專利名稱:危險廢物的處理方法及裝置的制作方法
技術領域:
本發明涉及一種危險廢棄物處理的方法和裝置,特別是一種氣、液和固態危險廢
棄物處理的方法和裝置。
背景技術:
危險廢物是指列入國家危險廢物名錄,或根據國家規定的危險廢物鑒別標準和鑒 別方法認定的具有危險特性的廢物,其具有毒性、易燃性、爆炸性、腐蝕性、化學反應性或傳 染性。危險廢物管理已成為當今世界各國共同面臨的重大環境問題。我國是一個發展中國 家,工業和經濟快速發展,樹脂、油漆、有機溶劑、農藥以及化學新產品被廣泛地應用到各個 領域,危險廢物的產生量越來越大,不僅種類繁多、性質復雜,且產生源數量分布廣泛。據統 計,我國近年來危險廢物的年產生量大約在4000 6000萬噸,雖然其中67%的危險廢物得 到利用,但利用還不盡合理,有些還會造成二次污染,剩余的危險廢物則直接排放到自然環 境中,嚴重威脅到人們身體健康和自然生態環境。 危險廢物不同于普通的生活垃圾,隨意傾倒或棄置會對周邊大片的環境造成不可
逆轉的危害,因此需要得到及時妥善處理,而危險廢物的處理難度和處理成本也比生活垃
圾大得多。目前,安全填埋和焚燒是兩種采用較多的危險廢物處理方式。其中,安全填埋具
有投資小、工藝簡單、技術成熟及處理費用低的優點,但是由于選址難、占用面積大、填埋的
危險廢棄物并沒有進行無害化處理,殘留著大量的危險性物質,還潛伏著沼氣重金屬污染
等隱患,其垃圾滲漏液還會長久地污染地下水資源,因而國內外正在逐步減少直接填埋量。 焚燒由于具有減容量大、占地面積小的優點目前被廣泛用于危險廢物的處理。特
別是高溫焚燒,提供了一種最大程度消除危險廢物的方法,在廢物的減量化、對多種復雜有
機物的適應性等許多方面優于其它廢物處置方法,是目前解決危險廢物污染隱患的一種最
有效途徑,但是焚燒方式視爐型不同存在著燃燒不均勻,容易合成二噁英類物質的缺點,另
外由于焚燒主要利用燃油助燃,容易因一味追求經濟效益減少燃油用量而造成有害成份處
理不徹底和二次污染的問題。還由于早期國內采用的簡易焚燒爐造成嚴重二次污染及管理
水平差等歷史原因導致廣大市民對焚燒垃圾廠談虎色變,其選址困難也是危險廢物焚燒面
臨的普遍問題。
發明內容
本發明的目的是提供一種危險廢物的處理方法及裝置,要解決的技術問題是避免
二噁英類二次污染物形成,且能一次性無害化處理氣、液及固態危險廢物。
本發明采用一下技術方案一種危險廢物的處理方法,包括以下步驟一、氣態、
液態或粒度小于5mm的粉末狀有機廢物通過2 15bar的壓力,或與2 7bar壓縮空氣形
成二流體霧化形式,噴入等離子體區域,經過微秒級的時間,產生小分子可燃物;二、小分子
可燃物進入旋轉二燃室繼續燃燒,旋轉二燃室內溫度不低于120(TC,燃燒煙氣停留時間不
小于2秒,旋轉二燃室保持室體頭部朝上尾部朝下傾斜設置,其坡度為3% 5%,以小于5r/min的速度旋轉,燃燒后的無機物至旋轉二燃室尾部的出料口排出,然后廢氣進入尾氣
凈化系統經急冷、除塵、脫酸和過濾處理后經煙閨排放。 本發明的方法等離子體區溫度在2000°C以上。 本發明的方法旋轉二燃室內溫度不低于120(TC,采用通入可燃氣與氧氣的混合氣體進行燃燒來維持。 本發明的方法小分子可燃氣體進入旋轉二燃室時,加入經破碎后粒度為100mm以下的有機或/和無機固體廢棄物顆粒。 本發明的方法固體廢物在20-150Pa的條件下燃燒時間不小于2秒。 —種危險廢物的處理方法,包括以下步驟一、等離子體炬向旋轉二燃室頭部產生
等離子體;二、旋轉二燃室內加入經破碎后粒度為100mm以下的有機或/和無機固體廢棄物
顆粒,旋轉二燃室內溫度不低于1200°C,燃燒煙氣停留時間不小于2秒,旋轉二燃室保持室
體頭部朝上尾部朝下傾斜設置,其坡度為3% 5%,以小于5r/min的速度旋轉,燃燒后的
無機物至旋轉二燃室尾部的出料口排出,然后廢氣進入尾氣凈化系統經急冷、除塵、脫酸和
過濾處理后經煙閨排放。 本發明的方法旋轉二燃室內溫度不低于120(TC,采用通入可燃氣與氧氣的混合氣體進行燃燒來維持。 本發明的方法固體廢物在20-150Pa的壓力條件下燃燒時間不小于2秒。 —種危險廢物的處理裝置,所述危險廢物的處理方法裝置由等離子體反應器與旋
轉二燃室連接構成,等離子體反應器的出口與旋轉二燃室的頭部入口相連通;所述等離子
體反應器連接有噴槍、一至三個離子體炬噴頭,噴槍的延伸軸線與等離子體炬的炬心相交
于等離子體反應器的中心;所述旋轉二燃室由室體和傳動機構組成,所述室體由室體部分、
頭部及尾部連接構成,所述頭部上部設有進料口 ,所述尾部上部出口經尾氣凈化系統連接
引風機,下部設有出料口 ,所述頭部連接有燃燒器,頭部內壁設有布風管,布風管經管道連
接引風機,所述室體頭部朝上尾部朝下傾斜設置,坡度為3% 5%;所述傳動機構驅動室體
部分以小于5r/min的速度旋轉。 本發明的述等離子體反應器連接有第一熱電偶,等離子體反應器的出口結構為漸縮的喇叭口 ;所述頭部連接有第一壓力變送器,尾部連接有第二壓力變送器,所述頭部連接有第二熱電偶,尾部連接有第三熱電偶,所述頭部下部連接有火焰監測器;所述布風管為環狀管或雙排結構,其上連接有進風口和出風口 。 本發明與現有技術相比,采用等離子體熱解和燃燒組合作為危險廢物的處理反應器,處理效率高,不會產生二次污染,可以有效處理液、氣及固態等各種狀態的危險廢物。
圖1是本發明等離子體反應器的縱向剖面圖。 圖2是本發明裝置的旋轉二燃室的縱向剖面圖。 圖3是本發明裝置的旋轉二燃室的左視示意圖。 圖4是本發明裝置的環管式布風管的立體圖。 圖5是本發明裝置的雙排式布風管的立體圖。 圖6是本發明裝置的雙層插板閥的主視圖。
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圖7是圖6的俯視圖。 圖8是本發明裝置的縱向剖面結構示意圖。
圖9是含氯有機物燃燒鏈式反應圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的描述。本發明的危險廢物的處理方法,包括以下步驟 —、氣態、液態或粒度小于5mm的粉末狀有機廢物通過2 15bar左右的壓力(lbar = 100, 000Pa = 10牛頓/平方厘米),或與2 7bar壓縮空氣形成二流體霧化形式,噴入等離子體區域,等離子體區溫度在2000°C以上,經過微秒級的時間,有機廢物在等離子體區發生裂解反應,產生小分子可燃物。以最難降解的含氯有機物說明其作用機理,如圖9所示,常規燃燒為鏈式反應,可燃廢物在02作用下,分子鏈中較弱的鍵首先斷裂產生自由基,繼而通過一系列自由基的鏈式反應不斷地將廢物降解轉化為C02和H20等無害成分。在此過程中高反應活性的自由基0H 和H 對徹底迅速地摧毀廢物起到至關重要的作用。在高溫環境中含氯有機廢物受熱分解產生含氯元素的氣相物質,它能按圖9所示參與燃燒鏈式反應中,不斷地捕獲自由基OH'和H',并促進*0* 、0H'和H'的復合,新產生的自由基C1 活性很低,從而中斷了燃燒鏈式反應。因此C1往往作為滅火劑的主要成分,用焚燒的方式處理此有機物時必須加入大量的輔助燃料將其溫度升高至1200°C以上,而等離子體則不依賴于自由基的存在,高度電離化的氣體產生的高溫瞬間能將有機物迅速裂解為無毒的小分子物質。引入等離子體區的等離子體炬帶入部分空氣,有機廢物反應后的產物為小分子可燃物H2、 C0、烷烴、烯烴和少量炭黑。 二、等離子體反應器產生的小分子可燃物進入旋轉二燃室繼續燃燒,經破碎后粒度為100mm以下的有機或/和無機固體廢棄物,直接進入旋轉二燃室,通過旋轉二燃室頭部的布風管,通入可燃氣與氧氣的混合氣體進行燃燒,使旋轉二燃室內溫度不低于1200°C,固體廢物在20-150Pa的微負壓條件下燃燒,一方面為減少能量損失,另一方面防止有害氣體向外界泄露。旋轉二燃室保持室體頭部朝上尾部朝下傾斜設置,旋轉二燃室的長度和直徑視廢棄物處理量而定,保證煙氣停留時間不小于2s,其坡度為3% 5%,以小于5r/min的速度旋轉,使有機物經旋動攪拌在旋轉二燃室內充分燃燒,燃燒后的無機物至旋轉二燃室尾部的出料口排出,廢氣進入尾氣凈化系統,按現有技術經急冷、除塵、脫酸和過濾處理后經煙閨達標排放。 如果僅有步驟一的氣態、液態或粉末態的有機物,采用等離子體熱解反應器與旋轉二燃室組合的方式處理。如果僅有步驟二的固體廢棄物而無步驟一的有機物,則不需要采用等離子體反應器,等離子體炬直接替代旋轉二燃室頭部的燃燒器,提供廢棄物處理所需能量。 通過調節引風機頻率從而調節旋轉二燃室內的負壓,避免廢氣向環境不可控泄露。 由于等離子體反應器內產生的主要產物^、 CO的火焰溫度比燃油高的多,因此更有利于投入旋轉二燃室的固體有機物充分反應,且等離子體炬不同于燃燒機,不僅局部高溫能使有機物在極短時間內裂解,其中產生的自由基還能抑制二噁英類二次污染物質的合
6成甚至能分解已有的二噁英類物質。 固體廢物在旋轉二燃室內邊旋轉邊反應,攪拌充分,燃燒效果良好。經過高溫處理后殘渣從尾部出料口排出,尾氣進入凈化系統,按現有技術方法經急冷、除塵、脫酸和過濾進一步處理后達標排放,從而一次性無害化處理氣態、液態和固態危險廢物。
如圖8所示,本發明的危險廢物的處理裝置,由等離子體反應器1與旋轉二燃室5連接構成,等離子體反應器1的出口與旋轉二燃室5的頭部入口相連通。
如圖l所示,等離子體反應器l由碳鋼外殼、外殼外部的保溫棉及外殼內的防腐耐高溫的耐火材料內襯組成,碳鋼厚度根據室體的長度與內徑的比例按低壓容器的現有技術規范來選取,保溫棉厚度不小于20mm,內襯采用碳化硅、石墨等能在還原或貧氧氣氛下使用且能耐受驟熱的耐火材料,厚度為不小于20mm。等離子體反應器1連接有噴槍2、離子體炬3噴頭和第一熱電偶4。為防止等離子體炬3的火焰燒等離子體反應器1壁,噴槍2的延伸軸線與等離子體炬3的炬心相交于等離子體反應器1的中心,等離子體炬3可根據需要設置一個至三個。為了防止工作過程中生成的少量炭黑在等離子體反應器l內沉積,等離子體反應器l的出口結構為漸縮的喇叭口,有利于提高風速,從而將炭黑帶出等離子體反應器l。第一熱電偶4用于監測等離子體反應器1內的溫度。氣、液態和粉末狀有機廢物通過噴槍2噴入有耐火防腐內襯的等離子體反應器1內,在等離子體炬3炬心附近在300(TC以上高溫區發生反應。如果在絕氧情況下反應,生成的產物主要為C、 H2、 C0、烷烴和烯烴,大量的炭黑容易在等離子體反應器1內沉積而導致堵塞,由于等離子體炬3帶入部分空氣,使大部分C生成C0,貧氧環境的產物主要為C0、H2、烷烴、烯烴及少量炭黑。
如圖2和圖3所示,旋轉二燃室5由室體和傳動機構6組成,室體由室體部分5-l、頭部5-2及尾部5-3連接構成。頭部5-2上部設有進料口 7,尾部5_3上部出口經尾氣凈化系統16連接引風機17,下部設有出料口8。頭部5-2連接有燃燒器9。頭部5-2連接有第一壓力變送器IO,尾部5-3連接有第二壓力變送器12。頭部5-2連接有第二熱電偶11,尾部5-3連接有第三熱電偶13。頭部5-2下部連接有火焰監測器14,頭部5-2內壁設有布風管15,布風管15經管道連接引風機17。室體部分、頭部及尾部采用鋼桶,其厚度根據室體的長度與內徑的比例按低壓容器的現有技術規范來選取,內襯耐火高鋁材料,整個室體能夠承受140(T高溫及氧化環境,以確保旋轉二燃室5長期連續運行。室體頭部朝上尾部朝下傾斜設置,坡度為3% 5%,其長度視處理量而定,確保煙氣停留時間不小于2s,室體5-1安裝在軸承5-4上,在傳動機構6的動力作用下以小于5r/min的速度慢速旋轉,傳動機構6采用電機和減速機構。旋轉二燃室5為順流布置,即危險廢物物料與來自等離子體反應器的煙氣氣體流動方向沿F方向一致,均從頭部往尾部方向流動。固體廢棄物由進料口 7進入旋轉二燃室,由于旋轉二燃室本身有3% 5%的坡度,有機廢物在此螺旋前進并氧化燃燒,無機廢物成為殘渣后從尾部出料口 8排出。 旋轉二燃室5內的工況是可控的,為了保持室體內溫度一直工作在不低于120(TC,通過第二熱電偶11和第三熱電偶13監測室體內部溫度,當溫度低于此溫度時,采用輕油燃燒器9補充熱量,確保有機廢物在此充分燃燒。通過第一壓力變送器IO及第二壓力變送器12監測室體內部壓力,調整引風機17的頻率使其保持在20-150Pa的微負壓,一方面減少能量損失,另一方面防止有害氣體向外界泄露。通過火焰檢測器14準確判斷旋轉二燃室5內的燃燒情況,保持旋轉二燃室5內工況穩定。旋轉二燃室5頭部設有布風管15,通入可燃氣與氧氣的混合氣體進行燃燒,使等離子體反應器1生成的可燃氣體在頭部充分燃燒,其熱量可供固體廢物燃燒,產生的煙氣通過尾氣凈化系統16凈化后由引風機17抽至煙囪排放。 如圖4所示,布風管15為環狀管,其上連接有進風口 18和出風口 19,出風口 19沿周向排列,以利于室內燃燒充分。布風管15用碳鋼材料制成,為了防止燒蝕,整體需要埋入耐火材料中,出風口 19與耐火材料內緣平齊。 如圖5所示,布風管15為雙排結構,每排上連接有進風口 18和出風口 19,出風口19沿直線排列,以利于室內燃燒充分。布風管15用碳鋼材料制成,為了防止燒蝕,整體需要埋入耐火材料中,出風口 19與耐火材料內緣平齊。 如圖6和圖7所示,進料口 7及出料口 8設有氣動雙層插板閥。氣動雙層插板閥包括帶有連接法蘭20的閥體22、設在閥體22內的閥板21,閥板21的開啟采用氣缸26驅動。連接閥板21的閥桿24經密封座23、連接套25連接氣缸26。閥體22連接有閥體框架29,閥體框架29上安裝氣缸固定支架27,氣缸26固定在氣缸固定支架27上。閥桿24外套有套管28。采用氣動雙層插板閥的目的是可以減少不可控的進氣量,防止旋轉二燃室5工況不穩定時投料導致內部火焰外竄,再者,在出料口處發生熔融物粘在閥板21上的情況時可憑借插板退回時的沖量將其清除。 實施例1,等離子體源的功率調節范圍為60 180kW,噴槍液體流量為21/min或粉末2kg/min,等離子體反應器尺寸為①430X950mm,等離子體反應器的出口內徑為①200mm,旋轉二燃室室體為圓筒狀,尺寸為①1600 X 6000mm,燃燒器采用北京百得燃燒器技術有限公司BTL 14型燃燒器,火焰監測器采用煙臺海融電力技術有限公司的LY2000型火焰監測器,壓力變送器采用廈門安東電子有限公司LU-CDRS型壓力變送器,熱電偶采用S分度鉑銠-鉑裝配型,進料口口徑為為①200mm,出料口尺寸為250X250mm,尾氣凈化系統采用福州綠杰環保工程有限公司8T急冷系統、江蘇康潔環境工程有限公司LQMC-32X5型布袋除塵系統、蘇州艾特斯環保材料有限公司SCR-FMV-50X型填料脫酸系統和V0C-FMH-50型固定碳床吸附系統組合而成,引風機采用臺灣頂裕科技股份有限公司XS007型風機。
權利要求
一種危險廢物的處理方法,包括以下步驟一、氣態、液態或粒度小于5mm的粉末狀有機廢物通過2~15bar的壓力,或與2~7bar壓縮空氣形成二流體霧化形式,噴入等離子體區域,經過微秒級的時間,產生小分子可燃物;二、小分子可燃物進入旋轉二燃室繼續燃燒,旋轉二燃室內溫度不低于1200℃,燃燒煙氣停留時間不小于2秒,旋轉二燃室保持室體頭部朝上尾部朝下傾斜設置,其坡度為3%~5%,以小于5r/min的速度旋轉,燃燒后的無機物至旋轉二燃室尾部的出料口排出,然后廢氣進入尾氣凈化系統經急冷、除塵、脫酸和過濾處理后經煙囪排放。
2. 根據權利要求1所述的危險廢物的處理方法,其特征在于所述等離子體區溫度在 200(TC以上。
3. 根據權利要求2所述的危險廢物的處理方法,其特征在于所述旋轉二燃室內溫度不低于120(TC,采用通入可燃氣與氧氣的混合氣體進行燃燒來維持。
4. 根據權利要求3所述的危險廢物的處理方法,其特征在于所述小分子可燃氣體進 入旋轉二燃室時,加入經破碎后粒度為100mm以下的有機或/和無機固體廢棄物顆粒。
5. 根據權利要求4所述的危險廢物的處理方法,其特征在于所述固體廢物在 20-150Pa的條件下燃燒時間不小于2秒。
6. —種危險廢物的處理方法,包括以下步驟一、等離子體炬向旋轉二燃室頭部產生 等離子體;二、旋轉二燃室內加入經破碎后粒度為100mm以下的有機或/和無機固體廢棄物 顆粒,旋轉二燃室內溫度不低于1200°C,燃燒煙氣停留時間不小于2秒,旋轉二燃室保持室 體頭部朝上尾部朝下傾斜設置,其坡度為3% 5%,以小于5r/min的速度旋轉,燃燒后的 無機物至旋轉二燃室尾部的出料口排出,然后廢氣進入尾氣凈化系統經急冷、除塵、脫酸和 過濾處理后經煙閨排放。
7. 根據權利要求6所述的危險廢物的處理方法,其特征在于所述旋轉二燃室內溫度 不低于120(TC,采用通入可燃氣與氧氣的混合氣體進行燃燒來維持。
8. 根據權利要求7所述的危險廢物的處理方法,其特征在于所述固體廢物在 20-150Pa的壓力條件下燃燒時間不小于2秒。
9. 一種危險廢物的處理裝置,其特征在于所述危險廢物的處理方法裝置由等離子體 反應器(1)與旋轉二燃室(5)連接構成,等離子體反應器(1)的出口與旋轉二燃室(5)的 頭部入口相連通;所述等離子體反應器(1)連接有噴槍(2)、一至三個離子體炬(3)噴頭, 噴槍(2)的延伸軸線與等離子體炬(3)的炬心相交于等離子體反應器(1)的中心;所述旋 轉二燃室(5)由室體和傳動機構(6)組成,所述室體由室體部分(5-1)、頭部(5-2)及尾部 (5-3)連接構成,所述頭部(5-2)上部設有進料口 (7),所述尾部(5-3)上部出口經尾氣凈 化系統(16)連接引風機(17),下部設有出料口 (8),所述頭部(5-2)連接有燃燒器(9),頭 部(5-2)內壁設有布風管(15),布風管(15)經管道連接引風機(17),所述室體頭部朝上尾 部朝下傾斜設置,坡度為3% 5%;所述傳動機構(6)驅動室體部分(5-1)以小于5r/min 的速度旋轉。
10. 根據權利要求9所述的危險廢物的處理裝置,其特征在于所述等離子體反應器 (1)連接有第一熱電偶(4),等離子體反應器(1)的出口結構為漸縮的喇叭口 ;所述頭部 (5-2)連接有第一壓力變送器(IO),尾部(5-3)連接有第二壓力變送器(12),所述頭部 (5-2)連接有第二熱電偶(ll),尾部(5-3)連接有第三熱電偶(13),所述頭部(5-2)下部連接有火焰監測器(14);所述布風管(15)為環狀管或雙排結構,其上連接有進風口 (18)和 出風口 (19)。
全文摘要
本發明公開了一種危險廢物的處理方法及裝置,要解決的技術問題是避免二噁英類二次污染物形成。本發明的方法包括氣態、液態或粉末狀有機廢物噴入等離子體區域,產生小分子可燃物,進入旋轉二燃室繼續燃燒,燃燒后的無機物至尾部的出料口排出,廢氣進入尾氣凈化系統經急冷、除塵、脫酸和過濾處理后排放。本發明的裝置由等離子體反應器與旋轉二燃室連接構成,等離子體反應器連接有噴槍、離子體炬噴頭,旋轉二燃室由室體和傳動機構組成,旋轉二燃室以小于5r/min的速度旋轉。本發明與現有技術相比,采用等離子體熱解和燃燒組合作為危險廢物的處理反應器,處理效率高,不會產生二次污染,可以有效處理液、氣及固態等各種狀態的危險廢物。
文檔編號F23G7/00GK101776272SQ20101012273
公開日2010年7月14日 申請日期2010年3月11日 優先權日2010年3月11日
發明者劉鐵成, 蔡伶俐, 馬江艷 申請人:深圳市邁科瑞環境科技有限公司