CN114484469A - 一种危废灰渣等离子熔融炉的余热回收利用系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种危废灰渣等离子熔融炉的余热回收利用系统，包括等离子熔融炉、高温熔盐相变蓄热器、第一熔盐换热器、二燃室和第二熔盐换热器；所述高温熔盐相变蓄热器的热流体入口与所述等离子熔融炉的出渣口连接，高温熔盐相变蓄热器的热流体出口与所述第一熔盐换热器的换热管组入口连接；所述二燃室的烟气入口与所述等离子熔融炉的烟气出口连接，所述二燃室的烟气出口与所述第二熔盐换热器的换热管组入口连接。对烟气及熔融渣的余热进行分别回收，并进行统筹利用，提升余热回收利用率，有效的降低系统的运行成本。

Description

一种危废灰渣等离子熔融炉的余热回收利用系统及方法

技术领域

本发明属于等离子熔融系统的余热回收技术领域，具体涉及一种危废灰渣等离子熔融炉的余热回收利用系统及方法。

背景技术

在危废灰渣等离子熔融行业，由于系统烟气量波动大、气态污染物浓度高、粉尘含量大，熔渣的温度高、熔渣成分波动大等特点，给系统的余热利用带来了较大的难度。对于烟气余热，一般是采用余热锅炉进行烟气余热回收经过短时间的使用会有积灰导致的换热效率降低、管壁冲刷腐蚀造成换热管穿管等问题。而对于系统内高温熔渣的处置目前主流有几种方式，一种是采用水淬+水冷的方式，其中水淬热量回收利用难，水冷阶段采用直接接触的方式进行能量回收，可能造成水体的二次污染，且渣中会含有大量的水，造成一定的能源浪费及后续熔渣资源化利用的困难。采用水冷的方式整体能量回收率较低。第二种是采用风冷的方式进行冷却，从1400℃直接冷却至200℃以下，此种方式由于熔渣余热量大，需要大量的风进行冷却，余热回收成本较高，而其装置较大热风收集在技术上也有一定难度。第三种借鉴炼钢厂熔渣余热回收经验采用蓄热砖等方式进行熔渣余热回收，存在高温区冷却效率较低问题，不利于熔渣形成玻璃体，影响熔渣的无害化鉴定，与系统的主要目的-危废灰渣的无害化处置相违背。

等离子熔融作为一种处理危险废弃物特别是无机危废的终极手段之一，已经在国外有多年的应用经验。目前主要制约其市场化应用的因素仍为相对较高的处理成本，而余热回收利用是一种降低成本的有效手段。在危废灰渣等离子熔融处置系统中，可供回收利用的余热主要有两部分：一部分为烟气余热，另一部分为熔渣余热。其中由于系统烟气量波动大、气态污染物浓度高、粉尘含量大，熔渣的温度高、熔渣成分波动大等特点，给系统的余热利用带来了较大的难度。

发明内容

为解决上述等离子熔融系统具有烟气量波动大、气态污染物浓度高、粉尘含量大，熔渣的温度高、熔渣成分波动大等特点，较难实现余热利用的技术问题，本发明提供一种危废灰渣等离子熔融炉的余热回收利用系统及方法。

本发明采用如下技术方案：

一种危废灰渣等离子熔融炉的余热回收利用系统，包括等离子熔融炉、高温熔盐相变蓄热器、第一熔盐换热器、二燃室和第二熔盐换热器；所述高温熔盐相变蓄热器的热流体入口与所述等离子熔融炉的出渣口连接，高温熔盐相变蓄热器的热流体出口与所述第一熔盐换热器的换热管组入口连接；所述二燃室的烟气入口与所述等离子熔融炉的烟气出口连接，所述二燃室的烟气出口与所述第二熔盐换热器的换热管组入口连接。

进一步地，所述第二熔盐换热器的换热管组内壁涂覆耐磨陶瓷涂层或搪瓷。

一种所述余热回收利用系统的余热回收利用方法，包括以下步骤：

S1.熔融出渣中的粒化过程：等离子熔融炉产生的高温熔渣进入高温熔盐相变蓄热器中进行余热回收并粒化，高温熔盐相变蓄热器回收的热量用于等离子熔融炉原料的预热；S2.熔渣和熔融炉产生的烟气的余热回收利用，包括：S21.步骤S1中粒化后的熔渣进入第一熔盐换热器中进行换热，得到高温熔盐，经换热冷却后的熔渣进行排渣处理；S22.等离子熔融炉产生的烟气进入二燃室，二燃室燃烧产生的高温烟气进入第二熔盐换热器中进行换热，得到高温熔盐，经换热冷却后的烟气进行排放；S23.利用步骤S21和步骤S22得到的高温熔盐对等离子熔融炉的原料进行干燥，冷却后的低温熔盐进入第一熔盐换热器和第二熔盐换热器中；S24.步骤S23对等离子熔融炉的原料进行干燥产生的气体降温冷凝、除水后通入二燃室作为二次风。

进一步地，步骤S21中粒化后的熔渣进入第一熔盐换热器中进行换热直至熔渣冷却到200℃以下，之后进行排渣处理。

进一步地，步骤S23中高温熔盐通过间接干燥的方式对等离子熔融炉的原料进行干燥。

进一步地，步骤S23中高温熔盐对等离子熔融炉的原料进行干燥，使原料的含水率在5%以下。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明提出了一种应用于危废灰渣等离子熔融系统的余热回收利用工艺，对烟气及熔融渣的余热进行分别回收，并进行统筹利用，提升余热回收利用率，有效的降低系统的运行成本。

附图说明

图1是本发明实施例的等离子熔融炉余热回收利用系统工艺流程示意图。

附图标记说明：1、等离子熔融炉；2、高温熔盐相变蓄热器；3、第一熔盐换热器；4、二燃室；5、第二熔盐换热器。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的描述，实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域技术人员可以想到的其他替代手段，均在本发明权利要求范围内。

实施例1

一种危废灰渣等离子熔融炉的余热回收利用系统，如图1所示，包括等离子熔融炉1、高温熔盐相变蓄热器2、第一熔盐换热器3、二燃室4和第二熔盐换热器5。

所述高温熔盐相变蓄热器2的热流体入口与所述等离子熔融炉1的出渣口连接，使等离子熔融炉1熔融出的熔渣进入高温熔盐相变蓄热器2进行换热，换热部分可以采用碳化硅等耐高温高导热率的材质，在高温熔盐相变蓄热器2中利用熔盐相变过程迅速将熔渣中的热量进行回收，有利于熔渣玻璃体的形成，使玻璃体占比95%以上。危废灰渣经等离子熔融炉熔炼完的熔渣出口温度一般在1400℃左右，熔渣的比热约在1.35KJ/(Kg ℃)，经过熔盐相变蓄热器冷却至1100℃左右，以1吨危废灰渣经熔融后700kg熔渣排出，考虑效率80%算，约有226.8MJ能量可以进行回收。

高温熔盐相变蓄热器2的热流体出口与所述第一熔盐换热器3的换热管组入口连接，使经过高温熔盐相变蓄热器2回收热量之后进入第一熔盐换热器3中进行换热，经冷却粒化后的1100℃熔渣产生高温熔盐，熔渣被冷却到200℃以下进行排渣收集处置。换热效率在80%左右，以每处理1t危废灰渣，此部分回收热量约680MJ。

所述二燃室4的烟气入口与所述等离子熔融炉1的烟气出口连接，所述二燃室4的烟气出口与所述第二熔盐换热器5的换热管组入口连接，经过二燃室后1100℃的烟气通过高温熔盐换热器进行烟气余热回收，为防止二噁英的再合成，经余热回收后烟气温度需要在550℃以上。采用高温熔盐换热器，熔盐温度一般保持在300℃以上，可以更好的适应系统工况的变动，防治烟气量降低带来的烟气温度过低，二噁英含量上升，烟气排放不达标的问题。其中第二熔盐换热器5的换热管组内壁涂覆耐磨陶瓷涂层或搪瓷，有效抵抗烟气中颗粒物的冲刷，延长系统的运行时间。以每处理1t危废灰渣，效率80%计，此部分回收热能约为592MJ。

一种所述余热回收利用系统的余热回收利用方法，包括以下步骤:

S1.熔融出渣中的粒化过程：等离子熔融炉1产生的高温熔渣进入高温熔盐相变蓄热器2中进行余热回收并粒化，利用熔盐相变过程迅速将熔渣中的热量进行回收，有利于熔渣玻璃体的形成，玻璃体占比95%以上。危废灰渣经等离子熔融炉熔炼完的熔渣出口温度一般在1400℃左右，熔渣的比热约在1.35KJ/(Kg ℃)，经过熔盐相变蓄热器冷却至1100℃左右，以1吨危废灰渣经熔融后700kg熔渣排出，考虑效率80%算，约有226.8MJ能量可以进行回收，并且高温熔盐相变蓄热器2回收的热量用于等离子熔融炉1原料的预热，可以进行原料入炉前的升温，将原料从常温提升至150℃以上进入等离子熔融炉；

S2.熔渣和熔融炉产生的烟气的余热回收利用，包括：

S21.步骤S1中粒化后的1100℃熔渣进入第一熔盐换热器3中进行换热，得到高温熔盐，经换热冷却到200℃以下的熔渣进行排渣处理，换热效率在80%左右，以每处理1t危废灰渣，此部分回收热量约680MJ；

S22.等离子熔融炉1产生的烟气进入二燃室4，二燃室4燃烧产生的1100℃高温烟气，1100℃的高温烟气进入第二熔盐换热器5中进行换热，得到高温熔盐，经换热冷却后的烟气进行排放，为防止二噁英的再合成，经余热回收后烟气温度需要在550℃以上。采用高温熔盐换热器，熔盐温度一般保持在300℃以上，可以更好的适应系统工况的变动，防治烟气量降低带来的烟气温度过低，二噁英含量上升，烟气排放不达标的问题。同时熔盐换热器烟气侧采用耐磨陶瓷涂层或搪瓷的结构，有效抵抗烟气中颗粒物的冲刷，延长系统的运行时间。以每处理1t危废灰渣，效率80%计，此部分回收热能约为592MJ。

S23.利用步骤S21和步骤S22得到的高温熔盐对等离子熔融炉1的原料进行干燥，为保证原料充分燃烧，可以使原料的含水率降低在5%以下。进行干燥的方式可以采用间接干燥的形式，保证产品不会污染，冷却后的低温熔盐进入第一熔盐换热器3和第二熔盐换热器5中，进行下一次的换热；

S24.步骤S23对等离子熔融炉1的原料进行干燥产生的气体降温冷凝、除水后通入二燃室4作为二次风。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种危废灰渣等离子熔融炉的余热回收利用系统，其特征在于，包括等离子熔融炉（1）、高温熔盐相变蓄热器（2）、第一熔盐换热器（3）、二燃室（4）和第二熔盐换热器（5）；所述高温熔盐相变蓄热器（2）的热流体入口与所述等离子熔融炉（1）的出渣口连接，高温熔盐相变蓄热器（2）的热流体出口与所述第一熔盐换热器（3）的换热管组入口连接；所述二燃室（4）的烟气入口与所述等离子熔融炉（1）的烟气出口连接，所述二燃室（4）的烟气出口与所述第二熔盐换热器（5）的换热管组入口连接。

2.根据权利要求1所述危废灰渣等离子熔融炉的余热回收利用系统，其特征在于，所述第二熔盐换热器（5）的换热管组内壁涂覆耐磨陶瓷涂层或搪瓷。

3.一种权利要求1所述余热回收利用系统的余热回收利用方法，其特征在于，包括以下步骤:

S1.熔融出渣中的粒化过程：等离子熔融炉（1）产生的高温熔渣进入高温熔盐相变蓄热器（2）中进行余热回收并粒化，高温熔盐相变蓄热器（2）回收的热量用于等离子熔融炉（1）原料的预热；

S2.熔渣和熔融炉产生的烟气的余热回收利用，包括：

S21.步骤S1中粒化后的熔渣进入第一熔盐换热器（3）中进行换热，得到高温熔盐，经换热冷却后的熔渣进行排渣处理；

S22.等离子熔融炉（1）产生的烟气进入二燃室（4），二燃室（4）燃烧产生的高温烟气进入第二熔盐换热器（5）中进行换热，得到高温熔盐，经换热冷却后的烟气进行排放

S23.利用步骤S21和步骤S22得到的高温熔盐对等离子熔融炉（1）的原料进行干燥，冷却后的低温熔盐进入第一熔盐换热器（3）和第二熔盐换热器（5）中；

S24.步骤S23对等离子熔融炉（1）的原料进行干燥产生的气体降温冷凝、除水后通入二燃室（4）作为二次风。

4.根据权利要求3所述所述余热回收利用系统的余热回收利用方法，其特征在于，步骤S21中粒化后的熔渣进入第一熔盐换热器（3）中进行换热直至熔渣冷却到200℃以下，之后进行排渣处理。

5.根据权利要求3所述所述余热回收利用系统的余热回收利用方法，其特征在于，步骤S23中高温熔盐通过间接干燥的方式对等离子熔融炉（1）的原料进行干燥。

6.根据权利要求3所述所述余热回收利用系统的余热回收利用方法，其特征在于，步骤S23中高温熔盐对等离子熔融炉（1）的原料进行干燥，使原料的含水率在5%以下。

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