CN108469019A - 一种含酚废水与气化废焦混合焚烧系统 - Google Patents

Abstract

一种含酚废水与气化废焦混合焚烧系统，属于环境科学技术三废处理与综合利用技术领域，循环流化床焚烧锅炉的烟气出口与旋风分离器连通，所述的旋风分离器上端与二次燃烧室连通，其下端则与返料器连通，返料器分别与松料和送料风机连接，与循环流化床焚烧锅炉连通，所述的二次燃烧室与高温烟气冷却室连通，高温烟气冷却室侧端与锅炉本体对流管束连通，锅炉本体对流管束通过管路与布袋除尘器连通，布袋除尘器通过引风机和管路与烟囱连通。充分考虑含酚废水和气化废焦粉物理与化学特性，对煤粉和含酚废水在焚烧炉内进行充分的分解和燃烧，充分实现了废弃物的无害化、减量化、资源化，是一个环保、节能、资源化利用系统。

Description

一种含酚废水与气化废焦混合焚烧系统

技术领域

本发明属于环境科学技术三废处理与综合利用技术领域，具体涉及到一种含酚废水与气化废焦混合焚烧系统。

背景技术

煤气作为一种工业原料或工业燃气被广泛地应用于化工、建材、钢铁等行业，它是利用水蒸气通过炽热的煤层，与高温的焦炭发生反应而产生气体，其主要成份为一氧化碳、氢气，以及少量的二氧化碳、氮气和甲烷等组份。在生产煤气的过程中，会伴随着硫化氢、焦油、含酚废水等污染物的产生，其中含酚废水是一种成分复杂的污染物，它主要由酚类、硫化物、氰化物等组成。一般含酚废水所含有机成分极小，其有机成分完全燃烧彻底分解温度为900-950℃，气化过程中产生的含酚废水中有机成分主要含有的焦油，其完全燃烧彻底分解温度为600-750℃，含酚废水的COD一般很高，大约在400100mg/L左右，采用生化办法很难达标排放，只有燃烧的办法才能有效处理。燃烧处理方法一般是绝热焚烧炉内采用高温燃烧，且烟气在高温区内停留时间≥2s，高温燃烧的温度视废水中所含最难解的有机物彻底分解温度而定。含酚废水的排放严重地影响着环境和人类的生活健康，随着国家对环保的要求越来越严，各地对含酚废水的治理也逐步加大，其排放指标也日趋严格。

气化废焦是在煤粉气化过程中产生的，其特点是气化废焦粉含碳量较大，热值较高，其挥发份趋零，其含灰量较大，达到28.1%以上，且灰的熔点温度1250℃比较高，其燃料着火条件较差，粒级较细，一般粒度75μm以下，燃烧后烟气中含灰量较大。气化废焦作为气化伴生的固废，处理比较困难，因其热值较高，具有较好的能源价值，因此作为处理气化生产过程中产生的含酚废水的能源，达到以废治废的目的，确实是一个两全其美的方法。

对于含酚废水和气化废焦的焚烧方法，国内有采用水煤浆法，采用水煤浆法即将气化废焦粉与含酚废水进行充分混合，由于两者不相溶且很难着火，为了实现水煤浆法燃烧必须在气化废焦粉与含酚废水进行混合时添加柴油和其他添加剂。由于气化废焦粉含灰量较大，水煤浆法燃烧器磨损严重，必须采取措施将气化废焦粉中含灰尽可能剔除，或者频繁更换水煤浆喷嘴；由于气化废焦粉含灰量较大，对锅炉磨损也十分严重。国内还有采用煤粉炉煤粉燃烧法来焚烧含酚废水和气化废焦，但煤粉炉烟气含尘量较大，很难满足用热装置要求烟气中含尘浓度≤150mg/ Nm³的要求，煤粉炉炉膛内燃烧温度较高，一般在1350℃以上，按照所提供的煤质，煤粉炉炉膛内燃烧温度应在1350~1550℃以上，才能确保煤中煤灰熔融。这么高的燃烧温度将带来烟气二次污染，空气中N2将被高温燃烧氧化成NOX，在烟气排除系统前必须脱硝，这样将大大增加设备投入费用。煤粉炉要实现固态排渣还得增加耐高温的熔融状态炉渣的冷却装置，正常情况下煤粉炉为液态排渣。

国内还有采用流化床法来焚烧含酚废水和气化废焦，循环流化床（CFB）是八十年代发展起来的高效率、低污染和良好综合利用的燃煤技术，由于它在煤种适应性和变负荷能力以及污染物排放上具有的独特优势，使其得到迅速发展。循环流化床采用流态化的燃烧方式，这是一种介于煤粉炉悬浮燃烧和链条炉固定燃烧之间的燃烧方式，即通常所讲的半悬浮燃烧方式。所谓的流态化是指固体颗粒在空气的作用下处于流动状态，从而具有许多流体性质的状态。在循环流化床炉内存在着大量的床料（物料），这些床料在锅炉一次风、二次风的作用下处于流化状态，并实现炉膛内的内循环和炉外的外循环，从而实现锅炉不断的往复循环燃烧。因此循环流化床有以下几个主要优点：高脱硫效率、低NOX排放、高碳燃烬率、长燃料停留时间、强烈的颗粒返混、均匀的床温、燃料适应性广、高操作灵活性，循环流化床技术是一种较为成熟的清洁燃烧技术，与常规燃烧方式相比，循环流化床具有很多优点。循环流化床通过直接向炉内添加石灰石，可有效脱除90%甚至更多的SO2，技术与工艺流程相对简单，投资费用也较低；循环流化床较低的燃烧温度（850～1000℃）和空气分级燃烧，其NOX排放浓度很低（＜250mg/m3），只有煤粉炉的1/4，不需要设置额外的脱硝设备就能实现低NOX排放，可以满足现行国家环保标准的要求；循环流化床具有极佳的燃料适应性，几乎可以设计燃用任何化石燃料；循环流化床具有很好的调峰能力，可以在30%额定负荷下不投油稳定燃烧；循环流化床灰渣活性较好，可以作为建筑填充材料、路基和水泥生产原料等。

国内大多采用鼓泡流化床法，鼓泡流化床法燃烧气化废焦粉与含酚废水的缺陷是燃料着火条件较差，同时烟气含灰量较大，对尾部锅炉受热面磨损较严重，但操作简单。

本发明提供了循环流化床法来焚烧含酚废水和气化废焦，循环流化床法由于床料温度高，有利于气化废焦粉的着火与燃烧，同时由于采用了高温旋风分离器，一方面将烟气中高温灰分离送回炉膛作为床料，改善了气化废焦粉的着火与燃烧条件，另一方面将烟气中高温灰分离出来减轻了含尘烟气对尾部锅炉受热面磨损。考虑到气化废焦粉中的灰的熔点，炉膛燃烧温度可在1000-1150℃，符合气化废焦粉和酚水焚烧条件。由于炉膛上部采用膜式壁受热面、炉膛出口采用凝渣管束，将进入旋风分离器的入口温度可以降低到900-950℃。同时在旋风分离器烟气出口专门设置了一个二次燃烧室来进一步焚烧烟气中未燃尽的有机物，二次燃烧室温度≥1100℃，且停留2s，这样有机物将彻底焚毁，符合国家环保标准要求。

发明内容

本发明目的提供了一种含酚废水与气化废焦混合焚烧系统，解决了含酚废水和气化废焦的三废处理与综合利用技术问题，满足国家对环保的要求。

本发明是通过以下方式实现的一种含酚废水与气化废焦混合焚烧系统，启炉燃气或燃油燃烧器安装在循环流化床焚烧锅炉底部布风板下部一次风配风室的一侧；含酚废水通过增压泵从含酚废水储罐中抽取，通过管路送入含酚废水雾化喷嘴，通过含酚废水雾化喷嘴的雾化喷入循环流化床焚烧锅炉的炉膛中燃烧；气化废焦粉通过无轴螺旋给料机将其从气化废焦粉储料仓通过管路输送到循环流化床焚烧锅炉的炉膛中燃烧，在气化废焦粉输送管路上布置有送料风道，送料风将气化废焦粉吹入循环流化床焚烧锅炉的炉膛中燃烧；二次风布置在循环流化床焚烧锅炉炉膛的中下部送入炉膛，对炉膛进行补氧，二次风通过管道将二次送风机与二次风干管、多支二次风支管连通，多支二次风支管与循环流化床焚烧锅炉的炉膛连通。

循环流化床焚烧锅炉的炉膛烟气出口与旋风分离器连通，高温含尘烟气经旋风分离器分离，分离出的高温烟气通过旋风分离器的中心筒管路送往二次燃烧室，分离下来的高温固体粉尘进入返料器，通过松料和送料风机的松料和送料将分离下来的高温固体粉尘送回循环流化床焚烧锅炉的炉膛中继续燃烧和提供新入炉膛的物料加热所需的能量。为了确保有机物彻底燃烬以及完全符合国家环保标准要求，经旋风分离器分离出来进入二次燃烧室的高温烟气需通过燃油或燃气燃烧器对其进行再加热燃烧到1100℃以上，以满足彻底焚毁烟气中有机物。经二次燃烧室再燃烧的高温烟气通过烟道进入高温烟气冷却室，高温烟气冷却室的炉墙为膜式水冷壁，在高温烟气冷却室中一方面高温烟气与膜式水冷壁换热得到冷却，另一方面烟气中粉尘通过重力作用得到沉降。经高温烟气冷却室冷却的烟气进入锅炉本体对流管束，烟气进一步与锅炉换热降温，充分回收烟气中的能量。从锅炉本体对流管束再依次进入布袋除尘器、引风机后排入大气。

所述的循环流化床焚烧锅炉为正方形，四周设有膜式水冷壁，膜式水冷壁由鳍片管沿纵向依次焊接成型，膜式水冷壁的内侧设有耐火材料，外侧设有硅酸铝保温层。膜式水冷壁炉墙具有良好的气密性，能适应微正压燃烧而不漏风。膜式水冷壁的内侧敷设的耐火材料厚度大小及敷设面积视含酚废水量及燃烧气化废焦量而定，如果焚烧含酚废水及气化废焦在绝热情况下燃烧温度在850℃-1000℃时，循环流化床焚烧锅炉炉墙可不布置膜式水冷壁而采用耐火浇注料浇注成的或耐火砖砌筑成的绝热炉墙。

循环流化床焚烧锅炉、高温烟气冷却室、通过上下锅筒连接的锅炉本体对流管束、汽包和汽水连管组成锅炉；循环流化床焚烧锅炉膜式水冷壁的上部集箱通过管路与汽包连接，循环流化床焚烧锅炉膜式水冷壁的下部集箱通过与汽包相连的下降干管及分配连管连接，组成一个自然循环回路；高温烟气冷却室膜式水冷壁的左、右侧墙上集箱与汽包连接，高温烟气冷却室膜式水冷壁的左、右侧墙下集箱与锅炉本体对流管束的下锅筒连接，高温烟气冷却室的前墙、后墙膜式水冷壁直接分别与锅炉本体对流管束的上、下锅筒连接，汽包与锅炉本体对流管束的上锅筒通过管路连接；锅炉给水通过给水泵从给水罐抽水送入汽包，通过下降管对循环流化床焚烧锅炉的膜式水冷壁供水，通过锅炉本体对流管束对高温烟气冷却室膜式水冷壁供水，产生的汽水混合物通过与汽包的联管引入汽包，在汽包中通过汽水分离，蒸汽通过汽包上设置的蒸汽出口送给若用户，饱和水进行参与锅炉换热。

加药装置是对锅炉炉水进行化学处理而设置的，锅炉汽包表面排污通过汽水连管与连续排污扩容器连接，锅炉本体对流管束下锅筒、循环流化床焚烧锅炉的膜式水冷壁的下集箱排污通过汽水连管与定期排污扩容器连接，锅炉排污水在连续排污扩容器、定期排污扩容器中扩容，乏蒸汽可以回收送往锅炉给水除氧器中对锅炉给水除氧、加热，经连续排污扩容器、定期排污扩容器中扩容后的污水可以直接排放到下水道或送往污水处理厂。

本发明的有益效果为专门针对燃烧含酚废水和气化废焦粉而设计的合理结构，充分考虑含酚废水和气化废焦粉物理与化学特性，对煤粉和含酚废水在焚烧炉内进行充分的分解和燃烧，充分实现了废弃物的无害化、减量化、资源化，是一个环保、节能、资源化利用系统。

附图说明

图1为整体安装示意图；

图2为整体结构示意图；

如图1至图2所述，燃烧器（1-1），燃烧器（1-2），循环流化床焚烧锅炉（2），含酚废水储罐（3），气化废焦粉储料仓（4），含酚废水雾化喷嘴（5），无轴螺旋给料机（6），旋风分离器（7），汽包（8），返料器（9），松料和送料风机（10），高温烟气冷却室（11），锅炉本体对流管束（12），布袋除尘器（13），引风机（14），加药装置（15），给水罐（16），送料风道（17），一次风机（18），连续排污扩容器（19），定期排污扩容器（20），烟囱（21），二次送风机（22），二次燃烧室（23），溢流渣出口（24），下降干管（25），分配连管（26）。

具体实施方式

一种含酚废水与气化废焦混合焚烧系统，启炉燃气或燃油的燃烧器（1-1）安装在循环流化床焚烧锅炉（2）底部布风板下部一次风配风室的一侧，含酚废水储罐（3）通过增压泵和管路与含酚废水雾化喷嘴（5）连接，含酚水雾化喷嘴（5）安装在循环流化床焚烧锅炉（2）上，气化废焦粉储料仓（4）通过无轴螺旋给料机（6）和管路与循环流化床焚烧锅炉（2）连通，在气化废焦粉输送的管道上布置有送料风道（17），送料风道（17）与一次风机（18）连接，二次风干管和多支二次风支管布置在循环流化床焚烧锅炉（2）的中下部并且与二次风机（22）连接。所述的循环流化床焚烧锅炉（2）顶端与汽包（8）连接，循环流化床焚烧锅炉（2）的下端设有溢流渣出口（24），循环流化床焚烧锅炉（2）的烟气出口与旋风分离器（7）连通，所述的旋风分离器（7）上端与二次燃烧室（23）连通，其下端则与返料器（9）连通，返料器（9）分别与松料和送料风机（10）连接，与循环流化床焚烧锅炉（2）连通，所述的二次燃烧室（23）与高温烟气冷却室（11）连通，所述的高温烟气冷却室（11）的四周设有模式水冷壁，则高温烟气冷却室（11）的左、右侧墙的膜式水冷壁上集箱与汽包（8）连接，高温烟气冷却室（11）的左、右侧墙的膜式水冷壁下集箱与锅炉本体对流管束（12）的下锅筒连接，高温烟气冷却室（11）的前、后模式水冷壁分别与锅炉本体对流管束（12）的上锅筒和下锅筒连接。锅炉本体对流管束（12）通过管路与布袋除尘器（13）连通，布袋除尘器（13）通过引风机（14）和管路与烟囱（21）连通。

所述的循环流化床焚烧炉锅炉（2）为正方形，四周设有膜式水冷壁，膜式水冷壁由鳍片管沿纵向依次焊接成型，膜式水冷壁的内侧设有耐火材料，外侧设有硅酸铝保温层；所述的循环流化床焚烧锅炉（2）的上端通过管路与汽包（8）连接，循环流化床焚烧锅炉（2）的下部通过下降干管（25）及分配连管（26）与汽包（8）连接，形成自然循环回路结构。

所述的汽包（8）与锅炉本体对流管束（12）的上锅筒通过管路连接，给水罐（16）通过给水泵与汽包（8）连通，汽包（8）上设有蒸汽出口和加药装置（15），汽包（8）通过汽水连管与连续排污扩容器（19）连接。

所述的锅炉本体对流管束（12）和循环流化床焚烧锅炉（2）通过汽水连管与定期排污扩容器（20）连接。

所述的二次燃烧室（23）前端设置有燃气或燃油的燃烧器（1-2），循环流化床焚烧锅炉（2）焚烧产生的烟气经旋风分离器（7）气固分离，在进入高温烟气冷却室（11）之前在此二次燃烧室（23）中再次燃烧、加热。

工作流程：含酚废水通过含酚废水雾化喷嘴（5）喷入循环流化床焚烧锅炉（2）内，气化废焦粉通过无轴螺旋给料机（6）和一次风机（18）送入循环流化床焚烧锅炉（2）内，燃烧器点火在炉内进行焚烧，与此同时二次风机（22）对炉内进行补氧。高温烟气进入旋风分离器（7）分离，分离出来的高温烟气送入二次燃烧室（23）进行二次燃烧，高温固体粉尘进入返料，通过松料和送料风机送回循环流化床焚烧锅炉（2）内进行焚烧。经过二次燃烧室（23）的高温烟气通过烟道进入高温烟气冷却室（11）降温，在经过锅炉本体对流管束（12）降温，充分回收烟气中的能量，最后经过布袋除尘器（13）、引风机（14）和烟囱（21）排出。

Claims (6)

1.一种含酚废水与气化废焦混合焚烧系统，其特征在于，启炉燃气或燃油的燃烧器（1-1）安装在循环流化床焚烧锅炉（2）底部布风板下部一次风配风室的一侧，含酚废水储罐（3）通过增压泵和管路与含酚废水雾化喷嘴（5）连接，含酚水雾化喷嘴（5）安装在循环流化床焚烧锅炉（2）上，气化废焦粉储料仓（4）通过无轴螺旋给料机（6）和管路与循环流化床焚烧锅炉（2）连通，在气化废焦粉输送的管道上布置有送料风道（17），送料风道（17）与一次风机（18）连接，二次风干管和多支二次风支管布置在循环流化床焚烧锅炉（2）的中下部并且与二次风机（22）连接；所述的循环流化床焚烧锅炉（2）顶端与汽包（8）连接，循环流化床焚烧锅炉（2）的下端设有溢流渣出口（24），循环流化床焚烧锅炉（2）的烟气出口与旋风分离器（7）连通，所述的旋风分离器（7）上端与二次燃烧室（23）连通，其下端则与返料器（9）连通，返料器（9）分别与松料和送料风机（10）连接，与循环流化床焚烧锅炉（2）连通，所述的二次燃烧室（23）与高温烟气冷却室（11）连通，所述的高温烟气冷却室（11）顶端与汽包（8）连接，高温烟气冷却室（11）侧端与锅炉本体对流管束（12）连通，锅炉本体对流管束（12）通过管路与布袋除尘器（13）连通，布袋除尘器（13）通过引风机（14）和管路与烟囱（21）连通。

2.根据权利要求1所述的一种含酚废水与气化废焦混合焚烧系统，其特征在于，所述的二次燃烧室（23）前端设置有燃气或燃油的燃烧器（1-2），循环流化床焚烧锅炉（2）焚烧产生的烟气经旋风分离器（7）气固分离，在进入高温烟气冷却室（11）之前在此二次燃烧室（23）中再次燃烧、加热。

3.根据权利要求1所述的一种含酚废水与气化废焦混合焚烧系统，其特征在于，所述的循环流化床焚烧炉锅炉（2）为正方形，四周设有膜式水冷壁，膜式水冷壁由鳍片管沿纵向依次焊接成型，膜式水冷壁的内侧设有耐火材料，外侧设有硅酸铝保温层；所述的循环流化床焚烧锅炉（2）的上端通过管路与汽包（8）连接，循环流化床焚烧锅炉（2）的下部通过下降干管（25）及分配连管（26）与汽包（8）连接，形成自然循环回路结构。

4.根据权利要求1所述的一种含酚废水与气化废焦混合焚烧系统，其特征在于，所述的高温烟气冷却室（11）的四周设有模式水冷壁，则高温烟气冷却室（11）的左、右侧墙的膜式水冷壁上集箱与汽包（8）连接，高温烟气冷却室（11）的左、右侧墙的膜式水冷壁下集箱与锅炉本体对流管束（12）的下锅筒连接，高温烟气冷却室（11）的前、后模式水冷壁分别与锅炉本体对流管束（12）的上锅筒和下锅筒连接。

5.根据权利要求1所述的一种含酚废水与气化废焦混合焚烧系统，其特征在于，所述的汽包（8）与锅炉本体对流管束（12）的上锅筒通过管路连接，给水罐（16）通过给水泵与汽包（8）连通，汽包（8）上设有蒸汽出口和加药装置（15），汽包（8）通过汽水连管与连续排污扩容器（19）连接。

6.根据权利要求1所述的一种含酚废水与气化废焦混合焚烧系统，其特征在于，所述的锅炉本体对流管束（12）和循环流化床焚烧锅炉（2）通过汽水连管与定期排污扩容器（20）连接。