一种废活性焦循环流化床焚烧系统的制作方法

本发明属于能源技术领域，尤其涉及一种废活性焦循环流化床焚烧系统。

背景技术

传统的水处理技术如化学法、生物法、氧化法、活性碳吸附法、膜法等，由于其工艺本身存在的弱点，在进行污水深处理时，投资大、处理费用比较高，同时处理周期也较长，因此，企业和社会无法承受。活性焦是以高挥发分煤为主要原料研制出的一种具有吸附剂和催化剂双重性能的粒状物质，一种多孔的含碳物质，是没有得到充分干馏或活化的活性炭类吸附剂。活性焦具有活性炭的特点，但同时它又克服了活性炭价格高、机械强度低、易粉碎的缺点。

活性焦具有强大的孔结构及特殊的官能团，对污水中的悬浮物、无机物及有机物等有害成分具有很强的吸附能力，并且活性焦较活性炭廉价，国内已有一批污水处理企业采用活性焦来用于城市污水、工业废水、污染河水等水源的净化处理，由活性焦处理过的废水，可以用于中水回用，能够有效的缓解废水的排放及对环境的污染。

虽然活性焦在污水净化处理方面比传统污水处理工艺有着绝对的优势，但是废活性焦(处理过污水后失去活性的活性焦)的后续处理是个难题。虽然可以借鉴活性炭的再生处理工艺(如药剂洗脱的化学再生法、生物再生法、湿式氧化法、电解氧化法或加热再生法)对废活性焦进行活性再生，但是由于废活性焦含水量高，吸附的有机物量大，进行再生活性处理不仅成本高、次数有限，而且所吸附的有机物很容易从废活性焦孔结构中析出，造成二次污染，如果随意堆放又势必造成环境污染，因此，解决废活性焦的利用问题乃当务之急。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种废活性焦循环流化床焚烧系统，利用富含水分、有机物的废活性焦燃烧释放的热量生产高温高压蒸汽，从而进行电力生产或供热，最终实现废物能源化利用，同时对废活性焦燃烧产生的尾气进行环保处理，达到无污染排放，解决了废活性焦的后续处理。

本发明采用如下技术方案：

一种废活性焦循环流化床焚烧系统，包括依次布置的循环流化床焚烧装置、汽包、尾部烟气热量回收装置、第一换热器、脱硫除尘装置、活性焦吸附塔、引风机和第二换热器。

所述循环流化床焚烧装置包括循环流化床焚烧炉、与循环流化床焚烧炉底部连接的给料机和点火器、与循环流化床焚烧炉顶部连接的分离器、设置在分离器与循环流化床焚烧炉间的返料器。

所述点火器中设有一次风管。

所述分离器为旋风分离器。

废活性焦通过给料机进入循环流化床焚烧炉，经点火器给循环流化床焚烧炉加热，并通过一次风管送入一次风，废活性焦燃烧后破碎产生灰颗粒，灰颗粒经分离器分离后通过返料器返回至循环流化床焚烧炉或进入尾部烟气热量回收装置。

所述的循环流化床焚烧炉的高度为25～50米，主要是为了废活性焦在焚烧炉内析出的可燃挥发分有充分的停留时间，停留时间为4-6秒，使燃烧更充分。

所述的循环流化床焚烧炉的相对墙体上布置若干根二次风管，主要用于调节燃烧状况；通过向循环流化床焚烧炉内注入一定量二次风，可以有效地抑制氮氧化物的生成；二次风管输入的二次风占循环流化床焚烧炉内总风量的40-60％，所述百分比为体积比。

优选的，二次风管输入的二次风占循环流化床焚烧炉内总风量的50％，以实现废活性焦的充分燃烧，抑制氮氧化物的生成。

所述的循环流化床的内壁面布置水冷壁，主要是吸收废活性焦燃烧释放的热量。

所述的循环流化床焚烧炉中的燃烧温度为850～950℃。

所述的尾部烟气热量回收装置从上至下依次布置高温过热器、低温过热器、省煤器和空气预热器。

所述的汽包分为上半部和下半部，上半部与省煤器的出口、水冷壁的出口和低温过热器连接，下半部与水冷壁的入口连接。汽包主要用于汽水分离，从汽包分离出的蒸汽依次通过低温过热器、高温过热器与电力或供热设备连接，用于电力生产或供热。

所述省煤器的入口与给水装置连接，出口与汽包的上半部连接。

所述空气预热器的入口与送风机连接，空气预热器的出口与一次风管和二次风管连接。

所述废活性焦循环流化床焚烧系统还包括布置在循环流化床焚烧炉的出口与分离器之间的脱硝装置，主要作用是脱除废活性焦燃烧中产生的氮氧化物。

所述的脱硝装置为选择性非催化还原(sncr)脱硝装置，在无催化剂的作用下，在适合脱硝反应的“温度窗口”内喷入还原剂将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水。

所述的选择性非催化还原(sncr)脱硝装置中的还原剂选自氨水或尿素。

所述的第一换热器与第二换热器相连通，第一换热器与烟气换热后，将烟气降到一定温度，便于脱硫除尘装置正常工作，另外第一换热器中的冷却介质吸收烟气的热量后传递至第二换热器中作为加热介质，用于加热烟囱入口的烟气，以提高排放烟气温度，避免烟气阻塞、低温腐蚀等问题；第二换热器中的加热介质与烟气换热后传递至第一换热器中作为冷却介质。

上述废活性焦循环流化床焚烧系统的使用方法，包括以下步骤：

(1)在循环流化床焚烧炉内加入石英砂；

(2)开启点火器加热石英砂至650～750℃并通入一次风；

(3)废活性焦经给料机输送到循环流化床焚烧炉内燃烧，，燃烧时通过二次风管通入二次风；废活性焦在循环流化床内焚烧释放的热量部分被水冷壁回收利用；

(4)从循环流化床焚烧炉出来的烟气经过尾部烟气热量回收装置进行热量回收利用；

(5)烟气再依次进入第一换热器降温、进入脱硫除尘装置进行脱硫除尘、再进入活性焦吸附塔除去有机物；

(6)烟气再通过引风机和第二换热器加热后进入烟囱。

所述步骤(1)中的石英砂主要作为热载体与废活性焦进行传热，粒径为0-5mm，在循环流化床炉内的高度为300-700mm；以便达到与废活性焦充分传热的效果。

所述步骤(2)中开启点火器加热石英砂至650～750℃，主要是因为废活性焦半焦着火点比较高，基本在650℃以上。

本发明提供的废活性焦循环流化床焚烧系统，以废活性焦为原料，通过合理的配风比例和环保装置的布置，可实现废活性焦的高效燃烧及无污染排放，通过汽包和尾部回收装置回收的高温高压蒸汽可用于供热或电力生产，从而不仅实现了废活性焦能源化及清洁化利用，而且增加了企业的收入。

附图说明

图1为本发明提供的废活性焦循环流化床焚烧系统的结构示意图；

其中，1、循环流化床焚烧炉；2、水冷壁；3、二次风管；4、给料机；5、点火器；6、返料器；7、旋风分离器；8、脱硝装置(sncr)；9、高温过热器；10、低温过热器；11、省煤器；12、空气预热器；13、第一换热器；14、脱硫除尘装置；15、活性焦吸附塔；16、引风机；17、烟囱；18、第二换热器；19、汽包。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步阐释。

如图1所示，一种废活性焦循环流化床焚烧系统，包括依次布置的循环流化床焚烧装置、汽包19、脱硝装置8、尾部烟气热量回收装置、第一换热器13、脱硫除尘装置14、活性焦吸附塔15、第二换热器18和引风机16，循环流化床焚烧装置产生的烟气依次经过脱硝装置8、尾部烟气热量回收装置、第一换热器13、脱硫除尘装置14和活性焦吸附塔15，再通过引风机16抽引后经第二换热器18和烟囱17排放到大气中。

循环流化床焚烧装置，包括循环流化床焚烧炉1、与循环流化床焚烧炉1底部连接的给料机4和点火器5、与循环流化床焚烧炉1顶部连接的旋风分离器7和设置在旋风分离器7和循环流化床焚烧炉1之间的返料器6；旋风分离器7的出口通过返料器6与循环流化床焚烧炉1底部连接；循环流化床焚烧炉1的内壁面布置水冷壁2，循环流化床焚烧炉1的相对墙体上布置二次风管3；尾部烟气热量回收装置，从上至下依次布置高温过热器9、低温过热器10、省煤器11和空气预热器12；脱硝装置(sncr)8，布置在循环流化床焚烧炉1的出口与旋风分离器7之间；汽包19的下半部与水冷壁2的入口连接，所述的汽包19的上半部分别与水冷壁2的出口、省煤器11的出口连接和低温过热器10连接，水通过省煤器11的出口进入汽包19的上半部，再进入到水冷壁2进行水循环；省煤器11的入口与给水装置连接；空气预热器12的入口与送风机连接，空气预热器12的出口与一次风管和二次风管3连接，提供加热后的一次风和二次风。

在循环流化床焚烧炉1内加入一定量的石英砂，废活性焦通过给料机4进入循环流化床焚烧炉1，开启点火器5加热石英砂，并经一次风管送入一次风；在废活性焦燃烧过程中通过二次风管3向循环流化床焚烧炉1注入二次风，调节燃烧状况，有效地抑制氮氧化物的生成；水冷壁2吸收废活性焦燃烧释放的热量；废活性焦燃烧破碎产生烟气，烟气中氮氧化物与脱硝装置8喷射的还原剂反应生成氮气；烟气中的灰颗粒中的较粗部分经旋风分离器7分离后通过返料器6重新回到循环流化床焚烧炉1内，而烟气中的较细灰颗粒则在脱硫除尘装置14内被脱除。

同时，化工废活性焦燃烧释放的热量依次被高温过热器9、低温过热器10、省煤器11、空气预热器12及第一换热器13回收利用；接着，化工废活性焦燃烧产生的烟气so2、重金属hg等污染物在脱硫除尘装置14内被脱除，烟气中未分解有机气体在活性焦吸附塔15内被吸附，从而来自循环流化床焚烧炉1的烟气经脱硝装置(sncr)8、脱硫除尘装置14及活性焦吸附塔15处理后变为洁净烟气，通过引风机16抽引，经第二换热器18加热后，经烟囱17排放到大气中。

第一换热器13与第二换热器18相连通，第一换热器13的出口与第二换热器18的入口相连通，第一换热器13与烟气换热后，将烟气降到一定温度，便于脱硫除尘装置14正常工作，另外第一换热器13中的冷却介质吸收烟气的热量后传递至第二换热器18作为加热介质，用于加热烟囱17入口的烟气，以提高排放烟气温度，避免烟气阻塞、低温腐蚀等问题；第二换热器18中的加热介质与烟气换热后传递至第一换热器13中作为冷却介质。

汽包19分为上半部和下半部，上半部与省煤器11的出口、水冷壁2的出口和低温过热器10连接，下半部与水冷壁2的入口连接。汽包19用于汽水分离，分离出来的蒸汽依次通过低温过热器10、高温过热器9与电力设备连接，用于电力生产；分离出来的水再次进入到水冷壁2进行水循环，吸收部分废活性焦在循环流化床内焚烧释放的热量。

应用例1

表1为典型化工废活性焦特性分析数据，用本发明提供的废活性焦循环流化床焚烧系统进行焚烧处理。

表1典型化工废活性焦特性分析数据

循环流化床焚烧炉1内加入40cm厚的石英砂，送入180nm³/h一次风，开启点火器5将石英砂加热到650℃左右。化工废活性焦燃料经给料机4给入循环流化床焚烧炉1并燃烧，燃烧时经二次风管3通入180nm³/h二次风，循环流化床焚烧炉1出口温度保持在900℃左右。

化工废活性焦燃烧产生的烟气中灰颗粒浓度为11g/nm³，经旋风分离器7分离后为220mg/nm³；同时化工废活性焦燃烧产生大量污染物，烟气中污染物组分氮氧化物(nox)、so2及二噁英的浓度分别为140mg/nm³、326mg/nm³和0.062ng/nm³；从循环流化床焚烧炉1出来的烟气经脱硝装置(sncr)8喷射氨水处理后氮氧化物(nox)浓度降为40mg/nm³。

来自循环流化床焚烧炉1的烟气(温度约为900℃)经过高温过热器9、低温过热器10冷却后温度降为450℃左右，其次经过省煤器11、空气预热器12吸收热量后温度降至150℃左右，最后经换热器13换热后温度约为120℃左右，该温度低于酸露点温度，有助于提高脱硫除尘装置14的除尘效率和脱硫效率。

烟气再经过脱硫除尘装置14脱除后，灰颗粒浓度仅为4mg/nm³，so2浓度降为20mg/nm³，最后经活性焦吸附塔15吸附后二噁英的浓度约为0.0097ng/nm³左右。

处理后的烟气为洁净烟气，通过引风机16抽引、第二换热器18加热烟气到150℃后经烟囱17排放到大气中。

上述应用例仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定，凡是依据本发明的技术和方法实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术和方法方案的范围内。