危险废物低氮排放分级焚烧工艺的制作方法

本发明涉及危险废物焚烧技术领域，具体而言，涉及一种危险废物低氮排放分级焚烧工艺。

背景技术：

危险废物中含有大量的有机物及氮、硫、磷和卤族元素，具有反应性、传染性、放射性、腐蚀性、急性毒性、浸出毒性、易燃或易爆性等特点，处理不当容易造成大气、水体及土壤污染，严重影响生态环境和人民群众身体健康。

目前，危废的主要处置方法为回转窑焚烧炉焚烧，一般采用“回转窑焚烧炉+二燃室”的结构，在到达回转窑焚烧炉出口时转化成高温烟气和灰渣。高温烟气进入二燃室，在过量空气作用下，进一步完全燃烧，保证微量有机物及二噁英在高温下充分分解。虽然该“回转窑焚烧炉+二燃室”的结构，燃料适应性好、操作简单、运行稳定、工作连续性好，但仍存在以下技术问题：回转窑焚烧炉热效率低、占地面积大，nox、酸性气体(so2、hcl、hf等)、颗粒物等污染物排放量大，尾气末端治理难度大、成本高。

为解决回转窑焚烧炉热效率低等问题，几十年来国内外相关人员开展了大量研究工作。其中，专利cn103175208b公开了一种流化床共处置固液多态危险废物焚烧系统及其方法，在流化床内燃烧危险废物，具备燃烧充分、热效率高等优点，但在实际应用中，该技术难以直接处理常规非均质的固相危废。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提供一种危险废物低氮排放分级焚烧工艺，联合回转窑焚烧炉和流态化型气化炉，回转窑焚烧炉和流态化型气化炉并联布置，采用回转窑焚烧炉处理固相危废，采用流态化型气化炉处理液相危废，不但利用了回转窑焚烧炉和流态化型气化炉各自的优势，使得均质液废和非均质固废都在较优状态下进行处理，在确保系统稳定运行的前提下，显著提高了燃烧效率和热效率，降低了运行成本，而且，由固相危废在回转窑焚烧炉内焚烧产生的烟气和由液相危废在流态化型气化炉气化产生的还原组分在低氮反应器内充分混合，可以显著还原烟气中的nox，具有明显的环境效益，降低了后续尾气治理难度和成本，还有效解决了高含盐液相危废处理中的灰熔融问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案提供了一种危险废物低氮排放分级焚烧工艺，采用回转窑焚烧炉处理固相危废，采用流态化型气化炉处理液相危废，还包括以下步骤：固相危废输送至回转窑焚烧炉内焚烧之后产生的烟气从所述回转窑焚烧炉的烟气出口进入低氮反应器内；液相危废给入流态化型气化炉内进行气化之后产生的还原组分从所述流态化型气化炉的气体出口进入所述低氮反应器内；在所述低氮反应器内，由所述液相危废气化产生的还原组分与所述固相危废燃烧产生的烟气充分混合，液相危废气化产生的还原组分将固相危废焚烧烟气中的nox还原为n2，自所述低氮反应器内反应后从出口流出的气体进入二燃室内进行进一步燃烧。

在该技术方案中，采用回转窑焚烧炉处理非均质固相危废，采用流态化型气化炉处理均质液相危废，既保证了系统的稳定运行，而且提高了危废焚烧的燃烧效率和热效率，降低了运行成本，均质液相危废在流态化型气化炉内进行气化，产生的还原组分，可以将固相危废产生焚烧烟气中的nox有效还原为n2，减轻了后续尾气净化系统的负担。

在上述技术方案中，优选地，所述回转窑焚烧炉运行最高温度不超过所述固相危废的熔融温度，所述回转窑焚烧炉运行最低温度不低于固相危废充分燃烧残渣酌减率满足固定指标所需温度。

在上述任一项技术方案中，优选地，所述回转窑焚烧炉的运行温度为800℃～1000℃，停留时间为45min-70min，过量空气系数为1.2-1.4。

在该技术方案中，回转窑焚烧炉的运行参数设计合理，能够有效保障非均质固相危废焚烧的燃烧效率和热效率，不但降低了运行成本，而且运行稳定。

在上述任一项技术方案中，优选地，所述流态化型气化炉包括鼓泡流化床、湍动流化床、输送床、循环流化床、喷动床中的任意一种。

在上述任一项技术方案中，优选地，所述流态化型气化炉的运行温度介于所述液相危废蒸发气化温度和所述液相危废所含无机物最低熔融温度之间。

在上述任一项技术方案中，优选地，所述流态化型气化炉的运行温度为550℃～750℃，停留时间为2s-3s，过量空气系数为0.2-0.5。

在上述任一项技术方案中，优选地，所述流态化型气化炉的出口处设置旋风分离器，所述还原组分进入所述低氮反应器，残渣和无机盐类颗粒物经所述旋风分离器分离收集，所述还原组分包括还原气和焦油，所述还原气包括h2、co、ch4、c2h4、c2h6。

在该技术方案中，流态化型气化炉的运行参数设计合理，均质液相危废在流态化型气化炉内进行气化，能够有效保障均质液相危废的燃烧效率和热效率，不但降低了运行成本，而且运行稳定。

还原组分与烟气中的nox发生还原作用，类似于选择性非催化还原(sncr)作用，具体如下：

co+no→co2+1/2n2

h2+no→h2o+1/2n2

2no+2cmhn+(4m+n-2))o2→n2+2mco2+nh2o

在上述任一项技术方案中，优选地，所述低氮反应器的温度为900℃～1100℃，停留时间不低于4s；二燃室的运行温度不低于1100℃，停留时间不低于2s。

在该技术方案中，低氮反应器和二燃室的运行参数设计合理，在低氮反应器中，由均质液相危废气化产生的还原组分可以将由非均质固相危废燃烧产生的烟气中的nox有效还原为n2，减轻了后续尾气净化系统的负担，而二燃室对从低氮反应器出来的气体进行进一步完全燃烧，二燃室补充天然气或燃油等辅助燃料和二次风，使得温度维持在1100℃以上，停留时间不低于2s，保证co、有机物及二噁英在高温下充分分解，进一步减轻了后续尾气净化系统的负担。

在上述任一项技术方案中，优选地，在所述回转窑焚烧炉和/或所述流态化型气化炉和/或所述低氮反应器的运行过程中喷入碱性反应剂，脱除酸性气体，所述酸性气体包括酸性氧化物，氢化物。

在该技术方案中，通过向回转窑焚烧炉、流态化型气化炉、低氮反应器中添加碱性矿物质脱除绝大部分酸性气体，进一步减轻了后续尾气净化系统的负担。

在上述任一项技术方案中，优选地，当所述二燃室出口烟气的nox和酸性气体满足排放标准时，依次经余热回收、烟气急冷、除尘后排入大气；

当所述二燃室出口烟气的nox和酸性气体不满足排放标准时，依次经余热回收、烟气急冷、酸性气体脱除、除尘、脱硝后排入大气。

在该技术方案中，因在前期工艺中的添加碱性矿物质脱除绝大部分酸性气体以及在低氮反应器内还原了烟气的nox，一般情况下，二燃室出口烟气的nox和酸性气体能够满足排放标准，不使用酸性气体脱除和脱硝装置，就可以直接排入大气，进一步节约了运行成本，同时，也可以在特殊情况下，二燃室出口烟气的nox和酸性气体不满足排放标准时，选择使用酸性气体脱除和脱硝装置，适用性更强。

本发明提出的危险废物低氮排放分级焚烧工艺，具有以下有益技术效果：

(1)采用回转窑焚烧炉处理非均质固相危废，采用流态化型气化炉处理均质液相危废，既保证了系统的稳定运行，而且提高了危废焚烧的燃烧效率和热效率，降低了运行成本。

(2)均质液相危废在流态化型气化炉内进行气化，产生的还原组分，可以将固相危废产生焚烧烟气中的nox有效还原为n2，同时，流态化型气化炉、回转窑焚烧炉、低氮反应器内添加碱性矿物质脱除绝大部分酸性气体，减轻了后续尾气净化系统的负担。

(3)采用低温气化方法处理液相危废，基本不会出现高盐液废的灰熔融问题，并且在进入低氮反应器和二燃室等高温反应器之前通过旋风等除尘器可将绝大部分无机物分离，有效解决了高盐液相危废处理中的灰熔融问题。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了根据本发明的一个实施例的危险废物低氮排放分级焚烧工艺的流程示意图；

图2示出了由液相危废气化产生的还原气和焦油对no的还原效果曲线图，

其中，图1中附图标记与部件之间的对应关系为：

102回转窑焚烧炉，104流态化型气化炉，106低氮反应器，108二燃室，110余热回收装置，112烟气急冷装置，114酸性气体脱除装置，116除尘装置，118脱硝装置。

具体实施方式

本发明公开了一种危险废物低氮排放分级焚烧工艺，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

下面结合实施例，进一步阐述本发明：

危险废物低氮排放分级焚烧工艺中，处理固相危废的回转窑焚烧炉102和处理液相危废的流态化型气化炉104并联设置，不但可以联合使用，也可以单独使用。

实施例1

本实施例为协同处理液相危废和固相危废的情况，如图1所示，根据本发明的实施例的危险废物低氮排放分级焚烧工艺，包括以下步骤：

固相危废从回转窑焚烧炉102上的固废给料口进入回转窑焚烧炉102内焚烧，产生的烟气从回转窑焚烧炉102部的烟气出口进入低氮反应器106内，在回转窑焚烧炉102的运行过程中，适当从碱性矿物质进料口喷入碱性矿物质，脱除焚烧产生的酸性气体，回转窑焚烧炉102内产生的残渣落入灰仓中，烟气则进入低氮反应器106内，回转窑焚烧炉102的运行温度为800℃～1000℃，停留时间为45min-70min，过量空气系数为1.2-1.4；

同时，液相危废经废液喷枪给入流态化型气化炉104内进行气化，以空气作为气化剂，气化后产生大量还原组分，包括还原气和焦油，还原气包括h2、co、ch4、c2h4、c2h6，流态化型气化炉104出口处设置旋风分离器，还原气和焦油进入低氮反应器106内，残渣和无机盐类颗粒物经旋风分离器分离收集，流态化型气化炉104可以为鼓泡流化床、湍动流化床、输送床、循环流化床、喷动床中的任意一种。流态化型气化炉104的运行温度为550℃～750℃，停留时间为2s-3s，过量空气系数根据液相危废部分燃烧释放的热量可以使反应器维持在550-750℃之间所对应的空气量进行确定，通常介于0.2-0.5之间；

在低氮反应器106内，由液相危废气化产生的还原组分与固相危废燃烧产生的烟气充分混合，气化还原组分再燃过程可将固废和液废气化还原组分两者焚烧烟气中的nox还原为n2，类似于选择性非催化还原(sncr)作用，具体如下：

co+no→co2+1/2n2

h2+no→h2o+1/2n2

2no+2cmhn+(4m+n-2)o2→n2+2mco2+nh2o

由液相危废气化产生的还原气和焦油对no的还原效果曲线图如图2所示，低氮反应器106的温度为900℃～1100℃，停留时间不低于4s，固相危废产生焚烧烟气中的nox在低氮反应器106内可以被有效还原为n2，减轻了后续尾气净化系统的负担；

自低氮反应器106内反应后从出口流出的气体进入二燃室108内进行进一步完全燃烧，二燃室108补充天然气或燃油等辅助燃料和二次风，使温度维持1100℃以上，同时停留时间超过2秒，保证co、有机物及二噁英在高温下充分分解；

经过检测，在一般情况下，二燃室108出口烟气的nox和酸性气体能够满足排放标准，依次经余热回收装置110、烟气急冷装置112、除尘装置116进行余热回收、烟气急冷和除尘后排入大气。

实施例2

在实施例1的基础上，在特殊情况下，若经过检测，二燃室108出口烟气的nox和酸性气体不满足排放标准，则依次经余热回收装置110、烟气急冷装置112、酸性气体脱除装置114、除尘装置116、脱硝装置118进行余热回收、烟气急冷、酸性气体脱除、除尘、脱硝后排入大气。

实施例3

本实施例为单独处理液相危废的情况，如图1所示，根据本发明的实施例的危险废物低氮排放分级焚烧工艺，包括以下步骤：

液相危废经废液喷枪给入流态化型气化炉104内进行气化，以空气作为气化剂，适当从碱性矿物质进料口喷入碱性矿物质，气化后产生大量还原组分，包括还原气和焦油，还原气包括h2、co、ch4、c2h4、c2h6，流态化型气化炉104出口处设置旋风分离器，还原气和焦油进入低氮反应器106内，残渣和无机盐类颗粒物经旋风分离器分离收集，流态化型气化炉104可以为鼓泡流化床、湍动流化床、输送床、循环流化床、喷动床中的任意一种。流态化型气化炉104的运行温度为550℃～750℃，停留时间为2s-3s，过量空气系数根据液相危废部分燃烧释放的热量可以使反应器维持在550-750℃之间所对应的空气量进行确定，通常介于0.2-0.5之间；

低氮反应器106内补充适当空气，使得还原组分基本燃烧完全，还原组分可以降低液废气化组分焚烧烟气的nox，同时由于气化低温和低氧的特点，液废解耦燃烧(即先热解/气化，再燃烧)产生的nox远低于直接燃烧，原理类似于空气分级燃烧技术。低氮反应器106温度在900-1100℃之间，停留时间在4s以上；

自低氮反应器106出口流出的气体进入二燃室108内进行进一步完全燃烧，二燃室108补充天然气或燃油等辅助燃料和二次风，使温度维持1100℃以上，同时停留时间超过2秒，保证co、有机物及二噁英在高温下充分分解；

经过检测，若二燃室108出口烟气的nox和酸性气体能够满足排放标准，依次经余热回收装置110、烟气急冷装置112、除尘装置116进行余热回收、烟气急冷和除尘后排入大气；

若二燃室108出口烟气的nox和酸性气体不满足排放标准，则依次经余热回收装置110、烟气急冷装置112、酸性气体脱除装置114、除尘装置116、脱硝装置118进行余热回收、烟气急冷、酸性气体脱除、除尘、脱硝后排入大气。

实施例4

当单独处理固相危废时，与传统的“回转窑+二燃室”处理方法类似。

固相危废从回转窑焚烧炉102上的固废给料口进入回转窑焚烧炉102内焚烧，产生的烟气从回转窑焚烧炉102部的烟气出口进入低氮反应器106内，在回转窑焚烧炉102的运行过程中，适当从碱性矿物质进料口喷入碱性矿物质，脱除焚烧产生的酸性气体，回转窑焚烧炉102内产生的残渣落入灰仓中，烟气则进入低氮反应器106内，回转窑焚烧炉102的运行温度为800℃～1000℃，停留时间为45min-70min，过量空气系数为1.2-1.4；

从低氮反应器出口流出的气体进入二燃室108内进行进一步完全燃烧，二燃室108补充天然气或燃油等辅助燃料和二次风，使温度维持1100℃以上，同时停留时间超过2秒，保证co、有机物及二噁英在高温下充分分解；

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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