權利要求書： 1.一種高效減排氮氧化物的垃圾焚燒方法，其特征在于，采用高效減排氮氧化物的垃圾焚燒系統(tǒng)進行垃圾焚燒，所述垃圾焚燒系統(tǒng)包括：焚燒爐，所述焚燒爐內設置垃圾焚燒區(qū)和二次燃燒區(qū)，所述垃圾焚燒區(qū)和二次燃燒區(qū)相連通且二者沿煙氣流向順序設置，垃圾焚燒區(qū)內通入生活垃圾和空氣，二級燃燒區(qū)內通入廢棄塑料和CH4氣體，CH4氣體沿垂直于煙氣流向通入二次燃燒區(qū)內；

換熱裝置；

酸性物質及灰分脫除裝置；

催化反應床；

低溫換熱器；

所述焚燒爐、換熱裝置、酸性物質及灰分脫除裝置、催化反應床和低溫換熱器由左至右或沿煙氣流向依次連通，所述低溫換熱器還分別與垃圾焚燒區(qū)、二次燃燒區(qū)和催化反應床連通，分別用于向垃圾焚燒區(qū)、二次燃燒區(qū)和催化反應床輸送換熱后的空氣；

所述垃圾焚燒方法包括以下步驟：

將生活垃圾置于焚燒爐的垃圾焚燒區(qū)內進行燃燒，控制通入的空氣的量，使得氧氣的量大于化學計量所需的量10％，生活垃圾在垃圾焚燒區(qū)燃燒產生的灰塵通過重力作用滑落到二級燃燒區(qū)內底部并排出，產生的煙氣進入二級燃燒區(qū)，在二級燃燒區(qū)內通入廢棄塑料，控制廢棄塑料的量使得燃料的量大于化學計量比，進而形成富燃料區(qū)，所述富燃料區(qū)處于還原性氣氛下，產生的煙氣離開焚燒爐時的溫度在900?1000℃，經過換熱裝置的水冷壁換熱后，煙氣溫度降為570℃，隨后經過換熱裝置的三級過熱器后，煙氣溫度降低至340?370℃，再通入換熱裝置的省煤器與給水進行換熱，煙氣溫度降為190?220℃；煙氣通過換熱裝置進行換熱后，進入酸性物質及灰分脫除裝置；在酸性物質及灰分脫除裝置的旋轉噴霧半干式反應塔中噴入石灰漿，與煙氣中的SO2、HCl和HF污染物發(fā)生中和反應，同時還使二噁英和重金屬凝結，反應生成物落入旋轉噴霧半干式反應塔底部并由底部排出；在酸性物質及灰分脫除裝置的旋轉噴霧半干式反應塔和布袋除塵器之間的管道中通入活性炭，用于吸收煙氣中的二噁英和汞，布袋除塵器能分離煙氣中的灰塵和固體顆粒，在出口處將干凈的煙氣排出，同時布袋除塵器中粘附的粉塵中含有石灰漿，因此可以延續(xù)中和反應和吸附粉塵中的有害物，運行一段時間后需要用脈沖吹灰器吹掃，向酸性物質及灰分脫除裝置的濕式洗滌塔中注入NaOH溶液，使其與煙氣中的SOx、HCl、HF酸性氣體進行化學反應，減濕的同時進一步吸收煙氣中的酸性氣體，隨后煙氣通入到催化反應床中，催化反應床的溫度控制在

320?400℃，在催化反應床中的催化劑的作用下，煙氣中的未燃盡物發(fā)生催化氧化并最終生成CO2和H2O；從催化反應床出來的煙氣溫度依然較高，為了充分利用其所含的熱量，將從催化反應床出來的煙氣通入到低溫換熱器中，與燃燒所需的空氣進行換熱，煙氣的污染物含量已經很低，符合相關排放標準即可排入大氣中，而燃燒所需的空氣經換熱后分別通入垃圾焚燒區(qū)、二次燃燒區(qū)以及催化反應床，這樣能利用催化反應床中產生的熱量，提高系統(tǒng)效率，其中，通過催化劑反應床的空氣為未燃盡物的催化氧化提供氧化劑；

所述垃圾焚燒區(qū)內的空氣實際通入量與燃燒所需空氣量的用量比為1.1?1.2：1；

所述垃圾焚燒區(qū)內的氧氣的量大于化學計量所需的量10％；

所述二次燃燒區(qū)中過量空氣系數(shù)為0.8?0.9，溫度控制在1000?1100℃；

所述催化反應床中的催化劑采用TiO2催化劑。

說明書： 一種高效減排氮氧化物的垃圾焚燒系統(tǒng)及方法技術領域[0001] 本發(fā)明屬于垃圾焚燒發(fā)電技術領域，具體涉及一種高效減排氮氧化物的垃圾焚燒系統(tǒng)及方法。背景技術[0002] 生活垃圾焚燒發(fā)電作為一種無害化、減量化、資源化的垃圾處置方式，已成為我國城市生活垃圾處理的重要手段，但是生活垃圾焚燒發(fā)電也還面臨很多問題。比如垃圾焚燒會產生大量的氮氧化物(NOx)，易引發(fā)光化學煙霧、酸雨、溫室效應和臭氧層破壞等一系列環(huán)境問題。目前降低NOx排放的措施主要包括低氮燃燒技術和燃燒后煙氣脫硝技術。其中，低氮燃燒技術包括空氣分級、煙氣再循環(huán)和低氮燃燒器；煙氣脫硝技術包括選擇性催化還原技術(SCR)和選擇性非催化還原技術(SNCR)。天津發(fā)布《生活垃圾焚燒大氣污染物排放標準(征求意見稿)》，生活垃圾焚燒廠擬從2023年1月1日起按照此標準執(zhí)行規(guī)定的大氣污染3 3

物排放限值。其中，NOx排放濃度限制從300mg/m收緊至120mg/m。現(xiàn)代大型垃圾焚燒普遍安裝SNCR脫硝系統(tǒng)，但此種方法脫硝效率通常只有30％～45％，因此在前端的垃圾燃料處理以及燃燒方式等兩方面都需要加強對NOx的消除。

[0003] 隨著工業(yè)不斷發(fā)展，廢棄塑料已成為固廢垃圾中不可忽視的一部分。廢棄塑料中主要成分為聚乙烯，擁有較好的燃燒特性，具有高熱值、高揮發(fā)分和燃燒速度快等特點。當其作為再燃燃料時，熱解產生的碳氫基團能夠與NOx發(fā)生還原反應，進而降低NOx的排放。因此，在生活垃圾焚燒系統(tǒng)中加入廢棄塑料，一方面能降低NOx的排放，另一方面能避免廢棄塑料填埋的成本及儲存的危險，具有可觀的社會經濟效益。發(fā)明內容[0004] 為解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題，本發(fā)明的目的在于提供一種高效減排氮氧化物的垃圾焚燒系統(tǒng)及方法。[0005] 為實現(xiàn)上述目的，達到上述技術效果，本發(fā)明采用的技術方案為：[0006] 一種高效減排氮氧化物的垃圾焚燒系統(tǒng)，包括：[0007] 焚燒爐，所述焚燒爐內設置垃圾焚燒區(qū)和二次燃燒區(qū)，所述垃圾焚燒區(qū)和二次燃燒區(qū)相連通且二者沿煙氣流向順序設置，垃圾焚燒區(qū)內通入生活垃圾和空氣，二級燃燒區(qū)內通入廢棄塑料和CH4氣體，CH4氣體沿垂直于煙氣流向通入二次燃燒區(qū)內；[0008] 換熱裝置；[0009] 酸性物質及灰分脫除裝置；[0010] 催化反應床；[0011] 低溫換熱器；[0012] 所述焚燒爐、換熱裝置、酸性物質及灰分脫除裝置、催化反應床和低溫換熱器由左至右或沿煙氣流向依次連通，所述低溫換熱器還分別與垃圾焚燒區(qū)、二次燃燒區(qū)和催化反應床連通，分別用于向垃圾焚燒區(qū)、二次燃燒區(qū)和催化反應床輸送換熱后的空氣。[0013] 一種高效減排氮氧化物的垃圾焚燒方法，包括以下步驟：[0014] 向垃圾焚燒區(qū)內通入生活垃圾和空氣，生活垃圾在垃圾焚燒區(qū)燃燒產生的灰塵通過二級燃燒區(qū)排出，產生的煙氣進入二級燃燒區(qū)，在二級燃燒區(qū)內通入廢棄塑料和CH4氣體，CH4氣體沿垂直于煙氣流向通入二次燃燒區(qū)內，使CH4氣體與垃圾焚燒區(qū)出來的氣流對沖，實現(xiàn)對沖燃燒，廢棄塑料熱解產生碳氫基團，與來自垃圾焚燒區(qū)的煙氣中NOx碰撞生成含氮中間體，經還原反應后將部分NOx轉化為N2，CH4熱解產生的CH3基團與NOx發(fā)生還原反應，生成N2；從二次燃燒區(qū)出來的高溫煙氣的溫度在900?1000℃，進入換熱裝置內進行換熱，煙氣溫度逐步降低至570℃、340?370℃、190?220℃，再進入酸性物質及灰分脫除裝置，將包括SO2、HCl在內的酸性物質及灰分和重金屬成分除去，隨后煙氣通入到催化反應床中，催化反應床的溫度控制在320?400℃，在催化反應床的催化劑的作用下，煙氣中的未燃盡物發(fā)生催化氧化并最終生成CO2和H2O，從催化反應床出來的煙氣通入低溫換熱器中，與燃燒所需的空氣進行換熱，符合相關排放標準即排入大氣中；燃燒所需的空氣經低溫換熱器換熱后分別通入垃圾焚燒區(qū)、二次燃燒區(qū)以及催化反應床，利用催化反應床中產生的熱量，提高系統(tǒng)效率，通過催化劑反應床的空氣為未燃盡物的催化氧化提供氧化劑。[0015] 進一步的，垃圾焚燒區(qū)內的空氣實際通入量與燃燒所需空氣量的用量比為1：1。[0016] 進一步的，所述垃圾焚燒區(qū)內的氧氣的量大于化學計量所需的量10％。[0017] 進一步的，所述二次燃燒區(qū)中過量空氣系數(shù)為0.8?0.9，溫度控制在1000?1100℃。[0018] 進一步的，所述催化反應床中的催化劑采用TiO2催化劑。[0019] 進一步的，廢棄塑料占焚燒垃圾量的20％，甲烷的量與垃圾焚燒產生的NOx當量比為1：1。[0020] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果為：[0021] 1)本發(fā)明在二級燃燒區(qū)內通入廢棄塑料和CH4，并使燃料的量大于化學計量比，形成富燃料區(qū)，為還原性氣氛，二次燃燒區(qū)中過量空氣系數(shù)保持在0.8?0.9之間，溫度控制在1000?1100℃；廢棄塑料主要成分為聚乙烯，其熱解產生CH2、C2H5、C2H3等基團。聚乙烯受熱分解產生碳氫基團，比如?CH2、?C2H5、?C2H3等，這些基團與垃圾焚燒區(qū)過來的煙氣中NOx碰撞生成相應的含氮中間體，含氮中間體與還原性基團發(fā)生還原反應，最終將部分NOx轉化為N2；

[0022] 2)本發(fā)明在二級燃燒區(qū)優(yōu)選采用上下對沖燃燒的方式，在上端噴入甲烷(CH4)，一方面讓CH4與垃圾焚燒區(qū)出來的氣流對沖，形成復雜的流動條件，使得垃圾焚燒區(qū)出來的氣流整體速度變慢，增加煙氣的停留時間，這有利于二噁英的脫除，另一方面，對沖的方式能增加CH4與垃圾焚燒區(qū)出來的煙氣的接觸，CH4熱解產生CH3基團，它能與煙氣中NOx發(fā)生反應生成中間物HCN，并HCN最終通過還原反應生成N2；[0023] 3)燃燒所需的空氣先經過低溫換熱器換熱，然后分別通入垃圾焚燒區(qū)和二次燃燒區(qū)以及催化反應床，這樣能利用催化反應床中產生的熱量，提高系統(tǒng)效率。其中，通過催化劑反應床的空氣為未燃盡物的催化氧化提供氧化劑；[0024] 4)催化反應床中的催化劑是TiO2，物美廉價，易于制備和調控。在二級燃燒區(qū)由于廢棄塑料和CH4形成的還原性基團，與NOx進行反應后，剩余的部分未燃盡物能在催化反應床中進行催化氧化，最終生成CO2和H2O。附圖說明[0025] 圖1為本發(fā)明的結構示意圖。具體實施方式[0026] 下面結合附圖對本發(fā)明進行詳細闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。[0027] 以下給出一個或多個方面的簡要概述以提供對這些方面的基本理解。此概述不是所有構想到的方面的詳盡綜覽，并且既非旨在指認出所有方面的關鍵性或決定性要素亦非試圖界定任何或所有方面的范圍。其唯一的目的是要以簡化形式給出一個或多個方面的一些概念以為稍后給出的更加詳細的描述之序。[0028] 在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術語“頂部”、“底部”、“左”、“右”、“上”、“下”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，或者是該發(fā)明產品使用時慣常擺放的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。[0029] 如圖1所示，一種高效減排氮氧化物的垃圾焚燒系統(tǒng)，包括：[0030] 焚燒爐1，焚燒爐1內設置垃圾焚燒區(qū)11和二次燃燒區(qū)12；垃圾焚燒區(qū)11和二次燃燒區(qū)12相連通且二者沿煙氣流向順序設置，垃圾焚燒區(qū)11內通入生活垃圾和空氣，二級燃燒區(qū)12內通入廢棄塑料和CH4，CH4沿垂直于煙氣流向通入二次燃燒區(qū)12內；垃圾焚燒區(qū)11內的空氣實際通入量與燃燒所需空氣量的用量比為1.1～1.2：1；[0031] 換熱裝置2，換熱裝置2包括沿煙氣流向依次設置的水冷壁21、過熱器22和省煤器23；

[0032] 酸性物質及灰分脫除裝置3，酸性物質及灰分脫除裝置3包括沿煙氣流向依次設置的旋轉噴霧半干式反應塔31、布袋除塵器32和濕式洗滌塔33；[0033] 催化反應床4，催化反應床4內裝有TiO2催化劑；[0034] 低溫換熱器5；[0035] 焚燒爐1、換熱裝置2、酸性物質及灰分脫除裝置3、催化反應床4、低溫換熱器5由左至右或沿煙氣流向依次連通，低溫換熱器5還分別與垃圾焚燒區(qū)11、二次燃燒區(qū)12和催化反應床4連通，用于向垃圾焚燒區(qū)11、二次燃燒區(qū)12和催化反應床4輸送換熱后的空氣。[0036] 垃圾焚燒區(qū)11內用于通入待焚燒的生活垃圾和空氣，需控制通入的空氣的量，使得氧氣的量大于化學計量所需的量10％，這樣一方面利于生活垃圾的燃盡，另一方面也為二級燃燒區(qū)12內的反應提供一些氧氣；生活垃圾在垃圾焚燒區(qū)11燃燒產生的灰塵通過重力作用滑落到二級燃燒區(qū)12內底部并排出，產生的煙氣進入二級燃燒區(qū)12，在二級燃燒區(qū)12內通入廢棄塑料，控制廢棄塑料的量使得燃料的量大于化學計量比，進而形成富燃料區(qū)，該富燃料區(qū)處于還原性氣氛下。廢棄塑料熱解產生碳氫基團，比如?CH2、?C2H5、?C2H3等，這些基團與垃圾焚燒區(qū)過來的煙氣中NOx碰撞生成相應的含氮中間體，含氮中間體與還原性基團發(fā)生還原反應，最終將部分NOx轉化為N2。同時，還要在二級燃燒區(qū)12頂部從上往下噴入甲烷CH4，讓CH4與垃圾焚燒區(qū)域出來的氣流對沖，實現(xiàn)對沖燃燒，用于形成復雜的流動條件，增加CH4和生活垃圾焚燒產生的煙氣的接觸，CH4熱解產生的CH3基團與NOx發(fā)生還原反應，最終生成N2，另一方面降低氣體流速，進而延長煙氣在二級燃燒區(qū)12中的停留時間，有利于二噁英的脫除；從二次燃燒區(qū)12出來的高溫煙氣進入換熱裝置2；在換熱裝置2內，給水與高溫煙氣進行換熱并生成蒸汽，用于發(fā)電；經過換熱后的煙氣通入酸性物質及灰分脫除裝置3中，將SO2、HCl等酸性物質以及灰分和重金屬等成分除去，隨后煙氣通入到催化反應床4中，催化反應床4中的催化劑是TiO2，且催化反應床4的溫度控制在320?400℃，在催化劑TiO2的作用下，煙氣中的未燃盡物發(fā)生催化氧化并最終生成CO2和H2O；從催化反應床4出來的煙氣溫度依然較高，為了充分利用其所含的熱量，將從催化反應床4出來的煙氣通入到低溫換熱器5中，與燃燒所需的空氣進行換熱，因為煙氣的污染物含量已經很低，符合相關排放標準即便排入大氣中，而燃燒所需的空氣經換熱后分別通入垃圾焚燒區(qū)11、二次燃燒區(qū)12以及催化反應床4，這樣能利用催化反應床4中產生的熱量，提高系統(tǒng)效率，其中，通過催化劑反應床4的空氣為未燃盡物的催化氧化提供氧化劑。

[0037] 在二級燃燒區(qū)12內通入廢棄塑料和CH4，并使燃料的量大于化學計量比，形成富燃料區(qū)，為還原性氣氛，二次燃燒區(qū)12中過量空氣系數(shù)保持在0.8?0.9之間，溫度控制在1000?1100℃。廢棄塑料主要成分為聚乙烯，其熱解產生CH2、C2H5、C2H3等基團。聚乙烯受熱分解產生碳氫基團，比如?CH2、?C2H5、?C2H3等，這些基團與垃圾焚燒區(qū)過來的煙氣中NOx碰撞生成相應的含氮中間體，含氮中間體與還原性基團發(fā)生還原反應，最終將部分NOx轉化為N2，原理如下：

[0038] ∑CiHj+NO→HCN+…→N2[0039] 碳氫基團CiHj主要為CH2、C2H5、C2H3，在富燃料區(qū)它們會傾向于和NOx反應，其詳細的反應步驟為：[0040] CH2+NO→H+HNCO[0041] C2H5+NO→HCN+CH3OH[0042] C2H3+NO→HCN+CH2O[0043] HCN+O→NCO+H[0044] NCO+H→NH+CO[0045] NH+H→N+H2[0046] N+NO→N2+O。[0047] 本發(fā)明公開了一種高效減排氮氧化物的垃圾焚燒方法，通過采用廢棄塑料作為再燃燃料及通入CH4對沖燃燒的方式，降低煙氣中NOx的生成，并通過催化燃燒將煙氣中的未燃盡物除去，具體包括以下步驟：[0048] 將生活垃圾置于焚燒爐1的垃圾焚燒區(qū)11內進行燃燒，控制通入的空氣的量，使得氧氣的量大于化學計量所需的量10％，生活垃圾在垃圾焚燒區(qū)11燃燒產生的灰塵通過重力作用滑落到二級燃燒區(qū)12內底部并排出，產生的煙氣進入二級燃燒區(qū)12，在二級燃燒區(qū)12內通入廢棄塑料，控制廢棄塑料的量使得燃料的量大于化學計量比，進而形成富燃料區(qū)，該富燃料區(qū)處于還原性氣氛下，產生的煙氣離開焚燒爐1時的溫度在900?1000℃，經過水冷壁21換熱后，煙氣溫度降為570℃左右，隨后經過三級過熱器22后，煙氣溫度降低至340?370℃，再通入省煤器23與給水進行換熱，煙氣溫度降為190?220℃；煙氣通過換熱裝置2進行換熱后，進入酸性物質及灰分脫除裝置3；在旋轉噴霧半干式反應塔31中噴入石灰漿，與煙氣中的SO2、HCl和HF等污染物發(fā)生中和反應，同時還使二噁英和重金屬凝結，反應生成物落入旋轉噴霧半干式反應塔31底部并由底部排出；在旋轉噴霧半干式反應塔31和布袋除塵器32之間的管道中通入活性炭，用于吸收煙氣中的二噁英和汞，布袋除塵器32能分離煙氣中的灰塵和固體顆粒，在出口處將干凈的煙氣排出，同時布袋除塵器32中粘附的粉塵中含有石灰漿，因此可以延續(xù)中和反應和吸附粉塵中的有害物，運行一段時間后需要用脈沖吹灰器吹掃，向濕式洗滌塔33中注入NaOH溶液，使其與煙氣中的SOx、HCl、HF等酸性氣體進行化學反應，減濕的同時進一步吸收煙氣中的酸性氣體，隨后煙氣通入到催化反應床4中，催化反應床4的溫度控制在320?400℃，在催化劑TiO2的作用下，煙氣中的未燃盡物發(fā)生催化氧化并最終生成CO2和H2O；從催化反應床4出來的煙氣溫度依然較高，為了充分利用其所含的熱量，將從催化反應床4出來的煙氣通入到低溫換熱器5中，與燃燒所需的空氣進行換熱，因為煙氣的污染物含量已經很低，符合相關排放標準即便排入大氣中，而燃燒所需的空氣經換熱后分別通入垃圾焚燒區(qū)11、二次燃燒區(qū)12以及催化反應床4，這樣能利用催化反應床4中產生的熱量，提高系統(tǒng)效率，其中，通過催化劑反應床4的空氣為未燃盡物的催化氧化提供氧化劑。

[0049] 本發(fā)明未具體描述的部分采用現(xiàn)有技術即可，在此不做贅述。[0050] 以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內。