CN111780124B - 一种高卤素危险废物焚烧系统及方法 - Google Patents

一种高卤素危险废物焚烧系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高卤素危险废物焚烧系统及方法，进料系统、回转窑、二燃室、SNCR降温脱硝塔、余热锅炉依次连接；烟气从二燃室出来引入至SNCR降温脱硝塔内，SNCR降温脱硝塔内通过双流体雾化喷枪喷入碱液将所述烟气降温至950℃，喷入尿素溶液或氨水进行脱硝处理；回转窑焚烧温度为800‑1000℃。在余热锅炉前设置SNCR降温脱硝塔，二燃室出口1100℃以上的温度通过碱液降温至950℃的同时进行脱酸处理，由于烟气中酸性气体浓度降低，可以降低对余热锅炉的腐蚀，系统热能利用率高，水资源损耗少，从而解决原工艺不能采用余热锅炉，需将烟气从1100℃冷却至200℃以下，要消耗相当多的工艺水且余热不能充分利用的问题。

Description

一种高卤素危险废物焚烧系统及方法
技术领域
本发明属于危险废物焚烧处理领域，尤其涉及一种高卤素危险废物焚烧系统及方法。
背景技术
近年来，危废产业迅猛发展。随着政府环境管理力度的加大，危废结构也在发生变化，成分越来越复杂，处置难度越来越大，其中来自农药、化工等行业，危废中氯、硫、氟等卤素含量越来越高。
危废处置常规工艺为：进料系统、回转窑焚烧至850～1000℃、二燃室燃烧进一步升温至1100℃以上，并停留2S以上、余热锅炉回收热量、控制出口温度500℃以上、在950℃温度区间进行SNCR脱硝处理、急冷塔，烟气在1S内从500℃急冷至200℃以下、干式反应装置喷入消石灰及活性碳吸附二噁英及重金属、布袋除尘器除去粉尘、一、二级湿法脱酸塔进行脱酸处理、烟气再加器升温至130℃以下、达标尾气排放烟囱。
目前一般危废处置中心为了保证尾气排放达标、设备使用寿命及系统的正常运行，对物料分成的配伍要求为S不超过3％，CL不超过3％。当S、CL超过或远超过3％时，如果采用常规工艺就有如下问题：
1、《危险废物集中焚烧处置工程建设技术规范》(HJT 176-2005)第6.1.3条规定：对于用来处理含氟较高或含CL超过5％的危险废物焚烧系统不得采用余热锅炉降温，其尾气净化必须选择湿法净化方式。因此当危废中含CL超过5％时禁止采用余热锅炉进行余热回收，只能采用水冷却的方式进行，造成热能浪费及水资源损耗过大。
2、高CL、高S及高F容易耐材侵蚀，造成耐材使用寿命短。
3、对金属构件腐蚀性大，造成设备使用寿命短。
4、焚烧处置中会产生大量的氯化氢和氯气，前驱物合成、后合成二噁英的几率很高，尾气排放二噁英极易超标。
5、尾气中焚烧产生的HCl、SO2、HF浓度极高，采用常规的脱酸工艺很难达标排放。
发明内容
为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
本发明采用如下技术方案：
在一些可选的实施例中，一种高卤素危险废物焚烧系统，包括回转窑和二燃室；其特征在于，还包括，SNCR降温脱硝塔及余热锅炉；所述回转窑、二燃室、SNCR降温脱硝塔及余热锅炉依次连接；使所述二燃室排出的烟气先引入所述SNCR降温脱硝塔后进入所述余热锅炉内；
所述SNCR降温脱硝塔的塔身包括多层结构，由外至内依次为：镀锌钢板、纤维水泥板、内层钢板及PA105特种氰凝防腐涂层；所述镀锌钢板与所述纤维水泥板贴合，所述纤维水泥板与所述内层钢板之间设有防爆间隙；
所述SNCR降温脱硝塔的进气口设有进气单向阀，所述SNCR降温脱硝塔的出气口设置出气阀；所述SNCR降温脱硝塔内设有控制器、大气压传感器及用于喷碱液的双流体雾化喷枪，所述控制器的输出端分别与进气单向阀和出气阀连接；所述大气压传感器的探头设置于所述SNCR降温脱硝塔内采集压力数据，所述大气压传感器的输出端与所述控制器连接，将采集到的压力数据传输至控制器；
当所述压力数据小于1.5个标准大气压时，所述控制器控制所述进气单向阀开启进气，控制所述出气阀关闭；
当所述压力数据大于1.5个标准大气压时，所述控制器控制所述双流体雾化喷枪启动；当所述压力数据小于1.5个标准大气压时，所述控制器控制所述双流体雾化喷枪关闭；所述双流体雾化喷枪的碱液喷出量为：
R＝(P2/P1+T1/T2)×γ×f(st)
其中，f(st)为设定碱液单位时间排放量；R为实际碱液单位时间排放量；P1为所述SNCR降温脱硝塔内实际气压，P2为1.5个标准大气压；T1为所述SNCR降温脱硝塔内实际温度，T2为950℃；γ为矫正系数；
当所述压力数据大于1.8个标准大气压时，所述控制器控制所述进气单向阀关闭，控制所述出气阀开启排气。
其中，按所述SNCR降温脱硝塔内烟气流动方向，依次设置用于喷碱液的双流体雾化喷枪和用于喷尿素溶液或氨水的SNCR喷枪。
其中，还包括，于所述余热锅炉后依次连接的急冷塔、干式反应装置、布袋除尘器、预冷器、一级脱硝塔和二级脱硝塔。
其中，所述干式反应装置设置用于喷入活性碳及小苏打的罗茨风机。
其中，还包括，再加热器及引风机；由所述二级脱硝塔排出的烟气经由再加热器加热后，通过所述引风机排送至烟囱内对外排放。
一种高卤素危险废物焚烧方法，包括如下步骤：
S1：危险废物于回转窑内焚烧；
S2：焚烧后形成的废气送入二燃室内升温至1100℃，停留2s以上；
S3：将二燃室排出的烟气引入SNCR降温脱硝塔；
S301：SNCR降温脱硝塔喷入碱液将烟气降温至950℃；
S302：SNCR降温脱硝塔喷入尿素溶液或氨水对降温后的烟气进行脱硝处理；
S4：将950℃的烟气引入余热锅炉进行余热回收，使其温度降至550℃。
进一步的，还包括步骤：
S5：将550℃的烟气引入急冷塔中极冷至200℃以下。
进一步的，还包括步骤：
S6：将200℃以下的烟气引入至干式反应装置内，通过罗茨风机向干式反应装置内喷入用于吸附二噁英及重金属的活性碳及去除酸性气体的小苏打。
进一步的，还包括步骤：
S7：将干式反应装置排出的烟气引入布袋除尘器内；
S8：由所述布袋除尘器排出的烟气引入至预冷器，冷却至70℃。
进一步的，还包括步骤：
S9：将70℃的烟气依次经过一级脱酸塔和二级脱酸塔脱酸处理；
S10：脱酸处理后的烟气引入再加热器内升温至130℃，由引风机排送至烟囱内对外排放。
本发明为一种高卤素危险废物焚烧系统及方法，优点如下:
1、在余热锅炉前设置SNCR降温脱硝塔，二燃室出口1100℃以上的温度通过碱液降温至950℃的同时进行脱酸处理，由于烟气中酸性气体浓度降低，可以设置余热锅炉，系统热能利用率高，水资源损耗少，从而解决原工艺不能采用余热锅炉，需将烟气从1100℃冷却至200℃以下，要消耗相当多的工艺水问题。
2、由于烟气中酸性气体浓度降低，减少了对后续设备特别是余热锅炉的腐蚀。
3、在此设置SNCR降温脱硝塔可减少原工艺SNCR在锅炉炉内雾化时对锅炉炉壁换热管的影响，增加锅炉寿命。
4、含氮化合物NH3、尿素等可抑制二嗯英的生成。经过测试，燃烧合成MSW,发现当加入1％质量分数的尿素，二噁英可减少3/4。同时NH3能通过改变飞灰表面的酸性来阻止二噁英生成，胺通过形成亚硝酸盐使Cu表面活性降低，从而抑制了二噁英的合成。因此本SNCR降温脱硝塔可交效降低二噁英的生成。
5、干法采用小苏打为脱酸剂，并可将小苏打磨粉至700-800目，增加小苏打比表面积，干法脱酸效果好，减少对除尘器的腐蚀。
6、一级湿法脱酸塔前设置预冷器，将烟气温度降至脱酸的最佳温度点，故脱酸效率高。能保证干法脱酸不工作的情况下，通过预冷器及二级湿法脱酸也能确保酸性气体达标排放。
附图说明
图1为本发明的结构框图；
图2为本发明的SNCR降温脱硝塔结构示意图,箭头方向为烟气流动方向；
图3为控制器连接示意图；
图4为SNCR降温脱硝塔塔身层状结构示意图。
具体实施方式
以下描述和附图充分地展示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。
在一些说明性的实施例中，
SNCR为选择性非催化还原法：一定温度和无催化剂条件下，还原剂选择性的把NOx还原为N2和H2O。还原剂采用尿素溶液或氨水。
化学反应方程式：
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O
高卤素危险废物指含氟较高或含CL、S超过5％的危险废物，尤其指远超5％的废物。
如图1、2所示，一种高卤素危险废物焚烧系统，包括进料系统、回转窑、二燃室、SNCR降温脱硝塔、余热锅炉、急冷塔、干式反应装置、布袋除尘器、预冷器、一级脱酸塔、二级脱酸塔、再加热器及引风机；上述装置依次顺次装配组装。其中使所述二燃室排出的烟气先引入所述SNCR降温脱硝塔后进入所述余热锅炉内，从而解决现有技术中废气必须经过二燃室燃烧后需要工艺水急冷至200度以下才可以进行后续步骤的问题。按所述SNCR降温脱硝塔内烟气流动方向，依次设置用于喷碱液的双流体雾化喷枪1和用于喷尿素溶液或氨水的SNCR喷枪2。所述干式反应装置设置用于喷入活性碳及小苏打的罗茨风机。
所述SNCR降温脱硝塔的塔身包括多层结构，如图4所示，由外至内依次为：镀锌钢板101、纤维水泥板102、内层钢板103及PA105特种氰凝防腐涂层104；所述镀锌钢板101与所述纤维水泥板102贴合，所述纤维水泥板102与所述内层钢板103之间设有防爆间隙105；避免高压发生爆炸风险，保证内层钢板的膨胀空间。
所述SNCR降温脱硝塔的进气口设有进气单向阀3，所述SNCR降温脱硝塔的出气口设置出气阀4；所述SNCR降温脱硝塔内设有控制器、大气压传感器及用于喷碱液的双流体雾化喷枪1，所述控制器的输出端分别与进气单向阀和出气阀连接；所述大气压传感器的探头设置于所述SNCR降温脱硝塔内采集压力数据，所述大气压传感器的输出端与所述控制器连接，将采集到的压力数据传输至控制器；
当所述压力数据小于1.5个标准大气压时，所述控制器控制所述进气单向阀开启进气，控制所述出气阀关闭；
当所述压力数据大于1.5个标准大气压时，所述控制器控制所述双流体雾化喷枪启动；当所述压力数据小于1.5个标准大气压时，所述控制器控制所述双流体雾化喷枪关闭；所述双流体雾化喷枪的碱液喷出量为：
R＝(P2/P1+T1/T2)×γ×f(st)
其中，f(st)为设定碱液单位时间排放量，此数值为企业根据烟气以及环境等因素自主设定的排放量；R为实际碱液单位时间排放量；P1为所述SNCR降温脱硝塔内实际气压，P2为1.5个标准大气压；T1为所述SNCR降温脱硝塔内实际温度，T2为950℃；γ为矫正系数；γ可取0.918281828459，实际工作中，为方便排放，R最后可向上进位取整，33.2取整为34，33.0取整为33。通过计算后的实际碱液单位时间排放量，更适合于高压力状态下的降温及中和酸性气体。
当所述压力数据大于1.8个标准大气压时，所述控制器控制所述进气单向阀关闭，控制所述出气阀开启排气。
其焚烧方法具体为：进料系统为SMP泵送系统或双级螺旋给料机送料系统，使物料充分混匀，保证系统的稳定运行。危险废物由所述进料系统送入回转窑内焚烧；回转窑焚烧温度为800-1000℃。焚烧后送入至二燃室内升温至1100℃，停留2s以上，从而确保有机物及二噁英彻底分解；
烟气从二燃室出来引入至SNCR降温脱硝塔内，SNCR降温脱硝塔注入碱液将所述烟气降温至950℃，喷入尿素溶液或氨水进行脱硝梳理；且可达到抑制二噁英的生成。同时脱酸减少酸性气体对锅炉的腐蚀，通过喷入尿素溶液或氨水进行SNCR脱硝降低氮氧化物，同时抑制二噁英的生成避免在炉内脱硝对锅炉炉壁的腐蚀。在此设置SNCR降温脱硝塔可减少原工艺SNCR在锅炉炉内雾化时对锅炉炉壁换热管的影响，增加锅炉寿命。部分有机和无机化合物能够阻止二噁英生成。如NH3、CaO、NaOH、KOH、Na2CO3等碱性添加剂可以改变飞灰表面的酸性以吸收氯等来阻止PCDD/Fs的生成。添加一定浓度的NazS、NazS203、CS2、SO2和SO3等含硫化合物也能降低二噁英的生成，此类添加剂和二噁英的前驱物反应，通过防止前驱物的氯化来抑制PCDD/Fs的生成。在一定条件下，投加无机硫化物可以使二噁英排放量减少超过98％,投加磺胺酸可以使二嗯英排放量减少超过96％,投加尿素仅能使二噁英排放量减少28％.另外添加剂的投加不仅能降低二噁英的排放量，而且能降低(PCDDs):(PCDFs)比值。SNCR为选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction),需要高温下进行，无需催化剂，成本控制低。
950℃的烟气引入余热锅炉进行余热回收，使其温度将至550℃。550℃的烟气引入至急冷塔中极冷至200℃以下，避免二噁英在300℃左右再生。200℃以下的烟气引入至干式反应装置内，通过罗茨风机向干式反应装置内喷入用于吸附二噁英及重金属的活性碳及去除酸性气体的小苏打。小苏打有选为磨成细粉的小苏打，可选为打磨粉至700-800目的小苏打。罗茨风机属容积式风机。原理是利用两个叶形转子在气缸内作相对运动来压缩和输送气体的回转压缩机。
由所述干式反应装置排出的烟气引入布袋除尘器内，去除烟气中的粉尘的同时，吸附在布袋除尘器的滤袋表面的活性炭和小苏打继续与烟气反应，进一步去除烟气中的酸性气体和吸附二噁英及重金属。
由所述布袋除尘器排出的烟气引入至预冷器，冷却至70℃。从而提高脱酸效率。70℃的烟气依次经过一级脱酸塔和二级脱酸塔脱酸处理。
脱酸处理后的烟气引入再加热器内升温至130℃，由引风机排送至烟囱内对外排放。
通过上述方法，将烟气降至950℃最佳的SNCR脱硝温度，且选择在SNCR降温脱硝塔内进行脱硝可减少在锅炉内脱硝时尿素溶液或氨水雾化液对预热锅炉膜氏壁的影响，并抑制二恶英的生成。故SNCR降温脱硝塔并不是仅仅脱酸降低HCL的手段。
本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。

Claims (2)

1.一种高卤素危险废物焚烧系统，包括回转窑和二燃室；其特征在于，还包括，SNCR降温脱硝塔及余热锅炉；所述回转窑、二燃室、SNCR降温脱硝塔及余热锅炉依次连接；使所述二燃室排出的烟气先引入所述SNCR降温脱硝塔后进入所述余热锅炉内；
所述SNCR降温脱硝塔的塔身包括多层结构，由外至内依次为：镀锌钢板、纤维水泥板、内层钢板及PA105特种氰凝防腐涂层；所述镀锌钢板与所述纤维水泥板贴合，所述纤维水泥板与所述内层钢板之间设有防爆间隙；
所述SNCR降温脱硝塔的进气口设有进气单向阀，所述SNCR降温脱硝塔的出气口设置出气阀；所述SNCR降温脱硝塔内设有控制器、大气压传感器及用于喷碱液的双流体雾化喷枪，所述控制器的输出端分别与进气单向阀和出气阀连接；所述大气压传感器的探头设置于所述SNCR降温脱硝塔内采集压力数据，所述大气压传感器的输出端与所述控制器连接，将采集到的压力数据传输至控制器；
当所述压力数据小于1.5个标准大气压时，所述控制器控制所述进气单向阀开启进气，控制所述出气阀关闭；
当所述压力数据大于1.5个标准大气压时，所述控制器控制所述双流体雾化喷枪启动；当所述压力数据小于1.5个标准大气压时，所述控制器控制所述双流体雾化喷枪关闭；所述双流体雾化喷枪的碱液喷出量为：
R＝(P2/P1+T1/T2)×γ×f(st)
其中，f(st)为设定碱液单位时间排放量，此数值为企业根据烟气以及环境等因素自主设定的排放量；R为实际碱液单位时间排放量；P1为所述SNCR降温脱硝塔内实际气压，P2为1.5个标准大气压；T1为所述SNCR降温脱硝塔内实际温度，T2为950℃；γ为矫正系数；γ可取0.918281828459，实际工作中，为方便排放，R最后可向上进位取整，33.2取整为34，33.0取整为33；
当所述压力数据大于1.8个标准大气压时，所述控制器控制所述进气单向阀关闭，控制所述出气阀开启排气；按所述SNCR降温脱硝塔内烟气流动方向，于所述双流体雾化喷枪的下方设置用于喷尿素溶液或氨水的SNCR喷枪；还包括与所述余热锅炉后依次连接的急冷塔、干式反应装置、布袋除尘器、预冷器、一级脱硝塔和二级脱硝塔，所述干式反应装置设置用于喷入活性碳及小苏打的罗茨风机；
还包括再加热器及引风机；由所述二级脱硝塔排出的烟气经由再加热器加热后，通过所述引风机排送至烟囱内对外排放。
2.如权利要求1所述的一种高卤素危险废物焚烧系统，所述该系统的焚烧方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：危险废物于回转窑内焚烧；
S2：焚烧后形成的废气送入二燃室内升温至1100℃，停留2s以上；
S3：将二燃室排出的烟气引入SNCR降温脱硝塔；
S301：SNCR降温脱硝塔喷入碱液将烟气降温至950℃；
S302：SNCR降温脱硝塔喷入尿素溶液或氨水对降温后的烟气进行脱硝处理；
S4：将950℃的烟气引入余热锅炉进行余热回收，使其温度降至550℃；
S5：将550℃的烟气引入急冷塔中极冷至200℃以下；
S6：将200℃以下的烟气引入至干式反应装置内，通过罗茨风机向干式反应装置内喷入用于吸附二噁英及重金属的活性碳及去除酸性气体的小苏打；
S7：将干式反应装置排出的烟气引入布袋除尘器内；
S8：由所述布袋除尘器排出的烟气引入至预冷器，冷却至70℃；
S9：将70℃的烟气依次经过一级脱酸塔和二级脱酸塔脱酸处理；
S10：脱酸处理后的烟气引入再加热器内升温至130℃，由引风机排送至烟囱内对外排放。
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