专利名称：含氯含硅废弃物悬浮态流化焚烧水解系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于多晶硅、有机硅化工厂含氯含硅废弃物处理环保领域，具体涉及一种悬浮态流化焚烧水解含氯含硅废弃物系统。所述的含氯含硅废弃物可以为废气、废液或废固ニ种形态。
背景技术：
目前，国内多晶硅和有机硅厂数量众多，生产中副产了大量含氯硅的废弃物需要处理，这些物质极大的污染了环境，但是处理难度很大。目前一般处理方法是水解之后简单的填埋处理，不但运行成本高(消耗大量的碱来中和)，运行安全隐患多(水解生成的可燃气体易爆)，即使处理后的填埋处理也同样会污染环境。 采用焚烧处理是比较彻底的ー种处理方式。目前也得到了一定的应用，如申请人早先申请的专利CN101694298A含氯含硅废液废气无公害处理方法和专利CN201858651U含氯含硅废液、废气无公害处理回收系统，有效的解决余热回收装置堵塞问题，烟气浄化后HCl去除率达99%，烟气粉尘含量小，烟气排放达到国家标准。但也存在问题，具体为( I)含氯硅废液焚烧不够彻底，焚烧产物中含碳量高，现有焚烧炉无法进行含氯硅废渣焚烧处理；(2)含氯含硅废弃物本身热值极高，燃烧时在焚烧炉内容易形成局部高温区，生成的SiO2软化、结疤，堵塞炉膛和燃烧器，甚至发生焚烧炉被熔融SiO2堵死事故，被迫停炉；(3)常规的含氯含硅废弃物焚烧火焰温度高，而且过量空气系数相对较大(干基氧浓度6-10%)，在该燃烧エ况下，废液中的部分Cl元素本应生成易于吸收、回收的HC1，却被氧气氧化为Cl2,导致烟气中混有大量的Cl2很难再处理棹，如果处理干净Cl2则运行成本大幅增加；(4)烟气中的SiO2不易捕集，导致对烟气的余热回收难度増大。
发明内容本实用新型的目的是针对现有技术中的不足，提供一种含氯含硅废弃物悬浮态流化焚烧水解系统，其利用含氯硅废弃物的水解物性，采用富含水蒸汽烟气实现含氯含硅废弃物无害化处理。实现本实用新型目的的技术方案一种含氯含硅废弃物悬浮态流化焚烧水解系统，其包括燃烧器、湿热烟气发生炉、エ业水喷枪、含硅含氯废弃物给入装置、流化床焚烧炉、高温旋风分离器、余热锅炉、高效除尘器、第一引风机、HCl回收系统、碱洗塔、第二引风机、畑 、烟气循环风机、缓冲料仓、多级错流冷却床、包装系统、流化风机、助燃风机；其中，燃烧器与湿热烟气发生炉的入口端连接，湿热烟气发生炉的出口端与流化床焚烧炉的底部烟气入口连接，在湿热烟气发生炉的炉体前部设置若干只エ业水喷枪，在湿热烟气发生炉的炉体后部设置二次风入口；含硅含氯废弃物给入装置与流化床焚烧炉的炉体连接，流化床焚烧炉的顶部烟气出口与高温旋风分离器的顶部烟气入口连接；高温旋风分离器的顶部烟气出口与余热锅炉的烟气入口连接；高温旋风分离器的底部物料出口与缓冲料仓的顶部入口连接；余热锅炉的烟气出口与高效除尘器的顶部烟气入口连接；余热锅炉的底部物料出ロ与缓冲料仓的顶部入口连接；高效除尘器的顶部烟气出口与第一引风机的烟气入口连接；高效除尘器的底部物料出口与缓冲料仓的顶部入口连接；第一引风机的烟气出口分为两路，一路连接烟气循环风机的烟气入口，一路出口连接HCl回收系统的顶部入口 ；烟气循环风机的烟气出口连接在流化床焚烧炉的炉体上、含硅含氯废弃物给入装置上方；HCl回收系统的底部出口与碱洗塔的下部烟气入口连接，碱洗塔的上部烟气出口与第二引风机的烟气入口连接，第二引风机的烟气出口连接烟囱；缓冲料仓的底部物料出口和流化床焚烧炉的底部物料出口与多级错流冷却床的一侧物料入口连接；多级错流冷却床的另ー侧冷却物料出口与包装系统连接；多级错流冷却床的底部流化风入口与流化风机的空气出ロ连接，多级错流冷却床的顶部流化风出ロ连接烟囱。如上所述的ー种含氯含硅废弃物悬浮态流化焚烧水解系统，其所述的多级错流冷却床同时作为空气预热器，空气管箱入口连接助燃风机，空气管箱出口连接燃烧器的空气入口和湿热烟气发生炉的二次风入口 ；多级错流冷却床的床体冷却水管束进ロ接エ厂循环冷却水上水，冷却水管束出口接エ厂循环冷却水回水。如上所述的含氯含硅废弃物悬浮态流化焚烧水解系统，其所述的多级错流沸腾冷却床内部设置有直立隔墙，限制物料的返混；隔墙间底部为在同一个水平高度的布风板，布风板下为相互独立的流化风风室结构。如上所述的ー种含氯含硅废弃物悬浮态流化焚烧水解系统，其所述的燃烧器为燃气燃烧器、燃油燃烧器或油气联合燃烧器；所述的含硅含氯废弃物给入装置，当废弃物为固态时为抗腐蚀螺旋给料装置或气カ输送给料装置，当废弃物为液态时为喷枪形式，当废弃物为气态时为喷ロ形式；所述的流化床焚烧炉为带有锥顶和锥底的直立设备，外形上为单台圆形或方形设备，炉墙为全炉衬的绝热炉墙或带有水冷壁的水冷炉墙；所述的余热锅炉为水管锅炉或火管锅炉，产生中低压饱和蒸汽；所述的高效除尘器为耐酸材质布袋除尘器或电除尘器。本实用新型的效果在于本实用新型所述的ー种含氯含硅废弃物悬浮态流化焚烧水解系统，在实现含氯硅废弃物无害化处理目的的同时，能够采用悬浮流态化技术将焚烧产物SiO2悬浮起来，保证能顺利、连续将生成的SiO2带出焚烧炉。合理的能量梯级利用使输入エ艺系统中的能量最大限度地转化为有效能量。具体为(I)含氯含硅废弃物在焚烧炉内与水蒸汽发生反应，Cl元素不存在氧化反应，产物主要为HCl，大大减少了较难吸收处理的Cl2。(2)采用低温烟气再循环技术，有效控制焚烧炉内水解温度，使生成的SiO2颗粒性和流动性好。(3)焚烧炉内水解温度低，SiO2无熔融态，耐火材料要求低，设备初次投资省，维护费用低。(4)焚烧炉入口热烟气基本不含有机物，焚烧炉内Cl元素转化成ニ噁英的可能性几乎没有。(5)采用多级能量利用和烟气再循环技术，整套エ艺系统能耗低，节能效果明显。(6)本实用新型设计合理，提高了単位体积设备的处理效率，相对于传统焚烧エ艺，本エ艺大大降低了整体设备的尺寸。以多晶硅废弃物为例，采用本实用新型设备和投资是传统焚烧装置的50-70%即可，具有十分广泛的推广价值。(7)本实用新型应用流态化原理，采用流化床焚烧炉形式，在避免现存焚烧技术的种种弊端情况下，对废弃物的适应性好，废气、废液和废固三种形式均能处理。(8)本实用新型可以解决在线运行的含氯硅废弃物焚烧处理装置存在的技术难 题，同时以往束手无策的含氯硅废浆渣处理问题，也可以迎刃而解。
图I为本实用新型所述的ー种含氯含硅废弃物悬浮态流化焚烧水解系统示意图。图中1.燃烧器；2.湿热烟气发生炉；3.エ业水喷枪；4.含硅含氯废弃物给入装置；5.流化床焚烧炉；6.高温旋风分离器；7.余热锅炉；8.高效除尘器；9.第一引风机；10. HCl回收系统；11.碱洗塔；12.第二引风机；13.烟囱；14.烟气循环风机；15.缓冲料仓；16.多级错流冷却床；17.包装系统；18.流化风机；19.助燃风机。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型所述的ー种含氯含硅废弃物悬浮态流化焚烧水解系统作进一步详细描述。如图I所示，本实用新型所述ー种含氯含硅废弃物悬浮态流化水解系统包括燃烧器I、湿热烟气发生炉2、エ业水喷枪3、含硅含氯废弃物给入装置4、流化床焚烧炉5、高温旋风分离器6、余热锅炉7、高效除尘器8、第一引风机9、HCl回收系统10、碱洗塔11、第二引风机12、烟囱13、烟气循环风机14、缓冲料仓15、多级错流冷却床16、包装系统17、流化风机18、助燃风机19。其中，燃烧器I与湿热烟气发生炉2的入口端连接，湿热烟气发生炉2的出ロ端与流化床焚烧炉5的底部烟气入口连接，在湿热烟气发生炉2的炉体前部设置若干只エ业水喷枪3，在湿热烟气发生炉2的炉体后部设置二次风入口。含硅含氯废弃物给入装置4与流化床焚烧炉5的炉体连接，流化床焚烧炉5的顶部烟气出口与高温旋风分离器6的顶部烟气入口连接；高温旋风分离器6的顶部烟气出ロ与余热锅炉7的烟气入口连接；高温旋风分离器6的底部物料出口与缓冲料仓15的顶部入ロ连接。余热锅炉7的烟气出口与高效除尘器8的顶部烟气入口连接；余热锅炉7的底部物料出口与缓冲料仓15的顶部入口连接；高效除尘器8的顶部烟气出口与第一引风机9的烟气入口连接；高效除尘器8的底部物料出口与缓冲料仓15的顶部入口连接。第一引风机9的烟气出口分为两路，一路连接烟气循环风机14的烟气入口，一路出口连接HCl回收系统10的顶部入口 ；烟气循环风机14的烟气出ロ连接在流化床焚烧炉5的炉体上、含硅含氯废弃物给入装置4上方。HCl回收系统10的底部出口与碱洗塔11的下部烟气入口连接，碱洗塔11的上部烟气出口与第二引风机12的烟气入口连接，第二引风机12的烟气出口连接烟囱13。缓冲料仓15的底部物料出口和流化床焚烧炉5的底部物料出ロ与多级错流冷却床16的一侧物料入口连接；多级错流冷却床16的另ー侧冷却物料出口与包装系统17连接；多级错流冷却床16的底部流化风入口与流化风机18的空气出ロ连接，多级错流冷却床16的顶部流化风出ロ连接烟囱13。多级错流冷却床16同时作为空气预热器，空气管箱入口连接助燃风机19，空气管箱出ロ连接燃烧器I的空气入口和湿热烟气发生炉2的二次风入口 ；多级错流冷却床16的床体冷却水管束进ロ接エ厂循环冷却水上水，冷却水管束出ロ接エ厂循环冷却水回水。多级错流沸腾冷却床16内部设置有直立隔墙，限制 物料的返混；隔墙间底部为在同一个水平高度的布风板，布风板下为相互独立的流化风风室结构。上述燃烧器I为燃气燃烧器、燃油燃烧器或油气联合燃烧器。上述含硅含氯废弃物给入装置4，当废弃物为固态时为抗腐蚀螺旋给料装置或气力输送给料装置，当废弃物为液态时为喷枪形式，当废弃物为气态时为喷ロ形式。上述流化床焚烧炉5为带有锥顶和锥底的直立设备，外形上为单台圆形或方形设备，炉墙为全炉衬的绝热炉墙或带有水冷壁的水冷炉墙。上述余热锅炉7为水管锅炉或火管锅炉，产生中低压饱和蒸汽。上述高效除尘器8为耐酸材质布袋除尘器或电除尘器。上述多级错流沸腾冷却床16顶部空气出ロ带有旋风式空气过滤器。采用上述的系统进行氯含硅废弃物悬浮态流化焚烧水解的具体过程如下—次风和燃料进入燃烧器I内混合，燃烧产生高温烟气，然后进入湿热烟气发生炉2 ;该高温烟气在湿热烟气发生炉2内与通过エ业水喷枪3喷入的エ业水混合，形成1000 1200°C高温湿热烟气(例如1000°c、110(rc或1200°c)，然后高温湿热烟气与二次风混合形成流化高温湿热烟气。从湿热烟气发生炉2出来的流化高温湿热烟气进入流化床焚烧炉5内，含硅含氯废弃物通过含硅含氯废弃物给入装置4从流化床焚烧炉5下部圆周上几点同时喷入炉内，与流化床焚烧炉5下部来的流化高温湿热烟气顺流接触并发生水解反应。以SiCl4为例SiCl4+2H20=Si02+4HCl从烟气循环风机14来的循环冷烟气从流化床焚烧炉5下部圆周上几点同时给入，与炉膛内水解反应后生成的高温水解烟气混合，降低水解烟气温度，实现流化床焚烧炉5的顶部出口处烟气温度为1100-1200°C (例如1100°C、115(TC或1200°C );生成的固态颗粒被水解烟气流化成悬浮状态，通过流化床焚烧炉5的顶部出ロ进入高温旋风分离器6内进行气固分离。在高温旋风分离器6分离后的SiO2粉料送至缓冲料仓15，除尘烟气从高温旋风分离器6的顶部出来后进入余热锅炉7换热降温至25(T400°C(例如250°C、300°C或400°C)，余热锅炉7产生的低压蒸汽供エ厂其他単元使用，余热锅炉7底部收集的SiO2粉料送至缓冲料仓15 ；从余热锅炉7降温后出来的烟气进入高效除尘器8进ー步除尘后经第一引风机9分为两路，一路经烟气循环风机14给入流化床焚烧炉5内冷却烟气；一路迸入HCl回收系统10洗涤回收烟气中HCl气体，制成15 31wt%的成品盐酸溶液；[0052]在HCl回收系统10洗涤后的烟气经过碱洗塔11碱洗后通过第二引风机12进入烟囱13排放至大气，实现环保达标排放。自高温旋风分离器6、余热锅炉7和高效除尘器8底部收集的SiO2粉料经缓冲料仓15进入多级错流冷却床16冷却；其中，热物料在多级错流冷却床16内通过换热管将热量传递给管内的助燃空气，热物料在多级错 流冷却床16内呈流态化状态，流化空气流化物料的同时冷却物料；在最后ー级床内布置循环冷却水换热管使物料温度冷却至80°C以下，冷却后的SiO2粉料送去包装系统14包装成袋；助燃风机19增压的环境空气经多级错流冷却床16预热至25(T300°C作为一次助燃风供给燃烧器1，同时还作为调整流化床焚烧炉5出ロ烟气氧浓度的二次风使用；流化风机18增压环境空气流化多级错流冷却床16内高温SiO2粉料，同时冷却SiO2粉料，换热后的流化风从多级错流冷却床16顶部排出至烟囱13排放。本实用新型エ艺系统先用湿热烟气发生炉产生富含水蒸气的热风，然后该湿热风进入流化床焚烧炉同含硅氯废弃物直接接触，由于含硅氯废弃物的易水解特性，在流化床焚烧炉内迅速发生水解，实现含氯硅废弃物的无害化处理。采用负压运行，有效避免烟气中的HCl泄露。同时通过控制进入碱洗塔11前烟气中的氯气和氢气等的浓度含量，来调节进入湿热烟气发生炉2后部的二次风，实现调节控制焚烧炉内氧气含量的目的，达到控制含氯含硅废弃物中Cl定向生成HCl的エ艺目的。
权利要求1.一种含氯含硅废弃物悬浮态流化焚烧水解系统，其特征在于该系统包括燃烧器(I)、湿热烟气发生炉(2)、工业水喷枪(3)、含硅含氯废弃物给入装置(4)、流化床焚烧炉(5)、高温旋风分离器(6)、余热锅炉(7)、高效除尘器(8)、第一引风机(9)、HCl回收系统(10)、碱洗塔(11)、第二引风机(12)、烟囱(13)、烟气循环风机(14)、缓冲料仓(15)、多级错流冷却床(16)、包装系统(17)、流化风机(18)、助燃风机(19)； 其中，燃烧器(I)与湿热烟气发生炉(2)的入口端连接，湿热烟气发生炉(2)的出口端与流化床焚烧炉(5)的底部烟气入口连接，在湿热烟气发生炉(2)的炉体前部设置若干只工业水喷枪(3)，在湿热烟气发生炉(2)的炉体后部设置二次风入口 ； 含硅含氯废弃物给入装置(4)与流化床焚烧炉(5)的炉体连接，流化床焚烧炉(5)的顶部烟气出口与高温旋风分离器(6)的顶部烟气入口连接；高温旋风分离器(6)的顶部烟气出口与余热锅炉(7)的烟气入口连接；高温旋风分离器(6)的底部物料出口与缓冲料仓(15)的顶部入口连接； 余热锅炉(7 )的烟气出口与高效除尘器(8 )的顶部烟气入口连接；余热锅炉(7 )的底部物料出口与缓冲料仓(15)的顶部入口连接；高效除尘器(8)的顶部烟气出口与第一引风机(9)的烟气入口连接；高效除尘器(8)的底部物料出口与缓冲料仓(15)的顶部入口连接； 第一引风机(9)的烟气出口分为两路，一路连接烟气循环风机(14)的烟气入口，一路出口连接HCl回收系统(10)的顶部入口 ；烟气循环风机(14)的烟气出口连接在流化床焚烧炉(5)的炉体上、含硅含氯废弃物给入装置(4)上方； HCl回收系统(10 )的底部出口与碱洗塔(11)的下部烟气入口连接，碱洗塔(11)的上部烟气出口与第二引风机(12)的烟气入口连接，第二引风机(12)的烟气出口连接烟囱(13); 缓冲料仓(15)的底部物料出口和流化床焚烧炉(5)的底部物料出口与多级错流冷却床(16)的一侧物料入口连接；多级错流冷却床(16)的另一侧冷却物料出口与包装系统(17)连接；多级错流冷却床(16)的底部流化风入口与流化风机(18)的空气出口连接，多级错流冷却床(16 )的顶部流化风出口连接烟囱(13 )。
2.根据权利要求I所述的一种含氯含硅废弃物悬浮态流化焚烧水解系统，其特征在于所述的多级错流冷却床(16)同时作为空气预热器，空气管箱入口连接助燃风机(19)，空气管箱出口连接燃烧器(I)的空气入口和湿热烟气发生炉(2)的二次风入口 ；多级错流冷却床(16)的床体冷却水管束进口接工厂循环冷却水上水，冷却水管束出口接工厂循环冷却水回水。
3.根据权利要求2所述的含氯含硅废弃物悬浮态流化焚烧水解系统，其特征在于所述的多级错流沸腾冷却床(16)内部设置有直立隔墙，限制物料的返混；隔墙间底部为在同一个水平高度的布风板，布风板下为相互独立的流化风风室结构。
4.根据权利要求I所述的一种含氯含硅废弃物悬浮态流化焚烧水解系统，其特征在于所述的燃烧器(I)为燃气燃烧器、燃油燃烧器或油气联合燃烧器。
5.根据权利要求I所述的一种含氯含硅废弃物悬浮态流化焚烧水解系统，其特征在于所述的含硅含氯废弃物给入装置(4)，当废弃物为固态时为抗腐蚀螺旋给料装置或气力输送给料装置，当废弃物为液态时为喷枪形式，当废弃物为气态时为喷口形式。
6.根据权利要求I所述的一种含氯含硅废弃物悬浮态流化焚烧水解系统，其特征在于所述的流化床焚烧炉(5)为带有锥顶和锥底的直立设备，外形上为单台圆形或方形设备，炉墙为全炉衬的绝热炉墙或带有水冷壁的水冷炉墙。
7.根据权利要求I所述的一种含氯含硅废弃物悬浮态流化焚烧水解系统，其特征在于所述的余热锅炉(7)为水管锅炉或火管锅炉，产生中低压饱和蒸汽。
8.根据权利要求I所述的一种含氯含硅废弃物悬浮态流化焚烧水解系统，其特征在于所述的高效除尘器(8)为耐酸材质布袋除尘器或电除尘器。
专利摘要本实用新型提供一种含氯含硅废弃物悬浮态流化焚烧水解系统。其中，燃烧器与湿热烟气发生炉的入口连接，湿热烟气发生炉的出口与流化床焚烧炉的入口连接；流化床焚烧炉的出口与高温旋风分离器的入口连接；高温旋风分离器的出口与余热锅炉的入口连接；余热锅炉的出口与高效除尘器的入口连接；高效除尘器的出口与第一引风机的入口连接；第一引风机的出口连接HCl回收系统的入口；HCl回收系统的出口与碱洗塔的入口连接，碱洗塔的出口与第二引风机的入口连接，第二引风机的出口连接烟囱。本实用新型在实现含氯硅废弃物无害化处理目的的同时，能顺利、连续将生成的SiO2带出焚烧炉，废气、废液和废固三种形式均能处理。
文档编号F23G5/12GK202647777SQ20122021922
公开日2013年1月2日 申请日期2012年5月15日 优先权日2012年5月15日
发明者姜振华, 李永胜, 李超 申请人:北京航天动力研究所