电解铝固体废物的无害化处置工艺方法与装置与流程

本发明涉及化工环保技术领域，具体为一种利用流化床锅炉的系统和工艺条件来协同处置废槽衬以实现其无害化的方法，尤其是一种电解铝固体废物的无害化处置工艺方法与装置。

背景技术：

电冶铝就是通过电解来冶炼铝电解熔融状态的三氧化二铝，会产生铝和氧气。电冶铝过程中产生大量废弃的阴极炭块，若直接填埋或堆放都会不同程度的造成大气、土壤和地下水污染，而且不能实现资源化。在电冶铝废阴极炭渣处理、处置方面，国内外研究较多的是焚烧法处理。焚烧处理工艺本质是是在一定的焚烧温度(800～900℃)下、添加一定量的反应剂条件下，发生一系列物理化学反应以实现废槽衬无害化的过程。

此外，循环流化床燃烧(cfbc)技术是指小颗粒的煤与空气在炉膛内处于沸腾状态下，即高速气流与所携带的流化床锅炉稠密悬浮煤颗粒充分接触燃烧的技术。流化床锅炉脱硫是一种炉内燃烧脱硫工艺，以石灰石为脱硫吸收剂，燃煤和石灰石自锅炉燃烧室下部送入，一次风从布风板下部送入，二次风从燃烧室中部送入。流化床锅炉在加热焚烧过程中会发生一系列物理和化学变化，脱硫吸收剂与硫化物发生反应实现脱硫，煤炭颗粒充分燃烧转化为热能。首先，流化床锅炉提供了与废槽衬热处理近似的焚烧问题、近似的焚烧设备等热处理条件；其次流化床锅炉中添加的脱硫反应剂(常用caco3)也可以作为废槽衬无害化的脱氟反应处理剂，并可以共用一套添加系统；再次，相比煤粉炉，流化床锅炉的燃烧效率更高，对粒径的要求低，燃料预处理系统更简单，对燃料的选择更加广泛(可以采用劣质煤)，故循环流化床更加适合用来处理废物。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是弥补现有技术的不足，提供一种电解铝固体废物的无害化处置工艺方法与装置，通过循环流化床对电解铝固体废物无害化处置，有效减少了有害毒物的浸出量，实现了无害化，降低废弃物所造成的环境污染，装置不仅实现了废槽衬的无害化，而且不用另置一套新设备，节约了运行成本，因此十分适合用于处理危险电解铝固体废弃物。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种电解铝固体废物的无害化处置工艺方法，包括：

将电解铝固体废物废槽衬与煤混合并粉碎后，从流化床锅炉炉膛中部送入；将石灰石粉碎后随一次风从布风板下部送入炉膛，二次风从炉膛中部送入；

在一次风和二次风的作用下呈现流动状态的废槽衬粉、煤粉、石灰石粉混合物，在炉膛内燃烧发生无害化反应过程；

在燃烧过程产生的烟气从循环流化床中上部进入到旋风分离装置中，其中的重飞灰通过旋风分离器和返料器再返回到炉膛中进行再次充分燃烧，以提高燃烧效率；

含有轻飞灰的烟气从旋风分离器中进入到省煤器，利用烟气余热将锅炉给水进行一定程度的升温，升温后的给水进入汽包；

从省煤器出来的降温后的烟气再进入到空气预热器，利用烟气余热将对送风机送入的一次风、二次风进行预热；

从空气预热器出来的烟气经过除尘、脱硫等烟气处理后达标排放。

所述的废槽衬与煤破碎后的粒径不大于13mm；石灰石粒径不大于1.5mm；所添加的废槽衬与煤的重量比为的0.05～0.1：1；所添加的石灰石煤的重量比为的0.07～0.14：1；

所述的炉膛内温度为850～950℃。

一种电解铝固体废物的无害化处置装置，包括：石灰石仓1、煤仓2、炉膛3、汽包4、热交换箱体5、旋风分离器6、返料器7、除尘脱硫脱硝联合装置9、过热器11、省煤器12与空气预热器13；

石灰石仓1通过炉膛3的下部进料口和炉膛3内部连通；煤仓2通过炉膛3中部进料口与炉膛3内部连通；炉膛3的顶部设有通向汽包4的通道与汽包4连接；汽包4设有通向热交换箱体5顶部的通道与热交换箱体5内部连通；

旋风分离器6上部设有侧通道与箱体3连通，旋风分离器6上部设有顶通道与箱体3内部连通；旋风分离器6下部通过返料器7与炉膛3下部连通；旋风分离器下6底部连接第一引风机8；

热交换箱体5下部连通除尘脱硫脱硝联合装置9，除尘脱硫脱硝联合装置9再连接第二引风机10；

热交换箱体5内部设有过热器11、省煤器12、空气预热器13；过热器11位于热交换箱体5的上部，且设有蒸汽出口14；省煤器11位于过热器11的正下部，连接给水口15；空气预热器12位于省煤器下部；空气预热器12一次风管路进口连接一次风机16，出口连通炉膛3下部，空气预热器12二次风管路进口连接二次风机17，出口连通炉膛3中部。

所述的炉膛3底部与炉底灰冷却器18连通，炉底灰冷却器18下部与炉底灰斗19连通。

所述的炉膛3底部还设有布风板20。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的一种电解铝固体废物的无害化处置工艺方法与装置，通过循环流化床对电解铝固体废物无害化处置，有效减少了有害毒物的浸出量，实现了无害化，降低废弃物所造成的环境污染，装置不仅实现了废槽衬的无害化，而且不用另置一套新设备，节约了运行成本，因此十分适合用于处理危险电解铝固体废弃物。可见，将电冶铝废槽衬与流化床锅炉焚烧工艺结合起来进行协同处置，既满足热电等行业工业生产，提供符合标准品质与数量的工业用蒸汽或电能的前提下，又实现了电解铝危险废物的无害化系统处置。重要的是，该协同处置工艺仅基于循环流化床焚烧工艺，且没有增加任何硬件投资，因而节省了一套热处理系统。同时，相对于传统的循环流化床焚烧工艺来说，基本没有增加运行成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的电解铝固体废物的无害化处置工艺方法的工艺流程示意图；

图2为本发明实施例提供的电解铝固体废物的无害化处置装置的示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。

如图1所示，一种电解铝固体废物的无害化处置工艺方法，包括：

将电解铝固体废物废槽衬与煤混合并粉碎后，从流化床锅炉炉膛中部送入；将石灰石粉碎后随一次风从布风板下部送入炉膛，二次风从炉膛中部送入；本例以废槽衬为例其它的也可以参考处理。

具体的，所述的废槽衬与煤破碎后的粒径不大于13mm；石灰石粒径不大于1.5mm；所添加的废槽衬与煤的重量比为的0.05～0.1：1；所添加的石灰石煤的重量比为的0.07～0.14：1；这里而用于废槽衬无害化的石灰石与废槽衬重量比为0.2～0.4：1，用于煤炭燃烧脱硫的石灰石与煤炭重量比0.06～0.1：1，石灰石总添加量为上述两部分的总和。

在一次风和二次风的作用下呈现流动状态的废槽衬粉、煤粉、石灰石粉混合物，在炉膛内燃烧发生无害化反应过程；所述的炉膛内温度为850～950℃。无害化反应过程包括在高温下发生氰化物的分解、硫化物集氟化物的无害化过程。

在燃烧过程产生的烟气从循环流化床中上部进入到旋风分离装置中，其中的重飞灰通过旋风分离器和返料器再返回到炉膛中进行再次充分燃烧，以提高燃烧效率；

含有轻飞灰的烟气从旋风分离器中进入到省煤器，利用烟气余热将锅炉给水进行一定程度的升温，升温后的给水进入汽包；

从省煤器出来的降温后的烟气再进入到空气预热器，利用烟气余热将对送风机送入的一次风、二次风进行预热；

从空气预热器出来的烟气经过除尘、脱硫等烟气处理后达标排放。

实施例一

取煤重量100kg，加入废槽衬7kg，混在一起后，粉碎至粒径大小不大于13mm，通过进料口从循环流化床炉膛的中部送入。同时，取石灰石9kg，粉碎至粒径不大于1.5mm，然后随一次风从布风板下部送入炉膛。二次风从布风板中部送入。循环流化床锅炉床的燃烧温度控制在860℃。无害化反应后的废槽衬以炉渣形式排出。

根据危险废物鉴别标准、浸出毒性标准(gb5085.3-2007)对炉渣进行危害性检测，浸出液中无机氟化物(不包括氟化钙，以f-计)为5.6mg/l，氰化物为0.028mg/l，有效减少了有害毒物的浸出量，实现了无害化(不再是危险废物)。

实施例二

取煤重量200kg，加入废槽衬20kg，混在一起后，粉碎至粒径大小不大于10mm，通过进料口从循环流化床炉膛的中部送入。同时，取石灰石28kg，粉碎至粒径不大于1.0mm，然后随一次风从布风板下部送入炉膛。二次风从布风板中部送入。循环流化床锅炉床的燃烧温度控制在900℃。无害化反应后的废槽衬以炉渣形式排出。

根据危险废物鉴别标准、浸出毒性标准(gb5085.3-2007)对炉渣块进行危害性检测，浸出液中无机氟化物(不包括氟化钙，以f-计)为0.3mg/l，氰化物为0.007g/l，有效减少了有害毒物的浸出量，实现了无害化(不再是危险废物)。

实施例三

如图2所示，一种电解铝固体废物的无害化处置装置，可实现实施例一与二的方法，包括：石灰石仓1、煤仓2、炉膛3、汽包4、热交换箱体5、旋风分离器6、返料器7、除尘脱硫脱硝联合装置9、过热器11、省煤器12与空气预热器13；

石灰石仓1通过炉膛3的下部进料口和炉膛3内部连通；从而添加的石灰石粉，石灰石粉石灰石仓1通过通道进入到炉膛3内；煤仓2通过炉膛3中部进料口与炉膛3内部连通；从而添加废槽衬和煤进入到炉膛内部；炉膛3的顶部设有通向汽包4的通道与汽包4连接；汽包4设有通向热交换箱体5顶部的通道与热交换箱体5内部连通；，所述的炉膛3底部与炉底灰冷却器18连通，炉底灰冷却器18下部与炉底灰斗19连通。所述的炉膛3底部还设有布风板20。

旋风分离器6上部设有侧通道与箱体3连通，旋风分离器6上部设有顶通道与箱体3内部连通；旋风分离器6下部通过返料器7与炉膛3下部连通；旋风分离器下6底部连接第一引风机8；

热交换箱体5下部连通除尘脱硫脱硝联合装置9，除尘脱硫脱硝联合装置9再连接第二引风机10；

热交换箱体5内部设有过热器11、省煤器12、空气预热器13；过热器11位于热交换箱体5的上部，且设有蒸汽出口14；省煤器11位于过热器11的正下部，连接给水口15；空气预热器12位于省煤器下部；空气预热器12一次风管路进口连接一次风机16，出口连通炉膛3下部，从而将一次风在被烟气预热后通过管道进入到炉膛3内部；空气预热器12二次风管路进口连接二次风机17，出口连通炉膛3中部，从而将二次风在被烟气预热后通过管道进入到炉膛3内部。一次风机16与17二次风机并行放置，在一次风和二次风的作用下呈现流动状态的废槽衬粉、煤粉、石灰石粉混合物，在高温下发生氰化物的分解、硫化物集氟化物的无害化过程；燃烧过程中保持炉膛内温度在850℃～900℃范围内。

本发明实施例所提供的一种电解铝废槽衬的无害化处置新装置是将电冶铝废槽衬与流化床锅炉焚烧工艺结合起来进行协同处置，既满足热电等行业工业生产，提供符合标准品质与数量的工业用蒸汽或电能的前提下，又实现了电解铝危险废物的无害化系统处置。重要的是，该协同处置工艺仅基于循环流化床焚烧工艺，且没有增加任何硬件投资，因而节省了一套热处理系统。同时，相对于传统的循环流化床焚烧工艺来说，基本没有增加运行成本。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。