CN109140461A - 危废高温熔融微晶净化装置及尾气净化方法 - Google Patents

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Abstract

危废高温熔融微晶净化装置及尾气净化方法，属于危险废物处理领域。熔融室侧壁设有燃烧器和给料口，燃烧器与燃气管道和高温空气预热器连接，熔融室下方的熔渣水淬池与磁选机连接，二次燃烧室下部设有二次风喷口、循环烟气喷口，熔融炉出口与旋风分离器连接，下部熔融室与回料口连接，旋风分离器入口设有SNCR尿素喷口，旋风分离器出口与尾部烟道连接，尾部烟道内布置导热油省煤器及高温、中温空气预热器，烟气出口连接降温塔、消石灰与活性炭喷射、布袋除尘器、湿法烟气净化装置、烟气加热器及SCR脱硝装置和低温空气预热器，湿法烟气净化装置废液出口与降温塔连接，导热油省煤器与烟气加热器连接。本发明用于危废熔融微晶净化。

Description

危废高温熔融微晶净化装置及尾气净化方法
技术领域
本发明属于危险废物处理领域，具体涉及一种危废高温熔融微晶净化装置及尾气净化方法。
背景技术
随着我国工业的迅猛发展，工业生产过程中排放的危废日益增多。冶金固废、化肥固废、电镀污泥、化工污泥以及垃圾飞灰等危废中含有大量的重金属和二噁英等重危物质，给环境带来了重大的安全隐患。如何妥善处理这些危废已成为目前环保领域亟待解决的难题。
目前危废的主要处置方法是螯合填埋，存在以下弊端：占地面积大、不能实现减量化、无害化和资源化，并且随着填埋时间的增长会由于渗漏产生二次污染。水泥窑协同处置存在重金属超标问题。
因此，迫切需要一种可以完全解决现有技术缺陷的、能够达到稳定化、减量化和无害化并且实现资源化回收利用的危废处理新装置及尾气净化方法。
发明内容
本发明的目的在于针对现有危废处理技术存在缺陷，提供一种危废高温熔融微晶净化装置及尾气净化方法。本发明可实现重金属富集回收、二噁英零排放、同时烟气中NOX、SO2、烟尘浓度满足超低排放，即NOX、SO2及烟尘浓度依次分别达到50mg/m3、35mg/m3、5mg/m3。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的危废高温熔融微晶净化装置，其组成包括熔融炉体、燃气管道、回料口、排渣口、熔渣水淬池、二次风喷口、再循环烟气喷口、SNCR尿素喷口、旋风分离器、磁选机、微晶原料熔渣出口、重金属出口、尾部烟道、导热油省煤器、高温空气预热器、中温空气预热器、低温空气预热器、降温塔、消石灰与活性炭喷口、布袋除尘器、二次灰仓、湿法烟气净化装置、烟气加热器、SCR脱硝装置、引风机、四个燃烧器及四个给料口；
熔融炉体自下而上由相互连通的熔融室和二次燃烧室组成，熔融室侧壁下部设有四个燃烧器，四个燃烧器呈四角切圆布置，四个燃烧器与燃气管道连接并通过管道一与高温空气预热器连接，熔融室侧壁中部设有四个对称设置的给料口以及一个回料口，四个给料口呈四角切圆布置，熔融室底部设有排渣口，排渣口正下方设有熔渣水淬池，熔渣水淬池侧面与磁选机连通，磁选机下部分别设有微晶原料熔渣出口和重金属出口，二次燃烧室侧壁下部设有二次风喷口，二次风喷口通过管道与中温空气预热器连接，二次燃烧室侧壁中部设有再循环烟气喷口，熔融炉体上部通过烟气通道与旋风分离器连接，旋风分离器入口设有SNCR尿素喷口，旋风分离器与下部的回料口连接，回料口下部与熔融室连通处设有播料风喷口，播料风喷口通过管道二与高温空气预热器连接，旋风分离器顶部通过中心筒与尾部烟道连接，尾部烟道内自上而下布置有导热油省煤器、高温空气预热器及中温空气预热器，尾部烟道的烟气出口处依次连接降温塔、布袋除尘器、湿法烟气净化装置、烟气加热器、SCR脱硝装置及低温空气预热器，降温塔与布袋除尘器之间的管路上设置有消石灰与活性炭喷射口、SCR脱硝装置的烟气出口与低温空气预热器连通，低温空气预热器与引风机连通，引风机出口与烟囱连通，降温塔与布袋除尘器下端的排灰口与二次灰仓连通，湿法烟气脱硫装置下部的废液出口通过管道三与降温塔的喷口连通，导热油省煤器通过管道四与烟气加热器连接，低温空气预热器与高温空气预热器连通。
本发明利用危废高温熔融微晶净化装置实现危废高温熔融微晶净化及尾气净化方法，所述的方法步骤如下：
步骤一：将危废磨至小于0.1mm以下的粉末混入核化剂及助熔剂，所用核化剂重量占危废重量的3～5％，所用助熔剂比例小于危废重量的10％，混合后的危废物料通过给料口送入熔融室中；
步骤二：经高温空气预热器预热的热一次风和燃气通过燃烧器切向送入熔融室内形成涡旋燃烧，将送入的危废粉末迅速加热至熔融状态，熔融室内的温度保持在1350～1500℃，空气过剩系数为0.70～0.90，使得熔融室内的燃烧气氛为还原气氛，从而抑制NOX的生成；
步骤三：经燃烧形成的液态熔渣在离心力作用下被甩至熔融室内壁上并向下流淌至排渣口进入熔渣水淬池内，熔渣在熔渣水淬池内用水急冷后送入磁选机进行筛选，分离重金属和微晶原料熔渣；
步骤四：携带部分熔渣的高温烟气通过收缩段进入二次燃烧室内，同时二次风通过二次风喷口送入二次燃烧室内，让高温烟气中的可燃成分燃尽；再循环烟气通过循环烟气喷口送入二次燃烧室，控制二次燃烧室的温度范围在950～1000℃，保持二次燃烧室出口的空气过剩系数为1.15～1.2；
步骤五：二次燃烧室的出口高温烟气携带粉尘进入旋风分离器13，旋风分离器入口通过SNCR尿素喷口喷入尿素溶液进行脱硝，可脱除已生成NOx的60％-80％，经旋风分离器分离下的物料由旋风分离器下部的回料口送入熔融室8内二次熔融；
步骤六：经旋风分离器分离后的烟气进入尾部烟道并依次经过导热油省煤器、高温空气预热器、中温空气预热器；尾部烟道出口烟气的温度为300～400℃，之后烟气进入降温塔内，通过塔顶的喷雾器喷水雾来降低烟气温度至160～180℃，烟气在进入布袋除尘器前向降温后的烟气中喷入消石灰和活性炭粉末，而后混合消石灰和活性炭的烟气进入布袋除尘器，进行干法脱硫和除尘，降温塔与布袋除尘器底部排出的粉尘进入二次灰仓，送入危废给料仓进行循环熔融；布袋除尘器之后的烟气进入湿法烟气净化装置，利用湿法烟气脱硫装置来吸收和脱除剩余的SO2、HCl以及未分离的微粒粉尘，深度净化后的湿烟气温度为55-60℃，湿法烟气脱硫装置内的废液通过底部出口喷入降温塔；深度脱硫净化后的干净烟气送入烟气加热器，由来自导热油省煤器的高温导热油加热至220-240℃，之后送入SCR脱硝装置内进行深度脱硝，可脱除烟气中剩余90％以上的NOx，之后烟气进入低温空气预热器，降温至150℃后通过引风机排入大气，此时，烟气中NOx、SO2、烟尘浓度依次分别达到50mg/m3、35mg/m3、5mg/m3以下。
本发明相对于现有技术的有益效果是：本发明通过高温熔融方式对危废进行微晶净化处理，在1350～1500℃高温下可实现二噁英的零排放。熔融室缺氧还原燃烧抑制NOx生成、再循环烟气降低燃烧室烟气温度并控制NOx生成、旋风分离器入口喷尿素/氨水溶液脱除60％-80％的NOx、尾部设置三级SCR脱硝装置脱除剩余NOx的90％，通过以上四个措施可完全实现NOx的超低排放。通过干法脱硫和湿法脱硫两步措施实现尾气中的SO2的超低浓度排放。布袋除尘、湿法烟气净化后烟气中烟尘浓度达到超低排放。另外危废物料提前与核化剂、助熔剂混合并通过高温熔融形成微晶熔渣，为后续微晶材料制备提供原料，具有很高的工业应用价值。通过磁选分离重金属熔渣，实现有价重金属回收。本发明采用旋风分离器将烟气携带的飞灰分离下来送入熔融室循环熔融，加上降温塔和布袋除尘器飞灰回送熔融炉，可将危废熔融率提高到98-99％。
综上所述，本发明的优点是：(1)通过高温熔融实现危废的减量化、无害化；(2)危废物料添加核化剂通过高温熔融得到具有工业价值的微晶原料熔渣，实现危废处理的资源化；(3)实现危废高温熔融处理的二噁英零排放，同时尾气中NOX、SO2、烟尘排放满足超低排放要求：即分别小于50、35、5mg/m3；(4)危废熔融率达到98-99％。
附图说明
图1是本发明危废高温熔融微晶净化装置整体结构示意图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是本发明的危废高温熔融微晶净化及尾气净化方法的流程图。
图上部件名称及标号如下：
熔融炉体1、燃烧器2、燃气管道3、给料口4、回料口5、排渣口6、熔渣水淬池7、熔融室8、二次燃烧室9、二次风喷口10、再循环烟气喷口11、SNCR尿素喷口12、旋风分离器13、磁选机14、微晶熔渣出口15、重金属渣出口16、尾部烟道17、导热油省煤器18、高温空气预热器19、中温空气预热器20、低温空气预热器21、降温塔22、石灰石与活性炭喷口23、布袋除尘器24、二次灰仓25、湿法烟气脱硫装置26、烟气加热器27、SCR脱硝装置28、引风机29。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
具体实施方式一：如图1、图2所示，本实施方式披露了一种危废高温熔融微晶净化装置，其组成包括熔融炉体1、燃气管道3、回料口5、排渣口6、熔渣水淬池7、二次风喷口10、再循环烟气喷口11、SNCR尿素喷口12、旋风分离器13、磁选机14、微晶原料熔渣出口15、重金属出口16、尾部烟道17、导热油省煤器18、高温空气预热器19、中温空气预热器20、低温空气预热器21、降温塔22、消石灰与活性炭喷口23、布袋除尘器24、二次灰仓25、湿法烟气净化装置26、烟气加热器27、SCR脱硝装置28、引风机29、四个燃烧器2及四个给料口4；
熔融炉体1自下而上由相互连通的熔融室8和二次燃烧室9组成，熔融室8侧壁下部设有四个燃烧器2，四个燃烧器2呈四角切圆布置，四个燃烧器2与燃气管道3连接并通过管道一与高温空气预热器19连接，熔融室8侧壁中部设有四个对称设置的给料口4以及一个回料口5，四个给料口4呈四角切圆布置，熔融室8底部设有排渣口6，排渣口6正下方设有熔渣水淬池7，熔渣水淬池7侧面与磁选机14连通，磁选机14下部分别设有微晶原料熔渣出口15和重金属出口16，二次燃烧室9侧壁下部设有二次风喷口10，二次风喷口10通过管道与中温空气预热器20连接，二次燃烧室9侧壁中部设有再循环烟气喷口11，熔融炉体1上部通过烟气通道与旋风分离器13连接，旋风分离器13入口设有SNCR尿素喷口12，旋风分离器13与下部的回料口5连接，回料口5下部与熔融室8连通处设有播料风喷口，播料风喷口通过管道二与高温空气预热器19连接，旋风分离器13顶部通过中心筒与尾部烟道17连接，尾部烟道17内自上而下布置有导热油省煤器18、高温空气预热器19及中温空气预热器20，尾部烟道17的烟气出口处依次连接降温塔22、布袋除尘器24、湿法烟气净化装置26、烟气加热器27、SCR脱硝装置28及低温空气预热器21，降温塔22与布袋除尘器24之间的管路上设置有消石灰与活性炭喷射口23、SCR脱硝装置28的烟气出口与低温空气预热器21连通，低温空气预热器21与引风机29连通，引风机29出口与烟囱连通，降温塔22与布袋除尘器24下端的排灰口与二次灰仓25连通，湿法烟气脱硫装置26下部的废液出口通过管道三与降温塔22的喷口连通，导热油省煤器18通过管道四与烟气加热器27连接，低温空气预热器21与高温空气预热器19连通。
具体实施方式二：如图1-图3所示，本实施方式披露了一种利用具体实施方式一所述的装置实现危废高温熔融微晶净化与尾气净化方法，所述的方法步骤如下：
步骤一：将危废磨至小于0.1mm以下的粉末混入核化剂及助熔剂，所用核化剂重量占危废重量的3～5％，所用助熔剂比例小于危废重量的10％，混合后的危废物料通过给料口4送入熔融室8中；
步骤二：经高温空气预热器19预热的热一次风和燃气通过燃烧器2切向送入熔融室8内形成涡旋燃烧，将送入的危废粉末迅速加热至熔融状态，熔融室8内的温度保持在1350～1500℃，空气过剩系数为0.70～0.90，使得熔融室8内的燃烧气氛为还原气氛，从而抑制NOX的生成；
步骤三：经燃烧形成的液态熔渣在离心力作用下被甩至熔融室8内壁上并向下流淌至排渣口6进入熔渣水淬池7内，熔渣在熔渣水淬池7内用水急冷后送入磁选机14进行筛选，分离重金属和微晶原料熔渣(回收的重金属可用于提炼金属，微晶原料熔渣作为生产微晶玻璃体的原料)；
步骤四：携带部分熔渣的高温烟气(高温烟气的温度为1350～1500℃)通过收缩段进入二次燃烧室9内，同时二次风通过二次风喷口10送入二次燃烧室9内，让高温烟气中的可燃成分燃尽；再循环烟气通过循环烟气喷口11送入二次燃烧室9，控制二次燃烧室9的温度范围在950～1000℃(起到降低NOx的排放效果)，保持二次燃烧室9出口的空气过剩系数为1.15～1.2；
步骤五：二次燃烧室9的出口高温烟气(高温烟气的温度为950-1000℃)携带粉尘进入旋风分离器13，旋风分离器13入口通过SNCR尿素喷口12喷入尿素溶液(NOx与NH3摩尔比为1.1～1.5)进行脱硝，可脱除已生成NOx的60％-80％，经旋风分离器13分离下的物料由旋风分离器13下部的回料口5送入熔融室8内二次熔融；
步骤六：经旋风分离器13分离后的烟气进入尾部烟道17并依次经过导热油省煤器18、高温空气预热器19、中温空气预热器20；尾部烟道17出口烟气的温度为300～400℃，之后烟气进入降温塔22内，通过塔顶的喷雾器喷水雾来降低烟气温度至160～180℃，烟气在进入布袋除尘器24前向降温后的烟气中喷入消石灰和活性炭粉末，而后混合消石灰和活性炭的烟气进入布袋除尘器24，进行干法脱硫和除尘(含脱除重金属)，降温塔22与布袋除尘器24底部排出的粉尘进入二次灰仓25，送入危废给料仓进行循环熔融；布袋除尘器24之后的烟气进入湿法烟气净化装置26，利用湿法烟气脱硫装置26来吸收和脱除剩余的SO2、HCl以及未分离的微粒粉尘，深度净化后的湿烟气温度为55-60℃，湿法烟气脱硫装置26内的废液通过底部出口喷入降温塔22；深度脱硫净化后的干净烟气送入烟气加热器27，由来自导热油省煤器18的高温导热油加热至220-240℃，之后送入SCR脱硝装置28(为三级SCR脱硝装置)内进行深度脱硝，可脱除烟气中剩余90％以上的NOx，之后烟气进入低温空气预热器21，降温至150℃后通过引风机29排入大气，此时，烟气中NOx、SO2、烟尘浓度依次分别达到50mg/m3、35mg/m3、5mg/m3以下。
具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式二作出的进一步说明，步骤一中，所述的核化剂为Fe2O3、TiO2或P2O5，所述的助熔剂为SiO2、CaO或玻璃渣。
具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述的四个燃烧器2均为燃油燃烧器或煤粉燃烧器，其他与实施方式一相同。

Claims (3)

1.一种危废高温熔融微晶净化装置，其特征在于：其组成包括熔融炉体(1)、燃气管道(3)、回料口(5)、排渣口(6)、熔渣水淬池(7)、二次风喷口(10)、再循环烟气喷口(11)、SNCR尿素喷口(12)、旋风分离器(13)、磁选机(14)、微晶原料熔渣出口(15)、重金属出口(16)、尾部烟道(17)、导热油省煤器(18)、高温空气预热器(19)、中温空气预热器(20)、低温空气预热器(21)、降温塔(22)、消石灰与活性炭喷口(23)、布袋除尘器(24)、二次灰仓(25)、湿法烟气净化装置(26)、烟气加热器(27)、SCR脱硝装置(28)、引风机(29)、四个燃烧器(2)及四个给料口(4)；
熔融炉体(1)自下而上由相互连通的熔融室(8)和二次燃烧室(9)组成，熔融室(8)侧壁下部设有四个燃烧器(2)，四个燃烧器(2)呈四角切圆布置，四个燃烧器(2)与燃气管道(3)连接并通过管道一与高温空气预热器(19)连接，熔融室(8)侧壁中部设有四个对称设置的给料口(4)以及一个回料口(5)，四个给料口(4)呈四角切圆布置，熔融室(8)底部设有排渣口(6)，排渣口(6)正下方设有熔渣水淬池(7)，熔渣水淬池(7)侧面与磁选机(14)连通，磁选机(14)下部分别设有微晶原料熔渣出口(15)和重金属出口(16)，二次燃烧室(9)侧壁下部设有二次风喷口(10)，二次风喷口(10)通过管道与中温空气预热器(20)连接，二次燃烧室(9)侧壁中部设有再循环烟气喷口(11)，熔融炉体(1)上部通过烟气通道与旋风分离器(13)连接，旋风分离器(13)入口设有SNCR尿素喷口(12)，旋风分离器(13)与下部的回料口(5)连接，回料口(5)下部与熔融室(8)连通处设有播料风喷口，播料风喷口通过管道二与高温空气预热器(19)连接，旋风分离器(13)顶部通过中心筒与尾部烟道(17)连接，尾部烟道(17)内自上而下布置有导热油省煤器(18)、高温空气预热器(19)及中温空气预热器(20)，尾部烟道(17)的烟气出口处依次连接降温塔(22)、布袋除尘器(24)、湿法烟气净化装置(26)、烟气加热器(27)、SCR脱硝装置(28)及低温空气预热器(21)，降温塔(22)与布袋除尘器(24)之间的管路上设置有消石灰与活性炭喷射口(23)、SCR脱硝装置(28)的烟气出口与低温空气预热器(21)连通，低温空气预热器(21)与引风机(29)连通，引风机(29)出口与烟囱连通，降温塔(22)与布袋除尘器(24)下端的排灰口与二次灰仓(25)连通，湿法烟气脱硫装置(26)下部的废液出口通过管道三与降温塔(22)的喷口连通，导热油省煤器(18)通过管道四与烟气加热器(27)连接，低温空气预热器(21)与高温空气预热器(19)连通。
2.一种利用权利要求1所述的装置实现危废高温熔融微晶净化及尾气净化方法，其特征在于：所述的方法步骤如下：
步骤一：将危废磨至小于0.1mm以下的粉末混入核化剂及助熔剂，所用核化剂重量占危废重量的3～5％，所用助熔剂比例小于危废重量的10％，混合后的危废物料通过给料口4送入熔融室8中；
步骤二：经高温空气预热器(19)预热的热一次风和燃气通过燃烧器(2)切向送入熔融室(8)内形成涡旋燃烧，将送入的危废粉末迅速加热至熔融状态，熔融室(8)内的温度保持在1350～1500℃，空气过剩系数为0.70～0.90，使得熔融室(8)内的燃烧气氛为还原气氛，从而抑制NOx的生成；
步骤三：经燃烧形成的液态熔渣在离心力作用下被甩至熔融室(8)内壁上并向下流淌至排渣口(6)进入熔渣水淬池(7)内，熔渣在熔渣水淬池(7)内用水急冷后送入磁选机(14)进行筛选，分离重金属和微晶原料熔渣；
步骤四：携带部分熔渣的高温烟气通过收缩段进入二次燃烧室(9)内，同时二次风通过二次风喷口(10)送入二次燃烧室(9)内，让高温烟气中的可燃成分燃尽；再循环烟气通过循环烟气喷口(11)送入二次燃烧室(9)，控制二次燃烧室(9)的温度范围在950～1000℃，保持二次燃烧室(9)出口的空气过剩系数为1.15～1.2；
步骤五：二次燃烧室(9)的出口高温烟气携带粉尘进入旋风分离器(13)，旋风分离器(13)入口通过SNCR尿素喷口(12)喷入尿素溶液进行脱硝，可脱除已生成NOx的60％-80％，经旋风分离器(13)分离下的物料由旋风分离器(13)下部的回料口(5)送入熔融室(8)内二次熔融；
步骤六：经旋风分离器(13)分离后的烟气进入尾部烟道(17)并依次经过导热油省煤器(18)、高温空气预热器(19)、中温空气预热器(20)；尾部烟道(17)出口烟气的温度为300～400℃，之后烟气进入降温塔(22)内，通过塔顶的喷雾器喷水雾来降低烟气温度至160～180℃，烟气在进入布袋除尘器(24)前向降温后的烟气中喷入消石灰和活性炭粉末，而后混合消石灰和活性炭的烟气进入布袋除尘器(24)，进行干法脱硫和除尘，降温塔(22)与布袋除尘器(24)底部排出的粉尘进入二次灰仓(25)，送入危废给料仓进行循环熔融；布袋除尘器(24)之后的烟气进入湿法烟气净化装置(26)，利用湿法烟气脱硫装置(26)来吸收和脱除剩余的SO2、HCl以及未分离的微粒粉尘，深度净化后的湿烟气温度为55-60℃，湿法烟气脱硫装置(26)内的废液通过底部出口喷入降温塔(22)；深度脱硫净化后的干净烟气送入烟气加热器(27)，由来自导热油省煤器(18)的高温导热油加热至220-240℃，之后送入SCR脱硝装置(28)(为三级SCR脱硝装置)内进行深度脱硝，可脱除烟气中剩余90％以上的NOx，之后烟气进入低温空气预热器(21)，降温至150℃后通过引风机(29)排入大气中，此时，烟气中NOx、SO2、烟尘浓度依次分别达到50mg/m3、35mg/m3、5mg/m3以下。
3.根据权利要求2所述的危废高温熔融微晶净化及尾气净化方法，其特征在于：步骤一中，所述的核化剂为Fe2O3、TiO2或P2O5，所述的助熔剂为SiO2、CaO或玻璃渣。
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