CN211424404U - 一种重金属超富集植物焚烧炉及其焚烧烟气处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种重金属超富集植物焚烧炉及其焚烧烟气处理系统，所述焚烧炉的炉体内部设有相互连通的燃烧室和二燃室，所述燃烧室与焚烧炉的进料口连通，所述燃烧室的底部设有将物料从进料口输送到炉体内部充分燃烧的传送机构，所述二燃室位于燃烧室的上方，内部设置迷宫烟气通道与焚烧炉的烟气排放口连通。通过本实用新型的焚烧烟气处理系统提供了一套对重金属超富集植物进行破碎—晾晒—造粒—进料—焚烧—旋风除尘—急冷降温—干式过滤—布袋除尘—洗涤—烟囱排放的处理流程，对于焚烧产生的烟气能够处理达标后直接排放，整个工艺过程可靠、系统运行稳定，对各种超积累富集植物均具有广泛的适用性。同样也可以对秸秆、园林废弃物等进行集中焚烧及烟气处理。

Description

一种重金属超富集植物焚烧炉及其焚烧烟气处理系统

技术领域

本实用新型涉及土壤重金属处理技术，涉及到对重金属污染土壤上种植的富集植物的处理，特别是一种重金属超富集植物焚烧炉及其焚烧烟气处理系统。

背景技术

我国土壤重金属污染极为严重，在华南部分城市，有50％的耕地遭受镉、砷、汞等有毒重金属和石油类有机物污染，有近40％的农田菜地土壤重金属污染超标，其中10％属严重超标，治理重金属污染土壤迫在眉睫。

植物修复技术是利用在重金属污染土壤上种植富集植物，通过植物作用改变重金属在土壤中的化学形态，使重金属固定，降低其在土壤中的移动性和生物可利用性，通过植物吸收、挥发，达到对重金属的削减、净化和去除的目的。随着植物修复技术的不断突破，青葙、籽粒苋等重金属超富集植物被大量用于镉、铅等重金属污染地区。富集植物的显著特点是生物富集系数大于1、转运系数大于1、生物量大、生长旺盛、具有对高浓度的重金属有较强的忍耐性能力等。

但是对于后期超富集植物的处置同样十分重要，超富集植物提取的重金属通过果实、叶、根等器官腐烂、凋谢或机械折断等途径会使重金属重返土壤，造成土壤二次污染。目前对植物修复重金属土壤的研究大多集中在超富集植物作物选取、培养、间作种植技术等前中端研究，而对于超富集植物收获后的末端处置研究甚少，一般都是将治理后的超富集植物直接进行焚烧处理，焚烧产生的烟气未经治理造成空气的污染。

发明内容

本实用新型解决的技术问题是：针对通过富集植物进行土壤重金属治理后的焚烧工艺存在的污染问题，提供一种改进的重金属超富集植物焚烧炉及其焚烧烟气处理系统。

本实用新型采用如下技术方案实现：

一种重金属超富集植物焚烧炉，所述焚烧炉4的炉体内部设有相互连通的燃烧室4-2和二燃室4-3，所述燃烧室4-2与焚烧炉的进料口4-1连通，所述燃烧室4-2的底部设有将物料从进料口4-1输送到炉体内部充分燃烧的传送机构，所述二燃室4-3位于燃烧室4-2的上方，内部设置迷宫烟气通道与焚烧炉的烟气排放口4-6连通。

进一步的，所述燃烧室4-2和二燃室4-3内均设有燃烧器。

进一步的，所述燃烧室4-2和二燃室4-3内均连接设有助燃风机。

进一步的，所述燃烧室4-2和二燃室4-3内设有测温部件和测压部件，所述测温部件和测压部件均与燃烧器和助燃风机反馈连接。

进一步的，所述传送机构为布置在燃烧室4-2底部的链条炉排。

进一步的，所述链条炉排的下方设置炉体的出料口4-5。

进一步的，所述迷宫烟气通道为二燃室4-3内部通过隔板形成的至少两个回程的蛇形通道。

本实用新型还公开了一种重金属超富集植物焚烧烟气处理系统，对上述焚烧炉焚烧重金属富集植物产生的焚烧烟气进行净化处理后排放，包括上述焚烧炉4，所述焚烧炉4的进料口4-1与破碎机1和造粒机2通过物料输送设备连接，所述焚烧炉4的烟气排放口4-6通过烟气管路与旋风除尘器5、急冷塔6、干式反应器7、布袋除尘器8、洗涤塔9和烟囱11依次串联连通，所述烟气管路上设有负压风机10，提供烟气净化流动的动力。

进一步的，所述焚烧炉的进料口4-1设有进料提升机3，将重金属超富集植物进行破碎干燥造粒后，通过进料提升机实现自动进料焚烧。

进一步的，所述负压风机10设置于洗涤塔9和烟囱11之间的烟气管路上，避免前期温度较高、烟尘含量较多的烟气对负压风机造成损坏。

本实用新型为治理重金属土壤的超富集植物收获后的末端处置提供一种合理的处置方案，通过对收获后的超富集植物进行预处理后焚烧，专门针对重金属超富集植物焚烧特性设计的焚烧炉能够使焚烧更彻底，炉体内部设置两级燃烧室，通过对植物本身以及产生的烟气同时进行燃烧，避免了焚烧过程中二次污染物的产生，同时治理焚烧过程中产生的烟气以及合理处置焚烧后的废渣，实现超富集植物的安全无害化处置。

采用本实用新型对重金属超富集植物的处理提供了一套破碎—晾晒—造粒—进料—焚烧—旋风除尘—急冷降温—干式过滤—布袋除尘—洗涤—烟囱排放的处理流程，可以进一步提高该污染植物的自动化焚烧处理效率，对于焚烧产生的烟气能够处理达标后直接排放，整个工艺过程可靠、系统运行稳定，对各种超积累富集植物均具有广泛的适用性。同样也可以对秸秆、园林废弃物等进行集中焚烧及烟气处理。

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为实施例中的重金属超富集植物焚烧炉内部结构示意图。

图2为实施例中的重金属超富集植物焚烧烟气处理系统的整体结构示意图。

图中标号：1、破碎机，2、造粒机，3、进料提升机，4、焚烧炉，4-1、进料口，4-2、燃烧室，4-3、二燃室，4-4、链条炉排，4-5、出料口，4-6、烟气排放口，5、旋风除尘器，6、急冷塔，7、干式反应器，8、布袋除尘器，9、洗涤塔，10、负压风机，11、烟囱。

具体实施方式

实施例

参见图1，图示中的焚烧炉4为本实用新型用于重金属超富集植物焚烧的具体实施方案，该焚烧炉4的炉体内部包括有相互连通的燃烧室4-2和二燃室4-3，其中燃烧室4-2位于炉体的下半部，二燃室4-3位于炉体的上半部，两者之间通过一个喇叭结构的开口通道直接连通，该喇叭开口通道的大端位于燃烧室内部，小端开口对接设置到二燃室4-3的底部。燃烧室4-2的一侧与焚烧炉的进料口4-1 直接连通，重金属超富集植物通过进料口4-1送入到燃烧室4-2内部被焚烧，产生的烟气通过该喇叭开口通道汇聚进入到二燃室4-3，在二燃室4-3内对焚烧产生的烟气直接进行二次燃烧，避免烟气中形成二噁英等有害物气体，二燃室4-3 与焚烧炉的烟气排放口4-6连通，经过二次燃烧后的焚烧烟气通过烟气排放口 4-6排出焚烧炉。

为了保证燃烧室4-2和二燃室4-3内部的单独燃烧控制，本实施例在燃烧室 4-2和二燃室4-3内均设有燃烧器，以柴油或者天然气为燃料，分别用于燃烧室和二燃室，为燃烧室内部的植物燃烧和二燃室内部的烟气燃烧分别提供热源；焚烧炉以空气作为介质，在燃烧室4-2和二燃室4-3内均连接设有助燃风机，通过助燃风机将炉体外部的空气送入炉体内部助燃，由鼓风机向炉内不断提供助燃空气，使物料和烟气在炉内充分焚烧。燃烧室4-2和二燃室4-3内设有测温部件和测压部件，如热电偶和压力传感器，测温部件和测压部件均与各自燃烧区的燃烧器和助燃风机控制模块反馈连接，通过在线监控炉内温度和压力，使炉内温度准确达到900℃，避免温度和压力过高导致的安全问题以及避免温度过低导致二噁英等有害物质的产生。

在燃烧室4-2的底部设有将重金属超富集植物传送到燃烧室4-2内部炉排进行焚烧的传送机构，本实施例的该传送机构为布置在燃烧室4-2底部的链条炉排 4-4，链条炉排4-4为活动炉排，整个炉排通过链条机构实现平移移动，炉排的链条机构采用耐高温的金属，通过传动机构与外部驱动设备传动连接，从焚烧炉的进料口4-1送入的重金属超富集植物落入到链条炉排的一段，启动链条机构，将重金属超富集植物传送至燃烧室4-2中间进行焚烧，焚烧完成后，启动链条机构，将焚烧过后的固体炉渣输送至链条炉排的另一端，在链条炉排的该侧下方设置焚烧炉的出料口4-5，焚烧后的固体炉渣通过出料口4-5排出进行集中处理，有关固态炉渣中重金属的回收技术不属于本实用新型所要保护的范围，本实施例在此不对炉渣的处理进行赘述。

在二燃室4-3内部设置有迷宫烟气通道与焚烧炉的啊有烟气排放口4-6连通，迷宫烟气通道延长了焚烧烟气进入二燃室4-3内的流通路径，进而提高了焚烧烟气在二燃室4-3内部的停留时间，这样能够将焚烧烟气进行充分彻底燃烧，避免烟气中有害物质的产生。本实施例中的该迷宫烟气通道采用为二燃室4-3 内部隔板形成的至少两个回程的蛇形通道。

焚烧炉4的炉壁采用砌筑耐火砖炉墙，浇注硅酸铝耐高温材料，在炉壁的外部使用岩棉保温，避免焚烧炉内部热量泄漏。

进一步参见图2，本实施例还公开了一种通过上述焚烧炉对重金属超富集植物进行焚烧后产生的焚烧烟气处理系统，通过图2中所示的处理系统对焚烧重金属富集植物产生的焚烧烟气进行净化处理后排放，包括上述焚烧炉4，焚烧炉 4的进料口4-1与破碎机1和造粒机2通过物料输送设备连接，物料输送设备可以是自动传送带装置或者自行走式的转运设备，在焚烧炉的进料口4-1设有进料提升机3，将重金属超富集植物进行破碎干燥造粒后，通过进料提升机实现自动进料焚烧。焚烧炉4的烟气排放口4-6通过烟气管路与旋风除尘器5、急冷塔6、干式反应器7、布袋除尘器8、洗涤塔9和烟囱11依次串联连通，实现对重金属超富集植物收获后进行破碎—晾晒—造粒—进料—焚烧—旋风除尘—急冷降温—干式过滤—布袋除尘—洗涤—烟囱排放的整套处理工艺。

具体的，破碎机1通过刀片破碎收集后的超富集植物，以便控制破碎后物料的尺寸。

造粒机2用于将破碎后的植物物料造成颗粒，以便运输、储存等。可以根据不同的植物调整控制造粒后物料的粒径。

进料提升机3通过链条机构将料斗从底部提升至焚烧炉的进料口顶部，实现物料的自动进料，改善了人工上料的效率并且降低了上料存在的安全问题，上料的料斗具备自动称重功能，可准确控制送入焚烧炉内部的物料重量，结合燃烧器的控制实现精确燃烧控制。

旋风除尘器5直接与焚烧炉的烟气排放口通过烟气管路连接，用于焚烧烟气中的粉尘预除尘。

急冷塔6通过喷淋的方式对焚烧烟气急冷降温，与旋风除尘器5的出口通过烟气管路连接。

干式反应器7为活性炭喷射装置，通过烟气管路连接设置于急冷塔6的出口，采用文丘里结构，利用活性炭保证表面积和对焚烧烟气中有害物质以及喷淋急冷后的水蒸气的吸附能力，活性炭添加为连续作业，采用给料机进行控制。

布袋除尘器8为高效过滤除尘器，过滤效果可达99.9％，通过烟气管路连接设置于干式反应器7的出口，利用干式反应器7将焚烧烟气干燥后进行二次高效除尘。布袋除尘器内置脉冲反吹装置，通过空压机提供的压缩空气可以自动清灰。

洗涤塔9分为三层洗涤、两层除雾，通过烟气管路连接设置于布袋除尘器8 的出口，可以充分洗涤焚烧烟气，实现烟气的净化，并对烟气做最后一步的降温。

负压风机10为高压离心风机，设置在洗涤塔9和烟囱11之间的烟气管路上，使整个系统的烟气管路处于负压状态，保证烟气在系统内烟气管路中的流动。

烟囱11用于排放净化后的烟气，烟囱上有在线温度、压力、SOx、NOx、重金属元素的监测装置，对排放的烟气进行最后的检测。

以下对重金属超富集植物籽粒苋的处置为例，详细说明本实施例的具体工作流程：

(1)所需处置的植物堆密度大，不利于进料；占用炉膛体积大，燃烧特性差。采用破碎机1将完整的植物物料进行破碎，以便减少体积，同时便于造粒、运输、储存；

(2)破碎后的植物物料进行晾晒至合适的含水率(约15％)，便于造粒成型。破碎后可大大缩短植物物料晾晒时间，晾晒后也可节约燃烧能源的消耗；

(3)造粒机2进行造粒，造粒后可以改善植物物料燃烧特性、增加热值、增大燃料密度、便于上料、装袋储存；

(4)造粒后的植物物料由进料提升机3通过料斗将待处置物投入焚烧炉4 的进料口，在链条炉排的传动下，植物物料进入燃烧室。植物物料在燃烧器的助燃以及鼓风机所提供的空气扰动作用下，根据燃烧三T原则(温度、时间、涡流)在燃烧室内高温热解燃烧，燃烧温度在800～1000℃左右，整个燃烧过程呈负压状态，焚烧后的植物物料减量率在90％以上，固态炉渣在链条炉排的带动下经出料口送出；

(5)焚烧后的高温烟气进入焚烧炉4的二燃室，烟气在二燃室内部沿图2 箭头中所示的箭头方向流动，在二燃室配有燃烧器，可将高温烟气中未完全分解的有机物质在富氧状态下进一步燃烧，并且保证较长的滞留时间，使得有机废物在此能够完全分解；

(6)超富集植物物料富含重金属元素，焚烧后烟气中仍然存在部分重金属，因此需对烟气进行合理治理，经二燃室出来的烟气由旋风除尘器5除去大颗粒粉尘，使烟气中的粉尘大幅度的降低，有效的减轻后面急冷塔6的工作负荷；

(7)此时烟气温度仍保持排放时的较高温度，采用急冷塔6冷却烟气。通过雾化喷淋，在1秒内将烟气从1000℃降至250℃以内，防止可能存在的二噁英再次合成，同时利用喷淋的中和溶液去除烟气中的酸性气体；

(8)急冷后的烟气中含油较多水蒸气，水蒸气对布袋除尘器的布袋损害非常严重，会急剧缩短布袋的使用寿命，因此在急冷后采用干式反应器7对烟气进行干燥。干式反应器7具有防潮防吸湿防堵功能，同时向内喷射活性炭，进一步吸附烟气中的重金属成分；

(9)经干式反应器7处理后的烟气进入布袋除尘器8进行高效过滤；

(10)高效除尘过滤后的烟气进入洗涤塔9，通过喷淋溶液再次吸收去除烟气中的有害气体和小颗粒粉尘，达到无毒、无烟、无害、无臭的净化效果，经除沫处理后的达标气体引进烟囱11排入大气层。

(11)焚烧炉的出料口排放的固态灰渣主要包含金属的氧化物，通过置换反应可以提取其中的有价金属，或者经处置后得到相关的硫化物、氯化物等；焚烧系统产生的废水，主要为系统用冷却水和循环池的循环水，经沉降处理后定期进入污水管网系统处理，本实施例在此不对固态炉渣以及废水的处理进行赘述；焚烧产生的废气经废气处理系统处理后完全可实现达标排放。

Claims (10)

1.一种重金属超富集植物焚烧炉，其特征在于：所述焚烧炉(4)的炉体内部设有相互连通的燃烧室(4-2)和二燃室(4-3)，所述燃烧室(4-2)与焚烧炉的进料口(4-1)连通，所述燃烧室(4-2)的底部设有将物料从进料口(4-1)输送到炉体内部充分燃烧的传送机构，所述二燃室(4-3)位于燃烧室(4-2)的上方，内部设置迷宫烟气通道与焚烧炉的烟气排放口(4-6)连通。

2.根据权利要求1所述的一种重金属超富集植物焚烧炉，其特征在于：所述燃烧室(4-2)和二燃室(4-3)内均设有燃烧器。

3.根据权利要求2所述的一种重金属超富集植物焚烧炉，其特征在于：所述燃烧室(4-2)和二燃室(4-3)内均连接设有助燃风机。

4.根据权利要求3所述的一种重金属超富集植物焚烧炉，其特征在于：所述燃烧室(4-2)和二燃室(4-3)内设有测温部件和测压部件，所述测温部件和测压部件均与燃烧器和助燃风机反馈连接。

5.根据权利要求1所述的一种重金属超富集植物焚烧炉，其特征在于：所述传送机构为布置在燃烧室(4-2)底部的链条炉排。

6.根据权利要求5所述的一种重金属超富集植物焚烧炉，其特征在于：所述链条炉排的下方设置炉体的出料口(4-5)。

7.根据权利要求1所述的一种重金属超富集植物焚烧炉，其特征在于：所述迷宫烟气通道为二燃室(4-3)内部通过隔板形成的至少两个回程的蛇形通道。

8.一种重金属超富集植物焚烧烟气处理系统，其特征在于：包括权利要求1-6中的焚烧炉(4)，所述焚烧炉(4)的进料口(4-1)与破碎机(1)和造粒机(2)通过物料输送设备连接，所述焚烧炉(4)的烟气排放口(4-6)通过烟气管路与旋风除尘器(5)、急冷塔(6)、干式反应器(7)、布袋除尘器(8)、洗涤塔(9)和烟囱(11)依次串联连通，所述烟气管路上设有负压风机(10)，对焚烧产生的烟气进行净化处理后排放。

9.根据权利要求8所述的一种重金属超富集植物焚烧烟气处理系统，其特征在于：所述焚烧炉的进料口(4-1)设有进料提升机(3)。

10.根据权利要求8所述的一种重金属超富集植物焚烧烟气处理系统，其特征在于：所述负压风机(10)设置于洗涤塔(9)和烟囱(11)之间的烟气管路上。

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