CN116293722A - 熔融工艺处理危险废物的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及危险废物处理领域，公开了一种熔融工艺处理危险废物的方法及系统。危险废物原料通过进料器加入到危险废物热解窑内，危险废物在热解窑内发生分解，分离出气相产物和固相产物，气相产物为水蒸气、低分子有机物等，固相产物为热解残碳和无机物灰渣等；热解产物经窑尾危废出口排出，气相产物进入二次燃烧室进行二次燃烧，以保证有机物质的完全分解，热解灰渣和残碳进入熔融炉内，保证未分解的有机物完全分解，无机物形成熔浆，熔浆经熔融炉出口定期排出，水淬成玻璃渣，保证了重金属等有毒物质不会被溶出释放；整个系统烟气达标排放，产生的玻璃渣为一般工业固废，可以进一步回收其中的金属或进行资源化利用，无危险废物产生。

Description

熔融工艺处理危险废物的方法及系统

技术领域

本发明涉及危险废物处理领域，具体涉及一种熔融工艺处理危险废物的方法及系统。

背景技术

目前主流的危险废物处理方法为回转窑焚烧法，但由于危险废物种类繁多，形态各异，即使经过配伍也难以保证原料的热值和熔点的均一性，在实际生产过程由于焚烧温度较高，低熔点物质熔化导致窑内结焦并侵蚀回转窑内的耐火材料，影响物料顺行，导致回转窑大修频繁。

危险废物回转窑焚烧处理所得的灰渣，同样为危险废物，需要进行固化后进入危险废物填埋场填埋，但随着填埋场地用地的愈发紧张，填埋成本也越来越高。

热解技术是将物料加热到一定温度，有机物会发生分解，分解产物通常为水蒸气、热解油气、残碳和灰渣等。热解技术相比焚烧具有温度低的特点，物料不会发生熔化，因此避免了结焦现象。

熔融技术是将原料加热至熔化，熔融温度普遍较高，二噁英等有机污染物完全分解，熔融物质通过急冷形成玻璃相，重金属物质被固定到玻璃相中，无法溶出释放，因此玻璃相可以作为原料生产如水泥、微晶玻璃等建筑材料。

发明内容

本发明意在提供熔融工艺处理危险废物的方法及系统，以解决危险废物焚烧处理工艺的结焦、灰渣填埋等缺点和难题，从而实现降低危险废物处理成本、资源得到循环利用的目的。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：熔融工艺处理危险废物的方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一，热解，在热解窑内分解危险废物原料，得到危险废物热解灰渣；

步骤二，熔融，危险废物热解灰渣通过灰渣传送装置输送至熔融炉中，热解时间为30～150min，熔融炉内温度大于1400℃；高温下危险热解灰渣及加入的造渣剂熔融并发生造渣反应，生成热态熔渣并沉积于熔融炉底部；

步骤三，水淬，热态熔渣直接进入水渣池中水淬成玻璃渣，控制玻璃渣的玻璃相不低于85％；

步骤四，烟气处理，熔融炉产生的烟气逆流至热解窑内，通过热解窑燃烧器对烟气完成危险废物的热解，烟气出口温度不低于1100℃；

步骤五，沉降，热解烟气中的飞灰及炉渣沉降至二燃室下部的水渣池。

本方案的原理及优点是：实际应用时，危险废物原料通过进料器加入到危险废物热解窑内，本发明对危废的原料要求不高，无论热值高低，原料为液态或固态均可入窑；危险废物在热解窑内发生分解，分离出气相产物和固相产物，气相产物为水蒸气、低分子有机物等，固相产物为热解残碳和无机物灰渣等；热解产物经窑尾危废出口排出，气相产物进入二次燃烧室进行二次燃烧，保证二次燃烧室内温度达到1200℃以上，并保持2s以上，以保证有机物质的完全分解，热解灰渣和残碳进入熔融炉内，熔融炉内温度在1400℃以上，保证未分解的有机物完全分解，无机物形成熔浆，熔浆经熔融炉出口定期排出，水淬成玻璃渣，其中玻璃相不低于85％，保证了重金属等有毒物质不会被溶出释放；整个系统烟气达标排放，产生的玻璃渣为一般工业固废，可以进一步回收其中的金属或进行资源化利用，无危险废物产生。

优选的，作为一种改进，所述步骤一中，通过插入热解窑内的燃烧器和窑尾冷风流量控制器调节热解窑温度为400～800℃。

优选的，作为一种改进，所述步骤二中，所述热解时间由灰渣传送装置的传输速度进行调控，热解时间为30～120min；灰渣熔融炉原料包含燃料、造渣剂和特定危险废物；所述造渣剂包括石灰石、石英石、白云石、萤石。

优选的，作为一种改进，所述燃料包括煤炭、焦炭、废石墨电极、石油焦；富氧风通过风口鼓入熔融炉内，使危废热解残碳和加入的燃料燃烧放热。

优选的，作为一种改进，所述步骤四中，热解烟气进入二燃室进行二次燃烧，富氧风通过二燃室的鼓风口鼓入二燃室内。

优选的，作为一种改进，通过调控富氧风流量和燃烧器流量控制烟气出口温度高于1100℃，二燃室出口氧浓度维持在6％～10％，烟气于二燃室内停留时间不低于2s。

优选的，作为一种改进，所述步骤二中，特定危险废物包括二燃室收集的热解飞灰及炉渣。

优选的，作为一种改进，所述步骤三中，玻璃渣通过捞渣机捞取收集。

优选的，作为一种改进，所述步骤五中，沉降至二燃室下部水渣池的飞灰及炉渣，通过捞渣机捞取收集后返回熔融炉中。

优选的，作为一种改进，通过烟气处理系统的引风机保证整个系统内为负压。

附图说明

图1为本发明实施例3熔融工艺处理危险废物的系统整体结构示意图。

图2为进料系统结构示意图。

图3为热解窑及热解灰渣传输装置结构示意图。

图4为熔融炉结构示意图。

图5为二燃室结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例1熔融工艺处理危险废物的方法的具体实施过程如下：

熔融工艺处理危险废物的方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一，热解，在热解窑内分解危险废物原料，得到危险废物热解灰渣；通过插入热解窑内的燃烧器和窑尾冷风流量控制器调节热解窑温度为400～800℃；

步骤二，熔融，危险废物热解灰渣通过灰渣传送装置输送至熔融炉中，热解时间为30～150min，熔融炉内温度大于1400℃；高温下危险热解灰渣及加入的造渣剂熔融并发生造渣反应，生成热态熔渣并沉积于熔融炉底部；所述热解时间由灰渣传送装置的传输速度进行调控，热解时间为30～120min；灰渣熔融炉原料包含燃料、造渣剂和特定危险废物；所述造渣剂包括石灰石、石英石、白云石、萤石；特定危险废物包括二燃室收集的热解飞灰及炉渣；所述燃料包括煤炭、焦炭、废石墨电极、石油焦；富氧风通过风口鼓入熔融炉内，使危废热解残碳和加入的燃料燃烧放热。

步骤三，水淬，热态熔渣直接进入水渣池中水淬成玻璃渣，控制玻璃渣的玻璃相不低于85％；玻璃渣通过捞渣机捞取收集；

步骤四，烟气处理，熔融炉产生的烟气逆流至热解窑内，通过热解窑燃烧器对烟气完成危险废物的热解，烟气出口温度不低于1100℃；热解烟气进入二燃室进行二次燃烧，富氧风通过二燃室的鼓风口鼓入二燃室内；通过调控富氧风流量和燃烧器流量控制烟气出口温度高于1100℃，二燃室出口氧浓度维持在6％～10％，烟气于二燃室内停留时间不低于2s。

步骤五，沉降，热解烟气中的飞灰及炉渣沉降至二燃室下部的水渣池；沉降至二燃室下部水渣池的飞灰及炉渣，通过捞渣机捞取收集后返回熔融炉中。

其中，通过烟气处理系统的引风机保证整个系统内为负压。

本方案的原理及优点是：实际应用时，危险废物原料通过进料器加入到危险废物热解窑内，本发明对危废的原料要求不高，无论热值高低，原料为液态或固态均可入窑；危险废物在热解窑内发生分解，分离出气相产物和固相产物，气相产物为水蒸气、低分子有机物等，固相产物为热解残碳和无机物灰渣等；热解产物经窑尾危废出口排出，气相产物进入二次燃烧室进行二次燃烧，保证二次燃烧室内温度达到1200℃以上，并保持2s以上，以保证有机物质的完全分解，热解灰渣和残碳进入熔融炉内，熔融炉内温度在1400℃以上，保证未分解的有机物完全分解，无机物形成熔浆，熔浆经熔融炉出口定期排出，水淬成玻璃渣，其中玻璃相不低于85％，保证了重金属等有毒物质不会被溶出释放；整个系统烟气达标排放，产生的玻璃渣为一般工业固废，可以进一步回收其中的金属或进行资源化利用，无危险废物产生。

实施例2熔融工艺处理危险废物的方法的具体实施过程如下：

熔融工艺处理危险废物的方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一，热解，在热解窑内分解危险废物原料，得到危险废物热解灰渣；通过插入热解窑内的燃烧器和窑尾冷风流量控制器调节热解窑温度为600℃；

步骤二，熔融，危险废物热解灰渣通过灰渣传送装置输送至熔融炉中，热解时间为30～120min，熔融炉内温度大于1400℃；高温下危险热解灰渣及加入的造渣剂熔融并发生造渣反应，生成热态熔渣并沉积于熔融炉底部；所述热解时间由灰渣传送装置的传输速度进行调控，热解时间为90min；灰渣熔融炉原料包含燃料、造渣剂和特定危险废物；所述造渣剂包括石灰石、石英石、白云石、萤石；特定危险废物包括二燃室收集的热解飞灰及炉渣；所述燃料包括煤炭、焦炭、废石墨电极、石油焦；富氧风通过风口鼓入熔融炉内，使危废热解残碳和加入的燃料燃烧放热。

步骤三，水淬，热态熔渣直接进入水渣池中水淬成玻璃渣，控制玻璃渣的玻璃相不低于85％；玻璃渣通过捞渣机捞取收集；

步骤四，烟气处理，熔融炉产生的烟气逆流至热解窑内，通过热解窑燃烧器对烟气完成危险废物的热解，烟气出口温度不低于1100℃；热解烟气进入二燃室进行二次燃烧，富氧风通过二燃室的鼓风口鼓入二燃室内；通过调控富氧风流量和燃烧器流量控制烟气出口温度高于1200℃，二燃室出口氧浓度维持在8％，烟气于二燃室内停留时间不低于2s。

步骤五，沉降，热解烟气中的飞灰及炉渣沉降至二燃室下部的水渣池；沉降至二燃室下部水渣池的飞灰及炉渣，通过捞渣机捞取收集后返回熔融炉中。

其中，通过烟气处理系统的引风机保证整个系统内为负压。

本方案的原理及优点是：实际应用时，危险废物原料通过进料器加入到危险废物热解窑内，本发明对危废的原料要求不高，无论热值高低，原料为液态或固态均可入窑；危险废物在热解窑内发生分解，分离出气相产物和固相产物，气相产物为水蒸气、低分子有机物等，固相产物为热解残碳和无机物灰渣等；热解产物经窑尾危废出口排出，气相产物进入二次燃烧室进行二次燃烧，保证二次燃烧室内温度达到1200℃以上，并保持2s以上，以保证有机物质的完全分解，热解灰渣和残碳进入熔融炉内，熔融炉内温度在1400℃以上，保证未分解的有机物完全分解，无机物形成熔浆，熔浆经熔融炉出口定期排出，水淬成玻璃渣，其中玻璃相不低于85％，保证了重金属等有毒物质不会被溶出释放；整个系统烟气达标排放，产生的玻璃渣为一般工业固废，可以进一步回收其中的金属或进行资源化利用，无危险废物产生。

实施例3熔融工艺处理危险废物的系统的具体实施过程如下：

包括进料系统1、危险废物热解窑2、熔融炉3、二燃室4和水淬系统5、101为进料口，102为螺旋给料机，103危险废物出口，104进料系统驱动装置、201为热解窑本体，202为热解灰渣传送装置，203灰渣传输装置驱动装置，204为转轴，205为耙齿，206燃烧器插入口，207为测温口，208为窑尾冷风口、301为熔融炉炉体，302为熔融炉进料口，303为原料加入口，304为鼓风口，305为熔渣排出口，306测温孔、401二燃室本体，402为二燃室鼓风口，403为燃烧器插入口，404为检测孔，405为水渣池，406为二燃室烟气出口。

实施例

危险废物原料通过抓斗吊装至进料系统进料口101，通过螺旋给料机102将危险废物原料经危险废物出口103进入热解窑201内。

热解窑内的传送装置202，由驱动装置203驱动转轴204带动耙齿205从而推动危险废物原料朝热解窑窑尾移动；热解窑燃烧器由燃烧器插入口206插入到热解窑内，测温装置由测温口207插入到热解窑内，测温装置通过自控系统同燃烧器连锁，窑尾冷风装置通过窑尾冷风口208往窑内鼓入冷风，冷风装置通过自控系统同测温装置连锁，冷风装置可调节冷风流量，控制热解窑内的温度为400～800℃；驱动装置203转速可以调节，控制热解时间为30～120min；燃烧器可选择天然气或柴油、煤粉等其他燃料。

热解灰渣经熔融炉进口302进入熔融炉内，燃料、造渣剂和其他特定危险废物经熔融炉原料口303加入到熔融炉内，富氧风经熔融炉鼓风口304鼓入炉内，与危险废物热解残碳、燃料发生燃烧反应，使危废热解灰渣和造渣剂熔化并发生化学反应，生成的熔渣沉降与熔融炉下部，定期开启熔渣排出口305使熔渣定期排出。熔融炉测温装置通过测温孔插入到熔融炉内，熔融炉内的温度通过加入燃料种类及数量、富氧风风量及温度等参数进行控制。

热态炉渣由熔渣排出口305排出后直接进入水渣池501进行水淬，水淬渣由捞渣机502捞取收集；通过控制加入的造渣剂种类及数量、熔融温度、熔渣排放间隔时间等参数进行控制水淬渣的玻璃化率达到85％以上。

熔融炉的烟气通过熔融炉灰渣进口302逆流至热解窑内，热解烟气经热解窑烟气排出口209进入二燃室401内，富氧风通过二燃室鼓风口402鼓入二燃室内，使热解烟气中的有机成分进行二次燃烧，燃烧器经燃烧器插入口403插入到二燃室内对燃气进行补热提温，测温装置和氧气含量检测装置通过检测孔404插入到二燃室内，检测出口烟气的温度和氧含量，通过控制鼓入富氧风量和燃烧器流量来控制烟气出口温度不低于1100℃，二燃室出口氧浓度要维持在6％～10％，并保证烟气于二燃室内停留时间不低于2s。热解烟气中的飞灰沉降至二燃室下部的水渣池405中，定期由捞渣机捞取收集。

二燃室烟气由二燃室烟气出口406中排出进入烟气处理系统6中，烟气处理标准执行GB18484-2020《危险废物焚烧污染控制标准》，烟气处理系统的引风机保证整个系统内为负压，避免有毒有害气体外泄。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.熔融工艺处理危险废物的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤一，热解，在热解窑内分解危险废物原料，得到危险废物热解灰渣；

步骤二，熔融，危险废物热解灰渣通过灰渣传送装置输送至熔融炉中，热解时间为30～150min，熔融炉内温度大于1400℃；高温下危险热解灰渣及加入的造渣剂熔融并发生造渣反应，生成热态熔渣并沉积于熔融炉底部；

步骤三，水淬，热态熔渣直接进入水渣池中水淬成玻璃渣，控制玻璃渣的玻璃相不低于85％；

步骤四，烟气处理，熔融炉产生的烟气逆流至热解窑内，通过热解窑燃烧器对烟气完成危险废物的热解，烟气出口温度不低于1100℃；

步骤五，沉降，热解烟气中的飞灰及炉渣沉降至二燃室下部的水渣池。

2.根据权利要求1所述的熔融工艺处理危险废物的方法，其特征在于：所述步骤一中，通过插入热解窑内的燃烧器和窑尾冷风流量控制器调节热解窑温度为400～800℃。

3.根据权利要求1所述的熔融工艺处理危险废物的方法，其特征在于：所述步骤二中，所述热解时间由灰渣传送装置的传输速度进行调控，热解时间为30～120min；灰渣熔融炉原料包含燃料、造渣剂和特定危险废物；所述造渣剂包括石灰石、石英石、白云石、萤石。

4.根据权利要求3所述的熔融工艺处理危险废物的方法，其特征在于：所述燃料包括煤炭、焦炭、废石墨电极、石油焦；富氧风通过风口鼓入熔融炉内，使危废热解残碳和加入的燃料燃烧放热。

5.根据权利要求1所述的熔融工艺处理危险废物的方法，其特征在于：所述步骤四中，热解烟气进入二燃室进行二次燃烧，富氧风通过二燃室的鼓风口鼓入二燃室内。

6.根据权利要求5所述的熔融工艺处理危险废物的方法，其特征在于：通过调控富氧风流量和燃烧器流量控制烟气出口温度高于1100℃，二燃室出口氧浓度维持在6％～10％，烟气于二燃室内停留时间不低于2s。

7.根据权利要求5或6所述的熔融工艺处理危险废物的方法，其特征在于：所述步骤二中，特定危险废物包括二燃室收集的热解飞灰及炉渣。

8.根据权利要求1所述的熔融工艺处理危险废物的方法，其特征在于：所述步骤三中，玻璃渣通过捞渣机捞取收集。

9.根据权利要求8所述的熔融工艺处理危险废物的方法，其特征在于：所述步骤五中，沉降至二燃室下部水渣池的飞灰及炉渣，通过捞渣机捞取收集后返回熔融炉中。

10.根据权利要求9所述的熔融工艺处理危险废物的方法，其特征在于：通过烟气处理系统的引风机保证整个系统内为负压。

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