CN201983273U - 干馏式贵金属焚烧炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种干馏式贵金属焚烧炉，包括用于干馏热解焚烧的一次燃烧室、用于干馏式热解气体和少量未分解有机物的二次燃烧室、一次燃烧室的排气口与二次燃烧室相连通，二次燃烧室的排气口与急冷装置相连通，急冷装置的后部依次连通设置有半干式吸收装置、干式反应装置、活性炭吸附装置、布袋除尘器。本实用新型解决了现有我国废弃物中含有贵金属垃圾简单回收处理的问题，防止和减少含贵金属垃圾环境污染，促进资源综合利用，变废为宝，发展循环经济，建设资源节约型、环境友好型、保障人体健康焚烧处理工艺。采用干馏热解焚烧设备回收废弃物中的贵金属，可以有效地进行污染控制，实现废弃物的减量化、无害化、资源化。

Description

干馏式贵金属焚烧炉

技术领域

本实用新型涉及含贵金属废料焚烧处理设备，尤其是一种干馏式贵金属焚烧炉。

背景技术

目前我国电器电子产品每年淘汰数量以千万台计。而一些为数众多的手工作坊，为了追求短期效益，采用露天焚烧、强酸浸泡等落后方式处理废弃电器电子产品，随意排放废气、废液、废渣，造成严重的环境污染，危害人体健康，环保问题已经成为目前我国贵金属二次资源循环利用过程中最为严重和引起关注的问题。主要表现在：

1)在拆解和分类过程中，人们过于关注贵金属的经济效益，将贵金属以及其它明显含有金属的部件拆解后，往往并不对使用或回收价值比较低的废塑料、橡胶和玻璃等进行无害化处置，随意丢弃、简单焚烧等现象严重；

(2)预处理及随后进行的回收操作中，对废弃缺乏有效的处置，对焚烧产生的烟尘和酸溶产生的废气的处置过于简单，废弃排放的达标率较低；

(3)湿法回收工艺中，二次废水的处理回用率较低。没有对二次废水进行有效的分类处理，往往是酸性废水、重金属废水和氰化废水同时流入一个废水池中，容易产生新的有害废气和大量污泥沉淀；

(4)缺乏有效的二次废渣处置方法和手段，往往在回收贵金属和其它金属的同时，产生了数量或体积更大的二次废渣；

(5)大量个体回收者，在收集贵金属废弃物(如废定影液中的银)时，对贵金属废弃物采取简单的“就地预处理”方式，带走了富集的贵金属废料，随意抛弃了大量的其它废料，造成了更为严重的环境污染。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种可以有效地进行污染控制，实现废弃物的减量化、无害化、资源化的干馏式贵金属焚烧炉。

为实现上述目的，本实用新型干馏式贵金属焚烧炉，包括用于干馏热解焚烧的一次燃烧室、用于干馏式热解气体和少量未分解有机物的二次燃烧室、一次燃烧室的排气口与二次燃烧室相连通，二次燃烧室的排气口与急冷装置相连通，急冷装置的后部依次连通设置有半干式吸收装置、干式反应装置、活性炭吸附装置、布袋除尘器。

进一步，所述急冷装置为水冷式除尘器，水冷式除尘器的后部直接连接有热换器。

进一步，所述半干式吸收装置为喷雾急冷塔，该喷雾急冷塔的顶部设置有喷雾器，喷雾器通过管路与石灰浆液配给箱连接。

进一步，所述干式反应装置为石灰粉反应器，其包括石灰仓、活性炭仓和文丘里反应器。

进一步，所述布袋除尘器的后部连接有用于排放尾气的烟囱，布袋除尘器与烟囱之间设置有引风机。

进一步，与所述布袋除尘器相并联设置有紧急排放系统。

进一步，所述一次燃烧室和二次燃烧室内均设置有助燃器，该助燃器由设置在高位的高位油箱供油。

进一步，所述一次燃烧室内设置有用于放置废料的密闭托盘，该密闭托盘由送料液压车运进所述一次燃烧室。

本实用新型解决了现有我国废弃物中含有贵金属垃圾简单回收处理的问题，防止和减少含贵金属垃圾环境污染，促进资源综合利用，变废为宝，发展循环经济，建设资源节约型、环境友好型、保障人体健康焚烧处理工艺。采用干馏热解焚烧设备回收废弃物中的贵金属，可以有效地进行污染控制，实现废弃物的减量化、无害化、资源化。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型干馏式贵金属焚烧炉，包括用于干馏热解焚烧的一次燃烧室1、用于干馏式热解气体和少量未分解有机物的二次燃烧室2、一次燃烧室1的排气口与二次燃烧室2相连通，一次燃烧室1和二次燃烧室2内均设置有助燃器3，助燃器3由设置在高位的高位油箱4供油。二次燃烧室2的排气口与急冷装置相连通，急冷装置的后部依次连通设置有半干式吸收装置、干式反应装置、活性炭吸附装置11、布袋除尘器12。

其中，急冷装置为水冷式除尘器5，水冷式除尘器5的后部直接连接有热换器6。半干式吸收装置为喷雾急冷塔7，喷雾急冷塔7的顶部设置有喷雾器8，喷雾器8通过管路与石灰浆液配给箱9连接。干式反应装置为石灰粉反应器10。布袋除尘器12的后部连接有用于排放尾气的烟囱13，布袋除尘器12与烟囱13之间设置有引风机14。与布袋除尘器12相并联设置有紧急排放系统15。一次燃烧室1内设置有用于放置废料的密闭托盘16，密闭托盘16由送料液压车17运进所述一次燃烧室1。

本实用新型的功能及优点如下：

1、干馏式焚烧炉主体部分：

针对废物形状特殊及要回收含贵金属固体渣的特点，采用干馏热解式固体废物焚烧炉，该炉采用热解气化原理，废物在炉内欠氧条件下热解、气化，产生的烟气中含有CO、CH₄等可燃成分。

热解总化学反应方程式：

C_xH_yO_zN_uS_vCl_w→CO+H₂+CH₄+N₂+S+Cl₂

C+O₂→CO₂

NO+NO₂+NH₂CONH₂＝2N₂+CO₂+2H₂O

6NO₂+4NH₂CONH₂＝7N₂+4CO₂+8H₂O

干馏热解焚烧炉具有以下特点：

①技术成熟，自动化水平高，能保证焚烧安全稳定运行，且已有成功同行业运行成功的经验。

②正常运行期间，由引风机根据炉内压力自动闭环控制，确保焚烧炉内处于微负压燃烧状态；

③干馏式热解炉所需空气由调节仪表自动控制，可实现对热解和燃烧过程的控制，防止燃烧不完全或炉体烧坏；

④热解焚烧炉设有防爆门，安全可靠；

⑤焚烧炉的内衬层采用耐火浇注料，具备耐火、防腐和防热负荷冲击功能；耐火浇注料具有良好的隔热性能，炉体表面温度低于50℃。

⑥废物在炉内静态气化、热解，烟气逸出大大减少；

⑦废物采用耐热托盘进料，贵金属不会随烟气干扰带走；

⑧干馏热解炉处于低温气化状态，炉体的负担和损伤小，炉体寿命长；

2、二焚烧室工作原理

干馏式热解气体和少量未分解的有机物一起进入二燃室后，与补氧风机引入的空气切向混合，废气得以充分燃烧，完全转化为CO₂、H₂O、SO₂、HCl、NOx等气体。二燃室温度T≥1100℃。停留时间t≥2s，以保证废气充分燃烧。焚烧毁除率保证在99.99％以上，使有毒成分(有毒气体和二恶英等)在二燃室得到充分的分解和消除。使废物中的氯全部以HCl的形式排出。

相关的反应式为：

甲烷：CH₄+2O₂＝CO₂+2H₂O

氯化物(以氯乙烷为例)：

C₂H₅Cl+3O₂＝2CO₂+2H₂O+HCl

燃烧总化学反应方程式：

2NH₃+NO+NO₂+H₂O＝2NH₄NO₂

2NH₃+2NO₂+H₂O＝NH₄NO₃+NH₄NO₂

NH₄NO₂＝2H₂O+N₂

3、水冷式除尘器特点和性能

①炉本体内的废热在水冷旋风集尘器内被吸收，使排气中的NOx降低。

②水冷旋风集尘器采用水夹套形式设计，其结构设计合理，自动控制水位，运行可靠、方便。水冷旋风集尘器的设计夹套与大气相联，有常压蒸汽排放口，系统设计为常压设备。

③水冷旋风集尘器的设计结构设计合理，热水量大，烟气阻力小，不易积灰，耐腐蚀，易维护、检修和收集贵金属。

4、空气换热器特点和性能

助燃空气在进入固体焚烧炉助燃前，首先在换热器内与从水冷集尘器来的烟气进行换热，一方面提高空气的入炉温度，从而减少燃料油的消耗量，另一方面继续降低出口烟气的温度。

换热器采用夹套式设计，壳程设计有折流板，以提高换热系数，增加换热效果。

5、半干式吸收装置特点和性能

烟气进入半干式吸收装置进行化学反应和再次降温，达到急冷和脱酸的目的。吸收装置所使用的碱液通常为NaOH溶液(10％)。碱性溶液与酸性气体反应后生成盐类，其水分被完全蒸发并降低烟气温度；半干式吸收装置最大的优点为酸气去除率高，对HCL之去除率可达95％以上，对SO₂亦可80％以上，半干式吸收装置比干式反应装置对各种有机污染物(如PCDD、PCDF等)及重金属去除效率高，同时半干式吸收装置还具有除尘功能，所以本项目选用半干式吸收装置。

半干式吸收装置反应方程式

2NaOH+SO₂→Na₂SO₄+H₂O

NaOH+HCl→NaCl+H₂O

半干式吸收装置性能特点：

①烟气中的酸性气体采用碱液吸收后，达标排放；

②喷水量由设备自动控制，水量均匀连续，不产生废水排放；

③高温烟气在吸收塔内被瞬间冷却，出口烟气温度约为200℃，有效抑制二恶英的产生；

④碱液雾化采用双流体喷头，雾化粒径小，雾化效果好；

⑤半干式吸收装置采用热稳定好、化学稳定性好的防腐材料，具有良好的抗酸抗碱性，设备无腐蚀、堵塞现象。

6、干式反应装置概述

利用活性炭表面吸附特性和消石灰中和反应能力，在半干式吸收装置和布袋除尘器之间串联了干式反应装置，活性炭和消石灰粉末通过定量给料装置气送进入烟气管道，对烟气中的有害物质进行吸附和反应，当烟气进入布袋除尘器后，未反应完全的活性炭和消石灰粉末被吸附在布袋表面，继续吸附有害物质和与烟气中残留的酸性气体进行反应。

干式反应装置主要设备包括石灰仓、活性炭仓和文丘里反应器。

烟气从管道进入文丘里反应器，石灰粉和活性炭粉由空气喷入反应器，气固两相相遇，经过喉部时，由于截面积缩小，烟气速度增加，产生高度紊流及气固混合，使得烟气中的酸性气体与石灰粉和活性炭充分接触，进行反应，从而达到去除酸性气体目的。

干式吸收的反应方程式

CaO+2HCl→CaCl₂+H₂O

CaO+SO₂→CaSO₃

干式反应装置的原料和特点

由于废物含有一定量水分，同时半干式吸收塔蒸发了大量水分，因此进入干式反应装置的烟气中水汽含量较高，所以本方案中采用直接喷生石灰和活性炭，利用烟气中的水汽与生石灰反应生成消石灰，而达到除酸的目的。

半干式反应装置后配置干式反应装置，可有效提高整个系统对酸性气体的去除效率，使得整个系统HCl的理论去除率达到98％，SOx的理论去除率达到90％。

7、布袋除尘器概述

布袋除尘器是一种高效的除尘装置。去除粉尘粒径在0.05μm以上，除尘效率可达99％以上。本系统配套布袋除尘装置，采用耐高温、耐酸碱性、耐水解性、抗氧化性都很好的特殊的过滤材料，对于高酸性烟气造成的烟气露点上升而导致烟气容易结露有良好的抵御效果，由于表面光滑、疏水，高粘性粉尘无法黏附于过滤材料表面，在保证除尘效果的前提下使清灰压力大大降低，同时使过滤材料的使用寿命大大延长。同时采用先进的滤袋张紧装置，确保滤袋始终处于张紧状态，实现滤袋清灰时的脉动共振，取得理想的清灰效果；弹性内卡式滤袋安装方式，确保滤袋的安装和拆卸非常方便，特别是避免了袋内结灰和滤料的磨损，确保滤袋使用寿命。特殊过滤结构降低了设备总阻力，使脉冲清灰频率大大降低，可使布袋表面成为石灰粉的良好载体，提高除酸效率。

使用半干式吸收装置配置布袋除尘器，可提高对酸性气体、重金属及二恶英类物质的去除率。夹带着碱性粉末和粉尘的烟气接着进入脉冲布袋除尘器，烟气由外经过滤袋时，烟气中的碱性粉末和粉尘被截留在滤袋外表面从而得到净化，同时碱性粉末在布袋除尘器滤布表面和烟气进行二次反应，提高了整个系统对酸性气体的去除效率。使用特殊助剂，对滤布表面进行被覆，以延长酸性气体与石灰的接触时间，增加石灰和酸性气体的接触频率，增加石灰分散的均匀性，降低气流压力损失，避免滤袋受到湿废气的影响而阻塞。

8、附属系统说明

1)点火、助燃系统

点火、助燃系统包括热解炉点火燃烧系统和二燃炉辅助燃烧系统。

点火、助燃系统由点火燃烧器、二次燃烧器、供油管路、柴油中间槽组成。

点火燃烧器、二次燃烧器为进口件，由程序控制器、点火变压器、点火电极、光明电阻、油泵、油路电磁阀、喷油嘴、风机组成。当燃烧器启动后，程序控制器按设定程序首先启动电机，使油泵工作、风机进行预吹扫，然后点火变压器工作，点火电极棒高压引弧打火，同时打开油路电磁阀门进行喷油燃烧，此时光明电阻检测到稳定的燃烧火焰后，燃烧器运行锁定灯指示运行。当在运行过程中如出现意外熄火，光明电阻检测不到火焰，程序控制器自动停机、故障输出并运行锁定，待延时解除锁定后方可重新开始启动程序。

热解炉内的废物经高温热解气化产生可燃性气体，该可燃性气体被导入喷燃炉经二次燃烧器点燃，在燃烧炉内高温燃烧。喷燃炉、二燃室内设置有角度的二次空气进口及足够的容积，使可燃性气体旋转燃烧，并通过提高烟气湍流度，保证烟气出口温度在≥1100℃，滞留时间不低于2秒。在启炉和残烧时通过自动切换二次燃烧器的大小火运行来确保出口烟气温度和燃烧效率。

燃烧器用柴油由柴油中间槽提供，连接采用供油管路供油及回流，管路设置有控制阀门、油过滤器、止回阀、金属软管。

供油、回油管道单独设置，并在供、回油管道上设有计量装置和残油放尽装置。

2)燃烧空气系统

气化、燃烧所需空气由一次风、二次风组成。一部分空气由送风机直接送入气化炉用于废物的热解气化，一部分空气送入喷燃炉与燃烧炉。燃烧空气提供有电脑自动控制，确保热解过程平稳和燃烧完全。

3)急冷喷淋系统

急冷喷淋系统包含碱液泵、雾化喷头、喷淋管路、碱液制备装置。

4)碱液泵

碱液泵配置两台，一用一备，并联布置。碱液泵选用不锈钢材质，在泵进口设有控制阀门、底阀，出口设有控制阀门、止回阀、回流阀、压力计、金属软管等。

5)雾化喷头

雾化喷头采用进口双流体结构，雾化量大，雾化效果好，雾化角度范围大。

6)碱液制备装置

在急冷脱酸系统中，能够有较稳定的脱酸效果，主要保证气液充分接触及吸收液有一定的PH值范围和Ca/S值。要使吸收液的PH值在一定的范围内变化，保证Ca/S不低于一定的值，则脱酸吸收液必须是连续、均匀的加入系统中，浆液制备装置的主要作用就是连续、均匀地向系统添加脱酸吸收液。

浆液制备装置有制浆罐、搅拌器、两台泵、管道、蝶阀及液位计等组成.浆液配制过程：采用人工式投加固体碱。设计两个制浆罐，轮流使用.制浆罐内设有明显的体积刻度，便于读出体积，该刻度不易被腐蚀和覆盖；配有带接点的液位计，液位可在就地直接读出，且有H(高位点)、L(低位点)报警联锁接点；进口清水管上配电磁阀；底部出口到浓浆泵管路设气动碟阀。喷淋碱液来自碱液槽，碱液泵从碱液槽内抽吸碱液经压缩空气雾化喷头雾化后充分与烟气接触，完成酸碱反应和对烟气洗涤以及对烟气温度的瞬间冷却。

根据烟气在线检测结果，自动调节加入碱液量，确保出口烟气酸性气体排放达标。根据半干式吸收装置出口温度，自动调节给水量，确保出口烟气温度在设定范围内。

7)给水系统

提供水冷除尘器补充用水和后续尾气处理中半干式吸收塔中和喷淋和急冷用水以及引风机的冷却水的供给。半干式吸收塔中和喷淋和急冷用水用回用水。

8)压缩空气系统

压缩空气系统由空压机、空气储槽、空压配管组成。

分别提供仪器、仪表、观火孔、火焰检知器用仪表风，半干式吸收装置喷雾用的压缩空气，布袋除尘器脉冲反吹用压缩空气，气动阀门用压缩空气。

9)紧急排放系统

除了考虑正常运行工况下的系统安全问题，还应考虑一些特殊工况下的安全。废物焚烧系统中最严重的异常事件是突然停电事故和焚烧系统故障，因此，本系统设置了紧急排放系统。

紧急排放系统作用：在系统运行发生突然停电或焚烧系统故障的异常情况下，紧急排放系统自动启动，以保证焚烧炉产生的烟气能安全可靠地高空排放，以防炉内气体爆炸或有害气体外泄到车间内，提高系统的安全性。

紧急排放系统主要包括设置在二燃室的紧急排放烟囱、全自动系统跳脱装置的开关阀。开关阀采用气、电互锁，确保响应和投入速度，也避免了停电不能动作的情况。

10)自动控制系统

干馏式热解焚烧炉系统自动化控制系统的设计遵循“安全可靠、优质经济、先进实用、维护简便”原则。

自动控制系统(也称自控系统)包括焚烧设备运行控制系统(包括进料控制系统、焚烧状态自动控制、烟气冷却系统自动控制、烟气净化自动控制、辅助控制系统和紧急排放控制)、烟气在线检测系统、报警系统、应急安全防爆系统以及辅助工程控制系统等。

Claims (8)

1.干馏式贵金属焚烧炉，其特征在于，该焚烧炉包括用于干馏热解焚烧的一次燃烧室、用于干馏式热解气体和少量未分解有机物的二次燃烧室、一次燃烧室的排气口与二次燃烧室相连通，二次燃烧室的排气口与急冷装置相连通，急冷装置的后部依次连通设置有半干式吸收装置、干式反应装置、活性炭吸附装置、布袋除尘器。

2.  如权利要求1所述的干馏式贵金属焚烧炉，其特征在于，所述急冷装置为水冷式除尘器，水冷式除尘器的后部直接连接有热换器。

3.  如权利要求1所述的干馏式贵金属焚烧炉，其特征在于，所述半干式吸收装置为喷雾急冷塔，该喷雾急冷塔的顶部设置有喷雾器，喷雾器通过管路与石灰浆液配给箱连接。

4.  如权利要求1所述的干馏式贵金属焚烧炉，其特征在于，所述干式反应装置为石灰粉反应器，其包括石灰仓、活性炭仓和文丘里反应器。

5.  如权利要求1所述的干馏式贵金属焚烧炉，其特征在于，所述布袋除尘器的后部连接有用于排放尾气的烟囱，布袋除尘器与烟囱之间设置有引风机。

6.  如权利要求5所述的干馏式贵金属焚烧炉，其特征在于，与所述布袋除尘器相并联设置有紧急排放系统。

7.  如权利要求1所述的干馏式贵金属焚烧炉，其特征在于，所述一次燃烧室和二次燃烧室内均设置有助燃器，该助燃器由设置在高位的高位油箱供油。

8.  如权利要求7所述的干馏式贵金属焚烧炉，其特征在于，所述一次燃烧室内设置有用于放置废料的密闭托盘，该密闭托盘由送料液压车运进所述一次燃烧室。

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