CN112212335A - 一种危险废物焚烧工艺及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种危险废物焚烧工艺及系统，包括以下步骤：S1、配伍：将危险废物进行混料、配伍，送入第一焚烧区；S2、焚烧：配伍后的混料先在第一焚烧区进行一次燃烧反应，得一次烟气；将所述一次烟气输入第二焚烧区进行二次燃烧反应，得二次烟气；S3、烟气处理：对二次烟气进行降温，净化后排出；其中，所述一次燃烧反应过程中，使用的助燃气I中含有45～55％的氧气；所述二次燃烧反应过程中，使用的助燃气II中含有75～85％的氧气。本发明方案工艺及系统，投资运营成本低，处理效果好。
Description
技术领域
本发明涉及环保工艺技术领域，具体涉及一种危险废物焚烧工艺及系统。
背景技术
随着经济的快速发展，石油化工、电子加工、精细化工、医药化工行业、基础化学原料制造等现代化工业化产业都在快速发展，这些产业在生产制造过程中都会产生大量有机类或无机类的废渣和污泥，这些废物大都是具有毒性、腐蚀性、感染性、易燃性、反应性甚至感染性等特征的危险废物，如不妥善处理，通常会对人体健康或环境造成严重的危害。
危险废物处理需遵循“减量化、无害化、资源化”的原则，常用的危险废物处理方法包括焚烧法、填埋法、生物处理法、化学处理法、固化法等，其中，焚烧法是以一定的过量空气与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化燃烧反应的一种处理方法，在危险废物处理行业中占据重要地位。该方法利用废物中的有毒有害物质在高温下氧化、热解而被破坏，能在极大程度上实现无害化和减量化，同时还能回收余热。由于危险废物中存在烃类和芳香族高分子物质，因此，若焚烧过程中工艺参数设置不当，则易产生持久性有机污染物，此外，还会导致焚烧不彻底，导致尾气处理成本较高。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种危险废物焚烧工艺，不仅能够降低投资及运营成本，同时还能提高危险废物焚烧效率的富氧焚烧处理工艺。
本发明还提出一种能够实现上述工艺的系统。
根据本发明的第一方面实施方式的工艺，包括以下步骤：
S1、配伍：将危险废物进行混料、配伍，得配伍后的混料；
S2、焚烧：将所述配伍后的混料先在第一焚烧区进行一次燃烧反应，得一次烟气；
将所述一次烟气输入第二焚烧区进行二次燃烧反应，得二次烟气；
S3、烟气处理：对所述二次烟气进行降温，净化后排出；
其中，所述一次燃烧反应过程中，使用的助燃气I中含有体积分数为45～55％的氧气；所述二次燃烧反应过程中，使用的助燃气II中含有体积分数为75～85％的氧气。
根据本发明实施方式的工艺，至少具有如下有益效果：
1、投资成本低。危险废物焚烧过程中采用的助燃气I、II分别采用氧含量为体积分数约为50％和80％的气体，相比于传统工艺采用普通空气，其中氧气仅占21％，氮气占78％，氮气在整个工艺中为有害气体，用富氧气体替代普通空气，可以降低尾气产生量，尾气处理系统设备可相应缩小规模，采用本工艺后，同等处理规模焚烧线，烟气量降低30-35％，达到了减少装置占地面积、降低投资成本的效果。
2、降低运营成本。危险废物焚烧系统采用富氧气体替代普通空气后，减少了尾气量，相应的减少了尾气带走的热量损耗，降低了系统能耗，经测算，单位处理成本可节约10％-15％。
3、提高焚烧系统炉渣合格率。焚烧灰渣灼减率要求＜5％，富氧焚烧由于氧气含量的提升，避免了不完全燃烧情况的产生，使得回转窑内炉渣焚烧更为彻底。
4、提高尾气排放达标率。由于系统采用富氧焚烧，减少了进入系统氮气的氮气量，尾气中氮氧化物会降低，降低脱硝压力，在脱硝装置不变的情况下，小时均值180mg/Nm3降到了150mg/Nm3以下，提高尾气氮氧化物达标率。
根据本发明的一些实施方式，所述一次燃烧反应过程中，使用的助燃气I中含有48～52％的氧气；所述二次燃烧反应过程中，使用的助燃气II中含有78～82％的氧气。
根据本发明的一些实施方式，所述第一焚烧区设置有回转窑，所述第二焚烧区设置有二燃室，所述回转窑包括窑头、窑身和窑尾，所述窑尾与所述二燃室连通。
根据本发明的一些实施方式，所述助燃气I从回转窑的窑头进入炉内。由于气体从窑头的燃烧器及窑头罩内进入炉内，由于在炉内涡流延长了废气在炉内的停留时间，因此，焚烧更完全、更彻底。
根据本发明的一些实施方式，所述二燃室内依次设有多个相互连通的燃烧器，所述助燃气II分为多个部分，分别从回转窑的窑尾、二燃室的每个燃烧器、二燃室的入风口和吹灰口进入。由于助燃气II从多路进入炉内，同时，还有部分助燃气从吹灰口进入，让余灰彻底分解。
根据本发明的一些实施方式，所述危险废物包括固体废物和液体废物，步骤S1中配伍操作具体包括：将固体废物与液体废物混合，其中，固体废物的质量占比在30％以上；优选为30～60％。
根据本发明的一些实施方式，所述液体废物的闪点大于60℃。
根据本发明的一些实施方式，配伍过程中，依据的指标选自热值、硫含量、卤素含量和pH值；优选地，所述卤素含量选自氯含量和/或氟含量。根据成分、热值等参数进行塔配，以保障焚烧炉高效稳定运行。
根据本发明的一些实施方式，配伍过程中，热值的标准为每千克危险废物总热值在2000kcal以上；优选为5000kcal以下；更优选为3000～4000kcal。
根据本发明的一些实施方式，配伍过程中，硫含量的标准为每千克危险废物硫质量分数在3％以下；优选为2％以下。
根据本发明的一些实施方式，配伍过程中，卤素含量的标准为每千克危险废物硫质量分数在2％以下；优选为1％以下。
根据本发明的一些实施方式，配伍过程中，氯含量的标准为每千克危险废物硫质量分数在2％以下；优选为1％以下。
根据本发明的一些实施方式，配伍过程中，氯含量的标准为每千克危险废物硫质量分数在1％以下；优选为0.5％以下。
根据本发明的一些实施方式，配伍过程中，危险废物的pH值满足如下条件：4<pH<12。
根据本发明的一些实施方式，所述工艺还包括在配伍前进行分拣，所述分拣的原则包括将危险废物按固液分离、高危废物分离、剧毒与一般危废分离、有反应性的物质分离。
根据本发明的一些实施方式，所述尾气净化处理包括脱硝、除尘、碱洗处理工艺。
根据本发明的一些实施方式，所述脱硝工艺包括喷入氨水，与烟气中的NOx反应生成N2和水，脱除烟气中的NOx。在余热锅炉温度为850～1100℃的区域设置喷氨口，喷入一定量的20％的氨水，与烟气中的NOx反应生成N2和水，通过SNCR系统初步脱除烟气中NOx。
根据本发明的一些实施方式，所述步骤S2还包括助燃气输入量调控操作，具体为测定回转窑尾端及二燃室尾端气体含氧量，调节助燃气II的进风量。
根据本发明的第二方面实施方式的系统，包括依次设置的进料系统、焚烧系统和尾气处理系统，所述焚烧系统包括紧密相连的回转窑和二燃室；
其中，所述回转窑用于对来自所述进料系统的物料进行一次燃烧反应以产生一次烟气，所述二燃室用于对所述一次烟气进行二次燃烧，得到二次烟气。
根据本发明的一些实施方式，所述尾气处理系统包括依次相连的半干急冷塔、活性炭吸附塔、布袋除尘器、湿法脱酸塔、烟气加热器和烟囱。
根据本发明的一些实施方式，所述半干急冷塔用于对烟气进行急速降温以避免二恶英合成得到急冷烟气；所述活性炭吸附塔中设有碱性物质和活性炭，用于吸收除去急冷烟气中的酸性物质、重金属元素和二恶英；所述布袋除尘器用于除去烟气中的粉尘得到除尘烟气；
所述湿法脱酸塔中设有碱性溶液，用于去除除尘烟气中的酸性物质得到脱酸烟气；
所述烟气加热器用于对所述脱酸烟气加热升温以防止水雾生成，得到脱白烟气；
所述烟囱用于将所述脱白烟气排空。
根据本发明实施方式的系统，至少具有如下有益效果：本发明结构系统，结构简单，设计巧妙；经本发明方案系统处理后的尾气可直接达到排放标准，能够直接排空处理，各装置的安排顺序巧妙，能够实现高效处理尾气，节约了生产运营成本，具有良好的工业应用前景
根据本发明的一些实施方式，所述湿法脱酸塔还与一循环碱液池连接，所述循环碱液池用于回收湿法脱酸过程中脱酸废水中的酸。通过循环碱液回收脱酸废水中的酸，降低了运行成本。
根据本发明的一些实施方式，所述碱性物质选自消石灰。
根据本发明的一些实施方式，所述尾气处理系统还包括脱硝设备，所述脱硝设备安装于所述半干急冷塔之前。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明实施例的处理系统的结构示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到的试剂和材料。
本发明的实施例为：一种危险废物富氧焚烧系统，包括进料系统、焚烧系统(即紧密相连的回转窑和二燃室)和尾气处理系统，进料系统用于将入窑废物传送入焚烧系统，经焚烧系统焚烧后再经尾气处理系统净化后排出。如图1所示，焚烧系统包括紧密相连的回转窑和二燃室，尾气处理系统包括依次相连的半干急冷塔、活性炭吸附塔、布袋除尘器、湿法脱酸塔、烟气加热器和烟囱；
其中，回转窑用于对来自进料系统的物料进行一次燃烧反应以产生一次烟气，不可燃烧的部分以炉渣的形式排出；二燃室用于对一次烟气进行二次燃烧，得到二次烟气；
半干急冷塔用于对烟气进行急速降温以避免二恶英合成得到急冷烟气；活性炭吸附塔中设有碱性物质和活性炭，用于吸收除去急冷烟气中的酸性物质、重金属元素和二恶英；布袋除尘器用于除去烟气中的粉尘得到除尘烟气；
湿法脱酸塔中设有碱性溶液(即液碱)，用于去除除尘烟气中的酸性物质得到脱酸烟气；
烟气加热器用于对脱酸烟气加热升温以防止水雾生成，得到脱白烟气；
烟囱用于将脱白烟气排空。
湿法脱酸塔与一循环碱液池相连，循环碱液池回收湿法脱酸塔中的脱酸废液中的酸后，将废液排出。
利用上述系统进行焚烧处理，包括以下步骤：
S1、配伍：将危险废物进行混料、配伍，送入第一焚烧区；将危险废物按固液分离，高危废物分离、剧毒与一般危废分离、有反应性分离的原则进行分拣；将固体废物与液体废物按6:4的比例配伍，对分拣后废物中的热值、硫含量、氯、氟含量进行测定，用数学求和的方法来计算废物中各要求的总量，通过调整现有废物数量、种类的搭配；控制配伍后每千克总热值在3500kcal左右，硫含量为2％左右，氯含量为1％左右，氟含量为0.5％左右，液体废物闪点大于60℃；
S2、焚烧：配伍后的混料先在回转窑内进行一次燃烧反应，得一次烟气，一次燃烧过程中加入辅助燃料(本实施例为天燃气)及助燃气I(即一次助燃风)；回转窑风机送来的含氧50％助燃富氧空气从窑头的燃烧器及其窑头罩进入炉内。由于气体在炉内的涡流延长了废气在炉内的停留时间，因此焚烧更完全、更彻底。
将一次烟气输入第二焚烧区进行二次燃烧反应，得二次烟气，二次燃烧过程中加入辅助燃料(本实施例为天燃气)及助燃气II(即二次助燃风)；
b、二燃室风机送来的含氧80％助燃富氧空气分成五路，分别从窑尾燃烧器、二燃室两只燃烧器和二次风接口进炉内，另一路为二燃室的吹灰空气，让余灰彻底的分解。
S3、烟气处理：对二次烟气经过余热锅炉SNCR脱硝(图中未示出)，再依次通过半干急冷降温，活性炭吸附塔中的消石灰和活性炭除去酸及重金属，布袋除尘器除去飞灰，湿法脱酸塔脱除废酸(外接循环碱液池，用于回收废酸)，烟气加热器加热升温防止水雾生成，经过烟囱排出。
以申请人单位的30000t/a(100t/d)的焚烧线为例，经过配伍热值平均3500kacl/kg，硫含量均值为2％，氯含量均值为1％，氟含量均值为0.5％，最终端引风机处烟气量30000Nm3/h，折算后每吨原生危废产生7200Nm3烟气，180mg/Nm3氮氧化物；采用本发明实施例富氧焚烧工艺后，烟气量降为21000Nm3/h，折算后每吨原生危废烟气量5040Nm3，氮氧化物降为135mg/Nm3。炉渣热灼减率有传统工艺的4.2％降至3.3％。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种危险废物焚烧工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1、配伍：将危险废物进行混料、配伍，得配伍后的混料；
S2、焚烧：将所述配伍后的混料先在第一焚烧区进行一次燃烧反应，得一次烟气；
将所述一次烟气输入第二焚烧区进行二次燃烧反应，得二次烟气；
S3、烟气处理：对所述二次烟气进行降温，净化后排出；
其中，所述一次燃烧反应过程中，使用的助燃气I中含有体积分数为45～55％的氧气；所述二次燃烧反应过程中，使用的助燃气II中含有体积分数为75～85％的氧气。
2.根据权利要求1所述的危险废物焚烧工艺，其特征在于：所述一次燃烧反应过程中，使用的助燃气I中含有48～52％的氧气；所述二次燃烧反应过程中，使用的助燃气II中含有78～82％的氧气。
3.根据权利要求1所述的危险废物焚烧工艺，其特征在于：所述第一焚烧区设置有回转窑，所述第二焚烧区设置有二燃室，所述回转窑包括窑头、窑身和窑尾，所述窑尾与所述二燃室连通。
4.根据权利要求3所述的危险废物焚烧工艺，其特征在于：所述助燃气I从回转窑的窑头进入炉内。
5.根据权利要求3所述的危险废物焚烧工艺，其特征在于：所述二燃室内依次设有多个相互连通的燃烧器，所述助燃气II分为多个部分，分别从回转窑的窑尾、二燃室的每个燃烧器、二燃室的入风口和吹灰口进入。
6.根据权利要求1至5任一项所述的危险废物焚烧工艺，其特征在于：所述危险废物包括固体废物和液体废物，步骤S1中配伍操作具体包括：将固体废物与液体废物混合，其中，固体废物的质量占比在30％以上；优选为30～60％。
7.根据权利要求1至5任一项所述的危险废物焚烧工艺，其特征在于：配伍过程中，依据的指标选自热值、硫含量、卤素含量和pH值；优选地，所述卤素含量选自氯含量和/或氟含量。
8.根据权利要求7所述的危险废物焚烧工艺，其特征在于：配伍过程中，热值的标准为每千克危险废物总热值在2000kcal以上；优选为5000kcal以下；更优选为3000～4000kcal；
优选地，硫含量的标准为每千克危险废物硫质量分数在3％以下；优选为2％以下；
优选地，卤素含量的标准为每千克危险废物硫质量分数在2％以下；优选为1％以下；
优选地，氯含量的标准为每千克危险废物硫质量分数在2％以下；优选为1％以下；
优选地，氯含量的标准为每千克危险废物硫质量分数在1％以下；优选为0.5％以下；
优选地，危险废物的pH值满足如下条件：4<pH<12。
9.根据权利要求3所述的危险废物焚烧工艺，其特征在于：所述步骤S2还包括助燃气输入量调控操作，具体为测定回转窑尾端及二燃室尾端气体含氧量，调节助燃气II的进风量。
10.一种用于实现如权利要求1至9任一项所述工艺的系统，其特征在于：包括依次设置的进料系统、焚烧系统和尾气处理系统，所述焚烧系统包括紧密相连的回转窑和二燃室；
其中，所述回转窑用于对来自所述进料系统的物料进行一次燃烧反应以产生一次烟气，所述二燃室用于对所述一次烟气进行二次燃烧，得到二次烟气。
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| CN113883540A (zh) * | 2021-10-31 | 2022-01-04 | 湖南江冶机电科技股份有限公司 | 一种有机废气富氧燃烧的方法 |
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