一種室燃爐共處置危險廢物焚燒系統及其方法與流程
2023-05-08 03:21:21
本發明涉及廢棄物的室燃爐焚燒共處置技術，尤其涉及一種室燃爐共處置危險廢物焚燒系統及其方法。
背景技術：
根據中國統計年鑑數據，2014年全國工業固體廢物產生量為325620.02萬噸，其中危險廢物產生量為3633.52萬噸，綜合利用量、處置量、貯存量分別為2061.80萬噸、929.02萬噸、690.62萬噸，綜合處置利用率為82.3％。總體上，我國工業固體廢物和危險廢物的產量逐年遞增，而相應的處置能力有限，導致綜合處置利用率處於較低水平。
目前，國際上危險廢物的處置技術已有近百種。在發達國家，由於土地資源限制和環保法規要求，焚燒法成為最廣泛的廢物處置方式。目前，歐盟、美國和日本等發達國家已經廣泛利用室燃爐共處置汙水汙泥和固體回收燃料(SRF)，不僅可以實現廢物的減量化和無害化，而且可以最大程度回收廢物的能量並替代部分化石燃料。上世紀80年代起，以美國EPA為代表的西方發達國家已經開展利用室燃鍋爐共處置危險廢物技術的研究與應用，但我國的危險廢物共處置焚燒技術尚處於起步階段。我國電站鍋爐以室燃爐為主，室燃爐具有處置量大，環保配套設備齊全，安全可靠性高，負荷適應性強等優點，其爐內的高溫為焚燒共處置危險廢物提供了可能。因此，設計一種合理的室燃爐共處置危險廢物的焚燒裝置很有必要。
技術實現要素：
本發明的目的是克服室燃爐焚燒裝置只能燃燒化石燃料(如煤)以及固體廢棄物(如汙水汙泥)的不足，提供一種室燃爐共處置危險廢物焚燒系統及其方法。
室燃爐共處置危險廢物焚燒系統包括室燃爐焚燒裝置和給料系統；室燃爐焚燒裝置包括室燃爐爐膛、燃燒器、霧化燃燒器、燃燼風口、水冷壁、尾部煙道、排渣裝置；爐膛下部設置有燃燒器、霧化燃燒器和燃燼風口，爐膛的上部爐牆布置有水冷壁並與尾部煙道相連，爐膛底部設有排渣裝置；給料系統包括煤倉、固態危險廢物料倉、給煤機、磨煤機、一次風機、二次風機、液態危險廢物料罐、液態危險廢物給料泵、固體進料口、液體進料口；煤倉和固態危險廢物料倉通過給煤機與磨煤機的進料口相連接，一次風機與磨煤機的進風口相連，磨煤機的出料口與固體進料口相連，二次風由二次風機送入固體進料口助燃，液態危險廢物料罐通過液態危險廢物給料泵與液體進料口相連。
所述系統的室燃爐共處置危險廢物的焚燒方法是：液態危險廢物由液體進料口進入霧化燃燒器，通過爐膛內高溫煙氣將霧化的液態危險廢物點燃；固態危險廢物通過給煤機與煤一起送入磨煤機，由一次風機將磨製後的固體燃料通過固體進料口送入燃燒器，二次風由二次風機通過固體進料口送入燃燒器助燃，通過爐膛內高溫煙氣將危險廢物和煤粉點燃；燃燼風通過燃燼風口送入爐膛助燃，燃燼風量控制在總風量的8％-15％；液體危險廢物、固體危險廢物和煤粉在爐膛內燃燒，產生的煙氣向上流動，通過爐膛的喉部進入尾部煙道，保證煙氣在爐膛內停留時間大於2s；燃燒過程中爐膛溫度在1100℃以上，熱量由水冷壁為主的受熱面吸收再利用，燃盡的危險廢物殘渣與煤渣落入排渣裝置排出；足夠長的停留時間和高溫環境使危險廢物充分焚燒，實現危險廢物無害化以及能量再利用。
優選的，所述的液態危險廢物、固態危險廢物和煤組成入爐物料；對於某一種重金屬元素，入爐物料中該種重金屬元素的含量限值C'重限需小於等於該重金屬元素的理論含量限值C重限；
C』重限＝p*Cw+(1-p)*Cf (2)
式中：C重限——入爐物料中該種重金屬元素理論含量限值，mg/kg；
C標——煙氣中該種重金屬元素汙染物大氣排放物限值，mg/m3；
C'重限——入爐物料中該種重金屬元素含量限值，mg/kg；
Wy——煙氣排放速率，Nm3/h；
W料——入爐物料進料速率，kg/h；
α——共處置過程產生的煙氣所含該種重金屬元素量佔燃料中該種重金屬元素量的比重；
p——入爐危險廢物佔入爐物料的比例，wt.％；
Cw——入爐危險廢物中該種重金屬元素含量，mg/kg；
Cf——入爐煤中該種重金屬元素含量，mg/kg。
優選的，所述的液態危險廢物、固態危險廢物和煤組成入爐物料；對於某一種酸性元素，入爐物料中該種酸性元素的含量限值C'酸限需小於等於該酸性元素理論含量限值C酸限；
C』酸限＝p*Cw+(1-p)*Cf (4)
式中：C酸限——入爐物料中該種酸性元素理論含量限值，mg/kg；
C標——煙氣中該種酸性元素對應的酸性汙染物排放限值，mg/m3；
C'酸限——入爐物料中該種酸性元素的含量限值，mg/kg；
Wy——煙氣排放速率，Nm3/h；
W料——入爐物料進料速率，kg/h；
α——共處置過程產生的煙氣所含該種酸性元素量佔燃料中該種酸性元素量的比重；
p——入爐危險廢物佔入爐物料的比例，wt.％；
M元素——該種酸性元素的相對原子質量；
M氣體——該種酸性元素對應酸性氣體的相對分子質量；
Cw——入爐危險廢物中該種酸性元素含量，mg/kg；
Cf——入爐煤中該種酸性元素含量，mg/kg。
優選的，所述的液態危險廢物、固態危險廢物和煤組成入爐物料；入爐物料進料速率W料需滿足，
且入爐物料低位發熱量Qar，neth大於等於11.720kJ；其中
Qar,neth＝p*Qar,netw+(1-p)*Qar,netf (6)
式中：P——室燃爐的發電功率，MW；
η——室燃爐的全廠總效率，％；
Qar，netw——入爐危險廢物低位發熱量，kJ/kg；
Qar，netf——入爐煤低位發熱量，kJ/kg；
Qar，neth——入爐物料低位發熱量kJ/kg；
p——入爐危險廢物佔入爐物料的比例，wt.％。
當需要同時關注入爐物料中重金屬、酸性元素和熱值限制，以使得煙氣排放符合標準，且處置過程順利進行時，則只需入爐物料同時滿足上述三個要求即可。
本發明實現了液態和固態危險廢物分別進料的室燃爐共處置危險廢物焚燒裝置，解決了室燃爐焚燒裝置只能燃燒化石燃料(如煤)以及固體廢棄物(如汙水汙泥)的不足，實現了危險廢物的無害化和能量再利用，液態危險廢物給料裝置和固態危險廢物給料裝置分別獨立運行，低熱值液態危險廢物無法獨立燃燒時也可同時運行，既保證了室燃爐共處置危險廢物焚燒系統的穩定運行，也保證了固態和液態危險廢物的即時焚燒處置。
附圖說明
圖1為室燃爐共處置危險廢物焚燒系統結構示意圖：
圖中，室燃爐爐膛1、燃燒器2、霧化燃燒器3、燃燼風口4、水冷壁5、尾部煙道6、排渣裝置7、煤倉8、固態危險廢物料倉9、給煤機10、磨煤機11、一次風機12、二次風機13、液態危險廢物料罐14、液態危險廢物給料泵15、固體進料口16、液體進料口17。
具體實施方式
如圖1所示，室燃爐共處置危險廢物焚燒系統包括室燃爐焚燒裝置本體和給料系統；室燃爐焚燒裝置包括室燃爐爐膛1、燃燒器2、霧化燃燒器3、燃燼風口4、水冷壁5、尾部煙道6、排渣裝置7；爐膛1下部設置有燃燒器2、霧化燃燒器3和燃燼風口4，爐膛1的上部爐牆布置有水冷壁5並與尾部煙道6相連，爐膛1底部設有排渣裝置7；給料系統包括煤倉8、固態危險廢物料倉9、給煤機10、磨煤機11、一次風機12、二次風機13、液態危險廢物料罐14、液態危險廢物給料泵15、固體進料口16、液體進料口17；煤倉8和固態危險廢物料倉9通過給煤機10與磨煤機11相連接，通過一次風機12將磨製後的固體燃料送入固體進料口16，二次風由二次風機13送入固體進料口16助燃，液態危險廢物料罐14通過液態危險廢物給料泵15與液體進料口17相連。
室燃爐共處置危險廢物的焚燒方法是：液態危險廢物由液體進料口17進入霧化燃燒器3，通過爐膛1內高溫煙氣將霧化的液態危險廢物點燃；固態危險廢物通過給煤機10與煤一起送入磨煤機11，由一次風機12將磨製後的固體燃料通過固體進料口16送入燃燒器2，二次風由二次風機13通過固體進料口16送入燃燒器2助燃，通過爐膛1內高溫煙氣將危險廢物和煤粉點燃；燃燼風通過燃燼風口4送入爐膛助燃，燃燼風量控制在總風量的8％-15％；液體危險廢物、固體危險廢物和煤粉在爐膛內燃燒，產生的煙氣向上流動，通過爐膛1的喉部進入尾部煙道6，保證煙氣在爐膛1內停留時間大於2s；燃燒過程中爐膛1溫度在1100℃以上，熱量由水冷壁5為主的受熱面吸收再利用，燃盡的危險廢物殘渣與煤渣落入排渣裝置7排出；足夠長的停留時間和高溫環境使危險廢物充分焚燒，實現危險廢物無害化以及能量再利用。
因此，本發明提供的室燃爐共處置焚燒技術，實現了液態和固態危險廢物在室燃爐內共焚燒，解決了室燃爐焚燒裝置只能燃燒化石燃料(如煤)以及固體廢棄物(如汙水汙泥)的問題，室燃爐共處置焚燒後的煙氣達到危險廢物焚燒汙染控制標準(GB18484-2001)，實現了危險廢物的無害化與能源化再利用。