CN112664952A - 一种富氧高温处理危废的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种富氧高温处理危废的装置和方法，包括固废仓和用于储集氧气的储气罐，所述固废仓的出口连接回转窑初燃室的固体入口，废液罐的第一通路出口连接回转窑初燃室的液体入口，固废仓内的固废、废液罐内的废液以及储气罐的部分氧气均送入回转窑初燃室内进行燃烧，所述回转窑初燃室的出口连接次级燃烧室低温侧入口；高温熔融室设置飞灰和底渣入口，可以对飞灰进行二次处理。本发明特别适合应用在已有空分系统的化工厂。采用富氧或纯氧燃烧，能够提高系统经济性及废渣固化的比率。

Description

一种富氧高温处理危废的装置和方法

技术领域

本发明涉及危废处置技术领域，特别涉及一种富氧高温处理危废的装置和方法。

背景技术

随着中国社会经济的发展，城市发展过程中产生的危险废物数量逐年升高，如何对其合理处置，成为社会发展过程中急需解决的问题。危废很难直接填埋，目前应用的危废处置技术主要包括回转窑焚烧技术，水泥窑协同处置技术和等离子熔融技术等。

回转窑焚烧炉工作原理为固态及低热值废液从窑头进料，固态废物在窑内旋转过程中与空气充分接触燃烧，窑出口烟气温度一般为850～950℃；在二燃室段，由于补充高热值废液，烟气温度达1100℃以上，专业回转窑内主要发生的氧化燃烧放热反应，设计空气过量系数1.5以上。回转窑燃料适应性较广，可以焚烧不同性能的废弃物。转速的改变可以影响废物在窑中的停留时间，并且对垃圾在高温空气及过量氧气中施加较强的机械碰撞，使得燃烧较为充分。

限制回转窑焚烧技术使用的主要是飞灰的二次处理问题。回转窑焚烧产生的飞灰占处置危废量的3％～5％，根据国家相关标准，其仍然属于危废，一般采用安全填埋进行处理。但由于可用土地资源越来越少，以及危废填埋场对于选址的诸多限制，安全填埋方式处理焚烧飞灰越来越困难。

通过对现有新型干法水泥窑生产线进行改造，增加危废储存、预处理系统以及危废投加点，可以实现危废的水泥窑协同处置。但水泥窑协同处置对于危废物料具有严格的要求，如对于含硫、氯成分高的危废以及酸性较强的危废都需进行严格的入窑检测及试烧，避免危废中所含各种微量或超量元素及再合成物对水泥产品的长期安全性能存在影响，或对水泥生产系统装备造成腐蚀和危害，进而带来安全问题。

危废的等离子高温熔融气化处置技术采用等离子发生装置作为熔融炉的热源实现危废高温熔融。我国在等离子体处理领域起步较晚，主要集中在工艺尝试、探索和实验室小试、中试阶段，距离工业化还有一定距离；另外，等离子高温熔融危废处置技术以电力作为能源，热效率为70％左右，耗能高；运行过程中由于等离子炬阴极、阳极需定期更换，配件使用费较高，从而导致运行成本高。

以上技术参与燃烧放热反应均采用空气，而空气中氮气比例约占78％，氮气基本不参与燃烧，因此系统排烟中大量的高温氮气(100～200℃)影响了系统热效率；同时氮气的存在使得燃烧室内的理论燃烧温度降低，降低无机物(废渣)的固化比率。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种富氧高温处理危废的装置和方法，采用富氧或纯氧燃烧，能够提高系统经济性及废渣固化的比率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种富氧高温处理危废的装置，包括固废仓和用于储集氧气的储气罐，所述固废仓的出口连接回转窑初燃室的固体入口，废液罐的第一通路出口连接回转窑初燃室的液体入口，固废仓内的固废、废液罐内的废液以及储气罐的部分氧气均送入回转窑初燃室内进行燃烧，所述回转窑初燃室的出口连接次级燃烧室低温侧入口；

所述废液罐的第二通路连接次级燃烧室的液体入口，废气罐出口连接次级燃烧室的废气入口；所述废液罐内的废液、废气罐内的废气以及储气罐的氧气送入次级燃烧室内进行燃烧，产生的灰渣由次级燃烧室底部排渣口排入底渣仓；

所述储气罐还设置有用于连接高温熔融室燃料风入口的第一通路，所述次级燃烧室设置有底渣出口，所述底渣出口连接底渣仓入口，底渣仓出口和余热锅炉底灰出口均连接高温熔融室的固体入口，高温熔融室用于将灰渣熔融为熔融液态，由底部液态排渣口排入熔渣仓。

进一步的，所述高温熔融室的出口连接次级燃烧室高温侧入口，所述次级燃烧室设置有烟气出口，所述烟气出口连接余热锅炉的入口，余热锅炉内布置受热面。

进一步的，所述余热锅炉的顶部设置排烟口，所述排烟口烟道内设置骤冷设备，所述骤冷设备用于迅速降低高温烟气的温度。

进一步的，所述底渣仓与熔渣仓均配有水冷设施，用于冷却排出的高温渣；所述储气罐还设置有用于连接回转窑初燃室的燃料风入口的第三通路；所述储气罐的第二通路连接次级燃烧室燃料风入口。

进一步的，还包括设置在骤冷设备出口的布袋除尘器，布袋除尘器用于脱除烟气中的飞灰；所述布袋除尘器设置飞灰出口和烟气排出端口，所述飞灰出口连接高温熔融室的固体入口，烟气排出端口连接烟气再热器入口；脱除得到的飞灰进入高温熔融室进行二次无害化处理。

进一步的，还包括连接在布袋除尘器烟气排出端口的烟气再热器，所述烟气再热器用于加热烟气至SCR反应要求的温度。

进一步的，还包括连接在烟气再热器气体出口的SCR脱硝器，所述SCR脱硝器用于对烟气再热器排出的气体进行脱硝反应，脱除烟气中的NOx。

进一步的，还包括连接在SCR脱硝器气体出口的湿法脱硫塔，所述湿法脱硫塔用于对烟气脱硫，脱除烟气中的SOx，同时脱除烟气中的HCl。

进一步的，所述储气罐用于连接空气分离器，所述空气分离器用于将空气分离，将得到纯氧或富氧气体储存于储气罐内。

作为本发明的另一目的，本发明旨在提供一种富氧高温处理危废的方法，通过空气分离器将空气分离，得到纯氧或氧气含量较高的富氧气体储存于储气罐内；

固废仓内的固废、废液罐内的部分废液以及储气罐的部分富氧气体送入回转窑初燃室内进行燃烧反应，利用高温环境处理危废；

回转窑初燃室连接次级燃烧室低温侧入口，回转窑初燃室处理危废后的产物由次级燃烧室低温侧入口进入次级燃烧室、高温熔融室的烟气出口连接次级燃烧室高温侧入口，高温熔融室处理灰渣后的废气由次级燃烧室高温侧入口进入次级燃烧室，废液罐内的部分废液、废气罐内的废气以及储气罐的部分富氧气体送入次级燃烧室内进行燃烧反应，利用高温环境处理危废，处理产生的灰渣由次级燃烧室底部排渣口排入底渣仓；

将储气罐的部分富氧气体、底渣仓和余热锅炉的灰渣送入高温熔融室内，在高温熔融室内的高温环境下将灰渣熔融，对其进行二次处理、实现危废的彻底无害化处理，高温熔融室内灰渣为熔融液态，由底部液态排渣口排入熔渣仓。

次级燃烧室的产生的烟气通入余热锅炉，余热锅炉烟气出口后的烟道内设置骤冷设备，流过骤冷设备的烟气进入布袋除尘器脱除烟气中的飞灰，布袋除尘器处理后的飞灰进入高温熔融室进行二次无害化处理；布袋除尘器处理后的烟气进入烟气再热器用于加热烟气至SCR反应要求的温度；加热后的烟气进入与烟气再热器相连的SCR脱硝器，进行脱硝反应、脱除烟气中的NOx；而后进入湿法脱硫塔，进行脱硫反应、脱除烟气中的SOx，同时脱除烟气中的HCl；最后由引风机送入烟囱排至大气。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：通过在系统中巧妙的引入储气罐，对氧气进行储气，支撑后续处理过程的富氧燃烧条件，燃烧室温度水平高，危废处置效率高、有机危废可以实现彻底分解；另外，通过在余热锅炉顶部设置骤冷设备，可以避免烟气降温过程中二噁英的产生，防止二次污染物的产生；湿法脱硫设备的设置，可以对危废中硫、氯等酸性元素合理处置；入炉风N₂含量较少，因此炉内高温环境下所生成的热力型NOx较少，尾部烟气脱硝压力较小。

进一步的，本发明将高温烟气迅速降至200℃左右，从而避免烟气在逐渐冷却时经过300～600℃温度区间，而这一温度区间是形成二噁英的最佳温度区间，因此骤冷设备的设置，能够有效的避免二噁英的产生。

进一步的，由于入炉风为纯氧或含氧比例较高的富氧气体，空气中相当比例的氮气被分离，因此入炉风体积流量大大减少，可以降低风机电耗。

进一步的，高温熔融室的设置可以将处置产生的灰渣进行二次高温熔融处理，彻底无害化处理危废。

进一步的，本发明的储气罐可连接在空分系统上进行氧气的收集，将储气罐与空分系统连接能够有效的降低氧气获取成本，特别适合在已有空分系统的化工厂建设固废处置系统。

另外，本发明的系统可以灵活全面的处置各种危废(固、液、气均可处理)，适用范围广泛，本发明适合应用于化工行业，特别是合成氨化工，空分系统产的氧气富余量大，富氧气体获取成本低。

附图说明

图1为一种富氧高温处理危废的装置示意图。

其中：1空气分离器；2纯氧/富氧储气罐；3废液罐；4固废仓；5回转窑初燃室；6废气罐；7次级燃烧室；8高温熔融室；9底渣仓；10熔渣仓；11余热锅炉；12受热面；13骤冷设备；14布袋除尘器；15烟气再热器；16 SCR脱硝器；17湿法脱硫塔；18引风机；19烟囱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步说明。

如图1所示，一种富氧高温处理危废的装置，包括储气罐2，所述储气罐2用于连接空气分离器1，空气分离器1将空气分离，得到纯氧或氧气含量较高的富氧气体，储存于储气罐2内，在本发明的优选实施例中，本发明的储气罐2连接在空分系统上进行氧气的收集，将储气罐与空分系统连接能够有效的降低氧气获取成本，特别适合在已有空分系统的化工厂建设固废处置系统。

固废仓4出口连接回转窑初燃室5的固体入口，废液罐3出口设置两个通路，其中第一通路出口连接回转窑初燃室5的液体入口，用于提供空气的空气罐连接回转窑初燃室5的燃料风入口，固废仓4内的固废、废液罐3内的部分废液以及储气罐2的部分富氧气体送入回转窑初燃室5内部，在其中进行燃烧反应，利用高温环境处理危废。

在本发明的某一优选实施例中，储气罐2出口设置三个通路，其中第三通路出口连接在回转窑初燃室5的燃料风入口，用于为回转窑初燃室5供给氧气。

回转窑初燃室5连接次级燃烧室7低温侧入口，回转窑初燃室5处理危废后的产物由次级燃烧室7低温侧入口进入次级燃烧室7、高温熔融室8的烟气出口连接次级燃烧室7高温侧入口，高温熔融室8处理灰渣后的废气由次级燃烧室7高温侧入口进入次级燃烧室7，次级燃烧室7设置烟气出口和底渣出口，其中底渣出口连接底渣仓10入口，烟气出口连接余热锅炉11入口。余热锅炉11内布置受热面12，余热锅炉11底部设置底灰出口、上部设置排烟口，在本发明的某一优选实施例中，所述排烟口设置有的烟道内设置骤冷设备13，用于将高温烟气迅速值200℃左右，从而避免烟气在逐渐冷却时经过300-600℃温度区间，而这一温度区间是形成二噁英的最佳温度区间，因此骤冷设备13的设置可以避免二噁英的产生。

废液罐3出口的第二通路连接次级燃烧室7的液体入口，空气罐连接次级燃烧室7燃料风入口，废气罐6出口连接次级燃烧室7的废气入口。废液罐3内的部分废液、废气罐内的废气以及储气罐2的部分富氧气体由相应的输送设备送入次级燃烧室7内部，同样在其中进行燃烧等反应，利用高温环境处理危废。处理产生的灰渣由次级燃烧室7底部排渣口排入底渣仓9；在本发明某一优选实施例中，储气罐2还设有第二通路用于为次级燃烧室7供给氧气。

储气罐2出口的第一通路连接高温熔融室8燃料风入口，底渣仓9出口和余热锅炉11底灰出口均连接高温熔融室8的固体入口，在高温熔融室8内的高温环境下将灰渣熔融，对其进行二次处理、实现危废的彻底无害化处理。高温熔融室8内灰渣为熔融液态，由底部液态排渣口排入熔渣仓10；高温熔融室的设置可以将处置产生的灰渣进行二次高温熔融处理，彻底无害化处理危废。

在本发明的某一优选实施例中，所述底渣仓9与熔渣仓10均配有水冷设施，用于冷却排出的高温渣。

在本发明的优选实施例中，在氧气充足的情况下，可对回转窑初燃室5和次级燃烧室7全通富氧，处理温度都会升高，处理危害的效果可以得到进一步提升。

在本发明的某一具体实施例中，高温熔融室8内全部通入氧气，高温熔融室8内的处理温度达到1200度。

流过骤冷设备13的烟气进入布袋除尘器14脱除烟气中的飞灰。布袋除尘器14设置飞灰出口和烟气出口，其飞灰出口也连接高温熔融室8的固体入口，烟气出口连接烟气再热器15入口；脱除得到的飞灰进入高温熔融室8进行二次无害化处理，脱除飞灰后的烟气进入烟气再热器15，用于加热烟气至SCR反应要求的温度。

加热后进入与烟气再热器15相连的SCR脱硝器16，在其中发生脱硝反应、脱除烟气中的NOx；而后进入湿法脱硫塔17，在其中发生脱硫反应、脱除烟气中的SOx，同时脱除烟气中的HCl；最后由引风机18送入烟囱19排至大气。

本发明的系统可以灵活全面的处置各种危废(固、液、气均可处理)，适用范围广泛，本发明适合应用于化工行业，特别是合成氨化工，空分系统产的氧气富余量大，富氧气体获取成本低。

Claims (10)

1.一种富氧高温处理危废的装置，其特征在于，包括固废仓(4)和用于储集氧气的储气罐(2)，所述固废仓(4)的出口连接回转窑初燃室(5)的固体入口，废液罐(3)的第一通路出口连接回转窑初燃室(5)的液体入口，固废仓(4)内的固废、废液罐(3)内的废液以及储气罐(2)的部分氧气均送入回转窑初燃室(5)内进行燃烧，所述回转窑初燃室(5)的出口连接次级燃烧室(7)低温侧入口；

所述废液罐(3)的第二通路连接次级燃烧室(7)的液体入口，废气罐(6)出口连接次级燃烧室(7)的废气入口；所述废液罐(3)内的废液、废气罐(6)内的废气以及储气罐(2)的氧气送入次级燃烧室(7)内进行燃烧，产生的灰渣由次级燃烧室(7)底部排渣口排入底渣仓(9)；

所述储气罐(2)还设置有用于连接高温熔融室(8)燃料风入口的第一通路，所述次级燃烧室(7)设置有底渣出口，所述底渣出口连接底渣仓(9)入口，底渣仓(9)出口和余热锅炉(11)底灰出口均连接高温熔融室(8)的固体入口，高温熔融室(8)用于将灰渣熔融为熔融液态，由底部液态排渣口排入熔渣仓(10)。

2.根据权利要求1所述的一种富氧高温处理危废的装置，其特征在于，所述高温熔融室(8)的出口连接次级燃烧室(7)高温侧入口，所述次级燃烧室(7)设置有烟气出口，所述烟气出口连接余热锅炉(11)的入口，余热锅炉(11)内布置受热面(12)。

3.根据权利要求2所述的一种富氧高温处理危废的装置，其特征在于，所述余热锅炉(11)的顶部设置排烟口，所述排烟口烟道内设置骤冷设备(13)，所述骤冷设备(13)用于迅速降低高温烟气的温度。

4.根据权利要求1所述的一种富氧高温处理危废的装置，其特征在于，所述底渣仓(9)与熔渣仓(10)均配有水冷设施，用于冷却排出的高温渣；所述储气罐(2)还设置有用于连接回转窑初燃室(5)的燃料风入口的第三通路；所述储气罐(2)的第二通路连接次级燃烧室(7)燃料风入口。

5.根据权利要求3所述的一种富氧高温处理危废的装置，其特征在于，还包括设置在骤冷设备(13)出口的布袋除尘器(14)，布袋除尘器(14)用于脱除烟气中的飞灰；所述布袋除尘器(14)设置飞灰出口和烟气排出端口，所述飞灰出口连接高温熔融室(8)的固体入口，烟气排出端口连接烟气再热器(15)入口；脱除得到的飞灰进入高温熔融室(8)进行二次无害化处理。

6.根据权利要求5所述的一种富氧高温处理危废的装置，其特征在于，还包括连接在布袋除尘器(14)烟气排出端口的烟气再热器(15)，所述烟气再热器(15)用于加热烟气至SCR反应要求的温度。

7.根据权利要求6所述的一种富氧高温处理危废的装置，其特征在于，还包括连接在烟气再热器(15)气体出口的SCR脱硝器(16)，所述SCR脱硝器(16)用于对烟气再热器(15)排出的气体进行脱硝反应，脱除烟气中的NOx。

8.根据权利要求7所述的一种富氧高温处理危废的装置，其特征在于，还包括连接在SCR脱硝器(16)气体出口的湿法脱硫塔(17)，所述湿法脱硫塔(17)用于对烟气脱硫，脱除烟气中的SOx，同时脱除烟气中的HCl。

9.根据权利要求1所述的一种富氧高温处理危废的装置，其特征在于，所述储气罐(2)用于连接空气分离器(1)，所述空气分离器(1)用于将空气分离，将得到纯氧或富氧气体储存于储气罐(2)内。

10.一种富氧高温处理危废的方法，其特征在于，通过空气分离器(1)将空气分离，得到纯氧或氧气含量较高的富氧气体储存于储气罐(2)内；

固废仓(4)内的固废、废液罐(3)内的部分废液以及储气罐(2)的部分富氧气体送入回转窑初燃室(5)内进行燃烧反应，利用高温环境处理危废；

回转窑初燃室(5)连接次级燃烧室(7)低温侧入口，回转窑初燃室(5)处理危废后的产物由次级燃烧室(7)低温侧入口进入次级燃烧室(7)、高温熔融室(8)的烟气出口连接次级燃烧室(7)高温侧入口，高温熔融室(8)处理灰渣后的废气由次级燃烧室(7)高温侧入口进入次级燃烧室(7)，废液罐(3)内的部分废液、废气罐(6)内的废气以及储气罐(2)的部分富氧气体送入次级燃烧室(7)内进行燃烧反应，利用高温环境处理危废，处理产生的灰渣由次级燃烧室(7)底部排渣口排入底渣仓(9)；

将储气罐(2)的部分富氧气体、底渣仓(9)和余热锅炉(11)的灰渣送入高温熔融室(8)内，在高温熔融室(8)内的高温环境下将灰渣熔融，对其进行二次处理、实现危废的彻底无害化处理，高温熔融室(8)内灰渣为熔融液态，由底部液态排渣口排入熔渣仓(10)。

次级燃烧室(7)的产生的烟气通入余热锅炉(11)，余热锅炉(11)烟气出口后的烟道内设置骤冷设备(13)，流过骤冷设备(13)的烟气进入布袋除尘器(14)脱除烟气中的飞灰，布袋除尘器(14)处理后的飞灰进入高温熔融室(8)进行二次无害化处理；布袋除尘器(14)处理后的烟气进入烟气再热器(15)用于加热烟气至SCR反应要求的温度；加热后的烟气进入与烟气再热器(15)相连的SCR脱硝器(16)，进行脱硝反应、脱除烟气中的NOx；而后进入湿法脱硫塔(17)，进行脱硫反应、脱除烟气中的SOx，同时脱除烟气中的HCl；最后由引风机(18)送入烟囱(19)排至大气。

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