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危废行业等离子体焚烧技术替代回转窑焚烧技术
查看:174  发稿日期:2018-9-4 14:40:54
最近两三年,随着环保监管越来越严厉,工业危险废物处置市场也越来越红火,由此带火了等离子体处理技术的相关话题。早在2014年9月,《危险废物处置工程技术导则》(HJ 2042-2014)(以下简称《技术导则》)就已发布实施,《技术导则》将等离子体技术正式列入危险废物处理可选技术路线。

焚烧装置概况:

作为科技前沿的等离子火炬技术因其经济、高效,世界各国竞相研究,并成功用于污泥及固体废弃物处理。

近年来永研环保科技陆续推出等离子火炬工业固废焚烧、等离子火炬医疗废弃物焚烧、等离子火炬污泥焚烧装置等一系列产品,用户遍布各行各业,成就斐然

等离子火炬污泥焚烧装置由等离子火炬、等离子火炬电源、进出料装置、隧道窑(由多个窑炉单元组合而成)、搅拌输送、尾气处理系统组合而成。(如图所示)

等离子火炬污泥焚烧装置,同样适用固态、半固态、粘稠油状、液态废弃物处理。

等离子火炬污泥焚烧装置各部件(包括隧道窑)为标准化设计,自成体系,可以单独运行或根据需要(处理工艺、处理量)级联、组合工作。

等离子火炬隧道窑由多个窑炉单元级联组合而成。

窑炉单元由不锈钢炉体、耐火材料炉衬、等离子火炬、等离子火炬电源、控制器、搅拌输送装置组合而成,窑炉单元自成体系,炉温、工作模式可单独设置,独立运行。

等离子火炬隧道窑囊括:等离子火炬、等离子火炬电源、窑炉炉体、窑炉工作模式、搅拌输送、保温耐火材料锚固技术等多项发明专利。

焚烧装置工作机理:

1、含水率30%到90%的污泥、固态、半固态、液态废弃物,经粉碎、滤除块状物后,由螺杆送料器输送至料仓,由气动装置推送进入等离子火炬隧道窑,推送频度由用户自行设置。

2、等离子火炬隧道窑长度、等离子火炬功率,尾气处理方案,依据废弃物成分、含水率、日处理量等因素综合考量决定。

3、等离子火炬隧道窑内置等离子火炬、搅拌、输送装置,搅拌器变换运动方向、搅拌速度,污泥等废弃物顷刻间被等离子火焰包围炙烤。

4、污泥等废弃物在搅拌输送装置作用下,翻滚前移,离子体火炬瞬间产生上千度高温,穿透力极强的等离子焰,彻底分解有机物。

汞、锌、铅、锡、铜等重金属随烟气排出,经活性炭喷射装置,喷射活性炭富集后再行处理。

5、等离子火炬隧道窑内烟气与污泥等废弃物逆向运动,在此过程中空气由等离子火炬隧道窑末端进入炉体,自隧道窑进料口前端排放。如示意图所示,红色箭头表示烟气流动方向,黑色箭头表示污泥等废弃物运动方向。

6、污泥等废弃物由干燥区进入焚烧区时含水率已经显著降低,高温烟气自焚烧区经干燥区与污泥等废弃物相向运动,在此过程中烟气含水率逐渐上升。

7、烟气经余热回收装置加热工作气体(空气)后注入隧道窑干化污泥等废弃物,可节省30%的能源。

8、隧道窑多个部位设有泄爆装置保证设备安全。

9、隧道窑工作于微负压状态,防止烟气泄露污染环境。

焚烧装置技术参数:

等离子体火炬:

工作温度: 800--1000℃ 用户设定,自动控制。

输出功率: 100--400kW 自动调节输出功率,精确控制焚烧炉温度。

使用寿命: 连续工作5000小时

焚烧炉:

组合式: (微负压) 以日处理量由窑炉单元组合、级联。

送料装置: 以处理量设置进料频度。

灰烬出口控制阀: 用户设定,自动控制。

温度传感器: 实时采集温度数据。

泄压装置保证设备安全

日处理量: 20吨--200吨

控制器: PLC控制器,彩色触摸屏,用户自行设置运行参数。

冷凝器: 新型平板式冷凝器,滤除烟气中水分。

温度传感器: 实时采集温度数据。

二燃室:

燃烧室: 烟气由烟道进入二燃室(停留2秒)。

温度传感器: 实时采集温度数据。

进风风机: 注入足量空气,保证烟气充分燃烧。

等离子火炬: 自动调节输出功率,精确控制二燃室温度。

余热回收: 烟气经二燃室补充空气,充分燃烧后产生1000-1200度高温气体。回收其中热能,是企业节能减排获取经济利益,降低生产成本,实现精细化管理的重要举措,利用烟气余热,加热工作气体(空气)后注入隧道窑干化污泥等废弃物,可节省30%的能源。

喷淋急冷装置: 喷淋式急冷装置,烟气1秒由800℃降至150℃。

温度传感器: 实时采集温度数据。

烟气处理:

活性炭、消石灰喷射装置: 向烟气管道喷射活性炭、消石灰,吸收烟气中的二噁英、及重金属。

布袋除尘: 清除烟气中的颗粒物。

除酸塔: 25%氢氧化钠溶液,脱除酸性物质及二氧化硫。

引风机: 变频调速风机,克服布袋除尘风阻,使焚烧系统工作于微负压状态。

烟气处理:

经余热锅炉:回收部分热能后烟气温度大幅降低。

急冷装置:进一步将烟气温度降至180度以下,脱除酸性物质(包括二氧化硫)及部分颗粒物。

活性炭、消石灰喷射装置:向烟气管道喷射活性炭、消石灰,清除烟气中的二噁英、重金属。

布袋除尘装置:进一步滤除烟气颗粒物实现达标排放。

除酸塔:25%氢氧化钠溶液,脱除酸性物质及二氧化硫。

焚烧装置产品优势:

1、利用焚烧烟气和余热回收装置加热工作气体注入隧道窑,干燥含水污泥可节约30%能源。

2、等离子火炬热效率高于90%,使用寿命长达5000小时,远高于国内外同行水平。

3、低运营成本:可直接焚烧含水率90%的污泥,无需进行脱水处理或添加辅助燃料。

4、设备及厂房投资只有流化床、回转窑方案的二分之一。

5、以日处理100吨废弃物的等离子火炬焚烧装置为例,每年维护费用(包括更换等离子火炬及炉体大修)不超过50万元。

4、模块化:焚烧炉体为模块化设计,根据用户实际处理量组合拼装,维护成本低。

5、标准化:缩短生产周期,降低生产成本,以统一的质量及检验标准,流水化的作业方式生产高质量的产品,满足市场需要。

6、烟气排放量小:烟气排放量、粉尘排放量不到常规技术一半。

焚烧装置工作模式:

A、焚烧模式:

等离子体火炬在富氧环境下(过量空气)加热废弃物其中有机物发生氧化反应(燃烧),生成CO2、H2O等单质物质,其中汞、锌、铅、锡、铜等重金属以氧化物形式随烟气排出,经活性炭喷射装置,喷射活性炭富集后再行处理。

B、热解模式:

等离子体火炬在缺氧环境下热解废弃物,其中有机物热分解,生成H2、CO、H2O、CH4、CnHm等可燃烟气。

烟气由排气口搜集,经列管式冷凝器,滤除烟气中水分,送入二燃室适量补充空气燃烧,遵循3T原则,烟气在二燃室停留时间超过2秒。

只用少量空气作为等离子火炬的工作气体,发挥等离子火炬自身不消耗氧气且热效率高(高于百分之九十),穿透力强这一技术优势,实现节能降耗的设计初衷。

以日处理100吨工业污泥设备为例的方案比较:

1、回转窑设备投资额3--4千万元(包括烟气处理设备),而同等规模的等离子火炬隧道窑(包括烟气处理设备),设备投资额在2千万上下。

2、回转窑每两年大修费用近千万元,相当设备投资的三分之一,而同等规模的等离子火炬隧道窑,每年维护费(包括等离子火炬枪)不超过50万元。

3、回转窑需要400千瓦电力配置,此外每小时消耗40立方天然气,二燃室每小时消耗50--80立方天然气,平均吨处理成本1--1.5千元。

而同等规模的等离子火炬隧道窑(包括烟气处理设备),不消耗天然气或其他诸如燃油等辅助能源,只需要400千瓦电力配置,初步测算平均吨处理成本4百元左右。

4、回转窑需要天然气助燃,每小时排放2--3万立方烟气,而同等规模的等离子火炬隧道窑只排放0.5--1万立方烟气,烟气处理成本要低很多。

5、回转窑处理含水率高的废弃物,极易因热冲击造成炉内保温材料变形塌陷,缩短炉体使用寿命。

6、回转窑体积庞大动辄数十吨,设备基础必须稳固一经安装便成为永久设施。等离子火炬隧道窑体态轻盈,只消几卡车便可搬运,尤其适合油田等需要搬迁的流动作业场合。

工业污泥、市政污泥治理方案选择:

污泥处理的常规技术:以热干化方法将含污泥水率降到70%左右, 再施以焚烧。

运行中, 污泥所含水分以蒸汽的形态排出,水蒸汽以汽化潜热的形式带走了热干化及焚烧过程中的大部分能量。

工业污泥热值低,以流化床或回转窑焚烧处理必需掺煤助燃,烟气排放量很大,运营成本居高不下。

此外流化床、回转窑等设备投资巨大,使用、维护成本很高。

等离子火炬隧道窑可以直接处理含水率30%到90%的污泥、固态、半固态、液态废弃物,设备处理能力从每天0.5吨到200吨,尤其适合厂矿企业及规模大小不等的化工园区污水处理厂。

等离子火炬隧道窑处理化工园区污水处理厂沉淀池污泥或市政污泥,可选择焚烧工作模式。

等离子体火隧道窑通入过量空气,污泥中有机物因氧化反应,生成CO2、H2O等单质物质,其中汞、锌、铅、锡、铜等重金属以氧化物形式随烟气排出,经活性炭喷射装置,喷射活性炭富集后再行处理。

焚烧模式非常适合处理重金属含量较高的工业废弃物。

油田污泥治理方案选择:

油田含油污泥成分复杂:包括部分原油、蜡质、沥青、固体悬浮物、盐类、酸性腐蚀性物质,生产过程中投加的絮凝剂、缓蚀剂、阻垢剂、压裂液、酸化液、发泡剂等、聚丙烯酰胺等成分。

含油污泥是一种极其稳定的悬浮乳状液,很难实现多相分离。

《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》和在此基础上制定的《国家危险废物名录》、《危险废物鉴别标准》、《危险废物填埋污染控制标准》(GB 18598-2001)、《危险废物焚烧污染控制标准》(GB 18484-2001)等标准、法规,对危险废物的处置做出了具体规定。

在这些标准和法规中,含油污泥归类为危险固体废物。

国外相关标准规定,含油污泥处理后含油率应小于 百分之二,深度处理后污泥中含油率小于千分之三。

以回转窑焚烧法处理含油污泥,需要对污泥进行干化处理,需要消耗大量电力和天然气,而等离子火炬隧道窑只需消耗与之同等的电力。

回转窑处理含水率高的废弃物,极易因热冲击造成炉内保温材料变形塌陷,缩短炉体使用寿命。

回转窑体积庞大动辄数十吨,设备基础必须稳固一经安装便成为永久设施。等离子火炬隧道窑体态轻盈,只消几卡车便可搬运,尤其适合油田等需要搬迁的流动作业场合。

等离子火炬隧道窑处理含油污泥,可选择热解工作模式。

等离子体火炬在缺氧环境下热解含油污泥,其中有机物热分解,生成H2、CO、H2O、CH4、CnHm等可燃成分。

烟气由排气口搜集,经冷凝器,滤除烟气中水分,送入二燃室适量补充空气燃烧,遵循3T原则,烟气在二燃室停留时间超过2秒。

只用少量空气作为等离子火炬的工作气体,发挥等离子火炬自身不消耗氧气且热效率高(高于百分之九十),穿透力强这一技术优势,实现节能降耗的设计初衷。

焚烧模式适合处理重金属含量相对较低的有机物含量较高的工业废弃物。
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