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一种适用于含盐固废高温熔融净化装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于含盐固废高温熔融净化装置，含盐固废通过输送设备从进料口给入窑炉内，含盐固废中有机物在高温下气化分解，气态物质经过渡段送入蓄热室换热。当第一蓄热室在与冷空气换热的过程中时，送风切换阀开向第一蓄热室一侧，送风机将冷风送入第一蓄热室，加热后的空气通过空气通道给入窑炉；此时烟气切换阀和引风切换阀开向第二蓄热室一侧，高温烟气从过渡段进入第二蓄热室，并通过引风切换阀送入引风机进口；30‑45分钟后，烟气完成放热，第二蓄热室完成升温蓄热；空气完成加热，第一蓄热室完成降温放热。反之，第一蓄热室完成升温蓄热，第二蓄热室完成降温放热。本发明最终实现含盐固废的无害化、减量化、资源化。

Description

一种适用于含盐固废高温熔融净化装置
技术领域
本发明涉及含盐固废焚烧技术领域，尤其涉及一种适用于含盐固废高温熔融净化装置。
背景技术
在医药和化工企业生产过程(化学合成、生物发酵)中，大量使用离子膜碱、盐酸、硫酸，因此有机废液和固废中含有大量硫酸盐。据不完全统计，我国每年有机化工产品，尤其是医药中间体生产过程中产生的含盐废渣超过500万吨，且许多生产企业还库存了大量历年生产过程中产生的、尚未得到有效处理的含盐废渣。
“新版《国家危险废物名录》已正式实施，环境损害鉴定评估的系列技术与制度文件也将陆续出台，这表明我国危废管理将更加严格。化工企业必须加强废盐、残渣的资源化利用和无害化处置，做好应对准备。”这是8月4日～5日于南京召开的2016全国化工废盐、残渣管理与技术发展论坛上，与会代表达成的共识。
这些含盐固体废物中主要存在形式是NaCl，Na2SO4，Na2CO3等盐，含量在15％—98％范围左右，大部分的盐存留在生产过程中产生的高浓度有机含盐废液、精馏釜残、精馏残渣及生产废渣中。另外还残留部分有毒有害的有机化合物，使得含盐固废的处置难于一般工业危险废弃物。
针对上述含盐固废，目前采用的技术有综合利用、安全填埋、高温焚烧处置等。综合利用只适应于少量种类的含盐固废，且只是回收了废渣中的某一组分，对废渣中含有的其他组分并不能有效处置，另外在综合利用的过程中还有可能产生二次乃至三次污染。安全填埋要求对填埋废物要求高，含盐固废中不同种类有机物和盐类含量较高，相应的预处理的要求也高，增加了填埋处置成本，废渣中有机物、无机盐的渗出也增加了渗滤液的处置难度。高温焚烧是一种能有效破坏含盐危废中有害物质的处置方式，但目前面临洁净焚烧难、熔盐利用难、连续运行难等多类难题。
发明内容
本发明是解决含盐固废高温焚烧处置过程中的难点问题，改善医药和化工企业因含盐固废大量堆积影响生产的现状，最终实现含盐固废的无害化、减量化、资源化，提供了一种适用于含盐固废高温熔融净化装置。
本发明所采用的技术方案如下：一种适用于含盐固废高温熔融净化装置，其特征在于，包括送风机、送风切换阀、引风机、引风切换阀、烟气切换阀、窑炉、过渡段、第一蓄热室、第二蓄热室、空气通道；所述窑炉为卧式结构，窑炉上开有进料口和排渣口，过渡段斜向上布置，过渡段的入口与窑炉相连通，过渡段的出口与烟气切换阀的入口相连通，烟气切换阀的第一出口与第一蓄热室的烟气入口相连通，烟气切换阀的第二出口与第二蓄热室的烟气入口相连通，第一蓄热室的烟气出口和第二蓄热室的烟气出口分别与引风切换阀的第一入口和第二入口相连通，引风切换阀的出口与引风机的入口相连通，第一蓄热室的送风入口和第二蓄热室的送风入口分别与送风切换阀的第一出口和第二出口相连通，送风切换阀的入口与送风机的出口相连通；第一蓄热室的送风出口和第二蓄热室的送风出口均通过空气通道连通至窑炉，所述第一蓄热室放热时，第二蓄热室进行吸热；所述第一蓄热室吸热时，第二蓄热室进行放热。
进一步的，所述窑炉通过天然气燃烧器进行加热。
进一步的，所述天然气燃烧器对向错位布置在窑炉的两侧。
进一步的，所述第一蓄热室和第二蓄热室采用陶瓷作为蓄热介质。
进一步的，所述过渡段进口的烟气温度≥1100℃，窑炉内烟气停留时间≥3秒。
进一步的，所述第一蓄热室和第二蓄热室的后侧壁布置隔墙。
进一步的，所述窑炉的上部为烟气停留室，下部为熔池，熔池外部为高岭土类耐火材料，烟气停留室外部为硅砖类耐火材料，隔墙采用高铝耐火砖。
进一步的，所述烟气切换阀、引风切换阀及送风切换阀每30-45分钟切换一次，实现蓄热室吸热和放热的切换。
进一步的，所述引风切换阀、烟气切换阀与烟气接触部位采用耐热耐腐不锈钢06Cr25Ni20，接触面防腐处理，同时设置水冷降温措施。
进一步的，所述空气通道设置在过渡段下方，空气通道内空气温度为500-600℃。
本发明具有的有益效果是：
1、该熔融净化装置内上部的烟气停留室作为可燃气态物质的燃烧区域，下部的高温熔池作为废盐燃烧净化区，熔池温度高于无机钠盐灰熔点(1200-1300℃)，保证废盐呈流动态，同时高温有利于熔盐中残碳的二次焚烧。
2、该熔融净化装置是一种卧式火焰炉的形式，其传热方式不仅是靠火焰的反射，而更主要的是借助炉顶、炉壁和炽热气体的辐射传热。
3、该装置过渡段为斜向上的结构，高温烟气向上升的过程中，碰到过渡段的内壁，烟气中的含盐颗粒及小液滴被分离下来，进一步保证蓄热室的使用寿命。
4、该装置余热回收的操作形式为蓄热室切换，即第一蓄热室在放热的过程中，第二蓄热室在吸热，该操作可以有效利用高温烟气的热量，降低辅助燃料(天然气)的消耗，降低直接运行成本。
5、该蓄热室可将空气温度稳定升温至500-600℃，有利于低热值含盐固废的洁净燃烧。
6、蓄热室切换操作的形式，保证了空气可以连续稳定的加热并送入窑炉内，烟气切换阀和引风切换阀开向第一蓄热室时，烟气在第一蓄热室内放热，同时，送风切换阀开向第二蓄热室，空气在第二蓄热室内吸热。
7、烟气切换阀可以保证送风切换阀在开向第一蓄热室时，空气不从开向第二蓄热室的过渡段回到窑炉内，而是从下方的空气通道回到窑炉内。
8、蓄热室隔墙的设置有利于蓄热体的短期清理和后续更换。
9、在持续送入高温空气和连续排出烟气的情况下，可以确保窑炉一直处于高温状态，保证含盐固废中的有机物完全分解燃烧，留在废盐中的残碳率极低。
10、经高温焚烧及熔融后的盐可再利用，变废为宝，具有一定的经济效益。
附图说明
图1是本发明的含盐固废高温熔融净化装置的主剖视图；
图2是本发明的含盐固废高温熔融净化装置的俯剖视图；
图3和图4是本发明的含盐固废高温熔融净化装置的原理图；
图中，进料口1、排渣口2、送风机3、送风切换阀4、引风切换阀5、引风机6、烟气切换阀7、高岭土类耐火材料8、窑炉9、过渡段10、第一蓄热室11、第二蓄热室12、硅砖类耐火材料13、隔墙14、天然气燃烧器15、空气通道16。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有的实施方式。相反，它们仅是与如所附中权利要求书中所详述的，本发明的一些方面相一致的装置的例子。本说明书的各个实施例均采用递进的方式描述。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
如图1-2所示，本发明提供的一种适用于含盐固废高温熔融净化装置，包括送风机3、送风切换阀4、引风机6、引风切换阀5、烟气切换阀7、窑炉9、过渡段10、第一蓄热室11、第二蓄热室12、空气通道16；所述窑炉9为卧式结构，窑炉9上开有进料口1和排渣口2，过渡段10(即烟气通道)斜向上布置(高温烟气向上升的过程中，碰到过渡段的内壁，烟气中的含盐颗粒及小液滴被分离下来，进一步保证蓄热室的使用寿命)，过渡段10的入口与窑炉9相连通，过渡段10的出口与烟气切换阀7的入口相连通，烟气切换阀7的第一出口与第一蓄热室11的烟气入口相连通，烟气切换阀7的第二出口与第二蓄热室12的烟气入口相连通，第一蓄热室11的烟气出口和第二蓄热室12的烟气出口分别与引风切换阀5的第一入口和第二入口相连通，引风切换阀5的出口与引风机6的入口相连通，第一蓄热室11的送风入口和第二蓄热室12的送风入口分别与送风切换阀4的第一出口和第二出口相连通，送风切换阀4的入口与送风机3的出口相连通；第一蓄热室11的送风出口和第二蓄热室12的送风出口均通过空气通道16连通至窑炉9，所述第一蓄热室11放热时，第二蓄热室12进行吸热；所述第一蓄热室11吸热时，第二蓄热室12进行放热。
所述窑炉9通过天然气燃烧器15进行加热；所述天然气燃烧器对向错位布置在窑炉9的两侧。所述过渡段进口的烟气温度≥1100℃，窑炉内烟气停留时间≥3秒。所述空气通道16设置在过渡段10下方，空气通道内空气温度为500-600℃，升温后作为天然气燃烧的助燃风，和天然气或柴油混合后送入窑炉9。
所述第一蓄热室11和第二蓄热室12采用陶瓷作为蓄热介质；所述第一蓄热室11和第二蓄热室12的后侧壁布置隔墙14；所述窑炉9的上部为烟气停留室，下部为熔池，烟气停留室作为可燃气态物质的燃烧区域，下部的高温熔池作为废盐燃烧净化区，熔池温度高于无机钠盐灰熔点(1200-1300℃)，保证废盐呈流动态，同时高温有利于熔盐中残碳的二次焚烧。熔池外部为高岭土类耐火材料8，烟气停留室外部为硅砖类耐火材料13，隔墙14采用高铝耐火砖。
所述烟气切换阀7、引风切换阀5及送风切换阀4采用电动阀的形式或手动阀的形式，优选电动阀的形式，每30-45分钟切换一次，实现蓄热室吸热和放热的切换；其中引风切换阀5、烟气切换阀7与烟气接触部位采用耐热耐腐不锈钢06Cr25Ni20，接触面防腐处理，同时设施水冷降温措施。
该装置启动时，先投入使用天然气燃烧器15，当窑炉9升温至1000℃以上可缓慢向进料口1投入含盐固废，高温使含盐固废中的可燃物迅速气化，不可燃的盐类物质呈熔融态留在窑炉9内。随着含盐固废的不断投入，熔池的逐渐形成，固态含盐物先落入高温熔池内，可燃成分经气化、分解后送入过渡段10。熔池的设计极大的延长了熔融盐在熔池内的停留时间，保证废盐的洁净燃烧，克服了含盐固废采用焚烧方式时处置不干净、不彻底的难点。同时，卧式窑炉有利于烟气停留室的设计，可以有效增加烟气的停留时间，保证气态可燃物的完全燃烧。
正常运行后，天然气燃烧器15减少开度，满足窑炉9内烟气温度>1100℃即可，此时天然气燃烧器15仅用于维持窑炉9内的高温燃烧。
高温烟气从烟气停留室送往过渡段10，由烟气切换阀7操控烟气去向第一蓄热室11，第一蓄热室11逐渐被加热，放热后的烟气由引风切换阀5送往引风机6，30-45分钟后，第一蓄热室11完成一次加热，此时送风切换阀4开向已加热的第二蓄热室12一侧，送风机3将冷空气送入第二蓄热室12，空气吸收第二蓄热室12的热量后通过空气通道16给入窑炉9，如图3所示；此过程第一蓄热室11吸热，第二蓄热室12放热。
调整烟气切换阀7和引风切换阀5开向第二蓄热室12，第二蓄热室12处于加热状态，此时送风切换阀4开向已加热的第一蓄热室11一侧，送风机3将冷空气送入第一蓄热室11，空气吸收第一蓄热室11的热量后通过空气通道16给入窑炉9，如图4所示；此过程第一蓄热室11放热，第二蓄热室12吸热。通过上述蓄热室不间断的切换操作，可高效回收高温烟气的热量，减少辅助燃料天然气的消耗，解决低热值含盐固废高运行成本的问题。
留在熔池内的熔融盐和由过渡段回流的熔融盐在高温熔池内停留一段时间后，以液态盐的形式从排渣口2排出，熔池温度高达1300℃，可保证废盐的洁净排放。熔池长期处于一个高温状态，避免了窑炉内衬耐火材料易被低熔点的碱金属熔融盐腐蚀而剥落的可能性，熔池内废盐一直呈流动态，可避免因冷却导致排渣口堵塞的问题。

Claims (10)

1.一种适用于含盐固废高温熔融净化装置，其特征在于，包括送风机(3)、送风切换阀(4)、引风机(6)、引风切换阀(5)、烟气切换阀(7)、窑炉(9)、过渡段(10)、第一蓄热室(11)、第二蓄热室(12)、空气通道(16)等；所述窑炉(9)为卧式结构，窑炉(9)上开有进料口(1)和排渣口(2)，过渡段(10)斜向上布置，过渡段(10)的入口与窑炉(9)相连通，过渡段(10)的出口与烟气切换阀(7)的入口相连通，烟气切换阀(7)的第一出口与第一蓄热室(11)的烟气入口相连通，烟气切换阀(7)的第二出口与第二蓄热室(12)的烟气入口相连通，第一蓄热室(11)的烟气出口和第二蓄热室(12)的烟气出口分别与引风切换阀(5)的第一入口和第二入口相连通，引风切换阀(5)的出口与引风机(6)的入口相连通，第一蓄热室(11)的送风入口和第二蓄热室(12)的送风入口分别与送风切换阀(4)的第一出口和第二出口相连通，送风切换阀(4)的入口与送风机(3)的出口相连通；第一蓄热室(11)的送风出口和第二蓄热室(12)的送风出口均通过空气通道(16)连通至窑炉(9)，所述第一蓄热室(11)放热时，第二蓄热室(12)进行吸热；所述第一蓄热室(11)吸热时，第二蓄热室(12)进行放热。
2.根据权利要求1所述的一种适用于含盐固废高温熔融净化装置，其特征在于，所述窑炉(9)通过天然气燃烧器(15)进行加热。
3.根据权利要求2所述的一种适用于含盐固废高温熔融净化装置，其特征在于，所述天然气燃烧器对向错位布置在窑炉(9)的两侧。
4.根据权利要求1所述的一种适用于含盐固废高温熔融净化装置，其特征在于，所述第一蓄热室(11)和第二蓄热室(12)采用陶瓷作为蓄热介质。
5.根据权利要求1所述的一种适用于含盐固废高温熔融净化装置，其特征在于，所述过渡段进口的烟气温度≥1100℃，窑炉内烟气停留时间≥3秒。
6.根据权利要求1所述的一种适用于含盐固废高温熔融净化装置，其特征在于，所述第一蓄热室(11)和第二蓄热室(12)的后侧壁布置隔墙(14)。
7.根据权利要求6所述的一种适用于含盐固废高温熔融净化装置，其特征在于，所述窑炉(9)的上部为烟气停留室，下部为熔池，熔池外部为高岭土类耐火材料(8)，烟气停留室外部为硅砖类耐火材料(13)，隔墙(14)采用高铝耐火砖。
8.根据权利要求1所述的一种适用于含盐固废高温熔融净化装置，其特征在于，所述烟气切换阀(7)、引风切换阀(5)及送风切换阀(4)每30-45分钟切换一次，实现蓄热室吸热和放热的切换。
9.根据权利要求1所述的一种适用于含盐固废高温熔融净化装置，其特征在于，所述引风切换阀(5)、烟气切换阀(7)与烟气接触部位采用耐热耐腐不锈钢06Cr25Ni20，接触面防腐处理，同时设置水冷降温。
10.根据权利要求1所述的一种适用于含盐固废高温熔融净化装置，其特征在于，所述空气通道设置在过渡段(10)下方，空气通道内空气温度为500-600℃。
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