CN102506433A

CN102506433A - L形组合式电子垃圾高温焚烧炉

Info

Publication number: CN102506433A
Application number: CN2011102904793A
Authority: CN
Inventors: 艾元方; 何世科; 孙彦文; 陈洪东
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2031-09-29
Also published as: CN102506433B

Abstract

L形组合式电子垃圾高温焚烧炉，包括卧式焚烧炉(1)和立式焚烧炉(2)，焚烧炉(1)上游安装粉末旋流燃烧器(11)，下游顶墙中心设有排烟口(12)，排烟口(12)正上方布置焚烧炉(2)，焚烧炉(2)底面中心设有进烟口(21)，排烟口(12)和进烟口(21)间距50mm～100mm，进烟口(21)内径大于排烟口(12)内径，排烟口(12)内径与焚烧炉(2)内腔直径之比为0.4～0.6，焚烧炉(2)内腔高度与焚烧炉(1)内腔长度之比＜1.5。发热量＞800kcal/kg、挥发份＜60％的各种电子垃圾和废线路板资源化处置均可使用本发明。发明铜铅金银等金属回收率高，能彻底无害化处理尾气，尾气无炭黑、林格曼黑度为1；尾气有毒害污染物排放达到GB18484-2001要求；固渣浸出毒性鉴别满足GB5085.3-1996要求。

Description

L形组合式电子垃圾高温焚烧炉

技术领域本发明涉及一种以处置粉状有机废料为主，基于旋流燃烧，低压引射补风，湍流扩散燃烧和高温均匀燃烧等原理的L形组合式电子垃圾高温焚烧炉，主要适用于包括废线路板在内的各种电子垃圾资源化处置使用。

背景技术随着电子信息产业的快速发展，电子垃圾的数量正以每年10～15％的速度增长，成为世界上数量增长最快的垃圾。我国是世界上电子产品消费大国，每年因更新换代而废弃数量不少于700万吨，此外国外约70％的电子垃圾通过各种渠道流入中国，我国正成为世界上最大的电子垃圾聚集地。这些电子垃圾如果不回收，不仅浪费宝贵资源，而且污染环境。在传统电子垃圾热处置装置中，转窑、鼓风炉、反射炉或冲天炉较为常见。这些装置处置电子垃圾时，以处理块状废料为主，炉内温度分布明显不均匀，有机废料在炉膛上部进行低温裂解与不完全燃烧，产生大量黑烟和灰尘，尾气含有大量二噁英、呋喃等恶臭毒害成分。另外，这些装置大多没有考虑供尾气氧化使用的二次燃烧室，或二次燃烧室结构设计欠科学。专利200920118074.X公开一种废线路板处置装置，能处理粉末和块料，卧式短转窑和立式焚烧炉内腔连成一体成T字状，结炉时转动半周高温燃烧即可及时解决，但需要复杂的电力驱动装置，且需解决转动部分和固定部分联结处的高温密封难题。另外，粉状废料以直流方式喷吹流过转炉，焚烧时间短；块料堆积焚烧，焚烧点离转窑排烟口位置近，中间产物焚烧时间短，存在焚烧不完全和冒黑烟现象。专利201110194814.X公开了一种能处理废线路板粉末的U形熔炼装置，将高温焚烧、保温熔炼和高温氧化等三区分开设置，内腔联结成一体，各区调节复杂。研发结构简单、使有机废料完全燃烧且无有机尾气危害的电子垃圾资源化处置技术，适应当今社会节能减排形势需要。

发明内容为了克服传统转窑、鼓风炉、反射炉或冲天炉处置块料废料，炉膛上部温度低，存在有机废料低温裂解与不完全燃烧而污染环境等缺点，本发明集成旋流燃烧，低压引射补风、湍流扩散燃烧和高温均匀燃烧等技术优势，提供一种以处理粉末颗粒为主的，使电子垃圾完全燃烧和有毒害性尾气完全氧化、且结构简单的L形组合式电子垃圾高温焚烧炉。

L形组合式电子垃圾高温焚烧炉，主要包括卧式焚烧炉1和圆筒状立式焚烧炉2，沿气流流动方向上游焚烧炉1端墙安装粉料旋流燃烧器11，下游顶墙中心设有圆形排烟口12，排烟口12正上方布置焚烧炉2，焚烧炉2底面中心设有圆形进烟口21，进烟口21和排烟口12间距50mm～100mm，进烟口21内径大于排烟口12内径，排烟口12内径与焚烧炉2内腔直径之比为0.4～0.6，焚烧炉2内腔高度与焚烧炉1内腔长度之比小于1.5。

低品位发热量大于800kcal/kg、挥发份含量低于60％，包括废线路板在内的各种电子垃圾资源化处置都可以使用本发明。

发明经济社会效益显著。铜铅金银等金属回收率高，尾气有毒害污染物排放达到GB18484-2001要求(无炭黑微粒、林格曼黑度为1、苯类化合物＜0.1mg/m³、二恶英含量＜0.01ngI-TEQ/Nm³)，熔渣流动性好，固渣浸出毒性鉴别满足GB5085.3-1996要求。

附图说明

图1为发明结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图1对发明作进一步的说明。

L形组合式电子垃圾高温焚烧炉，主要包括卧式焚烧炉1和圆筒状立式焚烧炉2，焚烧炉1之上布置焚烧炉2。焚烧炉1卧式布置，本体不转动，焚烧炉2立式布置，内腔呈圆筒状，本体不转动。焚烧炉1包括粉料旋流燃烧器11、排烟口12和内腔炉膛。沿气流流动方向上游焚烧炉1的端墙上安装有旋流燃烧器11，下游焚烧炉1的顶墙中心设有圆形排烟口12。排烟口12正上方布置焚烧炉2，排烟口12中垂线和焚烧炉2中心轴线重合。垂直于气流流动方向的焚烧炉1内腔横截面可以呈圆孔状，也可以呈“上底拱墙+下底反拱墙”的倒梯形状，下底反拱墙可以防止因高温熔体浮力拔出耐火砖。焚烧炉1排烟口12两侧墙分别设置放铜口和排渣口，底墙面沿气流流动方向向下游倾斜1～2°。焚烧炉2包括圆形进烟口21、排烟口22和紧急排烟口23。焚烧炉2底面中心设有圆形进烟口21。焚烧炉2底面和焚烧炉1顶墙最高点之间留有50mm～100mm间隙，此间隙不填充砖、棉或垫以便二次空气自由穿过。焚烧炉2进烟口21内径大于焚烧炉1排烟口12内径，焚烧炉1排烟口12内径与焚烧炉2内腔直径之比为0.4～0.6，焚烧炉2内腔高度与焚烧炉1内腔长度之比小于1.5。

发明加工制作描述如下：

焚烧炉1侧墙和顶墙砖缝交错设置，膨胀缝交错设置，底墙不考虑膨胀缝，焚烧炉2不考虑膨胀缝。焚烧炉1内腔和高温熔体接触的耐火砖层砖缝按I类要求砌置，和高温气体接触的耐火砖层砖缝按II类要求砌置，焚烧炉2耐火砖层砖缝按II类砌体要求砌置。焚烧炉2可以是多节串联而成，节与节之间布置耐火垫圈后用法兰连接。焚烧炉1不承担焚烧炉2重力作用。两焚烧炉墙体外层设置保温层以保证完全燃烧氧化所需的高温条件。

发明工作流程描述如下：

电子垃圾粉末或颗粒在小量压缩空气作用下被吹进焚烧炉1旋流燃烧器11，掺入由旋流燃烧器11送入的一次空气气流(旋流气流)中，然后气粒两相流边螺旋前行边干馏热解燃烧，到排烟口12位置时完成了几乎全部燃烧反应。因排烟口12面积小，烟气以大于60m/s速度喷出并进入焚烧炉2内腔。在燃烧放热作用下，铜金属被迅速加热到熔融状态，并落下沉积于焚烧炉1底部，且缓慢地向排渣口和放铜口流动，最后从排渣口排出熔渣，从放铜口放出高纯度铜液。高温熔渣密度小于铜液密度，熔渣和铜液自然分层。沿气流流动方向焚烧炉1长度保证了足够的熔体流动和分离时间，熔体流到焚烧炉1内腔末端时熔渣和铜液能较理想地分层分离。电子垃圾被制成粉末状，扩展了颗粒和空气接触表面积，强化了燃烧氧化反应。焚烧炉1组织旋流燃烧，延长了未燃烬气在高温区的停留时间。焚烧炉1排烟口12可阻止烟气快速流出，有利于焚烧炉1升温和保温。

烟气以大于60m/s速度喷入焚烧炉2内腔，在烟气气流根部形成较大的负压，能抽引卷吸外界空气(充当二次空气)进入烟气中。二次空气从焚烧炉2与焚烧炉1之间的50mm～100mm间隙进入焚烧炉2内腔，补充混入排烟孔12排出的烟气中。在排烟口22负压和焚烧炉2高度形成的抽吸力作用下，烟气在焚烧炉2内腔发生湍流扩散燃烧氧化反应。扩散燃烧火焰长度长，焚烧炉2内腔高度大于火焰长度，焚烧炉2内腔高度设计能保证足够的烟气氧化时间，烟气流到排烟口22时完成了全部氧化反应。50mm～100mm间隙设计使得二次空气从烟气流根部混入，强化了烟气和二次空气的混合燃烧，强化了焚烧炉2内腔的高温湍流氧化作用。焚烧炉2进烟口21内径大于焚烧炉1排烟口12内径，从排烟口12喷出的火焰能全部置于焚烧炉2内腔中，防止了烟气外泄而污染车间现象出现。

发明正常工作时，焚烧炉1内腔温度维持在1300℃～1400℃范围，焚烧炉2内腔温度维持在1100℃～1200℃范围，两焚烧炉内腔温度分布均匀，焚烧炉2排烟口22的尾气含氧体积浓度＞6％，烟气流过两焚烧炉时间＞2s。

发明结构特征描述如下：

发明具有“组合式窑炉”结构特征。发明主要包括两个焚烧炉，属于一种新型多膛炉、复合型窑炉。焚烧炉1集成反射炉、漩涡炉、熔池熔炼等技术优势。和传统反射炉相比，非定向辐射传热原理相同，但以处理粉料为主，开口少，密封性好，加上炉内微负压操作，减少有毒害性气体外泄。和传统转窑相比，焚烧炉固定，避免了装置转动所需的复杂电力传动设备和投资。

发明具有“焚烧炉内腔独立设置”结构特征。不同于专利200920118074.X和专利201110194814.X，2个或3个焚烧炉内腔空间连成一体，相互影响。两焚烧炉内腔分开，废料焚烧和烟气氧化两过程可独立调控。烟气高速喷出，在根部形成负压抽吸作用，使得二次空气能穿过两焚烧炉之间50mm～100mm间隙混入烟气中。实践表明，这种二次空气补充方式有效、可靠、设计简单。焚烧炉1不承担焚烧炉2重量，增强了高温条件下装置运行安全性。

发明具有“L字形炉形”结构特征。两焚烧炉布置成L字形，焚烧炉2内腔高度与焚烧炉1内腔长度之比小于1.5，节省了占地面积。焚烧炉1组织旋流燃烧，火焰短、横截面积大，空间利用率高。焚烧炉2组织扩散燃烧，火焰细而长。

发明技术特征及直接技术效果描述如下：

发明的“组合式窑炉，焚烧炉内腔独立设置和L字形炉形”三个结构特征，导致了“旋流燃烧、低压引射补风、湍流扩散燃烧和高温均匀燃烧”四个技术特征。

发明具有“旋流燃烧”技术特征。焚烧炉1端墙设置了旋流燃烧器11，组织废料旋流燃烧。“旋流燃烧”技术特征带来的直接技术效果是：延长可燃物在高温区的停留时间(＞2s)，保证有机废料颗粒和中间燃烧产物完全燃烧；增大炉膛空间有效利用率，增强装置运行经济性。

发明具有“低压引射补风”技术特征。小量二次空气通过50mm～100mm间隙，借助于烟气根部负压抽吸力混入烟气中。“低压引射补风”技术特征带来的直接技术效果是：从高速烟气气流根部补充二次空气，二次空气和烟气混合均匀，利于降低焚烧炉2内腔火焰高度、利于烟气完全氧化。补充的二次空气流量大小与与烟气根部负压有关，烟气流速越高，二次空气量就越多，实现二次空气流量自适应自动控制调节。

发明具有“湍流扩散燃烧”技术特征。烟气通过排烟口12时，由于截面缩小，流速增大，形成湍流，并从50mm～100mm缝隙抽吸额外空气(二次空气)，使得焚烧炉2内腔发生烟气湍流扩散燃烧氧化反应。“湍流扩散燃烧”技术特征带来的直接技术效果是：在焚烧炉2进烟口21附近形成高温燃烧区，并延长烟气停留时间，为烟气完全氧化创造有利条件，从源头上抑制二恶英生成所需的中间反应物质(如苯、甲苯和乙苯类化合物)。

发明具有“高温均匀燃烧”技术特征。焚烧炉1内腔温度维持在1300℃～1400℃范围，焚烧炉2在1100℃～1200℃范围，两焚烧炉温度分布均匀。“高温均匀燃烧”技术特征带来的直接技术效果是：增大燃烧反应速度；避免了传统焚烧装置内腔温度分布不均匀带来的低温裂解与不完全燃烧问题。尾气成分中无二恶英低温合成所需的苯类化合物成分，烟气净化系统无需考虑尾气急速冷却设计问题，可选用无废液二次污染的干法尾气净化工艺。

发明应用效果描述如下：

发明适用于低品位发热量大于800kcal/kg、挥发份含量低于60％的各种电子垃圾(特别是废线路板)资源化处置使用。半工业试验结果表明：发明铜铅金银等金属回收率达到98％；无废气废渣污染；能彻底无害化处理尾气，尾气无炭黑微粒、林格曼黑度为1，尾气有毒害污染物排放达到GB18484-2001(危险废物焚烧污染控制标准)要求，苯类化合物＜0.1mg/m³、二恶英含量＜0.02ngI-TEQ/Nm³；熔渣流动性好，固渣浸出毒性鉴别达到GB5085.3-1996(危险废物鉴别标准)要求。

Claims

1.L形组合式电子垃圾高温焚烧炉，主要包括卧式焚烧炉(1)和圆筒状立式焚烧炉(2)，其主要特征在于：沿气流流动方向上游焚烧炉(1)端墙安装粉料旋流燃烧器(11)，下游顶墙中心设有圆形排烟口(12)，排烟口(12)正上方布置焚烧炉(2)，焚烧炉(2)底面中心设有圆形进烟口(21)，进烟口(21)和排烟口(12)间距50mm～100mm，进烟口(21)内径大于排烟口(12)内径，排烟口(12)内径与焚烧炉(2)内腔直径之比为0.4～0.6，焚烧炉(2)内腔高度与焚烧炉(1)内腔长度之比小于1.5。