本發(fā)明涉及廢棄物的室燃爐焚燒共處置技術(shù)，尤其涉及一種室燃爐共處置危險(xiǎn)廢物焚燒系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
根據(jù)中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)，2014年全國(guó)工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量為325620.02萬(wàn)噸，其中危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生量為3633.52萬(wàn)噸，綜合利用量、處置量、貯存量分別為2061.80萬(wàn)噸、929.02萬(wàn)噸、690.62萬(wàn)噸，綜合處置利用率為82.3％?？傮w上，我國(guó)工業(yè)固體廢物和危險(xiǎn)廢物的產(chǎn)量逐年遞增，而相應(yīng)的處置能力有限，導(dǎo)致綜合處置利用率處于較低水平。
目前，國(guó)際上危險(xiǎn)廢物的處置技術(shù)已有近百種。在發(fā)達(dá)國(guó)家，由于土地資源限制和環(huán)保法規(guī)要求，焚燒法成為最廣泛的廢物處置方式。目前，歐盟、美國(guó)和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)廣泛利用室燃爐共處置污水污泥和固體回收燃料(SRF)，不僅可以實(shí)現(xiàn)廢物的減量化和無(wú)害化，而且可以最大程度回收廢物的能量并替代部分化石燃料。上世紀(jì)80年代起，以美國(guó)EPA為代表的西方發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開展利用室燃鍋爐共處置危險(xiǎn)廢物技術(shù)的研究與應(yīng)用，但我國(guó)的危險(xiǎn)廢物共處置焚燒技術(shù)尚處于起步階段。我國(guó)電站鍋爐以室燃爐為主，室燃爐具有處置量大，環(huán)保配套設(shè)備齊全，安全可靠性高，負(fù)荷適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，其爐內(nèi)的高溫為焚燒共處置危險(xiǎn)廢物提供了可能。因此，設(shè)計(jì)一種合理的室燃爐共處置危險(xiǎn)廢物的焚燒裝置很有必要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)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(如污水污泥)的不足，提供一種室燃爐共處置危險(xiǎn)廢物焚燒系統(tǒng)及其方法。
室燃爐共處置危險(xiǎn)廢物焚燒系統(tǒng)包括室燃爐焚燒裝置和給料系統(tǒng)；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(fēng)口、水冷壁、尾部煙道、排渣裝置；爐膛下部設(shè)置有燃燒器、霧化燃燒器和燃燼風(fēng)口，爐膛的上部爐墻布置有水冷壁并與尾部煙道相連，爐膛底部設(shè)有排渣裝置；給料系統(tǒng)包括煤倉(cāng)、固態(tài)危險(xiǎn)廢物料倉(cāng)、給煤機(jī)、磨煤機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、液態(tài)危險(xiǎn)廢物料罐、液態(tài)危險(xiǎn)廢物給料泵、固體進(jìn)料口、液體進(jìn)料口；煤倉(cāng)和固態(tài)危險(xiǎn)廢物料倉(cāng)通過(guò)給煤機(jī)與磨煤機(jī)的進(jìn)料口相連接，一次風(fēng)機(jī)與磨煤機(jī)的進(jìn)風(fēng)口相連，磨煤機(jī)的出料口與固體進(jìn)料口相連，二次風(fēng)由二次風(fēng)機(jī)送入固體進(jìn)料口助燃，液態(tài)危險(xiǎn)廢物料罐通過(guò)液態(tài)危險(xiǎn)廢物給料泵與液體進(jìn)料口相連。
所述系統(tǒng)的室燃爐共處置危險(xiǎn)廢物的焚燒方法是：液態(tài)危險(xiǎn)廢物由液體進(jìn)料口進(jìn)入霧化燃燒器，通過(guò)爐膛內(nèi)高溫?zé)煔鈱㈧F化的液態(tài)危險(xiǎn)廢物點(diǎn)燃；固態(tài)危險(xiǎn)廢物通過(guò)給煤機(jī)與煤一起送入磨煤機(jī)，由一次風(fēng)機(jī)將磨制后的固體燃料通過(guò)固體進(jìn)料口送入燃燒器，二次風(fēng)由二次風(fēng)機(jī)通過(guò)固體進(jìn)料口送入燃燒器助燃，通過(guò)爐膛內(nèi)高溫?zé)煔鈱⑽ｋU(xiǎn)廢物和煤粉點(diǎn)燃；燃燼風(fēng)通過(guò)燃燼風(fēng)口送入爐膛助燃，燃燼風(fēng)量控制在總風(fēng)量的8％-15％；液體危險(xiǎn)廢物、固體危險(xiǎn)廢物和煤粉在爐膛內(nèi)燃燒，產(chǎn)生的煙氣向上流動(dòng)，通過(guò)爐膛的喉部進(jìn)入尾部煙道，保證煙氣在爐膛內(nèi)停留時(shí)間大于2s；燃燒過(guò)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(xiǎn)廢物殘?jiān)c煤渣落入排渣裝置排出；足夠長(zhǎng)的停留時(shí)間和高溫環(huán)境使危險(xiǎn)廢物充分焚燒，實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)廢物無(wú)害化以及能量再利用。
優(yōu)選的，所述的液態(tài)危險(xiǎn)廢物、固態(tài)危險(xiǎn)廢物和煤組成入爐物料；對(duì)于某一種重金屬元素，入爐物料中該種重金屬元素的含量限值C'重限需小于等于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(biāo)——煙氣中該種重金屬元素污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(jìn)料速率，kg/h；
α——共處置過(guò)程產(chǎn)生的煙氣所含該種重金屬元素量占燃料中該種重金屬元素量的比重；
p——入爐危險(xiǎn)廢物占入爐物料的比例，wt.％；
Cw——入爐危險(xiǎn)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(yōu)選的，所述的液態(tài)危險(xiǎn)廢物、固態(tài)危險(xiǎn)廢物和煤組成入爐物料；對(duì)于某一種酸性元素，入爐物料中該種酸性元素的含量限值C'酸限需小于等于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(biāo)——煙氣中該種酸性元素對(duì)應(yīng)的酸性污染物排放限值，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(jìn)料速率，kg/h；
α——共處置過(guò)程產(chǎn)生的煙氣所含該種酸性元素量占燃料中該種酸性元素量的比重；
p——入爐危險(xiǎn)廢物占入爐物料的比例，wt.％；
M元素——該種酸性元素的相對(duì)原子質(zhì)量；
M氣體——該種酸性元素對(duì)應(yīng)酸性氣體的相對(duì)分子質(zhì)量；
Cw——入爐危險(xiǎn)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(yōu)選的，所述的液態(tài)危險(xiǎn)廢物、固態(tài)危險(xiǎn)廢物和煤組成入爐物料；入爐物料進(jìn)料速率W料需滿足，
且入爐物料低位發(fā)熱量Qar，neth大于等于11.720kJ；其中
Qar,neth＝p*Qar,netw+(1-p)*Qar,netf (6)
式中：P——室燃爐的發(fā)電功率，MW；
η——室燃爐的全廠總效率，％；
Qar，netw——入爐危險(xiǎn)廢物低位發(fā)熱量，kJ/kg；
Qar，netf——入爐煤低位發(fā)熱量，kJ/kg；
Qar，neth——入爐物料低位發(fā)熱量kJ/kg；
p——入爐危險(xiǎn)廢物占入爐物料的比例，wt.％。
當(dāng)需要同時(shí)關(guān)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(biāo)準(zhǔn)，且處置過(guò)程順利進(jìn)行時(shí)，則只需入爐物料同時(shí)滿足上述三個(gè)要求即可。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了液態(tài)和固態(tài)危險(xiǎn)廢物分別進(jìn)料的室燃爐共處置危險(xiǎn)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(如污水污泥)的不足，實(shí)現(xiàn)了危險(xiǎn)廢物的無(wú)害化和能量再利用，液態(tài)危險(xiǎn)廢物給料裝置和固態(tài)危險(xiǎn)廢物給料裝置分別獨(dú)立運(yùn)行，低熱值液態(tài)危險(xiǎn)廢物無(wú)法獨(dú)立燃燒時(shí)也可同時(shí)運(yùn)行，既保證了室燃爐共處置危險(xiǎn)廢物焚燒系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，也保證了固態(tài)和液態(tài)危險(xiǎn)廢物的即時(shí)焚燒處置。
附圖說(shuō)明
圖1為室燃爐共處置危險(xiǎn)廢物焚燒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖：
圖中，室燃爐爐膛1、燃燒器2、霧化燃燒器3、燃燼風(fēng)口4、水冷壁5、尾部煙道6、排渣裝置7、煤倉(cāng)8、固態(tài)危險(xiǎn)廢物料倉(cāng)9、給煤機(jī)10、磨煤機(jī)11、一次風(fēng)機(jī)12、二次風(fēng)機(jī)13、液態(tài)危險(xiǎn)廢物料罐14、液態(tài)危險(xiǎn)廢物給料泵15、固體進(jìn)料口16、液體進(jìn)料口17。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，室燃爐共處置危險(xiǎn)廢物焚燒系統(tǒng)包括室燃爐焚燒裝置本體和給料系統(tǒng)；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(fēng)口4、水冷壁5、尾部煙道6、排渣裝置7；爐膛1下部設(shè)置有燃燒器2、霧化燃燒器3和燃燼風(fēng)口4，爐膛1的上部爐墻布置有水冷壁5并與尾部煙道6相連，爐膛1底部設(shè)有排渣裝置7；給料系統(tǒng)包括煤倉(cāng)8、固態(tài)危險(xiǎn)廢物料倉(cāng)9、給煤機(jī)10、磨煤機(jī)11、一次風(fēng)機(jī)12、二次風(fēng)機(jī)13、液態(tài)危險(xiǎn)廢物料罐14、液態(tài)危險(xiǎn)廢物給料泵15、固體進(jìn)料口16、液體進(jìn)料口17；煤倉(cāng)8和固態(tài)危險(xiǎn)廢物料倉(cāng)9通過(guò)給煤機(jī)10與磨煤機(jī)11相連接，通過(guò)一次風(fēng)機(jī)12將磨制后的固體燃料送入固體進(jìn)料口16，二次風(fēng)由二次風(fēng)機(jī)13送入固體進(jìn)料口16助燃，液態(tài)危險(xiǎn)廢物料罐14通過(guò)液態(tài)危險(xiǎn)廢物給料泵15與液體進(jìn)料口17相連。
室燃爐共處置危險(xiǎn)廢物的焚燒方法是：液態(tài)危險(xiǎn)廢物由液體進(jìn)料口17進(jìn)入霧化燃燒器3，通過(guò)爐膛1內(nèi)高溫?zé)煔鈱㈧F化的液態(tài)危險(xiǎn)廢物點(diǎn)燃；固態(tài)危險(xiǎn)廢物通過(guò)給煤機(jī)10與煤一起送入磨煤機(jī)11，由一次風(fēng)機(jī)12將磨制后的固體燃料通過(guò)固體進(jìn)料口16送入燃燒器2，二次風(fēng)由二次風(fēng)機(jī)13通過(guò)固體進(jìn)料口16送入燃燒器2助燃，通過(guò)爐膛1內(nèi)高溫?zé)煔鈱⑽ｋU(xiǎn)廢物和煤粉點(diǎn)燃；燃燼風(fēng)通過(guò)燃燼風(fēng)口4送入爐膛助燃，燃燼風(fēng)量控制在總風(fēng)量的8％-15％；液體危險(xiǎn)廢物、固體危險(xiǎn)廢物和煤粉在爐膛內(nèi)燃燒，產(chǎn)生的煙氣向上流動(dòng)，通過(guò)爐膛1的喉部進(jìn)入尾部煙道6，保證煙氣在爐膛1內(nèi)停留時(shí)間大于2s；燃燒過(guò)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(xiǎn)廢物殘?jiān)c煤渣落入排渣裝置7排出；足夠長(zhǎng)的停留時(shí)間和高溫環(huán)境使危險(xiǎn)廢物充分焚燒，實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)廢物無(wú)害化以及能量再利用。
因此，本發(fā)明提供的室燃爐共處置焚燒技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了液態(tài)和固態(tài)危險(xiǎn)廢物在室燃爐內(nèi)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(如污水污泥)的問(wèn)題，室燃爐共處置焚燒后的煙氣達(dá)到危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)(GB18484-2001)，實(shí)現(xiàn)了危險(xiǎn)廢物的無(wú)害化與能源化再利用。