專利名稱：高含鹽量工業(yè)有機廢液的流化床焚燒方法
技術領域：
本發(fā)明屬于工業(yè)有毒有害廢液的無害化、資源化處理技術，尤其為實現(xiàn)高含鹽量工業(yè)有機廢液的流化床焚燒方法。
背景技術：
隨著中國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，我國工業(yè)廢液的排放量呈逐年增長的趨勢。2004年，全國工業(yè)廢液排放量為221.1億噸，比2000年增加了13.85％。工業(yè)廢液對環(huán)境造成日益嚴重的污染，控制工業(yè)廢液污染已成為包括中國在內(nèi)的全球性環(huán)境保護熱點問題。
工業(yè)廢液以所含組分性質(zhì)可分為有機廢液和無機廢液。有機廢液還可進一步分成以下3類(1)不含鹵素有機廢液。該類廢液中的有機化合物僅含有C、H、O，有時還含有S，廢液含水較少時可作為燃料，燃燒產(chǎn)物主要為CO2、H2O和SO2；(2)含鹵素有機廢液。廢液中的有機化合物包括四氯化碳、氯乙烯、溴甲烷等，廢液焚燒后將產(chǎn)生單質(zhì)鹵素或鹵化氫(HF、HCl、HBr等)；(3)高含鹽有機廢液(含鹽量大于5％)。含有高濃度無機鹽或有機鹽，這種廢液焚燒后會產(chǎn)生熔鹽。有機廢液不易生物降解、毒性大、固含物濃度高，是廢水處理的難點。
工業(yè)廢液常用的處置方式有生物降解、化學解毒、地表池塘和焚燒等。近年來，盡管工業(yè)廢液的生物、化學處理技術有了很大的發(fā)展，但迄今為止，對某些穩(wěn)定的有毒有害物質(zhì)，化學解毒法效率不高，又很難(或不能)生物降解，多數(shù)治理方法其實質(zhì)是一種濃縮技術。濃縮后的廢液，其毒性有增無減。
焚燒法作為工業(yè)廢液的一種處理方法具有許多不可替代的優(yōu)點，它不僅能將有毒有害物質(zhì)經(jīng)高溫氧化分解為無害物質(zhì)，徹底實現(xiàn)廢液的無害化處置，并可回收廢液所含的能量，達到廢物資源化的目的。
工業(yè)廢液焚燒裝置主要有液體噴射爐、回轉窯和流化床三類。與前2種焚燒爐相比，流化床焚燒技術具有以下顯著優(yōu)點①爐內(nèi)氣固混合強烈，溫度場分布均勻，燃燒穩(wěn)定，因此廢液焚燒徹底、二惡英排放量極低；②采用低溫、分級燃燒技術，氮氧化物及重金屬排放量低；③可實現(xiàn)低成本爐內(nèi)脫硫、脫氯；④能燃用各種劣質(zhì)輔助燃料，燃燒效率高；⑤燃燒強度高，單位截面的廢液處理量大，結構緊湊，占地面積??；⑥爐內(nèi)無機械傳動裝置，運行可靠。
雖然流化床焚燒技術有上述顯著優(yōu)點，但在處理含鹽有機廢液(特別是含鹽量高于5％)時存在以下2個根本性的技術障礙一是床層結焦問題。含鹽有機廢液中通常含有各種鈉鹽或鉀鹽，如Na2SO4、Na2CO3、NaCl、K2SO4、K2CO3、KCl等，這些鹽分會與床料發(fā)生反應生成低熔點的共晶體(熔點通常在680℃以下)，而為確保有毒、有害物質(zhì)的徹底氧化分解，燃燒溫度一般需保持在800℃以上。因此，如不采取有效技術措施，在焚燒高含鹽有機廢液時會造成床層嚴重結焦，使焚燒無法正常進行。
二是焚燒爐廢熱回收裝置受熱面的積鹽、堵塞問題。在焚燒過程中，鈉鹽、鉀鹽等無機鹽會融化并以微滴(包裹有部分細灰)的形態(tài)被煙氣帶出爐膛進入廢熱回收裝置。目前，焚燒爐的廢熱回收裝置通常采用純對流煙管式受熱面，微鹽滴與煙氣一起直接沖刷相對溫度較低的受熱面壁面，導致鹽分在受熱面上凝固、沉積，造成受熱面的嚴重積鹽、積灰，并常常引起煙管的堵塞，使余熱回收裝置嚴重偏離設計運行工況，甚至導致焚燒爐停爐。
如何合理解決流化床焚燒高含鹽量有機廢液的上述2個根本性技術障礙，是將先進的流化床焚燒技術應用于高含鹽量有機廢液無害化和資源化處理領域的關鍵，這也是本發(fā)明著力解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
技術問題本發(fā)明的目的是提供一種運行可靠、環(huán)境友好的高含鹽量工業(yè)有機廢液的流化床焚燒方法，解決流化床焚燒高含鹽量有機廢液時的床層結焦問題和焚燒爐廢熱回收裝置受熱面的積鹽、堵塞問題，并確保有毒、有害物質(zhì)的徹底焚燒。
技術方案本發(fā)明的高含鹽量工業(yè)有機廢液的流化床焚燒方法是將高含鹽量有機廢液經(jīng)噴槍霧化為粒徑小于10μm的超細霧滴后分別噴入焚燒爐本體的密相區(qū)上部和稀相區(qū)下部，密相區(qū)和稀相區(qū)的溫度控制在800～900℃；煤或其它輔助燃料經(jīng)螺旋給料系統(tǒng)從密相區(qū)上部加入爐內(nèi)，燃燒過程中產(chǎn)生的爐渣經(jīng)排渣機由爐底排出；高溫煙氣從稀相區(qū)上部的出口進入下排式分離器，然后進入由輻射受熱面和對流受熱面串聯(lián)組成的廢熱回收裝置；廢熱回收裝置排出的煙氣經(jīng)布袋除塵器除塵和洗滌塔洗滌后經(jīng)引風機由煙囪排入大氣。對含氯、含苯類有機物的廢液，通過爐內(nèi)加石灰石和尾部噴入活性炭及布袋除塵的方法進行爐內(nèi)脫氯和二惡英的捕集。所焚燒的高含鹽量工業(yè)有機廢液的含鹽量大于5％。由輻射受熱面和對流受熱面串聯(lián)組成的廢熱回收裝置中，輻射受熱面區(qū)煙速控制在1.4m/s～1.6m/s，煙溫降至500℃以下后再進入對流受熱面。焚燒爐本體采用分級送風方法，一次風通過密相區(qū)底部送入焚燒爐內(nèi)，加旋二次風在稀相區(qū)的下部切向噴入焚燒爐內(nèi)。
有益效果采用本發(fā)明提供的流化床焚燒方法后，可有效解決流化床焚燒高含鹽量工業(yè)有機廢液時的床層結焦問題和廢熱回收裝置受熱面的積鹽、堵塞問題；確保廢液中有毒、有害物質(zhì)的徹底焚燒，防止二次污染；有效回收煙氣余熱。實現(xiàn)了廢物的無害化和資源化，充分發(fā)揮了流化床焚燒工藝的優(yōu)越性。因此，本發(fā)明具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益，并具有很好的推廣和應用前景。


圖1為高含鹽量工業(yè)有機廢液流化床焚燒系統(tǒng)示意圖。
圖中有空壓機1、廢液泵2、焚燒爐本體3、稀相區(qū)廢液噴槍4、密相區(qū)廢液噴槍5、螺旋給料系統(tǒng)6、油罐7、油泵8、啟動燃燒室9、鼓風機10、循環(huán)泵11、循環(huán)水池12、洗滌塔13、煙囪14、下排式分離器15、輻射受熱面16、對流受熱面17、布袋除塵器18、引風機19，爐渣A、灰B、活性炭C。
具體實施例方式
高含鹽量有機廢液流化床焚燒系統(tǒng)有焚燒爐本體3，下排式分離器15，燃油啟動燃燒系統(tǒng)包括油罐7、油泵8、啟動燃燒室9，廢液噴射系統(tǒng)包括空壓機1、廢液泵2、稀相區(qū)廢液噴槍4、密相區(qū)廢液噴槍5，螺旋給料系統(tǒng)6，廢熱回收裝置包括輻射受熱面16、對流受熱面17，布袋除塵器18，尾氣洗滌系統(tǒng)包括洗滌塔13、循環(huán)水池12、循環(huán)泵11，鼓風機10，引風機19，煙囪14。其中，焚燒爐本體3由下部的密相焚燒區(qū)和上部的稀相焚燒區(qū)構成，內(nèi)襯耐火、耐腐蝕材料。密相區(qū)內(nèi)有大量的惰性床料，經(jīng)布風裝置送入密相區(qū)的空氣使床料處于流化狀態(tài)。密相區(qū)內(nèi)的傳熱、傳質(zhì)條件十分優(yōu)越，床溫均勻、穩(wěn)定。
高含鹽量有機廢液經(jīng)噴槍霧化為粒徑小于10μm的超細霧滴后分別噴入密相區(qū)上部和稀相區(qū)下部。噴入密相區(qū)的廢液霧滴與灼熱的床料和高溫煙氣迅速混合，瞬間蒸發(fā)，廢液中的有毒有害成分迅速氧化分解。由于廢液霧滴的粒度十分細微，因此其在密相區(qū)的停留時間極短，有效防止了廢液中的鹽分在密相區(qū)的聚積和低熔點共晶體的生成，確保了密相區(qū)的正常流化和焚燒爐的正常運行。噴入稀相區(qū)的廢液霧滴在上升煙氣流的作用下隨煙氣上行，并在稀相區(qū)焚燒，其所含的鹽分不會進入密相區(qū)。焚燒爐運行過程中，密相區(qū)和稀相區(qū)的溫度控制在800～900℃。
高含鹽量有機廢液流化床焚燒爐的稀相區(qū)采取較低的煙速，控制在1.4～1.6m/s，稀相區(qū)高度在5m左右。這樣可在保證焚燒爐結構緊湊的條件下，確保煙氣的爐內(nèi)停留時間不少于3秒鐘(有機物和其它廢棄物的分解和燃盡時間一般不超過2秒)，以保證有機物和其它有毒、有害物的充分分解和完全燃燒。
煤或其它輔助燃料經(jīng)螺旋給料系統(tǒng)從密相區(qū)中部加入爐內(nèi)，在密相區(qū)和稀相區(qū)進行燃燒，為有機廢液的蒸發(fā)和氧化分解提供能量，煤燃燒后生成的爐渣可補充因揚析而引起的床料損失。燃燒過程中產(chǎn)生的爐渣經(jīng)排渣機由爐底排出。
高含鹽量有機廢液流化床焚燒爐采用分級送風方法是一次風通過密相區(qū)底部的布風板送入床內(nèi)，在保證床料良好流化的同時為有機廢液和輔助燃料的充分燃燒提供足夠的空氣；二次風在稀相區(qū)下部切向噴入爐內(nèi)，在稀相區(qū)形成旋渦氣流，加強了稀相區(qū)的大尺度擾動，使得氣體與氣體及氣體與固體間的混合十分充分，保證了有機廢液和飛離密相區(qū)的殘?zhí)碱w粒的充分燃燒。同時，切向二次風形成的旋渦氣流對揚析顆粒有一定的分離作用，可在一定程度上減少煙氣的含塵量，減輕除塵器的負荷。焚燒后的高溫煙氣(～800℃)從稀相區(qū)上部的出口進入下排式分離器，除去大部分飛灰顆粒，然后進入廢熱回收裝置。
本發(fā)明的廢熱回收裝置由輻射受熱面16和對流受熱面17串聯(lián)組成。高溫煙氣先進入輻射受熱面16與吸熱工質(zhì)進行輻射換熱，在輻射受熱面的出口，煙氣溫度降至500℃以下。在此溫度下，煙氣中所含的鹽分已充分凝固并變硬，可有效防止鹽分在下游對流受熱面17的沖刷沉積。為減輕鹽分在輻射受熱面的沉積，在該區(qū)域，煙氣的流速控制在1.5m/s左右，在輻射受熱面還布置有沉降灰排放口和人孔門，方便排灰和人工清灰。在對流受熱面中，煙氣的流速控制在15m/s左右，以保證有較高的對流傳熱系數(shù)，減少受熱面積。對流受熱面出口的煙氣溫度控制在200℃左右。廢熱回收裝置根據(jù)用戶需要生產(chǎn)熱水或蒸汽，提高了焚燒爐的經(jīng)濟性。廢熱回收裝置排出的煙氣經(jīng)布袋除塵器除塵和洗滌塔洗滌后經(jīng)引風機由煙囪排入大氣。
在某些有機廢液中，氯的含量較高。氯元素對廢熱回收裝置的受熱面有較強的高溫腐蝕作用；含氯廢液在焚燒過程中會生成HCl，它不但會對大氣造成污染，而且還提高了煙氣的露點，使廢熱回收裝置的低溫受熱面產(chǎn)生腐蝕和積灰等問題，影響焚燒爐的安全運行。更為嚴重的是，在焚燒過程中，氯元素和苯類有機物會反應生成強致癌物二惡英。在焚燒這類廢液時，本發(fā)明采用以下的綜合治理措施首先是進行爐內(nèi)脫氯在運行過程中向焚燒爐內(nèi)添加石灰石，石灰石在高溫下分解為CaO和CO2，CaO與氯元素反應生成固態(tài)的CaCl2，通過這一措施可去除部分氯元素，減少二惡英的生成。第二步是在煙氣進入布袋除塵器前噴入適量的活性炭，對二惡英進行吸附，防止其排入大氣。當輔助燃料或廢液中的含硫量較高時，同樣可以采用爐內(nèi)加石灰石的方法脫除80％左右的硫，降低煙氣中SO2的排放濃度。
例如某種工業(yè)有機廢液，其NaCl含量為10％，并含有苯類有機物及一定量的氯。用煤作輔助燃料進行焚燒處理。煤和石灰石先用破碎機破碎為粒度0～10mm的顆粒，煤和石灰石顆粒拌勻后(Ca與Cl的摩爾比為2)加入螺旋給料系統(tǒng)6的料斗。焚燒爐點火前，首先向爐內(nèi)加入350mm厚的爐渣，爐渣的粒度范圍為0～6mm。點燃啟動燃燒室9，加熱床料至500℃后通過螺旋給料系統(tǒng)6向床內(nèi)加煤和石灰石，當密相區(qū)溫度升至850℃后，通過稀相區(qū)廢液噴槍4、密相區(qū)廢液噴槍5向焚燒爐內(nèi)噴入廢液。廢液用廢液泵2輸送，并用0.5Mpa的壓縮空氣霧化，霧化氣液比為0.3。密相區(qū)溫度和稀相區(qū)溫度分別控制在850℃和810℃左右，一次風通過密相區(qū)底部的布風板送入床內(nèi)，流化風速控制在3.5m/s左右，二次風由稀相區(qū)的下部分4路切向噴入爐內(nèi)，稀相區(qū)高5m，煙速控制在1.5m/s左右。爐渣由爐膛底部的排渣口定期排放，確保床料的流化高度在1m左右。焚燒后的高溫煙氣從稀相區(qū)上部的出口進入下排式分離器15，除下的灰粒由分離器排灰口定期排出。下排式分離器出口的煙氣進入輻射受熱面16，降溫至500℃后進入煙管式對流受熱面17，對流受熱面出口的煙氣溫度控制在200℃左右。輻射受熱面和對流受熱面中的積灰定期排出。廢熱回收裝置產(chǎn)生的熱水(或蒸汽)供熱用戶使用。在對流受熱面出口煙管上，向煙道中噴入適量的活性炭細粉(粒徑小于100μm)，對焚燒過程中產(chǎn)生的少量二惡英進行吸附。尾氣經(jīng)布袋除塵器18、洗滌塔13和引風機19后由煙囪14排入大氣。
權利要求
1.一種高含鹽量工業(yè)有機廢液的流化床焚燒方法，其特征在于將高含鹽量有機廢液經(jīng)噴槍霧化為粒徑小于10μm的超細霧滴后分別噴入焚燒爐本體(3)的密相區(qū)上部和稀相區(qū)下部，密相區(qū)和稀相區(qū)的溫度控制在800～900℃；煤或其它輔助燃料經(jīng)螺旋給料系統(tǒng)(6)從密相區(qū)上部加入爐內(nèi)，燃燒過程中產(chǎn)生的爐渣經(jīng)排渣機由爐底排出；高溫煙氣從稀相區(qū)上部的出口進入下排式分離器(15)，然后進入由輻射受熱面(16)和對流受熱面(17)串聯(lián)組成的廢熱回收裝置；廢熱回收裝置排出的煙氣經(jīng)布袋除塵器(18)除塵和洗滌塔(13)洗滌后經(jīng)引風機(19)由煙囪(14)排入大氣。
2.根據(jù)權利要求1所述的高含鹽量工業(yè)有機廢液的流化床焚燒方法，其特征在于對含氯、含苯類有機物的廢液，通過爐內(nèi)加石灰石和尾部噴入活性炭及布袋除塵的方法進行爐內(nèi)脫氯和二惡英的捕集。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的高含鹽量工業(yè)有機廢液的流化床焚燒方法，其特征在于所焚燒的高含鹽量工業(yè)有機廢液的含鹽量大于5％。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的高含鹽量工業(yè)有機廢液的流化床焚燒方法，其特征在于由輻射受熱面(16)和對流受熱面(17)串聯(lián)組成的廢熱回收裝置中，輻射受熱面區(qū)煙速控制在1.4m/s～1.6m/s左右，煙溫降至500℃以下后再進入對流受熱面。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的高含鹽量工業(yè)有機廢液的流化床焚燒方法，其特征在于焚燒爐本體(3)采用分級送風方法，一次風通過密相區(qū)底部送入焚燒爐內(nèi)，加旋二次風在稀相區(qū)的下部切向噴入焚燒爐內(nèi)。
全文摘要
高含鹽量工業(yè)有機廢液的流化床焚燒處理方法屬于工業(yè)有毒有害廢液的無害化資源化處理技術，將高含鹽量有機廢液經(jīng)噴槍霧化為粒徑小于10μm的超細霧滴后分別噴入焚燒爐本體(3)的密相區(qū)上部和稀相區(qū)下部，密相區(qū)和稀相區(qū)的溫度控制在800～900℃；煤或其它輔助燃料經(jīng)螺旋給料系統(tǒng)(6)從密相區(qū)上部加入爐內(nèi)，燃燒過程中產(chǎn)生的爐渣經(jīng)排渣機由爐底排出；高溫煙氣從稀相區(qū)上部的出口進入下排式分離器(15)，然后進入由輻射受熱面(16)和對流受熱面(17)串聯(lián)組成的廢熱回收裝置；廢熱回收裝置排出的煙氣經(jīng)布袋除塵器除塵和洗滌塔(13)洗滌后經(jīng)引風機由煙囪排入大氣。該方法解決了床層結焦問題、受熱面的積鹽、堵塞問題。
文檔編號F23G7/04GK1800714SQ20061003760
公開日2006年7月12日 申請日期2006年1月4日 優(yōu)先權日2006年1月4日
發(fā)明者陳曉平, 趙長遂, 段鈺鋒, 吳新 申請人:東南大學