一种烟气循环式的垃圾热解气化富氧焚烧炉技术领域
本发明属于焚烧炉领域，更具体地，涉及一种采用烟气循环方式的垃
圾热解气化富氧焚烧炉。
背景技术
随着经济的发展，人民物质生活水平得到极大的提高，伴随着产生了
大量的垃圾，垃圾对大气、土壤、水源等造成严重污染，对我们的生存环
境造成了巨大危害，解决垃圾问题刻不容缓。焚烧处理是目前公认的较好
的垃圾减容、减量化的处理手段，除了产生的灰渣以外，可燃物质完全燃
尽，一般认为能够减容85-90％。目前在发达国家，焚烧处理是主流的垃圾
终端处理技术。近些年来，我国垃圾焚烧行业也获得了快速的发展，但垃
圾焚烧水平与发达国家还有较大差距，先进焚烧设备尤其是处理较为分散
的垃圾的小型紧凑焚烧设备缺口巨大。随着最新《生活垃圾焚烧污染控制
标准》GB18485-2014的出台，污染物排放限值大幅下降，对焚烧水平提出
了更高要求，因此急需开发出新型高效的焚烧设备。
垃圾焚烧效果主要取决于“3T”原则，“3T”即是指温度、湍流度、停
留时间。焚烧温度越高、炉内湍流度越大、烟气炉内停留时间越长，焚烧
效果越好，污染物如二噁英等分解更完全。根据环保部规定，我国生活垃
圾二燃室焚烧温度需达到850℃以上，危险废弃物需达到1100℃以上，烟
气二燃室停留时间需达到2S以上。由于我国垃圾成分复杂，含水量较高且
热值较低，焚烧过程中存在以下难题：
①难以实现稳定焚烧及达到规定的焚烧温度。为了达到要求，必须投
入大量辅助燃料，增加了二噁英等污染物排放及运行成本。
②为达到停留时间2S的规定，炉内烟气行程较长或烟气流速过低，容
易造成炉内湍流度不足，影响焚烧效果，增加了二噁英等污染物的排放。
③高原地区运行时由于缺氧，上述问题会更加严重。为保证燃烧，高
原地区焚烧时需鼓入相比于平原地区更多的空气，使得焚烧温度大大降低，
并且烟气流速增加，减少了炉内停留时间，二噁英等污染物的排放明显上
升。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种采用烟气循环方式的垃圾热解气化
富氧焚烧炉，该炉型在垃圾热解气化富氧焚烧炉的基础上，增加了烟气循
环模式，可提高焚烧效果和焚烧炉热利用效率，减少污染物如二噁英的生
成，并且设备体积较小，可制造为小型移动式的设备，方便处理比较分散
的垃圾。本发明提出一种采用烟气循环方式的垃圾热解气化富氧焚烧炉，
包括焚烧炉主体、烟气循环送风系统：
所述焚烧炉主体包括一燃室2和二燃室3，一燃室2用于垃圾热解气化，
产生的可燃气体送至二燃室3；一燃室2装有至少一个第一燃烧器1，用于
一燃室2的送风及辅助燃料的喷入，实现一燃室2内垃圾的热解气化；二
燃室3用于对一燃室2产生的可燃气体进行焚烧，其装有第二燃烧器4，用
于二燃室3的送风及辅助燃料的喷入；
所述烟气循环送风系统包括换热器13、烟气增压风机103和烟气回送
管线81；二燃室3烟气出口通过烟气管线总线8与换热器13相连，换热器
13经烟气回送管线81连接到焚烧炉；所述烟气增压风机103安装在烟气回
送管线81上；
工作中，二燃室3产生的烟气经烟气管线总线8送到换热器13换热后，
一路经烟气外排管线82排出系统外，另一路经烟气增压风机103加压，经
烟气回送管线81回送至二燃室3。
进一步的，所述的垃圾热解气化富氧焚烧炉的烟气增压风机103到二
燃室3的烟气回送管线分两路连接到二燃室3，一路经第一烟气回送管线支
线811连接至二燃室3的第二燃烧器4，一路经第二烟气回送管线支线812
连接至二燃室循环烟气喷入口19；烟气回送的作用是提高二燃室内湍流度，
增强焚烧效果，使得污染物如二噁英前驱体生成较少且分解完全，降低污
染物排放。
进一步的，所述垃圾热解气化富氧焚烧炉，包括烟气过滤装置14，烟
气过滤装置14安装在换热器13出口和烟气回送管线81入口之间，用于将
烟气中颗粒物捕集下来，减少对烟气增压风机103的磨损，并减少重金属
排放。
进一步的，所述的垃圾热解气化富氧焚烧炉，包括富氧送风系统，所
述富氧送风系统包括富氧空气发生装置7和氧气增压风机101，两者相连后
接通至换热器13；换热器13氧气出口端连接有热氧总管线9B，热氧总管
线9B通过第二热氧管线支线92与二燃室3的第二燃烧器4连通；工作时，
富氧空气发生装置7产生的富氧空气，经氧气增压风机101加压和换热器
13预热，经热氧总管线9B，通过第二热氧管线支线92，送至二燃室3的第
二燃烧器4。在此基础上，也可通过第一热氧管线支线91与一燃室2的第
一燃烧器1连通；富氧送风系统，通过将富氧空气送至一燃室2，提高了一
燃室2送风的温度和氧浓度，稳定一燃室2的垃圾的热解气化过程，并且
产生的可燃气体热值较高，有利于二燃室3的焚烧，富氧送风系统还提高
了送入二燃室3气体的温度和氧浓度，提高了二燃室3燃烧温度，减少污
染物如二噁英前驱体的产生，富氧送风系统减少了辅助燃料消耗，提高焚
烧炉的热利用效率。
进一步的，所述的垃圾热解气化富氧焚烧炉中，所述的烟气外排管线
82是烟气过滤装置14出口连接到系统排烟出口的管线，包括烟气净化装置
16和引风机102；外排烟气经烟气余热换热器15降温后，经烟气净化装置
16进一步脱除烟气中的污染物后外排；所述引风机102安装在烟气外排管
线82的排烟出口。
进一步的，所述的垃圾热解气化富氧焚烧炉的烟气外排管线82中，还
包括烟气余热换热器15和/或冷却介质管线17；所述烟气余热换热器15用
于将外排的烟气降温，以便烟气后续净化处理；所述冷却介质管线17用于
回收外排烟气余热，进一步提高系统能效。
进一步的，所述的垃圾热解气化富氧焚烧炉的中的烟气过滤装置14的
运行温度优选为500-400℃，在此温度区间将飞灰等颗粒捕集下来可以避免
飞灰与烟气中组分发生的200-400℃的从头合成异相催化反应(denovo
heterogeneouslycatalysedreactions)，减少烟气管道中二噁英的催化
合成。
进一步的，所述的垃圾热解气化富氧焚烧炉的中的第一热氧管线支线
91、第二热氧管线支线92、第一烟气回送管线支线811和第二烟气回送管
线支线812上均设有计量表和调节阀。
进一步的，所述的垃圾热解气化富氧焚烧炉的中的富氧空气预热是通
过换热器15实现的，所述换热器13加装有冷却介质管线17，用于回收烟
气余热。
进一步的，所述的垃圾热解气化富氧焚烧炉的中的焚烧炉还包括空气
供应管路，所述空气供应管路包括空气增压风机104、换热器13和空气管
线18，空气增压风机104用于将空气加压送入换热器13换热后，经空气管
线18送入一燃室2。一燃室2用空气代替富氧空气，可以降低运行成本。
进一步的，所述烟气外排管线82是烟气过滤装置14出口连接到系统
排烟出口的管线，包括烟气净化装置16和引风机102；外排烟气经烟气余
热换热器15降温后，经烟气净化装置16进一步脱除烟气中的污染物后外
排；所述引风机102安装在烟气外排管线82的排烟出口；烟气净化装置16
可对烟气中的酸性成分进行中和，使得烟气中的HCl、SO2等酸性物质得到
脱除。
进一步的，所述的垃圾热解气化富氧焚烧炉中，所述富氧空气发生装
置7的型式包括气罐式或采用膜分离法、变压吸附法或深冷法的制氧装置。
进一步的，所述的垃圾热解气化富氧焚烧炉中，所述富氧送风系统可
取消送至一燃室2第一燃烧器1富氧空气的支路管线91，可由空气增压风
机104通过空气管线18向一燃室2的第一燃烧器1送入经过换热器13预
热的空气，节省运行成本。
进一步的，所述的垃圾热解气化富氧焚烧炉中，富氧空气也可经烟气
余热换热器15预热；换热器13上也可装有冷却介质管线，用于回收烟气
余热。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够
取得下列有益效果：
1)回收了烟气中的显热，焚烧炉热利用效率提高，减少了辅助燃料的
消耗。
2)焚烧炉的送风温度提高，稳定了热解气化焚烧过程，提高了热解气
化产生的可燃气的热值，提高了焚烧的温度。
3)烟气循环提高了炉内湍流度，提高了焚烧效果，减少了污染物如二
噁英的生成。
4)烟气循环前采用烟气过滤装置将飞灰等颗粒捕集下来，减少了风机
的磨损，降低了颗粒物及重金属的排放，并且避免了飞灰与烟气发生的
200-400℃的从头合成异相催化反应，减少了烟道中的二噁英的催化合成，
使得二噁英的生成量明显下降。
5)解决了高灰、高湿、低热值垃圾和高原地区垃圾清洁、高效的焚烧
问题。
总之，烟气循环式垃圾热解气化富氧焚烧炉能够实现较好的焚烧效果
且具有节能意义，能够达到更严格的排放标准，具有很大的技术优势。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图中各个主要部件名称：1-第一燃烧器，2-一燃室，3-二燃室、4-第
二燃烧器、51-调节阀、61-计量表、7-富氧空气发生装置、101-氧气增压
风机、11-放散阀、12-开关阀、13-换热器、14-烟气过滤装置、103-烟气
增压风机、15-烟气余热换热器、16-烟气净化装置、102-引风机、104-空
气增压风机、19-循环烟气喷入口；
管线名称：9-氧气管线总线、9B-热氧管线总线、91-第一热氧管线支
线、92-第二热氧管线支线、8-烟气管线总线、81-烟气回送管线、811-第
一烟气回送管线支线、812-第二烟气回送管线支线、82-烟气外排管线、18-
空气管线17-冷却介质管线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图
及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体
实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的
本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可
以相互组合。
参照图1，一种采用烟气循环方式的垃圾热解气化富氧焚烧炉，其特征
在于，包括焚烧炉主体、烟气循环送风系统、烟气过滤装置、富氧送风系
统、烟气余热换热器、烟气净化装置：
所述焚烧炉主体包括一燃室2和二燃室3，一燃室2用于垃圾热解气化，
产生的可燃气体送至二燃室3，一燃室装有至少一个第一燃烧器1，用于一
燃室2的送风及辅助燃料的喷入，实现一燃室2内垃圾的热解气化；二燃
室3对一燃室2产生的可燃气体进一步焚烧，其装有第二燃烧器4，用于二
燃室3的送风及辅助燃料的喷入；
所述烟气循环送风系统包括烟气增压风机103、换热器13、和烟气回
送管线81；其换热器13通过烟气管线总线与二燃室烟气出口连通；所述烟
气过滤装置14安装在换热器13烟气出口，所述烟气回送管线是烟气过滤
装置14出口连接到焚烧炉的管线；其中烟气增压风机103安装在烟气回送
管线81上，位于烟气回送管线的始端；二燃室3产生的烟气经换热器13
换热，再经烟气过滤装置14滤除颗料物后，一路经烟气外排管线82排出
系统外，另一路经烟气增压风机103加压，经烟气回送管线82回送至二燃
室3，烟气回送的作用是提高二燃室3内湍流度，增强焚烧效果，使得污染
物如二噁英前驱体生成较少且分解完全，降低污染物排放；
本实施例中，所述烟气增压风机103到二燃室3的烟气回送管线81分
两路：一路811回送至二燃室第二燃烧器4，此管线811上有计量表63和
调节阀53；一路812回送至二燃室循环烟气喷入口19，此管线812上有加
量表64和调节阀54；
本实施例中，所述烟气外排管线82是烟气过滤装置14出口连接到系
统排烟出口的管线，包括烟气净化装置16和引风机102；外排烟气经烟气
余热换热器15降温后，经烟气净化装置16进一步脱除烟气中的污染物后
外排；所述引风机102安装在烟气外排管线82的排烟出口；
本实施例中，所述烟气余热换热器15位于烟气外排管线82上，位于
烟气净化装置16之前，换热器15用于冷却介质管线17输送的冷却介质与
烟气外排管线82输送的外排烟气换热，将外排的烟气降温，冷却介质获得
的热量可以被系统外设施回收利用；
本实施例中，还包括富氧送风系统，所述富氧送风系统包括富氧空气
发生装置7、氧气管线总线9上的氧气增压风机101、开关阀12、放散阀
11；富氧空气发生装置7和氧气增压风机101相连后接通至换热器13，换
热器13氧气出口端连接有热氧总管线9B，热氧总管线9B另一端分别分别
通过第一热氧管线支线91与一燃室2的第一燃烧器1连通，通过第二热氧
管线支线92与二燃室3的第二燃烧器4连通；富氧空气发生装置7产生的
富氧空气，经氧气增压风机101加压和换热器13预热，一路91经计量表
61和调节阀51的检测和调节，送至一燃室2的第一燃烧器1，另一路92
经计量表62和调节阀52的检测和调节，送至二燃室3的第二燃烧器4，富
氧送风系统，提高了向一燃室2和二燃室3送风中的氧浓度，能够稳定一
燃室2的垃圾的热解气化过程，并且产生的可燃气体热值较高，有利于二
燃室3的焚烧，富氧送风系统还提高了二燃室3燃烧温度，减少污染物如
二噁英前驱体的产生，富氧送风系统减少了辅助燃料消耗，提高焚烧炉的
热利用效率；
本实施例中，所述烟气外排管线还包括烟气净化装置16，用于对烟气
中的酸性成分进行中和，使得烟气中的HCl、SO2等酸性物质得到脱除；
本实施例中，所述富氧空气发生装置7的型式为膜分离制氧装置；
本实施例中，所述烟气过滤装置14的运行温度优选为400℃，在此温
度将飞灰等颗粒捕集下来可以避免飞灰与烟气中组分发生的200-400℃的
从头合成异相催化反应，减少烟气管道中二噁英的催化合成；
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，
并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、简
化、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。