的碳氫化合物，與空氣接觸，生成CO₂和H₂O，但接觸不好便產(chǎn)生了二惡英的前身物質(zhì)。二是出爐后，廢氣中存在著的二惡英的前身物質(zhì)在氧化氣氛下，特別是在300^oC左右時，以飛灰中的氯化鐵和碳為催化劑，重新合成二惡英。因此要控制二惡英的產(chǎn)生，必須從焚燒爐著手。最有效的控制措施是“3T1E”控制技術，即：

　　※　　溫度（Temperature）：二惡英及前身物質(zhì)一般在700⁰C以上基本完全分解，設計上保持爐溫高于850⁰C。

　　※　　時間（Time）：煙氣中的二惡英在高溫下分解需要一定的時間，設計保證煙氣在焚燒爐二燃室中的停留時間大于2秒。

　　※　　湍流（Turbulence）：在焚燒爐二燃室設置二次空氣噴嘴，造成空氣湍流效應，使煙氣中未完全燃燒的物質(zhì)與空氣充分接觸燃燒，避免二惡英前身物質(zhì)的生成。

　　※　　過?？諝猓‥xcess air）：太多的過?？諝鈺е路贌郎囟冉档?，過低的過?？諝鈱е路贌煌耆疾焕诙河⒓扒吧砦镔|(zhì)的分解和燃燒，必須選擇合理的過?？諝庀禂?shù)。

　　MCCD采用的是NM型半氣化多段燃燒式焚燒爐，全面的改善了以前的垃圾焚燒爐的缺點；因為是向下氣流的燃燒方式,投入的垃圾程立體而有次序的燃燒的合理構造,使燃燒效率持續(xù)而穩(wěn)定、高。在通常的情況下燃燒量是一定的，而且因為完全燃燒，排出的煙氣中無煙無臭。大多數(shù)的都市的垃圾中混入塑料等能完全燃燒的多種比較突出的特征，從開始垃圾的燃燒就解決一切公害問題。

　　燃燒排放的煙氣無煙、無臭。

　　由于不完全燃燒產(chǎn)生的黑煙在二次燃燒室內(nèi)通過達到完全燃燒使排放的煙氣無煙無臭。

　　1.少量的灰和容易輸灰的構造

　　完全燃燒的垃圾產(chǎn)生極少量的灰，灰斗大約放置17個小時，出灰的用的輸送機在設置在爐外，根據(jù)必要可以放在灰斗內(nèi)。

　　2.輔助燃料費用少，節(jié)省能源

　　與其它型式的焚燒爐相比，中野焚燒爐是輔助燃料使用量少，節(jié)省能源的焚燒爐。

　　3.爐內(nèi)構造

　?。?）立體型下部火焰燃燒。

　?。?）爐內(nèi)被投入的垃圾從爐排下部進行燃燒，火焰從爐排逆向噴射。

　　（3）燃燒時必要的空氣量程立體狀的被供給爐排上堆積的垃圾燃燒所帶的熱量,逐次的向上移動，因為高溫的燃燒火層使垃圾瞬間進行完全燃燒。

　?。?）這種的燃燒方式使水分多的垃圾及塑料等高分子類的垃圾也全部燃燒。

　　4.規(guī)格型號

型號

焚燒能力

(㎏/ h)

爐床面積(m²)

爐子尺寸

投入口直徑

容積

高(㎜)

寬(㎜)

長(㎜)

NM-1

150

1700

1400

2500

750*900

NM-2

300

1900

1500

3300

750*1300

2.1

NM-3

450

2200

1800

4500

1100*1400

3.3

NM-4

600

2300

2000

5500

1300*1500

4.2

NM-5

750

2500

2200

6500

1400*1700

5.3

NM-6

900

2500

2200

7500

1400*1900

6.5

NM-7

1050

2700

2500

7700

1600*1600*2

8.5

NM-8

1200

2800

2500

7900

1600*1600*2

9.0

NM-9

1350

3000

8200

2100*1800*2

11.5

NM-10

1500

3200

3000

8500

2100*1800*2

　　由于焚燒爐采用多段燃燒體系、多點燃燒控制系統(tǒng)，非常巧妙的將“3T1E”控制技術應用于燃燒過程中，在爐內(nèi)垃圾得到了非常充分的燃燒，而且對二惡英及其前身物質(zhì)也作到了有效的分解，大大減少了后續(xù)處理過程中生成二惡英的可能。

2.2 溫水式煙氣冷卻塔

　　850^oC的高溫煙氣必須降溫才能進入布袋除塵器。MCCD系統(tǒng)采用兩級高精度冷卻方式，其中第一級為溫水式煙氣冷卻塔。溫水式煙氣冷卻塔為間接冷卻方式，直接使用蒸汽進行熱交換，靠蒸汽熱來達到冷卻的目的。溫水式冷卻塔不須向煙氣中噴灑水霧、加濕煙氣，保證了煙氣的干燥程度，同時設備中沒用轉(zhuǎn)動部分，大大減少了設備的復雜性，使設備運行穩(wěn)定可靠，降溫效果理想。同時干燥的煙氣更有利于布袋除塵器的運行，因為過高的含水量在高溫工況下導致濾袋水解。

2.3 旋風除塵器

　　經(jīng)由溫水式冷卻塔排出的煙氣中仍然存在含有火苗和火星顆粒的可能，從安全角度考慮，增設了旋風除塵器。旋風除塵器主要承擔了兩方面的作用。一是安全防爆作用，旋風除塵器可以去除火苗及帶火星的顆粒物質(zhì)，防止爆炸及火星燒毀濾袋；二是充當一級除塵的作用，正象前述作用一樣，在旋風除塵器中大的顆粒也同樣被去除，整個煙氣中的粉塵在此設備中將得到40%左右的去除（以大顆粒為主），大大減少了濾袋的負荷，及磨損程度，延長了濾袋的使用壽命，降低了整個系統(tǒng)的運行費用。雖然旋風除塵器的投資不大，但是卻起到了意想不到的效果。無論從哪方面衡量，旋風除塵器的使用都是一個低投入高產(chǎn)出的設備。

2.4 空冷式煙氣冷卻塔

　　經(jīng)溫水式冷卻塔冷卻后的煙氣溫度仍然不能達到布袋除塵器使用要求，正如前面所述，布袋除塵器的濾袋對溫度的要求十分苛刻。溫度過高會燒毀布袋或因煙氣中的某些成分在高溫下加速布袋的腐蝕破損，溫度過低會使煙氣結露，造成清灰難，甚至布袋糊死。因此，高精度的冷卻裝置在整個系統(tǒng)中顯得優(yōu)為重要。MCCD系統(tǒng)采用的第二級冷卻系統(tǒng)---空冷式煙氣冷卻塔就是一種適合需要的高精度冷卻裝置。空冷式冷卻塔是一種機械性的間接冷卻方式，冷卻介質(zhì)與高溫煙氣間接接觸，高溫煙氣以一定的速度在冷卻塔內(nèi)的冷卻管內(nèi)流動，而冷卻空氣在塔箱體內(nèi)流動，冷卻空氣由風機強制性吹入。該冷卻塔的高精度冷卻就是靠調(diào)節(jié)冷卻空氣的吹入量來調(diào)節(jié)的。在冷卻塔的進、出口設有溫度傳感裝置，實時監(jiān)控高溫煙氣進出口溫度，保證溫度在布袋所允許的范圍內(nèi)小量波動。當進口溫度過高時，靠一系列的自動化控制措施，增大進入冷卻塔的冷卻空氣，來加強降溫強度，保證出口溫度在設定值，避免燒毀布袋；當進口溫度過低時，減少冷卻空氣量，仍然使出口溫度維持在設定值，即布袋的適宜工作溫度。

　　采用這種自動調(diào)節(jié)的方式，避免了以往老式冷卻裝置（沒有調(diào)節(jié)功能）的恒定降溫的缺點。因為焚燒爐產(chǎn)生的煙氣溫度會因為進料的熱值不同而會有大的波動，特別是當進料熱值較低或開、停機前后，煙氣溫度會降低，經(jīng)老式冷卻裝置冷卻后的高溫煙氣很可能會降到露點以下的溫度，導致煙氣結露，造成布袋除塵器受損或無法正常工作，而MCCD系統(tǒng)采用的空冷冷式煙氣冷卻塔因系統(tǒng)設計的智能化，對煙氣溫度有調(diào)節(jié)功能，不論進來的煙氣溫度如何，都將最大程度的保證出氣溫度在設定范圍之內(nèi)，可以充分保證布袋除塵器的正常使用。

2.5 消石灰、活性炭投入裝置

　　消石灰、活性炭投入裝置又是MCCD系統(tǒng)的一大特點與技術優(yōu)勢。MCCD系統(tǒng)采用完全干法來脫酸、脫硫以及去除煙氣中的有害物質(zhì)，如：二惡英類。完全避免了濕法、半干法脫酸、脫硫所造成的廢水處理難，設備易腐蝕等缺點，完全干法脫酸、脫硫完全能夠達到處理凈化要求，同時可以延長設備的使用壽命。

　　MCCD系統(tǒng)采用高溫煙氣在進入除塵器之前，向煙氣中噴入摻有活性炭的消石灰粉末，利用管道混合原理，使煙氣與這兩種粉末充分接觸混合。煙氣中的HCl、SO_x酸性物質(zhì)及硫與硝石灰反應生層固化的鈣質(zhì)物質(zhì)，以顆粒狀懸浮與煙氣中，在袋式除塵器中得以去除。而類似與二惡英、重金屬等有害物質(zhì)則吸附在比表面積較大的活性炭顆粒上，同樣在布袋除塵器中安全的被去除。

　　消石灰、活性炭投入裝置確保了高溫煙氣中酸性氣體、硫、二惡英及重金屬的轉(zhuǎn)化與吸附，保證了這些物質(zhì)在布袋除塵器中的有效去除，達標排放。

2.6 袋式除塵器

　　MCCD系統(tǒng)采用BP系列平板型袋式除塵器。BP系列除塵器是日本村松風送設備工業(yè)株氏會社開發(fā)設計的一種高效率、全自動除塵器，BP系列袋式除塵器采用連續(xù)高壓脈沖清灰方式，清灰徹底，并且不受清灰影響連續(xù)工作。

　　2.6.1 過濾機理

　　BP系列應用于MCCD系統(tǒng)，采用耐高溫濾布。高溫煙氣透過濾袋時，煙氣中的粉塵顆粒被截留在濾袋表面。這種截留有兩個過程，第一個過程是過濾初期煙氣中的大顆粒被孔隙濾很小的濾袋所截獲，并在濾袋表面形成一定厚度致密的粉塵層；第二個過程是一旦粉塵層形成，煙氣中的細小粒子就被粉塵層所截留，這也是袋式除塵器能夠去除細小粒子的真正原因。MCCD系統(tǒng)向煙氣中投加消石灰、活性炭等添加計，這更有利于粉塵層的形成，同時也大大增加了布袋除塵器的過濾效率，特別是對細小粒子的去除率。

　　2.6.2 BP系列除塵器的技術特點

　　※　　采用平板形濾袋，設備占地面積小。

　　※　　高壓連續(xù)脈沖清灰徹底，設備不受清灰影響連續(xù)工作，適應高濃度的含塵氣體。

　　※　　布袋骨架采用獨特的彈簧拉筋設計，脈沖氣流使彈簧產(chǎn)生的持續(xù)震動，使清灰更有效、更徹底。

　　※　　獨特的模塊式設計，滿足不同風量范圍的需求。

　　※　　先進的PLC自控系統(tǒng)，使設備全自動安全、穩(wěn)定運行。

　　※　　獨特的進風方式，使大顆粒更有效的消能沉降，而減少對濾袋的沖擊，延長濾袋的使用壽命。

　　2.6.3 BP系列袋式除塵器濾料選擇

　　高溫煙氣的成分非常復雜，因此對高溫濾料的要求就顯得非常苛刻，針對不同的高溫煙氣，必須選擇適宜的濾料來解決使用問題。處理高溫煙氣的除塵器投資中，高溫濾料大約灰占有40%~50%的份額。長期運行過程中濾料的損壞與維護是運行維護費用中的主要因素，占有相當大的份額，這就促使設備制造廠家不得不考慮濾料的價格問題，因此必須選擇合適的濾料。

　　目前常用的高溫濾料有聚苯硫醚（PPS）、偏芳族酰胺（NOMEX、CONEX）、聚酰亞胺（P84）、聚四氟乙烯（PTFE）。各濾料的性能比較見下表：

纖維類型

持續(xù)溫度⁰C/最高溫度⁰C

抗水解性

抗酸性

抗堿

抗氧化

偏芳族聚酰胺（NOMEX）

200/220

一般

PPS

190/200

優(yōu)秀

一般

P84

240/260

良好

一般

良好

PTFE

250/280

優(yōu)秀

　　從以上的表格中可以看出，PTFE的各項指標都非常優(yōu)秀，是迄今為止最好的高溫濾料，但是昂貴的價格限制了它的使用市場。P84耐溫度高，因此價格也很高，并且抗腐蝕一般，很少應用在焚燒爐的尾氣治理中。目前應用于垃圾焚燒中比較成功的濾料是NOMEX和PPS。

　　PPS的各項性能似乎都比較優(yōu)秀，而且在國內(nèi)市場垃圾焚燒及鍋爐尾氣治理中的使用也非常成功，但是PPS的一個致命的弱點是抗氧化能力極低。在超過100⁰C時，對高溫煙氣中的氧化物非常敏感，甚至經(jīng)常造成因骨架腐蝕生銹而給濾袋來的損害。并且，PPS的使用溫度在200⁰C以下，對溫度波動也十分敏感，即使時瞬間的高溫，也會對濾袋造成很大的損傷，實際只能在160⁰C左右才能穩(wěn)定使用。

　　MCCD系統(tǒng)綜合考慮的各種高溫濾料的使用特性、經(jīng)濟指標，并結合自身的煙氣特點，選用了NOMEX濾料，這種濾料之所以在MCCD系統(tǒng)中有非常出色的表現(xiàn)基于以下幾點。

　　※　　耐熱性

　　NOMEX的常用溫度是200⁰C，但是即使溫度超過300⁰C暴露時間100小時，對濾袋造成的損失不超過60%，NOMEX的熱分解溫度為410⁰C，因此瞬間的高溫不會對NOMEX造成大的損傷。

　　※　　耐腐蝕性

　　NOMEX的耐腐蝕性一般，但這種指標與煙氣中的酸性物質(zhì)的含量有關，當高溫煙氣中的酸性物質(zhì)在幾萬PPM以下時，對NOMEX的腐蝕很小。而MCCD系統(tǒng)中消石灰的投入，大大降低了酸性物質(zhì)的含量，濃度在幾千PPM以下，所以對NOMEX幾乎不會造成損害。

　　※　　熱穩(wěn)定性及強度

　　NOMEX有非常好的熱穩(wěn)定性，在連續(xù)高溫作業(yè)情況下不會發(fā)生變形。而且強度極高，抗磨蝕性好，能夠適應高濃度的煙塵的沖擊。

　　※　　水解性

　　含水在20%以上的高溫煙氣，會加速NOMEX的水解破壞，在這種情況下，NOMEX幾乎不能正常工作，很容易水解。但如果能夠?qū)⒑式档?0%以下或更小時，NOMEX還是非常穩(wěn)定的，不會發(fā)生水解反應。MCCD系統(tǒng)燃燒徹底，高溫煙氣經(jīng)兩段式冷卻，不直接噴水，沒有增加煙氣的含濕量，因此能夠保證煙氣的含水率在7%以下，不超過10%，對NOMEX不會產(chǎn)生影響。

　　※　　抗氧化性

　　雖然NOMEX的抗氧化能力一般，但較PPS還是有較好的表現(xiàn)。而在MMCCD系統(tǒng)中采用的中野系列焚燒爐，能將垃圾燒的徹底而且空氣過剩系數(shù)合理，不會為煙氣帶來高濃度的氧化劑。因此在MCCD系統(tǒng)中完全不必考慮NOMEX被氧化損壞。

　　MCCD系統(tǒng)以其特有的焚燒系統(tǒng)為NOMEX濾料的使用提供了非常適宜的環(huán)境，完全回避的NOMEX本身的不足，而使其優(yōu)點得到了非常充分的利用。實踐證明在日本，NOMEX在MCCD系統(tǒng)中的使用是非常成功的，已經(jīng)有200多臺的豐富經(jīng)驗。因此，在MCCD系統(tǒng)中建議使用NOMEX濾料，同時結合國內(nèi)的實際情況，也可根據(jù)煙塵的不同特性來選擇合適的濾料。