CN103994447B - 气固液一体化焚烧系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气固液一体化焚烧系统，属于环境技术领域。该系统由废气收集系统、造粒系统、投料系统、回转炉、焚烧炉、余热锅炉、换热器、急冷塔、烟气干式洗涤系统、布袋除尘装置、喷淋塔、再热器及烟囱组成。造粒系统中煤‑固废‑废液以（1‑12）:（2‑30）:（1‑16）的质量比均匀混合造粒；收集的废气经预热后，一部分通入回转炉，另一部分通入焚烧炉进行高温焚烧处理；焚烧炉的高温尾气经热能回收后，通入急冷塔、干式洗涤系统、布袋除尘装置及喷淋塔，待降温且去除飞灰、二噁英及酸性气体后，由风机送入烟囱，完成达标排放。系统运行中产生的废液回用至造粒系统，活性炭等固废投入回转炉焚烧，降低系统运行成本的同时，实现无害化处理。

Description

气固液一体化焚烧系统

技术领域

本发明涉及一种气固液一体化焚烧系统，特别是涉及一种制药行业三废治理的一体化焚烧系统，属于环境技术领域。

背景技术

随着国内经济不断发展，化工、制药、喷涂等行业的有机挥发性气体VOCs的排放与日俱增，对空气质量影响显著，已经成为空气污染的主要来源之一。VOCs气体包括烃类、醛类、苯类、酯类、卤代烃及芳香烃等，具有排放种类多、性质差异大、工艺和工况条件复杂、来源广泛的特点。VOCs气体会降低人体免疫力，影响中枢神经系统，造成人体不适、昏迷、甚至致癌，并且易与氮氧化物及悬浮物发生反应，使空气中臭氧浓度提升，引发光化学烟雾及雾霾现象，对日常生活和生态环境造成严重影响。目前国内外处理VOCs气体的方法主要有吸附法、冷凝法、氧化法、等离子技术等，其中热力氧化是处理VOCs的常用方法，包括RTO技术、RCO技术、TO技术及综合处理技术等。

固体废物中携带大量粉尘及颗粒，堆积时易发生化学反应，释放有毒气体，造成环境污染。固体废物的任意排放，易造成河道阻塞、农田侵蚀、水体酸碱化、富营养化、矿化甚至毒化，影响动植物的正常生长。固体废物露天堆存，不仅占用大量土地，而且有害成分会渗入土壤，对地下水及食物安全构成威胁。目前固废处理主要有焚烧技术、堆肥、安全卫生填埋技术和综合处理技术等，其中焚烧法具有处理量大、减容性好、无害化程度高、可回收热能等优点，应用前景广泛。

工业生产过程中会产生大量废液，废液具有排放量大、成分多样、有机物含量高、毒性大、色度深等特点，易造成水体酸碱失衡及破坏，不能直接排放至江河湖海。废液处理方法涵盖物化法、化学法和生化法。由于废液的处理难度较大，其处理方式往往是多种工艺的集成，如吸附+混凝+高级氧化法、内电解混凝沉淀+厌氧+好氧、水解+接触氧化、气浮+兼氧+CASS法等，在工程实践中大多存在一次性投资高、运行成本高和无法稳定达标运行等问题。

关于废气、固废、废液等治理的国内专利已有不少，公开了一些有效的处理工艺。

中国发明专利201310334774.3公开了一种用于挥发性有机化合物催化燃烧的催化剂的制备方法。该方法包括步骤：将含钒化合物和镧系化合物溶解于草酸溶液中，搅拌至完全溶解；将TiO₂粉末溶于该溶液，在常温下搅拌，过滤洗涤后干燥，研磨后所得粉末于500℃煅烧3h，即得MO_x/V₂O₅-TiO₂粉末；将其与含铂化合物溶液混合搅拌，所得沉淀干燥后于400℃煅烧5h，即得催化剂Pt/ MO_x/V₂O₅-TiO₂。制得的催化剂提供了较大的比表面积，对苯系物如苯的催化燃烧反应有很高的催化活性，且制备原料易得；催化剂重复使用活性稳定，克服了传统贵金属催化剂易烧结、易中毒等缺点。

中国发明专利201310334761.6公开了一种制备用于VOCs催化燃烧的球壳型催化剂的方法。该方法包括步骤：将含铈化合物与尿素溶于去离子水中，充分搅拌后倒入水热釜进行微波水热；冷却后将所得沉淀洗涤、干燥，煅烧；将球壳型CeO₂的粉末溶于含铂化合物和含铜化合物的混合溶液中搅拌后，过滤，所得沉淀洗涤、干燥再煅烧，即得粉末状球壳型催化剂Pt/CuO-CeO₂。

中国发明专利200510060615.4公开了一种印染废水回用处理的方法，涉及印染工业排放污水的治理及污水的资源回收利用。其基本方法为：对退浆废水、碱减量废水分别进行酸析预处理，回收析出的浆料，然后与染色废水一起进行A/O生化处理，再经臭氧催化深度处理后，将大部分水回用于染色工艺，实现印染污水的回用，回收率大于60％。

发明内容

废气、固废及废液属于三种不同形态的环境污染物，以往的处理方法只针对一种或两种，本发明的目的在于克服现有治理技术的单一性和片面性，提供一套可以对废气、固废及废液进行综合治理，并有效解决处理过程中产生的废液和固废的装置。该发明可节省单独治理废气、固废及废液时所需的投资，具有巨大的经济效益；系统具有去除破坏效率高，自动化控制能力强的特点；系统运行时，回收大量热能，节约成本投入；处理过程中产生的废液及固废可回用至系统，实现系统无危害化治理效果。

为了同时解决废气、废液和固废的处理问题，提供一种气固液一体化焚烧系统的治理方法，其步骤是：

（1）煤-固废-废液以特定质量比均匀混合，通过造粒机制作成规则形状，于密闭投料系统内推送至回转炉。

（2）收集废气经换热器加热后，分为两部分通入系统进行处理，一部分废气充当助燃空气通入回转炉，另一部分废气直接通入焚烧炉内进行热力焚烧。

（3）经焚烧炉处理后的高温烟气，一部分通入余热锅炉及换热器进行热量回收，另一部分用于加热烟囱尾气。

（4）经换热器换热后的尾气，在急冷塔内迅速降温并通入烟气干式洗涤系统，利用活性炭/消石灰吸收尾气中的二噁英及酸性气体。反应后的消石灰进行收集和安全填埋，吸附饱和的活性炭送至回转炉进行焚烧处理。

（5）急冷塔与碱洗塔运行时产生的废液回用至造粒系统，可用于稀释废液，便于造粒。

（6）系统处理过程中产生的飞灰、颗粒粉尘进行采集与鉴定，回转窑的炉渣由出渣机排出，与布袋除尘装置内滤渣一起进行稳定固化、安全填埋。

本发明的优点：

（1）在一套处理系统中，实现了对气、固、液三种废物的同时处理，缩短处理流程，减少占地面积，降低污染处理设施的投资。

（2）煤-固废-废液在入炉前根据其成分、热值等参数合理配比，保障回转炉稳定运行，并降低焚烧残渣的热灼减率，减少运行成本。

（3）系统处理后，废气、固废和废液实现达标排放，总去除破坏效率达99.5%以上。

（4）以部分车间VOCs废气作为助燃空气，使回转炉尾气中含氧量高于6%，并使废气中VOCs物质氧化，释放热量，节省回转炉燃料消耗。

（5）吸附后的活性炭回用至回转炉，燃烧释放热能，降低燃料消耗；急冷塔及碱洗塔运行时产生的废液回用至造粒系统，反应后的消石灰可直接安全填埋，系统实现无危害、无污染化。

附图说明

图1 为气固液一体化焚烧系统装置图（一）

其中1、造粒机；2、回转炉；3、焚烧炉；4、余热锅炉；5、换热器；

12、风机；13、至再热器的部分废气；14、区间收集废气

图2 为气固液一体化焚烧系统装置图（二）

6、急冷塔；7、干式洗涤装置；8、布袋除尘装置；9、碱洗喷淋塔；10、再热器；

11、烟囱；12、风机；13、至再热器的部分废气；15、消石灰喷射装置；16、活性炭喷射装置

图3 为气固液一体化焚烧系统装置图

具体实施方式

结合具体实施例对本发明进一步详细说明，下述实施为说明性，不是限定性，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。

实施例1：

粉碎机将煤和固废打碎，搅拌机将粘稠废液稀释并搅拌均匀， 煤-固废-废液以（1-12）:（2-7）:（1-4）的特定质量比例在造粒机内制作成规则形状，液压推送至回转炉窑头。

实施例2:

粉碎机将煤和固废打碎，搅拌机将粘稠废液稀释并搅拌均匀，煤-固废-废液以（1-12）:（7-13）:（4-7）的特定质量比例在造粒机内制作成规则形状，液压推送至回转炉窑头。

实施例3：

粉碎机将煤和固废打碎，搅拌机将粘稠废液稀释并搅拌均匀，煤-固废-废液以（1-12）:（13-19）:（7-10）的特定质量比例在造粒机内制作成规则形状，液压推送至回转炉窑头。

实施例4：

粉碎机将煤和固废打碎，搅拌机将粘稠废液稀释并搅拌均匀，煤-固废-废液以（1-12）:（19-25）:（10-13）的特定质量比例在造粒机内制作成规则形状，液压推送至回转炉窑头。

实施例5：

粉碎机将煤和固废打碎，搅拌机将粘稠废液稀释并搅拌均匀，煤-固废-废液以（1-12）:（25-30）:（13-16）的特定质量比例在造粒机内制作成规则形状，液压推送至回转炉窑头。

采用集风罩收集废气，VOCs含量高的区域选择大风量工频风机，VOCs含量小的区域选择小风量变频风机，使系统风量维持稳定。进入系统前，废气通过换热器进行加热，使其温度加热至80-120℃。预热的车间废气分为两部分，一部分废气充当助燃空气通入回转炉，确保燃烧后烟气含氧量高于6%；剩余废气直接通入焚烧炉内。

回转炉水平放置，内部衬以高温耐火材料；回转炉内部呈锥形状，倾斜角为4-6°。回转炉处理时，设定合理造粒补给量及利用PLC自动调控废气风量，保证回转炉内温度维持在800-1000℃。固废及废液燃烧成无危害废渣，残渣热灼减率低于5%，并于窑尾排出，生成含酸性气体的烟气。窑尾出渣口采用水封技术，快速冷却灰渣，并用出渣机输送。充当助燃空气的部分车间废气中VOCs组分发生氧化，转化为二氧化碳和水等。废气、危险固废及废液在回转炉内的去除破坏效率为99%。

焚烧炉采用直立式处理废气，底部排灰的方式，在保证99.5%去除破坏效率的同时，尽量减少占地面积。使用燃气式燃烧器，具有自动火焰UV监测和保护功能，利用PLC控制燃气补给量及助燃空气量来维持焚烧炉内温度稳定。焚烧炉内温度达1000-1200℃，内部铺设高铝耐火材料，耐受1300℃以上高温。烟气在焚烧炉内停留时间超过2s，保证二噁英及VOCs气体的彻底破坏。

经焚烧炉处理后的尾气温度较高，采用余热锅炉、换热器及再热器进行热量回收。高温烟气通过余热锅炉进行换热，温度降至500-680℃，产生大量蒸汽；换热器用于加热收集的废气，热侧烟气温度从500-680℃降至低温，冷侧废气升温至80-120℃；再热器用于加热放空尾气，使热侧烟气温度降至400-600℃左右，而排空尾气温度升至100-120℃以上。

急冷塔采用双流喷雾方式，给水管道上自动调节阀可准确调节给水流量。带压喷雾喷头将水雾化，直接与烟气进行传质传热交换，利用烟气热量使喷淋的水分蒸发，使烟气在塔内温度在0.3-0.5s内迅速从400-600℃降至200℃以下，有效防止二噁英的再合成。喷头为不锈钢材质，采用压缩空气作为雾化介质，急冷塔顶部设置除雾器。

烟气经迅速降温后，通入干式洗涤系统。注入消石灰，吸收水汽及酸性气体，处理后的石灰可进行安全填埋处理。干式洗涤系统至布袋除尘装置的烟气管道布置活性炭喷射装置，使活性炭与烟气在管道内充分接触，对烟气中残存的二噁英和重金属等污染物进行净化吸附处理。吸附后的活性炭回用至回转炉，燃烧放热并处理过程中的吸附物，减少环境污染及燃料成本投入。

烟气通过布袋除尘装置时，滤袋外表面截留较细粒径的粉尘、颗粒及飞灰。PLC控制各阀门的开关，使气包内压缩空气由喷吹管孔眼喷出，诱导数倍于一次风的周围空气进入滤袋，实现排灰操作。布袋除尘装置可捕集200℃以下烟气中的颗粒物及飞灰，收集后的粉尘颗粒经出渣机传送，运输到合适地点进行填埋处置。

消石灰吸收酸性气体能力有限，在布袋除尘装置后设置碱洗喷淋塔，喷淋3-5%（wt）NaOH碱性溶液，并在顶部设置除雾器，保证酸性气体的总吸收率达99.5%以上。供水和供液管路的给水流量由自动调节阀控制，吸收反应后的废液与急冷塔废水排入储罐，再通至造粒系统进行处理。碱洗处理后的尾气中，VOCs气体含量均达国家大气污染排放二级标准。

经碱洗塔处理后的尾气温度降至60℃以下，含有一定量水汽。设置烟气再热器，将尾气温度从60℃升温至100-120℃以上，避免酸雾的产生。大功率风机后置，使系统呈现负压状态，保证没有有害气体的外泄。烟囱高度设定为20-35m， 烟囱出口处采用不锈钢材质，防止表壁挂水，腐蚀钢材的情况发生。烟囱设置烟气在线监测系统，有效监测烟气和烟尘的排放情况。

Claims (1)

1.气固液一体化焚烧系统，其特征在于，该系统由废气收集系统、造粒系统、密闭投料系统、回转炉、焚烧炉、余热锅炉、换热器、急冷塔、烟气干式洗涤系统、布袋除尘装置、喷淋塔、再热器及烟囱组成；

该系统能同时处理废气、固废及废液，并且能有效解决系统处理过程中产生的固废及废液问题：急冷塔、干式洗涤装置及喷淋塔吸收99％以上的酸性气体，处理过程中产生的废液回收至造粒系统；烟气干式洗涤系统采用消石灰及活性炭作为吸收剂与吸附剂，反应后的活性炭回收至焚烧系统，反应后的消石灰与其它残渣进行安全填埋；焚烧系统通过PLC自动控制系统，连锁反馈控制和风量、温度调控系统，维持系统的热力平衡和稳定运行；采用双重关断及系统旁通的措施，能有效应对紧急情况的发生；

在所述造粒系统中，煤、固废与废液的特定质量比是(1-12)∶(2-30)∶(1-16)，是由各组分的含量及燃烧热值确定，保证回转炉内热量平衡；对产生VOCs气体的区间进行收集，将废气预热至80-120℃；废气经预热后，一部分作为助燃气体通入回转炉，另一部分通入焚烧炉内进行热力氧化处理；余热锅炉及换热器对高温烟气中所含的热能进行有效回收，并将出口烟气控制在400-600℃。