基于煤粉锅炉的含重金属的多源废弃物处置系统及方法与流程

1.本发明属于多源废弃物处理技术领域，涉及一种基于煤粉锅炉的含重金属的多源废弃物处置系统及方法。


背景技术：

2.随着我国城市化进程加快，多源废弃物产量急速增加，现有的环保设施处置能力呈现不足，且国民的环保意识逐渐提高，因此实现对多源废弃物的资源化及无害化处置成为各当地政府难题。燃煤电厂煤粉锅炉具有热电丰富、炉膛燃烧温度高及尾部环保设施齐全等有利条件，作为废弃物焚烧处置的一种新途径，备受国家及行业关注。但多源废弃物干湿形态各异不能满足煤粉锅炉悬浮燃烧的特殊要求，制约了废弃物处置在火电行业的发展，此外，废弃物中cl元素含量均较高，焚烧过程中会产生大量的hcl气体，会对锅炉水冷壁造成严重腐蚀，影响原锅炉系统运行安全性；部分废弃物中重金属含量较高，进行大量掺烧时会造成锅炉系统产生的煤粉灰中重金属含量超标，影响粉煤灰的综合利用，甚至导致煤粉锅炉掺烧废弃物后产生的粉煤灰成为新的固体废弃物。上述因素及潜在风险造成利用煤粉锅炉处置多源废弃物发展严重滞后，加上火电机组利用小时数低等现状，导致国家的大型设备利用率低，通过新建垃圾电厂或焚烧炉等工艺，造成社会投资资金及土地浪费。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于煤粉锅炉的含重金属的多源废弃物处置系统及方法，该系统及方法能够实现多源废弃物的处理，且具有成本低及利用率高的特点。
4.为达到上述目的，本发明所述的基于煤粉锅炉的含重金属的多源废弃物处置系统包括物料储存系统、热风系统、碱性脱除剂系统、一体化处置系统、气固分离系统、燃烧器、煤粉锅炉、熔融系统及废气燃烧器；
5.物料储存系统的出口与一体化处置系统的物料入口连接，煤粉锅炉的炉膛出口至省煤器之间的烟道上布置有高温烟气接口，煤粉锅炉的省煤器出口烟道上布置有中温烟气接口，高温烟气接口及中温烟气接口与一体化处置系统的烟气入口连接；热风系统的出口与一体化处置系统的空气入口连接；碱性脱除剂系统的出口与一体化处置系统的溶液入口连接；
6.一体化处置系统的出口与气固分离系统的入口连接，气固分离系统的气态出口与燃烧器的入口连接，燃烧器的出口与煤粉锅炉的炉膛连接；
7.气固分离系统的固态出口与熔融系统的入口连接，熔融系统的燃烧产物出口与废气燃烧器的入口连接，废气燃烧器的出口与煤粉锅炉的炉膛连接。
8.物料储存系统的出口经给料系统与一体化处置系统的物料入口连接。
9.还包括烟气母管；高温烟气接口及中温烟气接口与烟气母管的入口连接，烟气母管的出口与一体化处置系统的烟气入口连接。
10.还包括风机；气固分离系统的气态出口与风机的入口连接，风机的出口与燃烧器的入口连接。
11.还包括输送系统；气固分离系统的固态出口与输送系统的入口连接，输送系统的出口与熔融系统的入口连接。
12.还包括污染物脱除系统；煤粉锅炉的省煤器出口烟道与污染物脱除系统相连接。
13.本发明所述的基于煤粉锅炉的含重金属的多源废弃物处置方法包括以下步骤：
14.物料储存系统输出的多源废弃物送入一体化处置系统中，高温烟气接口输出的高温烟气与中温烟气接口输出的中温烟气混合形成混合烟气，混合烟气送入一体化处置系统中，热风系统输出的热风送入一体化处置系统中，碱性脱除剂系统输出的碱性脱除剂送入一体化处置系统中；
15.混合烟气、热风、碱性脱除剂与多源废弃物之间通过直接接触的方式，在一体化处置系统内部对多源废弃物进行干燥、炭化、除油、除酸及粉碎处理；
16.一体化处置系统输出的产物进入气固分离系统中，通过气固分离系统对产物中的固态物质及气态物质进行分离，其中，气态产物经燃烧器后进入煤粉锅炉的炉膛中进行无害化焚烧；固态物质送入熔融系统中，通过熔融系统将固态产物中的重金属熔化成合金熔液，同时对固态产物中的有机物进行燃烧，燃烧产物输送至废气燃烧器中，然后进入煤粉锅炉的炉膛中进行无害化焚烧。
17.混合烟气的温度根据多源废弃物的物性采用不同高温烟气与中温烟气的抽取比例进行调节。
18.碱性脱除剂为naoh或ca(oh)2。
19.本发明具有以下有益效果：
20.本发明所述的基于煤粉锅炉的含重金属的多源废弃物处置系统及方法在具体操作时，高温烟气、热风、碱性脱除剂及废弃物在一体化处置系统内部通过直接接触的方式进行干燥、炭化、除油、除酸及粉碎，一体化处置系统输出的产物通过气固分离系统后形成气态产物及固态产物，其中，气态产物进入煤粉锅炉的炉膛进行焚烧处置，固态产物输送至熔融系统进行处置，固态产物中的有机物在熔融系统中进行焚烧产生的废气送入煤粉锅炉的炉膛进行焚烧处置，其中，固态产物中的重金属在熔融系统中进行熔化产生合金熔液，同时定期排出合金溶液，以实现重金属的回收。需要说明的是，本发明突破了多源废弃物干湿形态各异不能满足煤粉锅炉悬浮燃烧的技术瓶颈，实现焦油、酸性气体及重金属的有效脱除，其中，重金属合金熔液可以综合利用，实现煤粉锅炉对含重金属的多源废弃物进行大规模资源化及无害化处置，推动固废处置行业及电力行业技术提高了国家大型设备使用效率，取代垃圾电厂或焚烧炉等传统工艺，有效节约社会资本、土地面积及成本，为生态理念实施提供技术支持。
附图说明
21.图1为本发明的结构示意图。
22.其中，1为物料储存系统、2为给料系统、3为高温烟气接口、4为中温烟气接口、5为热风系统、6为碱性脱除剂系统、7为一体化处置系统、8为气固分离系统、9为风机、10为燃烧器、11为煤粉锅炉、12为污染物脱除系统、13为输送系统、14为熔融系统、15为废气燃烧器。
具体实施方式
23.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将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的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
24.在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
25.参考图1，本发明所述的基于煤粉锅炉的含重金属的多源废弃物处置系统包括物料储存系统1、给料系统2、高温烟气接口3、中温烟气接口4、热风系统5、碱性脱除剂系统6、一体化处置系统7、气固分离系统8、风机9、燃烧器10、煤粉锅炉11、污染物脱除系统12、输送系统13、熔融系统14及废气燃烧器15；
26.物料储存系统1的出口与给料系统2的入口连接，给料系统2的出口与一体化处置系统7的物料入口连接；煤粉锅炉11的炉膛出口至省煤器之间的烟道上布置有高温烟气接口3，煤粉锅炉11的省煤器出口烟道上布置有中温烟气接口4，高温烟气接口3及中温烟气接口4与烟气母管的入口连接，烟气母管的出口与一体化处置系统7的烟气入口连接；热风系统5的出口与一体化处置系统7的空气入口连接；碱性脱除剂系统6的出口与一体化处置系统7的溶液入口连接；一体化处置系统7的出口与气固分离系统8的入口连接，气固分离系统8的气态出口与风机9的入口连接，风机9的出口与燃烧器10入口连接，燃烧器10的出口与煤粉锅炉11的炉膛连接；气固分离系统8的固态出口与输送系统13的入口连接，输送系统13的出口与熔融系统14的入口连接，熔融系统14的燃烧产物出口与废气燃烧器15的入口连接，废气燃烧器15的出口与煤粉锅炉11的炉膛连接。
27.本发明所述基于煤粉锅炉的含重金属的多源废弃物处置方法包括以下步骤：
28.物料储存系统1中的多源废弃物通过给料系统2送入一体化处置系统7中，高温烟气接口3输出的600
‑
700℃高温烟气与中温烟气接口4输出的300
‑
400℃中温烟气混合形成550
‑
600℃的混合烟气，其中，混合烟气的温度根据多源废弃物的物性采用不同高温烟气与中温烟气的抽取比例进行调节，混合烟气经烟气母管送入一体化处置系统7中，热风系统5输出的300℃热风送入一体化处置系统7中，碱性脱除剂系统6输出的碱性脱除剂(naoh或ca(oh)2)送入一体化处置系统7中；
29.混合烟气、热风、碱性脱除剂与多源废弃物之间通过直接接触的方式，在一体化处置系统7内部对多源废弃物进行干燥、炭化、除油、除酸及粉碎处理；
30.一体化处置系统7输出的产物温度约为350℃，通过密闭管道进入气固分离系统8中，通过气固分离系统8对产物中的固态物质及气态物质进行分离，其中，气态产物通过密闭管道依次经过风机9及燃烧器10后进入煤粉锅炉11的炉膛中进行无害化焚烧，焚烧产生的污染物通过污染物脱除系统12进行高效脱除；固态物质经输送系统13送入熔融系统14
中，通过熔融系统14将固态产物中的重金属熔化成合金熔液，然后进行综合利用，同时对固态产物中的有机物进行燃烧，燃烧产物通过密闭管道输送至废气燃烧器15中，然后进入煤粉锅炉11的炉膛中进行无害化焚烧，焚烧产生的污染物通过污染物脱除系统12进行高效脱除。
31.在一体化处置系统7中，高温烟气的作用是干燥及炭化多源废弃物；热风的作用是将多源废弃物的碳尽量多的转化成co等可燃气体，并将碳化过程产生的大分子焦油转化为小分子气体或固体；碱性脱除剂的作用是将碳化过程中产生的hcl及hf等气体进行脱除，生成稳定性极高的氯化钙及氟化钙等物质，其中，根据多源废弃物理化特性及一体化处置系统7处理过程中焦油及酸性气体的生成量，确定热风系统5及碱性脱除剂系统6是否投运以及投运量的大小。