CN108488807A - 一种处理危险废物的富氧悬浮炉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种处理危险废物的富氧悬浮炉，包括从下至上依次连接的炉基、炉缸、炉身、炉顶和二燃室；炉缸上设有安全口、金属虹吸口和粘渣口；炉身由从下至上四层水套构成，依次为第一层水套、第二层水套、第三层水套、第四层水套；第一层水套上设有一次风口、渣口和燃烧器；第三层水套设有燃烧室和二次风口；炉顶上设有加料口和上升烟道接口，通过上升烟道接口连接二燃室。本发明富氧悬浮炉可处理多种危险废物，将金属冶炼和危废焚烧合二为一，解决含重金属废物的问题，既能回收各种有价金属，又将渣水淬处理成无害水渣，且尾气能充分燃烧干净，抑制二噁英等有害物质的产生，具有原料适应性强、资源再生、节能环保、操作简单等优点。

Description

一种处理危险废物的富氧悬浮炉
技术领域
本发明涉及危险废物处置技术领域，尤其涉及一种可同时处理多种危险废物的富氧悬浮炉。
背景技术
随着科技及工业的发展，固液危险废料和工业废渣量也越来越多，对环境形成严重危害。另一方面，这些废弃物也是可再生利用的宝贵资源。因为国家对资源综合利用和企业的节能减排等提出更高要求，因此急需一种以综合利用各种危险废物为显著特征的节能、高效的生产装备。
焚烧炉广泛应用于危废处置行业，可处理有机固态废物(如废树脂、废油泥、废活性炭等)和有机液态废物(如废矿物油等)，通过二次燃烧能够解决有机物二噁英问题，但对含金属物料(多为各领域产生的废电路板、冶炼金属废渣、废催化剂等)还是无法处理，并且焚烧产生的灰渣和飞灰仍属于危废，需要进一步安全填埋，占用宝贵的土地资源。
传统含金属废料处理工业设备为鼓风炉。采用鼓风炉处理则需要预先对废料进行烧结，且必须采用价格较高的冶金焦作为还原剂，生产环境差，成本高。针对传统工业设备的缺点，中国发明专利CN 101768670提出采用闪速炉和还原贫化电炉联合进行重金属物料熔炼，该方法对铅、锌、铜联合企业的废料处理具有独特优势，但闪速炉要求原料含水低于0.8％，粒度要求小于1mm，导致原料预处理过程复杂，成本较高。富氧侧吹炉作为节能高效冶炼炉已广泛应用于铜镍铅锡冶炼行业，它的特点是采用富氧，设备尺寸小，占地面积省，原料适应性强，废气排放少，金属回收率高，但还没有应用于有机危废处置行业，主要原因是有机物燃烧过程中容易产生二噁英等有害物质进入废气，易对环境造成二次污染。所以，不加改进，不能用于处理含有机物的废料。
发明内容
本发明的目的在于针对以上缺点进行改进，提供一种新型的处理危险废物的富氧悬浮炉，将金属冶炼和危废焚烧合一，解决同时处理多种危险废物的问题，既能回收各种有价金属，又将渣处理成无害水渣，且尾气能充分燃烧干净，抑制二噁英等有害物质的产生。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种处理危险废物的富氧悬浮炉，包括从下至上依次连接的炉基、炉缸、炉身、炉顶和二燃室；
所述炉缸由外钢板和内衬耐火砖组成，炉缸上设有安全口、金属虹吸口和粘渣口；
所述炉身由从下至上四层水套构成，依次为第一层水套、第二层水套、第三层水套、第四层水套；所述第一层水套、第二层水套和第三层水套为铜水套，所述第四层水套为带内衬的钢水套；所述第一层水套上设有一次风口、渣口和燃烧器；所述第三层水套设有燃烧室和二次风口；
所述炉顶上设有加料口和上升烟道接口，通过上升烟道接口连接二燃室。
进一步地，所述危险废物包括：
1)含有金属的无机危险废物：国家危险废物名录中的感光材料废物(HW16)、表面处理废物(HW17)、焚烧处置残渣(HW18)、含铬废物(HW21)、含铜废物(HW22)、含锌废物(HW23)、含铅废物(HW31)、石棉废物(HW36)、含镍废物(HW46)、有色金属冶炼废物(HW48)、废电路板(HW49)、废催化剂(HW50)中的一种或多种；
2)有机固态危险废物：国家危险废物名录中的废油泥(HW08)、精蒸馏残渣(HW11)、染料涂料废物(HW12)、有机树脂类废物(HW13)、废活性炭(HW49)中的一种或多种；
3)有机液态危险废物：国家危险废物名录中的废有机溶剂(HW06)、废矿物油(HW08)。
进一步地，所述炉缸为高低炉缸，上底比下底高200-400mm；所述安全口和金属虹吸口均设置在炉缸下底部，所述粘渣口的高度与金属液面一致，控制在500-600mm。
进一步地，所述第三层水套的燃烧室，具有较长的燃烧通道，并且其上设有多个二次风口，用于向炉内鼓入富氧空气。
进一步地，所述二燃室的尺寸能保证烟气在1150℃的温度下滞留时间＞2s，从而将燃烧废气中少量VOCs及二噁英彻底焚毁。
进一步地，所述炉身较深，炉缸较浅，即炉身高度(炉缸顶部到炉顶的距离)/炉缸高度(炉缸下底部到炉缸顶部的距离)≥8，这样经过预处理后的危险废物原料在下落过程中有充分的燃烧、熔化时间，同时二次风口和一次风口鼓入富氧空气强烈搅拌产生涡流，使得固态危废原料、液态金属和熔渣处于自由悬浮状态，在比较大的接触面积下完成气、固、液三相熔炼过程，从而实现悬浮熔炼；危险废物中的重金属(铜、镍、锡等)形成合金进入炉缸底部，硅、铁、钙等无机盐成分与熔剂一起形成熔渣，有机物燃烧，烟气上升进入二燃室，确保彻底焚毁。
进一步地，所述一次风口上设置有浸没式燃烧器，用于向熔池下部鼓入热值较高的液态废物(如废矿物油等)和富氧空气，或鼓入可燃性气体(天然气、煤气等)和富氧空气，对炉缸易粘结区域进行升温，保证下部熔体的流动性。
不同于传统富氧侧吹炉，本发明的富氧悬浮炉具有以下特点：
1、适应性较强，可以处理多种危险废物，比如：含金属的废电路板、金属污泥、冶炼金属废渣、废催化剂等；废树脂、废油漆渣、废油泥、废活性炭等有机固态危险废物；废溶剂、废矿物油等有机液态危险废物；2、在第三层水套上设有燃烧室；3、炉顶以上设有二燃室；4、一次风口上设置有浸没式燃烧器；5、炉身较深，炉缸较浅，即炉身高度(炉缸顶部到炉顶的距离)/炉缸高度(炉缸下底部到炉缸顶部的距离)≥8。
通过以上的改进，可以让经过预处理后的危险废物原料在下落过程中有充分的燃烧、熔化时间，同时二次风口和一次风口鼓入富氧空气强烈搅拌产生涡流，使得固态危废原料、液态金属和熔渣处于自由悬浮状态，在比较大的接触面积下完成气、固、液三相熔炼过程，从而实现悬浮熔炼。危险废物中的重金属(铜、镍、锡等)形成合金进入炉缸底部，硅、铁、钙等无机盐成分与熔剂一起形成熔渣，有机物燃烧，烟气上升进入二燃室，确保彻底焚毁。
本发明富氧悬浮炉应用领域广，可处理多种危险废物，将金属冶炼和危废焚烧合二为一，解决含重金属废物的问题，既能回收各种有价金属，又将渣水淬处理成无害水渣，且尾气能充分燃烧干净，抑制二噁英等有害物质的产生，具有原料适应性强、资源再生、节能环保、操作简单、劳动作业条件好的优点。
附图说明
图1为本发明处理危险废物的富氧悬浮炉的结构示意图；
图中，1、炉基，2、炉缸，3、一次风口，4、第一层水套，5、第二层水套，6、第三层水套，7、内衬，8、第四层水套，9、加料口，10、上升烟道接口，11、二次风口，12、渣口，13、燃烧器，14、粘渣口，15、金属虹吸口，16、安全口，17、二燃室。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明提供的一种处理危险废物的富氧悬浮炉，是一种改进的富氧侧吹炉，应用领域广，可处理多种危险废物，包括：
1)含有金属的无机危险废物：国家危险废物名录中的感光材料废物(HW16)、表面处理废物(HW17)、焚烧处置残渣(HW18)、含铬废物(HW21)、含铜废物(HW22)、含锌废物(HW23)、含铅废物(HW31)、石棉废物(HW36)、含镍废物(HW46)、有色金属冶炼废物(HW48)、废电路板(HW49)、废催化剂(HW50)中的一种或多种；
2)有机固态危险废物：国家危险废物名录中的废油泥(HW08)、精蒸馏残渣(HW11)、染料涂料废物(HW12)、有机树脂类废物(HW13)、废活性炭(HW49)中的一种或多种；
3)有机液态危险废物：国家危险废物名录中的废有机溶剂(HW06)、废矿物油(HW08)。
如图1所示，本发明富氧悬浮炉包括从下至上依次连接的炉基1、炉缸2、炉身、炉顶和二燃室17；
所述炉缸2由外钢板和内衬耐火砖组成，炉缸2上设有安全口16、金属虹吸口15和粘渣口14；
所述炉身所述炉身横截面可设置为矩形，由从下至上四层水套构成，依次为第一层水套4、第二层水套5、第三层水套6、第四层水套8；所述第一层水套4、第二层水套5和第三层水套6为铜水套，所述第四层水套8为带内衬7的钢水套；所述第一层水套4上设有一次风口3、渣口12和燃烧器13；所述第三层水套6设有燃烧室和二次风口11；
所述炉顶上设有加料口9和上升烟道接口10，通过上升烟道接口10连接二燃室17。
进一步地，所述炉缸2为高低炉缸，上底比下底高200-400mm；所述安全口16和金属虹吸口15均设置在炉2下底部，所述粘渣口14的高度与金属液面一致，控制在500-600mm。
进一步地，所述第三层水套6的燃烧室，具有较长的燃烧通道，并且其上设有多个二次风口11，用于向炉内鼓入富氧空气。
进一步地，所述二燃室17的尺寸能保证烟气在1150℃的温度下滞留时间＞2s，从而将燃烧废气中少量VOCs及二噁英彻底焚毁。
进一步地，所述炉身较深，炉缸2较浅，即炉身高度(炉缸顶部到炉顶的距离)/炉缸高度(炉缸下底部到炉缸顶部的距离)≥8，这样经过预处理后的危险废物原料在下落过程中有充分的燃烧、熔化时间，同时二次风口11和一次风口3鼓入富氧空气强烈搅拌产生涡流，使得固态危废原料、液态金属和熔渣处于自由悬浮状态，在比较大的接触面积下完成气、固、液三相熔炼过程，从而实现悬浮熔炼；危险废物中的重金属(铜、镍、锡等)形成合金进入炉缸底部，硅、铁、钙等无机盐成分与熔剂一起形成熔渣，有机物燃烧，烟气上升进入二燃室，确保彻底焚毁。
进一步地，所述一次风口3上设置有浸没式燃烧器13，用于向熔池下部鼓入热值较高的液态废物(如废矿物油等)和富氧空气，或鼓入可燃性气体(天然气、煤气等)和富氧空气，对炉缸易粘结区域进行升温，保证下部熔体的流动性。
实施例1
以下以富氧悬浮炉处理危险废物的具体例子来详细说明本发明的实现原理。
将含金属的废电路板、冶炼金属废渣、废催化剂、废树脂、废油泥、废活性炭经过预处理(例如将废电路板进行卸料、暂存、破碎)后与辅料、还原剂通过计量皮带从炉顶加料口9加入炉内；
物料中的有机物首先会在第三层水套6上的燃烧室内进行燃烧，被二次风口11鼓入的65％的富氧空气氧化分解，焚烧烟气从炉顶上升烟道接口10排出进入二燃室17充分二次燃烧，在1150℃以上保证2s以上的停留时间，从而将烟气中的少量VOCs和少量的二噁英彻底焚毁；
投入的物料经过有机物焚烧后落入第一层水套4的熔炼区；浓度70％富氧空气从第一层水套4两侧的一次风口3鼓入熔体渣层，强烈搅拌熔体，在1200℃～1400℃条件下复杂多金属废料进行悬浮熔炼，经过氧化和还原两个过程后生成金属及熔渣；
在第一层水套4侧端墙上低于一次风口100mm的位置设有燃烧器13，用于向熔池下部鼓入废矿物油和60％富氧空气，对炉缸易粘结区域进行升温，保证下部熔体的流动性；
金属和熔渣进入炉缸2进行澄清分离，熔渣含铜达到0.5％以下，直接从渣口12放出经水淬后成为水淬渣，水淬渣为玻璃体，可以作为建筑材料或水泥厂的原料而外售；金属从金属虹吸口15放出铸锭。

Claims (7)

1.一种处理危险废物的富氧悬浮炉，其特征在于，包括从下至上依次连接的炉基(1)、炉缸(2)、炉身、炉顶和二燃室(17)；
所述炉缸(2)由外钢板和内衬耐火砖组成，炉缸(2)上设有安全口(16)、金属虹吸口(15)和粘渣口(14)；
所述炉身由从下至上四层水套构成，依次为第一层水套(4)、第二层水套(5)、第三层水套(6)、第四层水套(8)；所述第一层水套(4)、第二层水套(5)和第三层水套(6)为铜水套，所述第四层水套(8)为带内衬(7)的钢水套；所述第一层水套(4)上设有一次风口(3)、渣口(12)和燃烧器(13)；所述第三层水套(6)设有燃烧室和二次风口(11)；
所述炉顶上设有加料口(9)和上升烟道接口(10)，通过上升烟道接口(10)连接二燃室(17)。
2.根据权利要求1所述的富氧悬浮炉，其特征在于，所述危险废物包括：
1)含有金属的无机危险废物：国家危险废物名录中的感光材料废物(HW16)、表面处理废物(HW17)、焚烧处置残渣(HW18)、含铬废物(HW21)、含铜废物(HW22)、含锌废物(HW23)、含铅废物(HW31)、石棉废物(HW36)、含镍废物(HW46)、有色金属冶炼废物(HW48)、废电路板(HW49)、废催化剂(HW50)中的一种或多种；
2)有机固态危险废物：国家危险废物名录中的废油泥(HW08)、精蒸馏残渣(HW11)、染料涂料废物(HW12)、有机树脂类废物(HW13)、废活性炭(HW49)中的一种或多种；
3)有机液态危险废物：国家危险废物名录中的废有机溶剂(HW06)、废矿物油(HW08)。
3.根据权利要求1所述的富氧悬浮炉，其特征在于，所述炉缸(2)为高低炉缸，上底比下底高200-400mm；所述安全口(16)和金属虹吸口(15)均设置在炉缸(2)下底部，所述粘渣口(14)的高度与金属液面一致，控制在500-600mm。
4.根据权利要求1所述的富氧悬浮炉，其特征在于，所述第三层水套(6)的燃烧室上设有多个二次风口(11)，用于向炉内鼓入富氧空气。
5.根据权利要求1所述的富氧悬浮炉，其特征在于，所述二燃室(17)的尺寸能够保证烟气在1150℃的温度下滞留时间＞2s，从而将燃烧废气中少量VOCs及二噁英彻底焚毁。
6.根据权利要求1所述的富氧悬浮炉，其特征在于，炉身高度/炉缸高度≥8，炉身高度为炉缸顶部到炉顶的距离，炉缸高度为炉缸下底部到炉缸顶部的距离；这样经过预处理后的危险废物原料在下落过程中有充分的燃烧、熔化时间，同时二次风口(11)和一次风口(3)鼓入富氧空气强烈搅拌产生涡流，使得固态危废原料、液态金属和熔渣处于自由悬浮状态，在较大的接触面积下完成气、固、液三相熔炼过程，从而实现悬浮熔炼；危险废物中的重金属形成合金进入炉缸底部，无机盐成分与熔剂一起形成熔渣，有机物燃烧，烟气上升进入二燃室，确保彻底焚毁。
7.根据权利要求1所述的富氧悬浮炉，其特征在于，所述一次风口(3)上设置有浸没式燃烧器(13)，用于向熔池下部鼓入热值较高的液态废物和富氧空气，或鼓入可燃性气体和富氧空气，对炉缸易粘结区域进行升温，保证下部熔体的流动性。
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