一种用于高硫高卤素危险废物焚烧的余热锅炉的制作方法

2021-02-25 20:02:36|

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本发明涉及危险废物处理领域，具体而言涉及一种用于高硫高卤素危险废物焚烧的余热锅炉。

背景技术：

危险废物具有腐蚀性、传染性，其中包含的有害物质会对空气、土壤、水源等生态环境造成破坏。随着科学技术的发展，危险废物的处理方法也逐渐增多，包括物理处置、固化处置、焚烧处置、填埋处置等方式，但无论采用何种处置方式，在处置过程中，都要始终坚持“减量化、无害化、资源化”的原则。

目前，焚烧是我国最常用的危险废物处理方法。随着国家经济的高速发展，高硫高卤素危废增多，高硫高卤素危险废物在焚烧过程中，碱性盐(如nacl和kcl)将部分汽化，在余热锅炉中根据高温下的蒸汽压而沉积在水冷壁上，造成水冷壁腐蚀。特别当危废的含氯量大于5％时，水冷壁的腐蚀程度快速增加，且管壁温度越高，腐蚀越严重。

因此，有必要提出一种新的用于高硫高卤素危险废物焚烧的余热锅炉，以解决上述问题。

技术实现要素：

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明提供了一种用于高硫高卤素危险废物焚烧的余热锅炉，包括：

炉体，所述炉体内包括第一温度区域和第二温度区域，所述第一温度区域的温度高于所述第二温度区域的温度；

水冷壁，所述炉体内设置有多个所述水冷壁，其中，一个或多个所述水冷壁位于所述第一温度区域，一个或多个所述水冷壁位于所述第二温度区域；

其中，所述水冷壁由管道和管道间连接机构组成，位于所述第一温度区域内的所述水冷壁的烟气侧设置有熔敷层。

进一步，所述熔敷层采用耐高温防腐材料。

进一步，所述熔敷层包括镍钴铬硅合金。

进一步，采用同轴送粉激光熔敷工艺形成所述熔敷层。

进一步，形成所述熔敷层的稀释率小于或等于3％。

进一步，所述熔敷层的厚度大于或等于1mm。

进一步，所述第一温度区域的温度高于650℃，所述第二温度区域的温度低于650℃。

进一步，所述炉体的侧壁上设置有烟气入口和烟气出口，所述第一温度区域靠近所述烟气入口，所述第二温度区域靠近所述烟气出口。

进一步，多个所述水冷壁在所述炉体内交错布置，以在所述烟道入口至所述烟道出口之间形成蛇形弯曲的烟道。

根据本发明提供的用于高硫高卤素危险废物焚烧的余热锅炉，通过在余热锅炉高温区域内的水冷壁的烟气侧设置熔敷层，避免了焚烧高硫高卤素危险废物产生的烟气中汽化的碱性盐对水冷壁的腐蚀。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1为根据本发明的一个实施例的用于高硫高卤素危险废物焚烧的余热锅炉的结构示意图。

图2为根据本发明的一个实施例的水冷壁的截面图。

100炉体

101烟气入口

102烟气出口

200水冷壁

201管道

202连接机构

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的描述，以说明本发明的用于高硫高卤素危险废物焚烧的余热锅炉。显然，本发明的施行并不限于危险废物处理领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本发明的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

现在，将参照附图更详细地描述根据本发明的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。在附图中，为了清楚起见，夸大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的元件，因而将省略对它们的描述。

危险废物焚烧处理系统一般包括预处理单元、焚烧单元、余热回收单元和烟气净化单元等等。其中，在预处理单元，液体、泥状固体和装在容器中的固体废物被分析、处理，根据其热值、是否含卤化物、含水量等指标混合，有控制地投入焚烧单元。焚烧单元用于焚烧危险废物，以最大限度的消除有机化合物和所产生的灰份及气体残余物。焚烧单元一般包括回转窑和二燃室，其中回转窑主要用于汽化、分解和燃烧大部分有机物质，二燃室主要用于氧化所有的有机物质和废气，所述废气包括回转窑焚烧危废产生的可燃气体。余热回收单元主要通过余热锅炉回收烟气中的热量，并可以进一步利用该热量产生经济效益(例如发电)。烟气净化单元主要用于通过多种装置净化烟气，以使排放的烟气符合国内外排放标准。

针对现有技术中高硫高卤素危险废物在焚烧过程中碱性盐易汽化然后沉积在余热锅炉中的水冷壁上，造成水冷壁腐蚀，且随着危废中卤素含量的增加和水冷壁温度的升高，腐蚀越严重的情况，本发明提出了一种用于高硫高卤素危险废物焚烧的余热锅炉，如图1所述，包括：

炉体100，所述炉体100内包括第一温度区域和第二温度区域，所述第一温度区域的温度高于所述第二温度区域的温度；

水冷壁200，所述炉体100内设置有多个所述水冷壁200，其中，一个或多个所述水冷壁200位于所述第一温度区域，一个或多个所述水冷壁200位于所述第二温度区域

其中，所述水冷壁200由管道和管道间连接机构组成，位于所述第一温度区域内的所述水冷壁200的烟气侧设置有熔敷层。

示例性地，所述炉体100由耐火材料砌筑构成。进一步，所述炉体100的表面设置有保温材料，以减少热损失。

如图1所述，所述炉体100的侧壁上设置有烟气入口101和烟气出口102。在一个实施例中，所述烟气入口101和所述烟气出口102均设置在所述炉体100的上部，高硫高卤素危险废物在焚烧单元中焚烧产生的烟气经由所述烟气入口101进入余热锅炉，此时烟气的温度很高，约为1100℃，烟气流经水冷壁200形成的烟道，随着烟气与水冷壁内的冷流体不断进行热交换，烟气温度逐渐降低，然后从烟气出口102排出。

根据烟气在余热锅炉内的温度变化，炉体100内可以分为第一温度区域和第二温度区域，其中，所述第一温度区域靠近所述烟气入口101，所述第二温度区域靠近所述烟气出口102，因此，所述第一温度区域的温度高于所述第二温度区域的温度。作为一个实例，所述第一温度区域的温度高于650℃，所述第二温度区域的温度低于650℃。

示例性地，所述炉体100内设置有多个水冷壁200。

在一个实施例中，如图1所示，多个所述水冷壁200在所述炉体100内交错布置，其中，一个或更多个水冷壁200的一端固定在炉体100的顶部，一个或多个水冷壁200的一端固定在炉体100的底部，以在所述烟道入口101至所述烟道出口102之间形成蛇形弯曲的烟道。

通过在烟道入口101至烟道出口102之间形成蛇形弯曲的烟道，延长了烟气在余热锅炉内流经的路程和时间，使烟气与水冷壁内的冷流体充分进行热交换，减小了余热锅炉的体积，提高了余热锅炉的换热效率。

如图2所示，所述水冷壁200由管道201和管道间连接机构202组成，所述水冷壁200的材料为铁碳合金(例如，碳钢)。

示例性地，所述管道201为中空管道。在一个实施例中，烟气流经所述水冷壁200的烟气侧(例如，外侧)，冷流体(例如，水)流经所述水冷壁200的冷流体侧(例如，内侧)，通过热交换回收烟气中的热量，然后加以利用。

示例性地，所述管道间连接机构202为扁钢，以使组成水冷壁200的多个管道201之间无缝隙地连接，避免烟气从水冷壁200的管道之间穿过，以使烟气沿水冷壁交错布置形成的蛇形弯曲的烟道流动。

示例性地，位于所述第一温度区域内的所述水冷壁200的烟气侧设置有熔敷层。

示例性地，所述熔敷层采用耐高温防腐材料。

进一步，所述熔敷层包括镍钴铬硅合金。作为一个实例，镍钴铬硅合金中镍、钴、铬、硅的平均含量分别为37％、29％、27％、2.8％。

在一个实施例中，所述熔敷层采用hayneshr-160合金，hr-160合金是一种固溶强化镍钴铬硅合金,它拥有出色的抵抗各种高温腐蚀侵害的能力以及在还原性和氧化性气氛中抵抗硫化作用和氯化物侵害的能力。hr-160合金能够抵抗住1205℃的高温，并且在650℃-1100℃高温下表现出较高的强度和良好的抗氧化、抗腐蚀能力。

由于焚烧高硫高卤素危险废物产生的烟气中汽化的碱性盐(如nacl和kcl)含量较高，并且第一温度区域内的温度较高，通过在所述第一温度区域内的所述水冷壁200的烟气侧设置熔敷层可以防止沉积在水冷壁200上的低熔点氯盐将铁转化为高挥发性的氯化铁，从而避免了水冷壁200的腐蚀。

示例性地，采用同轴送粉激光熔敷工艺形成所述熔敷层。

在一个实施例中，形成所述熔敷层的稀释率小于或等于3％，形成的所述熔敷层的厚度大于或等于1mm。

同轴送粉激光熔敷工艺通常采用半导体光纤输出激光器和盘式气载送粉器，熔敷头采用中心出光的圆形光斑方案，光束周围环状送粉或者多束送粉，并设置由专门的保护气通道，粉束、光束与保护气流交于一点。熔敷工作时在焦点处会形成熔池，随着熔敷头与工件的相对运动，在工件表面形成熔敷层。

同轴送粉激光熔敷工艺具有以下的优势：(1)自由度高、容易实现自动化。由于采用轴对称送粉头，其熔敷时向任意方向移动均可得到形貌一致、质量相同的熔敷层，熔敷方向没有限制。还可通过调节光斑焦距和粉末聚合焦点的高低，使得熔敷高度得以调整。(2)熔池惰性气体保护效果好。由于送粉方式为气载送粉以及在熔敷头上设置有专门的惰性气体流道，熔敷过程中熔池处于良好的局部惰性气体氛围中，熔池及熔敷层氧化少，熔敷层中氧化物夹杂较少。(3)熔池小、粉末受热均匀、熔敷层抗裂性好。同轴送粉激光熔敷的光斑尺寸一般为∮1mm-∮5mm，粉末与光束均匀接触，熔敷过程中的热量传递更均匀，因此熔敷层抗裂性好。(4)熔深小、热输入低。同轴送粉激光熔敷由于光斑直径小，熔敷线速度高，与宽光斑侧向送粉激光熔敷和电弧焊相比，熔敷热输入低，具有适中稀释率和较小的热影响区深度，熔敷性能优良，对母材性能影响较小。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

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