CN205316333U - 全尺度电子电器废弃物连续热解焚烧装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种全尺度电子电器废弃物连续热解焚烧装置，其结构是包括上料机、滑轮将进料斗、热解气化炉、热解气烟道、燃烧炉、G-L空气换热器、急冷吸收塔、旁通烟道、烟囱排出口、爬梯、活性炭贮槽、烟囱；优点：利用热解焚烧技术处理危险电子电器类、医疗类和有机类等具有一定热值的危险性可燃固体废弃物，将热解和高温焚烧技术优化组合，把低温气体和高温熔融结合起来，将废弃物的焚烧分为热解-预混-焚烧三步进行，实现热解焚烧、能量回收和烟气净化综合工艺流程和工艺条件，具有前瞻性，整体工艺无害化突出，减容性和资源化显著，物料适用性广泛，过程中不涉及危险反应介质和有毒有害溶剂，可实现“本质绿色化”。

Description

全尺度电子电器废弃物连续热解焚烧装置

技术领域

本实用新型涉及的是一种全尺度电子电器废弃物连续热解焚烧装置，属于可燃危险固体废弃物处置及焚烧技术领域。

背景技术

电子电器废弃物热处理回收技术主要有焚烧、热解、气化以及真空热处置，热解焚烧技术最先用于处理放射性固体废弃物。目前，热解焚烧技术及设备的研发主要针对医疗废弃物。热解焚烧技术用于处理电子电器废弃物还鲜有报道。因此，有必要对电子电器废弃物在较大物料量时的热解和焚烧特性进行深入详细的研究，分析废弃物成分、物料特性、热解条件对热解、燃烧和产物的影响规律，建立较为完善的热解焚烧系统，寻求电子电器废弃物热解焚烧处理的工艺流程和最优工况。

在热解炉出灰系统方面，国内连续热解焚烧装置常规出渣系统采用活动炉排和水封出渣机形式。其中采用的活动炉排无破渣功能，一旦灰渣出现结焦情况时，根本无法卸渣；出渣采用水封刮板出渣，当灰渣产生大块情况时，经常出现卡料情况，同时部分灰渣落入水封后呈湖浆状，同时产生废水这个二次污染问题。

在热解炉点火系统方面，一般连续热解焚烧炉点火时，采用煤气发生炉点火方式，即采用人工点火，点燃后关闭炉门，同时连续加料，通过控制鼓风来让垃圾热解气化。此点火操作非常麻烦，并且往往导致炉内直接明火燃烧，难以掌控。

常规连续热解焚烧装置一般针对医疗废弃物，一般急冷塔出口温度自动调节系统采用急冷泵为变频，与急冷塔出口安装的热电偶连锁控制，当出口温度高于设定温度时，急冷泵自动加大喷淋量，反之减小喷淋量。采用该技术，缺点在于不能保证雾化效果稳定。因雾化喷枪雾化时，需保证水路压力与压缩空气压力匹配，当急冷塔喷淋量减小同时泵转速降低，此时水路压力也降低，而压缩空气保持恒定，故会导致雾化不好甚至有可能不能雾化现象。

发明内容

本实用新型提出的是一种全尺度电子电器废弃物连续热解焚烧装置，其目的是利用热解焚烧技术处理危险电子电器类、医疗类和有机类等具有一定热值的危险性可燃固体废弃物，将热解和高温焚烧技术优化组合，把低温气体和高温熔融结合起来，将废弃物的焚烧分为热解-预混-焚烧三步进行，实现热解焚烧、能量回收和烟气净化综合工艺流程和工艺条件，具有前瞻性，整体工艺无害化突出，减容性和资源化显著，物料适用性广泛，过程中不涉及危险反应介质和有毒有害溶剂，可实现“本质绿色化”。

本实用新型的技术解决方案：全尺度电子电器废弃物连续热解焚烧装置，其结构包括上料机1、滑轮进料斗2、热解气化炉3、热解气烟道4、燃烧炉5、G-L空气换热器6、急冷吸收塔7、正通和旁通烟道8、布袋除尘器9、热解气化炉操作平台和爬梯10、活性炭贮槽11、烟囱12；其中，上料机1和热解气化炉3相邻并立，进料斗2置于热解气化炉3上方并在后者顶部通过机械部件固定相连，热解气烟道4一端与热解气化炉3在后者顶部侧位开口相连，一端与燃烧炉5在后者顶部开口相连，热解气烟道4与燃烧炉5并立，热解气化炉操作平台和爬梯10与热解气化炉3在其中部位置相连，G-L空气换热器6将热解气化炉3与急冷吸收塔7相连，热解气化炉3与急冷吸收塔7并立，正通和旁通烟道8将急冷吸收塔7与布袋除尘器9相连，急冷吸收塔7与布袋除尘器9并立，活性炭贮槽11垂直与正通和旁通烟道8在后者中部相连，布袋除尘器9与烟囱12通过斜向管道在后者下端1/3处相连，布袋除尘器9与烟囱12并立。

本实用新型的有益成果是：

1）热解气化炉内气体温度控制在200-400℃，炉渣中心温度可达800-1100℃，可将有机废弃物转化成可燃烧的CO和CH4等可燃成分和无机水蒸汽、酸性气体和炉渣，可燃气体进入混合室后，与切向进入的空气强烈混合后送入二次室燃烧，二次室出口烟气温度可达850-1100℃，烟气停留时间2-5s，烟气中有机物得以完全燃烧，同时抑制了不完全燃烧产物（焦油、烟炱和碳等）的产生，可达到减容的目的，也为烟气净化和灰渣回收创造成了条件；

2）通过配置安全可靠的自动进料系统、高效节能的辅助燃料喷燃系统，开发烟气和粉尘的高效净化装置、先进的自动控制系统和运行工况的在线监测系统，可保证焚烧温度、焚烧效率和焚毁去除率等指标达到《危险废弃物焚烧污染控制标准》（GB18484-2001）和《危险废弃物焚烧污染控制标准》（GBKW2-1999，不包含二恶英的排放标准）等国家标准规定；

3）由于焚烧过程中采取热分解及不同阶段精确的控制，故能达到工程

设计执行标准规定的热工技术标准；

4）由于热解炉在欠氧状态下焚烧，炉内空气搅动强度小，因此烟气中

颗粒物极少；

5）在二次燃烧室完成高温氧化过程，有机物被完全氧化分解，烟气中

有机气体含量极低；

6）由于废弃物经过高温燃烧，残渣中几乎不含有机物；

7）残渣体积和重量小于原固体废弃物3-5%（不包含原无机物），有

机物去除率达到99.9%，可大大降低后续炉渣处理成本；

8）各种成分不同废弃物可同时进行稳定焚烧；

9）燃烧方式安全，可有效抑制二噁英等有毒物质在焚烧过程中生成；

10）废弃物不须分拣一次投入，提高了作业效率和工作环境；

11）热解炉与二燃室运行实行一体化控制，既保证废弃物的安全燃烧又

使废弃物自身热量得以完全激发，降低了运行成本；

12）对废弃物外型大小适应性广，特别对大件废弃物更具有突出优势；13）废弃物在炉内静态气化、焚烧，粉尘产生量小，大大减轻后续尾

气净化处理的负荷；

14）采用自动提升投料，大大降低了废弃物与操作人员的接触机会，

保证了员工的身体安全，同时大大减轻了操作劳动强度；

15）自动调节空气量和燃烧器燃烧状态，使二燃室出口烟气温度达到

设计要求；

16）G-L换热器可实现补充热风助燃，充分余热利用；急冷塔雾化降温系在升温时、正常运行时、残烧时均能实现自动运行；布袋除尘器能实现有效自动除去烟气中小颗粒粉尘；活性炭喷射装置能有效吸附烟气中有害物质；当设备全部投入运行时，烟囱无黑烟。

本装置可另外设计新型热解、焚烧和烟气处理等工艺模块，能够与已有设计模块融合，能够改造、升级和替换。

附图说明

附图1是全尺度电子电器废弃物连续热解焚烧装置的结构示意图。

附图2是热解炉和焚烧炉结构和连接示意图。

附图3是急冷自动调节系统连接示意图。

具体实施方式

对照图1，全尺度电子电器废弃物连续热解焚烧装置，其结构包括上料机1、进料斗2、热解气化炉3、热解气烟道4、燃烧炉5、G-L空气换热器6、急冷吸收塔7、正通和旁通烟道8、布袋除尘器9热解气化炉操作平台和爬梯10、活性炭贮槽11、烟囱12；其中，上料机1和热解气化炉3相邻并立，进料斗2置于热解气化炉3上方并在后者顶部通过机械部件固定相连，热解气烟道4一端与热解气化炉3在后者顶部侧位开口相连，一端与燃烧炉5在后者顶部开口相连，热解气烟道4与燃烧炉5并立，热解气化炉操作平台和爬梯10与热解气化炉3在其中部位置相连，G-L空气换热器6将热解气化炉3与急冷吸收塔7相连，热解气化炉3与急冷吸收塔7并立，正通和旁通烟道8将急冷吸收塔7与布袋除尘器9相连，急冷吸收塔7与布袋除尘器9并立，活性炭贮槽11垂直与正通和旁通烟道8在后者中部相连，布袋除尘器9与烟囱12通过斜向管道在后者下端1/3处相连，布袋除尘器9与烟囱12并立。

连续热解焚烧的过程，包括

（1）通过上料机1顶端滑轮将进料斗2降至地面凹槽中，打开投料盖，往进料斗里装入所需定量废弃物，再次通过上料机1顶端滑轮将进料斗2升至热解气化炉3顶端开口，将载料投入热解气化炉3，也可通过热解炉操作平台及爬梯10手动加料或补料，通常装满为止；

（2）废弃物进入热解气化炉体3后，

1）首先启动引风机预吹扫，同时自动启动送风机；

2）在燃烧炉差压计显示读数达到设定后，二次点火燃烧器启动，二燃室温度急剧上升，待温度达到550-660℃区间时，一燃室柴油点火燃烧器开始工作，先后启动排风机和送风机，将空气加热器热风预热燃烧炉温度至100-200℃后通过炉体热解焚烧使用，此时燃烧状况切换到高燃状态，“点火指示”灯亮后，热解气化炉3开始点火升温；

（3）当观察到炉内有火焰出现时，隔10-30min再加定量包料，根据热解气化炉压差及热解气化炉3、燃烧炉5温度上升情况，每隔一段时间将一次风量和二次风量调至参数中限，观察火焰情况，若燃烧正常，关掉点火器，并在参数范围内调整一次风量和二次风量；

（4）燃烧炉温度稳定上升至设定运行温度，燃烧器自动停止工作，将系统切换至自动运行状况，以后过程为全自动控制过程；

（5）当燃烧炉5炉芯温度首次达到800-900℃时，一燃室中物料热解反应逐渐趋于稳定，进入稳定阶段；可燃固体废弃物在热解气化炉3中通过干燥、热解、焚烧、燃烬四个过程，裂解成热解气体和热解焦，热解焦在热解炉3内和一次风中氧气反应烧掉，可燃热解气体和二次风混合后通过上层垃圾缝隙和热解气烟道4以切线方向进入燃烧炉5内与补充空气充分混合后被点火装置点燃；

（6）经过4-6h热解过程，炉内热解气逐渐减少，通过热解炉操作平台及爬梯10，可逐渐观察到热解炉内废弃物开始进入残烧过程，热解炉出口温度逐渐降低至80℃时为稳定阶段与残烧阶段临界温度，直至燃烧结束，同时产生的热解气在燃烧炉5二燃室高温燃烧后，燃烧后高温烟气首先经G-L空气换热器6，烟气温度降温至500-600℃，同时可回收60-80℃热水供日常使用，或利用无压设备将产生水蒸汽自动排放；

（7）利用烟气余热对鼓风机鼓入干燥空气加热至100℃，经初步降温后高温烟气通过正通烟道及旁通烟道和活性炭贮槽11再进入布袋除尘器9，除去烟气中小颗粒粉尘；

（8）烟气再进入采用NaOH溶液作为吸收剂的急冷吸收塔7，达到烟气冷却1s以内和脱酸目的；

（9）塔内雾化碱液与烟气充分接触，对烟气急冷至200℃以下，遏止二噁英产生，同时用5%Na₂CO₃溶液，PH值保持在8以上进行淋洗，可对烟气中HCl、SOx、NOx酸性物质进行充分中和吸收；

（10）石灰粉及活性炭喷射装置11分别经卸料阀将粉末卸入管道内，在空压作用下与烟气充分混合，利用活性炭多孔性可吸附烟气中潜在二噁英类物质；

（11）利用石灰粉可吸收烟气潜在酸性物质，碱粉与酸性气体进一步反应生成无机盐类，经降温脱酸后烟气进入脉冲布袋除尘器除去烟气中存在的极细小粉尘，同时活性炭粉及碱粉能在滤袋表面进一步中和吸收烟气中含有的酸性成分、重金属及二噁英类物质；

（12）烟气再经旋风除雾装置分离烟气中水分，减轻烟囱带水排放现象，最后烟气在引风机作用下经烟囱达标排放，热解炉内废弃物燃烬后残渣通过出灰装置取出。

对照附图2，热解炉和焚烧炉结构，包括热解炉体3、是旋转炉蓖14、炉壁设置刮刀15、插板阀16、密闭灰桶17、关闭燃烧机双开炉门18、电动比例调节蝶阀19、投料系统加料口21；其中，旋转炉蓖14、刮刀15、插板阀16和灰桶17位于热解气化炉3体内，加料口20位于热解气化炉3顶部中心，烟气出口21位于热解气化炉3顶部侧位，双开炉门18位于热解气化炉3中上部，电动调节阀19独立于热解气化炉3外侧并通过管道与其在底部锥面处相连，旋转炉蓖14以锥形顶面形式与热解气化炉在其中部相连，刮刀15位于热解气化炉3中部并与旋转炉蓖齐平，插板阀16和灰桶17通过机械部件相连。

工作时，通过投料系统加料口21投入定量废弃物，进行后续热解和焚烧处置；在热解气化炉3端口，采用旋转炉蓖14、插板阀16和密闭灰桶17相结合的干式出渣方式，旋转炉蓖14采用灰盘和灰帽组合，灰盘上的偏心孔兼做落灰孔及供风孔使用，偏心孔直径0.35-0.55m，不会出现透风不佳现象，同时炉壁设置刮刀15，当出渣时在旋转过程中，正反转，能对大块灰渣挤压、破碎作用；落灰斗上设置插板阀16，插板阀正常运行时为打开状态，当需要打开密闭灰桶17观察灰渣情况时，插板阀关闭，可防止热解炉体出现漏风和漏气情况，同样可保证设备连续运行，落入密闭灰桶17的灰渣经鼓风冷却后，便于收集及研究使用，无污水产生；经进料、热解、焚烧、换热、净化、冷却、再用和除雾等工艺环节后，将最终产生气态产物进行排放，通过烟囱排出。

对照附图3，急冷自动调节系统即急冷吸收塔，其结构包括急冷泵22、气动比例调节阀23、旁通管路24、喷枪24，其中急冷泵22分别连接气动比例调节阀23、旁通管路24的一端，气动比例调节阀23、旁通管路24的另一端接喷枪25；

工作时，在急冷塔22出口采用温度自动调节系统，急冷泵22杜绝采用变频，避免影响水路压力，改为在水路上设置气动比例调节阀23，同时气动比例调节阀23设置旁通管路24；正常运行时，旁通管路24适当打开，始终保持小流量，其它水量通过气动比例调节阀23与急冷泵22温度自动调节；气动比例调节阀23的阀门开度由PLC自动调节控制，阀门开度调节范围由0-100%；急冷自动调节系统整体反应灵敏，能够完全实现自动化，并能保证喷枪25雾化效果稳定，整体效果优于电动调节阀。

本发明采用AB热解炉点火方式，点火前首先把炉内垃圾加满至合适位置，关闭燃烧机双开炉门点火约5min左右，燃烧机炉门退出，同时关闭另一密闭炉门，然后开启供风调节阀；此炉门采用双开式炉门，一扇为燃烧机炉门，一扇为密闭炉门，门内侧均设置凹槽石棉密封，无漏气现象；同时供风调节阀采用电动比例调节蝶阀，供风量多少通过PLC控制阀门开度。

实尺度和全尺度，其整体轮廓尺寸为：长（15-25）m×（5-15）m×（5-10）m，烟囱（排气筒）高度（15-25）m。

热解气化炉由上料装置、双闸门进料装置、炉体和出灰装置三部分组成，炉体为立式圆柱体，材质为碳钢和内衬高铝耐火材料，设置点火装置、炉顶水封泄爆装置，设置旋转炉篦和集灰斗等出灰装置；自动上料及进料装置包括翻斗上料机（0.70-0.80kW）、导轨、卷扬机、料斗、双闸门（0.30-0.40）kW等；热解炉焚烧时炉内理论热工分布值为：最上层干燥层（420℃）、第二层热解层（500℃）、第三层燃烧层（850℃）、第四层后燃层（600℃）和第五层灰化层（250℃）。

燃烧炉材质为碳钢和内衬高铝耐火材料，设置点火装置和防爆门（炉顶）；进料前燃烧炉温度预热可达800-900℃；采用高压多孔补风强化二次风与热解气的混合程度与混合速率以改善燃烧条件；正常运行中燃烧炉温度一般保持在（800-1100）℃，停留时间≥（2-5）s，可保证热解气完全燃烧；采用全自动温度控制实现稳定燃烧，可使CO浓度在500ppm以下；设置氧含量检测装置，确保二燃室出口烟气中氧含量达到6-10%（干烟气）。

烟气净化系统中高温陶瓷过滤元件由堇青石和碳化硅等耐火陶瓷骨料及高温陶瓷结合剂高温烧结而成，由大孔径、高强度、高透气性陶瓷支撑体和高过滤精度陶瓷纤维复合过滤膜两部分组成，为孔梯度陶瓷纤维复合膜过滤材料，适用于各种高温、高压含尘（烟尘）气体净化，烟气经冷却后进入陶瓷过滤器可过滤粉尘。

一套焚烧烟气自动在线监测系统，在烟囱高度1/3处安装一套烟尘在线连续排放监测系统，可实现对烟尘、CO、O2、SO2、NOX、HCl、CO2排放浓度进行连续监测，测定数据送到自控系统中，并在电子显示屏上显示，根据在线连续烟气检测仪所测SO2和HCl结果在自动控制系统中对吸收塔喷洒Ca(OH)2给入量或浓度进行闭环控制；在烟囱中部设置烟气采样孔，对HF、二噁英、重金属等化合物进行采样和外委分析化验。

一套自动化控制系统，通过MUDBUSRTU通讯模块，遵循RS485通讯协议，将I/O点引入需方DCS控制室，可对热解气化炉进料系统、自动出渣系统、柴油助燃系统、热解气化炉燃烧系统和烟气净化处理系统等主机和设施进行热工检测及控制，测量显示及报警项目包括热解气化炉温度、燃烧炉温度、燃烧炉负压和烟气出口温度。

自动化控制系统PLC可实现系列热解气化炉自动联锁和安全保护及辅助设备和阀门自动启停和开关功能，包括：热解气与补氧风间联锁、燃烧炉负压与安全阀间联锁、燃烧炉温度与燃烧器联锁、突然停电时安全停止保护、异常燃烧时报警和安全停止保护、误动作报警停止保护、断水保护、燃油供应中断保护和燃烧器安全保护。

自动化控制系统模拟量调节控制功能可对被控模拟量进行采集、运算、给定和调节，可自动控制项目主要包括：燃烧炉温度控制（≥1100℃）、燃烧炉负压自动控制(-100Pa)、热解气化炉空气量控制（0-100%）、半干吸收塔出口温度控制（180-200℃）、半干吸收塔喷水量自动控制和燃烧空气自动控制（0-100%）。

自动化控制系统具有一套报警系统，用于PLC故障、PLC电源故障、仪表电源消失、重要参数越限和主要设备故障等情况报警。

尾气处理系统运行情况良好：G-L换热器可实现补充热风助燃，充分余热利用；急冷塔雾化降温系在升温时、正常运行时、残烧时均能实现自动运行；布袋除尘器能实现有效自动除去烟气中小颗粒粉尘；活性炭喷射装置能有效吸附烟气中有害物质；当设备全部投入运行时，烟囱无黑烟。

热解气化炉出口控制温度在100-500℃，物料中心温度在300-800℃，焚烧炉（二燃室）控制温度800-1100℃，烟气停留时间为3-5s，燃烧效率≥99.90%，焚毁去除率≥99.99%，焚烧残渣热灼率1.0-3.0%，焚烧炉能在30％最大设计热释放条件下稳定运行。

设备运行时均可实现远程操作控制（即PLC触摸屏控制），可实现多种自动调节功能：二次室温控调节、系统负压自动调节、急冷塔出口温度自动调节、布袋正通及旁通自动调节；也可实现多种远程操作人工调节功能，包括热解炉补风阀门角度控制调节、活性炭卸料量频率调节。

Claims (2)

1.全尺度电子电器废弃物连续热解焚烧装置，其特征是包括上料机、进料斗、热解气化炉、热解气烟道、燃烧炉、G-L空气换热器、急冷吸收塔、正通和旁通烟道、布袋除尘器、热解气化炉操作平台和爬梯、活性炭贮槽、烟囱；其中，上料机和热解气化炉相邻并立，进料斗置于热解气化炉上方并在后者顶部通过机械部件固定相连，热解气烟道一端与热解气化炉顶部侧位开口相连，热解气烟道另一端与燃烧炉顶部开口相连，热解气烟道与燃烧炉并立，热解气化炉操作平台和爬梯与热解气化炉的中部位置相连，热解气化炉通过G-L空气换热器与急冷吸收塔相连，热解气化炉与急冷吸收塔并立，急冷吸收塔通过正通和旁通烟道与布袋除尘器相连，急冷吸收塔与布袋除尘器并立，活性炭贮槽垂直与正通和旁通烟道的中部相连，布袋除尘器与烟囱相连，布袋除尘器与烟囱并立。

2.根据权利要求1所述的全尺度电子电器废弃物连续热解焚烧装置，其特征是所述的急冷吸收塔，包括急冷泵、气动比例调节阀、旁通管路、喷枪，其中急冷泵分别连接气动比例调节阀、旁通管路的一端，气动比例调节阀、旁通管路的另一端接喷枪。