CN216480987U - 固体危废处理熔融炉和处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种固体危废处理熔融炉和处理系统。所公开熔融炉包括炉体，所述炉体内设有气相区、固相区和熔融区，所述气相区炉体上设有气体出口，所述固相区或固相区与气相区之间安装有热源，所述熔融区炉体上设有熔渣排放口，所述热源选用等离子炬或富氧燃烧器，所述熔融区炉体壁内设热烟气通道夹层，所述热烟气通道夹层对外设热烟气进口和烟气出口，所述熔渣排放口穿过所述热烟气通道夹层设置。本实用新型通过将固废熔融炉出口的CO/H2合成气通过回收燃烧，产生的高温烟气进入固废熔融炉底部的循环烟气夹层中，提高炉底温度，减小熔渣液相区的温度梯度，提高液相区金属层温度，有利于金属排放。

Description

固体危废处理熔融炉和处理系统

技术领域

本实用新型属于固体危险废弃物处理技术领域，涉及一种用于固体危废处理熔融炉和处理系统。

背景技术

目前，固体危险废弃物最常规的处理手段是通过回转窑焚烧减量，产生的炉渣、飞灰固化填埋。炉内处理温度一般在800～1100℃之间。这种方法排出的炉渣中的有机物往往处理不完全，产生的飞灰富含重金属、二噁英等，很容易对水体、土壤造成污染。

对于回转窑产生的炉渣、飞灰另一种处理手段是通过配伍后高温熔融(温度大于1400℃)，可形成硅酸盐络合物，将其中的重金属固化，同时高温使其中的二噁英分解。在一定的工艺条件下，熔融形成的熔渣玻璃体含量、酸溶失率、重金属浸出毒性完全满足《固体废物玻璃化处理产物技术要求》，可以进行资源化利用。

但是，在熔融处理的过程中，由于熔融的高温热源为等离子炬发生器等，热量主要集中在物料表面，发生器等产生的高温火焰通过加热物料及耐火材料使热量向下扩散，从而在熔渣液相区由上到下会形成温度梯度，导致上部温度高、下部温度低。同时液相区的熔渣组分由于密度不同会产生分层。Fe、Cu等金属单质及合金在熔融炉的底部会形成金属层，此类金属单质及合金熔点又高于熔渣，造成炉底金属层粘度大，流动性差，金属排放困难。如果炉底金属长期无法排出，即使停炉也很难清理，严重时甚至只能整体更换炉底耐材，影响生产并造成重大的经济损失。

发明内容

针对现有技术的缺陷或不足，本实用新型一方面提供了一种固体危废处理熔融炉。

为此，本实用新型提供的熔融炉包括炉体，所述炉体内设有气相区、固相区和熔融区，所述气相区炉体上设有气体出口，所述固相区或固相区与气相区之间安装有热源，所述熔融区炉体上设有熔渣排放口，所述热源选用等离子炬或富氧燃烧器，其特征在于，所述熔融区炉体壁内设热烟气通道夹层，所述热烟气通道夹层对外设热烟气进口和烟气出口，所述熔渣排放口穿过所述热烟气通道夹层设置。

进一步，所述熔融区炉体上设有金属排放口，所述金属排放口穿过所述热烟气通道夹层设置，且所述金属排放口的液位低于所述熔渣排放口的液位。

进一步，所述热烟气进口处连接有燃烧器，所述燃烧器与所述气体出口连通。

可选的，所述燃烧器包括壳体，壳体内沿轴向设有助燃空气区、喉部负压区和混合燃烧区，所述喉部负压区的内径小于所述助燃空气区的内径，也小于所述混合燃烧区的内径，所述助燃空气区的壳体上设有助燃空气入口；所述喉部负压区的壳体上设有第一燃气进口；所述混合燃烧区的壳体上设有高温烟气出口；所述第一燃气进口与所述气体出口连通，所述高温烟气出口与所述热烟气进口连通。

可选的，所述第一燃气进口沿壳体的径向设置，所述助燃空气入口和所述高温烟气出口位于壳体两端，且沿壳体轴向设置。

可选的，所述喉部负压区的壳体上设有第二燃气进口。

可选的，所述第一燃气进口和第二燃气进口位于壳体的同一径向。

本实用新型进一步提供了一种固体危废处理系统。

为此，本实用新型所提供的固体危废处理系统包括上述熔融炉、燃烧器、二燃室和余热锅炉，所述熔融炉的气体出口与所述燃烧器和所述二燃室连通，所述燃烧器与所述熔融炉的热烟气进口连通，所述余热锅炉与所述二燃室连接。

本实用新型通过将固废熔融炉出口的气体(CO/H2合成气)通过回收燃烧，产生的高温烟气进入固废熔融炉底部的循环烟气夹层中，提高炉底温度，减小熔渣液相区的温度梯度，提高液相区金属层温度，有利于金属排放。

附图说明

图1是本实用新型熔融炉及处理系统的结构示意图；

图2是为图1熔融炉熔融区的横截面图；

图3是为本实用新型实施例中燃烧器的结构示意图。

具体实施方式

除非另有说明，本文中的术语根据相关领域普通技术人员的常规认识理解。

本文中的内、轴向、径向等方法或方位性术语与附图中的相应方向或方位一致。

本实用新型的熔融炉与现有熔融炉不同的是在熔渣区的炉体壁内设有热烟气通道夹层，该热烟气通道夹层对外设有热烟气进口和热烟气出口，同时，熔渣区的熔渣排放口穿过所述热烟气通道夹层设置。工作时，回收气体燃烧产生的热烟气经热烟气进口进入热烟气通道夹层，热烟气在夹层内充分扩散与熔渣发生热交换后经烟气出口排出。另有一些方案中，熔融炉的熔渣区还设金属排放口，该金属排放口同样穿过所述热烟气通道夹层设置，且其液位低于所述熔渣排放口的液位。

具体方案中，本实用新型的熔融炉可以是采用等离子炬熔融炉或富氧燃烧器熔融炉(包括纯氧燃烧器熔融炉)，危废在熔融炉中产生的气体被全部或部分回收后进行燃烧产生热烟气作为熔融炉内熔渣区的补给热量，与熔渣区的熔渣进行热交换，增加熔渣的流动性。进一步的方案中，将熔渣炉中的气体一部分回收燃烧产生热烟气作为熔渣区的补给热量，另一部分经二燃室焚烧处理并回收余热。

更进一步的方案中，炉体壁上设有气体分析仪口。在运行过程中，通过对炉内气体如氧量分析控制炉内气体如氧量，使得气相区保持还原性气氛。

还有些方案中，炉体壁上设热电偶口；热烟气通道夹层上设烟气夹层热电偶口。

一种具体的熔融炉示例如图1和2所示，包括炉体1，炉体壁内设耐火材料2，炉体内由上到下分为顶部气相区A、固相区B、底部熔融区C；

炉体1顶部设烟气出口3和加料口6、底部设金属排放口4和熔渣排放口5；固相区内或固相区与气相区之间设助燃空气入口7和等离子炬8，炉体壁上设氧量分析仪口12和炉内热电偶口13；其中助燃空气入口7位于等离子炬8上方，且助燃空气入口7和等离子炬8均沿炉体周向均布，数量大于等于2；

底部熔融区C炉体内耐火材料之中设有循环烟气夹层11，及与之相关的热烟气入口9、循环烟气出口10、循环烟气夹层热电偶口14；

等离子炬发生器作为高温热源，其可使用富氧燃烧器(包括纯氧燃烧器)替代。

经配伍等前处理的回转窑炉渣、飞灰等固体危险废弃物通过加料口6进入炉内，经过顶部气相区A落入固体物料区B，在此过程中在炉内等离子炬发生器产生的高温烟气的作用下，同时配合助燃空气，物料中的有机物进行热解气化，生成CO/H2合成气，物料中的无机物部分在底部熔融区C进行高温熔融；所述产生的CO/H2合成气部分或全部被回收燃烧产生热烟气经热烟气进口送入熔融区炉体壁内与熔渣发生充分热交换，之后经烟气出口排出。

本实用新型熔融炉内产生的气体(CO/H2合成气)全部或部分被回收后可在燃烧器中进行燃烧产生热烟气供熔融区换热使用。所述的燃烧器可选用引射式燃烧器。具体示例如图3所示，该图中示例的燃烧器包括壳体16，壳体16内设有耐火材料17，壳体内沿轴向设有助燃空气区D、喉部负压区E、混合燃烧区F，且喉部负压区E的内径小于其他两个区的内径；助燃空气区D、喉部负压区E及混合燃烧区F的壳体上分别设有助燃空气入口19、第一燃气入口(CO/H2合成气入口)18、高温烟气出口20。引射式燃烧器助燃空气入口19流入的空气经过喉部时被加速从而在喉部形成负压，将固废熔融炉出口的合成气引入，并在混合燃烧区进行混合并燃烧，产生的高温烟气依次通过循环烟气入口9进入固废熔融炉循环烟气夹层11。

进一步的方案中，助燃空气入口19沿壳体的径向设置；第一燃气入口18和高温烟气出口20分别位于壳体的两端，且沿壳体的轴向设置。

更进一步的方案中，喉部负压区E的壳体上设有第二燃气入口(即补燃天然气入口)21，通过控制燃烧器的助燃空气和补燃天然气使得循环烟气夹层内温度保持1300℃以上，以保证底部金属层的温度。在此方案基础上可选的方案是，第一燃气入口和第二燃气入口可沿同一径向设置。

本实用新型的固废处理体系是在上述方案基础上还包括二燃室和余热锅炉，参考图1所示，上述熔融炉中生成的CO/H2合成气通过顶部的合成气出口3分为两路，一路经过二燃室再次焚烧、余热锅炉回收烟气余热、急冷塔降温；另一路进入燃烧器15，固废熔融炉底部熔融区C产生的熔渣通过熔渣排放口5排出，底部沉积的金属由金属排放口4排出；燃烧器15产生的高温烟气依次通过循环烟气入口9进入固废熔融炉循环烟气夹层11，在加热炉底后通过循环烟气出口10后和余热锅炉后的另一路烟气混合。

以上结合附图详细描述了本实用新型的具体实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (8)

1.一种固体危废处理熔融炉，包括炉体，所述炉体内设有气相区、固相区和熔融区，所述气相区炉体上设有气体出口，所述固相区或固相区与气相区之间安装有热源，所述熔融区炉体上设有熔渣排放口，所述热源选用等离子炬或富氧燃烧器，其特征在于，所述熔融区炉体壁内设热烟气通道夹层，所述热烟气通道夹层对外设热烟气进口和烟气出口，所述熔渣排放口穿过所述热烟气通道夹层设置。

2.如权利要求1所述的固体危废处理熔融炉，其特征在于，所述熔融区炉体上设有金属排放口，所述金属排放口穿过所述热烟气通道夹层设置，且所述金属排放口的液位低于所述熔渣排放口的液位。

3.如权利要求1所述的固体危废处理熔融炉，其特征在于，所述热烟气进口处连接有燃烧器，所述燃烧器与所述气体出口连通。

4.如权利要求3所述的固体危废处理熔融炉，其特征在于，所述燃烧器包括壳体，壳体内沿轴向设有助燃空气区、喉部负压区和混合燃烧区，所述喉部负压区的内径小于所述助燃空气区的内径，也小于所述混合燃烧区的内径，所述助燃空气区的壳体上设有助燃空气入口；所述喉部负压区的壳体上设有第一燃气进口；所述混合燃烧区的壳体上设有高温烟气出口；所述第一燃气进口与所述气体出口连通，所述高温烟气出口与所述热烟气进口连通。

5.如权利要求4所述的固体危废处理熔融炉，其特征在于，所述第一燃气进口沿壳体的径向设置，所述助燃空气入口和所述高温烟气出口位于壳体两端，且沿壳体轴向设置。

6.如权利要求4或5所述的固体危废处理熔融炉，其特征在于，所述喉部负压区的壳体上设有第二燃气进口。

7.如权利要求6所述的熔融炉，其特征在于，所述第一燃气进口和第二燃气进口位于壳体的同一径向。

8.一种固体危废处理系统，其特征在于，系统包括权利要求1所述固体危废处理熔融炉、燃烧器、二燃室和余热锅炉，所述熔融炉的气体出口与所述燃烧器和所述二燃室连通，所述燃烧器与所述熔融炉的热烟气进口连通，所述余热锅炉与所述二燃室连接。

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