CN106801877A - 一种室燃炉共处置危险废物焚烧***及其方法 - Google Patents

一种室燃炉共处置危险废物焚烧***及其方法 Download PDF

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李晓东
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马增益
薄拯
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Abstract

本发明公开了一种室燃炉共处置危险废物焚烧***及其方法。炉膛下部布置有燃烧器、雾化燃烧器、燃烬风口，炉膛上部炉墙布置有水冷壁并与尾部烟道相连，炉膛底部布置有排渣装置；固态危险废物和煤分别储存在固态危险废物料仓和煤仓内，通过给煤机送入磨煤机制粉并由一次风机送入固体进料口，二次风由二次风机送入固体进料口助燃；液态危险废物料罐、液态危险废物给料泵、液体进料口顺次相连。本发明有效利用现有室燃炉进行危险废物的共处置焚烧，降低危险废物无法及时处理而产生的贮存费用及环境风险，有效缓解危险废物处置能力不足的现状。

Description

一种室燃炉共处置危险废物焚烧***及其方法
技术领域
本发明涉及废弃物的室燃炉焚烧共处置技术，尤其涉及一种室燃炉共处置危险废物焚烧***及其方法。
背景技术
根据中国统计年鉴数据，2014年全国工业固体废物产生量为325620.02万吨，其中危险废物产生量为3633.52万吨，综合利用量、处置量、贮存量分别为2061.80万吨、929.02万吨、690.62万吨，综合处置利用率为82.3％。总体上，我国工业固体废物和危险废物的产量逐年递增，而相应的处置能力有限，导致综合处置利用率处于较低水平。
目前，国际上危险废物的处置技术已有近百种。在发达国家，由于土地资源限制和环保法规要求，焚烧法成为最广泛的废物处置方式。目前，欧盟、美国和日本等发达国家已经广泛利用室燃炉共处置污水污泥和固体回收燃料(SRF)，不仅可以实现废物的减量化和无害化，而且可以最大程度回收废物的能量并替代部分化石燃料。上世纪80年代起，以美国EPA为代表的西方发达国家已经开展利用室燃锅炉共处置危险废物技术的研究与应用，但我国的危险废物共处置焚烧技术尚处于起步阶段。我国电站锅炉以室燃炉为主，室燃炉具有处置量大，环保配套设备齐全，安全可靠性高，负荷适应性强等优点，其炉内的高温为焚烧共处置危险废物提供了可能。因此，设计一种合理的室燃炉共处置危险废物的焚烧装置很有必要。
发明内容
本发明的目的是克服室燃炉焚烧装置只能燃烧化石燃料(如煤)以及固体废弃物(如污水污泥)的不足，提供一种室燃炉共处置危险废物焚烧***及其方法。
室燃炉共处置危险废物焚烧***包括室燃炉焚烧装置和给料***；室燃炉焚烧装置包括室燃炉炉膛、燃烧器、雾化燃烧器、燃烬风口、水冷壁、尾部烟道、排渣装置；炉膛下部设置有燃烧器、雾化燃烧器和燃烬风口，炉膛的上部炉墙布置有水冷壁并与尾部烟道相连，炉膛底部设有排渣装置；给料***包括煤仓、固态危险废物料仓、给煤机、磨煤机、一次风机、二次风机、液态危险废物料罐、液态危险废物给料泵、固体进料口、液体进料口；煤仓和固态危险废物料仓通过给煤机与磨煤机的进料口相连接，一次风机与磨煤机的进风口相连，磨煤机的出料口与固体进料口相连，二次风由二次风机送入固体进料口助燃，液态危险废物料罐通过液态危险废物给料泵与液体进料口相连。
所述***的室燃炉共处置危险废物的焚烧方法是：液态危险废物由液体进料口进入雾化燃烧器，通过炉膛内高温烟气将雾化的液态危险废物点燃；固态危险废物通过给煤机与煤一起送入磨煤机，由一次风机将磨制后的固体燃料通过固体进料口送入燃烧器，二次风由二次风机通过固体进料口送入燃烧器助燃，通过炉膛内高温烟气将危险废物和煤粉点燃；燃烬风通过燃烬风口送入炉膛助燃，燃烬风量控制在总风量的8％-15％；液体危险废物、固体危险废物和煤粉在炉膛内燃烧，产生的烟气向上流动，通过炉膛的喉部进入尾部烟道，保证烟气在炉膛内停留时间大于2s；燃烧过程中炉膛温度在1100℃以上，热量由水冷壁为主的受热面吸收再利用，燃尽的危险废物残渣与煤渣落入排渣装置排出；足够长的停留时间和高温环境使危险废物充分焚烧，实现危险废物无害化以及能量再利用。
优选的，所述的液态危险废物、固态危险废物和煤组成入炉物料；对于某一种重金属元素，入炉物料中该种重金属元素的含量限值C'重限需小于等于该重金属元素的理论含量限值C重限；
C’重限＝p*Cw+(1-p)*Cf (2)
式中：C重限——入炉物料中该种重金属元素理论含量限值，mg/kg；
C标——烟气中该种重金属元素污染物大气排放物限值，mg/m3；
C'重限——入炉物料中该种重金属元素含量限值，mg/kg；
Wy——烟气排放速率，Nm3/h；
W料——入炉物料进料速率，kg/h；
α——共处置过程产生的烟气所含该种重金属元素量占燃料中该种重金属元素量的比重；
p——入炉危险废物占入炉物料的比例，wt.％；
Cw——入炉危险废物中该种重金属元素含量，mg/kg；
Cf——入炉煤中该种重金属元素含量，mg/kg。
优选的，所述的液态危险废物、固态危险废物和煤组成入炉物料；对于某一种酸性元素，入炉物料中该种酸性元素的含量限值C'酸限需小于等于该酸性元素理论含量限值C酸限；
C’酸限＝p*Cw+(1-p)*Cf (4)
式中：C酸限——入炉物料中该种酸性元素理论含量限值，mg/kg；
C标——烟气中该种酸性元素对应的酸性污染物排放限值，mg/m3；
C'酸限——入炉物料中该种酸性元素的含量限值，mg/kg；
Wy——烟气排放速率，Nm3/h；
W料——入炉物料进料速率，kg/h；
α——共处置过程产生的烟气所含该种酸性元素量占燃料中该种酸性元素量的比重；
p——入炉危险废物占入炉物料的比例，wt.％；
M元素——该种酸性元素的相对原子质量；
M气体——该种酸性元素对应酸性气体的相对分子质量；
Cw——入炉危险废物中该种酸性元素含量，mg/kg；
Cf——入炉煤中该种酸性元素含量，mg/kg。
优选的，所述的液态危险废物、固态危险废物和煤组成入炉物料；入炉物料进料速率W料需满足，
且入炉物料低位发热量Qar，neth大于等于11.720kJ；其中
Qar,neth＝p*Qar,netw+(1-p)*Qar,netf (6)
式中：P——室燃炉的发电功率，MW；
η——室燃炉的全厂总效率，％；
Qar，netw——入炉危险废物低位发热量，kJ/kg；
Qar，netf——入炉煤低位发热量，kJ/kg；
Qar，neth——入炉物料低位发热量kJ/kg；
p——入炉危险废物占入炉物料的比例，wt.％。
当需要同时关注入炉物料中重金属、酸性元素和热值限制，以使得烟气排放符合标准，且处置过程顺利进行时，则只需入炉物料同时满足上述三个要求即可。
本发明实现了液态和固态危险废物分别进料的室燃炉共处置危险废物焚烧装置，解决了室燃炉焚烧装置只能燃烧化石燃料(如煤)以及固体废弃物(如污水污泥)的不足，实现了危险废物的无害化和能量再利用，液态危险废物给料装置和固态危险废物给料装置分别独立运行，低热值液态危险废物无法独立燃烧时也可同时运行，既保证了室燃炉共处置危险废物焚烧***的稳定运行，也保证了固态和液态危险废物的即时焚烧处置。
附图说明
图1为室燃炉共处置危险废物焚烧***结构示意图：
图中，室燃炉炉膛1、燃烧器2、雾化燃烧器3、燃烬风口4、水冷壁5、尾部烟道6、排渣装置7、煤仓8、固态危险废物料仓9、给煤机10、磨煤机11、一次风机12、二次风机13、液态危险废物料罐14、液态危险废物给料泵15、固体进料口16、液体进料口17。
具体实施方式
如图1所示，室燃炉共处置危险废物焚烧***包括室燃炉焚烧装置本体和给料***；室燃炉焚烧装置包括室燃炉炉膛1、燃烧器2、雾化燃烧器3、燃烬风口4、水冷壁5、尾部烟道6、排渣装置7；炉膛1下部设置有燃烧器2、雾化燃烧器3和燃烬风口4，炉膛1的上部炉墙布置有水冷壁5并与尾部烟道6相连，炉膛1底部设有排渣装置7；给料***包括煤仓8、固态危险废物料仓9、给煤机10、磨煤机11、一次风机12、二次风机13、液态危险废物料罐14、液态危险废物给料泵15、固体进料口16、液体进料口17；煤仓8和固态危险废物料仓9通过给煤机10与磨煤机11相连接，通过一次风机12将磨制后的固体燃料送入固体进料口16，二次风由二次风机13送入固体进料口16助燃，液态危险废物料罐14通过液态危险废物给料泵15与液体进料口17相连。
室燃炉共处置危险废物的焚烧方法是：液态危险废物由液体进料口17进入雾化燃烧器3，通过炉膛1内高温烟气将雾化的液态危险废物点燃；固态危险废物通过给煤机10与煤一起送入磨煤机11，由一次风机12将磨制后的固体燃料通过固体进料口16送入燃烧器2，二次风由二次风机13通过固体进料口16送入燃烧器2助燃，通过炉膛1内高温烟气将危险废物和煤粉点燃；燃烬风通过燃烬风口4送入炉膛助燃，燃烬风量控制在总风量的8％-15％；液体危险废物、固体危险废物和煤粉在炉膛内燃烧，产生的烟气向上流动，通过炉膛1的喉部进入尾部烟道6，保证烟气在炉膛1内停留时间大于2s；燃烧过程中炉膛1温度在1100℃以上，热量由水冷壁5为主的受热面吸收再利用，燃尽的危险废物残渣与煤渣落入排渣装置7排出；足够长的停留时间和高温环境使危险废物充分焚烧，实现危险废物无害化以及能量再利用。
因此，本发明提供的室燃炉共处置焚烧技术，实现了液态和固态危险废物在室燃炉内共焚烧，解决了室燃炉焚烧装置只能燃烧化石燃料(如煤)以及固体废弃物(如污水污泥)的问题，室燃炉共处置焚烧后的烟气达到危险废物焚烧污染控制标准(GB18484-2001)，实现了危险废物的无害化与能源化再利用。

Claims (5)

1.一种室燃炉共处置危险废物焚烧***，其特征在于包括室燃炉焚烧装置和给料***；室燃炉焚烧装置包括室燃炉炉膛(1)、燃烧器(2)、雾化燃烧器(3)、燃烬风口(4)、水冷壁(5)、尾部烟道(6)、排渣装置(7)；炉膛(1)下部设置有燃烧器(2)、雾化燃烧器(3)和燃烬风口(4)，炉膛(1)的上部炉墙布置有水冷壁(5)并与尾部烟道(6)相连，炉膛(1)底部设有排渣装置(7)；给料***包括煤仓(8)、固态危险废物料仓(9)、给煤机(10)、磨煤机(11)、一次风机(12)、二次风机(13)、液态危险废物料罐(14)、液态危险废物给料泵(15)、固体进料口(16)、液体进料口(17)；煤仓(8)和固态危险废物料仓(9)通过给煤机(10)与磨煤机(11)的进料口相连接，一次风机(12)与磨煤机(11)的进风口相连，磨煤机(11)的出料口与固体进料口(16)相连，二次风由二次风机(13)送入固体进料口(16)助燃，液态危险废物料罐(14)通过液态危险废物给料泵(15)与液体进料口(17)相连。
2.一种使用如权利要求1所述***的室燃炉共处置危险废物的焚烧方法，其特征在于液态危险废物由液体进料口(17)进入雾化燃烧器(3)，通过炉膛(1)内高温烟气将雾化的液态危险废物点燃；固态危险废物通过给煤机(10)与煤一起送入磨煤机(11)，由一次风机(12)将磨制后的固体燃料通过固体进料口(16)送入燃烧器(2)，二次风由二次风机(13)通过固体进料口(16)送入燃烧器(2)助燃，通过炉膛(1)内高温烟气将危险废物和煤粉点燃；燃烬风通过燃烬风口(4)送入炉膛助燃，燃烬风量控制在总风量的8％-15％；液体危险废物、固体危险废物和煤粉在炉膛内燃烧，产生的烟气向上流动，通过炉膛(1)的喉部进入尾部烟道(6)，保证烟气在炉膛(1)内停留时间大于2s；燃烧过程中炉膛(1)温度在1100℃以上，热量由水冷壁(5)为主的受热面吸收再利用，燃尽的危险废物残渣与煤渣落入排渣装置(7)排出；足够长的停留时间和高温环境使危险废物充分焚烧，实现危险废物无害化以及能量再利用。
3.根据权利要求2所述焚烧方法，其特征在于所述的液态危险废物、固态危险废物和煤组成入炉物料；对于某一种重金属元素，入炉物料中该种重金属元素的含量限值C'重限需小于等于该重金属元素的理论含量限值C重限；
C’重限＝p*Cw+(1-p)*Cf (2)
式中：C重限——入炉物料中该种重金属元素理论含量限值，mg/kg；
C标——烟气中该种重金属元素污染物大气排放物限值，mg/m3；
C'重限——入炉物料中该种重金属元素含量限值，mg/kg；
Wy——烟气排放速率，Nm3/h；
W料——入炉物料进料速率，kg/h；
α——共处置过程产生的烟气所含该种重金属元素量占燃料中该种重金属元素量的比重；
p——入炉危险废物占入炉物料的比例，wt.％；
Cw——入炉危险废物中该种重金属元素含量，mg/kg；
Cf——入炉煤中该种重金属元素含量，mg/kg。
4.根据权利要求2所述焚烧方法，其特征在于所述的液态危险废物、固态危险废物和煤组成入炉物料；对于某一种酸性元素，入炉物料中该种酸性元素的含量限值C'酸限需小于等于该酸性元素理论含量限值C酸限；
C酸限＝p*Cw+(1-p)*Cf (4)
式中：C酸限——入炉物料中该种酸性元素理论含量限值，mg/kg；
C标——烟气中该种酸性元素对应的酸性污染物排放限值，mg/m3；
C'酸限——入炉物料中该种酸性元素的含量限值，mg/kg；
Wy——烟气排放速率，Nm3/h；
W料——入炉物料进料速率，kg/h；
α——共处置过程产生的烟气所含该种酸性元素量占燃料中该种酸性元素量的比重；
p——入炉危险废物占入炉物料的比例，wt.％；
M元素——该种酸性元素的相对原子质量；
M气体——该种酸性元素对应酸性气体的相对分子质量；
Cw——入炉危险废物中该种酸性元素含量，mg/kg；
Cf——入炉煤中该种酸性元素含量，mg/kg。
5.根据权利要求2所述焚烧方法，其特征在于所述的液态危险废物、固态危险废物和煤组成入炉物料；入炉物料进料速率W料需满足，
且入炉物料低位发热量Qar，neth大于等于11.720kJ；其中Qar，neth＝p*Qar，netw+(1-p)*Qar，netf (6)
式中：P——室燃炉的发电功率，MW；
η——室燃炉的全厂总效率，％；
Qar，netw——入炉危险废物低位发热量，kJ/kg；
Qar，netf——入炉煤低位发热量，kJ/kg；
Qar，neth——入炉物料低位发热量kJ/kg；
p——入炉危险废物占入炉物料的比例，wt.％。
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