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      危險廢物焚燒處置系統余熱回收梯級利用技術

      2021-02-02 10:42:13

      現階段我國危險廢物焚燒技術整體技術較之歐美日發達國家相比水平還很低,尤其在焚燒熱能回收利用方面,手段單一、設備簡陋,造成了大量的資源浪費。隨著我國危險廢物焚燒規模的不斷擴張,從原先5噸、10噸的小型焚燒設備,發展到現在30噸、50噸、甚至100噸的大中規模的危險廢物焚燒系統設備,熱能資源浪費的情況也越來越凸顯出來。國內主要采用風冷或者水冷的形式,將焚燒產生的大量熱能降溫后排放,不但浪費熱能還增加了水耗和電耗,這與國外技術水平更有著非常明顯的差距。因此研發危險廢物焚燒的余熱回收梯級利用技術,對于能源回收利用、降低能耗具有非常重要的意義。


      一、余熱鍋爐技術研究


      危險廢物經過焚燒系統的充分燃燒,可以產生大量1100℃的煙氣,由于該煙氣中具有大量的腐蝕性氣體和煙塵,無法直接進行利用,因此必須要通過余熱鍋爐進行換熱,將其熱源轉變成飽和蒸汽進行利用。


      常規的余熱鍋爐采用水管式對流換熱余熱鍋爐,由于危廢焚燒煙氣的特殊性,經常容易出現積灰和腐蝕問題,造成停產。


      余熱鍋爐采用自主研發的單鍋筒膜式壁余熱鍋爐,該種型式的余熱鍋爐大的優點就是以輻射換熱為主,不設對流換熱面,因而鍋爐本體和煙道內不發生煙塵堵塞現象,不用清灰且煙氣阻力小,可長時間連續運行。同時余熱鍋爐設定期排污擴容器,定期排污。


      焚燒產生的煙氣經二燃室煙道進入到余熱鍋爐中,在余熱鍋爐的膜式壁組成的空間內流動,鍋爐水在管內??拷な奖诘臒煔饪v向沖刷,煙氣溫度低,通道中間流動的高溫煙氣向低溫煙氣傳熱,以輻射換熱為主,對流換熱少量。該種結構的鍋爐,是不用停爐清灰、連續運行時間長的余熱鍋爐,在危險廢物焚燒系統中不易發生低溫或者高溫腐蝕。


      余熱鍋爐設置有分汽缸,可以同時向多個用汽單位提供蒸汽,實現蒸汽分配的均勻性和穩定性,是確保蒸汽余熱回收的梯級利用的基礎。


      二、急冷塔技術研究


      根據國標要求,余熱鍋爐的煙氣熱量利用只能到500℃,煙氣必須在500℃至200℃在急冷塔中進行急冷,以減少物質的再合成。


      余熱鍋爐出口處500℃的煙氣將進入急冷塔,急冷塔為自主研發的一體化的急冷塔:通過雙流體的噴槍向塔內噴射水霧,高溫煙氣與霧化噴淋水霧直接接觸,使得煙氣在1秒鐘內與水霧接觸蒸發汽化,通過熱交換,迅速放熱由500℃降至200℃以下,此過程可以有效地避免物質的再合成。同時通過檢測急冷塔內煙氣的溫度、壓縮空氣和噴霧液體的流量及壓力,控制供給噴槍的液體流量,保證急冷塔出口溫度的穩定。


      在急冷的時候也可以加入堿液,同時起到脫酸的效果,因此可以兼顧急冷脫酸塔的功能,當后續干法或者濕法脫酸系統存在故障或者效率不足時,可以在急冷水中加入堿液,起到半干法脫酸的作用,作為脫酸系統的有效后備補充。


      三、一級余熱回收利用技術研究


      余熱鍋爐產生的飽和蒸汽,溫度在150-160℃,壓力在6-10公斤。除去余熱鍋爐的自身用氣(除氧器、全自動軟水器等),50噸的危險廢物焚燒項目可以產生6-7噸/小時的蒸汽。作為熱源,可以充分開發利用于危險廢物焚燒系統中,以減少能耗,增加產值。一級余熱回收利用技術,主要是針對飽和蒸汽的使用,挖掘危廢焚燒系統的使用潛能。


      首先,可以提供給危廢焚燒系統的煙氣加熱器和空氣加熱器使用。危廢焚燒系統往往配置有濕法洗滌系統,高溫煙氣經過濕法洗滌脫酸處理后,煙氣溫度降至60~70℃左右,此時如果排放,容易在產生白煙,造成較差感官效果,同時如果脫酸不干凈,也會因為結露的情況,對濕法洗滌塔后續設備、管道和煙囪等造成腐蝕。因此通過將蒸汽通入煙氣加熱器,換熱后將煙氣加熱至140℃以上,可以有效避免上述問題。危廢焚燒系統同時存在焚燒物料種類繁多,焚燒工況波動較大的特點。因此通過空氣加熱器,將二次風加熱后通入焚燒爐內,可以起到提高助燃空氣溫度,穩定燃燒效果的作用。因此做好煙氣加熱器和空氣加熱器的研發和應用,對于優化危廢焚燒系統具有重要的作用,并可以節省能源,提高環保處理水平。


      其次,考慮到危廢中含有較多的危廢污泥,該類危廢含水率高(一般在80%含水率以上),熱值低,一旦量大,非常容易影響正常的焚燒工況,或者需要大量輔助燃料,增加能耗和運行成本。因此針對危廢污泥,增加污泥干燥機設備,充分利用飽和蒸汽資源,將危廢污泥通過熱干化手段脫水到20~30%的含水率,再進入焚燒爐中進行焚燒,污泥體積可以減少75%左右、熱值提高三倍以上,基本上可以不再使用輔助燃料。因此研發適用于危廢系統的污泥干燥機系統(以槳葉式污泥干燥機為主要研發對象),對于具有規模的危廢焚燒廠來說具有非常好的經濟價值。


      四、二級余熱發電技術研究


      余熱發電技術在生活垃圾焚燒廠中已經普遍采用,且使用為廣泛的技術是汽輪發電機組。但是對于危險廢物的焚燒余熱發電,還處于起步階段。由于危廢焚燒中產生的可發電的熱能相對較少、焚燒工況穩定性較差、蒸汽波動大、汽輪機組維護和使用要求高,因此常規的汽輪發電機組不太適用于危廢焚燒廠中。二級余熱發電技術是考慮采用螺桿發電機組將剩余蒸汽進行發電。


      螺桿膨脹發電機組是當今國內外能同時適用于過熱蒸汽、飽和蒸汽、汽水兩相濕蒸汽及熱水的熱動力機,對蒸汽品質要求不高,適合于熱源參數的大范圍波動,運行維護簡單,因此非常適合于危廢的焚燒處置系統中。


      50噸的危廢焚燒系統經過余熱鍋爐自身用汽和一級余熱回收利用后,平均還可以剩余4-5噸的飽和蒸汽。通過螺桿膨脹發電機組,可以產生每小時約200kw的電能,如采用兩級機組,還能多產生約100kw的電能。發出的電可以用于補充系統自身電耗,大大的降低運行成本。


      二級余熱發電的研發和利用,可以在減少企業熱污染的同時提高了企業能源的利用效率,經濟效益良好,也完全符合國家的節能減排政策。


      五、三級余熱回收利用技術研究


      通過一級和二級的余熱回收利用,產生的乏汽仍然具有的熱焓,如果無組織排放,不但浪費能源,還會對環境產生的影響。因此三級余熱回收利用技術研發是針對這部分乏汽??紤]通過增加汽水換熱器設備,將乏汽中的熱能置換出來,加熱冷水,產生的熱水可以用于生產或者生活用水(如職工浴室使用)。在北方供熱地區,也可以用于供熱系統,減少熱源供給。經過汽水換熱后的水汽,經過冷凝后可以回收水分,循環使用,減少水耗。


      通過對危險廢物焚燒的余熱回收梯級利用技術的研發,對于能源回收利用、降低能耗具有非常重要的意義,并可以取得良好的社會效益和經濟效益。

      危險廢物焚燒

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