CN110500591A - 危险废料的燃料式琉璃态化处理装置及其处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及危险废料处理领域，公开了危险废料的燃料式琉璃态化处理装置及其处理方法，其包括拢气燃烧室(1)，还包括废料管道(2)和燃料管道(3)，废料管道(2)和燃料管道(3)均与拢气燃烧室(1)连通，废料管道(2)引导固体废料粉体进入拢气燃烧室(1)中，燃料管道(3)引导燃油气进入拢气燃烧室(1)并对固体废料物粉体进行燃烧。本发明工艺流程简化，设备配套简单。占地少，投资省；高温烟气换热后可预热危险固体废弃物粉体，换热后的烟气通过烟气处理实现达标排放，能源可以回收利用；使用的冷却水循环使用，产生的蒸汽通过水冷器处理实现无蒸汽排放。形成琉璃态物质可广泛用于水泥、制砖、防火、装饰等建材领域。

Description

危险废料的燃料式琉璃态化处理装置及其处理方法
技术领域
本发明涉及危险废料处理领域，尤其涉及了危险废料的燃料式琉璃态化处理装置及其处理方法。
背景技术
危险固体废弃物，严重危害环境。它具有腐蚀性、毒性、易燃性、反应性和感染性严重污染环境。对于危险固体废弃物的处置，目前主要有焚烧、填埋、物化等处理处置技术。焚烧会产生尾气二噁英和飞灰，飞灰和二噁英处置不当，严重污染了大气。焚烧温度不够高，焚烧后的残渣中重金属含量高，易渗析，还需进一步处理，处置不当会污染土地资源和水资源。填埋方式大量占用土地资源，仍存在渗透及重金属二次浸出的次生污染，严重影响周边土壤资源和水资源。《国家危险废物名录》明确规定生活垃圾飞灰为危险废物(编号为HW18)物化法还需二次处置。我公司发明的危险固体废弃物粉体燃油(气)式琉璃态化形成装置利用全(富)氧燃烧可产生高达1500℃以上高温，危险固体废弃物粉体在该装置粉体通道中喷出，混合射入高温火焰，危险固体废弃物中的有机物质完全裂解气化为可燃气。无机物质高温熔融为白色或透明琉璃态物质并回收利用。危险固体废弃物粉体燃油(气)式琉璃态化形成装置可彻底实现对危险固体废弃物无害化及资源化的转化。
目前，专利名称为有机硅废料燃烧处理装置，专利号为201810852602.8的发明专利，解决了废料处理的问题，但还存在结构不合理、燃烧程度不可调节的缺陷。
发明内容
本发明针对现有技术中结构不合理、燃烧程度不可调节等缺点，提供了危险废料的燃料式琉璃态化处理装置及其处理方法。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
危险废料的燃料式琉璃态化处理装置，包括拢气燃烧室，还包括废料管道和燃料管道，废料管道和燃料管道均与拢气燃烧室连通，废料管道引导固体废料粉体进入拢气燃烧室中，燃料管道引导燃油气进入拢气燃烧室并对固体废料物粉体进行燃烧；拢气燃烧室内的前部设有混合室，废料管道与混合室配合并将固体废料粉体喷入混合室中，雾化喷嘴在拢气燃烧室内产生的火焰喷入混合室中并与固体废料粉体接触并发生熔融。自动点火装置点燃雾化燃油，在拢气燃烧室内氧气的作用下，产生度以上高温，高温火焰由拢气室喷入混合室，固体废料粉体通过文丘里喷射器由端面出口喷入混合室，在混合室，固体废料粉体与火焰高速混合接触，瞬间高温熔融，三级防护氧气保护粉料和熔融物分散，高温熔融物喷入水中，瞬间冷却形成琉璃态物质。
作为优选，燃料管道上安装有雾化喷嘴，雾化喷嘴包括气体进口和燃油进口，还包括氧气储存罐，气体进口与氧气储存罐连接，还包括与燃料管道连通的燃料箱，燃油进口与燃料管道连接并将燃料箱的燃料雾化喷出，雾化喷嘴朝向拢气燃烧室设置并向拢气燃烧室内喷射完全雾化的燃油。雾化喷嘴包括气体进口、燃油进口、旋流子和混合室，雾化喷嘴综合了普通高压雾化喷嘴、普通气流雾化喷嘴、普通可调喷嘴的特点，采用中等油压，利用高速气体对油体进行二次雾化，达到了在比普通雾化喷嘴油压低，空气消耗量少的最佳雾化效果。
作为优选，还包括环形管，环形管至少有一个，环形管之间相互套设，环形管包裹在燃料管道外，环形管靠近拢气燃烧室的一端端部密封设置并定义为密封端，环形管内设有冷却水，还包括位氧气通道，氧气通过氧气通道向拢气燃烧室输送。
作为优选，环形管包括同轴设置的第一环形管、第二环形管和第三环形管，第一环形管、第二环形管和第三环形管由无缝管组成，第一环形管、第二环形管和第三环形管依次包裹在燃料管道外且均为中空结构，第一环形管、第二环形管和第三环形管的远离拢气燃烧室的一端定义为冷却端，第一环形管、第二环形管和第三环形管的冷却端分别连通有第一冷却水管道、第二冷却水管道和第三冷却水管道并使冷却水注入第一环形管、第二环形管和第三环形管的空心内腔中。第一环形管、第二环形管和第三环形管均为水冷通道，水冷通道分别是由内外无缝管组成的封闭空间，由进水管和出水管组成，进水管由水泵供给冷水，出水进入水箱，循环使用。
作为优选，氧气通道包括一级氧气管道，一级氧气管道位于第一环形管内，一级氧气管道一端连接有氧气储存罐，另一端连接在雾化喷嘴的气体进口上，为燃油雾化提供动力，为燃油燃烧提供氧气；一级氧气管道上安装有压力表和调节阀，控制流量、速度和火焰长度。
作为优选，氧气通道包括二级氧气管道，二级氧气管道为第一环形管和燃料管道之间的环形间隙所形成的管道，第一环形管的密封端安装有雾化喷嘴支撑板，雾化喷嘴支撑板隔断拢气燃烧室与二级氧气管道，雾化喷嘴安装在雾化喷嘴支撑板上，雾化喷嘴支撑板上设有小孔，小孔绕雾化喷嘴圆周分布，二级氧气管道连接有氧气储存罐，二级氧气管道通过雾化喷嘴支撑板上的小孔向拢气燃烧室内输送全氧，二级氧气管道上安装有压力表和流量调节阀，控制流量。
作为优选，雾化喷嘴支撑板可沿第一环形管内壁滑动并调节拢气燃烧室的长短。通过雾化喷嘴支撑板的调节可以调节拢气室的长短，二级氧气管道中的二级氧气主要是助燃作用。
作为优选，氧气通道包括三级氧气管道，三级氧气管道为第二环形管和第三环形管之间的环形间隙所形成的管道，三级氧气管道是由内外无缝钢管组成的环形通道，三级氧气管道的一端连接有氧气储存罐，三级氧气管道的另一端设有氧气端面出口，氧气端面出口朝向拢气燃烧室设置并与拢气燃烧室的轴向呈45～60°夹角。三级氧气管道的三级氧气主要起防护作用，保护粉体沿高温火焰同行，防止粉体向火焰外喷散。
作为优选，还包括废料环管，废料环管为第一环形管和第二环形管之间的环形间隙所形成的管道，废料环管的一端与废料管道连通，废料环管的另一端设有废料出口，废料出口朝向拢气燃烧室设置，废料出口的轴向与拢气燃烧室的轴向呈45～60°夹角，确保粉体喷射与火焰充分混合、接触、熔融。
危险废料的燃料式琉璃态化处理装置处理方法，包括上述危险废料的燃料式琉璃态化处理装置，具体步骤为：
1)将氧气储存罐分别与一级氧气管道、二级氧气管道和三级氧气管道连通；
2)调节燃料管道上的流量调节阀使并将燃料罐中的燃料通过燃料管道输送至雾化喷嘴，雾化喷嘴将雾化后的燃料喷射至拢气燃烧室中；
3)还包括冷却水池，将冷却水池与第一环形管、第二环形管和第三环形管连通并向第一环形管、第二环形管和第三环形管的中空内腔中输送冷却水；
4)开启与第一环形管、第二环形管和第三环形管连接的水泵，冷却循环开始工作；
5)还包括自动点火装置，自动点火装置点燃雾化喷嘴喷出的雾化燃料；
6)开启一级氧气管道并调节氧气含量进行助燃，保证火焰正常燃烧；
7)开启二级氧气管道，进行助燃并使雾化燃料产生1400℃～1800℃度高温火焰；
8)还包括吸料器，吸料器将固体废料粉体喷入废料管道中，开启废料管道上的物料阀门，固体废料粉体喷入拢气燃烧室并遇高温火焰而产生琉璃态物质；
9)开启三级氧气管道，防止燃烧物发散飞溅；
10)固体废料粉体燃烧后产生的高温琉璃态物质进入水池快速降温冷却。
本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：现有技术使用的燃烧器各通道喷出的都是燃油、燃气、煤粉、助燃空气、氧气等。都是为炉内待加热物料提供热量。目前未发现有从通道中喷出不能直接燃烧的粉体材料的燃烧器的报道。危险固体废弃物粉体燃油(气)式琉璃态化形成装置技术思路独创，从本装置通道中可直接处理不能燃烧的危险固体废物粉体，在高温下危险固体废弃物粉体熔融成琉璃态物质。工艺流程简化，设备配套简单。占地少，投资省。高温烟气换热后可预热危险固体废弃物粉体。换热后的烟气通过烟气处理实现达标排放。能源可以回收利用。使用的冷却水循环使用，产生的蒸汽通过水冷器处理实现无蒸汽排放。形成琉璃态物质可广泛用于水泥、制砖、防火、装饰等建材领域。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1的局部放大图Ⅰ。
图3是图1的局部放大图Ⅱ。
附图中各数字标号所指代的部位名称如下：1—拢气燃烧室、2—废料管道、3—燃料管道、4—第一环形管、5—第二环形管、6—第三环形管、7—氧气通道、8—喷嘴支撑板、9—废料环管、31—雾化喷嘴、311—气体进口、312—燃油进口、41—第一冷却水管道、51—第二冷却水管道、61—第三冷却水管道、71—一级氧气管道、72—二级氧气管道、73—三级氧气管道、731—氧气端面出口、81—小孔、91—废料出口。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
危险废料的燃料式琉璃态化处理装置，如图所示，包括拢气燃烧室1，还包括废料管道2和燃料管道3，废料管道2和燃料管道3均与拢气燃烧室1连通，废料管道2引导固体废料粉体进入拢气燃烧室1中，燃料管道3引导燃油气进入拢气燃烧室1并对固体废料物粉体进行燃烧；拢气燃烧室1内的前部设有混合室，废料管道2与混合室配合并将固体废料粉体喷入混合室中，雾化喷嘴31在拢气燃烧室1内产生的火焰喷入混合室中并与固体废料粉体接触并发生熔融。自动点火装置点燃雾化燃油，在拢气燃烧室1内氧气的作用下，产生1600度以上高温，高温火焰由拢气室喷入混合室，固体废料粉体通过文丘里喷射器由端面出口喷入混合室，在混合室，固体废料粉体与火焰高速混合接触，瞬间高温熔融，三级防护氧气保护粉料和熔融物分散，高温熔融物喷入水中，瞬间冷却形成琉璃态物质。
燃料管道3上安装有雾化喷嘴31，雾化喷嘴31包括气体进口311和燃油进口312，还包括氧气储存罐，气体进口311与氧气储存罐连接，还包括与燃料管道3连通的燃料箱，燃油进口312与燃料管道3连接并将燃料箱的燃料雾化喷出，雾化喷嘴31朝向拢气燃烧室1设置并向拢气燃烧室1内喷射完全雾化的燃油。雾化喷嘴31包括气体进口311、燃油进口312、旋流子和混合室，雾化喷嘴31综合了普通高压雾化喷嘴、普通气流雾化喷嘴、普通可调喷嘴的特点，采用中等油压，利用高速气体对油体进行二次雾化，达到了在比普通雾化喷嘴油压低，空气消耗量少的最佳雾化效果。
还包括环形管，环形管至少有一个，环形管之间相互套设，环形管包裹在燃料管道3外，环形管靠近拢气燃烧室1的一端端部密封设置并定义为密封端，环形管内设有冷却水，还包括位氧气通道7，氧气通过氧气通道7向拢气燃烧室1输送。
环形管包括同轴设置的第一环形管4、第二环形管5和第三环形管6，第一环形管4、第二环形管5和第三环形管6由无缝管组成，第一环形管4、第二环形管5和第三环形管6依次包裹在燃料管道3外且均为中空结构，第一环形管4、第二环形管5和第三环形管6的远离拢气燃烧室1的一端定义为冷却端，第一环形管4、第二环形管5和第三环形管6的冷却端分别连通有第一冷却水管道41、第二冷却水管道51和第三冷却水管道61并使冷却水注入第一环形管4、第二环形管5和第三环形管6的空心内腔中。第一环形管4、第二环形管5和第三环形管6均为水冷通道，水冷通道分别是由内外无缝管组成的封闭空间，由进水管和出水管组成，进水管由水泵供给冷水，出水进入水箱，循环使用。
实施例2
与实施例1相同，不同的是氧气通道7包括一级氧气管道71，一级氧气管道71位于第一环形管4和燃料管道3之间的环形腔内，一级氧气管道71一端连接有氧气储存罐，另一端连接在雾化喷嘴31的气体进口311上，为燃油雾化提供动力，为燃油燃烧提供氧气；一级氧气管道71上安装有压力表和调节阀，控制流量、速度和火焰长度。
氧气通道7包括二级氧气管道72，二级氧气管道72为第一环形管4和燃料管道3之间的环形间隙所形成的管道，第一环形管4的密封端安装有雾化喷嘴支撑板8，雾化喷嘴支撑板8隔断拢气燃烧室1与二级氧气管道72，雾化喷嘴31安装在雾化喷嘴支撑板8上，雾化喷嘴支撑板8上设有小孔82，小孔82绕雾化喷嘴31圆周分布，二级氧气管道72连接有氧气储存罐，二级氧气管道72通过雾化喷嘴支撑板8上的小孔81向拢气燃烧室1内输送全氧，二级氧气管道72上安装有压力表和流量调节阀，控制流量。
雾化喷嘴支撑板8可沿第一环形管4内壁滑动并调节拢气燃烧室1的长短。通过雾化喷嘴支撑板8的调节可以调节拢气室的长短，二级氧气管道72中的二级氧气主要是助燃作用。
氧气通道7包括三级氧气管道73，三级氧气管道73为第二环形管5和第三环形管6之间的环形间隙所形成的管道，三级氧气管道73是由内外无缝钢管组成的环形通道，三级氧气管道73的一端连接有氧气储存罐，三级氧气管道73的另一端设有氧气端面出口731，氧气端面出口731朝向拢气燃烧室1设置并与拢气燃烧室1的轴向呈45°夹角。三级氧气管道73的三级氧气主要起防护作用，保护粉体沿高温火焰同行，防止粉体向火焰外喷散。
实施例3
与实施例1相同，不同的是还包括废料环管9，废料环管9为第一环形管4和第二环形管5之间的环形间隙所形成的管道，废料环管9的一端与废料管道2连通，废料环管9的另一端设有废料出口91，废料出口91朝向拢气燃烧室1设置，废料出口91的轴向与拢气燃烧室1的轴向呈45°夹角，确保粉体喷射与火焰充分混合、接触、熔融。
实施例4
危险废料的燃料式琉璃态化处理装置处理方法，包括上述危险废料的燃料式琉璃态化处理装置，具体步骤为：
1)将氧气储存罐分别与一级氧气管道71、二级氧气管道72和三级氧气管道73连通；
2)调节燃料管道3上的流量调节阀使并将燃料罐中的燃料通过燃料管道3输送至雾化喷嘴31，雾化喷嘴31将雾化后的燃料喷射至拢气燃烧室1中；
3)还包括冷却水池，将冷却水池与第一环形管4、第二环形管5和第三环形管6连通并向第一环形管4、第二环形管5和第三环形管6的中空内腔中输送冷却水；
4)开启与第一环形管4、第二环形管5和第三环形管6连接的水泵，冷却循环开始工作；
5)还包括自动点火装置，自动点火装置点燃雾化喷嘴31喷出的雾化燃料；
6)开启一级氧气管道71并调节氧气含量进行助燃，保证火焰正常燃烧；
7)开启二级氧气管道72，进行助燃并使雾化燃料产生1600℃度高温火焰；
8)还包括吸料器，吸料器将固体废料粉体喷入废料管道3中，开启废料管道3上的物料阀门，固体废料粉体喷入拢气燃烧室1并遇高温火焰而产生琉璃态物质；
9)开启三级氧气管道72，防止燃烧物发散飞溅；
10)固体废料粉体燃烧后产生的高温琉璃态物质进入水池快速降温冷却。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (10)

1.危险废料的燃料式琉璃态化处理装置，其特征在于：包括拢气燃烧室(1)，还包括废料管道(2)和燃料管道(3)，废料管道(2)和燃料管道(3)均与拢气燃烧室(1)连通，废料管道(2)引导固体废料粉体进入拢气燃烧室(1)中，燃料管道(3)引导燃油气进入拢气燃烧室(1)并对固体废料物粉体进行燃烧；拢气燃烧室(1)内设有混合室，废料管道(2)与混合室配合并将固体废料粉体喷入混合室中，雾化喷嘴(31)在拢气燃烧室(1)内产生的火焰喷入混合室中并与固体废料粉体接触并发生熔融。
2.根据权利要求1所述的危险废料的燃料式琉璃态化处理装置，其特征在于：燃料管道(3)上安装有雾化喷嘴(31)，雾化喷嘴(31)包括气体进口(311)和燃油进口(312)，还包括氧气储存罐，气体进口(311)与氧气储存罐连接，燃油进口(312)与燃料管道(3)连接，雾化喷嘴(31)朝向拢气燃烧室(1)设置并向拢气燃烧室(1)内喷射完全雾化的燃油。
3.根据权利要求1所述的危险固体废料粉体的燃料式琉璃态化处理装置，其特征在于：还包括环形管，环形管至少有一个，环形管之间相互套设，环形管包裹在燃料管道(3)外，环形管靠近拢气燃烧室(1)的一端端部密封设置并定义为密封端，环形管内设有冷却水，还包括位氧气通道(7)，氧气通过氧气通道(7)向拢气燃烧室(1)输送。
4.根据权利要求3所述的危险废料的燃料式琉璃态化处理装置，其特征在于：环形管包括同轴设置的第一环形管(4)、第二环形管(5)和第三环形管(6)，第一环形管(4)、第二环形管(5)和第三环形管(6)依次包裹在燃料管道(3)外且均为中空结构，第一环形管(4)、第二环形管(5)和第三环形管(6)的远离拢气燃烧室(1)的一端定义为冷却端，第一环形管(4)、第二环形管(5)和第三环形管(6)的冷却端分别连通有第一冷却水管道(41)、第二冷却水管道(51)和第三冷却水管道(61)并使冷却水注入第一环形管(4)、第二环形管(5)和第三环形管(6)的空心内腔中。
5.根据权利要求4所述的危险废料的燃料式琉璃态化处理装置，其特征在于：氧气通道(7)包括一级氧气管道(71)，一级氧气管道(71)位于第一环形管(4)内，一级氧气管道(71)一端连接有氧气储存罐，另一端连接在雾化喷嘴(31)的气体进口(311)上；一级氧气管道(71)上安装有压力表和调节阀。
6.根据权利要求4所述的危险废料的燃料式琉璃态化处理装置，其特征在于：氧气通道(7)包括二级氧气管道(72)，二级氧气管道(72)为第一环形管(4)和燃料管道(3)之间的环形间隙所形成的管道，第一环形管(4)的密封端安装有雾化喷嘴支撑板(8)，雾化喷嘴支撑板(8)隔断拢气燃烧室(1)与二级氧气管道(72)，雾化喷嘴(31)安装在雾化喷嘴支撑板(8)上，雾化喷嘴支撑板(8)上设有小孔(81)，小孔(81)绕雾化喷嘴(31)圆周分布。
7.根据权利要求6所述的危险固体废料的燃料式琉璃态化处理装置，其特征在于：雾化喷嘴支撑板(8)可沿第一环形管(4)内壁滑动并调节拢气燃烧室(1)的长短。
8.根据权利要求4所述的危险固体废料的燃料式琉璃态化处理装置，其特征在于：氧气通道(7)包括三级氧气管道(73)，三级氧气管道(73)为第二环形管(5)和第三环形管(6)之间的环形间隙所形成的管道，三级氧气管道(73)的一端连接有氧气储存罐，三级氧气管道(73)的另一端设有氧气端面出口(731)，氧气端面出口(731)朝向拢气燃烧室(1)设置并与拢气燃烧室(1)的轴向呈45～60°夹角。
9.根据权利要求4所述的危险固体废料的燃料式琉璃态化处理装置，其特征在于：还包括废料环管(9)，废料环管(9)为第一环形管(4)和第二环形管(5)之间的环形间隙所形成的管道，废料环管(9)的一端与废料管道(2)连通，废料环管(9)的另一端设有废料出口(91)，废料出口(91)朝向拢气燃烧室(1)设置，废料出口(91)的轴向与拢气燃烧室(1)的轴向呈45～60°夹角。
10.危险废料的燃料式琉璃态化处理装置的处理方法，其特征在于：具体步骤为：
1)将氧气储存罐分别与一级氧气管道(71)、二级氧气管道(72)和三级氧气管道(73)连通；
2)调节燃料管道(3)上的流量调节阀使并将燃料罐中的燃料通过燃料管道(3)输送至雾化喷嘴(31)，雾化喷嘴(31)将雾化后的燃料喷射至拢气燃烧室(1)中；
3)还包括冷却水池，将冷却水池与第一环形管(4)、第二环形管(5)和第三环形管(6)连通并向第一环形管(4)、第二环形管(5)和第三环形管(6)的中空内腔中输送冷却水；
4)开启与第一环形管(4)、第二环形管(5)和第三环形管(6)连接的水泵，冷却循环开始工作；
5)还包括自动点火装置，自动点火装置点燃雾化喷嘴(31)喷出的雾化燃料；
6)开启一级氧气管道(71)并调节氧气含量进行助燃，保证火焰正常燃烧；
7)开启二级氧气管道(72)，进行助燃并使雾化燃料产生1400℃～1800℃度高温火焰；
8)还包括吸料器，吸料器将固体废料粉体喷入废料管道(2)中，开启废料管道(2)上的物料阀门，固体废料粉体喷入拢气燃烧室(1)并遇高温火焰而产生琉璃态物质；
9)开启三级氧气管道(72)，防止燃烧物发散飞溅；
固体废料粉体燃烧后产生的高温琉璃态物质进入水池快速降温冷却。
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