CN114110613A - 有机硅废料的焚烧方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种有机硅废料的焚烧方法及系统，该方法包括：将废料通入回转窑进行一次燃烧、通入二燃室进行二次燃烧，使得废料燃烧完全；将燃烧所得烟气依次经过余热锅炉和半干式急冷塔进行冷却；最后通过烟气净化除去烟气中的粉尘及有害物质，上述烟气净化包括催化降解、烟气除尘、酸吸收、碱吸收及活性炭吸附步骤。该系统包括：通过烟道管依次连接的回转窑、二燃室、余热锅炉、半干式急冷塔、旋风除尘器、布袋除尘器、酸吸收塔、碱吸收塔、排烟风机及活性炭塔。本申请解决了有机硅废料燃烧时易产生二噁英及焚烧系统频繁停车的问题，实现了有机硅废料集中处理，大大降低了二噁英和酸性气体的排出量，同时延长了焚烧系统的运行周期。
Description
技术领域
本申请涉及化工废物焚烧技术，尤其涉及一种有机硅废料的焚烧方法及系统。
背景技术
有机硅因其出色的热稳定性、电绝缘性，卓越的抗风化、抗老化、抗紫外线、耐酸碱腐蚀等一系列优点，作为一种化工新材料被广泛应用。有机硅在生产中产生大量的废料，包括废气、废液及浆渣，其中含有氯化氢、氯硅烷等多种有毒有害、易燃易爆、腐蚀性强的物质。行业内现有的废料处理通用做法是将废气、废液及浆渣进行焚烧做无害化处理。
有机硅废料成分复杂，焚烧时容易产生二氧化硅粉尘和氯化氢气体，还会产生高致癌性物质二噁英。二氧化硅粉尘在设备和烟道内积累到一定程度时，会导致系统正压，生产无法继续运行。氯化氢气体具有强烈的腐蚀性，当烟气温度低于露点时，会对布袋除尘器龙骨及支撑板产生露点腐蚀，导致设备损坏。以上多种因素导致焚烧系统频繁停车，影响有机硅生产装置正常运行。
发明内容
本申请提供一种有机硅废料的焚烧方法及系统，用以解决有机硅废料燃烧时易产生二噁英及焚烧系统频繁停车的问题，实现了对有机硅生产中的废料的集中处理，大大减少了二噁英的产生，降低了酸性气体的排出量，同时延长了焚烧系统的运行周期。
第一方面，本申请提供一种有机硅废料的焚烧方法，包括：废料燃烧、烟气冷却和烟气净化步骤。
废料燃烧步骤包括：将废料通入回转窑进行一次燃烧、通入二燃室进行二次燃烧，使得废料燃烧完全，废料包括有机硅生产中的废液、浆渣和废气。
烟气冷却步骤包括：将燃烧所得烟气依次经过余热锅炉和半干式急冷塔进行一次冷却和二次冷却，对烟气进行降温，控制温度能够避免烟气温度过低对设备造成露点腐蚀。
烟气净化步骤包括：催化降解、烟气除尘、酸吸收、碱吸收及活性炭吸附的步骤，以除去烟气中的粉尘及有害物质，有害物质包括：酸性气体及二噁英。通过催化降解和活性炭吸附能够有效除去烟气中的二噁英，烟气除尘能够避免烟气中的二氧化硅颗粒随烟气排入大气中，酸吸收和碱吸收能够将烟气中的酸性气体氯化氢再回收利用，烟气净化步骤大大降低了烟气中有害物质的含量，避免有害物质随烟气排空后造成大气污染。
通过上述方案，实现了对有机硅废料的焚烧，将废料通过回转窑和二燃室进行一次燃烧和二次燃烧，使得废料燃烧完全，同时通过余热锅炉和半干式急冷塔对烟气进行分步降温，控制烟气出口温度，避免烟气对设备造成露点腐蚀，影响设备使用周期，通过换热对烟气燃烧的热量进行回收利用，减少了热量损失，并对烟气进行净化，减少二噁英和氯化氢的排放。
可选的，废料燃烧步骤包括：在将废液和浆渣通过氮气雾化后，分别以0.3～0.35MPa的压力、0.1～300kg/h的流量通入回转窑中进行一次燃烧，将废气及在回转窑中未燃烧完全的烟气通入二燃室进行二次燃烧。将废液和浆渣进行雾化，雾化后的较小颗粒有利于燃烧更加充分。
可选的，废料燃烧步骤中回转窑的温度为800～850℃，压力为-100～-80Pa，转速为0.5～1r/min。控制回转窑温度既要保证将有机物料气化燃烧，又不将二氧化硅融化，控制压力及转速保证物料在回转窑内不产生挂壁。
可选的，二燃室温度为1100～1150℃，废气和雾化气在二燃室燃烧时间为2～1800s。当二燃室温度≥1100℃，烟气停留时间≥2s时，烟气中的二噁英完全分解。
可选的，一次冷却步骤包括：将质量分数为6％的尿素水溶液以0.1～200kg/h的流量通入余热锅炉内，用以脱除烟气中的NOx，同时采用温度为20～30℃、压力为1～1.5MPa的水为冷却介质，对烟气进行冷却，余热锅炉出口烟气温度为500～600℃。加入尿素水溶液能够将烟气中的NOx还原为氮气，减少对环境的危害，同时采用冷却水与烟气进行换热，使得热量得以回收，具有很高的经济效益。
可选的，二次冷却步骤包括：用压缩空气对水进行雾化，所得雾化水与烟气在半干式急冷塔内混合后带走热量，雾化水的压力为0.3～0.4MPa，半干式急冷塔出口烟气温度为180～210℃。
半干式急冷塔出口温度不得低于180℃，否则容易对布袋除尘器造成露点腐蚀，同时导致布袋除尘器中滤袋粘结，阻力增加，无法对烟气进行有效过滤，进而导致设备停车检修。
可选的，酸吸收步骤包括：将烟气通入酸吸收塔，使得烟气中的酸性气体溶于水中而被吸收去除。烟气中的酸性气体主要为氯化氢，氯化氢气体易溶于水，使用水吸收氯化氢形成盐酸水溶液，可进行回收再利用。
碱吸收步骤包括：在碱吸收塔中将烟气中未溶于水的酸性气体使用碱液进行吸收；碱液采用质量分数为5％的氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾的水溶液中的一种或多种。通过碱液与氯化氢酸碱中和反应得到盐，将盐结晶后回收再利用，不仅实现了废物利用，还使得氯化氢的除去更加彻底。
可选的，催化降解步骤包括：采用V2O5-WO3/TiO2催化剂对烟气中的二噁英进行降解。催化降解进一步除去烟气中的二噁英，改善操作环境，提高安全性，也具有很高的环保价值。
第二方面，本申请提供一种有机硅废料焚烧系统，包括：废料焚烧单元、烟气急冷单元及烟气净化单元，废料焚烧单元、烟气急冷单元及烟气净化单元通过烟道管依次连接。
可选的，废料焚烧单元包括回转窑和二燃室，回转窑的烟气出口与二燃室的烟气进口通过烟道管连接。
可选的，烟气急冷单元包括余热锅炉和半干式急冷塔，余热锅炉和半干式急冷塔通过烟道管连接。
可选的，烟气净化单元包括依次连接的旋风除尘器、布袋除尘器、酸吸收塔、碱吸收塔、排烟风机及活性炭塔。
可选的，回转窑用于对有机硅生产中产生的废液和浆渣进行焚烧，二燃室用于对有机硅生产中产生的废气及在回转窑中未燃烧完全的废料进行焚烧。
余热锅炉和半干式急冷塔用于对来自二燃室的高温烟气进行降温冷却。
旋风除尘器和布袋除尘器用于除去烟气中的粉尘。酸吸收塔和碱吸收塔用于吸收烟气中的酸性气体。
通过采用上述方案，实现了对有机硅废料的处理，通过废料焚烧单元使得废料完全燃烧，烟气急冷单元通过冷却水换热使得高温烟气的热量得以回收利用，节约了能源，具有很高的经济效益。通过烟气净化单元将烟气中的二噁英、酸性气体及其它有害气体进行吸收降解，避免有害气体排入空气，造成大气污染，具有很好的环保效益。
可选的，半干式急冷塔包括：烟气进口、压缩空气和水的混合物进口、双流体雾化喷头、烟气出口、催化降解装置及锥形出灰口；催化降解装置为涂覆有V2O5-WO3/TiO2催化剂的蜂窝状挡板，用于分解烟气中的二噁英，锥形出灰口用于将烟气中的粉尘及时排出。以TiO2为载体，V2O5-WO3为活性成分，在半干式急冷塔出口对烟气中的二噁英进行降解，进一步减少二噁英对操作人员的安全危害和对环境的污染，锥形出灰口有利于设备内粉尘及时排出，使得系统能够长期稳定运行。
本申请提供的一种有机硅废料的焚烧方法及系统，实现了对有机硅生产中的废料的集中处理，具有以下有益效果：
(1)通过使用回转窑和二燃室进行一次燃烧和二次燃烧，合理控制进料量、焚烧温度及回转窑转速，使得废料完全燃烧，同时控制焚烧温度减少了二噁英的生成。
(2)通过使用余热锅炉使得烟气中的热能得以回收，具有很高的经济效益，通过半干式急冷塔控制烟气温度，避免烟气中的氯化氢对设备造成露点腐蚀，影响设备使用周期。
(3)通过控制焚烧温度、催化降解和使用活性炭吸附大大降低了二噁英的产生，使得人员操作环境的安全性得以改善，同时避免了二噁英随烟气排放对大气造成污染。
(4)通过设置锥形结构出灰口及排烟风机提供负压环境，避免设备及烟道积灰导致系统堵塞，解决了有机硅废料燃烧时系统频繁停车的问题，延长了焚烧系统的运行周期。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一实施例提供的有机硅废料焚烧方法的流程图；
图2为本申请另一实施例提供的有机硅废料焚烧系统的结构示意图；
图3为本申请另一实施例提供的有机硅废料焚烧系统的半干式急冷塔的结构图。
附图标记说明：
1：废料焚烧单元；
110：回转窑；
120：二燃室；
2：烟气急冷单元；
210：余热锅炉；
220：半干式急冷塔；
2201：烟气进口；
2202：压缩空气和水的混合物进口；
2203：双流体雾化喷头；
2204：烟气出口；
2205：催化降解装置；
2206：锥形出灰口；
3：烟气净化单元；
310：旋风除尘器；
320：布袋除尘器；
330：酸吸收塔；
340：碱吸收塔；
350：排烟风机；
360：活性炭塔。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，也属于本申请保护的范围。
图1为本申请一实施例提供的有机硅废料焚烧方法的流程图，图2为本申请另一实施例提供的有机硅废料焚烧系统的结构示意图，如图1和图2所示，本实施例的方法包括：废料燃烧、烟气冷却和烟气净化步骤。
本实施例的方法可以应用于图2所示的有机硅废料焚烧系统，本实施例的有机硅废料焚烧系统包括：废料焚烧单元1、烟气急冷单元2及烟气净化单元3，废料焚烧单元1、烟气急冷单元2及烟气净化单元3通过烟道管依次连接。
废料焚烧单元1包括回转窑110和二燃室120，回转窑110的烟气出口与二燃室120的烟气进口通过烟道管连接，回转窑110用于对有机硅生产中产生的废液和浆渣进行焚烧，二燃室120用于对有机硅生产中产生的废气及在回转窑中未燃烧完全的废料进行焚烧。
烟气急冷单元2包括余热锅炉210和半干式急冷塔220，余热锅炉210和半干式急冷塔220通过烟道管连接；余热锅炉210和半干式急冷塔220用于对来自二燃室的高温烟气进行冷却降温。
烟气净化单元3包括依次连接的旋风除尘器310、布袋除尘器320、酸吸收塔330、碱吸收塔340、排烟风机350及活性炭塔360；旋风除尘器310和布袋除尘器320用于除去烟气中的粉尘，酸吸收塔330和碱吸收塔340用于吸收烟气中的酸性气体，排烟风机350用于为焚烧系统提供负压，活性炭塔360用于吸附烟气中的二噁英。
(1)废料燃烧步骤：将废料通入回转窑110进行一次燃烧(是指第一次燃烧)、通入二燃室120进行二次燃烧(是指第二次燃烧)，使得废料燃烧完全，废料包括有机硅生产中的废液、浆渣和废气。
具体地，将有机硅生产中的废液和浆渣分别经过雾化后形成细小颗粒，输入回转窑110中进行焚烧，然后将废气和回转窑110中未燃烧完全的雾化气通入二燃室120进行焚烧。这样设置使得废料燃烧更加彻底。
(2)烟气冷却步骤：将燃烧所得烟气依次经过余热锅炉210和半干式急冷塔220进行一次冷却和二次冷却，对烟气进行分步降温。
具体地，将二燃室120燃烧所得高温烟气通入余热锅炉210进行换热降温后，再通入半干式急冷塔220进行二次冷却，控制烟气温度避免烟气中的酸性气体对设备造成露点腐蚀，使得系统能够长周期运行。
(3)烟气净化步骤：催化降解、烟气除尘、酸吸收、碱吸收及活性炭吸附，以除去烟气中的粉尘及有害物质，其中有害物质主要包括：酸性气体及二噁英等。将冷却后的烟气经过催化降解除去部分二噁英，通过旋风除尘器310和布袋除尘器320除去烟气中的粉尘，通过酸吸收塔330和碱吸收塔340将烟气中的酸性气体氯化氢进行吸收，使用活性炭塔360对烟气中微量的二噁英进行吸附，最后将净化后的烟气通过烟囱进行排空。
通过上述方案，实现了对有机硅废料的焚烧，将废料通过回转窑和二燃室进行一次燃烧和二次燃烧，使得废料燃烧完全。同时通过余热锅炉和半干式急冷塔对烟气进行分步降温，不仅使得烟气出口温度符合工艺要求，避免烟气对设备造成露点腐蚀而影响设备使用周期，避免频繁停车的现象发生，保障系统正常运行。且通过换热对高温烟气的热量进行回收利用，减少了热量损失。同时通过催化降解和活性炭除去烟气中的有害物质二噁英，还通过酸吸收和碱吸收除去烟气中的氯化氢气体，使得排空的烟气符合标准，不仅改善了操作环境，还具有很高的环保价值。
可选的，废料燃烧步骤包括：在将废液和浆渣通过氮气雾化后，分别以0.3～0.35MPa的压力、0.1～300kg/h的流量通入回转窑110中进行一次燃焚烧，将废气及在回转窑110中未燃烧完全的雾化气通入二燃室120进行二次燃烧。
具体地，首先废液、浆渣进料前先按热值、粘度进行合理配伍，对来液粘度进行分析，以低粘度液体稀释高粘度液体，以保证物料在管道内具有流动性，保证物料进料连续、稳定。使用喷枪将废液和浆渣分别通过氮气雾化形成细小颗粒，分别调整进料压力为0.3～0.35MPa、流量为0.1～300kg/h，喷枪孔径为1～3mm，将废液和浆渣通入回转窑110中进行一次燃烧，合适的进料压力和流量有利于保证良好的雾化效果，也有利于废液和浆渣焚烧完全。然后将回转窑110中未完全燃烧的雾化气和废气通入二燃室120进行二次燃烧，保证废料焚烧完全。
其中，燃烧过程中产生粉尘，包括二氧化硅及其它颗粒物，通过设置在回转窑110和二燃室120底部的出灰口排出，这样设置能够将粉尘及时排出，避免设备内积灰越来越多，直至燃烧区都是积灰，导致系统被迫停车清理。同时出灰口采用圆锥形结构，锥角60°，出灰口下布置水封式刮板出渣机，既保证了系统气密性，又实现了在线清灰。物料燃烧产生的粉尘一部分随烟气进入余热锅炉210，一部分沉降至二燃室120底部。
可选的，废料燃烧步骤中回转窑110的温度为800～850℃，压力为-100～-80Pa，转速为0.5～1r/min。
具体地，保持回转窑110温度在800～850℃之间，这样既能保证将废料气化燃烧，又不将二氧化硅融化，最大限度延长设备的使用寿命。调整回转窑转速为0.5～1r/min，回转窑料层厚度为10～25mm，在回转窑内维持一定的料层，避免熔融物料形成挂壁，使得废料充分燃烧。
可选的，二燃室120温度为1100～1150℃，废气和雾化气在二燃室120燃烧时间为2～1800s。
具体地，当二燃室120内温度≥1100℃，烟气停留时间≥2s时，烟气中的二噁英完全分解，使得烟气中的二噁英含量减少，进而减少后续二噁英降解压力。
可选的，一次冷却步骤包括：将质量分数为6％的尿素水溶液以0.1～200kg/h的流量通入余热锅炉210内，用以脱除烟气中的NOx，同时采用温度为20～30℃、压力为1～1.5MPa的水为冷却介质，对烟气进行冷却，余热锅炉210出口烟气温度为500～600℃。
具体地，当烟气中的NOx含量大于300mg/m3时，向余热锅炉210内通入尿素溶液，将烟气中的NOx还原为氮气随烟气一同排出，减少了NOx对空气的污染。同时使用水为冷却介质，对烟气进行冷却，使得热能得以回收。
其中，余热锅炉210采用膜式壁结构，膜式壁锅炉密封性好，换热面分布在炉体四周，烟气流通部分具有较大的空腔，相比于传统余热锅炉换热管密集地分布在炉膛中央，烟气经过换热管时阻力大，烟气中的粉尘滞留在换热管之间，导致烟气流通通道堵塞，换热效果差，烟气出口温度高，增加半干式急冷塔的负荷，且烟道堵塞时，系统正压，严重时导致系统停车。膜式壁余热锅炉在膜式壁周边均匀布置激波式除灰器，脉冲式出灰，使得积灰得到及时清理，强化了换热效果。底部设置集灰斗，防止积灰在设备内造成堵塞。高温烟气经余热锅炉210降温至500～600℃，同时实现了热量回收。
可选的，二次冷却步骤包括：用压缩空气对水进行雾化，所得雾化水与烟气在半干式急冷塔220内混合后带走热量，雾化水的压力为0.3～0.4MPa，半干式急冷塔220出口烟气温度为180～210℃。
具体地，经过余热锅炉210降温后的高温烟气，经烟道进入半干式急冷塔220，使用压缩空气对水进行雾化，雾化后的水颗粒更小，更加容易与烟气进行热交换，使得烟气更易降温。半干式急冷塔220出口温度不得低于180℃，否则容易对布袋除尘器造成露点腐蚀，同时导致布袋除尘器中滤袋粘结，使得烟气流通阻力增加，无法有效过滤。半干式急冷塔220底部采用锥形结构出灰口，锥角60°，出灰口下设置灰箱，采用双阀密封，在线清灰时不影响系统负压。
可选的，酸吸收步骤包括：将烟气通入酸吸收塔，使得烟气中的酸性气体溶于水中而被吸收去除。
碱吸收步骤包括：在碱吸收塔中将烟气中未溶于水的酸性气体使用碱液进行吸收；碱液采用质量分数为5％的氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾的水溶液中的一种或多种。
具体地，烟气中的酸性气体主要为氯化氢，先使用水对烟气中的氯化氢进行吸收，生成的盐酸水溶液可进行回收；然后使用碱性溶液对未吸收完全的氯化氢再次吸收，通过酸碱反应生成盐，将盐结晶后进行回收，保持碱液PH值在8～13之间，发挥碱性作用吸附酸性气体，碱液的质量分数为5％，相比于高浓度碱液更加节约成本，且安全性较高。通过酸吸收和碱吸收步骤实现了废物利用，又减少了烟气中酸性气体对空气的危害。
图3为本申请另一实施例提供的有机硅废料焚烧系统的半干式急冷塔的结构图，如图3所示，可选的，半干式急冷塔220包括：烟气进口2201、压缩空气和水的混合物进口2202、双流体雾化喷头2203、烟气出口2204、催化降解装置2205及锥形出灰口2206；催化降解装置2205为涂覆有V2O5-WO3/TiO2催化剂的蜂窝状挡板，用于分解烟气中的二噁英，锥形出灰口2206用于将烟气中的粉尘及时排出。
具体地，将经过一次冷却的烟气通过烟道从烟气进口2201输至半干式急冷塔220，同时用压缩空气对水进行雾化，通过压缩空气和水的混合物进口2202及双流体雾化喷头2203输至半干式急冷塔220，在压缩空气的作用下，使得烟气温度在瞬间(1s)被降至210℃以下。由于烟气降温时间很短，因此防止了二噁英的再合成。正常工作时，同时供给双流体雾化喷头2203一定压力的压缩空气和水，在双流体雾化喷头的内部，压缩空气与水经过若干次的打击，雾化产生非常小的颗粒，当被雾化后的颗粒与高温烟气混合后，带走热量，达到烟气降温的效果。同时在半干式急冷塔220靠近烟气出口2204一侧设置催化降解装置2205，以TiO2为载体，V2O5-WO3为活性成分，催化降解装置2205为涂覆有V2O5-WO3/TiO2催化剂的蜂窝状挡板，对烟气中的二噁英进行降解，进一步减少二噁英对环境的污染，同时改善工作环境，提高操作人员的安全性。
对半干式急冷塔220出口烟气进行除尘，首先经过旋风除尘器310进行气固分离，将颗粒较大的粉尘通过气固分离由旋风除尘器310底部的出灰口排出，然后将烟气经过布袋除尘器320进一步除去颗粒较细的粉尘。布袋除尘器320布袋采用PTFE材料，耐高温、耐酸碱腐蚀。PTFE滤袋透气量大，阻力小，孔径分布均匀，能有效截留微米级超细粉尘，除尘效率达99％以上。烟气经过布袋除尘器滤袋时，粉尘被阻挡在滤袋外面，洁净的烟气通过滤袋进入后工序。布袋除尘器自带脉冲吹灰装置，当滤袋外粉尘积累到一定程度时，使用压缩空气对滤袋进行反吹，保证布袋除尘器连续运行。这样设置回收了焚烧中产生的大量二氧化硅粉尘，减少二氧化硅粉尘随烟气排入大气，也保证后序酸碱吸收时回收盐酸的质量。
将经过除尘、酸吸收及碱吸收的烟气通过排烟风机350输至活性炭塔360，使得活性炭进一步吸附烟气中微量的二噁英，保证烟气净化效果。同时排烟风机350还用于为系统提供负压，保证系统在微负压状态下运行，防止有害气体外窜，排烟风机350的频率为25～45Hz。
系统中的设备通过烟道固定连接，烟气通过烟道进行输送，烟气经过烟道时，会有大量的粉尘滞留在烟道内，严重时堵塞烟道，导致系统停车。为避免此种情况发生，首先通过调节排烟风机350的频率，选择合适的风速，保证烟气中粉尘被带入设备内，随设备出灰口带出系统。其次，在布置烟道时尽量采用竖直烟道，无法安装竖直烟道时，采用大倾角斜烟道安装，使得烟气在流通过程中将粉尘带入设备内，不会聚集在烟道和设备内造成堵塞。烟道上设置人孔，以便系统停车时通过人孔对烟道进行检修，同时通过设置吹扫口对烟道内粉尘进行清理。
下面以具体的实施例对本申请的技术方案进行详细举例说明。
实施例1
本实施例中有机硅废料的焚烧方法及系统，在具体工作时的运行流程如下：
(1)一次燃烧：首先废液、浆渣进料前先按热值、粘度进行合理配伍，对来液粘度进行分析，以低粘度液体稀释高粘度液体，以保证物料在管道内具有流动性，保证物料进料连续、稳定。使用喷枪将废液和浆渣通过氮气雾化形成细小颗粒，分别调整进料压力为0.3MPa、流量为100kg/h，喷枪孔径为1mm，将废液和浆渣通入回转窑中进行焚烧。保持回转窑温度800℃，调整回转窑转速为0.5r/min，回转窑料层厚度为10mm，避免熔融物料形成挂壁。
(2)二次燃烧：将回转窑中未完全燃烧的烟气和废气通入二燃室进行燃烧，二燃室温度为1100℃，废气和烟气在二燃室燃烧时间为2s，保证废料焚烧完全。其中，燃烧过程中产生的二氧化硅及其它颗粒物，通过设置在回转窑110和二燃室120底部的圆锥形出灰口排出，出灰口下布置水封式刮板出渣机，既保证了系统气密性，又实现了在线清灰。
(3)一次冷却：将二燃室燃烧所得高温烟气通入余热锅炉进行换热降温，采用温度为20℃、压力为1MPa的水为冷却介质，对烟气进行冷却，余热锅炉出口烟气温度为500℃。同时将质量分数为6％的尿素水溶液以50kg/h的流量通入余热锅炉内，用以脱除烟气中的NOx。
(4)二次冷却：将经过余热锅炉降温后的烟气继续通入半干式急冷塔进行二次冷却，使用压缩空气对水进行雾化产生非常小的颗粒，当被雾化后的颗粒与高温烟气混合后，带走热量。压缩空气和水的混合压力为0.3MPa，半干式急冷塔出口烟气温度为180℃。同时烟气经过设置在半干式急冷塔出口的催化降解装置对烟气中的二噁英进行分解。
(5)烟气除尘：将经过冷却的烟气依次通过旋风除尘器和布袋除尘器，除去烟气中的粉尘，得到洁净烟气。
(6)酸吸收、碱吸收：将烟气依次通入酸吸收塔和碱吸收塔，在酸吸收塔中将烟气中的酸性气体溶于水中，在碱吸收塔中将烟气中未溶于水的酸性气体使用碱液进行吸收；碱液采用质量分数为5％的氢氧化钠水溶液。
(7)活性炭吸附：将碱吸收塔出口烟气通过烟道输至活性炭塔，除去烟气中微量的二噁英。最后将净化后的烟气通过烟囱进行排空。其中，排烟风机频率为25Hz。
实施例2
本实施例中有机硅废料的焚烧方法及系统，在具体工作时的运行流程如下：
与实施例1的不同之处仅在于：
(1)一次燃烧：使用喷枪将废液和浆渣通过氮气雾化形成细小颗粒，分别调整进料压力为0.32MPa、流量为200kg/h，喷枪孔径为2mm，将废液和浆渣通入回转窑中进行焚烧。保持回转窑温度在820℃，调整回转窑转速为0.7r/min，回转窑料层厚度为20mm，避免熔融物料形成挂壁。
(2)二次燃烧：将回转窑中未完全燃烧的烟气和废气通入二燃室进行燃烧，二燃室温度为1120℃，废气和烟气在二燃室燃烧时间为900s，保证废料焚烧完全。
(3)一次冷却：将二燃室燃烧所得高温烟气通入余热锅炉进行换热降温，采用温度为25℃、压力为1.2MPa的水为冷却介质，对烟气进行冷却，余热锅炉出口烟气温度为550℃。同时将质量分数为6％的尿素水溶液以150kg/h的流量通入余热锅炉内，用以脱除烟气中的NOx。
(4)二次冷却：将经过余热锅炉降温后的烟气继续通入半干式急冷塔进行二次冷却，使用压缩空气对水进行雾化产生非常小的颗粒，当被雾化后的颗粒与高温烟气混合后，带走热量。压缩空气和水的混合压力为0.35MPa，半干式急冷塔出口烟气温度为195℃。同时烟气经过设置在半干式急冷塔出口的催化降解装置对烟气中的二噁英进行分解。
(6)碱液采用质量分数为5％的氢氧化钾水溶液。
(7)其中，排烟风机频率为35Hz。
实施例3
本实施例中有机硅废料的焚烧方法及系统，在具体工作时的运行流程如下：
与实施例1的不同之处仅在于：
(1)一次燃烧：使用喷枪将废液和浆渣通过氮气雾化形成细小颗粒，分别调整进料压力为0.35MPa、流量为300kg/h，喷枪孔径为3mm，将废液和浆渣通入回转窑中进行焚烧。保持回转窑温度在850℃，调整回转窑转速为1r/min，回转窑料层厚度为25mm，避免熔融物料形成挂壁。
(2)二次燃烧：将回转窑中未完全燃烧的烟气和废气通入二燃室进行燃烧，二燃室温度为1150℃，废气和烟气在二燃室燃烧时间为1800s，保证废料焚烧完全。
(3)一次冷却：将二燃室燃烧所得高温烟气通入余热锅炉进行换热降温，采用温度为30℃、压力为1.5MPa的水为冷却介质，对烟气进行冷却，余热锅炉出口烟气温度为600℃。同时将质量分数为6％的尿素水溶液以200kg/h的流量通入余热锅炉内，用以脱除烟气中的NOx。
(4)二次冷却：将经过余热锅炉降温后的烟气继续通入半干式急冷塔进行二次冷却，使用压缩空气对水进行雾化产生非常小的颗粒，当被雾化后的颗粒与高温烟气混合后，带走热量。压缩空气和水的混合压力为0.4MPa，半干式急冷塔出口烟气温度为210℃。同时烟气经过设置在半干式急冷塔出口的催化降解装置对烟气中的二噁英进行分解。
(6)碱液采用质量分数为5％的碳酸钠水溶液。
(7)其中，排烟风机频率为45Hz。
对比例1
本实施例中脱硫废水处理的方法及系统，在具体工作时的运行流程如下：
与实施例1的不同之处仅在于：
(2)燃烧过程中产生的二氧化硅及其它颗粒物，通过二燃室底部采用平底结构出灰口排出。
(4)二次冷却：半干式急冷塔未设置催化降解装置。
(5)烟气除尘：将经过冷却的烟气仅通过布袋除尘器，除去烟气中的粉尘。
实验例1
对焚烧净化后的烟气进行检测，根据《GB18484—2020危险废物焚烧污染控制标准》对净化烟气中的二噁英、氯化氢含量进行检测，每个实施例设有3个平行实验，取平均值，并对焚烧系统的使用周期进行试验，得到如表一所示结果。
表一
| 二噁英/ngTEQ/Nm<sup>3</sup> | 氯化氢/mg/m<sup>3</sup> | 运行周期/d | |
| 实施例1 | 0.3 | 43 | 61 |
| 实施例2 | 0.2 | 45 | 63 |
| 实施例3 | 0.25 | 42 | 62 |
| 对比例1 | 0.5 | 60 | 25 |
由表一可知，实施例1至实施例3相比于对比例1，二噁英和氯化氢的含量有了显著降低，同时焚烧系统运行周期延长了一倍以上。本申请提供的有机硅废料的焚烧方法及系统，通过合理控制进料量、焚烧温度及回转窑转速，使得废料完全燃烧，实现了对有机硅生产中的废料的集中处理。通过使用余热锅炉使得烟气中的热能得以回收，具有很高的经济效益。通过控制温度、催化降解和活性炭吸附大大降低了烟气中二噁英的含量。在布置烟道时采用竖直烟道或大倾斜角烟道，并在回转窑、二燃室及半干式急冷塔底部设置锥形结构出灰口，避免设备及烟道积灰导致系统堵塞，解决了有机硅废料燃烧时系统频繁停车的问题，延长了焚烧系统的运行周期。通过酸吸收和碱吸收降低了酸性气体氯化氢的排出量，减少烟气排空对大气造成污染。本申请操作安全简便，安全性能高，且操作工劳动强度低，设备运行稳定。
最后应说明的是，以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种有机硅废料的焚烧方法，其特征在于，包括：废料燃烧、烟气冷却和烟气净化步骤；
所述废料燃烧步骤包括将所述废料通入回转窑进行一次燃烧、通入二燃室进行二次燃烧，使得所述废料燃烧完全，所述废料包括有机硅生产中的废液、浆渣和废气；
所述烟气冷却步骤包括将燃烧所得烟气依次经过余热锅炉和半干式急冷塔进行一次冷却和二次冷却，对烟气进行降温；
所述烟气净化步骤包括催化降解、烟气除尘、酸吸收、碱吸收及活性炭吸附的步骤，以除去烟气中的粉尘及有害物质，所述有害物质包括：酸性气体及二噁英。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述废料燃烧步骤包括：
在将所述废液和浆渣通过氮气雾化后，分别以0.3～0.35MPa的压力、0.1～300kg/h的流量通入所述回转窑中进行一次燃烧，将所述废气以及在回转窑中未燃烧完全的雾化气通入所述二燃室进行二次燃烧。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述废料燃烧步骤中所述回转窑的温度为800～850℃，压力为-100～-80Pa，转速为0.5～1r/min。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述二燃室温度为1100～1150℃，所述废气和雾化气在所述二燃室燃烧时间为2～1800s。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一次冷却步骤包括：
将质量分数为6％的尿素水溶液以0.1～200kg/h的流量通入所述余热锅炉内，用以脱除烟气中的NOx，同时采用温度为20～30℃、压力为1～1.5MPa的水为冷却介质，对所述烟气进行冷却，所述余热锅炉出口烟气温度为500～600℃。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二次冷却步骤包括：用压缩空气对水进行雾化，所得雾化水与烟气在所述半干式急冷塔内混合后带走热量，所述雾化水的压力为0.3～0.4MPa，所述半干式急冷塔出口烟气温度为180～210℃。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酸吸收步骤包括：将烟气通入酸吸收塔，使得烟气中的酸性气体溶于水中而被吸收去除；
所述碱吸收步骤包括：在碱吸收塔中将烟气中未溶于水的酸性气体使用碱液进行吸收；所述碱液采用质量分数为5％的氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾的水溶液中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化降解步骤包括：采用V2O5-WO3/TiO2催化剂对烟气中的二噁英进行降解。
9.一种有机硅废料焚烧系统，其特征在于，包括：废料焚烧单元、烟气急冷单元及烟气净化单元，所述废料焚烧单元、烟气急冷单元及烟气净化单元通过烟道管依次连接；
所述废料焚烧单元包括回转窑和二燃室，所述回转窑的烟气出口与二燃室的烟气进口通过烟道管连接；
所述烟气急冷单元包括余热锅炉和半干式急冷塔，所述余热锅炉和半干式急冷塔通过烟道管连接；
所述烟气净化单元包括依次连接的旋风除尘器、布袋除尘器、酸吸收塔、碱吸收塔、排烟风机及活性炭塔；
所述回转窑用于对有机硅生产中产生的废液和浆渣进行焚烧，所述二燃室用于对有机硅生产中产生的废气以及在回转窑中未燃烧完全的废料进行焚烧；
所述余热锅炉和半干式急冷塔用于对来自二燃室的高温烟气进行降温冷却；
所述旋风除尘器和所述布袋除尘器用于除去烟气中的粉尘；
所述酸吸收塔和碱吸收塔用于吸收烟气中的酸性气体。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述半干式急冷塔包括：烟气进口、压缩空气和水的混合物进口、双流体雾化喷头、烟气出口、催化降解装置及锥形出灰口；所述催化降解装置为涂覆有V2O5-WO3/TiO2催化剂的蜂窝状挡板，用于分解烟气中的二噁英，所述锥形出灰口用于将所述烟气中的粉尘及时排出。
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| CN202111411181.3A CN114110613A (zh) | 2021-11-25 | 2021-11-25 | 有机硅废料的焚烧方法及系统 |
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