CN112682800A - 一种危险废物焚烧和余热利用装置以及工艺流程 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种危险废物焚烧和余热利用装置以及工艺流程，包括回转窑和二燃室，所述二燃室包括第一回程二燃室、第二回程二燃室和第一回程二燃室下箱体，所述回转窑与所述第一回程二燃室通过第一回程二燃室下箱体相互连接；本发明提供一种两个回程结构的二燃室，并且通过高温空气预热器转化的高温热空气助燃二燃室的危险废物焚烧和余热利用装置以及工艺流程，设置两个回程，避免二燃室中间部位的结焦情况；高温空气预热器产生的助燃空气进入二燃室，大大提高入炉热量，降低补充燃料的消耗量，降低运行成本，提高企业效益。

Description

一种危险废物焚烧和余热利用装置以及工艺流程

技术领域

本发明涉及垃圾处理机械装置领域，具体指一种危险废物焚烧和余热利用装置以及工艺流程。

背景技术

危险废物焚烧二燃室通常为单回程结构形式，规范要求焚烧烟气高温情况下在二燃室的停留时间不低于2秒，通常设计的二燃室高度均较高。对于室内布置的焚烧炉，就要求焚烧车间的厂房建设的比较高，直接造成投资的增加。另外，单回程二燃室由于高度较高，二燃室出口形成的结焦物向下流淌，很大一部分结焦物在没有流淌到二燃室下部时，便在二燃室中间部位形成坚硬的结焦物，一旦在二燃室中间部位形成结焦物，该结焦物就会迅速增长，从而降低二燃室的烟气流通截面，阻力增加，直接导致焚烧处理量下降，企业利润无法保证。

危险废物焚烧和余热利用通常的流程为回转窑→二燃室→余热锅炉，危险废物通过回转窑进行一次焚烧，通过二燃室进行二次燃烧，而后产生的高温烟气进入余热锅炉产生蒸汽进行余热回收利用，产生的蒸汽加热空气作为助燃空气进入焚烧炉，危险废物焚烧工程通常运行蒸汽压力为1.0MPa，利用该蒸汽最多可将助燃空气加热至150℃左右。当处置低热值危险废物时，150℃的助燃空气仍需补充大量燃料，以确保二燃室出口温度达到设计的1100℃的要求，造成大量能源的消耗和浪费。如何在焚烧低热值废物时，在不加或少加燃料的情况下达到燃烧器温度，对危险废物处置企业的成本控制非常重要。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明的目的在于提供一种两个回程结构的二燃室，并且通过高温空气预热器转化的高温热空气助燃二燃室的危险废物焚烧和余热利用装置以及工艺流程，设置两个回程，避免二燃室中间部位的结焦情况；高温空气预热器产生的助燃空气进入二燃室，大大提高入炉热量，降低补充燃料的消耗量，降低运行成本，提高企业效益。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种危险废物焚烧和余热利用装置，包括回转窑和二燃室，所述二燃室包括第一回程二燃室、第二回程二燃室和第一回程二燃室下箱体，所述回转窑与所述第一回程二燃室通过第一回程二燃室下箱体相互连接，所述第一回程二燃室和第二回程二燃室上侧之间相互连通，所述第二回程二燃室底部开通有出口烟道，所述出口烟道连接有余热炉，所述第一回程二燃室下箱体底部安装有出渣机。

根据上述技术方案，所述第一回程二燃室和第二回程二燃室上侧之间相互连通，将二燃室设计为两个回程方形结构，所述回转窑与所述第一回程二燃室通过第一回程二燃室下箱体相互连接，回转窑出口烟气向上通过第一回程二燃室下箱体进入第一回程二燃室，从上部折返后自上而下进入第二个回程二燃室，最终烟气从第二回程二燃室底部通过出口烟道进入余热炉内；两个回程的设计缩短了二燃室的高度，可以使二燃室产生的熔融物会经过较短的时间落至二燃室下部，避免熔融物在二燃室的中间部位形成坚硬的结焦物，从而避免降低二燃室的烟气流通截面，避免焚烧阻力增加导致焚烧处理量下降，而且焚烧车间的屋面高度可以大幅度降低，节省建设投资成本；高温烟气在第二回程二燃室自上而下，与熔融物向下流淌的方向相同，更利于结焦物向下排出至出渣机。

优选的，所述第二回程二燃室上套设有高温空气预热器，所述第二回程二燃室与所述高温空气预热器之间留有空气侧，所述高温空气预热器上开通有冷空气进口，所述高温空气预热器开通有热空气出口。

根据上述技术方案，第二回程二燃室的中部套设有高温空气预热器，第二回程二燃室与高温空气预热器之间留有空气侧，高温空气预热器上开通有冷空气进口，常温空气通入冷空气进口进入到空气侧内，高温烟气通过第二回程二燃室的内筒金属壁面将热量传递给在所述空气侧的常温空气，常温空气通过受热转化成加热空气，加热空气输送出高温空气预热器上的热空气出口，将加热空气作为助燃空气，将助燃空气输送回转窑和二燃室，大大提高二燃室的热量，从而降低补充燃料的消耗量，降低运行成本，提高企业效益。

优选的，所述热空气出口通过管道分别连接有第一循环入口、第二循环入口和第三循环入口，所述第一循环入口位于所述第一回程二燃室侧边，所述第二循环入口位于所述回转窑上。

根据上述技术方案，热空气出口通过管道分别连接有第一循环入口、第二循环入口和第三循环入口，第一循环入口位于第一回程二燃室左侧，第二循环入口位于所述回转窑的上端，当常温空气成为加热空气时，加热空气从热空气出口流通回第一回程二燃室和回转窑，可以确保在不补燃或少补燃的情况，保证二燃室在1100℃温度下停留时间不少于2秒，降低补燃成本，提高企业效益；第三循环入口通入其他高温用途管道，将加热空气利用最大化。

优选的，所述冷空气进口安装连接有鼓风机。

根据上述技术方案，冷空气进口通过管道连接鼓风机，鼓风机可以带动更多的常温空气进入冷空气进口，使得常温空气能更高效率的进入空气侧，对常温空气进行加温，从而产生更多的助燃空气助燃二燃室。

优选的，所述高温空气预热器外壁上安装有空气侧膨胀节。

根据上述技术方案，在高温空气预热器工作中，由于空气侧中输送介质温度的变化，通常会引起高温空气预热器管道的膨胀或收缩，特别是在长度方向上，这种收缩或膨胀的变形会严重的影响管道正常发挥作用导致局部开裂，因此就需要在管道上设置补偿器，用以补偿管道的收缩或膨胀变形的不良影响，从而使管道正常工作；高温空气预热器中部安装有空气侧膨胀节，高温空气预热器外壁上通过焊接与空气侧膨胀节固定连接，空气侧膨胀节利用自身的弹性变形功能，补偿空气预热器管道的高温变形，起到降低管道变形，不仅使空气可以在空气侧内正常流通，也延长高温预热器的使用寿命。

优选的，所述高温空气预热器外壁上安装有烟气侧膨胀节。

根据上述技术方案，高温空气预热器底部外壁上通过焊接安装有烟气侧膨胀节，当高温烟气从上至下在第二回程二燃室内流通，套设在第二回程二燃室的高温空气预热器收到高温烟气的受热影响而膨胀变形，烟气侧膨胀节利用自身的弹性变形功能，补偿空气预热器管道的高温变形，起到降低管道变形，延长高温预热器的使用寿命。

优选的，所述第一回程二燃室下箱体呈倒锥形。

根据上述技术方案，第一回程下箱体上下两端分别连接第一回程二燃室和出渣机，第一回程二燃室下箱体呈倒锥形，有利于出渣机更好的收集结焦物，避免结焦物堵塞在第一回程二燃室和回转窑烟气流通通道的截面而导致焚烧效率低。

一种危险废物焚烧和余热利用的工艺流程，包含以下步骤：

A.将干燥后的危险废物进行燃烧，危险废物燃烧产生高温烟气；

B.二次燃烧高温烟气，产生炉渣掉落；

C.将步骤B中得到的高温烟气传热给冷空气，冷空气转化为热空气；

D.热空气包括第一热空气、第二热空气和第三热空气，第一热空气用于助燃一次危废燃烧，第二热空气用于助燃二次危废燃烧，第三热空气用于助燃其他用途管道；

E.加热冷空气后的高温烟气传送到外部。

根据上述技术方案，利用危险废物一次燃烧所产生的高温烟气传热从外部进入的冷空气，冷空气转化为热空气后作为助燃空气分为三部分，第一部分用于助燃一次危废燃烧，第二部分用于助燃二次危废燃烧，第三部分用于助燃其他用途管道，提高燃烧热量，降低补充燃料的消耗，降低补燃成本，提高企业效益。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、将二燃室设计为两个回程方形结构，所述回转窑与所述第一回程二燃室通过第一回程二燃室下箱体相互连接，回转窑出口烟气向上通过第一回程二燃室下箱体进入第一回程二燃室，从上部折返后自上而下进入第二个回程二燃室，最终烟气从第二回程二燃室底部通过出口烟道进入余热炉内；两个回程的设计缩短了二燃室的高度，可以使二燃室产生的熔融物会经过较短的时间落至二燃室下部，避免熔融物在二燃室的中间部位形成坚硬的结焦物，从而避免降低二燃室的烟气流通截面，避免焚烧阻力增加导致焚烧处理量下降，而且焚烧车间的屋面高度可以大幅度降低，节省建设投资成本；

2、第二回程二燃室的中部套设有高温空气预热器，第二回程二燃室与高温空气预热器之间留有空气侧，高温空气预热器上开通有冷空气进口，常温空气通入冷空气进口进入到空气侧内，高温烟气通过第二回程二燃室的内筒金属壁面将热量传递给在所述空气侧的常温空气，常温空气通过受热转化成加热空气，加热空气输送出高温空气预热器上的热空气出口，将加热空气作为助燃空气，将助燃空气输送回转窑和二燃室，大大提高二燃室的热量，从而降低补充燃料的消耗量，降低运行成本，提高企业效益。

3、利用二燃室出口高温烟气加热空气，将助燃空气加热至450℃以上通入焚烧炉，提高入炉热量，降低补充燃料的消耗。增设高温空气加热器后的危险废物焚烧和余热利用流程为：回转窑→二燃室→高温空气加热器→余热锅炉，通过该流程，可以使得二燃室在不补燃或少补燃的情况，保证二燃室在1100℃温度下停留时间不少于2秒，降低补燃成本，提高企业效益。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明二燃室和回转窑的正视图；

图3是本发明二燃室和回转窑的俯视图；

图4是本发明高温空气预热器正视图；

图5是本发明高温空气预热器俯视图；

图中标号：1、出渣机；2、第一回程二燃室下箱体；3、回转窑；4、第一回程二燃室；5、第二循环入口；6、高温空气预热器；7、热空气出口；8、空气侧；9、空气侧膨胀节； 10、烟气侧膨胀节；11、第二回程二燃室；12、出口烟道；13、冷空气进口；14、鼓风机；15、第一循环入口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图5所示，一种危险废物焚烧和余热利用装置，包括回转窑3和二燃室，二燃室包括第一回程二燃室4、第二回程二燃室11和第一回程二燃室4下箱体2，回转窑3左侧通过焊接连接第一回程二燃室4下箱体2，第一回程下箱体上下两端分别连接第一回程二燃室4和出渣机1，第一回程二燃室4下箱体2顶端和第一回程二燃室4通过焊接固定连接，第一回程二燃室4顶端左侧和第二回程二燃室11顶端右侧通过烟道固定连接，二燃室整体呈倒凹形，第二回程二燃室11的中部套设有高温空气预热器6，第二回程二燃室11与高温空气预热器6之间留有空气侧8，高温空气预热器6上开通有冷空气进口13，第二回程二燃室11底部左侧开通有出口烟道12，出口烟道12通过管道连接余热炉内部；当装置开启时，回转炉进行危险废物一次燃烧所产生的高温烟气流通到第一回程二燃室下箱体进行二次燃烧，二燃室二次燃烧所产生的高温烟气从第一回程二燃室下箱体流通到第一回程二燃室，再通过流通烟道进入第二回程二燃室上部，高温烟气自上而下流通到第二回程二燃室中下部，常温空气通入冷空气进口13进入到空气侧8内，高温烟气通过第二回程二燃室11的内筒金属壁面将热量传递给在空气侧8的常温空气，常温空气通过受热转化成加热空气，加热空气输送出高温空气预热器6上的热空气出口7，将加热空气作为助燃空气，传热过后的高温烟气通过第二回程二燃室底部的出口烟道排出二燃室的外部，进入余热炉内；冷空气两个回程的设计缩短了二燃室的高度，可以使二燃室产生的熔融物会经过较短的时间落至二燃室下部，避免熔融物在二燃室的中间部位形成坚硬的结焦物，从而避免降低二燃室的烟气流通截面，避免焚烧阻力增加导致焚烧处理量下降，而且焚烧车间的屋面高度可以大幅度降低，节省建设投资成本；二燃室产生的高温烟气通过出口烟道12进入余热锅炉产生蒸汽进行余热回收利用，回转窑3为旋转结构形式的一次焚烧炉，二燃室为立式固定式二次焚烧炉，两个出渣机1均为水冷形式的出渣机1。

如图1所示，第一回程二燃室4底部左侧开通有第一循环入口15，回转窑3上端开通有第二循环入口5，第一循环入口15和第二循环入口5均通过管道焊接固定连接热空气出口7，当常温空气通过高温空气预热器6加热空气时，加热空气从热空气出口7同时通过管道进入第一循环入口、第二循环入口和第三循环入口，加热空气进入第二循环入口至回转窑内部，助燃危险废物一次燃烧，从而一次燃烧的高温烟气传递给二燃室，使二燃室温度升高，降低二燃室补燃成本；加热空气进入第一循环入口至二燃室下箱体内部，助燃危险废物二次燃烧，使二燃室在1100℃温度下停留时间不少于2秒；加热空气进入第三循环入口至其他用途管道，例如用于加热助燃生活垃圾的焚烧系统、加热生产锅炉水提供厂区其他地方使用，将加热空气利用最大化，环保节约，从而降低补燃成本，提高企业效益。

如图1所示，冷空气进口13通过管道固定连接鼓风机14，鼓风机14可以带动更多的常温空气进入冷空气进口13，使得常温空气能更高效率的进入空气侧8，对常温空气进行加温，从而产生更多的助燃空气输送助燃至二燃室和其他高温用途管道。

如图1、图4和图5所示，在高温空气预热器6工作中，由于空气侧8中输送介质温度的变化，通常会引起高温空气预热器6管道的膨胀或收缩，特别是在长度方向上，这种收缩或膨胀的变形会严重的影响管道正常发挥作用导致局部开裂，因此就需要在管道上设置补偿器，用以补偿管道的收缩或膨胀变形的不良影响，从而使管道正常工作；高温空气预热器6 中部安装有空气侧膨胀节9，高温空气预热器6外壁上通过焊接与空气侧膨胀节9固定连接；当本发明工作时，常温空气进入冷空气进口13，常温空气在空气侧8内自下而上流通，高温烟气在第二回程二燃室11内自上而下流通，高温烟气通过第二回程二燃室11的内筒金属壁面将热量传递给在空气侧8的常温空气的同时，高温烟气也间接将热量传送给高温空气预热器6，通过空气侧膨胀节9利用自身的弹性变形功能，补偿高温空气预热器6管道的高温变形，不仅降低管道变形，也延长高温空气预热器6的使用寿命。

如图1、图4和图5所示，高温空气预热器6底部外壁上通过焊接安装有烟气侧膨胀节 10，当高温烟气从上至下在第二回程二燃室11内流通，套设在第二回程二燃室11的高温空气预热器6收到高温烟气的受热影响而膨胀变形，烟气侧膨胀节10利用自身的弹性变形功能，补偿空气预热器管道的高温变形，起到降低管道变形，延长高温预热器的使用寿命。

如图1所示，一种危险废物焚烧和余热利用的工艺流程，包含以下步骤：

A.危险废物放入回转窑3，入炉的危险废物依次经历干燥段、燃烧段和燃烬段，焚烧产生的高温烟气进入二燃室。将干燥后的危险废物进行燃烧，危险废物燃烧产生高温烟气；

B.焚烧产生的高温烟气进入二燃室继续燃烧，回转窑3产生的高温烟气先经过第一回程二燃室4下箱体2，再进入第一回程二燃室4，通过连接烟道通入第二回程二燃室11，焚烧产生的炉渣从第一回程二燃室4下箱体2底部的掉进出渣机1。

C.高温烟气从第二回程二燃室11内自上而下进入，第二回程二燃室11上套设有高温空气预热器6，第二回程二燃室11与高温空气预热器6之间留有空气侧8，冷空气从高温空气预热器6的冷空气进口13进入空气侧8，自上而下的高温烟气和自下而上的冷空气流动方向为逆流，高温烟气通过第二回程二燃室11的内筒金属壁面将热量传递给在空气侧8的冷空气，从而加热常温空气。

D.加热后的空气通过高温空气预热器6的热空气出口7管道输送到第一循环入口15和第二循环入口5，作为焚烧炉的助燃空气的一部分；多余的加热空气传输到其他高温用途管道。

E.在加热冷空气后的高温烟气通过出口烟道12传送到余热炉内部。

工作原理：危险废物放入回转窑3，危险废物在回转炉内经历干燥段、燃烧段和燃烬段，焚烧产生的高温烟气进入第一回程二燃室4下箱体2继续燃烧，高温烟气在二燃室下箱体往上流通到第一回程二燃室4，之后高温烟气通过连接烟道从第一回程二燃室4通入第二回程二燃室11，高温烟气在第二回程二燃室11内自上而下流通，二燃室外部的常温空气从高温空气预热器6上的冷空气进口13进入第二回程二燃室11和高温空气预热器6之间的空气侧 8，自上而下的高温烟气和自下而上的冷空气流动方向为逆流，高温烟气通过第二回程二燃室11的内筒金属壁面将热量传递给在空气侧8的冷空气，从而加热常温空气，使常温空气转化为热空气，热空气通过高温空气预热器6的热空气出口7管道输送到第一回程二燃室4 底部左侧的第一循环入口15和回转窑3上端的第二循环入口5，从而将热空气流通到二燃室和回转窑3内进行助燃，可以在使二燃室和回转窑3不补燃或少补燃的情况，提升二燃室内的温度，使二燃室在1100℃温度下停留时间不少于2秒，从而降低补燃成本，提高企业效益；第三循环入口通入其他高温用途管道，将加热空气利用最大化；加热冷空气后的高温烟气通过第二回程二燃室11底部的出口烟道12传送到余热炉内部进行降温。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种危险废物焚烧和余热利用装置，包括回转窑(3)和二燃室，其特征在于，所述二燃室包括第一回程二燃室(4)、第二回程二燃室(11)和第一回程二燃室下箱体(2)，所述回转窑(3)与所述第一回程二燃室(4)通过第一回程二燃室下箱体(2)相互连接，所述第一回程二燃室(4)和第二回程二燃室(11)上侧之间相互连通，所述第二回程二燃室(11)底部开通有出口烟道(12)，所述出口烟道(12)连接有余热炉，所述第一回程二燃室下箱体(2)底部安装有出渣机(1)。

2.根据权利要求1所述的一种危险废物焚烧和余热利用装置，其特征在于，所述第二回程二燃室(11)上套设有高温空气预热器(6)，所述第二回程二燃室(11)与所述高温空气预热器(6)之间留有空气侧(8)，所述高温空气预热器(6)上开通有冷空气进口(13)，所述高温空气预热器(6)开通有热空气出口(7)。

3.根据权利要求2所述的一种危险废物焚烧和余热利用装置，其特征在于，所述热空气出口(7)通过管道分别连接有第一循环入口(15)、第二循环入口(5)和第三循环入口，所述第一循环入口(15)位于所述第一回程二燃室(4)侧边，所述第二循环入口(5)位于所述回转窑(3)上。

4.根据权利要求2所述的一种危险废物焚烧和余热利用装置，其特征在于，所述冷空气进口(13)安装连接有鼓风机(14)。

5.根据权利要求2所述的一种危险废物焚烧和余热利用装置，其特征在于，所述高温空气预热器(6)外壁上安装有空气侧膨胀节(9)。

6.根据权利要求2所述的一种危险废物焚烧和余热利用装置，其特征在于，所述高温空气预热器(6)外壁上安装有烟气侧膨胀节(10)。

7.根据权利要求1所述的一种危险废物焚烧和余热利用装置，其特征在于，所述第一回程二燃室下箱体(2)呈倒锥形。

8.一种危险废物焚烧和余热利用的工艺流程，其特征在于，包含以下步骤：

A.将干燥后的危险废物进行一次燃烧，危险废物燃烧产生高温烟气；

B.二次燃烧高温烟气，产生炉渣掉落；

C.将步骤B中得到的高温烟气传热给冷空气，冷空气转化为热空气；

D.热空气包括第一热空气、第二热空气和第三热空气，第一热空气用于助燃一次危废燃烧，第二热空气用于助燃二次危废燃烧，第三热空气输出用于助燃；

E.加热冷空气后的高温烟气传送到外部。

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