专利名称：高含盐量工业有机废液的流化床焚烧方法
技术领域：
本发明属于工业有毒有害废液的无害化、资源化处理技术，尤其为实现高含盐量工业有机废液的流化床焚烧方法。
背景技术：
随着中国经济的迅猛发展，我国工业废液的排放量呈逐年增长的趋势。2004年，全国工业废液排放量为221.1亿吨，比2000年增加了13.85％。工业废液对环境造成日益严重的污染，控制工业废液污染已成为包括中国在内的全球性环境保护热点问题。
工业废液以所含组分性质可分为有机废液和无机废液。有机废液还可进一步分成以下3类(1)不含卤素有机废液。该类废液中的有机化合物仅含有C、H、O，有时还含有S，废液含水较少时可作为燃料，燃烧产物主要为CO2、H2O和SO2；(2)含卤素有机废液。废液中的有机化合物包括四氯化碳、氯乙烯、溴甲烷等，废液焚烧后将产生单质卤素或卤化氢(HF、HCl、HBr等)；(3)高含盐有机废液(含盐量大于5％)。含有高浓度无机盐或有机盐，这种废液焚烧后会产生熔盐。有机废液不易生物降解、毒性大、固含物浓度高，是废水处理的难点。
工业废液常用的处置方式有生物降解、化学解毒、地表池塘和焚烧等。近年来，尽管工业废液的生物、化学处理技术有了很大的发展，但迄今为止，对某些稳定的有毒有害物质，化学解毒法效率不高，又很难(或不能)生物降解，多数治理方法其实质是一种浓缩技术。浓缩后的废液，其毒性有增无减。
焚烧法作为工业废液的一种处理方法具有许多不可替代的优点，它不仅能将有毒有害物质经高温氧化分解为无害物质，彻底实现废液的无害化处置，并可回收废液所含的能量，达到废物资源化的目的。
工业废液焚烧装置主要有液体喷射炉、回转窑和流化床三类。与前2种焚烧炉相比，流化床焚烧技术具有以下显著优点①炉内气固混合强烈，温度场分布均匀，燃烧稳定，因此废液焚烧彻底、二恶英排放量极低；②采用低温、分级燃烧技术，氮氧化物及重金属排放量低；③可实现低成本炉内脱硫、脱氯；④能燃用各种劣质辅助燃料，燃烧效率高；⑤燃烧强度高，单位截面的废液处理量大，结构紧凑，占地面积小；⑥炉内无机械传动装置，运行可靠。
虽然流化床焚烧技术有上述显著优点，但在处理含盐有机废液(特别是含盐量高于5％)时存在以下2个根本性的技术障碍一是床层结焦问题。含盐有机废液中通常含有各种钠盐或钾盐，如Na2SO4、Na2CO3、NaCl、K2SO4、K2CO3、KCl等，这些盐分会与床料发生反应生成低熔点的共晶体(熔点通常在680℃以下)，而为确保有毒、有害物质的彻底氧化分解，燃烧温度一般需保持在800℃以上。因此，如不采取有效技术措施，在焚烧高含盐有机废液时会造成床层严重结焦，使焚烧无法正常进行。
二是焚烧炉废热回收装置受热面的积盐、堵塞问题。在焚烧过程中，钠盐、钾盐等无机盐会融化并以微滴(包裹有部分细灰)的形态被烟气带出炉膛进入废热回收装置。目前，焚烧炉的废热回收装置通常采用纯对流烟管式受热面，微盐滴与烟气一起直接冲刷相对温度较低的受热面壁面，导致盐分在受热面上凝固、沉积，造成受热面的严重积盐、积灰，并常常引起烟管的堵塞，使余热回收装置严重偏离设计运行工况，甚至导致焚烧炉停炉。
如何合理解决流化床焚烧高含盐量有机废液的上述2个根本性技术障碍，是将先进的流化床焚烧技术应用于高含盐量有机废液无害化和资源化处理领域的关键，这也是本发明着力解决的问题。
发明内容
技术问题本发明的目的是提供一种运行可靠、环境友好的高含盐量工业有机废液的流化床焚烧方法，解决流化床焚烧高含盐量有机废液时的床层结焦问题和焚烧炉废热回收装置受热面的积盐、堵塞问题，并确保有毒、有害物质的彻底焚烧。
技术方案本发明的高含盐量工业有机废液的流化床焚烧方法是将高含盐量有机废液经喷枪雾化为粒径小于10μm的超细雾滴后分别喷入焚烧炉本体的密相区上部和稀相区下部，密相区和稀相区的温度控制在800～900℃；煤或其它辅助燃料经螺旋给料系统从密相区上部加入炉内，燃烧过程中产生的炉渣经排渣机由炉底排出；高温烟气从稀相区上部的出口进入下排式分离器，然后进入由辐射受热面和对流受热面串联组成的废热回收装置；废热回收装置排出的烟气经布袋除尘器除尘和洗涤塔洗涤后经引风机由烟囱排入大气。对含氯、含苯类有机物的废液，通过炉内加石灰石和尾部喷入活性炭及布袋除尘的方法进行炉内脱氯和二恶英的捕集。所焚烧的高含盐量工业有机废液的含盐量大于5％。由辐射受热面和对流受热面串联组成的废热回收装置中，辐射受热面区烟速控制在1.4m/s～1.6m/s，烟温降至500℃以下后再进入对流受热面。焚烧炉本体采用分级送风方法，一次风通过密相区底部送入焚烧炉内，加旋二次风在稀相区的下部切向喷入焚烧炉内。
有益效果采用本发明提供的流化床焚烧方法后，可有效解决流化床焚烧高含盐量工业有机废液时的床层结焦问题和废热回收装置受热面的积盐、堵塞问题；确保废液中有毒、有害物质的彻底焚烧，防止二次污染；有效回收烟气余热。实现了废物的无害化和资源化，充分发挥了流化床焚烧工艺的优越性。因此，本发明具有良好的社会效益和经济效益，并具有很好的推广和应用前景。
图1为高含盐量工业有机废液流化床焚烧系统示意图。
图中有空压机1、废液泵2、焚烧炉本体3、稀相区废液喷枪4、密相区废液喷枪5、螺旋给料系统6、油罐7、油泵8、启动燃烧室9、鼓风机10、循环泵11、循环水池12、洗涤塔13、烟囱14、下排式分离器15、辐射受热面16、对流受热面17、布袋除尘器18、引风机19，炉渣A、灰B、活性炭C。
具体实施例方式
高含盐量有机废液流化床焚烧系统有焚烧炉本体3，下排式分离器15，燃油启动燃烧系统包括油罐7、油泵8、启动燃烧室9，废液喷射系统包括空压机1、废液泵2、稀相区废液喷枪4、密相区废液喷枪5，螺旋给料系统6，废热回收装置包括辐射受热面16、对流受热面17，布袋除尘器18，尾气洗涤系统包括洗涤塔13、循环水池12、循环泵11，鼓风机10，引风机19，烟囱14。其中，焚烧炉本体3由下部的密相焚烧区和上部的稀相焚烧区构成，内衬耐火、耐腐蚀材料。密相区内有大量的惰性床料，经布风装置送入密相区的空气使床料处于流化状态。密相区内的传热、传质条件十分优越，床温均匀、稳定。
高含盐量有机废液经喷枪雾化为粒径小于10μm的超细雾滴后分别喷入密相区上部和稀相区下部。喷入密相区的废液雾滴与灼热的床料和高温烟气迅速混合，瞬间蒸发，废液中的有毒有害成分迅速氧化分解。由于废液雾滴的粒度十分细微，因此其在密相区的停留时间极短，有效防止了废液中的盐分在密相区的聚积和低熔点共晶体的生成，确保了密相区的正常流化和焚烧炉的正常运行。喷入稀相区的废液雾滴在上升烟气流的作用下随烟气上行，并在稀相区焚烧，其所含的盐分不会进入密相区。焚烧炉运行过程中，密相区和稀相区的温度控制在800～900℃。
高含盐量有机废液流化床焚烧炉的稀相区采取较低的烟速，控制在1.4～1.6m/s，稀相区高度在5m左右。这样可在保证焚烧炉结构紧凑的条件下，确保烟气的炉内停留时间不少于3秒钟(有机物和其它废弃物的分解和燃尽时间一般不超过2秒)，以保证有机物和其它有毒、有害物的充分分解和完全燃烧。
煤或其它辅助燃料经螺旋给料系统从密相区中部加入炉内，在密相区和稀相区进行燃烧，为有机废液的蒸发和氧化分解提供能量，煤燃烧后生成的炉渣可补充因扬析而引起的床料损失。燃烧过程中产生的炉渣经排渣机由炉底排出。
高含盐量有机废液流化床焚烧炉采用分级送风方法是一次风通过密相区底部的布风板送入床内，在保证床料良好流化的同时为有机废液和辅助燃料的充分燃烧提供足够的空气；二次风在稀相区下部切向喷入炉内，在稀相区形成旋涡气流，加强了稀相区的大尺度扰动，使得气体与气体及气体与固体间的混合十分充分，保证了有机废液和飞离密相区的残碳颗粒的充分燃烧。同时，切向二次风形成的旋涡气流对扬析颗粒有一定的分离作用，可在一定程度上减少烟气的含尘量，减轻除尘器的负荷。焚烧后的高温烟气(～800℃)从稀相区上部的出口进入下排式分离器，除去大部分飞灰颗粒，然后进入废热回收装置。
本发明的废热回收装置由辐射受热面16和对流受热面17串联组成。高温烟气先进入辐射受热面16与吸热工质进行辐射换热，在辐射受热面的出口，烟气温度降至500℃以下。在此温度下，烟气中所含的盐分已充分凝固并变硬，可有效防止盐分在下游对流受热面17的冲刷沉积。为减轻盐分在辐射受热面的沉积，在该区域，烟气的流速控制在1.5m/s左右，在辐射受热面还布置有沉降灰排放口和人孔门，方便排灰和人工清灰。在对流受热面中，烟气的流速控制在15m/s左右，以保证有较高的对流传热系数，减少受热面积。对流受热面出口的烟气温度控制在200℃左右。废热回收装置根据用户需要生产热水或蒸汽，提高了焚烧炉的经济性。废热回收装置排出的烟气经布袋除尘器除尘和洗涤塔洗涤后经引风机由烟囱排入大气。
在某些有机废液中，氯的含量较高。氯元素对废热回收装置的受热面有较强的高温腐蚀作用；含氯废液在焚烧过程中会生成HCl，它不但会对大气造成污染，而且还提高了烟气的露点，使废热回收装置的低温受热面产生腐蚀和积灰等问题，影响焚烧炉的安全运行。更为严重的是，在焚烧过程中，氯元素和苯类有机物会反应生成强致癌物二恶英。在焚烧这类废液时，本发明采用以下的综合治理措施首先是进行炉内脱氯在运行过程中向焚烧炉内添加石灰石，石灰石在高温下分解为CaO和CO2，CaO与氯元素反应生成固态的CaCl2，通过这一措施可去除部分氯元素，减少二恶英的生成。第二步是在烟气进入布袋除尘器前喷入适量的活性炭，对二恶英进行吸附，防止其排入大气。当辅助燃料或废液中的含硫量较高时，同样可以采用炉内加石灰石的方法脱除80％左右的硫，降低烟气中SO2的排放浓度。
例如某种工业有机废液，其NaCl含量为10％，并含有苯类有机物及一定量的氯。用煤作辅助燃料进行焚烧处理。煤和石灰石先用破碎机破碎为粒度0～10mm的颗粒，煤和石灰石颗粒拌匀后(Ca与Cl的摩尔比为2)加入螺旋给料系统6的料斗。焚烧炉点火前，首先向炉内加入350mm厚的炉渣，炉渣的粒度范围为0～6mm。点燃启动燃烧室9，加热床料至500℃后通过螺旋给料系统6向床内加煤和石灰石，当密相区温度升至850℃后，通过稀相区废液喷枪4、密相区废液喷枪5向焚烧炉内喷入废液。废液用废液泵2输送，并用0.5Mpa的压缩空气雾化，雾化气液比为0.3。密相区温度和稀相区温度分别控制在850℃和810℃左右，一次风通过密相区底部的布风板送入床内，流化风速控制在3.5m/s左右，二次风由稀相区的下部分4路切向喷入炉内，稀相区高5m，烟速控制在1.5m/s左右。炉渣由炉膛底部的排渣口定期排放，确保床料的流化高度在1m左右。焚烧后的高温烟气从稀相区上部的出口进入下排式分离器15，除下的灰粒由分离器排灰口定期排出。下排式分离器出口的烟气进入辐射受热面16，降温至500℃后进入烟管式对流受热面17，对流受热面出口的烟气温度控制在200℃左右。辐射受热面和对流受热面中的积灰定期排出。废热回收装置产生的热水(或蒸汽)供热用户使用。在对流受热面出口烟管上，向烟道中喷入适量的活性炭细粉(粒径小于100μm)，对焚烧过程中产生的少量二恶英进行吸附。尾气经布袋除尘器18、洗涤塔13和引风机19后由烟囱14排入大气。
权利要求
1.一种高含盐量工业有机废液的流化床焚烧方法，其特征在于将高含盐量有机废液经喷枪雾化为粒径小于10μm的超细雾滴后分别喷入焚烧炉本体(3)的密相区上部和稀相区下部，密相区和稀相区的温度控制在800～900℃；煤或其它辅助燃料经螺旋给料系统(6)从密相区上部加入炉内，燃烧过程中产生的炉渣经排渣机由炉底排出；高温烟气从稀相区上部的出口进入下排式分离器(15)，然后进入由辐射受热面(16)和对流受热面(17)串联组成的废热回收装置；废热回收装置排出的烟气经布袋除尘器(18)除尘和洗涤塔(13)洗涤后经引风机(19)由烟囱(14)排入大气。
2.根据权利要求1所述的高含盐量工业有机废液的流化床焚烧方法，其特征在于对含氯、含苯类有机物的废液，通过炉内加石灰石和尾部喷入活性炭及布袋除尘的方法进行炉内脱氯和二恶英的捕集。
3.根据权利要求1或2所述的高含盐量工业有机废液的流化床焚烧方法，其特征在于所焚烧的高含盐量工业有机废液的含盐量大于5％。
4.根据权利要求1或2所述的高含盐量工业有机废液的流化床焚烧方法，其特征在于由辐射受热面(16)和对流受热面(17)串联组成的废热回收装置中，辐射受热面区烟速控制在1.4m/s～1.6m/s左右，烟温降至500℃以下后再进入对流受热面。
5.根据权利要求1或2所述的高含盐量工业有机废液的流化床焚烧方法，其特征在于焚烧炉本体(3)采用分级送风方法，一次风通过密相区底部送入焚烧炉内，加旋二次风在稀相区的下部切向喷入焚烧炉内。
全文摘要
高含盐量工业有机废液的流化床焚烧处理方法属于工业有毒有害废液的无害化资源化处理技术，将高含盐量有机废液经喷枪雾化为粒径小于10μm的超细雾滴后分别喷入焚烧炉本体(3)的密相区上部和稀相区下部，密相区和稀相区的温度控制在800～900℃；煤或其它辅助燃料经螺旋给料系统(6)从密相区上部加入炉内，燃烧过程中产生的炉渣经排渣机由炉底排出；高温烟气从稀相区上部的出口进入下排式分离器(15)，然后进入由辐射受热面(16)和对流受热面(17)串联组成的废热回收装置；废热回收装置排出的烟气经布袋除尘器除尘和洗涤塔(13)洗涤后经引风机由烟囱排入大气。该方法解决了床层结焦问题、受热面的积盐、堵塞问题。
文档编号F23G7/04GK1800714SQ20061003760
公开日2006年7月12日 申请日期2006年1月4日 优先权日2006年1月4日
发明者陈晓平, 赵长遂, 段钰锋, 吴新 申请人:东南大学