CN100473902C - 危险废物垃圾回转窑焚烧设备系统 - Google Patents

危险废物垃圾回转窑焚烧设备系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及垃圾处理技术领域,特别是医化垃圾回转窑焚烧设备系统,设备主要由焚烧系统、烟气净化系统、引风系统、监测系统构成,焚烧系统主要包括废物传送装置、回转窑、二燃室、燃烧装置、出渣装置,烟气净化系统主要包括烟气净化塔、沉淀池、活性炭吸附器,其特征在于回转窑的烟气出口通过管道与二燃室底部连通,回转窑的窑头设有伸入窑内的喷液头和喷油头,二燃室侧壁设有伸入室内的喷液头和至少两个喷油头,所述各喷液头与废液罐连通,各喷油头与燃油罐连通;二燃室烟气出口通过二恶英消除装置与烟气净化塔连通,烟气净化塔对应有沉淀池。本发明既可以处理固体、半固体垃圾危险废物,也可以处理危险废液,经测试,烟尘去除率、酸性气体去除率、酸性气体浓度、烟尘浓度、二恶英去除率等指标均优于国家标准。

Description

危险废物垃圾回转窑焚烧设备系统技术领域本发明涉及垃圾处理技术领域,特别是针对医疗、化工固体垃圾或/和废液等危险废 物利用回转窑焚烧的设备系统。 背景技术随着经济曰益发展,危险废物产生量也急剧增多,特别是医疗、化工固体垃圾和废 液这类危险废物若处理不当,会对生态环境造成严重污染,进而对人类健康造成直接威 胁。传统的回转窑一般只适应于对固体废物的焚烧,对于医疗、化工行业大量产生有毒废液的处理尚未见适应性报道;医化行业的固体垃圾和废液还具有盐、酸性物质含量比 较髙的特点,现有技术大多采用半干法脱酸+布袋除尘系统尚不能使烟气的酸气混合浓度 达标,设备在处理医化废物时,设备中的铁质部件甚至不锈钢部件使用几个月就会被腐 蚀穿孔,更新周期短,垃圾处理成本高。已有回转窑焚烧设备系统中的回转窑工作温度在ioooic左右,回转窑进料管道通常由耐高温材料制作,由于进料装置直接与回转窑相通,管道温度极高,甚至垃圾刚进入 管道就开始熔化或燃烧,也影响进料装置部件和连接结构的工作稳定性和使用寿命,比 如推料板长期在高温环境下运行会过早报废,维修周期短,垃圾处理成本高,因此对进 料系统提出了很高的要求,直接关系到焚烧炉能否长期稳定可靠运行.已有回转窑焚烧设备系统中,由于在操作中局部燃烧不充分,致使焚烧烟气中二恶英排放量不能有效消除。如中国专利01256698. 5 "废弃物回转窑焚烧炉",焚烧效果较 好,但没有对二恶英重新生成的控制.通常措施是当髙温焚烧烟气经过大的罐体时,采 用雾化水喷淋降温方法,这种方法降温速度慢,烟气在降温过程中容易重新合成二恶英。 曾有对全国47个重点城巿的生活垃圾处理处置设施污染物排放状况的抽样调查报道,在 20座垃圾焚烧炉所抽取的垃圾焚烧厂烟气的二恶英超标率为57.1%,有的落后垃圾焚烧 设施二恶英超标99倍以上,研究表明,当1000'C以上的高温烟气在极短的时间内降温到 200X:以下,可有效防止二恶英重新生成.已有回转窑焚烧设备系统中,烟气净化塔通常呈有底的罐形,罐的上部设置烟气出 口和进液口,罐的下部设置烟气进口和排污口,罐内设置填料层.碱液从进液口进入罐
内向下喷淋,经焚烧所产生烟气从烟气进口进入罐内,经过填料层中和、过滤后从烟气 出口进入烟囱。由于烟气净化塔有底,净化下来的烟尘易在塔底及排污管道内沉积而导 致堵塞,既影响烟气的正常流通,清理工作也相当麻烦。 发明内容针对上述现有技术状况和存在的问题,本发明的目的是提供一种特别适用于医疗、 化工固体垃圾和废液这类危险废物处理的危险废物垃圾回转窑焚烧设备系统,它可有效 抑制二恶英的重新生成,而且能使烟气的酸气混合浓度有效降低.本发明的技术方案是:一种危险废物垃圾回转窑焚烧设备系统,设备主要由焚烧系统、烟气净化系统、引 风机、监测系统构成,焚烧系统主要包括废物传送进料装置、回转窑、二燃室、燃烧装 置、出渣装置,烟气净化系统主要包括沉淀池、烟气净化塔,其特征在于回转窑的烟气 出口通过管道与二燃室底部连通,回转窑的窑头设有伸入窑内的喷液头和喷油头,二燃 室側壁设有伸入室内的喷液头和至少两个喷油头,所述各喷液头与废液罐连通,各喷油头与燃油罐连通;二燃室烟气出口通过防二恶英生成装置与烟气净化塔连通,烟气净化塔再经活性炭吸附装置后经引风机、烟囱排放,烟气净化塔对应有沉淀池.上述防二恶英生成装置与烟气净化塔连通,该烟气净化塔根据实际需要可以是一级 或多级串连,可以是方形或圆形,烟气净化塔烟气出口可以通过烟气再热装置和活性炭 吸附装置连通,再通过引风机与烟囱连通。上述防二恶英生成装置能使气流加速的缩颈管,缩颈处设有伸入管内的喷水头,缩 颈管为双层结构,其外层为管径与二燃室烟气排放管相同的直简管,其内层为缩颈管道, 喷水头旁还设有伸入缩颈管内的清灰口.回转窑窑头的进料装置的进料管道内端与窑内相通,管道上部设有投料口,管道内 设有垃圾推送机构的活塞式推料板,进料管道制成夹层结构,夹层的进水口、夹层内的 空间、夹层的出水口构成管道冷却水流通道。在进料管道的投料口内侧设置可升降的夹层结构阻火门,夹层的进水口、夹层内的 空间、夹层的出水口构成阻火门的冷却水流通道.活塞式推料板制成夹层结构,夹层的进水口、夹层内的空间、夹层的出水口构成推 料板的冷却水流通道。上述烟气净化塔呈无底罐形,罐体的上部设置烟气出口和进液口,罐体的下部设置 烟气进口,罐体内设置填料层,在使用状态时该净化塔下部浸没在水中.位于填料层上方的进液口与利用喷水的反作用力自身产生旋转的洒水器连通,洒水器由多根辐射分布 的、与进液管连通的洒水管构成,每根洒水管开有多个洒水孔。本发明与现有技术相比的优点:既可以处理医化固体、半固体垃圾危险废物,也可 以处理医化危险废液;二燃室烟气出口通过防二恶英生成装置通过三级串连的烟气净化 塔及烟气再热装置和活性炭吸附装置连通,根据气体力学原理,当气流经过缩颈处时其 流速必然突变加快,在此处喷淋冷却水,在强气流作用下,冷却水自动被激化成雾状,与高温烟气发生黏附、滞留、碰撞、吸收,可使缩颈处的iioox:的高温烟气在瞬间降温到20(TC以下,从而有效防止了二恶英重新生成。进料装置的进料管道、阻火门、推料板 制成夹层结构,可使管道内的高温被循环冷却水带走,避免了对周围工作环境的高温影 响,延长了进料装置的工作寿命。净化塔呈无底罐形,罐底部位浸入沉淀池的液面,该 液面构成了水封,净化下来的烟尘直接沉淀在池底,解决了塔底及排污管道内烟尘沉积 而发生堵塞的问题,进而保证烟气畅通。经测试,安装了缩颈管的二燃室烟气排放管道, 明显减小了二恶英再次合成机率;指标性能高,烟尘去除率和酸性气体去除率均达99% 以上,酸性气体浓度和烟尘浓度从进口处的6500mg/W分别降到58. 5 mg/m3, 二恶英的含 量<0. 5TEQng/m3,均优于国家标准。 附图说明图l是实现本发明系统主要设备连接关系框图; 图2是本发明系统设备结构连接示意图: 图3是图2中D处局部放大图; 图4是图2中回转窑窑头进料装置8的局部放大图;图5是图4的俯视图;图6是防二恶英生成装置结构示意图: 图7是图6俯视图;图8是烟气净化塔在使用状态下的结构示意图; 图9是图8中洒水器的俯视图: 图10是困9中A-A截面的局部放大图; 具体实施方式下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明„结合图l、图2、图3,垃圾处理的回转窑焚烧设备系统:固体废料传送装置将废料 经过回转窑窑头9的进料装置8送入回转窑10。回转窑的窑头9设有伸入窑内的喷液33和喷油头32,液压油由油罐12通过油泵13循环提供;各喷液头与废液罐2连通;回 转窑的窑头9的烟气出口通过管道36将一次燃烧产生的烟气送入二燃室5的下部,顶部 设有一只防爆门7。 一次燃烧产生的灰渣落至出渣池由刮板出渣机11将灰渣外运处理. 回转窑IO的一次燃烧作用是对固态废物、半固态废物、液态废物进行焚烧.半固态废物 可拌入固态废料中或同锯末粉混合后作为固态废物处理.利用回转窑自身巨大的蓄热量 和垃圾的热值以及送风和助燃器等辅助设施,垃圾在回转窑10中依次经历干燥段、燃烧 段和燃尽段,从而使垃圾裂解焚烧,通过高温焚烧(1000TC左右),垃圾的物理性状由固 态、半固态、液态主要转换成气态,实现垃圾的减量化和无害化处理宗旨。二燃室5作 用是对回转窑产生的气体进一步处理,将烟气彻底焚烧。二燃室内的温度不低于iiooic, 其侧壁设有伸入室内的喷液头33和至少两个喷油头32构成的燃烧器,以及二次风进口 、 相关的温度、压力测点等。二燃室5顶部设有一只防爆门7和紧急排放门6,以当回转窑 或二燃室出现爆燃时炉内压力过高时防爆门7自动打开。上述设于窑头9和二燃室5的 喷液头33均与废液罐2连通,各喷油头32与燃油罐1连通;二燃室烟气出口通过防二恶 英生成装置23与与三级串连的第一级烟气净化塔19连通,防二恶英生成装置23的缩颈 处设有伸入管内的喷水头,采用淬冷方式将IIOO'C的髙温烟气在瞬间降至2001C以下, 可防止二恶英重新生成。三级串连的烟气净化塔由烟气净化塔19、 20、 22组成,各由管道21连通;每个烟 气净化塔分别对应有沉淀池26、 27、 28,活性炭吸附装置24吸附二恶英后通过引风机 25将已净化的烟气送入烟囱18。由于烟气经三级烟气净化塔处理后,温度降至701C以下,湿度也较大,会影响活性 炭的吸附效果,而且从烟囱18排出会产生较浓的雾气,故可以将第三级烟气净化塔22 通过烟气再热装置37对烟气进行除湿千燥后再与活性炭吸附装置24连通。烟气再热装 置37的热源可取自前级的高温烟气,也可采用电热方式.在各级循环沉淀池均安装pH测控仪,根据调整好pH值自动加入石灰或碱等碱性物 质,并有由电机35和叶轮34组成的搅拌器进行搅拌,同时根据在线烟气监测NO,、 S02. HC1参数,自动反馈到加药系统,先对第三级沉淀池28加碱,然后分别对前两级加石灰 或碱进行调整,每个沉淀池各配装搅拌器和循环泵30,保证了净化后烟气中的二恶英含 量、酸气混合浓度和烟尘浓度达标。从三级沉淀池26、 27、 28中下来的灰泥,由抓泥斗提升到配套的污泥干化池中进行自然干化,干化池分二格,交叉使用,干化后污泥同焚 烧残渣和水泥混合搅拌固化密封包装进行无害化处置.
监测系统实时对系统运行情况进行监测分析,同时把分析结果反馈到控制系统,及 时调整运行参数.分析项目有:NO, 、 S02 、 HC1、 CO 、 02烟尘、烟气湿度、流量。图中标记©~©~0~©~(©分别为设备中各点的温度、流量、酸度的测试点,废液喷雾系统:主要由废液罐2、蒸汽加热、废液泵4、过滤器、管路阀门、雾化喷 液头33、空压机等组成。启动空压机达到一定压力后打开阀门后雾化喷液头33将废液喷 入窑头9或二燃室5。回转室温度控制:回转窑内温度根据窑尾温度传感器测出的温度和烟气在线监测分 析NO,、 S02.C0、 02、烟气量等参数进行控制.当窑尾温度超过850iC时,窑头燃烧器先自 动转换成小火,若小火后温度仍无法下降,则关闭该燃烧器(只送风不喷油),如这时按 正常投料速度温度还在升高,则应减少投料量。反之当窑尾温度低于850TC时,窑头9的 主燃烧器喷油头32喷油,先小火后大火,同时加快投料速度,二燃室温度控制:二燃室5侧壁设有伸入室内的两个喷油头32,燃烧器喷油头32的 开关由设在二燃室中部的温度传感器反馈到自控系统,控制两燃烧器喷油头工作。当二 燃室5温度低于11001C时,首先一号喷油头投入工作,先小火后大火, 一号喷油头投入 后温度还无法达到,则二号喷油头自动投入;当二号喷油头投入后温度超过1150TC,则 二号燃烧器自动转为小火,如温度还升高,则二号燃烧器喷油头不喷油,只送风,直至 一号喷油头也退出喷油,反之温度降低则二号喷油头自动转为大火。防二恶英生成装置23管内的温度传感器调节喷淋水阀门大小,手动时人工调节,自 动时为根据设定温度自动调节进水电动阀.烟气净化塔的喷淋水PH调节:第一、二级烟气净化塔l9、 M的pH调节,根据第一、二级回水pH传感器参数及时 调整石灰投加量;第三级烟气净化塔22的pH调节根据第三级烟气净化塔22回水pH传 感器参数自动投加NaOH溶液。当监测数据反馈超标时,则自动打开碱液罐29的碱液投 加泵31,使排烟达标,第一、二烟气净化塔回水pH控制在8左右,第三烟气净化塔回水 控制在12左右,以保证排烟稳定达标。喷淋系统冷却循环水热量主要集中在第一级烟气净化塔19,因为温度下降主要由该 塔完成,所以该塔水温也高.根据循环水温度传感器反馈参数,当温度超过601C时自动 启动冷却水泵17和冷却塔16,对循环水降温。空气系统由鼓风机3、电动调节阀门、配风阀及相应的管道、管件组成。鼓风机3将 空气送入回转窑(一次风)和助燃空气进入二燃室(二次风), 一次风和二次风的分配存
在一定的比例关系,利用配风阀给予调节.一、二次风进风量由在线监测产生数据反馈 到计算机后进行调整,保证系统处于最佳工况。结合图4、图5,金属进料管道1制成夹层16结构,其内端伸入窑头13并与回转窑14内部相通,管道1上部安装一进水口 9,下部安装一出水口 10,使进水口 9、夹层16 内的空间、出水口 IO构成冷却水流通道.在靠近窑头13的管道部位装有径向进料口 4, 垃圾推送机构由液压缸7驱动的在管道1内往复进退的活塞,推料板的进水口 11、夹层 21内的空间、出水口 12构成推料板的冷却水流通道。在进料管道1的投料口 4的内側设置由由液压缸15驱动升降的阻火门2,阻火门2 制成夹层结构,其进水口 19、夹层22内的空间、出水口 20构成阻火门的冷却水流通道.从上述各出水口出来的高温水经冷却水池18冷却后通过水泵17重新泵入各进水口 而构成循环利用,以减小水粍。上述液压缸15、液压缸7均与液压站8连接.在进料管道l的一侧安装能将垃圾提升到投料口 4上方的自动上料机3,投料口 4上 方还设置垃圾臭气吸收軍5,以净化工作环境。在窑头13还可安装观察窑内焚烧情况的窥视镜及与向窑内送氧的鼓凤机连接的进风 口,鼓风机的进风口设在待焚垃圾附近,可将一部分垃圾臭气吸入并送入窑内,为了减 小髙温对液压缸7的影响,液压缸7也可设计成类似与进料管道1的水夹套结构。出水 口 12构成推料板的冷却水流通道.使管道外壁保持较低的温度,以避免对周围工作环境 的高温影响。在进料管道1的投料口 4的内側设置由由液压缸15驱动升降操作时,打开炉门投料口按钮,液压缸驱动推料板6后退,装料完毕后再按下进料 按钮,推料板6前进将垃圾推入窑内后自动返回,液压油由油罐12通过油泵13循环提 供。每次进料期间间隔根据窑尾温度确定, 一般投料周期以保证窑尾温度变化最少为佳.结合图6、图7,防止二恶英生成装置是在二燃室烟气排放管道串接能使气流加速的 縮颈管,缩颈管的上端制有法兰5,下端制有法兰6,以分别与烟气管道和烟气净化塔连 通;缩颈管为双层结构,其内层为缩颈管道4,其外层为管径与二燃室烟气排放管相同直 径的直筒管3,直简管3的作用一是可防止缩颈管道4的缩颈部位易被弯折,二是外表美 观.缩颈管道4可选用钢铁材料,或釆用本申请人特制的耐1300X:的高温和40%酸度的 材料制成,使用寿命长。在缩颈处设有贯穿伸入直筒管3和缩颈管道4内的2-4个喷水 头2,在喷水头2旁还设有贯穿伸入直简管3和缩颈管道4内的2-4个清灰口 1,以防止 缩颈处内被烟灰堵塞。缩颈管的喷淋水量由管内的温度传感器调节喷淋水阀门大小,手 动时人工调节,自动时为根据设定温度自动调节进水电动阀,保证装置处于最佳工况. 实施例縮颈管为立式圆筒形,根据实施场地设计要求,也可设计成卧式、方管形。结合图8、图9、图IO,垃圾焚烧设备中的烟气净化塔,呈圃罐形,罐体8的底部无底, 如图中D处所示,罐体8的顶部设置烟气出口7,'上部设置进液口9,下部设置烟气进口6, 罐体8内设置多层由各种填料组成填料层5,在位于填料层5上方的进液口9与罐体8内设置 的旋转洒水器4连通。洒水器4由8根辐射分布的洒水管42构成,其中一固定管41的一端与 进液口9连通,另一端与空心圆环可转动连接,每根管的内端各与空心圆环固连而且互通, 每根管的下半部开有多个孔径不一的洒水孔421,当较高水压从各洒水孔喷出时,喷水的 反作用力使洒水器4产生旋转,使喷淋面均匀覆盖填料层5的层面。净化塔的安装结抅如图8处所示,罐体8固定于沉淀池10顶部,在烟气进口6下方的 罐底部位浸入沉淀池的液面,液面构成了水封,烟气只能向上穿过活性炭吸附填料层5. 而此时填料层5已被洒水器4均匀喷淋碱液,而烟尘被阻隔在填料层5,团聚的烟尘则下落 至池底,使被中和、过滤后的已净化的烟气从烟气出口7通过引风机进入烟由。在沉淀池10的一恻设置碱液池11,两池上部连通,以使沉淀池上部的清水溢入碱 液池而循环使用.碱液池ll通过水泵l、阀门2、管道3与罐体8上部的进液口 9连通。

Claims (2)

1. 一种危险废物垃圾回转窑焚烧设备系统,设备主要由焚烧系统、烟气净化系统、引风机、监测系统构成,焚烧系统主要包括废物传送进料装置、回转窑、二燃室、燃烧装置、出渣装置,烟气净化系统主要包括沉淀池、烟气净化塔,回转窑的烟气出口通过管道与二燃室底部连通,回转窑的窑头设有伸入窑内的喷液头和喷油头,二燃室侧壁设有伸入室内的喷液头和至少两个喷油头,所述各喷液头与废液罐连通,各喷油头与燃油罐连通;二燃室烟气出口通过防二恶英生成装置与烟气净化塔连通,烟气净化塔再经活性炭吸附装置后经引风机、烟囱排放,烟气净化塔对应有沉淀池,其特征在于烟气净化塔呈无底罐形,罐体的上部设置烟气出口和进液口,罐体的下部设置烟气进口,罐体内设置填料层,在使用状态时该净化塔下部浸没在水中;与烟气净化塔连通的防二恶英生成装置呈能使气流加速的缩颈管,缩颈管为双层结构,其外层为管径与二燃室烟气排放管相同的直筒管,其内层为缩颈管道,缩颈处设有贯穿伸入直筒管和缩颈管道内的喷水头,喷水头旁还设有伸入缩颈管内的清灰口。
2、 按照权利要求l所述的危险废物垃圾回转窑焚烧设备系统,其特征在于烟气净化 塔一级或多级串连,烟气净化塔烟气出口通过烟气再热装置和活性炭吸附装置连通,再通 过引风机与烟囱连通。
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