CN115180802A - 一种玻璃化技术处置焚烧飞灰的熔窑 - Google Patents

一种玻璃化技术处置焚烧飞灰的熔窑 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种玻璃化技术处置焚烧飞灰的熔窑，供料系统、熔窑及熔窑控制系统、燃气及制氧助燃系统和排烟系统，所述供料系统包括依次相连的料仓、输送机、混合机、称重皮带机、进料机和自动加料机；所述熔窑系统包括熔化池、投料口和排烟口、胸墙、燃烧器烧枪，工作池和流液洞；所述熔窑控制系统采用工控机与PLC控制柜或PLC控制柜与触摸屏人机交互方式；所述燃气及制氧助燃系统包括燃气、燃气管道、氧气、氧气管道和燃气与氧气流量控制阀；所述排烟系统包括依次连接的余热锅炉、降温塔、高温电除尘器和SCR反应器。本发明具有污染少、节能多、产量质量高、结构简单和炉龄较长优点，满足了环保要求和提高了玻璃液熔制质量。

Description

一种玻璃化技术处置焚烧飞灰的熔窑
技术领域
本发明属于环保废物处理技术领域，更具体地说，特别涉及一种玻璃化技术处置焚烧飞灰的熔窑。
背景技术
垃圾焚烧电厂产生的焚烧飞灰中含有大量毒性重金属及其化合物，且具有高浸出率，属于危险废物。燃煤飞灰是燃煤电厂产生的主要固体废物，据我国用煤情况，燃用1t煤约产生250～300kg粉煤灰。大量粉煤灰如不加控制或处理，会造成大气污染，进入水体会淤塞河道，其中某些化学物质对生物和人体造成危害。
垃圾焚烧和燃煤电厂产生飞灰的处理方法，物理或者化学方法的分离技术、固化/稳定化技术以及热处理技术。因为焚烧飞灰的主要成分与硅酸盐玻璃(CaO-SiO2-Al2O3)类似，所以可以采用玻璃化熔融热处理技术。焚烧飞灰玻璃化热处理技术，比较其它处理技术而言，具有无害化效果好、飞灰减容显著及稳定性强。
玻璃化熔窑生产中所需的热量大多数是通过燃烧而获得的，燃烧技术的发展主要经历了传统的空气助燃技术、富氧燃烧技术、纯氧助燃技术、全氧燃烧技术四个过程。
目前先进的全氧玻璃熔窑工艺设计，从其整体结构上来看国内通常把全氧窑结构就称之为单元窑结构，从现掌握的资料来看，是不能就简单地称之为单元窑窑型结构形式，其包括窑炉本体长宽比的结构要求，不同生产规模的全氧窑结构设计，排放烟道设置的相对要求，全氧燃烧器的合理使用，砖钢结构的设计要求均与一般单元玻璃窑炉的结构设计要求仍存在着很大的不同，多方面具有它的特殊要求。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种玻璃化技术处置焚烧飞灰的熔窑，由以下具体技术手段所达成：
一种玻璃化技术处置焚烧飞灰的熔窑，包括供料系统、熔窑及熔窑控制系统、燃气及制氧助燃系统和排烟系统，所述供料系统包括依次相连的料仓、输送机、混合机、称重皮带机、进料机和自动加料机；所述熔窑系统包括熔化池、投料口和排烟口、胸墙、燃烧器烧枪，工作池和流液洞；所述熔窑控制系统采用工控机与PLC控制柜或PLC控制柜与触摸屏人机交互方式；所述燃气及制氧助燃系统包括燃气、燃气管道、氧气、氧气管道和燃气与氧气流量控制阀，所述燃气与氧气流量控制阀用于控制供给至燃烧器烧枪的燃气和氧气的流量比例，实现对熔化池内的温度调节；所述排烟系统包括依次连接的余热锅炉、降温塔、高温电除尘器和SCR反应器，所述SCR反应器还连接有还原剂供应系统。
进一步的，供料系统中的进料机设置有两台，且两台进料机均为螺旋投料机，所述螺旋投料机倾斜设置，并与自动加料机连接，所述自动加料机的出料端与所述熔窑系统中的投料口连接。
进一步的，熔窑系统中熔化池的长宽比为(2.8～3.2)∶1。
进一步的，熔窑系统中胸墙设置有水平烟道进口碹和观察孔，所述胸墙设计高度为1500mm，胸墙间隙根据其碹宽按600碹弦高要1000-1200mm，即总高度为2500-2700mm。
进一步的，胸墙内侧使用320mmAZS砖设计，外加145mm厚度的高温隔热砖和外表面为25mm绝热保温板，熔窑底采用阶梯形结构设计，并采用全保温多层结构设计。
进一步的，熔窑系统中投料口是由前脸墙和熔化池组成，其设计熔化池的宽度均控制在熔化部宽度的75-85％。
进一步的，熔窑系统中燃烧器烧枪为全氧燃烧器，所述全氧燃烧器的配置排列方法是由不等距错开排列，错开为主，首未对顺排、不等距错排、前不等距顺排后错排，其且采用排列方法需要根据熔窑的规模尺寸而定。
进一步的，排烟系统中余热锅炉的进口与所述熔窑系统中的排烟口相连。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)全氧助燃可以减少天然气消耗50％烟气量少，且烟气内NOx含量大为减少(约比空气助燃时降低85％--90％)。空间气氛中挥发份浓度大大增多，抑制了配合料中挥发份的挥发速度，故可适当减少挥发组份(如碱、硼)的用量，估计配合料费用可省5％，粉尘排放量比空气助燃时减少70％一80％。由此，污染大为减少，符合环保要求。
(2)全氧助燃时烟气量少，带走热量少。窑体元小炉、蓄热室向外散热少。对于普通的钠钙料，可节能20％～30％。对特硬高硼料，节能性更好。
(3)全氧助燃时烟气成份中主要是C和H2O，比空气助燃时烟气的黑度大得多，加上全氧燃烧时的火焰传播速度比空气助燃时的要快，故对玻璃液的传热量增多，熔化率可提高10％～20％。此外，烟气成份中水汽含量可达53％，玻璃液与水汽反应增强，使玻璃液中的OH量增多，导致粘度降低，有利于澄清和均化，可提高玻璃液质量。
(4)全氧燃烧窑结构近似单元窑，且比单元窑还要简单，没有金属换热器，相当于一个熔化部单体，占地小，建窑费用低。
(5)全氧燃烧窑窑体使用电熔锫刚玉砖砌，窑内温度分布较均匀，同时该窑窑顶内表面温度通常比空气助燃时要低25～50℃，故炉龄均可达4年以上，最长可达10年，并且修炉时间短。
(6)全氧燃烧窑窑体简单，维修量小，尤其是没有换格子砖这种繁重劳动。同时该种全氧燃烧窑的自控程度较高，可基本上做到文明生产。
由上述全氧燃烧窑的六大优越性，污染少，节能多，产量质量高，结构简单，炉龄较长，满足了环保要求和提高了玻璃液熔制质量。
附图说明
图1是本发明的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例：
如附图1所示：
本发明提供一种玻璃化技术处置焚烧飞灰的熔窑，包括供料系统、熔窑及熔窑控制系统、燃气及制氧助燃系统和排烟系统，所述供料系统包括依次相连的料仓、输送机、混合机、称重皮带机、进料机和自动加料机；
所述熔窑系统包括熔化池、投料口和排烟口、胸墙、燃烧器烧枪，工作池和流液洞；
所述熔窑控制系统采用工控机与PLC控制柜或PLC控制柜与触摸屏人机交互方式，完成对窑炉燃烧阀组的调整、安全控制、必备的闭环控制(液位、窑压等)、环保设备以及窑炉运行数据的存储、相关性分析等功能；
所述燃气及制氧助燃系统包括燃气、燃气管道、氧气、氧气管道和燃气与氧气流量控制阀，所述燃气与氧气流量控制阀用于控制供给至燃烧器烧枪的燃气和氧气的流量比例，实现对熔化池内的温度调节；
所述排烟系统包括依次连接的余热锅炉、降温塔、高温电除尘器和SCR反应器，所述SCR反应器还连接有还原剂供应系统，余热锅炉的进口与所述熔窑系统中的排烟口相连。
其中，供料系统中的进料机设置有两台，且两台进料机均为螺旋投料机，所述螺旋投料机倾斜设置，并与自动加料机连接，所述自动加料机的出料端与所述熔窑系统中的投料口连接。将制备好的飞灰混合料经皮带机运至窑头料仓上方的输送机上，在输送途中将称量的飞灰均匀撒到料层上，与混合料同时卸入窑头料仓。窑头料仓下设两台倾斜式螺旋投料机将混合料推入至加料机，实现输送至投料口处的原料按预定要求自动加入熔化池内。其中，螺旋投料机与液面联锁，自动控制液面高度。料层厚度和推送速度可以调节，使投料机尽处于连续平稳工作状态，实现对原料的自动混合并将混合均匀的原料自动输送加入至熔化池内。
其中，熔窑系统中熔化池的长宽比为(2.8～3.2)∶1，处理50吨飞灰全氧熔窑时，其窑宽设计为5800mm其投料池至卡脖窑长设计为18000mm(不包括投料池长度1800mm)。
其中，熔窑系统中胸墙设置有水平烟道进口碹和观察孔，所述胸墙设计高度为1500mm，胸墙间隙根据其碹宽按600碹弦高要1000-1200mm，即总高度为2500-2700mm。
其中，胸墙内侧使用320mmAZS砖设计，外加145mm厚度的高温隔热砖和外表面为25mm绝热保温板，熔窑底采用阶梯形结构设计，并采用全保温多层结构设计。
其中，熔窑系统中投料口是由前脸墙和熔化池组成，其设计熔化池的宽度均控制在熔化部宽度的75-85％，这样可展开投料面，有利于薄层投料和加速混合料的熔化。
其中，熔窑系统中燃烧器烧枪为全氧燃烧器，所述全氧燃烧器的配置排列方法是由不等距错开排列，错开为主，首未对顺排、不等距错排、前不等距顺排后错排，其且采用排列方法需要根据熔窑的规模尺寸而定。
全氧燃烧器配装：全氧燃烧器喷枪燃烧火焰分为两个区域，在火焰下部由于全氧的喷入克服了缺氧现象，使火焰下部温度提高，而火焰上部的温度有所降低，使熔窑碹顶温度下降约20～50℃。
全氧燃烧器的配置正确排列可以使雾化效果好，在氧燃比为2～3之间微调混合气比例，将火焰温度调整至1200～1600℃之间，火焰面积调整至0.5-0.8之间，使燃料和氧气的混合充分，在熔窑内部能完全燃烧；火焰的覆盖面积大，使燃料燃烧的热量尽可能多地传递给混合料和玻璃液，尽可能少地传递给上部结构；火焰对耐火材料砌体烧损要尽可能的少；火焰有较高的亮度，且有一定长度，能合理组织火焰，使喷出火焰符合熔化要求，并保证玻璃窑宽度方向的温度均匀性，防止在玻璃液表面形成不必要的热点；气体流动阻力小，火焰的冲量低。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (8)

1.一种玻璃化技术处置焚烧飞灰的熔窑，包括供料系统、熔窑及熔窑控制系统、燃气及制氧助燃系统和排烟系统，其特征在于：
所述供料系统包括依次相连的料仓、输送机、混合机、称重皮带机、进料机和自动加料机；
所述熔窑系统包括熔化池、投料口和排烟口、胸墙、燃烧器烧枪，工作池和流液洞；
所述熔窑控制系统采用工控机与PLC控制柜或PLC控制柜与触摸屏人机交互方式；
所述燃气及制氧助燃系统包括燃气、燃气管道、氧气、氧气管道和燃气与氧气流量控制阀，所述燃气与氧气流量控制阀用于控制供给至燃烧器烧枪的燃气和氧气的流量比例，实现对熔化池内的温度调节；
所述排烟系统包括依次连接的余热锅炉、降温塔、高温电除尘器和SCR反应器，所述SCR反应器还连接有还原剂供应系统。
2.如权利要求1所述玻璃化技术处置焚烧飞灰的熔窑，其特征在于：所述供料系统中的进料机设置有两台，且两台进料机均为螺旋投料机，所述螺旋投料机倾斜设置，并与自动加料机连接，所述自动加料机的出料端与所述熔窑系统中的投料口连接。
3.如权利要求1所述玻璃化技术处置焚烧飞灰的熔窑，其特征在于：所述熔窑系统中熔化池的长宽比为(2.8～3.2)∶1。
4.如权利要求1所述玻璃化技术处置焚烧飞灰的熔窑，其特征在于：所述熔窑系统中胸墙设置有水平烟道进口碹和观察孔，所述胸墙设计高度为1500mm，胸墙间隙根据其碹宽按600碹弦高要1000-1200mm，即总高度为2500-2700mm。
5.如权利要求4所述玻璃化技术处置焚烧飞灰的熔窑，其特征在于：所述胸墙内侧使用320mm AZS砖设计，外加145mm厚度的高温隔热砖和外表面为25mm绝热保温板，熔窑底采用阶梯形结构设计，并采用全保温多层结构设计。
6.如权利要求1所述玻璃化技术处置焚烧飞灰的熔窑，其特征在于：所述熔窑系统中投料口是由前脸墙和熔化池组成，其设计熔化池的宽度均控制在熔化部宽度的75-85％。
7.如权利要求1所述玻璃化技术处置焚烧飞灰的熔窑，其特征在于：所述熔窑系统中燃烧器烧枪为全氧燃烧器，所述全氧燃烧器的配置排列方法是由不等距错开排列，错开为主，首未对顺排、不等距错排、前不等距顺排后错排，其且采用排列方法需要根据熔窑的规模尺寸而定。
8.如权利要求1所述玻璃化技术处置焚烧飞灰的熔窑，其特征在于：所述排烟系统中余热锅炉的进口与所述熔窑系统中的排烟口相连。
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