一種懸浮態流化水解含氯含矽廢棄物焚燒裝置的製作方法

2023-12-05 08:24:51 3

專利名稱：一種懸浮態流化水解含氯含矽廢棄物焚燒裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於多晶矽、有機矽化工廠含氯含矽廢棄物處理環保技術領域，具體涉及一種懸浮態流化水解含氯含矽廢棄物焚燒裝置。
背景技術：
目前，國內多晶矽和有機矽廠數量眾多，生產中副產了大量含氯矽的廢棄物需要處理，這些物質極大的汙染了環境，且處理難度很大。特別是廢漿渣，它是一種黑色、帶有刺激性氣味並具有強烈腐蝕性的固液混合物。溫度升高，廢漿渣組分中的高沸物容易氣化；溫度降低，廢漿渣流動性差、液固分層、固體結塊。
目前一般處理方法是水解之後進行簡單的填埋處理，這種方法運行成本高(消耗大量的鹼來中和)，安全隱患多(水解生成的可燃氣體易爆)，處理後的填埋處理也同樣會汙染環境。採用焚燒方法處理多晶矽廢棄物是一種比較徹底的處理方式，目前也得到了一定的應用，根據目前工程經驗處理煙氣淨化後HCl去除率達99%，煙氣粉塵含量小，煙氣排放達到國家標準。但從目前的技術來看，焚燒處理廢漿渣仍然存在一些問題，具體為( I)含氯矽廢液焚燒不夠徹底，焚燒產物中含碳量高，現有焚燒爐無法進行含氯矽廢棄物焚燒處理；(2)含氯含矽廢棄物本身熱值極高，燃燒時在焚燒爐內容易形成局部高溫區，生成的SiO2軟化、結疤，堵塞爐膛和燃燒器，甚至發生焚燒爐被熔融SiO2堵死事故，被迫停爐；(3)煙氣中的SiO2不易捕集，導致對煙氣的餘熱回收難度增大。

發明內容
本發明的目的是針對現有技術中的不足，提供一種懸浮態流化水解含氯含矽廢棄物焚燒裝置。實現本發明目的的技術方案一種懸浮態流化水解含氯含矽廢棄物焚燒裝置，其包括燃燒器、溼熱煙氣發生爐、流化床焚燒爐、轉接段和旋風分離器；其中，燃燒器連接在溼熱煙氣發生爐的前端；燃燒器包括固定在溼熱煙氣發生爐前端的燃燒器殼體，在燃燒器殼體圓周上開有一級助燃空氣入口 ；輔助燃料燃燒器穿過燃燒器殼體且端部置於溼熱煙氣發生爐的前端火道內，同時在輔助燃料燃燒器的端部設有穩焰器；溼熱煙氣發生爐固定在若干個起支撐作用的鞍座上；溼熱煙氣發生爐的爐殼前端上、距離燃燒器一定距離處布置若干支工業水噴槍，若干支工業水噴槍在圓周上成幾何均布分布與溼熱煙氣發生爐的上半圓周；在溼熱煙氣發生爐的爐殼上、距離工業水噴槍一定距離處沿圓周設置若干個二級助燃空氣分配環管，在每個二級助燃空氣分配環管內、溼熱煙氣發生爐的爐殼上開設若干排、呈幾何均勻分布的多個二級助燃空氣噴口 ；溼熱煙氣發生爐的爐膛後部內設置花牆，通過花牆將溼熱煙氣發生爐的爐膛分為前燃燒室和後燃燒室；在溼熱煙氣發生爐上、前燃燒室位置處開設人孔；
流化床焚燒爐的底部風室入口連接溼熱煙氣發生爐的後燃燒室出口 ；在流化床焚燒爐的下部布置若干個廢棄物給料口 ；在流化床焚燒爐的爐殼上、距離廢棄物給料口一定距離處沿圓周設置若干個冷卻風分配環管，在每個冷卻風分配環管內、流化床焚燒爐的爐殼上開設若單排、呈幾何均勻分布多個冷卻風噴口 ；流化床焚燒爐頂部出口與轉接段入口固定連接，轉接段出口與旋風分離器入口固定連接；旋風分離器頂部為高溫煙氣出口，底部為清灰口。如上所述的一種懸浮態流化水解含氯含矽廢棄物焚燒裝置，其所述的溼熱煙氣發生爐、流化床焚燒爐、轉接段和旋風分離器的爐殼內側圓周依次設置了隔熱層和耐火層；所述的爐殼厚度為12 20mm ;所述的耐火層由厚度為250 350mm的高鋁磚砌築；所述的隔熱層由厚度為114 250_的粘土或高招質隔熱耐火磚砌築。如上所述的一種懸浮態流化水解含氯含矽廢棄物焚燒裝置，其所述的燃燒器為燃氣燃燒器、燃油燃燒器或油氣聯合燃燒器。
如上所述的一種懸浮態流化水解含氯含矽廢棄物焚燒裝置，其所述的花牆為方型耐火磚砌築，或者為圓環狀耐火磚砌築，厚度為250 350mm。如上所述的一種懸浮態流化水解含氯含矽廢棄物焚燒裝置，其所述的二級助燃空氣分配環管的數量為I 3個，每個二級助燃空氣分配環管內、在溼熱煙氣發生爐的爐殼上開設3飛排、呈幾何均勻分布8 20個二級助燃空氣噴口 ；各排二級助燃空氣噴口口孔徑不同，同排二級助燃空氣噴口孔徑相同。如上所述的一種懸浮態流化水解含氯含矽廢棄物焚燒裝置，其所述的廢棄物給料口沿流化床焚燒爐的爐體圓周幾何均布I 5個。如上所述的一種懸浮態流化水解含氯含矽廢棄物焚燒裝置，其所述的轉接段為90度轉向彎頭狀。如上所述的一種懸浮態流化水解含氯含矽廢棄物焚燒裝置，其所述的溼熱煙氣發生爐為臥式設備，所述的流化床焚燒爐為立式設備。如上所述的一種懸浮態流化水解含氯含矽廢棄物焚燒裝置，其所述的冷卻風分配環管的數量為I 3個，每個冷卻風分配環管內、流化床焚燒爐的爐殼上開設單排呈幾何均勻分布8 24個冷卻風噴口。如上所述的一種懸浮態流化水解含氯含矽廢棄物焚燒裝置，其所述的旋風分離器根據分離效果設置數量在I 2個，當採用2個旋風分離器時採用並聯方式連接。本發明的效果在於本發明所述的一種懸浮態流化水解含氯含矽廢棄物焚燒裝置
應用含氯矽廢棄物焚燒水解技術，充分考慮含氯矽廢棄物的特殊物性-水解特性，先用
溼熱煙氣發生爐產生富含水蒸氣的熱風，然後該溼熱風進入流化床焚燒爐同含氯含矽廢棄物直接接觸混合，由於含氯含矽廢棄物的易水解特性，兩者在流化床焚燒爐內迅速發生水解，實現含氯矽廢棄物的無害化處理。本發明設計合理，提高了單位體積設備的處理效率，相對於傳統焚燒技術，本發明大大降低了整體設備的尺寸。以多晶矽廢棄物為例，採用本發明，設備和投資是傳統焚燒裝置的50-70%即可，具有十分廣泛的推廣價值。


圖I為本發明所述的一種懸浮態流化水解含氯含矽廢棄物焚燒裝置結構示意圖。
圖中1.火道；2.燃燒器殼體；3.輔助燃料燃燒器；4.穩焰器；5. —級助燃空氣入口 ；6.工業水噴槍；7.爐殼；8.隔熱層；9.耐火層；10.燃燒器；11.廢棄物給料口 ；12.冷卻風分配環管；13.冷卻風噴口 ；14.高溫煙氣出口 ；15.清灰口 ；16.花牆；17. 二級助燃空氣噴口 ；18. 二級助燃空氣分配環管；19.人孔；20.溼熱煙氣發生爐；21.鞍座；30.流化床焚燒爐；40.轉接段；50.旋風分離器。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明所述的一種懸浮態流化水解含氯含矽廢棄物焚燒裝置作進一步說明。如圖I所示，本發明所述的一種懸浮態流化水解含氯含矽廢棄物焚燒裝置，其主要包括燃燒器10、溼熱煙氣發生爐20、流化床焚燒爐30、轉接段40和旋風分離器50。溼熱煙氣發生爐20為臥式設備，形狀為常用的圓形狀或方形狀(也可為其他形狀)。流化床焚燒爐30為立式設備，形狀為常用的圓形狀或方形狀(也可為其他形狀)。轉接段40形狀為常用的圓形狀或方形狀(也可為其他形狀)，旋風分離器50形狀為常用的圓形狀。 燃燒器10連接在溼熱煙氣發生爐20的前端。燃燒器10包括法蘭連接固定在溼熱煙氣發生爐20前端的燃燒器殼體2，在燃燒器殼體2圓周上開有一級助燃空氣入口 5。輔助燃料燃燒器3穿過燃燒器殼體2且端部置於溼熱煙氣發生爐20的前端火道I內，同時在輔助燃料燃燒器3的端部設有穩焰器4。溼熱煙氣發生爐20固定在若干個起支撐作用的碳鋼製成的鞍座21上。溼熱煙氣發生爐20的爐殼前端上、距離燃燒器10 —定距離處布置若干支工業水噴槍6,若干支工業水噴槍6在圓周上成幾何均布分布與溼熱煙氣發生爐20的上半圓周。在溼熱煙氣發生爐
20的爐殼上、距離工業水噴槍6 —定距離處沿圓周設置I 3個二級助燃空氣分配環管18(例如I個、2個或3個)，在每個二級助燃空氣分配環管18內、溼熱煙氣發生爐20的爐殼上開設3飛排、呈幾何均勻分布的8 20個二級助燃空氣噴口 17 (例如3排、每排6個二級助燃空氣噴口 17 ;或者2排、每排4個二級助燃空氣噴口 17 ;或5排、每排4個二級助燃空氣噴口 17)。各排二級助燃空氣噴口 17 口孔徑不同，同排二級助燃空氣噴口 17孔徑相同。二級助燃空氣噴口 17形狀可為常用的圓形狀或方形狀，也可為其他形狀。溼熱煙氣發生爐20的爐膛後部內設置花牆16，通過花牆16將溼熱煙氣發生爐20的爐膛分為前燃燒室和後燃燒室。在溼熱煙氣發生爐20上、前燃燒室位置處開設人孔19。花牆16為方型耐火磚砌築，或者為圓環狀耐火磚砌築，厚度為250 350mm (例如250mm、300mm或者350mm)。花牆16的設置使高溫氣流進一步整流，使各股氣流進一步混合，實現氣流分布均勻。流化床焚燒爐30的底部風室入口連接溼熱煙氣發生爐20的後燃燒室出口。在流化床焚燒爐30的下部布置I 5個廢棄物給料口 11 (例如I個、3個或5個)。廢棄物給料口 11沿流化床焚燒爐30的爐體圓周幾何均布，形狀可為常用的圓形狀或方形狀，也可為其他形狀。在流化床焚燒爐30的爐殼上、距離廢棄物給料口 11 一定距離(例如20(Tl000mm)處沿圓周設置I 3個冷卻風分配環管12 (例如I個、2個或3個)，在每個冷卻風分配環管12內、流化床焚燒爐30的爐殼上開設若單排、呈幾何均勻分布8 24個冷卻風噴口 13(例如8個、15個或24個)。冷卻風噴口 13形狀可為常用的圓形狀或方形狀，也可為其他形狀。流化床焚燒爐30頂部出口與90度轉向彎頭狀的轉接段40入口固定連接，轉接段40出口與旋風分離器50入口固定連接。旋風分離器50頂部為高溫煙氣出口 14，底部為清灰口 15。旋風分離器50根據分離效果設置數量在I 2個，當採用2個旋風分離器50時採用並聯方式連接。上述燃燒器10為燃氣燃燒器、燃油燃燒器或油氣聯合燃燒器。上述溼熱煙氣發生爐20、流化床焚燒爐30、轉接段40和旋風分離器50的爐殼7內側圓周依次設置了隔熱層8和耐火層9。所述的爐殼7厚度為12 20mm(例如12mm、18mm或者20mm)。所述的耐火層9由厚度為250 350mm的高鋁磚砌築(例如250mm、300mm或者350mm)。所述的隔熱層8由厚度為114 250mm的粘土或高招質隔熱耐火磚砌築(例如114mm、200mm或者250mm)。本發明所述的一種懸浮態流化水解含氯含矽廢棄物焚燒裝置工作原理 環境空氣從一級助燃空氣入口 5作為一次風進入燃燒器殼體2內，輔助燃料通過輔助燃料燃燒器3進入燃燒器10內的火道I中，一次風與輔助燃料在火道I混合燃燒產生高溫煙氣。高溫煙氣進入溼熱煙氣發生爐20的前燃燒室內。工業水通過工業水噴槍6噴入溼熱煙氣發生爐20的前燃燒室內，工業水在高溫煙氣氣流中蒸發成水蒸汽。高溫溼熱煙氣(1000 120(TC)從溼熱煙氣發生爐20後端出口進入流化床焚燒爐30底部風室，經風室頂部文丘裡結構加速後進入流化床焚燒爐30下部作為含氯含矽廢棄物水解生成的固體顆粒的流化風。含氯含矽廢棄物通過廢棄物給料口 11從流化床焚燒爐30下部圓周上幾點同時給入爐內，與流化床焚燒爐30下部來的流化高溫溼熱煙氣順流接觸並發生如下水解反應(以SiCl4為例)SiCl4+2H20=Si02+4HCl廢棄物給料口 11可根據實際給料量沿流化床焚燒爐30圓周方向環形布置合適數量的給料口。冷氣從流化床焚燒爐30下部圓周上的冷卻風噴口 13噴入爐膛，與爐膛內水解反應後生成的高溫水解煙氣混合，降低水解煙氣溫度，從而實現溼熱煙氣發生爐20爐膛出口煙氣溫度為1100 1200°C工況。生成SiO2固態顆粒被水解煙氣流化成懸浮狀態，通過流化床焚燒爐30經轉接段40進入旋風分離器50進行氣固分離。分離後的高溫煙氣從高溫煙氣出口 14進入後系統，高溫煙氣中除掉的灰渣從清灰口 15排出。本發明裝置採用懸浮流態化技術將焚燒產物SiO2懸浮起來，保證能順利、連續將生成的SiO2帶出流化床焚燒爐，大大改善了含氯矽廢棄物無害化處理效果。發明應用流態化原理，有效避免現存焚燒技術中產物SiO2堵塞焚燒爐的狀況，對廢棄物的適應性好，廢氣、廢液和廢固三種形式均能處理。流化床焚燒爐內水解溫度低，SiO2X熔融態，耐火材料要求低，設備初次投資省，維護費用低。含氯含矽廢棄物在流化床焚燒爐內與水蒸汽發生反應，Cl元素不存在氧化反應，產物主要為HC1，大大減少了較難吸收處理的Cl2。流化床焚燒爐採用循環冷卻風可以調節高溫溼熱煙氣溫度以適應水解溫度要求，同時大大降低氮氧化物排放，提高熱效率，降低環境汙染。本發明設計合理，提高了單位體積設備的處理效率，相對於傳統焚燒工藝，本發明大大降低了整體設備的尺寸。以多晶矽廢棄物為例，採用本發明，設備和投資是傳統焚燒裝置的50-70%即可，具有十分廣泛的推廣價值。
權利要求
1.一種懸浮態流化水解含氯含矽廢棄物焚燒裝置，其特徵在於該裝置包括燃燒器(10)、溼熱煙氣發生爐(20)、流化床焚燒爐(30)、轉接段(40)和旋風分離器(50);其中，燃燒器(10)連接在溼熱煙氣發生爐(20)的前端；燃燒器(10)包括固定在溼熱煙氣發生爐(20)前端的燃燒器殼體(2)，在燃燒器殼體(2)圓周上開有ー級助燃空氣入口(5);輔助燃料燃燒器(3)穿過燃燒器殼體(2)且端部置於溼熱煙氣發生爐(20)的前端火道(O內，同時在輔助燃料燃燒器(3)的端部設有穩焰器(4)； 溼熱煙氣發生爐(20 )固定在若干個起支撐作用的鞍座(21)上；溼熱煙氣發生爐(20 )的爐殼前端上、距離燃燒器(10) —定距離處布置若干支エ業水噴槍(6),若干支エ業水噴槍(6)在圓周上成幾何均布分布與溼熱煙氣發生爐(20)的上半圓周；在溼熱煙氣發生爐(20)的爐殼上、距離エ業水噴槍(6) —定距離處沿圓周設置若干個ニ級助燃空氣分配環管(18)，在每個ニ級助燃空氣分配環管(18)內、溼熱煙氣發生爐(20)的爐殼上開設若干排、呈幾何均勻分布的多個ニ級助燃空氣噴ロ(17)； 溼熱煙氣發生爐(20)的爐膛後部內設置花牆(16)，通過花牆(16)將溼熱煙氣發生爐(20)的爐膛分為前燃燒室和後燃燒室；在溼熱煙氣發生爐(20)上、前燃燒室位置處開設人孔(19)； 流化床焚燒爐(30)的底部風室入口連接溼熱煙氣發生爐(20)的後燃燒室出口 ；在流化床焚燒爐(30)的下部布置若干個廢棄物給料ロ(11);在流化床焚燒爐(30)的爐殼上、距離廢棄物給料ロ(11) 一定距離處沿圓周設置若干個冷卻風分配環管(12)，在每個冷卻風分配環管(12)內、流化床焚燒爐(30)的爐殼上開設若單排、呈幾何均勻分布多個冷卻風噴ロ(13)； 流化床焚燒爐(30 )頂部出口與轉接段(40 )入口固定連接，轉接段(40 )出口與旋風分離器(50)入口固定連接； 旋風分離器(50)頂部為高溫煙氣出口(14)，底部為清灰ロ(15)。
2.根據權利要求I所述的ー種懸浮態流化水解含氯含矽廢棄物焚燒裝置，其特徵在於所述的溼熱煙氣發生爐(20)、流化床焚燒爐(30)、轉接段(40)和旋風分離器(50)的爐殼(7 )內側圓周依次設置了隔熱層(8 )和耐火層(9 );所述的爐殼(7 )厚度為12 20mm ;所述的耐火層(9)由厚度為250 350mm的高鋁磚砌築；所述的隔熱層(8)由厚度為114 250mm的粘土或高招質隔熱耐火磚砌築。
3.根據權利要求I所述的ー種懸浮態流化水解含氯含矽廢棄物焚燒裝置，其特徵在於所述的燃燒器(10)為燃氣燃燒器、燃油燃燒器或油氣聯合燃燒器。
4.根據權利要求I所述的ー種懸浮態流化水解含氯含矽廢棄物焚燒裝置，其特徵在於所述的花牆(16)為方型耐火磚砌築，或者為圓環狀耐火磚砌築，厚度為250 350mm。
5.根據權利要求I所述的ー種懸浮態流化水解含氯含矽廢棄物焚燒裝置，其特徵在於所述的ニ級助燃空氣分配環管(18)的數量為I 3個，每個ニ級助燃空氣分配環管(18)內、在溼熱煙氣發生爐(20)的爐殼上開設3飛排、呈幾何均勻分布8 20個ニ級助燃空氣噴ロ(17);各排ニ級助燃空氣噴ロ(17) ロ孔徑不同，同排ニ級助燃空氣噴ロ(17)孔徑相同。
6.根據權利要求I所述的ー種懸浮態流化水解含氯含矽廢棄物焚燒裝置，其特徵在於所述的廢棄物給料ロ(11)沿流化床焚燒爐(30)的爐體圓周幾何均布I 5個。
7.根據權利要求I所述的ー種懸浮態流化水解含氯含矽廢棄物焚燒裝置，其特徵在於所述的轉接段(40)為90度轉向彎頭狀。
8.根據權利要求I所述的ー種懸浮態流化水解含氯含矽廢棄物焚燒裝置，其特徵在於所述的溼熱煙氣發生爐(20)為臥式設備，所述的流化床焚燒爐(30)為立式設備。
9.根據權利要求I所述的ー種懸浮態流化水解含氯含矽廢棄物焚燒裝置，其特徵在於所述的冷卻風分配環管(12)的數量為I 3個，每個冷卻風分配環管(12)內、流化床焚燒爐(30)的爐殼上開設單排呈幾何均勻分布8 24個冷卻風噴ロ(13)。
10.根據權利要求I所述的ー種懸浮態流化水解含氯含矽廢棄物焚燒裝置，其特徵在幹所述的旋風分離器(50 )根據分離效果設置數量在I 2個，當採用2個旋風分離器(50 )時採用並聯方式連接。
全文摘要
本發明提供一種懸浮態流化水解含氯含矽廢棄物焚燒裝置。它包括燃燒器、溼熱煙氣發生爐、流化床焚燒爐、轉接段和旋風分離器；其中，燃燒器連接在溼熱煙氣發生爐的前端；流化床焚燒爐的底部風室入口連接溼熱煙氣發生爐的後燃燒室出口；流化床焚燒爐頂部出口與轉接段入口固定連接，轉接段出口與旋風分離器入口固定連接；旋風分離器頂部為高溫煙氣出口，底部為清灰口。本發明設計合理，提高了單位體積設備的處理效率，相對於傳統焚燒技術，本發明大大降低了整體設備的尺寸。
文檔編號F23G7/00GK102679369SQ20121015126
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月15日 優先權日2012年5月15日
發明者周皓, 姜振華, 李永勝, 李超, 王軍, 羅劍 申請人:北京航天動力研究所, 北京航天石化技術裝備工程公司