1.本发明涉及生活垃圾处理技术领域，特别是涉及一种生活垃圾低氮热解焚烧系统及方法，主要用于能源环保、生活垃圾资源化处理领域。
背景技术：
2.目前城市处置垃圾的主要方法是焚烧发电，焚烧发电是一种无害化、减量化、资源化的处理方式，但该处理方法需要建设垃圾焚烧发电厂，规模大，设备投入大，且需对具有一定规模量垃圾进行处理才能产生效益，该处理方式不适用于小规模垃圾处理。
3.垃圾热解焚烧，则可应用于相对较小规模的垃圾的处理。该处理方法中，垃圾热解需要一定的热量，且随着环保标准的提高，no
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污染物的处理成本也逐渐升高，其中，no
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是n2o、no、no2、n2o3、n2o4和n2o5的总称，现阶段虽有部分文献对低氮垃圾热解燃烧技术展开了研究，但是本技术发明人发现目前大多数的研究均是针对大型机械式炉排炉进行的，侧重于流程和装备的改进，至于清洁燃烧这方面没有受到研究人员的重视，也未发现有相关报道；还原部分文献对热解燃烧装置进行了改进，但重点关注的是热解的实现，而没有针对污染物生成和/或抑制进行深入研究。
4.例如，中国专利cn214891195u提出了一种生活垃圾热解气化燃烧一体化装置，包括热解气化室、二次燃烧室和烟气冷却室，通过控制两个燃烧室的通风量和炉膛温度来实现垃圾的热解汽化。
5.中国专利cn216716232u提出了一种生活垃圾高温热解装置，包括焚烧炉，炉底由下至上依次包括灰渣层和燃烧层，炉体由下至上依次包括热解层、烘干层和原垃圾层，根据装置内垃圾量的多少，通过控制助燃系统来调控垃圾热解速度，从而实现垃圾的热解焚烧。
6.中国专利cn217025869u涉及一种垃圾热解炉烟气炉内再循环系统，该系统是在炉体顶部排气口处设置烟气吸入管，并通过风机将管内吸入的高温烟气从炉体底部入口重新喷回炉体内燃烧。可见，该系统所谓的循环实际上是增加热解烟气在炉内的停留时间，从而来提高垃圾处理效率。
7.可见，上述文献均关注的是垃圾热解的实现，没有针对污染物的生成或/或抑制进行深入研究，无法实现no
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污染物的有效抑制。
技术实现要素：
8.基于上述发现和认识，本技术发明人进行了进一步研究和改进。根据本发明一个实施方式，目的在于提供一种生活垃圾低氮热解焚烧系统，采用该系统可以在实现垃圾热解焚烧的同时有效地抑制no
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污染物的生成，实现了垃圾处置过程中能量高效、合理的转换与利用，是一种环保、节能的生活垃圾热解焚烧技术。本发明另一目的在于提供一种生活垃圾低氮热解焚烧方法。
9.上述目的可以是通过以下技术方案的实施方式实现：
10.根据本发明的一个方面，提供的一种生活垃圾低氮热解焚烧系统，包括：热解装
置，用于对待处理垃圾进行热解，热解气出口与燃烧反应器的多段热解气入口分别通过管道相连，用于将生成的热解气分段送入燃烧反应器；燃烧反应器，包括：与热解装置相连的多段热解气入口，高温烟气出口，以及多段进风口；其中，多段进风口用于将助燃气体分段送入燃烧反应器内，在保证充分燃烧的同时抑制no
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污染物生成量，产出高温烟气；所述高温烟气出口分别与后处理装置和第一管道相连，第一管道经分管道分别与各段进风口相连，各分管道还连接有通氧管道，用于以进入第一管道的高温烟气为循环烟气，将其与氧气混合形成助燃气体，经各段进风口送入燃烧反应器内。
11.可选地，所述燃烧反应器，至少包括：一段热解气入口和二段热解气入口，每段热解气入口至少为一个。所述燃烧反应器，至少包括：一段进风口、二段进风口和三段进风口；每段进风口至少为一个。其中，所述一段进风口靠近一段热解气入口；所述二段进风口靠近二段热解气入口。
12.可选地，所述一段热解气入口位于燃烧反应器底部，二段热解气入口位于燃烧反应器侧部，高温烟气出口位于燃烧反应器顶部。所述一段进风口、二段进风口和三段进风口由下向上依次布置在燃烧反应器的侧部。
13.可选地，当每段进风口包括多个时，每段进风口的多个同高度间隔布置。
14.可选地，所述热解装置具有热源入口，所述热源入口与所述第一管道相连，用于分流第一管道内部分循环烟气为热解提供所需的热源。
15.进一步可选地，所述热解装置还具有热源排出口，所述热源排出口连至第一管道与分管道相连的管路上，用于使高温烟气供热后与即将进入分管道的循环烟气混合。
16.可选地，所述后处理装置依次包括余热锅炉和烟气净化装置，所述烟气净化装置的烟气出口连接烟囱。
17.可选地，所述热解装置与一段热解气入口相连的管道为主管道，与二段热解气入口相连的管道为次管道，且所述主管道和次管道上均设置有流量控制阀和流量计，所述流量控制阀用于将大部分热解气分配至主管道，其余少量热解气分配至次管道。
18.可选地，各分管道上设置有流量控制阀和流量计，所述流量该控制阀和流量计分别用于控制和测量进入各段进风口的助燃气体的流量。
19.可选地，与各分管道相连的通氧管道上设有通氧量调节阀，用于调节各段进风口的助燃气体中的氧含量。
20.根据本发明的另一个方面，提供的一种生活垃圾低氮热解焚烧方法，包括：采用热解装置对待处理垃圾进行热解，将生成的热解气分段送入燃烧反应器中，将助燃气体分段送入燃烧反应器中，在保证充分燃烧的同时抑制no
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污染物生成量，并产出高温烟气；其中，部分高温烟气送入后处理装置进行后处理，部分高温烟气作为循环烟气并与氧气混合作为助燃气体。
21.可选地，所述热解气分两段送入燃烧反应器中，所述助燃气体分三段送入燃烧反应器中。
22.可选地，所述一段热解气从燃烧反应器底部送入，各段助燃气体从燃烧反应器的侧部送入，二段热解气从燃烧反应器侧部送入，高温烟气从燃烧反应器顶部排出。
23.可选地，还包括：从第一管道内分流出部分循环烟气至热解装置中，为热解提供所需热量。
24.进一步可选地，还包括：在高温烟气为热解提供热量后，将其与即将进入分管道的循环烟气混合，再经分管道进入燃烧反应器中进行再利用。
25.可选地，还包括：对高温烟气进行余热回收，烟气净化，将净化后烟气经烟囱排出。
26.可选地，还包括：控制进入燃烧反应器内的各段热解气的分配量；其中，使大部分热解气作为一段热解气送入燃烧反应器中进行欠氧燃烧；其余少量热解气作为二段热解气送入燃烧反应器中。
27.可选地，还包括：控制进入各分管道内的氧含量；以及，控制进入各段进风口的助燃气体的流量。
28.有益效果：根据本发明的一个实施方式，在实现垃圾热解焚烧的同时从两方面有效地抑制了no
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污染物，实现了生活垃圾的清洁燃烧。其中，使用高温烟气和o2的混合气体替换常规空气作为助燃气体，实现对热解气的燃烧，避免了空气中的n2在高温条件下生成热力型no
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污染物的可能性，即从源头减少了燃烧过程中no
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污染物的生成量；此外，通过将热解气和助燃气体分段送入燃烧反应器内在各燃烧反应区进行相应反应，还原区可对前面反应生成的no
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污染物进行还原，进一步降低了no
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污染物的生成量，实现了生活垃圾的清洁燃烧。
29.此外，生活垃圾在热解装置中热解时，热源可全部来源于燃烧反应器产出的高温烟气，无需外部热源，实现了垃圾处置过程中能量高效、合理转换与利用，是一种绿色、环保、节能的生活垃圾热解焚烧工艺。
附图说明
30.图1是本发明一实施例中生活垃圾低氮热解焚烧系统的连接结构示意图。
31.图2是本发明另一实施例中生活垃圾低氮热解焚烧系统的连接结构示意图。
32.图3是本发明再一实施例中生活垃圾低氮热解焚烧系统的连接结构示意图。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.如前面所述的，本技术发明人发现目前垃圾热解焚烧，或者针对大型机械式炉排炉进行改进，或者侧重于热解的实现，没有针对污染物生成和/或抑制进行深入研究。基于上述发现和认识，本技术发明人进行了进一步研究和改进得到了本发明。
35.图1至图3示意性地示出了本技术中多个实施例中生活垃圾低氮热解焚烧系统的连接结构。下面结合图1至图3对本技术实施例中的生活垃圾低氮热解焚烧系统及方法做更进一步地说明。
36.如图1所示，该实施例中提供的一种生活垃圾低氮热解焚烧系统，包括热解装置和燃烧反应器，所述热解装置具有垃圾入口和热解气出口，所述燃烧反应器包括多段热解气入口、高温烟气出口以及多段进风口。通过先将待处理垃圾送入热解装置中进行热解，生成
热解气，然后将生成的热解气分段送入燃烧反应器中，并将助燃气体分段送入燃烧反应器中，在保证充分燃烧的同时抑制no
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污染物生成量，并产出高温烟气；且采用所述高温烟气与氧气作为助燃气体以从多段进风口分段送入。
37.上述实施方式中，通过采用高温烟气和o2的混合气体替换常规空气作为助燃气体，且通过热解气和助燃气体均分段送入燃烧反应器中进行反应，一方面从源头上减少了燃烧过程中氮氧化物即no
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污染物的生成量；另一方面，通过将热解气和助燃气体分段送入，在还原区实现了对前面反应生成的no
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污染物的还原，进一步降低了no
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污染物的生成量，实现了生活垃圾的清洁燃烧。
38.优选实施例中，所述热解装置还具有热源入口，且将所述热源入口与燃烧反应器的高温烟气出口相连，采用燃烧反应产生的部分高温烟气作为热解所需热源，如可作为热解所需全部热源，无需外部热源进行加热。
39.更进一步地，如图2所示，可以将热源入口与第一管道相连，以分流第一管道内循环烟气作为热源。通过将燃烧反应器的高温烟气作为热解所需热源，进而实现了垃圾处置过程中能量高效、合理的转换与利用。垃圾入口具体位置不做限定，可以设置在热解装置一侧便于操作。
40.优选实施例中，如图3所示，所述热解装置还具有热源排出口，且将所述热源排出口连至第一管道与分管道相连的管路上，从而使得高温烟气供热后与即将进入分管道的循环烟气混合，然后经分管道进入到燃烧反应器内进行再利用，更大程度实现能量高效利用。对于热源入口和热源排出口具体位置不做限定，以实现为热解提供热源并排出即可，例如可以在热解装置设置一个热源区，将热源入口和热源排出口设置在该热源区处，热源进入该区域内为热解提供热量，而后经该热源区直接排出。
41.此外，在生成的热解气分段送入燃烧反应器过程中，将其中一条为主管道，其余为分管道。进一步地，在主管道和次管道上设置流量控制阀和流量计，以将热解装置中大部分热解气，例如86％～98％的热解气，分配至主管道，经一段热解气入口送入燃烧反应器中，以使该部分即大部分的热解气在燃烧反应器中的主燃区进行燃烧；其余经二段热解气入口送入燃烧反应器中。更具体地，可以采用电动风门控制流量，采用流量计测量流量；具体分配量不做进一步限定，具体可根据实际需要，基于主次基础上进行调节。
42.本技术燃烧反应器是采用燃烧反应后产出的部分高温烟气即第一管道内的循环烟气部分与氧气作为助燃气体分段送入，在实现垃圾热解焚烧的同时有效地从两方面实现了对no
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污染物的抑制，而且还实现了垃圾处置过程中能量高效、合理的转换与利用。
43.此外，燃烧反应器的内部可由下向上划分为多个燃烧反应区，例如划分为主燃区、还原区和燃尽区，而热解气入口、多段进风口等按照后续燃烧反应器内部依次进行相应反应的方式布置，例如第一段热解气入口与一段进风口靠近，使二者位于一个区域(主燃区)，进行欠氧燃烧，第二段热解气入口与二段进风口靠近，使二者位于一个区域(还原区)，进行还原反应等。需要说明的是：各燃烧反应区是相通的，并非是采取隔离措施隔开，反应连续进行，没有特定反应界限，各反应区内的反应是基于分段送入的热解气和助燃气体形成。
44.为了提高燃烧反应效率，将热解气入口和多段进风口均沿燃烧反应器高度方向上下布置。此外，本技术基于采用纯氧与第一管道内的高温循环烟气作为助燃气体而非常规空气。通过分段送入还原区的热解气和助燃气体(如二段热解气和二段助燃气体)，实现了
对上游主燃区生成的no
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污染物的还原，进一步地实现了低氮燃烧的目的。
45.本技术中，多段进风口与高温烟气出口相连，且相连管道上连接有通氧管道，采用氧气与燃烧反应后进入第一管道内的高温烟气作为助燃气体，避免了垃圾n以外的n元素的加入，减少no
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污染物生成的n源，实现了生活垃圾的清洁燃烧。如图1所示，将高温烟气出口连接第一管道，第一管道经多条分管道与各段进风口一一对应相连，且各分管道上还连接有通氧管道。此外，各分管道上设置有流量控制阀和流量计，分别用于控制和测量进入各段进风口的助燃气体的流量；而且与各分管道相连的通氧管道上设有通氧量调节阀，用于调节各段进风口的助燃气体中的氧含量；其中，氧气比例可根据出口no
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污染物情况进行调节，目的是使出口no
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污染物浓度最低；更具体地，各支路即各分管道可以通过电动风门调节各位置气体流量，通过流量计测量个位置流量，抑制燃料型nox和热力型nox生成。此外，与各分管道相连的通氧管道也可与通氧主管道相连并连至通氧设备。通过控制各段助燃气体中氧含量，从而实现各燃烧反应区内的反应。
46.此外，每段进风口可以包括一个，也可以包括多个，以提高反应效率，每段中的多个布置在同一燃烧反应区域内，可以沿燃烧反应器侧壁间隔设置，例如可同高度布置，形成一段，反应更均匀、更充分，进一步提高该燃烧反应区反应效率，进一步实现对no
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污染物的有效抑制，实现了生活垃圾的清洁燃烧。
47.在一具体实施例中，燃烧反应器包括两段热解气入口和三段进风口。其中，一段热解气入口位于燃烧反应器底部，二段热解气入口位于燃烧反应器一侧，高温烟气出口位于燃烧反应器顶部；一段进风口、二段进风口和三段进风口由下向上依次布置在燃烧反应器的另一侧，以分别送入助燃气体即一次风、二次风、燃尽风。通过一段热解气入口和一段进风口送入热解气和一段助燃气体发生欠氧燃烧即为主燃区，通过二段热解气入口和二段进风口送入热解气和二段助燃气体发生还原反应即为还原区，通过三段进风口送入三段助燃气体使热解气充分燃烧，燃尽后从高温烟气出口排出烟气，部分高温烟气作为循环烟气进行利用，例如作为热解装置热源或作为助燃气体的一部分，从而实现垃圾处置过程中能量高效、合理的转换与利用。
48.下面结合图1至图3所示的生活垃圾低氮热解焚烧系统对本技术实施例中生活垃圾进行低氮热解焚烧方法做进一步说明。生活垃圾进行低氮热解焚烧时，先将待处理垃圾送入热解装置中热解，生成热解气；然后将热解气分段送入燃烧反应器中，且将助燃气体分段送入燃烧反应器中，在保证充分燃烧的同时抑制no
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污染物生成量，燃烧反应后排出高温烟气可作为助燃气体一部分和热解热源进行循环利用。具体流程包括：
49.1)待处理垃圾进入热解装置中，被热源加热热解，生成热解气。
50.其中，所述热源为燃烧反应后排出的高温烟气，高温烟气的温度通常不低于850℃，无需外部热源进行加热。燃烧反应器反应后的高温烟气，一部分作为循环烟气经管道从热源入口进入热解装置中为热解提供热量，供热后与燃烧反应器高温烟气出口流出的烟气(即如图3所示即将进入分管道的循环烟气)混合以进入燃烧反应器实现再利用。
51.2)热解装置排出的热解气分段进入燃烧反应器，助燃气体分段进入燃烧反应器内，热解气与助燃气体混合在燃烧反应器内进行燃烧反应，产出高温烟气，并将部分高温烟气作为循环烟气与氧气混合共同作为所述助燃气体。
52.所述助燃气体是燃烧反应器反应产出的循环烟气与氧气的混合物，氧气通入量具
体参数根据实际情况调节，通常低于空气中的浓度(21％)。循环烟气在管道内与通氧管道通入的氧气混合作为助燃气体。本技术助燃气体采用的是氧气，即通氧管道通入的是纯o2而不是空气，利用高温烟气与纯氧的混合替代常规空气作为助燃气体，避免了空气中n2再燃烧反应中生成no
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的可能，从源头上避免了引入其他n源，抑制了no
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污染物的生成。
53.如上所述的，本技术将热解气和助燃气体均分段送入燃烧反应器中，实现分级燃烧的目的，而且在燃烧反应有序且高效地进行的同时实现了对no
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污染物的高效抑制。具体地，
54.将热解装置排出的大部分热解气经一段热解气入口送入主燃区，喷入部分助燃气体(一次风)进行燃烧，此时为欠氧条件，即主燃区的o2的当量系数小于1，抑制了no
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污染物的生成；此外作为热源的高温烟气在供热后与燃烧反应器高温烟气出口流出的烟气(即将进入分管道的循环烟气)混合进行再利用。
55.在主燃区之后即还原区，通过喷入部分助燃气体(二次风)同时通过二段热解气入口送入少量热解气，在该区域对主燃区生成的no
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污染物进行还原，进一步实现了对no
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污染物的有效抑制。通过将热解气分段送入燃烧反应器，其中，由二段热解气口送入的少量热解气，可作为还原性气体，使烟气中已经生成的no
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污染物反应生成n2(通过一系列复杂的反应)，起到降低no
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污染物的作用。
56.在还原区的下游，再通过喷入部分助燃气体(燃尽风)，保证燃烧反应器内热解气的充分燃烧，燃尽后排出高温烟气。
57.其中，燃烧反应后的高温烟气一部分排出进行后续处理，即经余热锅炉回收余热后进入烟气净化装置净化，净化后烟气经烟尘排出。而另一部分作为循环烟气进行循环利用，具体地，一部分循环烟气作为热解装置热解时所需热源，另一部分循环烟气(或和供热后排出部分)与纯氧共同作为助燃气体并分段参与燃烧反应，不仅在实现垃圾热解焚烧的同时有效地抑制no
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污染物的生成，而且，实现了垃圾处置过程中能量高效、合理的转换与利用，是一种环保、节能的生活垃圾热解焚烧技术。
58.本技术上述热解焚烧方式中，采用纯o2与燃烧反应后高温的循环烟气的混合物替代了常规空气作为助燃气体，从源头上避免了垃圾以外的n元素(即生成no
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污染物的n源)的加入，避免了采用空气引入n2在高温燃烧过程中生成热力型no
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的可能，而且还保证了助燃气体与热解气充分的燃动和混合。此外，将热解气和助燃气均分级送入燃烧反应器中，主燃区欠氧燃烧，主燃区下游的还原区对前面生成no
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进行还原进一步实现了对燃烧反应过程中no
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污染物的抑制，燃尽区保证热解气的充分燃烧和燃尽，最终达到了低氮燃烧的效果。
59.在一可选实施例中，垃圾首先进入热解装置中被加热热解为热解气，热解装置出来的热解气分为两部分，其中90％以上部分作为主燃料进入燃烧反应器。高温烟气与氧气混合作为助燃气体并将其分为三部分，即一次风、二次风和燃尽风，且分段送入到燃烧反应器中。保证一次风注入的主燃区为欠氧反应，在主燃区后即还原区通过喷入二次风和少量热解气实现对主燃区生成的no
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污染物的还原，最后再通过燃尽风的注入保证热解气的充分燃烧。其中，助燃气体是燃烧反应后的高温的循环烟气和o2的混合物。此外，为热解装置供热后的循环烟气会进入燃烧反应器作为循环烟气进行利用。也就是说，与氧气共同形成助燃气体的循环烟气可以来自高温的燃烧反应器，也可以是为热解装置供热后的高温烟
气。
60.本技术上述的一些实施例中，还具有以下优点和有益效果：1)利用高温循环烟气和o2的混合物替代常规空气作为助燃气体，避免了空气中n2在燃烧反应中生成no
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的可能。2)热解气和助燃气体的分级送入，控制燃烧反应各区中氧的数量，进一步抑制燃料型no
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污染物的生成，达到低氮燃烧的目的。3)热解气和助燃气均分段送入燃烧反应器中，实现主燃区欠氧燃烧，还原区对主燃区生成no
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的还原，燃尽风保证热解气的充分燃烧和燃尽，保证了低氮热解燃烧效率。4)燃烧反应后高温烟气作为循环烟气进行多方面利用，实现了垃圾处置过程中能量高效、合理的转换与利用。
61.本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。