CN111609676A - 一种水泥窑协同处置垃圾的脱硝工艺 - Google Patents

一种水泥窑协同处置垃圾的脱硝工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水泥窑协同处置垃圾的脱硝工艺，包括生活垃圾预处理和生活垃圾焚烧处理；所述的生活垃圾焚烧处理包括以下步骤：a、将预处理完成后的生活垃圾堆放在垃圾储坑内进行短期储存；b、通过行车抓斗将位于储坑内的生活垃圾送至喂料仓，通过计量皮带以及管式皮带机将称重完成后的生活垃圾输送至热盘炉焚烧系统进行生活垃圾焚烧处理；c、热盘炉、分解炉分别进三次风，热盘炉、分解炉分别设有多处喷煤点；d、热盘炉内垃圾、燃料燃烧，还原性气体增多，进入分解炉后还原窑内生成的氮氧化物，起到脱硝作用。本发明降低氮氧化物排放，灰渣被直接熔入熟料内，对熟料质量无影响，该处理方法通过高温可以大大减少大气污染物的排放，减少生活垃圾对大气环境的影响。

Description

一种水泥窑协同处置垃圾的脱硝工艺
技术领域
本发明涉及的是一种脱硝工艺，具体涉及一种水泥窑协同处置垃圾的脱硝工艺。
背景技术
分级燃烧是将燃料、燃烧空气及生料分别引入，以尽量减少NOx形成并尽可能将NOx还原成N2.分级燃烧涉及四个燃烧阶段：①回转窑阶段，可优化水泥熟料煅烧；②窑进料口，减少烧结过程中NOx产生的条件；③燃料进入分解炉内煅烧生料，形成还原气氛；④引入三次风，完成剩余的煅烧过程。
传统的燃烧器要求燃料和空气快速混合，并在过量空气状态下进行充分燃烧。从NOx形成机理可以知道，反应内的空燃烧比对NOx的形成影响极大，空气过剩量越多，NOx生成量越大。空气分级燃烧降低NOx几乎可用所有的燃烧方式，其基本的思路是希望避开温度过高和大过剩空气系数同时出现，从而降低NOx的形成。
空气分级燃烧技术是将燃烧所需的空气分级送入炉内，使燃料在炉内分级分段燃烧。燃烧区的氧浓度对各种类型的NOx生成都有很大影响。当过量空气系数α<1，燃烧区处于“贫氧燃烧”状态时，抑制NOx的生成有明显效果。根据这一原理，把供给燃烧区的空气量分配到多点，降低燃烧区的氧浓度，也降低燃烧区的温度水平。因此，第一级燃烧区的主要作用就是抑制NOx的生成，并将燃烧过程推迟。燃烧所需的其余空气则通过燃烧器上面的燃尽风喷口送人炉膛与第一级所产生的烟气亍混合，完成整个燃烧过程。
水泥新型干法生产线中分解炉内空气分级燃烧包括：空气分级将燃烧所需的空气分两部分送入分解炉。一部分为主三次风，占总三次风量的70%~90%；另一部分为燃尽风（OFA），占总三次风量的10%~30%。炉内的燃烧分为3个区域，即热解区、贫氧区和富氧区。空气分级燃烧是与在烟气流垂直的分解炉截面上组织分级燃烧的。空气分级燃烧存在的问题是二段空气量过大，会使不完全燃烧损失增加；分解炉会因还原性气氛而易结渣、腐蚀；由于燃烧区域的氧含量变化引起燃料的燃烧速度降低，在一定程度上会影响分解炉的总投煤量的最大值，也就是说会影响分解炉的最大产量。
空气分级燃烧是目前普遍使用的低氮氧化物燃烧技术之一。助燃空气分级燃烧技术的基本原来为：将燃烧所需的空气量分成两级送入，使第一级燃烧区内过量空气系数小于1，燃料先在缺氧的条件下燃烧，使得燃烧速度和温度降低，因而抑制了燃料型NOx的生成。同时，燃烧生成的一氧化碳与氮氧化物进行还原反应，一级燃料氮分解成中间产物（如NH、CH、HCN和NHx等）相互作用或与氮氧化物还原分解，抑制燃料氮氧化物的生成。
C+ O2→CO2(氧气充足完全燃烧)
2C+ O2→2CO(氧气不充足，不完全燃烧时)
2CO+2NO→2CO2+N2
NH+NH→N2+H2
NH+ NO→N2+OH
2H2+2NO→N2+2H2O
CHi+NO→N2+...
在二级燃烧区（燃尽区）内，将燃烧用空气的剩余部分以二次空气的形势输入，成为富燃烧区。此时空气量多，一些中间产物被氧化生成氮氧化物：
CN+O2→CO+ NO
但因为温度相对常规燃烧较低，氮氧化物生成量不大，因而总的氮氧化物生成量是降低的。
燃料分级，也成为“再燃烧”，是把燃料（包括垃圾）分成两股或多股燃料流，这些燃料流过三个燃烧区发生燃烧反应。分解炉下部锥体烧区为缺氧燃烧区，在此区域由于缺氧会产生CO等还原性物质；第二燃烧区通常为再燃烧区，空气过剩系数小于1，为缺氧燃烧区，在此燃烧区，窑内产生的NOx将被还原，还原作用受过剩空气系数、还原区温度以及停留时间的影响；第三燃烧区为燃尽区，其空气过剩系数大于1。
燃料分级燃烧技术是将分解炉（热盘炉）分成主燃区、再燃区和燃尽区。主燃区供入大部分燃料，采用常规的低过剩空气系数（α≤1.2）燃烧生成NOx；与主燃区相邻的再燃区，只供给少部分的燃料，不供入空气，缺氧燃烧，CO浓度升高，形成很强的还原性气氛（α=0.8~0.9），将主燃区中生成的NOx还原成N2分子；燃尽区只供入燃尽风，在正常的过剩空气（α=1.1）条件下，使未燃烧的CO和飞灰中的碳燃烧完全。
水泥窑燃烧分级燃烧技术是指在窑尾烟室和分解炉之间建立还原燃烧区，将原分解炉用燃料的一部分均布到该区域内，使其缺氧燃烧产生CO、CH4、H2、HCN和固定碳等还原剂，这些还原剂与窑尾烟气中的NOx发生反应，将NOx还原成N2等无污染的惰性气体。此外，煤粉在缺氧条件下燃烧也抑制了自身染料型NOx产生，从而实现水泥生产过程中的NOx减排。
燃料（煤、垃圾可燃物）在800～1000℃会产生热解，热解主要产物H2、CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、焦油、焦炭、灰分等物质，热解行程中燃料里的氮变化HCN和NH3，这两种东西对还原NOx由很大的帮助作用。所用原料再燃脱硝重点就是利用热解成的CH,去消除NOx,这个过程中的反应是以CHi(尤其是CH3)+NOx以及HCCO+NOx这两步为重点的，Hz、CO、焦油和灰中的碱金属能够帮助强化对NOx的还原作用。
另外在分解炉上部使用专用喷头喷入渗滤液处理后的浓缩液（或渗滤液），其中含有较多氨基还原性成分，在此区域与烟气中氮氧化物发生还原反应，也可降低废气中NOx排放。
综上所述，本发明设计了一种水泥窑协同处置垃圾的脱硝工艺。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种水泥窑协同处置垃圾的脱硝工艺，降低氮氧化物排放，灰渣被直接熔入熟料内，对熟料质量无影响，该处理方法通过高温可以大大减少大气污染物的排放，减少生活垃圾对大气环境的影响。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种水泥窑协同处置垃圾的脱硝工艺，包括生活垃圾预处理和生活垃圾焚烧处理；所述的生活垃圾预处理包括以下步骤：
1、将收集垃圾运送至预处理车间；
2、通过破袋机对垃圾进行破碎处理，被运送至垃圾储坑；
3、垃圾通过行车抓斗运送至脱水机处进行挤压脱水；
4、将脱水完成后的垃圾通过管状皮带送往热盘炉处理；
所述的生活垃圾焚烧处理包括以下步骤：
a、将预处理完成后的生活垃圾堆放在垃圾储坑内进行短期储存；
b、通过行车抓斗将位于储坑内的生活垃圾送至喂料仓，通过计量皮带以及管式皮带机将称重完成后的生活垃圾输送至热盘炉焚烧系统进行生活垃圾焚烧处理；
c、热盘炉、分解炉分别进三次风，热盘炉、分解炉分别设有多处喷煤点；
d、热盘炉内垃圾、燃料燃烧，还原性气体增多，进入分解炉后还原窑内生成的氮氧化物，起到脱硝作用。
作为优选，所述的步骤b）中生活垃圾在热盘炉内焚烧的焚烧温度为1050℃，焚烧后所产生的烟气和残渣进入分解炉，分解炉的炉内温度为860—900℃，其中固体的分解时间为3-45min，气体的分解时间大于5s。
本发明的有益效果：
1、水泥回转窑内的物料温度在1450℃～1550℃，而气体温度则高达1700℃～1800℃，在高温下垃圾中有毒有害成分可彻底地分解。
2、协同处理废物同时降低氮氧化物生成。
3、分解炉锥部、热盘炉多点注入燃料和三次风，形成还原气氛，还原在水泥窑内形成的氮氧化物，减少氮氧化物排放，减少氨水等还原剂使用量。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
本具体实施方式采用以下技术方案：一种水泥窑协同处置垃圾的脱硝工艺，包括生活垃圾预处理和生活垃圾焚烧处理；所述的生活垃圾预处理包括以下步骤：
1、将收集垃圾运送至预处理车间；
2、通过破袋机对垃圾进行破碎处理，被运送至垃圾储坑；
3、垃圾通过行车抓斗运送至脱水机处进行挤压脱水；
4、将脱水完成后的垃圾通过管状皮带送往热盘炉处理；
所述的生活垃圾焚烧处理包括以下步骤：
a、将预处理完成后的生活垃圾堆放在垃圾储坑内进行短期储存；
b、通过行车抓斗将位于储坑内的生活垃圾送至喂料仓，通过计量皮带以及管式皮带机将称重完成后的生活垃圾输送至热盘炉焚烧系统进行生活垃圾焚烧处理；
c、热盘炉、分解炉分别进三次风，热盘炉、分解炉分别设有多处喷煤点；
d、热盘炉内垃圾、燃料燃烧，还原性气体增多，进入分解炉后还原窑内生成的氮氧化物，起到脱硝作用。
作为优选，所述的步骤b）中生活垃圾在热盘炉内焚烧的焚烧温度为1050℃，焚烧后所产生的烟气和残渣进入分解炉，分解炉的炉内温度为860—900℃，其中固体的分解时间为3-45min，气体的分解时间大于5s。
目前，水泥厂协同处置生活垃圾分几条不同的技术路线，主要包括：安徽铜陵海螺水泥有限公司气化炉+分解炉技术、天山水泥集团溧阳分公司RDF+分解炉技术、华新武穴机械生物法+分解炉技术、丹麦史密斯热盘炉+分解炉技术，就以上技术做以下比较：
Figure 1
从以上的对比可以看出，热盘炉+分解炉处理工艺几乎可以适用于水泥厂处置各种废弃物，它是焚烧粗加工废料的最好装置。同时，热盘炉转速根据燃烧情况可以调整，固废在热盘炉内的停留时间最长达45分钟，可保证其最大程度上的燃尽，将可能发生的挥发物循环和堵塞等现象降到最低。
相对于将固废直接投入窑系统焚烧相比，热盘炉起到缓冲的作用，在其中有三次风、燃料、垃圾注入，形成还原气氛。
本具体实施方式是一种水泥窑协同处置同时降低Nox排放。本发明特别适用于进行能减少生成氮氧化物的燃烧。氮氧化物(NOx)是燃烧过程中产生的一种主要污染物，因此希望在水泥窑处置处置垃圾时减少其生成。因此，本发明的一个目的是提供一种协同处置同时降低氮氧化物排放的方法，形成分解炉内还原气氛，达到减少生成氮氧化物的目的。
本具体实施方式是一种能同时达到减少氮氧化物生成的燃烧方法，包括(1)燃料分级喷入到燃烧区，(2)空气分级分别喷入分解炉、热盘炉，形成还原气氛，还原在窑内形成的Nox，减少Nox排放。这里所使用的术语“氮氧化物”和“NOx”是指下列氮氧化物中的一种或几种一氧化二氮(N2O)、一氧化氮(NO)、三氧化二氮(N2O3)、四氧化二氮(N2O4)、二氧化氮(NO2)、四氧化三氮(N3O4)和三氧化氮(NO3)。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种水泥窑协同处置垃圾的脱硝工艺，包括生活垃圾预处理和生活垃圾焚烧处理。
2.根据权利要求1所述的一种水泥窑协同处置垃圾的脱硝工艺，其特征在于，所述的生活垃圾预处理包括以下步骤：
(1)、将收集垃圾运送至预处理车间；
(2)、通过破袋机对垃圾进行破碎处理，被运送至垃圾储坑；
(3)、垃圾通过行车抓斗运送至脱水机处进行挤压脱水；
(4)、将脱水完成后的垃圾通过管状皮带送往热盘炉处理。
3.根据权利要求1所述的一种水泥窑协同处置垃圾的脱硝工艺，其特征在于，所述的生活垃圾焚烧处理包括以下步骤：
(a)、将预处理完成后的生活垃圾堆放在垃圾储坑内进行短期储存；
(b)、通过行车抓斗将位于储坑内的生活垃圾送至喂料仓，通过计量皮带以及管式皮带机将称重完成后的生活垃圾输送至热盘炉焚烧系统进行生活垃圾焚烧处理；
(c)、热盘炉、分解炉分别进三次风，热盘炉、分解炉分别设有多处喷煤点；
(d)、热盘炉内垃圾、燃料燃烧，还原性气体增多，进入分解炉后还原窑内生成的氮氧化物，起到脱硝作用。
4.根据权利要求3所述的一种水泥窑协同处置垃圾的脱硝工艺，其特征在于，所述的步骤(b)中生活垃圾在热盘炉内焚烧的焚烧温度为1050℃，焚烧后所产生的烟气和残渣进入分解炉，分解炉的炉内温度为860—900℃，其中固体的分解时间为3-45min，气体的分解时间大于5s。
5.根据权利要求3所述的一种水泥窑协同处置垃圾的脱硝工艺，其特征在于，所述的(d)中的氮氧化物是一氧化二氮(N2O)、一氧化氮(NO)、三氧化二氮(N2O3)、四氧化二氮(N2O4)、二氧化氮(NO2)、四氧化三氮(N3O4)、三氧化氮(NO3)中的一种或多种。
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