CN104033910B - 一种处理废弃火炸药和有机废液的焚烧炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及废弃火炸药及有机废液无害化处理领域，提供了一种处理废弃火炸药和有机废液的焚烧炉，包括废药仓、鼓泡式流化床、气泡式雾化燃烧器、炉本体和炉膛，其中所述鼓泡式流化床的床层中有大量的惰性床料、所述废弃火炸药通过废料仓送入至所述炉膛内的鼓泡式流化床，所述有机废液通过所述气泡式雾化燃烧器与在所述鼓泡式流化床上的废弃火炸药均匀混合，所述炉本体采用抗热震耐火材料浇筑，在炉膛上方设置两扇防爆门，该防爆门可依据炉内的压力自行开启或关闭。本发明中的鼓泡式流化床可有效地同时处理废弃火炸药和废液，所述防爆门与钢管、钢笼、钢性梁等起联动作用，确保操作及人员安全。

Description

一种处理废弃火炸药和有机废液的焚烧炉

技术领域

本发明涉及废弃火炸药和有机废液无害化处理领域，提供了一种同时处理废弃火炸药和有机废液的焚烧炉。

背景技术

火炸药具有能量密度高、瞬间功率大等特点,目前被广泛应用于军事、工农业的建设和生产领域。然而火药有一定的使用寿命，超过使用年限，其安全性和稳定性将大大降低，在此将过期火药、生产火药过程中的废屑、不合格火药成品等易燃易爆物质统称为废弃火炸药。这些高能物质均为易燃易爆危险品，随意弃置严重威胁着人类的生存安全和环境安全。传统的处理方法有三种：深土掩埋法、公海倾倒法和露天焚烧法。传统方法虽操作简单、处理费用低，但伴随有资源浪费和环境污染问题，不符合我国可持续发展战略。

火炸药工业在生产母液和洗涤过程中会产生大量的有机废液，其排放量大,除此之外还包括冷却水、地面和设备洗涤水，成分复杂(主要污染物为乙酸乙酯、黑索金、丙烯丁酯和丙烯腈)，处理难度大。常用的废液焚烧炉主要有三种：液体喷射焚烧炉、回转窑焚烧炉和焚烧炉。

火炸药生产工厂和使用单位在生产使用过程中产生的废弃物以废弃火炸药和废液为主，设置两套单独处理装置成本高、占地面积大、施工和操作复杂，且废液中含有大量水分，单独焚烧处理需要进行前浓缩处理或加入大量燃料助燃，大大的增加了运行成本。

流化床技术最先应用于化工催化行业，上世纪五十年代转至煤燃烧领域。流化床燃烧方式燃烧效率高、NOx排放量少、炉内脱硫成本低、能燃用劣质燃料等优点,在西方国家很受重视。经过六十多年的开发和应用,我国流化床燃煤技术也已十分成熟,取得了丰富的经验。

鼓泡焚烧炉内衬耐火材料,下面由布风板构成燃烧室。燃烧室分为两个区域，即上部的稀相区(悬浮段)和下部的密相区。密相区床层中有大量的惰性床料(如煤灰或砂子等)，热容量很大，能够满足有机废液的蒸发、热解、燃烧所需大量热量的要求。由布风装置送到密相区的空气使床层处于良好流化状态。床层内传热工况十分优越，床内温度均匀稳定,有利于有机废液和废弃火炸药的分解和燃烬。随着空气速度提高，床层开始流化，并具有流体特性。进一步提高空气速度，床层膨胀，过剩的空气以气泡的形式通过床层，这种气泡将床料彻底混合，迅速建立烟气和颗粒的热平衡。鼓泡流化床内空截面烟气速度为1.0～3.0m/s。

与常规焚烧炉相比,在处理有机废液和废弃火炸药上鼓泡式焚烧炉具有以下优点:

(1)安全性好。废弃火炸药在炉内燃烧，若产生微爆，四周是石英砂和灰，以及炉膛上部扩展的空间，均有助于减少爆炸的威力。使得焚烧炉安全可靠的运行。

(2)焚烧效率高。焚烧炉由于燃烧稳定，炉内温度场均匀，炉内的气体与固体混合强烈，废液的蒸发和燃烧在瞬间就可以完成。未完全燃烧的可燃成分在悬浮段内继续燃烧，使得燃烧非常充分。

(3)对有机废液和废弃火炸药适应性强。由于流化床层中有大量的高温惰性床料，床层的热容量大，能提供低热值、高水分的废液蒸发、热解和燃烧所需的大量热量，所以鼓泡式焚烧炉适合焚烧各种水分含量和热值的废液。

(4)环保性能好。焚烧炉采用低温燃烧和分级燃烧，所以焚烧过程中NOx的生成量很小，同时在床料中加入合适的添加剂可以消除和降低有害焚烧产物的排放，使之达到环保要求。

(5)重金属排放量低。重金属属于有毒物质，升高焚烧温度将导致烟气中粉尘的金属含量大大增加。由于鼓泡式焚烧炉焚烧温度低于常规焚烧炉，因此烟气中重金属排放量较少。

(6)结构紧凑，占地面积小。由于鼓泡式流化床燃烧强度高，单位面积上废弃物处理能力大，炉内传热强烈，还可实现余热回收装置与焚烧炉一体化，所以整个系统结构紧凑，占地面积小。

(7)事故率低，维修工作量小。鼓泡式焚烧炉没有易损的活动零件，所以事故率和维修工作量小，进而提高焚烧装置运行的可靠性。现有技术中处理废弃火炸药的技术方案的缺点：1)燃烧不充分。火炸药废液中含有大量的有机物，粘度大，未经雾化直接进入焚烧炉内，会导致炉内废液燃烧效果降低；2)定期清理灰垢，影响正常运行；3)运行成本高。废液中含有大量水分，直接燃烧需消耗大量的助燃料，大大增加废液处理成本，在经济上不可行。4)安全系数低。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明选用鼓泡式流化床，床层中有大量的惰性床料(如煤灰或砂子等)，不仅能够满足废液的蒸发、热解、燃烧所需大量热量的要求，而且传热工况十分优越，床内温度均匀稳定。本发明选用气泡式雾化燃烧器，雾化效果好，不易烧结、堵塞，实现高强度悬浮燃烧。废弃火炸药和废液的同时焚烧处理，可实现焚烧火炸药产生热量直接蒸发废液中水分，大大缩减了助燃系统能耗。

(二)技术方案

本发明提供了一种处理废弃火炸药和有机废液的焚烧炉,包括废药仓、鼓泡式流化床、气泡式雾化燃烧器、炉本体和炉膛，其中所述鼓泡式流化床的床层中有大量的惰性床料、所述废弃火炸药通过废料仓送入至所述炉膛内的鼓泡式流化床，所述有机废液通过所述气泡式雾化燃烧器与在所述鼓泡式流化床上的废弃火炸药均匀混合，所述炉本体采用抗热震耐火材料浇筑，在炉膛上方设置两扇防爆门，该防爆门可依据炉内的压力自行开启或关闭，所述炉膛四周设有水冷壁，所述水冷壁由钢管组成，钢管之间焊接有钢制鳍片，从而形成一个整体的钢笼。

进一步的，所述床料与废液和废弃火炸药二者结合的重量百分比为100:(1-2)。

进一步的，其还包括高温烟气的水冷系统。

进一步的，所述的水冷系统包括降低烟气NOx浓度的SCR装置和降低烟气粉尘浓度的布袋除尘器。

所述废弃火炸药通过废药仓送入至所述炉膛内的鼓泡式流化床，进一步包括：

将废弃火炸药装入废药仓，废弃火炸药经过螺旋给料机均匀分配至星形给料机，在电机的驱动下，经减速机带动主轴上的叶轮旋转，通过叶轮槽把废弃火炸药从螺旋给料机均匀带动至料管，进而送入炉膛。

(三)有益效果

本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明可以同时处理废弃火炸药和生产火炸药过程中产生的有机废液，在缩减能耗的同时，大大的简化工艺流程，没有后续锅炉结灰腐蚀等问题。

附图说明

图1是本发明中一种同时处理废弃火药和有机废液焚烧炉装置的系统图。

其中：1、料仓；2、螺旋给料机；3、星形给料机；4、料管；5、储液罐；6、废液泵；7、雾化喷枪；8、气枪或油枪；9、送风机；10、风室；11、布风系统；12、炉膛；13、钢笼；14、钢性梁；15、防爆门；16、热水箱；17、氨水罐；18、氨水泵；19、AIG喷氨装置；20、SCR催化剂；21、水冷系统；22、自来水；23、水处理装置；24、冷水箱；25、布袋除尘器；26、引风机；27、烟囱。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明中的一种同时处理废弃火炸药和有机废液的焚烧炉作出进一步的详细说明。其具体实施方式如图1所示：

人工或者机械方式将废弃火药装入废药仓1，废弃火药经过螺旋给料机2均匀分配至星形给料机3，该星型给料机含有插门，在电机的驱动下，经减速机带动主轴上的叶轮旋转，通过叶轮槽把废药从螺旋给料机均匀带动至料管4送入炉膛12内的鼓泡式流化床，从而彻底改变了现有的废弃火药的给料方式。另外，本发明选用鼓泡式流化床，床层中有大量的惰性床料(如煤灰或砂子等)，不仅能够满足废液的蒸发、热解、燃烧所需大量热量的要求，而且传热工况十分优越，床内温度均匀稳定。

而有机废液经气泡式雾化喷枪7充分雾化后，均匀的喷射至炉膛与废弃火药和床料混合。本发明选用气泡式雾化燃烧器，雾化效果好，不易烧结、堵塞，实现高强度悬浮燃烧。废弃火炸药和废液的同时焚烧处理，可实现焚烧火炸药产生热量直接蒸发废液中水分，大大缩减了助燃系统能耗。

废弃火药、废液与空气在鼓泡床内充分燃烧，生成高温烟气。高温烟气在水冷系统21作用下冷却，经SCR装置20降低烟气NOx浓度，然后经下级水冷系统再次降低烟气温度，选用布袋除尘器25降低烟气粉尘浓度，最终烟气经烟囱27排入大气，进而降低了污染排放。

由于废液有一定粘度，使用压力雾化很难达到较小的液滴直径要求，此外压力雾化喷嘴容易堵塞，普通的雾化喷枪很难达到要求，而选用气泡式雾化喷枪进行雾化，雾化效果好，不易烧结、堵塞，实现高强度悬浮燃烧；同时燃烧器并设有安全保护装置，燃烧器点火启动不正常时，安全保护装置自动切断燃料供应，进一步保证系统和人员的安全。

本发明的另一大特点在于采用了防爆系统，其中：

在材料方面，床料与废液和废弃火药的比重为100:(1-2)，给炉体缓冲空间缓慢释放废液和废弃火药能量，防止热量不均而发生爆炸；

炉本体采用抗热震耐火材料浇注，选用耐磨耐火耐腐层和隔热耐火保温层相结合，外围钢板加固，并增加耐火浇注材料厚度，增强抗压等级；同时，为防止与铝粉反应，耐火材料中氧化铁成分应尽可能的少。

在结构方面，炉膛上方设置两扇防爆门，如若发生爆炸，炉内压力增至一定程度时，防爆门自动开启，释放炉内压力，恢复平衡后自动关闭。

炉膛四周水冷壁为钢管组成，钢管与钢管之间有钢制鳍片焊接成一个整体的钢笼，可抵抗炸药爆炸产生的压力，保证工作人员人身安全，钢笼外部有刚性梁连成一个整体，加强抗震能力，所述防爆门与钢管、钢笼、钢性梁等起联动作用，确保操作及人员安全。

此外，进料装置采用正压风输送废弃火药，预防进料口回火；以及废液管路选用耐腐的阀门及管道。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种处理废弃火炸药和有机废液的焚烧炉,其特征在于：包括废药仓、鼓泡式流化床、气泡式雾化燃烧器、炉本体和炉膛，其中所述鼓泡式流化床的床层中有大量的惰性床料,所述废弃火炸药通过废药仓送入至所述炉膛内的鼓泡式流化床，所述有机废液通过所述气泡式雾化燃烧器与在所述鼓泡式流化床上的废弃火炸药均匀混合，所述炉本体采用抗热震耐火材料浇筑，在炉膛上方设置两扇防爆门，该防爆门可依据炉内的压力自行开启或关闭，所述炉膛四周设有水冷壁，所述水冷壁由钢管组成，钢管之间焊接有钢制鳍片，从而形成一个整体的钢笼。

2.根据权利要求1所述的焚烧炉，其特征在于：所述床料与废液和废弃火炸药二者结合的重量百分比为100：(1-2)。

3.权利要求1或2所述的焚烧炉，其特征在于：其还包括高温烟气的水冷系统。

4.根据权利要求3所述的焚烧炉，其特征在于：所述的水冷系统包括降低烟气NOx浓度的SCR装置和降低烟气粉尘浓度的布袋除尘器。

5.根据权利要求1所述焚烧炉，其特征在于：所述废弃火炸药通过废药仓送入至所述炉膛内的鼓泡式流化床，进一步包括：

将废弃火炸药装入废药仓，废弃火炸药经过螺旋给料机均匀分配至星形给料机，在电机的驱动下，经减速机带动主轴上的叶轮旋转，通过叶轮槽把废弃火炸药从螺旋给料机均匀带动至料管，进而送入炉膛。