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      固廢焚燒處理技術

      發布時間:2022-05-14 14:11:38

      ******生物科技有限公司

      固廢焚燒工程

       

      設計方:新鄉市雙誠環保設備有限公司

                                設計人:閆華

         

      1 項目概況

      1.1 前言

      使用方擬建造一套固廢焚燒爐系統,用于集中處理收集來的半固態生產廢棄物。焚燒量按6000kg/d設計(按每年300天計)。

      根據使用方提供給河南新鄉市雙誠環保設備有限公司(以下簡稱設計方)的數據及樣品,設計方通過對危廢數據的分析,初步確定固廢宜采用焚燒方式進行處理;且使用方待處理的廢棄物在進料、焚燒過程中易出現黏結、粘壁的狀況,需對廢料進行充分的預處理后,采用回轉窯焚燒爐進行無害化、減量化、資源化處置??捎晌夜驹O計、生產的【SCFS-GF-300ZY型】回轉窯組合焚燒爐進行處置。該型號焚燒爐工藝設計的子系統主要有:廢料預處理系統、廢固焚燒系統、尾氣處理系統、排煙系統、供配電及控制系統工程等。

      固廢經預處理后,通過輸送裝置進入焚燒系統進行焚燒處理,固廢經焚燒系統處理后,產生的煙氣經過降溫、脫硝、脫酸、除塵處理后安全達標排放到大氣,杜絕二次污染現象的產生。本焚燒處理系統的焚燒工藝和技術采用成熟的連續運行的廢棄物焚燒技術。整個系統工藝流程簡單、實用、合理、可靠。

       

      2 設計條件

      2.1 廢料參數

      2.1.1使用方提供的焚燒物分類、產生量、組成及狀態

      名稱

      處理量(kg/h)

      熱值(kcal/kg)

      有機物種類及含量(%)

      含鹽種類及含量(%)

      工藝段產生半固態廢棄物

      150

      熱值約5800Kcal/kg

      粘稠狀,有機氮約20%


      工藝段產生固態廢棄物

      150

      熱值約3700Kcal/kg

      固態塊狀,外表發粘,有機氮約20%


       

      2.1.2焚燒裝置規模

      焚燒項目

      物料狀態

      處理總量

      單位

      備注

      工藝段產生半固態及固態廢棄物

      固態和瀝青狀混合物

      上表中所列可燃物

      300

      kg/h

      回轉窯組合焚燒爐

       

      2.1.3焚燒物數據指標分析

      根據使用方提供的數據及樣品,折合混合后固廢等同組分的熱值約為:4750Kcal/kg(約為19800kj/kg)

      2.1.4配伍及預處理

      由于廢料為半固態粘稠狀及固體塊狀,不利于連續進料及焚燒,需要對物料先配伍及預處理,配伍按所產生廢料比例摻混達到熱值穩定的目的,塊狀物料先破碎,然后與半固態粘稠狀物料再摻混,摻混的過程中加入等量的爐渣(可循環使用),混合均勻后,使物料松散便于連續穩定的進料。

       

      2.1.5焚燒裝置設計負荷及要求

      操作彈性:80~120%;

      運行時間:20-24h/d

      焚燒要求:固廢焚燒充分,廢氣焚燒達標排放。

          處置要求:低于《危險廢物焚燒污染控制標準》(GB18484-2001)及相關國家標準的煙氣排放指標。

      2.2 燃料:

      天然氣 8300-8600Kcal/m3 ;壓力:10-20kpa;

      2.3 公用工程

      2.3.1 循環水 :壓力: 0.2~0.4Mpa,適量; 溫度:常溫;

      2.3.2 電源:380V,50Hz; 儀表:220V,50Hz;

      2.3.3 壓縮空氣、儀表氣:壓力:0.3-0.7MpaG; 溫度:常溫;

       1652508141(1)

       

      4 焚燒系統設計工藝要求及裝置組成

      4.2 設計工藝要求

      4.2.1 整體工藝技術原則

      (1)固廢焚燒爐處理規模和處理工藝應充分考慮當地產業結構和市場變化,留有機動性和發展余地。

      (2)選擇的工藝方案應遵循危險廢物處理處置無害化、資源化、減量化的原則,同時要考慮進入廢物的類別、性質等特點。

      (3)選擇的工藝流程要借鑒國外危險廢物處理處置原則技術方法,選擇技術成熟、有運行經驗、通用性好的處置工藝,經濟合理的建設方案,即優先選擇具有相對先進性、示范性的技術。

      (4)考慮到危險廢物種類多而每種危險廢物的數量相對較少,因此,選定的工藝流程要考慮危險廢物的復雜性和多變性,工藝選擇應兼顧通用性、廣普性,充分體現出整體設計的“柔性”和廣泛的適應性。

      (5)設備選型上應選擇性能穩定、結構合理適應性強的設備,達到國內先進水平。

      4.2.2 工藝技術要求

      1、 焚燒系統應滿足所要求運行工況下能完全焚燒廢料,并將廢料中的碳、氫、氧化物完全地轉變為CO2、H2O等無害物質。

      2、 焚燒爐系統應能適應各種運行工況的要求,確保不同工況下系統的正常、安全、可靠地運行。

      3、 焚燒后的煙氣凈化后高空達標排放,飛灰和殘渣按危險廢物進行填埋和固化處理。

      4、 焚燒爐運行中保證系統處于負壓狀態,避免有害氣體逸出。

      5、 點火采用多種控制方式,即可以現場手動點火,也可以操作室遙控點火。

      6、 為避免二次污染,焚燒應達到以下技術要求:

      二次室焚燒溫度:1100℃以上

      煙氣停留時間:2s

      焚燒效率:99.9%

      焚毀去除率;99.99%

      熱灼減率:<5%

      7、 燃燒爐能保證在任何條件下都能穩定安全燃燒。

      8、 焚燒系統應按照GB12348-90《工業企業廠界噪聲標準》中的Ⅲ類標準和GBJ87-85《工業企業噪聲 控制設計規范》,嚴格控制噪聲。

      9、 焚燒系統設備材料具備耐高溫、耐腐蝕性能,設計使用壽命15年。

      10、 按規定做好防雷及靜電接地。

      4.2.3 自控技術要求

      自動化控制是危險廢物焚燒爐運行控制的重要手段。儀表自控系統的設置是危險廢物處理工藝運行的基本要求,能保證危險廢物處理設備生產的穩定和高效,減輕勞動強度,改善操作環境,實現危險廢物處理設備的現代化生產管理?;谖kU廢物焚燒特性和環境保護的要求,危險廢物處理設備自動化控制應有較高的水平。

      除上料系統人工結合外,其余全部自動控制(也能手動控制)。根據焚燒爐系統的控制要求、焚燒爐的設計經驗以及控制系統的性價比,本控制系統控制柜,完全能達到自動化控制的要求。

      儀表自動化控制系統由現場檢測儀表和自動化控制系統構成。

      4.2.4 煙氣排放指標

      本方案以《危險廢物焚燒污染控制標準》(標準號GB18484-2001)作為設計驗收標準,有關數據低于國家標準,符合歐盟標準2010/75/EC的相關標準。

      焚燒爐技術要求

      焚燒量

      焚燒方式

      煙氣停留時間(s)

      燃燒效率(%)

      焚燒去除率(%)

      焚燒殘渣的熱灼減率(%)

      排氣筒高度(m)

      固廢4t/d

      二級焚燒

      ≥2

      ≥99.9

      ≥99.99

      <5

      ≥25

      污染物控制要求

      污染物

      煙氣黑度

      煙塵

      二氧化硫

      氮氧化物

      二噁英類

      最高允許排放濃度限值

      林格曼Ⅰ級

      10mg/m3

      20mg/m3

      100mg/m3

      0.1TEQ/m3

      4.3 工藝方案設計

      4.3.1本公司回轉窯組合焚燒爐簡介

          該型號回轉窯組合焚燒爐,是傳統回轉窯焚燒爐的增強版,在強化換熱和燃燒方面都已取得良好成效。該系統二燃室設有補風裝置,可鼓入燃燒用空氣,對進入二燃室的可燃物實現完全燃燒?;剞D窯進料端進入的少量一次燃燒空氣、二燃室切向鼓入的二次燃燒空氣組成了回轉組合式焚燒爐的空氣燃燒系統,提高了系統的焚燒熱效率。該型號焚燒爐的特點歸納如下:

      (1)本設備可同時焚燒固體廢物、液體廢物、氣體廢物,對焚燒物適應性強;

      (2)焚燒物料翻騰前進,三種傳熱方式并存一爐,熱利用率較高;

      (3)耐火材料壽命長而且更換爐襯方便,費用低;

      (4)傳動機理簡單,傳動機構均在窯外殼,設備運轉安全,維修簡單;

      (5)對焚燒物形狀、含水率要求不高;

      (6)回轉窯內較長的停留時間和950℃的高溫,使危險廢物全面熱解,部分低燃點垃圾基本燃盡;二燃室內強烈的氣體混合和升溫,使得煙氣中殘存的有害物,達到有害成份分解所需的高溫(1100℃),高溫區煙氣停留為2秒;不但使廢物焚盡燒透,還從源頭有效地分解了二惡英;

      (7)良好的密封措施和爐膛負壓,保證有害氣體不外泄;

      (8)設備運轉率高,年運轉率一般可達90%以上,操作維修方便;

      (9)將傳統二燃室演變為二燃爐,提高了灰渣的燃盡率,提高了回轉窯的焚燒效率。本系統設備成熟可靠,并已有豐富的制造經驗。

       1)、焚燒爐本體

        回轉窯組合焚燒爐爐體為采用保溫材料、耐火澆注料的圓柱形滾筒和圓柱形立筒?;剞D窯作為一級燃燒室,是通過爐體整體轉動,使廢物均勻混合并沿傾角度向傾斜端翻騰狀態移動。采用熱解式回轉焚燒控制技術,窯內溫度控制在800℃—1000℃,廢物在回轉窯內完成水分蒸發、揮發分析出、著火及燃燒,為使廢物進一步完全焚燒,設有二燃室,二燃室為立式爐。廢物在回轉窯內完成水分蒸發、揮發分析出、著火及燃燒后,灰渣部分和未燃盡的高溫煙氣,進入立式爐,在立式爐內與二次燃燒空氣混合,達到煙氣完全燃燒,實現尾氣安全達標排放。部分灰渣部分由立式爐底部排出。

      固廢的輸送進料裝置和預處理簡述

      根據廢料性質和產量等特性,采用單獨控制、分類進料、充分摻混的模式,實施如下進料方式:?建議采用鋼制無口噸桶(可循環使用)轉運至焚燒料待處區,按設定量傾倒入廢料混攪拌倉,和爐渣按比例充分摻混后,經螺旋輸送進入回轉窯爐內加熱、干燥、汽化和初步燃燒,燃燒產生的煙氣進入二次燃燒室。

      考慮到工廠廢物的復雜性和成分多變性及其熱值的不均衡性,為確保焚燒系統的安全穩定運行,設計在焚燒爐本體布置了輔助燃燒器,輔助燃燒器具有FSSS火焰監測和保護功能,現場控制柜控制,當爐膛溫度低于設定值時,燃燒器自動開啟,當爐膛溫度高于設定值時燃燒器自動切換。燃燒器的輔助燃料量和助燃風量由燃燒器帶來的比例閥自動控制和調節。

      燃燒系統的啟動采用輔助燃料,焚燒爐的輔助燃料量主要取決于焚燒爐的啟動次數、廢物成份、熱值和水份。

      當廢物熱值較低時,為保證焚燒爐穩定運行,焚燒爐需加入輔助燃料助燃。

      4.3.2 煙氣脫硫處理工藝的選擇

      回轉窯焚燒爐煙氣中的污染物成分包括粉塵、HF、HCl、NOx、SOx、CO2、CO和二噁英等。目前危險廢物焚燒領域尾氣凈化工藝主要有干法、半干法、濕法及組合法。

      干法+干法工藝:即“煙氣洗氣+布袋除塵”煙氣治理工藝法。用壓縮空氣將堿性固體粉末(如消石灰或氫氧化鈉等)直接噴入煙氣洗滌塔或煙管上某段反應器內,使堿性消石灰粉與酸性廢氣充分接觸和反應,從而達到中和廢氣中的酸性氣體并加以去除的目的。為提高干式洗氣法對難以去除的一些污染物質的去除效率,有用硫化鈉(Na2S)及活性炭粉末混合石灰粉末一起噴入,可以有效地吸收二惡英。在布袋除塵器濾布表面形成的吸附劑層可對煙氣中的有害物質進行二次反應,從而提高整個系統對酸性氣體的去除效率。半干式急冷塔與布袋除塵器組合工藝是焚燒中尾氣污染控制的常用方法。優點為設備簡單、維修容易、造價便宜,消石灰輸送管線不易阻塞;缺點是由于固相與氣相的接觸時間有限且傳質效果一般,酸性氣體脫除率低,煙氣凈化效果差。常須超量加藥,藥劑的消耗量比濕法要大。

      濕法+干法工藝:即“噴霧洗滌+布袋除塵”煙氣治理工藝。其典型流程包含一個冷卻氣體及中和酸性氣體的噴淋干燥室及除塵用的布袋除塵器室。利用壓縮空氣將堿液破碎成滴徑為20~400μm的液滴,以利于液滴的分布、蒸發及與HF、HCI、SO2的反應。氣、液體在塔內充分接觸,可有效降低氣體溫度,蒸發所有的水分及脫除酸性氣體,中和后產生的固體殘渣由塔底或集塵設備收集后固化處理后填埋。氣體的停留時間為5~10秒。單獨使用堿液時,對酸性氣體去除效率約在70%左右,但利用反應藥劑在布袋除塵器濾布表面進行的二次反應,可提高整個系統對酸性氣體的去除效率(HCl:85%,SOx:80%以上)。本工藝的優點為工藝相對濕法來講要簡單,維修方便,酸性氣體去除率較高;缺點是溫度控制要求很高,控制不好易使煙氣結露,影響布袋除塵器的操作,操作較麻煩,易磨損,維修工作量大,設備投資較高。

      濕法工藝:濕式反應塔對于HF、HCl及SO2控制可獲得最佳的效果,其吸收效率是由酸性氣體擴散至堿性吸收液滴的速度所控制。濕式反應塔所使用的堿液通常為NaOH溶液或石灰(Ca(OH)2)溶液。石灰溶液與酸氣反應后形成鈣鹽,其循環洗滌水須經澄清濃縮及過濾,以防止在設備中沉積。濕式反應塔最大的優點為酸去除效率高,對HF、HCl之去除效率可達95%以上,對SO2亦可達90%以上,濕式反應塔比半干式反應塔對各種有機污染物(如PCDD、PCDF等)及重金屬有較高之去除效率,同時濕式反應器還具有除塵功能。本工藝的優點為煙氣凈化相對干凈,藥劑消耗量小,酸性氣體去除率高;缺點為投資高,需要設置污水處理系統,管路系統容易堵塞,操作環境較差。

      綜合考慮設備投資、運行成本以及操作的難易程度,本項目將采用聯合尾氣處理系統方案。(即采用SNCR+余熱鍋爐+半干法急冷+干法吸收+布袋除塵器+煙氣再加熱器+SCR脫硝+濕式吸收塔+引風機組合在一起的系統)它充分吸取了兩者的優點,可使有害物質的祛除效率達到99%以上,達到凈化酸性氣體(SO2、HCl、HF等)和吸附煙氣中二噁英的目的。凈化后的煙氣經引風機引入煙囪向大氣排放。

       

      4.3.2 焚燒爐系統工藝流程

      危險廢物焚燒處理的工藝包含廢物焚燒系統、煙氣處理系統等幾個部分。焚燒系統由一燃室(回轉窯爐)和二燃室(立式爐)及控制系統組成。煙氣處理系統由SNCR脫硝裝置、余熱鍋爐、煙氣換熱設備、半干式急冷、干式吸收、布袋除塵、SCR脫硝、濕式吸收設備、引風設備、煙囪等組成。

      危險廢物焚燒過程各工序的流程簡述如下:

      4.3.2.1、焚燒系統

          1)固廢的輸送進料裝置和預處理

      根據廢料性質和產量等特性,采用單獨控制、分類進料、充分摻混的模式,實施如下進料方式:建議采用鋼制無口噸桶(可循環使用)轉運至焚燒料待處區,按設定量傾倒入廢料混攪拌倉,和爐渣按比例充分摻混后,經螺旋輸送進入回轉窯爐內加熱、干燥、汽化和初步燃燒,燃燒產生的煙氣經迷宮沉降后進入二次燃燒室。

      2)焚燒系統

      固廢焚燒系統由一次燃燒室、二次燃燒室、控制系統組成。固廢進入進料倉,通過螺旋輸送進入焚燒爐的一燃室(回轉窯)內,固廢在回轉窯內加熱、干燥、汽化和燃燒,回轉窯的燃燒溫度約為950℃,考慮到工廠廢物的復雜性和成分多變性及其熱值的不均衡性,為確保焚燒系統的安全穩定運行,設計在焚燒爐本體布置了輔助燃燒器,輔助燃燒器具有FSSS火焰監測和保護功能,現場控制柜控制,當爐膛溫度低于設定值時,燃燒器自動開啟,當爐膛溫度高于設定值時燃燒器自動切換。燃燒器的噴氣量和助燃風量由燃燒器帶來的比例閥自動控制和調節。

      燃燒系統的啟動采用輔助燃料,焚燒爐的燃料量主要取決于焚燒爐的啟動次數、廢物成份、熱值和水份。當廢物熱值較低時,為保證焚燒爐穩定運行,焚燒爐需加入輔助燃料助燃。

      3)二燃室

      從回轉窯焚燒爐出來的煙氣進入二燃室再次高溫燃燒,同時通過助燃,使燃燒溫度達1100℃以上,煙氣在二燃室的停留時間2秒以上,確保進入焚燒系統的危險廢物充分徹底的燃燒完全。經二燃室充分燃燒的高溫煙氣送入尾氣處理系統。

      二次燃燒室布置了輔助燃燒器。二燃室的煙氣溫度是通過二次風(由鼓風機提供)和助燃燃料來調節的。

      為保障系統應急事故發生時系統的安全,在二次燃燒室頂部設置了緊急防爆門。當煙氣處理系統的引風機出現故障、二燃室壓力超過限值時,頂部的緊急防爆門將自動打開卸壓。

      4)脫硝系統

      在從二燃室到余熱鍋爐的煙道上加載SNCR脫硝裝置,應用SNCR脫硝技術進行煙氣脫硝處理。SNCR脫硝技術即選擇性非催化還原(Selective Non-Catalytic Reduction,以下簡寫為SNCR)技術,是一種不用催化劑,在850~1100℃的溫度范圍內,將含5%氨基的還原劑(如氨水,尿素溶液等)噴入爐內,將煙氣中的NOx還原脫除,生成氮氣和水的清潔脫硝技術。   

      在合適的溫度區域,且氨水作為還原劑時,其反應方程式為:

      4NH3 + 4NO + O2→4N2 + 6H2O (1)   

      然而,當溫度過高時,也會發生如下副反應:

      4NH3 + 5O2→4NO + 6H2O(2)  

       SNCR煙氣脫硝技術的脫硝效率一般為30%~80%,受設備結構尺寸影響很大。采用SNCR技術,目前的趨勢是用尿素代替氨作為還原劑。

      SNCR系統煙氣脫硝過程是由上面四個基本過程完成:1.接收和儲存還原劑;2.在設備合適位置注入稀釋后的還原劑;3.還原劑的計量輸出、與水混合稀釋;4.還原劑與煙氣混合進行脫硝反應。

      煙氣脫硝工藝系統主要組成:還原劑儲存系統、循環輸送模塊、稀釋計量模塊、分配模塊、背壓模塊、還原劑噴射系統和相關的儀表控制系統等。

      固廢焚燒爐

        新鄉市雙誠環保設備有限公司

        閆   華  (166)(3732)(5775)


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