CN113182311A - 基于中温热解与等离子高温熔融的危废处理系统及方法 - Google Patents

基于中温热解与等离子高温熔融的危废处理系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于中温热解与等离子高温熔融的危废处理系统及方法，解决现有危废焚烧处置无害化程度低、热解处置不彻底以及等离子熔融处置成本高的问题。该系统和方法中，危险废物破碎后在贫氧环境中温热解，热解碳渣经等离子熔融炉形成无害玻璃体，热解气与等离子熔融产生的烟气进入燃烧室进行二次燃烧，二次燃烧后的高温烟气与空气换热后降为中温烟气，中温烟气分两部分，一路进入热解炉加热物料，一路进入烟气再热器换热，加热热解炉内物料后的热解尾气和烟气再热器换热后的烟气混合，混合后依次进行急冷降温、干法脱酸、布袋除尘、洗涤、再热后由引风机送烟囱排出，空气经换热后升温作为烘砂机的热源经烘砂、旋风除尘后排出。

Description

基于中温热解与等离子高温熔融的危废处理系统及方法
技术领域
本发明属于固体废物处理系统，具体涉及一种基于中温热解与等离子高温熔融的危废处理系统及方法。
背景技术
随着工业化和城市化进程不断加速，固体废物排量与日俱增，特别是石油化工、医疗、修造船、冶炼等行业排出的化学有机固废、医疗固废等具有强腐蚀性、强毒性，如果直接排入环境会对人体造成致命伤害，对环境造成严重污染。
目前传统的固体危险废物处理方式为安全填埋、焚烧等，安全填埋法目的是割断废物与环境的联系，使其不再对环境和人体健康造成危害。但是由于并未从根本上消除污染物，而是受制于技术和经济的权宜之计，随着土地资源稀缺、避邻效应等问题的突显，安全填埋法与环境、生态、社会等方面的矛盾越来越尖锐。焚烧法是以一定的过剩空气量与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化分解反应，将危废中的有毒有害物质高温氧化，可以极大地减少危险废物的体积，但是危险废物焚烧为富氧环境，焚烧过程会产生大量的二噁英、重金属残留在飞灰与炉渣中，需要进一步固化填埋处理，因此危废无害化处理程度偏低。
危险废物热解是近年来逐步发展起来的固体危险废物处置技术，利用贫氧环境通过间壁式加热使危险废物中有机成分裂解成有机气体，无机物通过减量以碳渣形式排出，有机气体可以通过冷凝提取燃油、燃气等。热解技术能够实现危险废物的减量化和资源化，但是无机物碳渣仍然为危险废物，需要进一步填埋处理，不能实现危险废物的彻底无害化。
危险废物等离子熔融是相对较新的固体危险废物处理技术，危险废物等离子熔融是利用等离子火炬将危险废物加热到1500℃以上，使危险废物在还原性气氛条件下熔融，有机成分以烟气形式经净化排出，无机成分以无害玻璃态排出，实现危险废物的彻底无害化。但是危险废物等离子熔融所用的等离子火炬是高能耗设备，因此危险废物等离子熔融需要的处理成本偏高，从而限制其推广应用。
发明的内容
本发明的目的是解决现有危废焚烧处置无害化程度低、热解处置不彻底以及等离子熔融处置成本高的问题，提供一种基于中温热解与等离子高温熔融的危废处理系统及方法。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
一种基于中温热解与等离子高温熔融的危废处理方法，包括以下步骤：
S10、将危险废物进行破碎处理，将破碎后的危险废物在热解炉内进行中温热解处理，处理后产生碳渣和热解气；
S20、将中温热解处理产生的碳渣通过等离子高温熔融处理形成无害玻璃体排出，将中温热解处理产生的热解气和等离子高温熔融产生的烟气进行二次燃烧处理；
S30、将二次燃烧后的高温烟气在空气换热器中进行换热处理和脱硝处理，空气换热器换热后产生热空气，高温烟气降为600～650℃的中温烟气；
S40、空气换热器产生的热空气逆流进入烘砂机烘砂后经旋风除尘处理后排出，实现烟气余热资源化利用；
空气换热器排出的一部分中温烟气进入热解炉作为热解热源，该部分中温烟气从热解炉尾端进入热解炉热解物料后降为500～550℃热解尾气从热解炉前端排出，另一部分中温烟气进入烟气再热器实现换热，换热后的降为500～550℃烟气与热解尾气混合后进行急冷降温处理，烟气温度由500～550℃降为180～200℃；
S50、将急冷降温处理后的烟气进行干法脱酸处理，脱除烟气中30～50％的酸性成分，并通过活性炭颗粒吸附重金属；
S60、对干法脱酸处理后的烟气进行除尘处理，将干法脱酸产生的钠盐离子以及吸附重金属的活性炭颗粒去除，净化烟气粉尘；
S70、将除尘后的烟气进行洗涤脱酸处理，净化烟气中剩余的酸性成分，使得烟气达到排放要求；
S80、将洗涤脱酸处理后的烟气通过烟气再热器升温为130℃以上后排放；
S90、将步骤S20二次燃烧后产生的飞灰、步骤S30空气换热器换热处理和脱硝处理后产生的飞灰、步骤S40急冷降温处理后产生的飞灰、S50干法脱酸处理后产生的飞灰以及S60除尘处理后产生的飞灰进行收集，并将收集的飞灰进行造粒处理，造粒后的飞灰进入等离子熔融炉进行再次熔融处理。
进一步地，步骤S20中，将中温热解处理产生的热解气通过高温除尘后与等离子高温熔融产生的烟气混合后进入燃烧室进行二次燃烧。
进一步地，步骤S50中，干法脱酸处理为：在急冷降温处理后的烟气中喷入NaHCO3粉，NaHCO3粉与烟气酸性成分中和产生钠盐离子，同时在急冷降温处理后的烟气中喷入活性炭颗粒，活性炭颗粒用于吸附重金属。
进一步地，步骤S70中的洗涤脱酸处理为：在除尘后的烟气中喷入10％～15％的NaOH溶液，中和烟气中的酸性成分，当碱洗流出的碱液盐分浓度＞30％时，将碱液排入单效蒸发器产生结晶盐和洁净水，结晶盐物理填埋，洁净水制备碱液后，进入碱洗塔实现循环利用。
进一步地，步骤S30中的脱硝处理为：在900℃～1000℃温度区间内的烟气中喷入尿素溶液，去除烟气中的NOx；步骤S40中的急冷降温处理为：向混合后的烟气中喷入工业水，工业水与烟气逆流混合实现降温。
同时，本发明还提供一种基于中温热解与等离子高温熔融的危废处理系统，包括危废处理单元、烟气净化单元和造粒单元；所述危废处理单元包括依次设置的物料混料器、热解炉、等离子熔融炉、第一混合器和燃烧室，对危险废物依次进行破碎、中温热解、等离子高温熔融处理后形成无害玻璃体排出，同时热解炉产生的热解气和等离子熔融炉产生的烟气通过第一混合器后进入燃烧室进行二次燃烧；所述烟气净化单元包括空气换热器、第二混合器、烘砂机、旋风除尘器、急冷塔、干法脱酸塔、布袋除尘器、碱洗塔、烟气再热器、引风机和烟囱；二次燃烧后的烟气通过空气换热器进行换热和脱硝处理，高温烟气降为600～650℃的中温烟气，同时，空气换热器换热后产生热空气，热空气作为烘砂机的热源进入烘砂机烘砂后，通过旋风除尘器排出；空气换热器排出的一部分中温烟气进入热解炉作为热解热源，另一部分进入烟气再热器实现换热，换热后的烟气与热解尾气通过第二混合器混合，混合后的烟气依次进入急冷塔、干法脱酸塔、布袋除尘器、碱洗塔、烟气再热器、引风机、烟囱后排出，即混合后的烟气依次通过急冷降温、干式脱酸、除尘、洗涤、再热处理后实现达标排放；所述造粒单元包括造粒机和输送装置；所述燃烧室、空气换热器、急冷塔、干法脱酸塔、布袋除尘器产生的飞灰通过输送装置输送到造粒机进行造粒，造粒后的飞灰进入等离子熔融炉再次进行等离子高温熔融处理。
进一步地，所述热解炉与燃烧室之间设置有高温除尘器，对500～600℃的热解气进行高温除尘，减少烟气排放颗粒物；所述热解炉为带5°倾角的间壁式回转窑结构形式，危险废物在回转窑内部热解，烟气在回转窑间壁层加热回转窑内筒，热解环境为500～600℃贫氧环境。
进一步地，所述高温除尘器与燃烧室之间设置有变频风机；所述热解炉尾气出口与第二混合器之间设置有变频风机。
进一步地，所述等离子熔融炉包括炉体、等离子炬、燃烧器、温度传感器、加热器、进料料斗、螺旋进料机、水淬池、防护筒和捞渣机；所述炉体包括气化段和熔融段，所述气化段设置在熔融段的上方，且气化段的直径大于熔融段的直径；所述气化段的侧壁上设置有人孔、观火孔和烟气出口，顶部设置有泄爆口和顶部观火孔；所述熔融段的侧壁上设置有进料口、排渣口和熔渣泄放口，底部设置有熔池；所述熔渣泄放口位于炉底底部侧壁，用于设备检修时卸放熔渣；所述进料料斗通过螺旋进料机与进料口连接；所述排渣口设置为溢流结构，通过防护筒与设置在熔融段下方的水淬池连接，所述捞渣机设置在水淬池内，用于对无害化玻璃体进行打捞；所述温度传感器为多个，分别设置在气化段和熔融段上，用于采集气化段和熔融段内的温度；所述燃烧器设置在气化段的侧壁上，用于补充气化段的热值；所述加热器设置在熔融段的底部，用于对熔池底部进行加热，使得熔池持续保持高温状态；所述等离子炬为多个，沿炉体的中心轴线均布在熔融段的侧壁上，用于使熔池内熔渣形成涡流，保证熔池内温度的均匀性。
进一步地，所述等离子炬的轴线与水平平面呈30～50°夹角，等离子炬与炉体外圆切线呈50°～70°夹角；所述进料口设置在熔融段靠近熔池部位，物料进入炉体后直接掉入高温熔池，使物料充分分解，有机成分充分气化，同时保证无机成分完全进入熔池形成熔渣；所述熔渣泄放口位置高度高于加热器位置，保证熔渣泄放后炉底残留熔渣凝结后能够完全包裹加热器，避免加热器氧化损坏。
与现有技术相比，本发明技术方案具有以下有益效果：
1.本发明系统和方法利用中温热解、等离子高温熔融、烟气余热烘砂等协同处理工艺技术能够从源头上遏制二噁英等有害物质形成，实现危险废物彻底无害化处理和烟气余热资源化利用，解决目前危险废物无害化不彻底、资源化利用不足的现状，为危险废物处理提供新的解决方法。
2.本发明系统及方法利用中温热解贫氧环境以及等离子高温熔融技术在高温还原性气氛能够并从源头上遏制二噁英、NOx等有害物质的合成，提高危废处置无害化程度。
3.本发明系统及方法首先利用中温热解对危险废物减量处理，然后利用等离子高温熔融技术对热解碳渣进一步处理，能够显著减少等离子高温熔融处置的危废量，在实现危险废物彻底无害化的同时显著降低等离子熔融无害化处置的处置成本。
4.本发明系统及方法利用系统自身烟气余热作为危险废物热解热源和烟气再热热源，显著降低危废处置成本，同时利用富余烟气余热产生热空气烘砂能够产生一定的经济效益，能够实现系统余热的充分资源化利用。
5.本发明等离子熔融炉的进料口设置在熔融段，物料直接进入高温熔池，使物料无机成分充分气化，同时保证有机成分形成熔渣，避免无机成分通过气化段产生大量飞灰；熔渣采用溢流排渣使物料充分熔融，保证排出的熔渣水淬后无害玻璃态程度高；炉体底部的加热器能够保证等离子熔池底部1200～1500℃的高温，避免熔池底部凝结的同时保证顺利排渣。
6.本发明等离子熔融炉将等离子炬的轴线与水平平面呈30～50°夹角，等离子炬与炉体外圆切线呈50°～70°夹角设置，物料在还原性气氛熔融的同时，使熔池内熔渣形成涡流，保证熔池内温度的均匀性。
7.本发明等离子熔融炉的炉体底部设置有熔渣泄放口，熔渣泄放口位置略高于炉体底部硅钼加热器高度，熔渣泄放时能留存一定的熔渣冷凝后包裹硅钼加热器1，避免硅钼加热器氧化。
附图说明
图1为本发明基于中温热解与等离子高温熔融的危废处理系统示意图；
图2为本发明基于中温热解与等离子高温熔融的危废处理方法流程图；
图3为本发明等离子熔融炉的结构示意图；
图4为本发明等离子熔融炉的等离子炬安装示意图；
图5为图3中I处局部放大图。
附图标记：1-物料混料器；2-热解炉；3-高温除尘器；4-等离子熔融炉；5-造粒机；6-燃烧室；7-空气换热器；8-烘砂机；9-旋风除尘器；10-急冷塔；11-干法脱酸塔；12-布袋除尘器；13-碱洗塔；14-烟气再热器；15-引风机；16-烟囱，17-第一混合器，18-第二混合器，19-变频风机，401-加热器，402-熔池，403-等离子炬，404-温度传感器，405-燃烧器，406-观火孔；407-烟气出口；408-顶部观火孔；409-泄爆口；410-炉体；411-人孔；412-进料料斗；413-螺旋进料机；414-进料口；415-排渣口；416-玻璃观察窗；417-防护筒；418-水淬池；419-冷却水；420-捞渣机；421-熔渣泄放口，422-泄放口堵盖。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步详细描述。
本发明提供一种基于中温热解与等离子高温熔融的危废处理系统及方法，该系统和方法是一种基于中温热解与等离子高温熔融协同工艺的危险废物无害化、资源化处理系统及方法。危险废物破碎后在500～600℃贫氧环境中温热解，热解碳渣经等离子熔融炉≥1500℃还原性气氛高温熔融后水淬形成无害玻璃体，热解气经高温除尘后与等离子熔融产生的烟气进入燃烧室进行二次燃烧，二次燃烧后的高温烟气与空气换热后降为600～650℃的中温烟气，中温烟气分两部分，一路进入热解炉加热物料，一路进入烟气再热器换热，加热热解炉内物料后的热解尾气和烟气再热器换热后的烟气混合，混合后依次进行急冷降温、干法脱酸、布袋除尘、洗涤、再热后由引风机送烟囱无害排出，空气经换热后升温作为烘砂机的热源经烘砂、旋风除尘后排出。
本发明系统和方法利用中温热解、等离子高温熔融、烟气余热烘砂等协同处理工艺技术能够从源头上遏制二噁英等有害物质形成，实现危险废物彻底无害化处理，解决目前危险废物无害化不彻底、资源化利用不足的现状，为危险废物处理提供新的解决方法。
如图1所示，本发明提供的基于中温热解与等离子高温熔融的危废处理系统包括危废处理单元、烟气净化单元和造粒单元。危废处理单元包括依次设置的物料混料器1、热解炉2、等离子熔融炉4、第一混合器17和燃烧室6，对危险废物依次进行破碎、中温热解、等离子高温熔融处理后形成无害玻璃体排出，同时热解炉2产生的热解气和等离子高温熔融产生的烟气通过第一混合器17混合后进入燃烧室6进行二次燃烧。此外，可在热解炉2与燃烧室6之间设置有高温除尘器3，高温除尘器3与燃烧室6之间设置有变频风机19，高温除尘器3可以对500～600℃的热解气进行高温除尘，减少烟气排放颗粒物。
本发明烟气净化单元包括空气换热器7、第二混合器18、烘砂机8、旋风除尘器9、急冷塔10、干法脱酸塔11、布袋除尘器12、碱洗塔13、烟气再热器14、引风机15和烟囱16；二次燃烧后的烟气通过空气换热器7进行换热处理和脱硝处理，高温烟气降为600～650℃的中温烟气，同时，空气换热器7换热后产生热空气，热空气作为烘砂机8的热源进入烘砂机8烘砂后，通过旋风除尘器9排出；空气换热器7排出的一部分中温烟气进入热解炉2作为热解热源，该路中温烟气加热物料后降温以热解尾气排出，另一部分进入烟气再热器14实现换热，换热后的烟气与热解尾气通过第二混合器18混合后依次进入急冷塔10、干法脱酸塔11、布袋除尘器12、碱洗塔13、烟气再热器14、引风机15、烟囱16后排出，此时，可在热解炉2与急冷塔10之间设置变频风机19，用于调节风量以匹配烟气系统风量。
本发明烟气净化单元中，空气换热器7排出的烟气温度为600～650℃，烟气一部分进入热解炉2作为热解热源从热解炉2尾部进入热解炉2间壁层加热物料后降温从热解炉2头部以热解尾气排出，另一部分进入烟气再热器14对排空的烟气加热，然后两部分烟气混合后进入急冷塔10急冷，烟气急冷时间<1s，急冷塔10前烟气温度为500～550℃，急冷塔10后烟气温度为180～200℃；空气换热器7产生的热空气逆流进入烘砂机8烘砂后经旋风除尘排出，实现烟气余热资源化利用。干法脱酸塔11用于烟气脱酸和重金属吸附，向干法脱酸塔11喷入小苏打粉与烟气中的酸性成分中和，去除烟气中30％～40％的酸性成分，向干法脱酸塔11中喷入活性炭粉吸附烟气中的重金属，布袋除尘器12收集与酸性成分中和后的烟气灰分以及吸附重金属后的活性炭粉。经布袋除尘器12除尘后的烟气进入碱洗塔13，烟气中剩余的酸性成分与喷入碱液进一步中和反应，达到烟气排放指标经烟气再热器14加热升温，最后以大于130℃温度由引风机15送入烟囱16达标排放。
本发明造粒单元包括造粒机5和输送装置；高温除尘器3、燃烧室6、空气换热器7、急冷塔10、干法脱酸塔11、布袋除尘器12产生的飞灰通过输送装置输送到造粒机5进行造粒，造粒后的飞灰进入混料机与碎玻璃、焦炭等混合后进入等离子熔融炉4再次熔融。
本发明基于中温热解与等离子高温熔融的危废处理系统中，热解炉2为带5°倾角的间壁式回转窑结构形式，危险废物在回转窑内部热解烟气在回转窑间壁层加热回转窑内筒，热解环境为500～600℃贫氧环境，热解炉2碳渣出口与等离子炉直接连接，热解碳渣直接从热解炉2流入等离子炉内；热解气经高温除尘后与等离子熔融产生的烟气进入同一个燃烧室6进行二次燃烧，燃烧室6配有天然气喷枪，根据实际需要喷入天然气助燃。
本发明基于中温热解与等离子高温熔融的危废处理系统的工作过程为：危险废物破碎后经中温热解产生碳渣和热解气，热解碳渣经等离子熔融炉4在≥1500℃还原性气氛环境高温熔融形成无害玻璃体，热解气经高温除尘后与等离子熔融产生的烟气进入燃烧室6二次燃烧，二次燃烧后的高温烟气与空气换热，并在空气换热器7内喷入尿素溶液进行脱硝去除烟气中NOx，烟气脱硝后降为600～650℃的中温烟气，空气换热后升温为热空气后经烘砂、旋风除尘排出；中温烟气分别进入热解炉2加热物料和进入烟气再热器14换热后急冷降温，经干法脱酸、布袋除尘、洗涤、再热后由引风机15送入烟囱16排出。
如图3和图4所示，本发明提供的等离子熔融炉4包括炉体410、等离子炬403、燃烧器405、温度传感器404、加热器401、进料料斗412、螺旋进料机413、水淬池418、防护筒417和捞渣机420。炉体410包括气化段和熔融段，气化段设置在熔融段的上方，且气化段的直径大于熔融段的直径；具体的，炉体410包括下部的熔融段和上部的气化段，可将气化段和熔融段通过锥形管段连接，且锥形管段分别与气化区、熔融区光滑过渡连接，气化段的侧壁上设置有人孔411、观火孔406和烟气出口407，顶部设置有泄爆口409和顶部观火孔408；熔融段的底部设置有熔池402，侧壁上设置有进料口414、排渣口415和熔渣泄放口421，熔渣泄放口421位于炉底底部侧壁，用于设备检修时卸放熔渣；进料料斗412通过螺旋进料机413与进料口414连接；排渣口415设置为溢流结构，通过防护筒417与设置在熔融段下方的水淬池418连接，水淬池418内设置有冷却水419，捞渣机420设置在水淬池418内，用于对无害化玻璃体进行打捞；温度传感器404为多个，分别设置在气化段和熔融段上，用于采集气化段和熔融段内的温度；燃烧器405设置在气化段的侧壁上，用于补充气化段的热值；加热器401设置在熔融段的底部，用于对熔池402底部进行加热，使得熔池402持续保持高温状态；等离子炬403为多个，沿炉体410的中心轴线均布在熔融段的侧壁上，且等离子炬403的轴线与水平平面呈30～50°夹角，等离子炬403与炉体410外圆切线呈50°～70°夹角，用于使熔池402内熔渣形成涡流，保证熔池402内温度的均匀性。
本发明等离子熔融炉4将排渣口415设置为溢流结构形式，排渣口415排出的高温熔渣直接流入水淬池418急冷水淬形成无害玻璃体，玻璃体由捞渣机420从水池捞出，溢流排渣能保证物料在熔池402内与玻璃、石灰石等药剂充分熔融，熔渣水淬后物料有害成分能够充分包裹在玻璃体内。
本发明等离子熔融炉4的燃烧器405为天然气燃烧器405，天然气燃烧器405用于补充气化区的热值，天然气补充量根据炉体410上安装的温度传感器404反馈控制。加热器401可为钼硅加热器401，钼硅加热器401保证熔池402底部持续保持1200～1500℃的高温状态，避免熔池402底部凝结，同时保证熔渣以熔融态排出，此时，可在防护筒417上部设置有玻璃观察口，用以观察排渣情况。
本发明等离子熔融炉4将进料口414设置在炉体410熔融区靠近熔池402部位，物料进入炉体410后直接掉入高温熔池402，使物料充分分解，有机成分充分气化，同时保证无机成分完全进入熔池402形成熔渣，避免无机成分产生大量飞灰。
如图5所示，本发明等离子熔融炉4的熔渣泄放口421处设置有泄放口堵盖422，且熔渣泄放口421的位置高度略高于加热器401位置，保证熔渣泄放后炉底残留熔渣凝结后能够完全包裹加热器401，避免加热器401氧化损坏。
如图2所示，本发明还提供一种基于中温热解与等离子高温熔融的危废处理方法，该方法包括以下步骤：
S10、将危险废物进行破碎处理，将破碎后的危险废物在热解炉2内进行中温热解处理，处理后产生碳渣和热解气；
S20、将中温热解处理产生的碳渣通过等离子高温熔融处理形成无害玻璃体排出，将中温热解处理产生的热解气和等离子熔融产生的烟气进行二次燃烧处理；
S30、将二次燃烧后的高温烟气在空气换热器7中进行换热处理和脱硝处理后，空气换热器7换热后产生热空气，高温烟气降为600～650℃的中温烟气；
脱硝处理为：在900℃～1000℃温度区间内的烟气中喷入尿素溶液，去除烟气中的NOx；
S40、空气换热器7产生的热空气逆流进入烘砂机8烘砂后经旋风除尘处理后排出，实现烟气余热资源化利用；
空气换热器7排出的一部分中温烟气进入热解炉2作为热解热源，该部分中温烟气从热解炉2尾端进入热解炉2热解物料后降为500～550℃热解尾气从热解炉2前端排出，另一部分中温烟气进入烟气再热器14实现换热，换热后的降为500～550℃烟气与热解尾气混合后进行急冷降温处理，烟气温度由500～550℃降为180～200℃；
急冷降温处理为：向混合后的烟气中喷入工业水，工业水与烟气逆流混合实现降温；
S50、将急冷降温处理后的烟气进行干法脱酸处理，脱除烟气中30～50％的酸性成分，并通过活性炭颗粒吸附重金属；
干法脱酸处理为：在急冷降温处理后的烟气中喷入NaHCO3粉，NaHCO3粉与烟气酸性成分中和产生钠盐离子，同时在急冷降温处理后的烟气中喷入活性炭粉，活性炭粉用于吸附重金属；
S60、对干法脱酸处理后的烟气进行除尘处理，将干法脱酸产生的钠盐离子以及吸附重金属的活性炭颗粒去除，净化烟气粉尘；
S70、将除尘后的烟气进行洗涤脱酸处理，净化烟气中剩余的酸性成分，使得烟气达到排放要求；
洗涤脱酸处理为：在除尘后的烟气中喷入10％～15％的NaOH溶液，中和烟气中的酸性成分，当碱洗流出的碱液盐分浓度＞30％时，将碱液排入单效蒸发器产生结晶盐和洁净水，结晶盐物理填埋，洁净水制备碱液后，进入碱洗塔13实现循环利用；
S80、将洗涤脱酸处理后的烟气通过烟气再热器14升温为130℃以上后排放；
S90、将步骤S20二次燃烧后产生的飞灰、步骤S30空气换热器7换热处理和脱硝处理后产生的飞灰、步骤S40急冷降温处理后产生的飞灰、S50干法脱酸处理后产生的飞灰以及S60除尘处理后产生的飞灰进行收集，并将收集的飞灰进行造粒处理，造粒后的飞灰进入等离子熔融炉4进行再次熔融处理。
本发明方法首先利用中温热解实现危废减量，并从源头上遏制二噁英、NOx等有害物质的合成，然后利用等离子高温熔融技术在高温还原性气氛条件下对热解碳渣进一步处理，实现危险废物彻底无害化，最后利用烟气余热利用及净化技术进行烘砂以及烟气净化处理，实现烟气余热的资源化利用和无害化净化。

Claims (10)

1.一种基于中温热解与等离子高温熔融的危废处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10、将危险废物进行破碎处理，将破碎后的危险废物在热解炉内进行中温热解处理，处理后产生碳渣和热解气；
S20、将中温热解处理产生的碳渣通过等离子高温熔融处理形成无害玻璃体排出，将中温热解处理产生的热解气和等离子高温熔融产生的烟气进行二次燃烧处理；
S30、将二次燃烧后的高温烟气在空气换热器中进行换热处理和脱硝处理，空气换热器换热后产生热空气，高温烟气降为600～650℃的中温烟气；
S40、空气换热器产生的热空气逆流进入烘砂机烘砂后经旋风除尘处理后排出，实现烟气余热资源化利用；
空气换热器排出的一部分中温烟气进入热解炉作为热解热源，该部分中温烟气从热解炉尾端进入热解炉热解物料后降为500～550℃热解尾气从热解炉前端排出，另一部分中温烟气进入烟气再热器实现换热，换热后的降为500～550℃烟气与热解尾气混合后进行急冷降温处理，烟气温度由500～550℃降为180～200℃；
S50、将急冷降温处理后的烟气进行干法脱酸处理，脱除烟气中30～50％的酸性成分，并通过活性炭颗粒吸附重金属；
S60、对干法脱酸处理后的烟气进行除尘处理，将干法脱酸产生的钠盐离子以及吸附重金属的活性炭颗粒去除，净化烟气粉尘；
S70、将除尘后的烟气进行洗涤脱酸处理，净化烟气中剩余的酸性成分，使得烟气达到排放要求；
S80、将洗涤脱酸处理后的烟气通过烟气再热器升温为130℃以上后排放；
S90、将步骤S20二次燃烧后产生的飞灰、步骤S30空气换热器换热处理和脱硝处理后产生的飞灰、步骤S40急冷降温处理后产生的飞灰、S50干法脱酸处理后产生的飞灰以及S60除尘处理后产生的飞灰进行收集，并将收集的飞灰进行造粒处理，造粒后的飞灰进入等离子熔融炉进行再次熔融处理。
2.根据权利要求1所述的基于中温热解与等离子高温熔融的危废处理方法，其特征在于：步骤S20中，将中温热解处理产生的热解气通过高温除尘后与等离子高温熔融产生的烟气混合后进入燃烧室进行二次燃烧。
3.根据权利要求2所述的基于中温热解与等离子高温熔融的危废处理方法，其特征在于：步骤S50中，干法脱酸处理为：在急冷降温处理后的烟气中喷入NaHCO3粉，NaHCO3粉与烟气酸性成分中和产生钠盐离子，同时在急冷降温处理后的烟气中喷入活性炭颗粒，活性炭颗粒用于吸附重金属。
4.根据权利要求1或2或3所述的基于中温热解与等离子高温熔融的危废处理方法，其特征在于：步骤S70中的洗涤脱酸处理为：在除尘后的烟气中喷入10％～15％的NaOH溶液，中和烟气中的酸性成分，当碱洗流出的碱液盐分浓度＞30％时，将碱液排入单效蒸发器产生结晶盐和洁净水，结晶盐物理填埋，洁净水制备碱液后，进入碱洗塔实现循环利用。
5.根据权利要求4所述的基于中温热解与等离子高温熔融的危废处理方法，其特征在于：步骤S30中的脱硝处理为：在900℃～1000℃温度区间内的烟气中喷入尿素溶液，去除烟气中的NOx；
步骤S40中的急冷降温处理为：向混合后的烟气中喷入工业水，工业水与烟气逆流混合实现降温。
6.一种基于中温热解与等离子高温熔融的危废处理系统，其特征在于：包括危废处理单元、烟气净化单元和造粒单元；
所述危废处理单元包括依次设置的物料混料器(1)、热解炉(2)、等离子熔融炉(4)、第一混合器(17)和燃烧室(6)，对危险废物依次进行破碎、中温热解、等离子高温熔融处理后形成无害玻璃体排出，同时热解炉(2)产生的热解气和等离子熔融炉(4)产生的烟气通过第一混合器(17)后进入燃烧室(6)进行二次燃烧；
所述烟气净化单元包括空气换热器(7)、第二混合器(18)、烘砂机(8)、旋风除尘器(9)、急冷塔(10)、干法脱酸塔(11)、布袋除尘器(12)、碱洗塔(13)、烟气再热器(14)、引风机(15)和烟囱(16)；
二次燃烧后的烟气通过空气换热器(7)进行换热和脱硝处理，高温烟气降为600～650℃的中温烟气，同时，空气换热器(7)换热后产生热空气，热空气作为烘砂机(8)的热源进入烘砂机(8)烘砂后，通过旋风除尘器(9)排出；
空气换热器(7)排出的一部分中温烟气进入热解炉(2)作为热解热源，另一部分进入烟气再热器(14)实现换热，换热后的烟气与热解尾气通过第二混合器(18)混合，混合后的烟气依次进入急冷塔(10)、干法脱酸塔(11)、布袋除尘器(12)、碱洗塔(13)、烟气再热器(14)、引风机(15)、烟囱(16)后排出，即混合后的烟气依次通过急冷降温、干式脱酸、除尘、洗涤、再热处理后实现达标排放；
所述造粒单元包括造粒机(5)和输送装置；所述燃烧室(6)、空气换热器(7)、急冷塔(10)、干法脱酸塔(11)、布袋除尘器(12)产生的飞灰通过输送装置输送到造粒机(5)进行造粒，造粒后的飞灰进入等离子熔融炉(4)再次进行等离子高温熔融处理。
7.根据权利要求6所述的基于中温热解与等离子高温熔融的危废处理系统，其特征在于：所述热解炉(2)与燃烧室(6)之间设置有高温除尘器(3)，对500～600℃的热解气进行高温除尘，减少烟气排放颗粒物；所述热解炉(2)为带5°倾角的间壁式回转窑结构形式，危险废物在回转窑内部热解，烟气在回转窑间壁层加热回转窑内筒，热解环境为500～600℃贫氧环境。
8.根据权利要求7所述的基于中温热解与等离子高温熔融的危废处理系统，其特征在于：所述高温除尘器(3)与燃烧室(6)之间设置有变频风机(19)；所述热解炉(2)尾气出口与第二混合器(18)之间设置有变频风机(19)。
9.根据权利要求6或7或8所述的基于中温热解与等离子高温熔融的危废处理系统，其特征在于：所述等离子熔融炉(4)包括炉体(410)、等离子炬(403)、燃烧器(405)、温度传感器(404)、加热器(401)、进料料斗(412)、螺旋进料机(413)、水淬池(418)、防护筒(417)和捞渣机(420)；所述炉体(410)包括气化段和熔融段，所述气化段设置在熔融段的上方，且气化段的直径大于熔融段的直径；所述气化段的侧壁上设置有人孔(411)、观火孔(406)和烟气出口(407)，顶部设置有泄爆口(409)和顶部观火孔(408)；所述熔融段的侧壁上设置有进料口(414)、排渣口(415)和熔渣泄放口(421)，底部设置有熔池(402)；所述熔渣泄放口(421)位于炉底底部侧壁，用于设备检修时卸放熔渣；所述进料料斗(412)通过螺旋进料机(413)与进料口(414)连接；所述排渣口(415)设置为溢流结构，通过防护筒(417)与设置在熔融段下方的水淬池(418)连接，所述捞渣机(420)设置在水淬池(418)内，用于对无害化玻璃体进行打捞；所述温度传感器(404)为多个，分别设置在气化段和熔融段上，用于采集气化段和熔融段内的温度；所述燃烧器(405)设置在气化段的侧壁上，用于补充气化段的热值；所述加热器(401)设置在熔融段的底部，用于对熔池(402)底部进行加热，使得熔池(402)持续保持高温状态；所述等离子炬(403)为多个，沿炉体(410)的中心轴线均布在熔融段的侧壁上，用于使熔池(402)内熔渣形成涡流，保证熔池(402)内温度的均匀性。
10.根据权利要求9所述的基于中温热解与等离子高温熔融的危废处理系统，其特征在于：所述等离子炬(403)的轴线与水平平面呈30～50°夹角，等离子炬(403)与炉体(410)外圆切线呈50°～70°夹角；
所述进料口(414)设置在熔融段靠近熔池(402)部位，物料进入炉体(410)后直接掉入高温熔池(402)，使物料充分分解，有机成分充分气化，同时保证无机成分完全进入熔池(402)形成熔渣；
所述熔渣泄放口(421)的位置高于加热器(401)的位置，保证熔渣泄放后炉底残留熔渣凝结后能够完全包裹加热器(401)，避免加热器(401)氧化损坏。
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