CN110734209A - 一种工业固废与污泥回转窑协同处理集成装置的操作方法 - Google Patents
一种工业固废与污泥回转窑协同处理集成装置的操作方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明是一种协同处理集成装置,特别涉及一种工业固废与污泥回转窑协同处理集成装置的操作方法。“污泥喷雾干燥(直接干燥)+园盘干燥(间接干燥)、回转窑及工业边角料(固废)协同焚烧及烟气净化系统集成装置,集污泥干燥和干污泥、工业边角料(固废)协同焚烧、烟气净化于一体。达到废物再次利用,减少环境污染。
Description
技术领域
本发明是一种协同处理集成装置,特别涉及一种工业固废与污泥回转窑协同处理集成装置的操作方法。
背景技术
随着我国各地污水处理厂的大量兴建和投运,污水处理率大幅提高,污泥产量亦同步增加。以含水率80%计,截至2012年底全国年污泥总产量已突破3000万吨。按照预测,到2020年污泥量将突破年6000万吨。污水厂污泥中了污水中所含的有机物、重金属、致病微生物等有毒有害物质,具有更大的生物毒性。另一方面,2015年4月发布的“水十条”进一步规定推进污泥处理处置:“污水处理设施产生的污泥应进行稳定化、无害化和资源化处理处置,禁止处理处置不达标的污泥进入耕地;非法污泥堆放点一律予以取缔;现有污泥处理处置设施应于2017年底前基本完成达标改造,地级及以上城市污泥无害化处理处置率应于2020年底前达到90%以上”。由于填埋场的减少、环保意识的提高、环境标准的日益严格等各方面的原因,污泥的减量化、无害化处理处置已成为全球性的问题。
目前,国内大部分污水处理厂脱水后污泥含水率为80%左右,污泥体积大、运输极不方便,这给污泥的最终处置(包括填埋、焚烧、建材利用、土地利用等)带来极大困难。另一方面,我国《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)规定,城市污水厂污泥只有在处理后含水率降到50%以下,才可进入填埋场。因此,对一次脱水污泥进行深度脱水处理,实现污泥的减量化、稳定化、资源化利用已迫在眉睫。
目前,应用较广的污泥深度脱水技术主要有高压板框厢式压滤、等。机械式污泥深度脱水技术可将污泥含水率降低至50%,但考虑经济性且受现有条件的制约污泥机械脱水难以使污泥含水率进一步降低。在污泥含水率要求降低的场合,常采用热干化方法以获得的较低的污泥含水率。高压板框厢式压滤技术能使污泥含水率降至50%以下;所以说一般污水厂市政污泥及工业污泥处理的含水率为50%-80%间。
为了根本性充分利用目前有些地区工业固废热值高的优点,选择污泥与工业固废回转窑焚烧的方式,在实现污泥、工业固废资源化的同时,最大限度地体现了本工艺循环经济“减量化、再利用、资源化”的原则。
发明内容
本发明主要是解决现有技术中存在的不足,提供一种结构紧凑,通过对边角料的再次利用,以废制废,进一步降低其环境污染的一种工业固废与污泥回转窑协同处理集成装置的操作方法。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:
工业固废主要是指纺织服装边角料等,其成分较为单一稳定,平均含水量较低和易燃物(特别是高热值的易燃物)多,其热值一般为6000~20000kJ/kg。只需经过破碎压实成型等简单预处理工艺,即可与干化污泥协同处置。
“污泥喷雾干燥(直接干燥)+园盘干燥(间接干燥)+回转窑及工业边角料(固废)协同焚烧及烟气净化系统集成装置”,集污泥干燥和干污泥、工业边角料(固废)协同焚烧、烟气净化于一体;很好地解决了污泥及工业固体废弃物资源化综合利用难题;达到污泥及工业固废“双废”治理的目的;可时节约大量能源,污泥处理成本是天然气辅助燃料相比,节约处理成本40%;有非常好的投资价值。本工艺的特点是可以实现污泥的减量化(最大可到92%)、无害化、稳定化和资源化。焚烧的主要目的是尽可能地焚烧废物,并将被焚烧的物质变成无害和最大限度的减容,尽量减少新的污染物产生,以避免二次污染。近年来由于采用了合适的预处理工艺和焚烧手段,达到了污泥热能的利用的最大化,并能满足越来越严格的环境要求,以焚烧为核心的处理方法是被认为是污泥处置最彻底、快捷和经济的方法。
本发明是一种“污泥喷雾干燥(直接干燥)+园盘干燥(间接干燥)、回转窑及工业边角料(固废)协同焚烧及烟气净化系统集成装置,集污泥干燥和干污泥、工业边角料(固废)协同焚烧、烟气净化于一体;相对其它处理方式,本公司的工艺方案具有突出的优势,它是一种高温热处理技术,即以一定的过剩空气与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化分解反应,废物中的有毒有害物质在高温中氧化热解而被破坏。它充分利用了干化污泥的自有热值。将污泥干化至含水率30%以下,污泥平均低位热值可达到1600kJ/kg以上,加上工业固废主要是指纺织服装边角料,其成分较为单一稳定,平均含水量较低和易燃物(特别是高热值的易燃物)多,其热值一般为6000~20000kJ/kg。只需经过破碎压实成型等简单预处理工艺,即可与污泥焚烧处置,作为污泥焚烧的主要能源。
选择污泥干化+回转窑及工业边角料(固废)协同焚烧焚烧组合方式能够实现污泥焚烧系统废热与干化系统需热的平衡是最为经济环保的。如果干化系统的需热量大,焚烧系统提供的废热不足以将脱水污泥干化到自持燃烧的程度,就需要增加辅助热源,但相对直接燃烧,辅助(热源)工业边角料的增加量大大减少。在运行中可以进行根据焚烧炉内温度随时调整热源和进风温度,最大限度节省能耗,增加焚烧炉对各种热值污泥的适应性,这就是针对本工程制定的技术路线。工业固废主要为纺织、服装边角料等,具有含水率低、热值高的特点,但尺寸不均匀为了使进入焚烧炉的外形减小,必须预先对固体废弃物进行破碎处理,经过破碎处理的废物,由于消除了大的空隙,不仅尺寸大小均匀,而且质地也均;使适应工业边角料(固废)专用焚烧炉子,在焚烧过程中提高其利用率。故结合本项目的特点,选用破碎机进行预处理。干化塔设计出泥温度为50-60℃,出泥含水率约20%。设计尾气排出温度为90-110℃
本工艺的特点是可以实现污泥的减量化(最大可到92%)、无害化、稳定化和资源化。焚烧的主要目的是尽可能地焚烧废物,并将被焚烧的物质变成无害和最大限度的减容,尽量减少新的污染物产生,以避免二次污染。近年来由于采用了合适的预处理工艺和焚烧手段,达到了污泥热能的自足,并能满足越来越严格的环境要求,以焚烧为核心的处理方法是被认为是污泥处置最彻底、快捷和经济的方法。
通过喷雾干燥及园盘干燥系统,进行干化处理后,进入回去转窑与工业固废焚烧协同处置。
本工艺有以下几个处理系统组成:
1、污泥接收系统:
2、污泥喷雾干燥(直接干燥)+园盘干燥(间接干燥)系统、
3、污泥焚烧系统:
4、烟气处理系统:
5、风力吸渣系统:
6、焚烧渣灰收集系统:
工艺简述:车载污泥进场,含水率70%-80%倒入地下接收系统,再由无轴绞龙提升,螺杆泵经过滤器送入大型污泥储罐,再由柱塞泵把污泥送到高位泥罐,最后经螺杆泵提升后送入喷雾干化塔,经塔顶喷嘴雾化后,与从二燃室中排出的高温烟气顺流接触进行干化。干化过程中进口高温烟气温度500-550℃,排出废气温度约110℃经干化后污泥含水率从80%降低至20%,干化塔设计出泥温度为50-60℃;然后直接进入回转窑焚烧炉进行焚烧。由于采用污水脱水方式不同;进场污泥有部分含水率50%-70%部分湿污泥通过车载运输到湿污泥坑,由行车抓斗抓至缓存料斗,再通过缓存料斗下的湿污泥螺旋可调的输送至圆盘干燥机内,利用余热锅炉输出饱和蒸汽(压力:0.5MPa.G饱和蒸汽)作加热介质,间接加热污泥。加热后的蒸汽凝结水通过凝结水收集系统打回锅炉除氧水箱再利用。
污泥干化过程产生的废气经尾气引风机排出,维持干燥机及辅助设备、系统管路微负压运行。被抽出的废气经除尘和冷凝两级处理,废气冷凝液纳入污水收集处理站,不凝气体由尾气风机抽引至回转窑。
通过园盘干燥后的干污泥经污泥输送设备送入回转窑焚烧;回转窑焚烧炉为顺流式,即窑体内物料运动的方向与烟气流向相同;干污泥从筒体的头部进入,随着筒体的转动缓慢地向尾部移动;焚烧所需助燃空气,一部分来自于污泥料仓除臭系统抽气,另一部分为环境空气,经由鼓风机鼓至燃烧室加热。热风炉采用传统的直燃式(生物质及燃煤)热风炉型式,并进行设备优化改造,适合纺织边角料等工业固废进料,边角料经过上料机进入料斗后加入卧式链条炉排,实现干燥、热解、燃烧、燃尽等过程。在热风炉内一定厚度的边角料在炉膛内燃烧生成高温烟气500~1000℃进入污泥转窑焚烧系统。从窑头进入回转窑焚烧炉。随窑体的转动过程,干污泥与助燃空气充分接触,完成干燥、燃烧、燃尽的全过程,渣由尾部排出。燃烧生成的烟气由转窑尾部排出进入二燃室,在二燃室内,由于助燃空气的作用使烟气温度达到850℃以上,并停留2.5s以上,以分解控制二噁英的生成,二燃室上部设有余热锅炉,作为园盘干燥机的热源;对含水率50%-70%进行干燥,干燥后的污泥通过输送机送入及料管送入回转窑,实现污泥喷雾干燥(直接干燥)+园盘干燥(间接干燥)、回转窑及工业边角料(固废)协同焚烧的工艺;干化塔出口的废气经过旋风除尘器、两布袋除尘器和净化塔洗涤并经脱白除雾后达标排放。旋风除尘器用于去除烟气中颗粒较大的烟尘;前置布袋除尘器主要去除废气中的粉尘;两布袋除尘器间烟气管路上设有活性炭喷射口,活性炭喷射装置将粉状活性炭注入到烟道内;以吸附烟气中的二恶英和重金属等有害物。通过后置布袋除尘器;把粉尘上吸附的部分二恶英类物质和重金属化合物作为危废单独收集,单独管理。后置布袋除尘器后风管内投加臭氧,主要是利用臭氧的强氧化性,将不可溶的低价态氮氧化物氧化为可溶的高价态氮氧化物,然后在洗涤塔内将氮氧化物吸收,达到脱除的目的。废气再经过洗涤,同吸收废气中的可溶气体,采用苛性钠去除H 2S、SOx等酸性气体,洗涤后的烟气经过白烟消减装置高空“无烟”排放。
旋风除尘器沉降的干泥和布袋除尘器分离出的干细泥与干燥塔出来的干污泥一起送入回转窑焚烧。回转窑和二燃室排出的灰渣经过调泥缸、负压风吸式提升机提升后进入储渣罐,最后装车外运。由净化塔排出的污水经过收集后排入污水处理系统处理。由于整套系统都在负压状态下运行,所以粉尘不会外泄。
总之污泥处理工艺采用污泥喷雾干燥(直接干燥)+园盘干燥(间接干燥)、回转窑及工业边角料(固废)协同焚烧及烟气净化系统集成装置,集污泥干燥和干污泥、工业边角料(固废)协同焚烧、烟气净化于一体的工艺,很好地解决了污泥及工业固体废弃物资源化综合利用难题;达到污泥及工业固废“双废”治理的目的;可时节约大量能源,污泥处理成本是天然气辅助燃料相比,节约处理成本40%;有非常好的投资价值。本工艺的特点是可以实现污泥的减量化(最大可到92%)、无害化、稳定化和资源化。焚烧的主要目的是尽可能地焚烧废物,并将被焚烧的物质变成无害和最大限度的减容,尽量减少新的污染物产生,以避免二次污染。近年来由于采用了合适的预处理工艺和焚烧手段,达到了污泥热能的利用的最大化,并能满足越来越严格的环境要求,以焚烧为核心的处理方法是被认为是污泥处置最彻底、快捷和经济的方法。而且污染物排放可远低于GB18485-2014限值要求,进一步达到欧盟2010/75/EC标准。
污泥上料系统:
本工艺污泥接收通过两条途径:一是含水率70%-80%倒入地下接收系统,再由无轴绞龙提升,螺杆泵经过滤器送入大型污泥储罐,再由柱塞泵把污泥送到高位泥罐,最后经螺杆泵提升后送入喷雾干化塔通过柱塞泵经污泥过滤器直接打至高位泥罐;并配有手动和电动(中控室)两种控制方式;本工程污泥车载污泥进场,倒入污泥接收池一个,污泥接收池(罐)有效深度4.5m,污泥接收池(罐)上方建有采用砖混结构密封房,占地面积70m2;在接收池上方安装过滤筛,将污泥中大块杂物筛分出来;另外在接收污泥接收池(罐)上方及污泥低位储罐管顶分别设有抽气口,将仓中的臭气抽作为污泥焚烧炉的助燃空气,使贮坑区域形成负压,以防恶臭外溢。所抽取的空气送入炉膛焚烧,其中的恶臭物质在燃烧过程中被分解氧化而去,排放气体满足《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)中最大排放限值的规定;厂区内其他无组织排放臭气可满足《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)中规定的厂界二级排放标准。
污泥接收池内设两条无轴绞龙,利用无轴绞龙将污泥提升至污泥接收池边上的螺杆泵,再由两螺杆泵分别提升至两污泥接收罐,污泥接收罐设置两座,每座污泥接收罐高度18m,半径10.5m,每座污泥接收罐储量1500m3。在污泥接收罐周边布置二台带液压站的柱塞泵,柱塞泵一用一备,利用柱塞泵将污泥接收罐的污泥提升至厂房内部的高位污泥储罐;管路上设有污泥过滤器,;进一步将污泥中大颗粒物筛分出来,高位污泥储罐主要是为干燥塔提供进料污泥;同时配有手动和电动(中控室)两种控制方式;高位污泥储罐容量约为100m3。
高位污泥储罐下设有四根DN400管道并设有手动阀门控制,污泥分别落入4台螺杆泵接收口,提升后污泥送入喷雾干化塔,经塔顶喷嘴雾化;污泥雾化前管路分别设有塔顶流量计;每个塔设4个雾化喷头,每个喷头处压缩空气用量7m3/min,压力0.45MPa。压缩空气以空压机房总管输送至塔顶,并于雾化喷头处分为4股,气管上安装压力变送器,与控制室计算机连接,用以调整进塔压缩空气量,以使达到最佳的雾化效果。
2.污泥干燥系统:
本工程干化塔为干燥塔塔径φ10m-φ15m,干化过程有效高25m。每个塔设4个-10雾化喷头,喷头喷射角度在50-80℃间可调;每个喷头处压缩空气用量7m3/min,压力0.45Mpa,每个喷头污泥处理能力为4m3/h。干化塔内安装有辅助设备,如雾化系统和配风系统等,雾化系统的作用是将污泥形成粒径为30~500μm的颗粒态液滴,干化后完成污泥自然成粒;配风系统的作用是使干化系统内配风均匀,在使污泥获得更有效的干化的同时,提高热利用效率。配风系统的风量来源是焚烧系统产生的高温烟气。压缩空气以总管输送至塔顶,并于雾化喷头处分为4股,气管上安装压力变送器,与控制室计算机连接,用以调整用气量。
进入喷雾干燥塔塔顶的高温烟气温度为550℃,压力为-500Pa,由余热锅炉出口高温烟气输出。进塔烟气管道上设补风系统和主风阀用以调节风量:高温烟气管道上安装热电偶测量温度,同时混合后的烟气管道上安装热电偶和压力变送器,所有温度和压力监测均与控制室内的计算机连接,及时监测温度和压力变化,调整冷风阀和主风阀的开启度冷风来自内烟囱的处理后的气体,此处取气具有节约能源及氧含量低的优点。干化塔出泥温度为50~60℃,出泥含水率约20%。
干化塔采用耐热不锈钢SUS310S与,2205,保温材料为硅酸铝纤维板,按不同温度分区确定,保温厚度最大厚度为250,最小厚度为100,保温材料外为304不锈钢外皮。由于干燥过程产生的挥发性气体量和塔内粉尘浓度都很低,远低于可燃气体和粉尘浓度爆炸极限,因此设计时不考虑干燥塔对氧含量的控制。经过干化后含水率80%的污泥含水率降低至20%。
喷雾干燥是通过雾化器作用,将80%左右含水率的脱水后污泥,分散成很细的像雾一样的微粒,(增大传热表面积,加速干燥),与焚烧高温烟气接触,在瞬间将大部分水分除去,使物料中的固体物质干燥。干燥过程迅速,热利用率高。利用焚烧高温烟气直接对雾化污泥进行干燥,避免了复杂换热器的热损失,其热利用效率可以提高到80%以上,有效雾化、干燥迅速。通过污泥的有效雾化,不存在堵塞及磨损的问题,干燥污泥颗粒均匀,分布合理(60~120目),利于焚烧。喷雾干燥塔安全稳定。调控污泥颗粒的干燥程度,确保安全(避免粉尘爆炸),烟气温度从550℃迅速(<1.5s)降低200℃以下,不仅可防止二恶英及其前驱物的再生,迅速干化过程极少产生挥发性有机气体,同时还能将重金属等吸附在雾化污泥中,使喷雾干化塔具有烟气预处理功能,可有效降低后续烟气净化设施的处理负荷和规模。
喷雾干燥具有如下工艺特点:
(1)系统热效率高:
干化意味着水的蒸发,水分从环境温度(假设20℃)升温至沸点(约100℃),每升水需要吸收大约80kcal的热量,之后从液相转变为气相,也需要吸收大量的热能,每升水大约需要539kcal(标准大气压下)),因此蒸发每升水最少需要620kcal的热能。在常用的污泥干化工艺中,如上海石洞口所采用的流化床低温干燥工艺,为了安全常将工作温度控制在85℃左右,每升水从20℃升温到85℃需要吸热65kcal,在85℃汽化需要耗热548kcal,两者之和为613kcal。
在喷雾干燥塔内,高温烟气进口温度可以高达550℃,废气排放温度约110℃,且因废气中粉尘含量较安全控制限值要低很多,因此,与采用间接干燥工艺的流化床相比,其热利用效率要提高很多。如流化床干燥工艺而言,由于导热油进行间接干燥,焚烧所产生的高温烟气中所含有的热量,需要通过换热器对导热油加热,受限于换热器的换热效率,通常其热利用效率仅为30%~60%,而本工艺中所采用的新型喷雾干燥系统,由于采用焚烧高温烟气直接对雾化污泥进行干燥,避免了换热器换热损失,此外,通过优化塔的结构,使进口高温烟气控制在600℃以上,其热利用效率可达到75%左右,如果再采取一些热能循环利用措施,尽量利用废气中的热量,例如用废气预热冷空气或湿物料,其热利用效率可以提高到80%以上。
(2)干燥速度快,强度高。经过喷嘴后雾滴表面积增大,所需干燥时间短,整体干燥强度可达12~15kg/(m3·h)。
(3)干燥过程中液滴的温度较低。在高温气流中,表面润湿的物料其温度不超过干燥介质的湿球温度,同时由于干燥迅速,最终产品温度较低,因此喷雾干燥适用于污泥的干燥。
(4)干燥后的污泥具有良好的分散性和流动性。由于干燥过程是在空气中完成的,干燥后的产品基本上能够保持与液滴相同的球状。
(5)结构简单,操作控制方便。
而流化床干燥器通常需要设置复杂的设备来防止污泥在床底粘结,如在流化床底部布置水蒸汽盘管,空气从床底经过盘管加热后进入床身,使床身中的污泥处于流动化,但这样做常常因为污泥原料性质的改变或操作环境的变动而难以有效防止污泥在床底粘结,不仅使系统的投资成本增加,而且会使系统因动力消耗巨大,而投入大量的运行成本。
喷雾干燥系统,由于采用新型的特制双流体雾化污泥系统,且与高温烟气并留而下,通过优化干燥系统结构,根据污泥特性和雾化污泥与高温烟气接触情况,将塔径和塔高进行调整,不会产生污泥粘壁现象。这既可以延长干燥塔的使用寿命,使其能够长期保持连续运转,且降低了干化焚烧厂的投资和运行成本。
(6)干燥过程在密闭的干燥塔内进行,内部空间为负压,避免了干燥后产品和有毒有害气体在车间内泄漏飞扬,可有效防止空气污染、改善生产环境。
(7)适宜于连续化、大规模生产。喷雾干燥一般能全天24h运行,单机处理能力最高可达320-500t/d(含水率以80%计)。
(8)喷雾干燥系统磨损小,适用于我国污泥含砂量偏高的特点。喷雾干燥系统采用直接干燥,没有换热面,因此设备磨损小,而我国的污泥中污泥含砂量较高,磨损现象严重,采用喷雾干燥可很好地解决这一问题。
(9)投资和运行成本较低
相对而言,喷雾干燥系统结构较为简单,投资成本仅为传统流化床干化系统的40%~50%,因采用高效的污泥雾化系统和热风分配装置,使小颗粒湿污泥能够与高温烟气充分混合,干污泥颗粒在系统内仅需在重力作用下顺塔而下,因此,在动力消耗上要低很多,通常系统动力消耗仅为40kW/t湿污泥(80%含水率)左右,从而有效降低了系统的运行成本。
(10)占地面积小
喷雾干燥系统采用立式多层布置,占地面积较小,非常适合污水厂边上的污泥焚烧项目。
污泥干化工艺是目前国内发达城市污泥处置的主流工艺(特别是在土地资源稀缺的城市)。干燥工艺的优劣将直接影响到整个污泥干燥系统能否连续稳定可靠地运行以及处理成本的高低。喷雾干燥、圆盘干燥工艺是我国污泥主流干化工艺,两干燥工艺的组合运用非常适合50%-80%含水率污泥处理。该工艺系统较为简洁、设备数量较少、故障点少、运行稳定、维护和检修都很方便。此外、采用该系统的运行车间没有粉尘、恶臭等问题,现场工作环境好。
超圆盘干燥机采用蒸汽间接换热方式,通过搅拌物料使水分更快蒸发,该干燥机既适用于物料半干化,又适用于物料全干化。干燥机的主体由一个圆筒形的外壳,一根中空轴及一组焊接在轴上的中空圆盘组成,热介质从这里流过,把热量通过圆盘间接传输给污泥。污泥在超圆盘与外壳之间通过,接收超圆盘传递的热,蒸发水分。产生的水蒸气聚集在超圆盘上方的穹顶里,被少量的通风带出干燥机。
针对低含水率污泥,如洗羊毛废水的污泥经过了低温干化脱水,成颗粒状等污泥,含水率约50%-70%,由于没有流动性不能泵送,也不能直接进入喷雾干化系统,此类湿污泥通过车载运输到湿污泥坑,由行车抓斗抓至缓存料斗,再通过缓存料斗下的湿污泥螺旋可调的输送至圆盘干燥机内,利用饱和蒸汽(0.5MPa.G饱和蒸汽)作加热介质,间接加热污泥。加热后的蒸汽凝结水通过凝结水收集系统打回锅炉除氧水箱再利用。,干污泥通过螺旋输送机,随后进入溜槽进
料口最终进入回转窑与喷雾干燥塔出来的污泥混在一起进行焚烧。
设备特点:
由于采用单轴盘片组合式中空轴传热,本体制作时引入制罐工艺,提高了本体的可靠性、降低了制作成本。特点总结如下:
1、设置空气补给口使尾气排放更加顺畅,系统负荷变小;
2、可靠性高,持续运行性好,可昼夜运转,适用于长时间大处理量的物料干燥;
3、运行时氧含量、温度和粉尘量低,安全性好;
4、卧式圆盘干燥机每个竖立圆盘的左右两面传热,传热面积大,结构紧凑,外形尺寸小;
5、辅助设备少,系统简单;
6、干燥机内部污泥为湿污泥,为防止污泥粘结在转盘上,在外壳内壁有固定的较长刮刀,伸到圆盘之间的空隙,起到搅拌污泥、清洁盘面的作用;
7、采用低温热源(≤180℃)加热,圆盘上的污泥在停车时不会过热;
8、所需辅助空气少,尾气处理设备小;
9、卧式圆盘干燥机可应用于半干化工艺,也可应用于全干化工艺;
10、采用蒸汽传热介质;
11、机身上部的盖子可以完全打开,便于保养;
12、维修少,持续运行性好,可昼夜运转,保证每年8000小时运行;
13、停电状态能够紧急启动,运行稳定;
14、构造牢固,持久耐用。
3.污泥焚烧系统:
焚烧系统:经过喷雾干燥后及转盘干燥后的20%-30%含水率干污泥,通过炉前进料螺旋,分别送入回转窑焚烧,工业固废在热风炉中燃烧,烟气经过热风炉直接进入焚烧炉与污泥协同焚烧。
本工艺焚烧系统中热风炉采用传统的直燃式(生物质及燃煤)热风炉型式,并进行设备优化改造,适合纺织边角料等工业固废进料,边角料经过上料机进入料斗后加入卧式链条炉排,实现干燥、热解、燃烧、燃尽等过程。在热风炉内一定厚度的边角料在炉膛内燃烧生成高温烟气进入污泥焚烧系统。热风炉的温度可根据工艺需要控制。燃尽炉渣从链条炉排的另一端排出到出渣机,经自动出渣机送出。燃烧炉膛均用耐高温耐火材料砌筑而成。整个燃烧系统采用电气控制。
本工艺污泥焚烧系统采用回转式焚烧炉—回转窑,热风炉(工业边角料)集成到回转窑窑头,热风炉燃烧产生的高温烟气在回转窑内与干化污泥燃烧产生的烟气进行混合,在此过程中,烟气所夹带来的碳粒/粉尘及高温类煤气进入二燃室内充分燃烧并聚合沉降,经过二次焚烧后的高温热烟气(约750~1000℃)进入余热锅炉,经余热锅炉回收余热,进干燥塔作为湿污泥的干化热源,最后废烟气进入尾气处理系统。回转窑分窑头、本体、窑尾、传动机构等,窑头的主要作用是完成物料的顺畅进料、布置一套多功能燃烧器和助燃空气的输送,回转窑与窑头的密封,本焚烧炉窑头密封装置采用复合石墨块用牵引绳密封系统密封,密封效果良好。回转窑的窑面罩是用耐火材料进行保护,在窑面罩下部设置一个废料收集器收集废物漏料。回转窑本体是一个由钢板卷成的的圆筒,为保证物料向下传送,筒体斜度为2.5%,支撑及传动部位由50mm的钢板加强。炉体外表面涂耐高温漆,耐温500℃。在本体上面还有两个带轮和一个齿圈,传动机构通过小齿轮带动本体上的大齿圈,然后通过大齿圈带动回转窑本体转动。窑尾是连接回转窑本体以及二燃室的过渡体,它的主要作用是保证窑尾的密封以及烟气和焚烧残渣的输送通道。窑尾窑口铁的材质选用至关重要。回转窑内废物燃烧所需空气由一次风机提供。入窑风量通过阀门自动调节控制。驱动装置包括主、辅传电动机、变速箱和开式齿轮。为确保焚烧的控制和设备的安全运行,配备炉壁高温工业电视监视窑内燃烧器火焰和废物焚烧状况;配备窑体下滑止推装置,保证回转窑运行过程上下串动在合理的安全范围;配备冷却风机,防止窑体温度过高。二燃室燃烧所需空气由二次风机提供。风量由变频和调节阀门调节进行燃烧控制。在二燃室的顶部有一个内部直径1.5m的紧急排放阀。主要作用是当焚烧炉内出现爆燃、停电等意外情况,紧急开启的旁通阀门,避免设备爆炸、后续设备损害等恶性事故发生。当炉内正压超过300Pa时机构会自动开启排放烟气,紧急烟囱的密封开启门平时维持气密,防止烟气直接逸散。
3.1焚烧系统组成:
污泥焚烧系统由以下主要设备组成:
回转式焚烧炉:焚烧炉本体、齿轮传动机构、耐火衬层、布风装置等;
热风炉:热风炉本体、进料系统、排渣系统、布风系统等;
点火和辅助燃烧设备:点火燃烧器、点火燃烧器风机、螺旋输渣机等;
二燃室:二燃室本体、耐火衬层等;
燃烧空气系统:包括鼓风机等;
①回转式焚烧炉:焚烧炉是焚烧厂最重要的部分,所有决定排放结果的焚烧反应均在此发生。焚烧炉由布泥装置和炉膛组成。布泥装置的作用是使空气在焚烧炉负荷范围内最大限度地与污泥接触。布泥装置采用条状格栅结构,用来将污泥分割成小股流,产生良好的污泥流分配,使污泥流最大限度地接触高温空气,充分快速燃烧.并能使炉中固体顺利流向出渣口。布泥装置应具有耐热、抗高温气体腐蚀、结构简单、维修容易,磨损小的特点。
②焚烧炉炉膛采用绝热炉膛,内壁采用耐磨耐高温材料,耐火层外侧是保温材料,最外面一层为钢制焊接圆筒,保证炉膛的密封。在焚烧炉头部位置安装启动燃烧器、二次风喷嘴、必要的测量仪表,并在焚烧炉烟气出口管道上留防爆门。耐火保温材料保证在室温状态,焚烧炉的外壁温度不高于50℃。
③点火和辅助燃烧设备:焚烧炉配备点火燃烧器,助燃采用柴油。焚烧炉启动时需要点火燃烧器将焚烧炉温度升高到850℃时开始投入污泥,正常运行时,依据污泥的热值和含固率变化调节给油量或退出运行。
④燃烧空气系统:污泥焚烧所需的风量分为一次风和二次风,一次风通过辅助燃烧器供给。燃烧器出来的高温空气均匀地分布在整个炉床横断面上。与小股泥流产生最大限度的充分接触,快速干燥污泥中的残余水份并提升污泥温度,使其焚烧。二次风通过安装在炉头的风管进风,起到补充污泥完全燃烧所需要的空气,并在悬浮燃烧空间形成强烈的湍流,维持最佳的燃烧条件并控制CO和NO X的形成。
⑤炉渣储存和输送设备:焚烧炉的炉渣,随着焚烧炉的转动,炉渣从炉头端流向炉尾端,炉渣采用喷水进行降温,炉渣经过气力输送系统输送至渣罐。焚烧过程中产生的炉渣若鉴别为一般固体废弃物,经渣罐暂存后,送往砖厂制砖或附近的水泥厂作为生产水泥或制砖的原料。
焚烧炉特点:
采用条状格栅布泥结构装置,保证进入到焚烧炉各个区域的流化泥与高温空气充分接触。回转炉内蓄热量大,可减小污泥水分和热值的波动对燃烧的影响,使低热值的污泥燃烧更加稳定。燃烧温度均匀,NOx产生量低过量空气系数少,效率高。
污泥由污泥播撒器送入焚烧炉,因此具有很强的燃烧稳定性。
焚烧炉的炉膛压力由配备变频电机的引风机自动控制启动时间短。
热风炉(工业边角料)技术参数书
本工艺根据物料来源进行分析,进入热风炉的物料主要以纺织边角料为主,以进炉的含水率为20%计算,工业固废折合热值为14.7MJ/kg作为设计依据。
热风炉负荷:400万大卡
设计入炉工业固废(纺织服装边角料):4167kg/h
入炉工业工业含固率:80%
灰渣热灼减率:<5%
焚烧炉负荷变化范围:70%~110%
3.2回转式焚烧炉技术参数
本项目根据物料来源进行分析,进入回转窑的污泥以市政和工业污泥混合配伍,以进炉的含水率为20%计算,污泥折合热值为8.9MJ/kg作为设计依据。
焚烧炉能保证污泥完全焚烧,炉膛内烟气温度在650℃以上,进二燃室后温度850℃以上,停留时间不低于2.5秒。
尺寸:外径/内径Φ3700/Φ3000长L=21.5m
设计入单炉干污泥量:5208kg/h
转速0.2~2rp/min
斜度2.5%
设计入炉干污泥含固率:80%
灰渣热灼减率:<5%
焚烧炉负荷变化范围:70%~110%
4.干化污泥点火火焰系统:
干化污泥点火火焰系统采用天然气燃烧器,该设备的特点是燃烧完全、无黑烟产生。热风炉产生500~1000℃火焰,将干化污泥升温至着火温度(~300℃),并使其自燃,其助燃风由高压风机通过管道送入。天然气热值8500kcal/m3。热风炉规格600万大卡每小时。风机参数:风量8306m3/h全压11377pa功率45kw。
考虑到天燃气做为备用辅助燃料用于边角料供应不稳定时,天燃气采用低氮燃烧技术,本工艺采用燃烧器是基于低氮燃烧技术的燃烧器。它有如下特点:
1)燃烧器可以基于任何加热炉负载点给出最合理的空燃比;
2)燃烧器可以基于任何加热炉负载点控制燃烧空气过量系数<1.15;
3)燃烧器应具有高的燃烧效率;
4)燃烧器采用分级燃气技术,不同于其他燃烧器,燃烧器有两个分级燃气管道,两个分级燃气管道燃气流量分别控制,达到更好的低氮效果,并可以根据不同炉膛适当调整火焰形状;
5)内部烟气循环技术的采用保证了燃烧器可以利用炉膛内部的回流烟气进一步降低氮氧化物。
5.焚烧回转窑
经过喷雾干燥后的干污泥通过链运机,经斜向送料管送入污泥焚烧炉焚烧。园盘干燥后的干污泥经污泥输送设备送入回转窑焚烧。
本工艺采卧式回转式焚烧炉。所谓回转式焚烧炉,就是从炉头吹入热风炉来的高温空气,使干化污泥温度快速提升并继续干化,在900℃的高温下完全燃烧,燃烧产生的高温烟气被引入二燃室,后经冷空气配风,进干化塔作为湿污泥的干化热源,最后废烟气进入尾气处理系统。
干化污泥通过干化污泥链式输送机送入斜管后滑入回转窑内,在回转窑内从高端向低端转动。污泥滑入转窑后行走3~4m时被点燃,行走完21m时被燃尽,燃尽后掉入出渣斗,通过调泥缸输送至吸渣系统。
回转窑直径3.7m,转筒长21m,倾斜度1-1.5度,转速1~2转/分钟,污泥在窑停留时间20~60分钟可调。
转窑进气分两路,一路热风炉供热火焰,温度500~1000℃,另一路调节窑内氧含量用的环境空气,回转窑排烟温度850℃以上。
5.1焚烧系统的组成:
污泥焚烧系统由以下主要设备组成:
回转式焚烧炉:焚烧炉本体、齿轮传动机构、耐火衬层、布泥装置等;
点火和辅助燃烧设备:点火燃烧器、点火燃烧器风机等;
燃烧空气系统:包括鼓风机等。
(1)回转式焚烧炉:焚烧炉是焚烧厂最重要的部分,所有决定排放结果的焚烧反应均在此发生。焚烧炉由布泥装置和炉膛组成。布泥装置的作用是使空气在焚烧炉负荷范围内最大限度地与污泥接触。布泥装置采用条状格栅结构,用来将污泥分割成小股流,产生良好的污泥流分配,使污泥流最大限度地接触高温空气,充分快速燃烧.并能使炉中固体顺利流向出渣口。布泥装置具有耐热、抗高温气体腐蚀、结构简单、维修容易,磨损小的特点。
(2)焚烧炉炉膛采用绝热炉膛,内壁采用耐磨耐高温材料,耐火层外侧是保温材料,最外面一层为钢制焊接圆筒,保证炉膛的密封。在焚烧炉头部位置安装启动燃烧器、二次风喷嘴、必要的测量仪表,并在焚烧炉烟气出口管道上留防爆门。耐火保温材料可以使焚烧炉的外壁温度不高于100℃。
(3)点火和辅助燃烧设备:焚烧炉配备点火燃烧器,助燃采用天然气。焚烧炉启动时需要点火燃烧器将焚烧炉温度升高后开始投入污泥,正常运行时,依据污泥的热值和含固率变化调节天然气用量。
(4)燃烧空气系统:污泥焚烧所需的风量分为一次风和二次风,一次风通过辅助燃烧器供给。燃烧器出来的高温空气均匀地分布在整个炉床横断面上。与小股泥流产生最大限度的充分接触,快速干燥污泥中的残余水份并提升污泥温度,使其焚烧。二次风通过安装在炉头的风管进风,起到补充污泥完全燃烧所需要的空气,并在悬浮燃烧空间形成强烈的湍流,维持最佳的燃烧条件并控制CO和NOX的形成。
(5)炉渣储存和输送设备:焚烧炉的炉渣,随着焚烧炉的转动,炉渣从炉头端流向炉尾端,到集渣斗到经出渣机,汇合二燃室外排的炉渣,再经负压风吸式提升系统提升至储渣仓,最后经汽车外运。
5.2回转窑焚烧炉特点:
1、采用条状格栅布泥结构装置,保证进入到焚烧炉各个区域的流化泥与高温空气充分接触。增加了扬料板,保证污泥燃烧充分,消除内部结焦。
2、回转炉内蓄热量大,可减小污泥水分和热值的波动对燃烧的影响,使低热值的污泥燃烧更加稳定。
3、燃烧温度均匀,NOx产生量低过量空气系数少,效率高。
4、污泥由污泥播撒器送入焚烧炉,因此具有很强的燃烧稳定性。
5、焚烧炉的炉膛压力由配备变频电机的引风机自动控制。
5.3设备规格
(1)回转窑:
数量:1座
有效尺寸:φ3.7×21m
材质:G20主体锅炉钢、窑头310S、窑尾310S,内衬耐火莫来石可塑料、保温浇筑料
6.二燃室:
为保证有害气体燃尽并达到排放标准,回转窑焚烧后的气体进入二燃室。二燃室采用立式结构,保温墙体厚度0.58m,以保证二燃室温度不低于850℃,气体流经时间不少于2.5秒以分解控制二噁英的生成。
当污泥热值较低,焚烧发热量不足,从而导致二燃室温度不能达到850℃时,设计二燃室底侧配有300万大卡每小时天然气燃烧系统,助燃风机:风量4328m3/h全压10770pa功率22kw,以备在温度不足时补充热量。为控制二噁英类物质,采用“3T”技术来抑制二噁英类物质产生:焚烧过程中挥发热解产生的气体在焚烧炉内部形成850℃以上的高温旋转回流状火焰,烟气在高温区停留时间≥2s,实现有机物和热解气体的彻底焚烧,从源头避免二噁英的生成。为去除烟气中的二噁英和重金属,确保烟气中二噁英和重金属等有害物质浓度达到要求的排放指标,在烟气净化系统中增加活性炭喷射的辅助净化措施。活性炭是广泛应用的吸附剂,吸附的主要原理是依靠活性炭的大比表面积(活性炭的比表面积比同等质量的炭颗粒大约5000~10000倍)。只要通过湍流与烟气混合均匀且接触时间足够长,就可以达到较高的吸附净化效率。
6.1余热回收系统:
经过前端回转窑及二燃室的充分燃烧后,烟气温度>850℃,二燃室顶部设有余热锅炉,烟气进入余热锅炉进行余热回收,余热锅炉排烟温度为550℃。余热锅炉的设计和构造考虑高利用率、长期连续运行,充分考虑烟气高温腐蚀;余热锅炉高温区(850℃~500℃)采用膜式壁辐射受热形式,余热锅炉的烟道进口不允许有烟气直吹的换热管,避免高温腐蚀。
为充分回收燃烧余热,设置与焚烧炉相匹配的锅炉(160℃,0.6MPa),用于园盘干燥的热源,在实现污泥减量化的前提下,最大程度回收余热。大部分蒸汽的蒸汽接入圆盘干燥机作加热介质,间接加热污泥、蒸汽系统设置了集汽箱,用于分配各过程用汽,在集汽箱和锅炉汽包上分别装有安全阀。在余热锅炉的汽包上设有紧急防水管。锅炉的控制采用自动化控制,具有汽包水位三冲量调节和记录、蒸汽压力调节和记录、水位报警、蒸汽压力报警等控制手段。
余热锅炉由锅炉本体等部分以及各系统范围内的烟道、烟道接口、一次阀门、仪表等组成。为防止固态飞灰污损对流受热面,影响各受热面的传热效果,在排管及锅炉本体部分布置了固定式吹灰器,通过自控系统定期吹灰,以保证对流受热面的清洁和传热效果。余热锅炉需要补充软化水,软化水由厂区焚烧车间内的软化水系统供给。经软化水给水箱和冷凝水箱、锅炉给水泵、调节阀送入锅炉。
由于回转窑的搅动翻滚,产生的烟气中夹有大量的灰尘,必须在余热锅炉运行过程中吹灰和清洗,以保证高效传热和稳定产汽。
余热锅炉技术参数:
额定蒸发量2t/h
额定工作压力(表压)
饱和蒸汽温度℃
给水温度114℃
烟气进口温度850℃
烟气出口温度550℃
锅炉阻力1500Pa
进口含尘浓度5000mg/Nm 3
出口含尘浓度500mg/Nm
7.烟气处理系统:
7.1烟气处理(净化)流程:
本工程采用“旋风除尘器、两级布袋除尘器、活性炭吸附、臭氧脱硝除臭、三级喷啉塔洗涤、脱白除雾”的废气处理工艺。该工艺技术是针对污泥干化焚烧过程中,产生的废气所含烟尘粒径较多而设计,其特点是操作弹性大,有害物、粉尘去除率高,反应剂消耗量较少,脱酸效果好,重金属及二噁英的排放浓度低,排放废水进入污水处理系统处理,系统操作具有易于控制,综合成本较低等特点。
喷雾干化塔底部排出的废气中含有粉尘、少量挥发性有机物、CO、HCl、SO2、NOx和重金属化合物等有毒有害物质。从干化塔排出废气首先进入旋风除尘器、然后进入串联设置的两布袋除尘器、经系统主引风机后排入三道喷啉塔洗涤,布袋除尘器至净化塔连接风管上安装臭氧投加管路,最后经过喷啉塔洗涤脱硫脱硝,然后除雾净化后的烟气经在线监测后,通过烟囱向高空排放;排放指标能远低于GB18485-2014限值要求,达到欧盟2010/75/EC标准。
布袋除尘器采用丹麦辉尔康除尘技术,自动定时反吹、清灰效果好、平底刮刀出灰、壳体圆形切向进风、外滤式设计,除尘效率为99.9%。通过布袋除尘器除尘,可有效去除喷雾塔排出尾气中的粉尘;两布袋除尘器间烟气管路上设有活性炭喷射口,活性炭喷射装置将粉状活性炭注入到烟道内;以吸附烟气中的二恶英和重金属等有害物。通过后置布袋除尘器;把粉尘上吸附的部分二恶英类物质和重金属化合物作为危废单独收集,单独管理。布袋除尘器排出的尾气经系统引风机进入喷啉塔;布袋除尘器后的风管上安装有臭氧投放点;臭氧分解尾气中的有机臭气,净化尾气,氧化NO成为高价NOX,净化尾气;经过高级氧化除臭工艺后的尾气从喷啉塔下侧进入,气体首先经过三道喷啉塔碱洗,可除去粉尘和气体中的溶解物质,吸收废气中的HCl、H2S和SO2、NOx等酸性物质。碱液采用NaOH,由碱液泵送至高位储碱罐,液位自动控制,然后从高位储碱罐投加至喷啉塔,喷啉塔喷淋选用衬塑泵送至净化塔喷嘴,在净化塔内分段从上喷淋而下。喷淋产生的废液经污水管道返还给污水处理厂集中处理。
7.2白烟消减流程(脱白):
本工艺选用日本HINO-TEC技术装置,主要利用气-气热交换,烟气经脱水喷淋塔进入白烟消减装置,烟气通过HINO-PILE板式换热器降温后,凝结出大量的水分,同时利用水分凝结时放出大量的热能来加热环境干空气,然后再把加热后的干空气与降温脱水后的烟气相混合,这样就使混合后的烟气绝对湿度大大降低,从而降低了排空烟气的露点温度,使排空烟气在排出后短时间内达不到露点温度,进而达到消减白烟的目的。冷凝下来的水和喷淋塔废水一起经管网直接排至污水处理系统。经该技术应用案例反馈,在零下10度温度以上脱白系统均能稳定运行,脱白效果良好。
经尾气处理系统最后除雾脱水后的尾气进入内烟囱。在内烟囱上安装(甲方自理)烟气在线监测系统,以实时监测排气成分指标,使其达到GB18485-2014限值要求,具体如下表所示:
监测项目 | 标准限值 | 备注 |
烟尘(mg/m<sup>3</sup>) | 20 | 可测 |
二氧化硫(mg/m<sup>3</sup>) | 80 | 可测 |
氮氧化物(mg/m<sup>3</sup>) | 250 | 可测 |
二噁英(TEQng/m<sup>3</sup>) | 0.1 | 不可测,取样送检 |
注:本工程工艺设计达到欧盟2010/75/EC标准。
烟气排放口高度45m,排放前按照规范要求设置气体在线监测系统仪表。
储罐臭气处理方面考虑:工程设置污泥接收料仓和储存系统。为防止臭气散发,污泥接收料仓和储存系统经过抽气后,含有臭味的气体作为热风炉的助燃空气。通过对臭气的热分解作用,排放气体满足《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)中最大排放限值的规定。
厂区内其他无组织排放臭气可满足《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)中规定的厂界二级排放标准。
系统运行中,有污水产生,主要有尾气处理脱硫喷淋污水、除雾器冷凝脱白污水、地面冲洗污水和职工生活污水,总量约120-150t/d,均通过污水泵进入污水处理厂管网集中处理。
7.3供热通风系统:
供热系统包括热风炉、引风装置和烟气管道。引风装置包括两部分,第一部分是将空气引至热风炉用作助燃空气,经热风炉燃烧和预热后,送入回转式焚烧炉;第二部分是将污泥焚烧炉排放的烟气引入污泥干化系统。干化系统的热源主要来自污泥焚烧炉排放的温度高达850℃以上的烟气与冷风配风后形成的650℃废热烟气,经相应的热风分配系统分配后,进入喷雾干化塔顶部,即本工程干化工艺采用的顺流式直接加热方式。
7.4烟气净化系统工艺描述
本工艺为后续烟气处理配套项目,设计处理风量约3.1万方标干气量,烟气温度110℃±10℃。通过本系统处理焚烧烟气到达国家排放标准。
烟气净化系统指烟气从干化塔烟气出口到烟管烟囱的出口,为满足烟气净化需要所设置的所有设备及设施。本项目尾气处理工艺采用旋风除尘器、两级布袋除尘器、活性炭喷射、臭氧脱硝除臭、净化塔洗涤、脱白除雾的组合工艺。
干化塔烟气出口的烟气温度为110℃左右,烟气首先进入旋风除尘器,旋风除尘器底设置电动星型阀用于排出沉降下来的干污泥。旋风除尘器出口安装有压力变送器和温度计,用于监控烟气流通状况。经旋风除尘器后的烟气进入布袋除尘器。本烟气处理系统共设置两台布袋除尘器,正常运行时两台布袋除尘器串联,布袋除尘器前装有可切断阀门,电动手动都能控制。粉末活性炭经活性炭喷射装置喷射在两布袋除尘器间烟管,在烟道内与烟气充分混合,烟气中的重金属、二噁英等污染物被活性炭吸附随烟气进入后级布袋除尘器,被活性炭吸附的重金属、二噁英以及少量粉尘在布袋除尘器内沉降收集后排出,按危废收集处置。
布袋除尘器设置有反吹装置,利用压缩空气定期对布袋除尘器内的滤袋进行反吹,通过瞬间反吹过量的空气,将滤袋表面附着的粉尘吹脱,提高布袋除尘效率。
为去除烟气中的氮氧化物,第二级布袋除尘器后部烟气管通入臭氧,去除烟气中的有机臭气并与烟气中的NOx充分反应,达到脱硝的目的。
经布袋除尘器排出的烟气进入湿法喷淋系统,湿法喷淋系统共设置三台喷淋塔。一级喷淋塔内投加碱液对酸性气体进行处理,一、二、三级喷淋塔下部相互连通,下部的循环碱液根据实际状况进行补碱及补水,对经过一级喷淋的烟气进行洗涤,二、三级喷淋同样预备碱液投加口。当一级喷淋脱酸效果不足时,二级、三级喷淋进一步进行脱酸、除尘及降温,以保证总体处理效果。
通过喷淋系统除去除烟气中的有害成分以及微量的粉尘,确保烟气达标排放。为确保脱酸效果并利于运行状态下的尾气达标排放,一级喷淋塔设置有两道喷淋口,每道喷淋设置8个喷嘴;一道通过高位碱罐后设的两台多级泵(雾化碱洗泵)输送至一级喷淋塔的中部的碱液喷嘴,把NaOH溶液雾化成细小液滴,喷淋塔内均匀分布,以极大的表面积与烟气充分接触,把经臭氧氧化后的高价NOx及SO2等酸性气体充分反应去除,通过碱液投加系统,保持循环溶液PH值8~9左右,保证液碱浓度,可以使NOX、SOX等去除率达到80%以上。一级喷淋塔设置有两台离心泵,一用一备;通过离心泵将喷淋塔底部的碱性喷淋液输送至塔顶部的喷淋口;采用螺旋喷嘴,用NaOH残余溶液对烟气进行洗涤。二、三级喷淋塔设置各设有一道喷淋口,每道喷淋设置8个喷嘴,二、三级喷淋塔各设置有两台离心泵,一用一备;通过离心泵将喷淋塔底部的碱性喷淋循环液输送至塔顶上部的喷淋口;采用螺旋喷嘴,对烟气进行洗涤。这样可以使NOX、SO2等去除率进一步提高。经脱硝脱硫喷淋后的烟气,基本达到湿饱和状态,并形成大量白雾水蒸气状态呈现,再进入除雾装置中的板式空空换热器中进行脱白处理。该除雾装置的作用除了达到脱白的主要目的外,同时还具有进一步降低烟气中粉尘、NOx、SOx等有害物质的功效。在除雾器内,由于除雾器的特殊结构和降温作用,大量的水份白雾被脱除,同时烟尘、SO2、NOx等有害物质随着白雾的去除一同被再次削减,并随冷凝水一起排出。经脱白减排以后的烟气,通过烟囱排入大气。
8.旋风除尘器系统:
8.1系统:
旋风除尘器作为干化塔及尾气处理系统的中间通道,是使含尘气流作旋转运动,借助于离心力将尘粒从气流中分离并捕集于器壁,再借助重力作用使尘粒落入灰斗。
8.2工作原理
旋风除尘器底部设置有电动星型阀,正常运行时,手动闸阀保持开启状态。干化塔出来的烟气裹挟粉尘经过旋风除尘器,借助于离心力将尘粒从气流中分离并捕集于器壁,再借助重力作用使尘粒落入灰斗,进入除尘器底,通过塔底部连续运行的星型卸料阀,将干泥尘粒输入底部干泥输送系统。
9.布袋除尘系统:
9.1系统:
9.1.1布袋除尘器采用圆形设计,切向进风,无死角。该系统的关键在于设计合理的电气控制系统,84根脉冲喷射管依次进行脉冲反吹,滤袋选用优质PPS+纯PTFE覆膜滤袋,使除尘效果达到灰尘≤10mg/Nm3。同时,该过滤系统在运行过程中,在正常负载下,反吹过程的最大压差将保持在800帕以下,并且运行可靠,滤袋反吹清灰性能极佳,除尘器底部平底,采用旋转刮刀系统,实时将底部的粉尘清干净,避免积灰。除尘器整体结构密封性好,保温全覆盖,避免局部腐蚀现象发生。
9.1.2主要包括脉冲反吹装置、过滤除尘系统、活性炭投加系统等。每台布袋上部和下部均设置检修门,便于布袋维护检修。本烟气处理系统共设置两台布袋除尘器,正常运行时两台布袋除尘器串联,第一台烟气进口设有切断阀门,以防止故障超温。粉末活性炭经活性炭喷射装置喷射二级布袋进口,在烟道内与烟气充分混合,烟气中的重金属、二噁英等污染物被活性炭吸附随烟气进入布袋除尘器,被活性炭吸附的重金属、二噁英以及粉尘在布袋除尘器内被分离,按危废收集处置。
9.1.3目前该设备以通过浙江环兴机械有限公司的创新应用,已实现国产化制造。创新点主要为以下几点:
(1)在合理的电气系统控制下,采用并列的多路脉冲喷射管随机依次进行反吹作用,喷吹效果显著;
(2)将箱式脉冲改为行脉冲,对每只滤袋进行反吹,设计独特的文丘里喷吹管,提升反吹清灰效果;
(3)除尘器进口烟气温度必须严格控制在110℃-140℃以下,以避免布袋结露与损伤;设计滤袋长度为8米,切向进风,滤袋选用优质PPS+纯PTFE覆膜滤袋,由于薄膜的纤维组织极为细密,能使粉尘粒子无法穿越薄膜,而使粉尘排放接近于零的水平,又由于PTFE薄膜本身具有不粘尘,憎水和化学性能稳定等特性,因此清灰性能极佳,避免发生糊袋现象;
(4)设计袋笼直径为134mm,圈距165mm,纵径12根,头部设置文丘里反吹管等,采用碳钢材质,KC双重防腐工艺,并将其分三段便于安装、拆卸及清理;
(5)除尘器底部平底,采用旋转刮刀机械出灰,实时将底部的粉尘清干净(机械强制出灰)。
(6)除尘器整体结构密封性好,设有两处检修门,保温全覆盖,避免局部腐蚀现象发生。
(1)脉冲反吹装置:
9.1.4每台布袋上方两侧安装有气包,用于储存压缩空气,每个气包安装有压力变送器,用于监控气包内压缩空气的压力。正常情况下,布袋气包压缩空气压力保持在0.4Mpa左右。每个气包上安装有脉冲喷射管,通过电磁阀控制每根喷射管的开闭。每路喷射管负责该喷射管下方滤袋的反吹。喷射管在每个滤袋上方均安装有喷射口,对准每个滤袋中心。
9.1.5喷射管通过合理的电气控制系统,按一定时间间隔依次进行脉冲反吹,反吹的时间间隔可以通过控制系统设定。喷射管上电磁阀保持常闭,清灰时,电磁阀打开脉冲阀,压缩空气经由清灰控制装置按设定时间间隔脉冲喷吹,压缩气体以极短促的时间按次序通过各个脉冲阀经喷吹管上的喷嘴诱导数倍于喷射气量的空气进入滤袋,形成空气波,使滤袋由袋口至底部产生急剧的膨胀和冲击振动,造成很强的清灰作用,将灰尘从滤袋背面吹出脱落,增大有效过滤面积并有效减少烟气通过阻力。
9.1.6布袋上下舱室安装有压力变送器,通过两个压力变送器之间的压力差值,可以显示布袋压差情况。该过滤系统在运行过程中,在正常负载下,最大压差将保持在800pa以下。若布袋压差变大,可以适当缩短布袋反吹的时间间隔,增加反吹频率,在压差在合理范围内时,尽量减少反吹频率,减少外部冷空气进入布袋的量,减少布袋内烟气局部低温导致水汽冷凝致使布袋失效,同时影响烟气排放口的在线监测数据。
(2)过滤除尘系统:
1)过滤除尘系统主要有滤袋及网笼组成,为便于安装,网笼分为三段式,中件卡扣连接。滤袋内部安装有网笼骨架,用于支撑滤袋,确保滤袋有效过滤面积。
2)为便于安装,检修,布袋网笼设计成分段安装。滤袋通过卡扣固定在布袋花板上,网笼安装于滤袋内侧并搁置在布袋花板上。
3)每个滤袋网笼均独立,当布袋内个别滤袋或网笼破损需要更换时可独立更换,不需拆除其余滤袋网笼。
(3)残渣收集系统:
1)灰渣收集系统由布袋刮刀、星型卸料阀组成。
2)布袋底部平底设计,被滤袋拦截下来的灰渣落入布袋底部,被刮刀强制输送至出灰口,出灰口安装有星型卸料阀,正常运行时刮刀和星型卸料阀常开,确保布袋内的灰渣及时排出。
3)刮刀正常运行时电流在≤7.5A,若电流偏高,说明布袋底部出料不畅,物料在布袋底部堆积导致刮刀负载加大,需要及时检查,排除故障。
4)经星型卸料阀排出的灰渣经螺旋输送机进入主链运机从而进入转窑焚烧系统。
5)一级布袋灰渣中主要是干化细泥,为防止布袋底部灰渣堆积,布袋底部安装有温度计,当布袋底部温度计指示温度升高,说明布袋底部可能发生积灰现象。此时需要及时检查刮刀、星型卸料阀以及螺旋输送机是否正常工作,并及时排除故障,确保系统稳定。
(4)活性炭投加系统:
1)活性炭储存在活性炭仓中,通过活性炭给料装置经风送风机风力输送到两布袋除尘器间的烟道中,以吸附烟气中的二恶英和重金属等有害物。
2)活性炭由空气压送式罐车气力输送或货梯运送投料(袋装活性炭)两种方式送入仓内并存储。活性炭仓的容量应满足焚烧线正常运行1.5天的活性炭用量。
3)活性炭投加装置由活性炭储罐、给料装置、物料风送装置等组成;根据烟囱出口的烟气量调节向烟气中供给的活性炭量;活性碳的投放量变频可调;
4)系统中在两布袋除尘器之间的烟气管路上设有活性炭喷射口,活性炭喷射装置将粉状活性炭注入到位于两布袋除尘器间的烟道内。风送风机用来作往布袋除尘器烟道内注入活性炭的动力设备。
5)粉末活性炭通过圆盘给料机,定量给入料仓下的文丘里喷射管,圆盘给料机配有变频调速器的控制盘,控制盘接收中控系统信号自动调节圆盘给料机的转速,及时调整活性炭喷入量,一般控制活性炭投加量在8~10kg/h之间。文丘里喷射管利用风送风机产生的高压风将粉末活性炭吹送至烟道内。
9.2技术设计:
(1)除尘器设有结构上独立的壳体。除尘器主要由过滤室、净气室、切向进风口、底部平底刮刀强制出灰装置、低压脉冲在线清灰装置、电控装置、阀门及其它部分组成;
(2)灰斗及排灰口的设计,该除尘器为圆形,底部平底刮刀强制出灰装置,保证灰能自由流动排出灰斗;
(3)布袋材质采用PPS+PTFE覆膜。充分考虑脱硫工况或故障工况下满足烟气不同温度的情况
(4)布袋除尘器设计两套串联,入口安装¢1800电动切断阀(停电时手动),过滤风速小于0.8m/min;
(5)布袋除尘器采用圆形切向进风方式,以便利用旋风作用进行预收尘,进风分布均匀,减轻布袋的过滤负荷;
(6)壳体密封、防水、壳体设计应尽量避免出现死角或灰尘积聚区。除尘器本体为圆形,两处检修门双门设计,保温全覆盖。
(7)脉冲阀选用上海尚泰品牌。脉冲阀的表面涂层光洁、美观,不得有剥落、碰伤、划痕、毛刺等缺陷,紧固件无松动、损伤等现象。清灰系统布置合理,工作性能稳定可靠,能够按要求完成清灰工作;脉冲阀的动作应灵敏可靠;清灰系统应有足够的储气量;
(8)扶梯操作平台应能到达各层需检修和操作的作业面;
(9)除尘器出灰方式为底部刮刀强制出灰,有效控制灰尘积聚;
(10)除尘器底部刮刀上侧安装温度监控,如温度高于烟气温度,出灰异常报警;刮刀减速电机电流监测,如电流高于正常运行值,出灰异常报警;
(11)滤袋自动清灰,采用脉冲喷射方式。
10.湿法脱硫脱硝系统:
10.1系统:
10.1.1湿法脱硝系统主要由喷淋系统、液碱投加系统、臭氧脱硝系统以及冷却系统组成。
(1)喷淋系统:
1)烟气经过布袋除尘后进入喷淋系统。喷淋系统共设置三台喷淋塔。每台喷淋塔均设置有两层喷淋,每层喷淋配备8个喷嘴以及两台离心泵,离心泵一用一备。每级喷淋上水管安装有压力变送器,用于监控正常运行时喷淋情况。离心泵抽取喷淋塔下部喷淋液,进过喷淋总管输送至喷淋层从8个均布的喷嘴进入喷淋塔。喷嘴喷头采用螺旋喷头,喷淋液经过螺旋喷头后在喷淋塔内细化。为便于维修更换,喷嘴设计成抽插式,当需要更换喷头时,首先关闭本道喷淋的离心泵,更换喷头后,重新开启。
2)为提高喷淋效果,确保烟气同喷淋液充分接触,在二、三级喷淋塔的两层喷淋下方安装有鲍尔环填料层,同烟气初步反应后的喷淋液喷淋在鲍尔环上,在较大的比较面积下,烟气同喷淋液继续接触反应,提高喷淋效果。
3)喷淋塔下部空间作为喷淋液缓存槽,喷淋液循环使用。
4)一级喷淋和二、三级喷淋有着不同的作用。一级喷淋塔内投加碱液对酸性气体进行处理,同时在一级喷淋塔两层喷淋之间安装有臭氧均布管道,投加臭氧脱硝除臭。后两级喷淋塔对经过一级喷淋的烟气进行洗涤,进一步去除烟气中的酸性气体以及微量的粉尘,确保烟气达标排放。为确保脱酸效果并利于运行状态下维修时的尾气达标排放,后两级喷淋同样预备碱液投加口。当一级喷淋脱酸效果不足或者需要检修时,由后两级喷淋进行脱酸。
(2)液碱投加系统:
1)30%浓度的液碱通过车载运入车间后,通过接口同进碱泵连接,通过进碱泵将液碱输入液碱罐。液碱罐安装有液位计,通过液位计监控液碱罐内液碱量,及时添加。液碱泵进口单独设置,泵出口合并成一路总管通往喷淋塔。总管上安装有压力变送器和流量计,用于监控液碱投加状况和液碱用量。
2)液碱投加量通过一级喷淋塔上的PH计控制。为确保液碱脱硫效果,一级喷淋塔PH控制在8~9之间,最后级大约为7。
(3)臭氧脱硝系统:
1)臭氧氧化法脱硝主要是利用臭氧的强氧化性,将不可溶的低价态氮氧化物氧化为可溶的高价态氮氧化物,然后在洗涤塔内将氮氧化物吸收,达到脱除的目的。该脱硝系统在不同的NOx等污染物浓度和比例下,可以同时高效率脱除烟气中的NOx、二氧化硫和颗粒物等污染物,比传统脱硝更高效、操控性更好,是传统脱硝技术的一个高效替代技术。
2)臭氧脱硝技术在布袋除尘器和风机之间投加,并有不少于1-1.5S的反应时间,烟气温度在100℃左右,臭氧脱硝运行成本只有臭氧设备的本身的功耗和少量的液氧消耗。
3)按照系统设备经济运行的原则5kg/h臭氧发生器选择额定臭氧浓度148mg/L,气源系统液氧罐供氧。臭氧发生器产量调节范围可实现直线调节,并采用同时调整功率及气量的方式实现调节等,冷却采用板式换热器方式冷却循环等。系统采用PLC控制方式等。
4)氧气进入臭氧发生器。臭氧发生器的进气管道上设计了减压阀,用于稳定臭氧发生室的工作压力。在臭氧发生室内部氧气通过中频高压放电变成臭氧,产品气体经温度、压力、流量监测调节后由臭氧出气口产出。臭氧发生室上设有臭氧取气口,通过在臭氧发生器配备的臭氧浓度检测仪在线监控臭氧发生器的出气浓度。
5)臭氧发生系统设计了一套闭路循环冷却水系统,通过板式换热器换热,为臭氧发生器提供冷却水。闭路循环水冷却系统包括板式换热器、循环水泵、膨胀罐及阀门等。臭氧发生器冷却水出水管路装有流量开关、温度变送器,当冷却水流量不足、温度超过设定值时报警。
6)臭氧制备间内安装有臭氧/氧气泄漏报警仪,当制备间内环境中臭氧/氧气泄露超标时,系统根据检测信号来决定输出报警、启动排气风扇或停机。
7)为去除烟气中的氮氧化物,在布袋除尘器后和主风机之间投加臭氧,去除烟气中的有机臭气并与烟气中的NOx充分反应,达到脱硝的目的。
8)每台喷淋塔均安装有手动球阀用于调节补水量。随着循环喷淋液的不断补充,喷淋塔内温度较高的循环喷淋液被不断的置换出来,使喷淋塔内的循环喷淋液温度和盐分达到一个动态平衡。
9)第一道喷淋塔单独安装有DN50管径新鲜水补充口,利用新鲜冷却水进行补充。确保特殊情况下喷淋塔内喷淋循环液的质量。
10.2原理:
(1)脱硝:
在布袋烟气进入吸收塔前,采用臭氧发生系统产生的强氧化剂(臭氧)强制氧化烟气中的NOx,使其转化成易溶于水的高价氮氧化物(N2O5),氧化后的高价氮氧化物随烟气进入吸收塔。在吸收塔内,溶于水生产硝酸,并与吸收塔内的循环浆液中的氢氧化钠水溶液发生中和反应生成硝酸钠。
(2)脱硫:
浆液循环泵将塔底的循环浆液送到吸收段喷淋层,用浆液吸收烟气中二氧化硫和氮氧化物。
(3)系统原料介质供给:
吸收剂的供给:烟气除尘脱硫脱硝系统采用30%wt氢氧化钠水溶液作为脱硫吸收剂。将界区外的30%wt氢氧化钠水溶液送至烟气除尘脱硫脱硝设施。利用30%wt氢氧化钠水溶液吸收烟气中的二氧化硫和氮氧化物的过程是一个酸碱中和反应,为保持吸收塔中循环浆液的pH值满足吸收烟气中二氧化硫和氮氧化物的要求,30%wt氢氧化钠水溶液连续不断的补充到吸收塔浆液中。
10.3技术要求:
(1)布袋至喷淋塔烟气管道为2205,一、二、三号喷淋塔连接管道为FRP。
(2)塔体材质:圆筒式耐高温树脂玻纤缠绕制作管件材质为FRP;
(3)水泵采用机械密封,钢衬塑
(4)阀门采用钢衬PE;
10.4 SNCR脱硝技术:
本项目当地由于对臭氧的限制使用,可以采用SNCR技术工艺进行脱硝。经污泥物料分析和我司其它各项目检测数据参照,烟气中氮氧化物的浓度原始值为300mg/m3。SNCR脱硝采用尿素作为还原剂。根据烟气量36000Nm3/h计算,则消耗尿素数量为10kg/h,按10%的尿素溶液稀释喷射,尿素溶液需泵量为100kg/h。
本项目SNCR脱硝采用优化工艺,在二燃室高温段(850℃以上)实施多点喷射。根据炉内温度高低,分别布置相应喷嘴,精确喷射。将10%尿素溶液按喷嘴数量及温度比例,分别喷入二燃室内,将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水,脱硝效率按80%计算。
SNCR脱硝原理是把还原剂如氨水、尿素喷入温度为850~1100℃的区域,还原剂迅速热分解成NH3并与烟气中的NOX进行反应,生成N2和H2O。SNCR工艺反应器为焚烧炉高温区域。
反应式为:2NO+CO(NH3)2+1/2O2→2N2+CO2+2H2O
按NO在原始NOX含量95%为基准,则NO排量为10.3kg/h,高价氮氧化物为0.5kg/h,高价氮氧化物可以在后续脱酸工艺中去除。在SNCR工艺中可以脱除80%NO,考虑尿素损耗率20%,则需尿素量为10.3kg/h,配成10%的尿素溶液,则尿素溶液用量约为100kg/h。采用多点喷射,进料均匀,雾化喷射,以达到最佳接触效果,使NOX出口浓度达到并优于欧盟标准要求。
配备主要设备:
1、尿素配制罐:1台,材质SUS304,容积3m3。
2、尿素稀释罐:1台,材质SUS304,容积5m3。
3、喷射泵:2台,一用一备,型号G10隔膜泵,额定流量1m3/h,变频调节流量,额定压力7.0MPa,功率4KW。
11.脱白系统和烟囱系统:
11.1系统描述:
11.1.1脱白系统主要由不锈钢换热器和环境风风机组成。
11.1.2本系统设置不锈钢换热器,换热器通过特制的金属换热板将烟气和环境风隔开。
11.1.3经湿法脱硫出来后的饱和烟气,从上往下经过金属板换热器,环境风风机抽取环境风从金属板换热器侧边进入换热器,自下往上,通过金属换热板,烟气与环境干空气进行气气间接换热,温度降低,凝结出大量的水份降低烟气湿度,达到第一阶段的脱白效果。同时尾气水份凝结时放出大量的热能,加热鼓入换热器内的环境干空气,使其温度升高。达到烟气“脱白”的目的,消除视觉污染的同时,通过凝结下来的烟气,进一步去除烟气中粉尘,Nox,Sox等有害物质,真正实现污染物减排。
11.1.4工艺原理:经湿法脱硫出来后的饱和烟气,从下往上经过HINO-PILE板式换热器,与环境干空气进行气气间接换热,凝结出大量的水份,凝结水量占烟气中总水量的15~30%,同时利用尾气水份凝结时放出大量的热能,来加热鼓入换热器内的环境干空气,使其温度升高,然后再将加热后的干空气用风管引入烟囱与降温脱水后的烟气相混合,这样就使混合后的烟气湿度大大降低,从而降低了排空烟气的露点温度,此时总排口烟气温度(T)与该湿度条件下的饱和温度(T’)之间的温度差≥10℃,使排空烟气在排出后短时间内达不到露点温度,烟气中的水份不会凝结成水雾,从而达到消减白烟的目的。
11.1.5装置配备的环境风风机,采用变频电机进行变频调控,风机的风量为装置满负荷风量,随着气候的变化,环境空气的温度及大气的湿度都会变化,使用时可以根据这些外界因素的变化及烟气脱白视觉效果,通过人为调节变频功率的高低,从而达到最佳的脱白视觉效果。
11.1.6烟囱设置有内外筒,内外筒之间相互分隔,在内筒上方安装有在线监测系统,通过烟囱外侧设置的钢平台方便在线监测的维护和检修。
11.1.7热交换完成后的烟气进入烟囱的内筒,环境风则进入烟囱外筒,从而使得进入内筒的烟气能够被在线监测实时监控,同时避免环境风的影响。
11.1.8升温后的干空气在内筒出口同降温脱水后的烟气相混合,这样就使混合后的烟气湿度大大降低,从而降低了排空烟气的露点温度,使排空烟气在排出后短时间内达不到露点温度,烟气中的水份不会凝结成水雾,从而达到消减白烟的目的。
11.1.9装置配备的环境风风机,采用变频电机进行变频调控,风机的风量为装置满负荷风量,随着气候的变化,环境空气的温度及大气的湿度都会变化,使用时可以根据这些外界因素的变化及烟气脱白视觉效果,通过人为调节变频功率的高低,从而达到最佳的脱白视觉效果。
因此,本发明提供的一种工业固废与污泥回转窑协同处理集成装置的操作方法,进一步保护环境,提高固废综合利用率。
具体实施方式
下面通过实施例,对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例:一种工业固废与污泥回转窑协同处理集成装置的操作方法,按以下步骤进行:
(一)、结构组成:
包括污泥接收系统、污泥喷雾干燥或园盘干燥系统、污泥焚烧系统、烟气处理系统、风力吸渣系统和焚烧渣灰收集系统;
所述的污泥接收系统、污泥喷雾干燥或园盘干燥系统、污泥焚烧系统、烟气处理系统、风力吸渣系统和焚烧渣灰收集系统依次连接;
(二)、污泥上料系统:
污泥接收通过两条途径:
第一种途径:是含水率为70%-80%的污泥倒入地下接收系统,再由无轴绞龙提升,螺杆泵经过滤器送入大型污泥储罐,再由柱塞泵把污泥送到高位泥罐,最后经螺杆泵提升后送入喷雾干化塔通过柱塞泵经污泥过滤器直接打至高位泥罐;
另一种途径:工程污泥车载污泥进场,倒入污泥接收池,污泥接收池内设两条无轴绞龙,利用无轴绞龙将污泥提升至污泥接收池边上的螺杆泵,再由两螺杆泵分别提升至两污泥接收罐,在污泥接收罐周边布置二台带液压站的柱塞泵,柱塞泵一用一备,利用柱塞泵将污泥接收罐的污泥提升至厂房内部的高位污泥储罐,管路上设有污泥过滤器,进一步将污泥中大颗粒物筛分出来,高位污泥储罐主要是为干燥塔提供进料污泥;
高位污泥储罐下设有四根DN400管道并设有手动阀门控制,污泥分别落入4台螺杆泵接收口,提升后污泥送入喷雾干化塔,经塔顶喷嘴雾化;压缩空气以空压机房总管输送至塔顶,并于雾化喷头处分为4股,气管上安装压力变送器,与控制室计算机连接,用以调整进塔压缩空气量,以使达到最佳的雾化效果;
(三)、污泥干燥系统:
进入喷雾干燥塔塔顶的高温烟气由余热锅炉出口高温烟气输出;
污泥干燥通过喷雾干燥、超圆盘干燥二种取其一或二者配合使用;
喷雾干燥是通过雾化器作用,将80%左右含水率的脱水后污泥,分散成很细的像雾一样的微粒,与焚烧高温烟气接触,在瞬间将大部分水分除去,使物料中的固体物质干燥;
利用焚烧高温烟气直接对雾化污泥进行干燥,避免了复杂换热器的热损失,其热利用效率可以提高到80%以上,有效雾化、干燥迅速;
通过污泥的有效雾化,不存在堵塞及磨损的问题,干燥污泥颗粒均匀,分布合理,利于焚烧;
喷雾干燥系统,由于采用新型的特制双流体雾化污泥系统,且与高温烟气并留而下,通过优化干燥系统结构,根据污泥特性和雾化污泥与高温烟气接触情况,将塔径和塔高进行调整,不会产生污泥粘壁现象;
超圆盘干燥机采用蒸汽间接换热方式,通过搅拌物料使水分更快蒸发,该干燥机既适用于物料半干化,又适用于物料全干化;
(三)、污泥焚烧系统:
经过干燥后的20%-30%含水率的干污泥,通过炉前进料螺旋,分别送入回转窑焚烧,工业固废在热风炉中燃烧,烟气经过热风炉直接进入焚烧炉与污泥协同焚烧;
焚烧系统中热风炉采用传统的直燃式热风炉型式,适合纺织边角料相关工业固废进料,边角料经过上料机进入料斗后加入卧式链条炉排,实现干燥、热解、燃烧、燃尽相关过程;在热风炉内一定厚度的边角料在炉膛内燃烧生成高温烟气进入污泥焚烧系统,热风炉的温度可根据工艺需要控制;燃尽炉渣从链条炉排的另一端排出到出渣机,经自动出渣机送出,燃烧炉膛均用耐高温耐火材料砌筑而成,整个燃烧系统采用电气控制;
本污泥焚烧系统采用回转式焚烧炉—回转窑,热风炉集成到回转窑窑头,热风炉燃烧产生的高温烟气在回转窑内与干化污泥燃烧产生的烟气进行混合,在此过程中,烟气所夹带来的碳粒/粉尘及高温类煤气进入二燃室内充分燃烧并聚合沉降,经过二次焚烧后的高温热烟气进入余热锅炉,高温热烟气的温度为750~1000℃,经余热锅炉回收余热,进干燥塔作为湿污泥的干化热源,最后废烟气进入尾气处理系统;
(四)、干化污泥点火火焰系统:
干化污泥点火火焰系统采用天然气燃烧器,该设备的特点是燃烧完全、无黑烟产生;热风炉产生500~1000℃火焰,将干化污泥升温至着火温度,温度为300℃,并使其自燃,其助燃风由高压风机通过管道送入;
天然气的热为值8500kcal/m3,热风炉规格600万大卡每小时;
(五)、焚烧回转窑:
经过喷雾干燥后的干污泥通过链运机,经斜向送料管送入污泥焚烧炉焚烧;园盘干燥后的干污泥经污泥输送设备送入回转窑焚烧;
采卧式回转式焚烧炉;所谓回转式焚烧炉,就是从炉头吹入热风炉来的高温空气,使干化污泥温度快速提升并继续干化,在900℃的高温下完全燃烧,燃烧产生的高温烟气被引入二燃室,后经冷空气配风,进干化塔作为湿污泥的干化热源,最后废烟气进入尾气处理系统;
干化污泥通过干化污泥链式输送机送入斜管后滑入回转窑内,在回转窑内从高端向低端转动;污泥滑入转窑后行走3~4m时被点燃,行走完21m时被燃尽,燃尽后掉入出渣斗,通过调泥缸输送至吸渣系统;
回转窑直径3.7m,转筒长21m,倾斜度1-1;5度,转速1~2转/分钟,污泥在窑停留时间20~60分钟可调;
转窑进气分两路,一路热风炉供热火焰,温度500~1000℃,另一路调节窑内氧含量用的环境空气,回转窑排烟温度850℃以上;
(六)、二燃室:
为保证有害气体燃尽并达到排放标准,回转窑焚烧后的气体进入二燃室;二燃室采用立式结构,保温墙体厚度0.58m,以保证二燃室温度不低于850℃,气体流经时间不少于2.5秒以分解控制二噁英的生成;
(七)、烟气处理系统:
七.1烟气处理、净化流程:
采用“旋风除尘器、两级布袋除尘器、活性炭吸附、臭氧脱硝除臭、三级喷啉塔洗涤、脱白除雾”的废气处理工艺;
七.2白烟消减流程:
选用日本HINO-TEC技术装置,主要利用气-气热交换,烟气经脱水喷淋塔进入白烟消减装置,烟气通过HINO-PILE板式换热器降温后,凝结出大量的水分,同时利用水分凝结时放出大量的热能来加热环境干空气,然后再把加热后的干空气与降温脱水后的烟气相混合,这样就使混合后的烟气绝对湿度大大降低,从而降低了排空烟气的露点温度,使排空烟气在排出后短时间内达不到露点温度,进而达到消减白烟的目的;冷凝下来的水和喷淋塔废水一起经管网直接排至污水处理系统;经该技术应用案例反馈,在零下10度温度以上脱白系统均能稳定运行,脱白效果良好;
七.3供热通风系统:
供热系统包括热风炉、引风装置和烟气管道;引风装置包括两部分,第一部分是将空气引至热风炉用作助燃空气,经热风炉燃烧和预热后,送入回转式焚烧炉;第二部分是将污泥焚烧炉排放的烟气引入污泥干化系统;干化系统的热源主要来自污泥焚烧炉排放的温度高达850℃以上的烟气与冷风配风后形成的650℃废热烟气,经相应的热风分配系统分配后,进入喷雾干化塔顶部,即本工程干化工艺采用的顺流式直接加热方式;
七.4烟气净化系统:
为后续烟气处理配套项目,设计处理风量约3.1万方标干气量,烟气温度110℃±10℃;
(八)、旋风除尘器系统:
八.1系统描述:
旋风除尘器作为干化塔及尾气处理系统的中间通道,是使含尘气流作旋转运动,借助于离心力将尘粒从气流中分离并捕集于器壁,再借助重力作用使尘粒落入灰斗;
(九)、布袋除尘系统:
布袋除尘器采用圆形设计,切向进风,无死角;
(十)、湿法脱硫脱硝系统:
湿法脱硝系统主要由喷淋系统、液碱投加系统、臭氧脱硝系统以及冷却系统组成;
(十一)、脱白系统和烟囱系统:
脱白系统主要由不锈钢换热器和环境风风机组成。
作为优选,其中步骤(二)中污泥上料系统:
二种污泥接收通过两条途径,都同时配有手动和电动两种控制方式:
污泥接收池,污泥接收池的有效深度4.5m,污泥接收池上方建有采用砖混结构密封房,占地面积70m2;在接收池上方安装过滤筛,将污泥中大块杂物筛分出来;
在接收污泥接收池上方及污泥低位储罐管顶分别设有抽气口,将仓中的臭气抽作为污泥焚烧炉的助燃空气,使贮坑区域形成负压,以防恶臭外溢;所抽取的空气送入炉膛焚烧,其中的恶臭物质在燃烧过程中被分解氧化而去;
污泥接收罐设置两座,每座污泥接收罐高度18m,半径10.5m,每座污泥接收罐储量1500m3,高位污泥储罐容量约为100m3;
污泥雾化前管路分别设有塔顶流量计;每个塔设4个雾化喷头,每个喷头处压缩空气用量7m3/min,压力0.45mPa;
其中步骤(二)中污泥干燥系统:
本工程干化塔为干燥塔塔径φ10m-φ15m,干化过程有效高25m,每个塔设4个-10个雾化喷头,喷头喷射角度在50-80℃间可调;每个喷头处压缩空气用量7m3/min,压力0.45Mpa,每个喷头污泥处理能力为4m3/h;
干化塔内安装有辅助设备,雾化系统和配风系统,雾化系统的作用是将污泥形成粒径为30~500μm的颗粒态液滴,干化后完成污泥自然成粒;配风系统的作用是使干化系统内配风均匀,在使污泥获得更有效的干化的同时,提高热利用效率;配风系统的风量来源是焚烧系统产生的高温烟气;压缩空气以总管输送至塔顶,并于雾化喷头处分为4股,气管上安装压力变送器,与控制室计算机连接,用以调整用气量;
进入喷雾干燥塔塔顶的高温烟气温度为550℃,压力为-500Pa,由余热锅炉出口高温烟气输出;进塔烟气管道上设补风系统和主风阀用以调节风量:高温烟气管道上安装热电偶测量温度,同时混合后的烟气管道上安装热电偶和压力变送器,所有温度和压力监测均与控制室内的计算机连接,及时监测温度和压力变化,调整冷风阀和主风阀的开启度冷风来自内烟囱的处理后的气体,此处取气具有节约能源及氧含量低的优点;干化塔出泥温度为50~60℃,出泥含水率约20%;
干化塔采用耐热不锈钢SUS310S与2205,保温材料为硅酸铝纤维板,按不同温度分区确定,保温厚度最大厚度为250mm,最小厚度为100mm,保温材料外为304不锈钢外皮;由于干燥过程产生的挥发性气体量和塔内粉尘浓度都很低,远低于可燃气体和粉尘浓度爆炸极限,因此设计时不考虑干燥塔对氧含量的控制,经过干化后含水率80%的污泥含水率降低至20%;
喷雾干燥是通过雾化器作用,将80%左右含水率的脱水后污泥,分散成很细的像雾一样的微粒,增大传热表面积,加速干燥,与焚烧高温烟气接触,在瞬间将大部分水分除去,使物料中的固体物质干燥;干燥过程迅速,热利用率高,利用焚烧高温烟气直接对雾化污泥进行干燥,避免了复杂换热器的热损失,其热利用效率可以提高到80%以上,有效雾化、干燥迅速;通过污泥的有效雾化,不存在堵塞及磨损的问题,干燥污泥颗粒均匀,分布合理,颗粒目度为60~120目,利于焚烧;喷雾干燥塔安全稳定;调控污泥颗粒的干燥程度,确保安全,粉尘爆炸,烟气温度从550℃迅速降低200℃以下,降温时间为<1.5s,不仅可防止二恶英及其前驱物的再生,迅速干化过程极少产生挥发性有机气体,同时还能将重金属相关吸附在雾化污泥中,使喷雾干化塔具有烟气预处理功能,可有效降低后续烟气净化设施的处理负荷和规模;
干燥机的主体由一个圆筒形的外壳,一根中空轴及一组焊接在轴上的中空圆盘组成,热介质从这里流过,把热量通过圆盘间接传输给污泥;污泥在超圆盘与外壳之间通过,接收超圆盘传递的热,蒸发水分;产生的水蒸气聚集在超圆盘上方的穹顶里,被少量的通风带出干燥机;
其中步骤(三)中污泥焚烧系统:
回转窑分窑头、本体、窑尾、传动机构相关机构,窑头的主要作用是完成物料的顺畅进料、布置一套多功能燃烧器和助燃空气的输送,回转窑与窑头的密封,本焚烧炉窑头密封装置采用复合石墨块用牵引绳密封系统密封,密封效果良好;回转窑的窑面罩是用耐火材料进行保护,在窑面罩下部设置一个废料收集器收集废物漏料;回转窑本体是一个由钢板卷成的的圆筒,为保证物料向下传送,筒体斜度为2.5%,支撑及传动部位由50mm的钢板加强;炉体外表面涂耐高温漆,耐温500℃;在本体上面还有两个带轮和一个齿圈,传动机构通过小齿轮带动本体上的大齿圈,然后通过大齿圈带动回转窑本体转动;窑尾是连接回转窑本体以及二燃室的过渡体,它的主要作用是保证窑尾的密封以及烟气和焚烧残渣的输送通道;窑尾窑口铁的材质选用至关重要;回转窑内废物燃烧所需空气由一次风机提供;入窑风量通过阀门自动调节控制;驱动装置包括主、辅传电动机、变速箱和开式齿轮;为确保焚烧的控制和设备的安全运行,配备炉壁高温工业电视监视窑内燃烧器火焰和废物焚烧状况;配备窑体下滑止推装置,保证回转窑运行过程上下串动在合理的安全范围;配备冷却风机,防止窑体温度过高;二燃室燃烧所需空气由二次风机提供;风量由变频和调节阀门调节进行燃烧控制;在二燃室的顶部有一个内部直径1.5m的紧急排放阀;主要作用是当焚烧炉内出现爆燃、停电相关意外情况,紧急开启的旁通阀门,避免设备爆炸、后续设备损害相关恶性事故发生;当炉内正压超过300Pa时机构会自动开启排放烟气,紧急烟囱的密封开启门平时维持气密,防止烟气直接逸散;
三.1焚烧系统组成:
污泥焚烧系统由以下主要设备组成:
回转式焚烧炉:焚烧炉本体、齿轮传动机构、耐火衬层、布风装置;
热风炉:热风炉本体、进料系统、排渣系统、布风系统;
点火和辅助燃烧设备:点火燃烧器、点火燃烧器风机、螺旋输渣机;
二燃室:二燃室本体、耐火衬层;
燃烧空气系统:包括鼓风机;
①回转式焚烧炉:焚烧炉是焚烧厂最重要的部分,所有决定排放结果的焚烧反应均在此发生,焚烧炉由布泥装置和炉膛组成,布泥装置的作用是使空气在焚烧炉负荷范围内最大限度地与污泥接触,布泥装置采用条状格栅结构,用来将污泥分割成小股流,产生良好的污泥流分配,使污泥流最大限度地接触高温空气,充分快速燃烧,并能使炉中固体顺利流向出渣口,布泥装置应具有耐热、抗高温气体腐蚀、结构简单、维修容易,磨损小的特点;
②焚烧炉炉膛采用绝热炉膛,内壁采用耐磨耐高温材料,耐火层外侧是保温材料,最外面一层为钢制焊接圆筒,保证炉膛的密封,在焚烧炉头部位置安装启动燃烧器、二次风喷嘴、必要的测量仪表,并在焚烧炉烟气出口管道上留防爆门;耐火保温材料保证在室温状态,焚烧炉的外壁温度不高于50℃;
③点火和辅助燃烧设备:焚烧炉配备点火燃烧器,助燃采用柴油,焚烧炉启动时需要点火燃烧器将焚烧炉温度升高到850℃时开始投入污泥,正常运行时,依据污泥的热值和含固率变化调节给油量或退出运行;
④燃烧空气系统:污泥焚烧所需的风量分为一次风和二次风,一次风通过辅助燃烧器供给,燃烧器出来的高温空气均匀地分布在整个炉床横断面上,与小股泥流产生最大限度的充分接触,快速干燥污泥中的残余水份并提升污泥温度,使其焚烧,二次风通过安装在炉头的风管进风,起到补充污泥完全燃烧所需要的空气,并在悬浮燃烧空间形成强烈的湍流,维持最佳的燃烧条件并控制CO和NO X的形成;
⑤炉渣储存和输送设备:焚烧炉的炉渣,随着焚烧炉的转动,炉渣从炉头端流向炉尾端,炉渣采用喷水进行降温,炉渣经过气力输送系统输送至渣罐;焚烧过程中产生的炉渣若鉴别为一般固体废弃物,经渣罐暂存后,送往砖厂制砖或附近的水泥厂作为生产水泥或制砖的原料;
三.2回转式焚烧炉技术参数:
根据物料来源进行分析,进入回转窑的污泥以市政和工业污泥混合配伍,以进炉的含水率为20%计算,污泥折合热值为8.9MJ/kg作为设计依据;
焚烧炉能保证污泥完全焚烧,炉膛内烟气温度在650℃以上,进二燃室后温度850℃以上,停留时间不低于2.5秒;
尺寸:外径/内径Φ3700/Φ3000,长L=21.5m;
设计入单炉干污泥量:5208kg/h;
转速:0.2~2rp/min;
斜度:2.5%;
设计入炉干污泥含固率:80%;
灰渣热灼减率:<5%;
焚烧炉负荷变化范围:70%~110%;
其中步骤(四)中干化污泥点火火焰系统:
风机参数:风量8306m3/h,全压11377pa,功率45kw;
考虑到天燃气做为备用辅助燃料用于边角料供应不稳定时,天燃气采用低氮燃烧技术,本工艺采用燃烧器是基于低氮燃烧技术的燃烧器;
四.1焚烧系统的组成:
污泥焚烧系统由以下主要设备组成:
回转式焚烧炉:焚烧炉本体、齿轮传动机构、耐火衬层、布泥装置;
点火和辅助燃烧设备:点火燃烧器、点火燃烧器风机;
燃烧空气系统:包括鼓风机;
其中步骤(六)中二燃室:
当污泥热值较低,焚烧发热量不足,从而导致二燃室温度不能达到850℃时,设计二燃室底侧配有300万大卡每小时天然气燃烧系统,助燃风机:风量4328m3/h,全压10770pa,功率22kw,以备在温度不足时补充热量;为控制二噁英类物质,采用“3T”技术来抑制二噁英类物质产生:焚烧过程中挥发热解产生的气体在焚烧炉内部形成850℃以上的高温旋转回流状火焰,烟气在高温区停留时间≥2s,实现有机物和热解气体的彻底焚烧,从源头避免二噁英的生成;为去除烟气中的二噁英和重金属,确保烟气中二噁英和重金属相关有害物质浓度达到要求的排放指标,在烟气净化系统中增加活性炭喷射的辅助净化措施;活性炭是广泛应用的吸附剂,吸附的主要原理是依靠活性炭的大比表面积,活性炭的比表面积比同相关质量的炭颗粒大约5000~10000倍;只要通过湍流与烟气混合均匀且接触时间足够长,就可以达到较高的吸附净化效率;
六.1余热回收系统:
经过前端回转窑及二燃室的充分燃烧后,烟气温度>850℃,二燃室顶部设有余热锅炉,烟气进入余热锅炉进行余热回收,余热锅炉排烟温度为550℃;余热锅炉的设计和构造考虑高利用率、长期连续运行,充分考虑烟气高温腐蚀;余热锅炉高温区采用膜式壁辐射受热形式,余热锅炉高温区的温度为850℃~500℃,余热锅炉的烟道进口不允许有烟气直吹的换热管,避免高温腐蚀;
为充分回收燃烧余热,设置与焚烧炉相匹配的锅炉,用于园盘干燥的热源,在实现污泥减量化的前提下,最大程度回收余热;大部分蒸汽的蒸汽接入圆盘干燥机作加热介质,间接加热污泥、蒸汽系统设置了集汽箱,用于分配各过程用汽,在集汽箱和锅炉汽包上分别装有安全阀;在余热锅炉的汽包上设有紧急防水管;锅炉的控制采用自动化控制,具有汽包水位三冲量调节和记录、蒸汽压力调节和记录、水位报警、蒸汽压力报警相关控制手段;
余热锅炉由锅炉本体部分以及各系统范围内的烟道、烟道接口、一次阀门、仪表相关组成;为防止固态飞灰污损对流受热面,影响各受热面的传热效果,在排管及锅炉本体部分布置了固定式吹灰器,通过自控系统定期吹灰,以保证对流受热面的清洁和传热效果;余热锅炉需要补充软化水,软化水由厂区焚烧车间内的软化水系统供给;经软化水给水箱和冷凝水箱、锅炉给水泵、调节阀送入锅炉;
由于回转窑的搅动翻滚,产生的烟气中夹有大量的灰尘,必须在余热锅炉运行过程中吹灰和清洗,以保证高效传热和稳定产汽;
余热锅炉技术参数:
额定蒸发量2t/h;
额定工作压力(表压);
饱和蒸汽温度℃;
给水温度114℃;
烟气进口温度850℃;
烟气出口温度550℃;
锅炉阻力1500Pa;
进口含尘浓度5000mg/Nm3;
出口含尘浓度500mg/Nm;
其中步骤(七)中烟气处理系统:
七.1烟气处理、净化流程:
针对污泥干化焚烧过程中,产生的废气所含烟尘粒径较多而设计,其特点是操作弹性大,有害物、粉尘去除率高,反应剂消耗量较少,脱酸效果好,重金属及二噁英的排放浓度低,排放废水进入污水处理系统处理,系统操作具有易于控制,综合成本较低特点;
喷雾干化塔底部排出的废气中含有粉尘、少量挥发性有机物、CO、HCl、SO2、NOx和重金属化合物相关有毒有害物质;从干化塔排出废气首先进入旋风除尘器、然后进入串联设置的两布袋除尘器、经系统主引风机后排入三道喷啉塔洗涤,布袋除尘器至净化塔连接风管上安装臭氧投加管路,最后经过喷啉塔洗涤脱硫脱硝,然后除雾净化后的烟气经在线监测后,通过烟囱向高空排放;
布袋除尘器采用丹麦辉尔康除尘技术,自动定时反吹、清灰效果好、平底刮刀出灰、壳体圆形切向进风、外滤式设计,除尘效率为99.9%;通过布袋除尘器除尘,可有效去除喷雾塔排出尾气中的粉尘;两布袋除尘器间烟气管路上设有活性炭喷射口,活性炭喷射装置将粉状活性炭注入到烟道内;以吸附烟气中的二恶英和重金属相关有害物;通过后置布袋除尘器;把粉尘上吸附的部分二恶英类物质和重金属化合物作为危废单独收集,单独管理;布袋除尘器排出的尾气经系统引风机进入喷啉塔;布袋除尘器后的风管上安装有臭氧投放点;臭氧分解尾气中的有机臭气,净化尾气,氧化NO成为高价NOX,净化尾气;经过高级氧化除臭工艺后的尾气从喷啉塔下侧进入,气体首先经过三道喷啉塔碱洗,可除去粉尘和气体中的溶解物质,吸收废气中的HCl、H2S和SO2、NOx相关酸性物质;碱液采用NaOH,由碱液泵送至高位储碱罐,液位自动控制,然后从高位储碱罐投加至喷啉塔,喷啉塔喷淋选用衬塑泵送至净化塔喷嘴,在净化塔内分段从上喷淋而下;喷淋产生的废液经污水管道返还给污水处理厂集中处理;
七.2白烟消减流程:
经尾气处理系统最后除雾脱水后的尾气进入内烟囱,在内烟囱上安装烟气在线监测系统,以实时监测排气成分指标;
烟气排放口高度45m,排放前按照规范要求设置气体在线监测系统仪表;
储罐臭气处理方面考虑:工程设置污泥接收料仓和储存系统,为防止臭气散发,污泥接收料仓和储存系统经过抽气后,含有臭味的气体作为热风炉的助燃空气;
系统运行中,有污水产生,主要有尾气处理脱硫喷淋污水、除雾器冷凝脱白污水、地面冲洗污水和职工生活污水,总量约120-150t/d,均通过污水泵进入污水处理厂管网集中处理;
七.4烟气净化系统:
烟气净化系统指烟气从干化塔烟气出口到烟管烟囱的出口,为满足烟气净化需要所设置的所有设备及设施;尾气处理工艺采用旋风除尘器、两级布袋除尘器、活性炭喷射、臭氧脱硝除臭、净化塔洗涤、脱白除雾的组合工艺;
干化塔烟气出口的烟气温度为110℃,烟气首先进入旋风除尘器,旋风除尘器底设置电动星型阀用于排出沉降下来的干污泥;旋风除尘器出口安装有压力变送器和温度计,用于监控烟气流通状况;经旋风除尘器后的烟气进入布袋除尘器;本烟气处理系统共设置两台布袋除尘器,正常运行时两台布袋除尘器串联,布袋除尘器前装有可切断阀门,电动手动都能控制;粉末活性炭经活性炭喷射装置喷射在两布袋除尘器间烟管,在烟道内与烟气充分混合,烟气中的重金属、二噁英相关污染物被活性炭吸附随烟气进入后级布袋除尘器,被活性炭吸附的重金属、二噁英以及少量粉尘在布袋除尘器内沉降收集后排出,按危废收集处置;
布袋除尘器设置有反吹装置,利用压缩空气定期对布袋除尘器内的滤袋进行反吹,通过瞬间反吹过量的空气,将滤袋表面附着的粉尘吹脱,提高布袋除尘效率;
为去除烟气中的氮氧化物,第二级布袋除尘器后部烟气管通入臭氧,去除烟气中的有机臭气并与烟气中的NOx充分反应,达到脱硝的目的;
经布袋除尘器排出的烟气进入湿法喷淋系统,湿法喷淋系统共设置三台喷淋塔;一级喷淋塔内投加碱液对酸性气体进行处理,一、二、三级喷淋塔下部相互连通,下部的循环碱液根据实际状况进行补碱及补水,对经过一级喷淋的烟气进行洗涤,二、三级喷淋同样预备碱液投加口;当一级喷淋脱酸效果不足时,二级、三级喷淋进一步进行脱酸、除尘及降温,以保证总体处理效果;
通过喷淋系统除去除烟气中的有害成分以及微量的粉尘,确保烟气达标排放;为确保脱酸效果并利于运行状态下的尾气达标排放,一级喷淋塔设置有两道喷淋口,每道喷淋设置8个喷嘴;一道通过高位碱罐后设的两台多级泵输送至一级喷淋塔的中部的碱液喷嘴,把NaOH溶液雾化成细小液滴,喷淋塔内均匀分布,以极大的表面积与烟气充分接触,把经臭氧氧化后的高价NOx及SO2相关酸性气体充分反应去除,通过碱液投加系统,保持循环溶液PH值8~9,保证液碱浓度,可以使NOX、SOX相关去除率达到80%以上;一级喷淋塔设置有两台离心泵,一用一备;通过离心泵将喷淋塔底部的碱性喷淋液输送至塔顶部的喷淋口;采用螺旋喷嘴,用NaOH残余溶液对烟气进行洗涤;二、三级喷淋塔设置各设有一道喷淋口,每道喷淋设置8个喷嘴,二、三级喷淋塔各设置有两台离心泵,一用一备;通过离心泵将喷淋塔底部的碱性喷淋循环液输送至塔顶上部的喷淋口;采用螺旋喷嘴,对烟气进行洗涤;这样可以使NOX、SO2相关去除率进一步提高;经脱硝脱硫喷淋后的烟气,基本达到湿饱和状态,并形成大量白雾水蒸气状态呈现,再进入除雾装置中的板式空空换热器中进行脱白处理;该除雾装置的作用除了达到脱白的主要目的外,同时还具有进一步降低烟气中粉尘、NOx、SOx相关有害物质的功效;在除雾器内,由于除雾器的特殊结构和降温作用,大量的水份白雾被脱除,同时烟尘、SO2、NOx相关有害物质随着白雾的去除一同被再次削减,并随冷凝水一起排出;经脱白减排以后的烟气,通过烟囱排入大气;
其中步骤(八)中旋风除尘器系统:八.1系统描述:
旋风除尘器底部设置有电动星型阀,正常运行时,手动闸阀保持开启状态;干化塔出来的烟气裹挟粉尘经过旋风除尘器,借助于离心力将尘粒从气流中分离并捕集于器壁,再借助重力作用使尘粒落入灰斗,进入除尘器底,通过塔底部连续运行的星型卸料阀,将干泥尘粒输入底部干泥输送系统;
其中步骤(九)中九.1系统描述:
布袋除尘器采用圆形设计,切向进风,无死角;该系统的关键在于设计合理的电气控制系统,84根脉冲喷射管依次进行脉冲反吹,滤袋选用优质PPS+纯PTFE覆膜滤袋,使除尘效果达到灰尘≤10mg/Nm3;同时,该过滤系统在运行过程中,在正常负载下,反吹过程的最大压差将保持在800帕以下,并且运行可靠,滤袋反吹清灰性能极佳,除尘器底部平底,采用旋转刮刀系统,实时将底部的粉尘清干净,避免积灰;除尘器整体结构密封性好,保温全覆盖,避免局部腐蚀现象发生;
包括脉冲反吹装置、过滤除尘系统、活性炭投加系统;每台布袋上部和下部均设置检修门,便于布袋维护检修;本烟气处理系统共设置两台布袋除尘器,正常运行时两台布袋除尘器串联,第一台烟气进口设有切断阀门,以防止故障超温;粉末活性炭经活性炭喷射装置喷射二级布袋进口,在烟道内与烟气充分混合,烟气中的重金属、二噁英相关污染物被活性炭吸附随烟气进入布袋除尘器,被活性炭吸附的重金属、二噁英以及粉尘在布袋除尘器内被分离,按危废收集处置;
脉冲反吹装置:
每台布袋上方两侧安装有气包,用于储存压缩空气,每个气包安装有压力变送器,用于监控气包内压缩空气的压力;正常情况下,布袋气包压缩空气压力保持在0.4Mpa左右;每个气包上安装有脉冲喷射管,通过电磁阀控制每根喷射管的开闭;每路喷射管负责该喷射管下方滤袋的反吹;喷射管在每个滤袋上方均安装有喷射口,对准每个滤袋中心;
喷射管通过合理的电气控制系统,按一定时间间隔依次进行脉冲反吹,反吹的时间间隔可以通过控制系统设定;喷射管上电磁阀保持常闭,清灰时,电磁阀打开脉冲阀,压缩空气经由清灰控制装置按设定时间间隔脉冲喷吹,压缩气体以极短促的时间按次序通过各个脉冲阀经喷吹管上的喷嘴诱导数倍于喷射气量的空气进入滤袋,形成空气波,使滤袋由袋口至底部产生急剧的膨胀和冲击振动,造成很强的清灰作用,将灰尘从滤袋背面吹出脱落,增大有效过滤面积并有效减少烟气通过阻力;
布袋上下舱室安装有压力变送器,通过两个压力变送器之间的压力差值,可以显示布袋压差情况;该过滤系统在运行过程中,在正常负载下,最大压差将保持在800pa以下;若布袋压差变大,可以适当缩短布袋反吹的时间间隔,增加反吹频率,在压差在合理范围内时,尽量减少反吹频率,减少外部冷空气进入布袋的量,减少布袋内烟气局部低温导致水汽冷凝致使布袋失效,同时影响烟气排放口的在线监测数据;
过滤除尘系统:
过滤除尘系统主要有滤袋及网笼组成,为便于安装,网笼分为三段式,中件卡扣连接;滤袋内部安装有网笼骨架,用于支撑滤袋,确保滤袋有效过滤面积;
为便于安装,检修,布袋网笼设计成分段安装;滤袋通过卡扣固定在布袋花板上,网笼安装于滤袋内侧并搁置在布袋花板上;
每个滤袋网笼均独立,当布袋内个别滤袋或网笼破损需要更换时可独立更换,不需拆除其余滤袋网笼;
残渣收集系统:
灰渣收集系统由布袋刮刀、星型卸料阀组成;
布袋底部平底设计,被滤袋拦截下来的灰渣落入布袋底部,被刮刀强制输送至出灰口,出灰口安装有星型卸料阀,正常运行时刮刀和星型卸料阀常开,确保布袋内的灰渣及时排出;
刮刀正常运行时电流在≤7.5A,若电流偏高,说明布袋底部出料不畅,物料在布袋底部堆积导致刮刀负载加大,需要及时检查,排除故障;
经星型卸料阀排出的灰渣经螺旋输送机进入主链运机从而进入转窑焚烧系统;
一级布袋灰渣中主要是干化细泥,为防止布袋底部灰渣堆积,布袋底部安装有温度计,当布袋底部温度计指示温度升高,说明布袋底部可能发生积灰现象;此时需要及时检查刮刀、星型卸料阀以及螺旋输送机是否正常工作,并及时排除故障,确保系统稳定;
活性炭投加系统:
活性炭储存在活性炭仓中,通过活性炭给料装置经风送风机风力输送到两布袋除尘器间的烟道中,以吸附烟气中的二恶英和重金属相关有害物;
活性炭由空气压送式罐车气力输送或货梯运送投料两种方式送入仓内并存储;活性炭仓的容量应满足焚烧线正常运行1.5天的活性炭用量;
活性炭投加装置由活性炭储罐、给料装置、物料风送装置相关组成;根据烟囱出口的烟气量调节向烟气中供给的活性炭量;活性碳的投放量变频可调;
系统中在两布袋除尘器之间的烟气管路上设有活性炭喷射口,活性炭喷射装置将粉状活性炭注入到位于两布袋除尘器间的烟道内;风送风机用来作往布袋除尘器烟道内注入活性炭的动力设备;
粉末活性炭通过圆盘给料机,定量给入料仓下的文丘里喷射管,圆盘给料机配有变频调速器的控制盘,控制盘接收中控系统信号自动调节圆盘给料机的转速,及时调整活性炭喷入量,一般控制活性炭投加量在8~10kg/h之间;文丘里喷射管利用风送风机产生的高压风将粉末活性炭吹送至烟道内;
技术设计要求:
除尘器设有结构上独立的壳体;除尘器主要由过滤室、净气室、切向进风口、底部平底刮刀强制出灰装置、低压脉冲在线清灰装置、电控装置、阀门及其它部分组成;
灰斗及排灰口的设计,该除尘器为圆形,底部平底刮刀强制出灰装置,保证灰能自由流动排出灰斗;
布袋材质采用PPS+PTFE覆膜;充分考虑脱硫工况或故障工况下满足烟气不同温度的情况
布袋除尘器设计两套串联,入口安装¢1800电动切断阀(停电时手动),过滤风速小于0.8m/min;
布袋除尘器采用圆形切向进风方式,以便利用旋风作用进行预收尘,进风分布均匀,减轻布袋的过滤负荷;
壳体密封、防水、壳体设计应尽量避免出现死角或灰尘积聚区;除尘器本体为圆形,两处检修门双门设计,保温全覆盖;
脉冲阀选用上海尚泰品牌;脉冲阀的表面涂层光洁、美观,不得有剥落、碰伤、划痕、毛刺相关缺陷,紧固件无松动、损伤相关现象;清灰系统布置合理,工作性能稳定可靠,能够按要求完成清灰工作;脉冲阀的动作应灵敏可靠;清灰系统应有足够的储气量;
扶梯操作平台应能到达各层需检修和操作的作业面;
除尘器出灰方式为底部刮刀强制出灰,有效控制灰尘积聚;
除尘器底部刮刀上侧安装温度监控,如温度高于烟气温度,出灰异常报警;刮刀减速电机电流监测,如电流高于正常运行值,出灰异常报警;
滤袋自动清灰,采用脉冲喷射方式;
其中步骤(十)中湿法脱硫脱硝系统:
湿法脱硝系统主要由喷淋系统、液碱投加系统、臭氧脱硝系统以及冷却系统组成;
喷淋系统:
烟气经过布袋除尘后进入喷淋系统;喷淋系统共设置三台喷淋塔;每台喷淋塔均设置有两层喷淋,每层喷淋配备8个喷嘴以及两台离心泵,离心泵一用一备;每级喷淋上水管安装有压力变送器,用于监控正常运行时喷淋情况;离心泵抽取喷淋塔下部喷淋液,进过喷淋总管输送至喷淋层从8个均布的喷嘴进入喷淋塔;喷嘴喷头采用螺旋喷头,喷淋液经过螺旋喷头后在喷淋塔内细化;为便于维修更换,喷嘴设计成抽插式,当需要更换喷头时,首先关闭本道喷淋的离心泵,更换喷头后,重新开启;
为提高喷淋效果,确保烟气同喷淋液充分接触,在二、三级喷淋塔的两层喷淋下方安装有鲍尔环填料层,同烟气初步反应后的喷淋液喷淋在鲍尔环上,在较大的比较面积下,烟气同喷淋液继续接触反应,提高喷淋效果;
喷淋塔下部空间作为喷淋液缓存槽,喷淋液循环使用;
一级喷淋和二、三级喷淋有着不同的作用;一级喷淋塔内投加碱液对酸性气体进行处理,同时在一级喷淋塔两层喷淋之间安装有臭氧均布管道,投加臭氧脱硝除臭;后两级喷淋塔对经过一级喷淋的烟气进行洗涤,进一步去除烟气中的酸性气体以及微量的粉尘,确保烟气达标排放;为确保脱酸效果并利于运行状态下维修时的尾气达标排放,后两级喷淋同样预备碱液投加口;当一级喷淋脱酸效果不足或者需要检修时,由后两级喷淋进行脱酸;
液碱投加系统:
30%浓度的液碱通过车载运入车间后,通过接口同进碱泵连接,通过进碱泵将液碱输入液碱罐;液碱罐安装有液位计,通过液位计监控液碱罐内液碱量,及时添加;液碱泵进口单独设置,泵出口合并成一路总管通往喷淋塔;总管上安装有压力变送器和流量计,用于监控液碱投加状况和液碱用量;
液碱投加量通过一级喷淋塔上的PH计控制;为确保液碱脱硫效果,一级喷淋塔PH控制在8~9之间,最后级大约为7;
臭氧脱硝系统:
臭氧氧化法脱硝主要是利用臭氧的强氧化性,将不可溶的低价态氮氧化物氧化为可溶的高价态氮氧化物,然后在洗涤塔内将氮氧化物吸收,达到脱除的目的;该脱硝系统在不同的NOx相关污染物浓度和比例下,可以同时高效率脱除烟气中的NOx、二氧化硫和颗粒物相关污染物,比传统脱硝更高效、操控性更好,是传统脱硝技术的一个高效替代技术;
臭氧脱硝技术在布袋除尘器和风机之间投加,并有不少于1-1.5S的反应时间,烟气温度在100℃左右,臭氧脱硝运行成本只有臭氧设备的本身的功耗和少量的液氧消耗;
按照系统设备经济运行的原则5kg/h臭氧发生器选择额定臭氧浓度148mg/L,气源系统液氧罐供氧;臭氧发生器产量调节范围可实现直线调节,并采用同时调整功率及气量的方式实现调节相关,冷却采用板式换热器方式冷却循环相关;系统采用PLC控制方式相关;
氧气进入臭氧发生器;臭氧发生器的进气管道上设计了减压阀,用于稳定臭氧发生室的工作压力;在臭氧发生室内部氧气通过中频高压放电变成臭氧,产品气体经温度、压力、流量监测调节后由臭氧出气口产出;臭氧发生室上设有臭氧取气口,通过在臭氧发生器配备的臭氧浓度检测仪在线监控臭氧发生器的出气浓度;
臭氧发生系统设计了一套闭路循环冷却水系统,通过板式换热器换热,为臭氧发生器提供冷却水;闭路循环水冷却系统包括板式换热器、循环水泵、膨胀罐及阀门相关;臭氧发生器冷却水出水管路装有流量开关、温度变送器,当冷却水流量不足、温度超过设定值时报警;
臭氧制备间内安装有臭氧/氧气泄漏报警仪,当制备间内环境中臭氧/氧气泄露超标时,系统根据检测信号来决定输出报警、启动排气风扇或停机;
为去除烟气中的氮氧化物,在布袋除尘器后和主风机之间投加臭氧,去除烟气中的有机臭气并与烟气中的NOx充分反应,达到脱硝的目的;
每台喷淋塔均安装有手动球阀用于调节补水量;随着循环喷淋液的不断补充,喷淋塔内温度较高的循环喷淋液被不断的置换出来,使喷淋塔内的循环喷淋液温度和盐分达到一个动态平衡;
第一道喷淋塔单独安装有DN50管径新鲜水补充口,利用新鲜冷却水进行补充;确保特殊情况下喷淋塔内喷淋循环液的质量;
脱硝处理:
在布袋烟气进入吸收塔前,采用臭氧发生系统产生的强氧化剂(臭氧)强制氧化烟气中的NOx,使其转化成易溶于水的高价氮氧化物(N2O5),氧化后的高价氮氧化物随烟气进入吸收塔;在吸收塔内,溶于水生产硝酸,并与吸收塔内的循环浆液中的氢氧化钠水溶液发生中和反应生成硝酸钠;
脱硫处理:
浆液循环泵将塔底的循环浆液送到吸收段喷淋层,用浆液吸收烟气中二氧化硫和氮氧化物;
系统原料介质供给:
吸收剂的供给:烟气除尘脱硫脱硝系统采用30%wt氢氧化钠水溶液作为脱硫吸收剂;将界区外的30%wt氢氧化钠水溶液送至烟气除尘脱硫脱硝设施;利用30%wt氢氧化钠水溶液吸收烟气中的二氧化硫和氮氧化物的过程是一个酸碱中和反应,为保持吸收塔中循环浆液的pH值满足吸收烟气中二氧化硫和氮氧化物的要求,30%wt氢氧化钠水溶液连续不断的补充到吸收塔浆液中;
技术要求:
布袋至喷淋塔烟气管道为2205,一、二、三号喷淋塔连接管道为FRP;
塔体材质:圆筒式耐高温树脂玻纤缠绕制作管件材质为FRP;
水泵采用机械密封,钢衬塑;
阀门采用钢衬PE;
SNCR脱硝技术:
经污泥物料分析和我司其它各项目检测数据参照,烟气中氮氧化物的浓度原始值为300mg/m3;SNCR脱硝采用尿素作为还原剂;根据烟气量36000Nm3/h计算,则消耗尿素数量为10kg/h,按10%的尿素溶液稀释喷射,尿素溶液需泵量为100kg/h;
SNCR脱硝采用优化工艺,在二燃室高温段实施多点喷射,二燃室高温段的温度850℃以上;根据炉内温度高低,分别布置相应喷嘴,精确喷射;将10%尿素溶液按喷嘴数量及温度比例,分别喷入二燃室内,将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水,脱硝效率按80%计算;
SNCR脱硝原理是把还原剂如氨水、尿素喷入温度为850~1100℃的区域,还原剂迅速热分解成NH3并与烟气中的NOX进行反应,生成N2和H2O;SNCR工艺反应器为焚烧炉高温区域;
反应式为:2NO+CO(NH3)2+1/2O2→2N2+CO2+2H2O;
按NO在原始NOX含量95%为基准,则NO排量为10.3kg/h,高价氮氧化物为0.5kg/h,高价氮氧化物可以在后续脱酸工艺中去除;在SNCR工艺中可以脱除80%NO,考虑尿素损耗率20%,则需尿素量为10.3kg/h,配成10%的尿素溶液,则尿素溶液用量约为100kg/h;采用多点喷射,进料均匀,雾化喷射,以达到最佳接触效果,使NOX出口浓度达到并优于欧盟标准要求;
其中步骤(十一)中脱白系统和烟囱系统:
本系统设置不锈钢换热器,换热器通过特制的金属换热板将烟气和环境风隔开;
经湿法脱硫出来后的饱和烟气,从上往下经过金属板换热器,环境风风机抽取环境风从金属板换热器侧边进入换热器,自下往上,通过金属换热板,烟气与环境干空气进行气气间接换热,温度降低,凝结出大量的水份降低烟气湿度,达到第一阶段的脱白效果;同时尾气水份凝结时放出大量的热能,加热鼓入换热器内的环境干空气,使其温度升高;达到烟气“脱白”的目的,消除视觉污染的同时,通过凝结下来的烟气,进一步去除烟气中粉尘,Nox,Sox相关有害物质,真正实现污染物减排;
工艺原理:经湿法脱硫出来后的饱和烟气,从下往上经过HINO-PILE板式换热器,与环境干空气进行气气间接换热,凝结出大量的水份,凝结水量占烟气中总水量的15~30%,同时利用尾气水份凝结时放出大量的热能,来加热鼓入换热器内的环境干空气,使其温度升高,然后再将加热后的干空气用风管引入烟囱与降温脱水后的烟气相混合,这样就使混合后的烟气湿度大大降低,从而降低了排空烟气的露点温度,此时总排口烟气温度(T)与该湿度条件下的饱和温度(T’)之间的温度差≥10℃,使排空烟气在排出后短时间内达不到露点温度,烟气中的水份不会凝结成水雾,从而达到消减白烟的目的;
装置配备的环境风风机,采用变频电机进行变频调控,风机的风量为装置满负荷风量,随着气候的变化,环境空气的温度及大气的湿度都会变化,使用时可以根据这些外界因素的变化及烟气脱白视觉效果,通过人为调节变频功率的高低,从而达到最佳的脱白视觉效果;
烟囱设置有内外筒,内外筒之间相互分隔,在内筒上方安装有在线监测系统,通过烟囱外侧设置的钢平台方便在线监测的维护和检修;
热交换完成后的烟气进入烟囱的内筒,环境风则进入烟囱外筒,从而使得进入内筒的烟气能够被在线监测实时监控,同时避免环境风的影响;
升温后的干空气在内筒出口同降温脱水后的烟气相混合,这样就使混合后的烟气湿度大大降低,从而降低了排空烟气的露点温度,使排空烟气在排出后短时间内达不到露点温度,烟气中的水份不会凝结成水雾,从而达到消减白烟的目的;
装置配备的环境风风机,采用变频电机进行变频调控,风机的风量为装置满负荷风量,随着气候的变化,环境空气的温度及大气的湿度都会变化,使用时可以根据这些外界因素的变化及烟气脱白视觉效果,通过人为调节变频功率的高低,从而达到最佳的脱白视觉效果。
Claims (2)
1.一种工业固废与污泥回转窑协同处理集成装置的操作方法,其特征在于按以下步骤进行:
(一)、结构组成:
包括污泥接收系统、污泥喷雾干燥或园盘干燥系统、污泥焚烧系统、烟气处理系统、风力吸渣系统和焚烧渣灰收集系统;
所述的污泥接收系统、污泥喷雾干燥或园盘干燥系统、污泥焚烧系统、烟气处理系统、风力吸渣系统和焚烧渣灰收集系统依次连接;
(二)、污泥上料系统:
污泥接收通过两条途径:
第一种途径:是含水率为70%-80%的污泥倒入地下接收系统,再由无轴绞龙提升,螺杆泵经过滤器送入大型污泥储罐,再由柱塞泵把污泥送到高位泥罐,最后经螺杆泵提升后送入喷雾干化塔通过柱塞泵经污泥过滤器直接打至高位泥罐;
另一种途径:工程污泥车载污泥进场,倒入污泥接收池,污泥接收池内设两条无轴绞龙,利用无轴绞龙将污泥提升至污泥接收池边上的螺杆泵,再由两螺杆泵分别提升至两污泥接收罐,在污泥接收罐周边布置二台带液压站的柱塞泵,柱塞泵一用一备,利用柱塞泵将污泥接收罐的污泥提升至厂房内部的高位污泥储罐,管路上设有污泥过滤器,进一步将污泥中大颗粒物筛分出来,高位污泥储罐主要是为干燥塔提供进料污泥;
高位污泥储罐下设有四根DN400管道并设有手动阀门控制,污泥分别落入4台螺杆泵接收口,提升后污泥送入喷雾干化塔,经塔顶喷嘴雾化;压缩空气以空压机房总管输送至塔顶,并于雾化喷头处分为4股,气管上安装压力变送器,与控制室计算机连接,用以调整进塔压缩空气量,以使达到最佳的雾化效果;
(三)、污泥干燥系统:
进入喷雾干燥塔塔顶的高温烟气由余热锅炉出口高温烟气输出;
污泥干燥通过喷雾干燥、超圆盘干燥二种取其一或二者配合使用;
喷雾干燥是通过雾化器作用,将80%左右含水率的脱水后污泥,分散成很细的像雾一样的微粒,与焚烧高温烟气接触,在瞬间将大部分水分除去,使物料中的固体物质干燥;
利用焚烧高温烟气直接对雾化污泥进行干燥,避免了复杂换热器的热损失,其热利用效率可以提高到80%以上,有效雾化、干燥迅速;
通过污泥的有效雾化,不存在堵塞及磨损的问题,干燥污泥颗粒均匀,分布合理,利于焚烧;
喷雾干燥系统,由于采用新型的特制双流体雾化污泥系统,且与高温烟气并留而下,通过优化干燥系统结构,根据污泥特性和雾化污泥与高温烟气接触情况,将塔径和塔高进行调整,不会产生污泥粘壁现象;
超圆盘干燥机采用蒸汽间接换热方式,通过搅拌物料使水分更快蒸发,该干燥机既适用于物料半干化,又适用于物料全干化;
(三)、污泥焚烧系统:
经过干燥后的20%-30%含水率的干污泥,通过炉前进料螺旋,分别送入回转窑焚烧,工业固废在热风炉中燃烧,烟气经过热风炉直接进入焚烧炉与污泥协同焚烧;
焚烧系统中热风炉采用传统的直燃式热风炉型式,适合纺织边角料相关工业固废进料,边角料经过上料机进入料斗后加入卧式链条炉排,实现干燥、热解、燃烧、燃尽相关过程;在热风炉内一定厚度的边角料在炉膛内燃烧生成高温烟气进入污泥焚烧系统,热风炉的温度可根据工艺需要控制;燃尽炉渣从链条炉排的另一端排出到出渣机,经自动出渣机送出,燃烧炉膛均用耐高温耐火材料砌筑而成,整个燃烧系统采用电气控制;
本污泥焚烧系统采用回转式焚烧炉—回转窑,热风炉集成到回转窑窑头,热风炉燃烧产生的高温烟气在回转窑内与干化污泥燃烧产生的烟气进行混合,在此过程中,烟气所夹带来的碳粒/粉尘及高温类煤气进入二燃室内充分燃烧并聚合沉降,经过二次焚烧后的高温热烟气进入余热锅炉,高温热烟气的温度为750~1000℃,经余热锅炉回收余热,进干燥塔作为湿污泥的干化热源,最后废烟气进入尾气处理系统;
(四)、干化污泥点火火焰系统:
干化污泥点火火焰系统采用天然气燃烧器,该设备的特点是燃烧完全、无黑烟产生;热风炉产生500~1000℃火焰,将干化污泥升温至着火温度,温度为300℃,并使其自燃,其助燃风由高压风机通过管道送入;
天然气的热为值8500kcal/m3,热风炉规格600万大卡每小时;
(五)、焚烧回转窑:
经过喷雾干燥后的干污泥通过链运机,经斜向送料管送入污泥焚烧炉焚烧;园盘干燥后的干污泥经污泥输送设备送入回转窑焚烧;
采卧式回转式焚烧炉;所谓回转式焚烧炉,就是从炉头吹入热风炉来的高温空气,使干化污泥温度快速提升并继续干化,在900℃的高温下完全燃烧,燃烧产生的高温烟气被引入二燃室,后经冷空气配风,进干化塔作为湿污泥的干化热源,最后废烟气进入尾气处理系统;
干化污泥通过干化污泥链式输送机送入斜管后滑入回转窑内,在回转窑内从高端向低端转动;污泥滑入转窑后行走3~4m时被点燃,行走完21m时被燃尽,燃尽后掉入出渣斗,通过调泥缸输送至吸渣系统;
回转窑直径3.7m,转筒长21m,倾斜度1-1;5度,转速1~2转/分钟,污泥在窑停留时间20~60分钟可调;
转窑进气分两路,一路热风炉供热火焰,温度500~1000℃,另一路调节窑内氧含量用的环境空气,回转窑排烟温度850℃以上;
(六)、二燃室:
为保证有害气体燃尽并达到排放标准,回转窑焚烧后的气体进入二燃室;二燃室采用立式结构,保温墙体厚度0.58m,以保证二燃室温度不低于850℃,气体流经时间不少于2.5秒以分解控制二噁英的生成;
(七)、烟气处理系统:
七.1烟气处理、净化流程:
采用“旋风除尘器、两级布袋除尘器、活性炭吸附、臭氧脱硝除臭、三级喷啉塔洗涤、脱白除雾”的废气处理工艺;
七.2白烟消减流程:
选用日本HINO-TEC技术装置,主要利用气-气热交换,烟气经脱水喷淋塔进入白烟消减装置,烟气通过HINO-PILE板式换热器降温后,凝结出大量的水分,同时利用水分凝结时放出大量的热能来加热环境干空气,然后再把加热后的干空气与降温脱水后的烟气相混合,这样就使混合后的烟气绝对湿度大大降低,从而降低了排空烟气的露点温度,使排空烟气在排出后短时间内达不到露点温度,进而达到消减白烟的目的;冷凝下来的水和喷淋塔废水一起经管网直接排至污水处理系统;经该技术应用案例反馈,在零下10度温度以上脱白系统均能稳定运行,脱白效果良好;
七.3供热通风系统:
供热系统包括热风炉、引风装置和烟气管道;引风装置包括两部分,第一部分是将空气引至热风炉用作助燃空气,经热风炉燃烧和预热后,送入回转式焚烧炉;第二部分是将污泥焚烧炉排放的烟气引入污泥干化系统;干化系统的热源主要来自污泥焚烧炉排放的温度高达850℃以上的烟气与冷风配风后形成的650℃废热烟气,经相应的热风分配系统分配后,进入喷雾干化塔顶部,即本工程干化工艺采用的顺流式直接加热方式;
七.4烟气净化系统:
为后续烟气处理配套项目,设计处理风量约3.1万方标干气量,烟气温度110℃±10℃;
(八)、旋风除尘器系统:
八.1系统描述:
旋风除尘器作为干化塔及尾气处理系统的中间通道,是使含尘气流作旋转运动,借助于离心力将尘粒从气流中分离并捕集于器壁,再借助重力作用使尘粒落入灰斗;
(九)、布袋除尘系统:
布袋除尘器采用圆形设计,切向进风,无死角;
(十)、湿法脱硫脱硝系统:
湿法脱硝系统主要由喷淋系统、液碱投加系统、臭氧脱硝系统以及冷却系统组成;
(十一)、脱白系统和烟囱系统:
脱白系统主要由不锈钢换热器和环境风风机组成。
2.根据权利要求1所述的一种工业固废与污泥回转窑协同处理集成装置的操作方法,其特征在于:
其中步骤(二)中污泥上料系统:
二种污泥接收通过两条途径,都同时配有手动和电动两种控制方式:
污泥接收池,污泥接收池的有效深度4.5m,污泥接收池上方建有采用砖混结构密封房,占地面积70m2;在接收池上方安装过滤筛,将污泥中大块杂物筛分出来;
在接收污泥接收池上方及污泥低位储罐管顶分别设有抽气口,将仓中的臭气抽作为污泥焚烧炉的助燃空气,使贮坑区域形成负压,以防恶臭外溢;所抽取的空气送入炉膛焚烧,其中的恶臭物质在燃烧过程中被分解氧化而去;
污泥接收罐设置两座,每座污泥接收罐高度18m,半径10.5m,每座污泥接收罐储量1500m3,高位污泥储罐容量约为100m3;
污泥雾化前管路分别设有塔顶流量计;每个塔设4个雾化喷头,每个喷头处压缩空气用量7m3/min,压力0.45mPa;
其中步骤(二)中污泥干燥系统:
本工程干化塔为干燥塔塔径φ10m-φ15m,干化过程有效高25m,每个塔设4个-10个雾化喷头,喷头喷射角度在50-80℃间可调;每个喷头处压缩空气用量7m3/min,压力0.45Mpa,每个喷头污泥处理能力为4m3/h;
干化塔内安装有辅助设备,雾化系统和配风系统,雾化系统的作用是将污泥形成粒径为30~500μm的颗粒态液滴,干化后完成污泥自然成粒;配风系统的作用是使干化系统内配风均匀,在使污泥获得更有效的干化的同时,提高热利用效率;配风系统的风量来源是焚烧系统产生的高温烟气;压缩空气以总管输送至塔顶,并于雾化喷头处分为4股,气管上安装压力变送器,与控制室计算机连接,用以调整用气量;
进入喷雾干燥塔塔顶的高温烟气温度为550℃,压力为-500Pa,由余热锅炉出口高温烟气输出;进塔烟气管道上设补风系统和主风阀用以调节风量:高温烟气管道上安装热电偶测量温度,同时混合后的烟气管道上安装热电偶和压力变送器,所有温度和压力监测均与控制室内的计算机连接,及时监测温度和压力变化,调整冷风阀和主风阀的开启度冷风来自内烟囱的处理后的气体,此处取气具有节约能源及氧含量低的优点;干化塔出泥温度为50~60℃,出泥含水率约20%;
干化塔采用耐热不锈钢SUS310S与2205,保温材料为硅酸铝纤维板,按不同温度分区确定,保温厚度最大厚度为250mm,最小厚度为100mm,保温材料外为304不锈钢外皮;由于干燥过程产生的挥发性气体量和塔内粉尘浓度都很低,远低于可燃气体和粉尘浓度爆炸极限,因此设计时不考虑干燥塔对氧含量的控制,经过干化后含水率80%的污泥含水率降低至20%;
喷雾干燥是通过雾化器作用,将80%左右含水率的脱水后污泥,分散成很细的像雾一样的微粒,增大传热表面积,加速干燥,与焚烧高温烟气接触,在瞬间将大部分水分除去,使物料中的固体物质干燥;干燥过程迅速,热利用率高,利用焚烧高温烟气直接对雾化污泥进行干燥,避免了复杂换热器的热损失,其热利用效率可以提高到80%以上,有效雾化、干燥迅速;通过污泥的有效雾化,不存在堵塞及磨损的问题,干燥污泥颗粒均匀,分布合理,颗粒目度为60~120目,利于焚烧;喷雾干燥塔安全稳定;调控污泥颗粒的干燥程度,确保安全,粉尘爆炸,烟气温度从550℃迅速降低200℃以下,降温时间为<1.5s,不仅可防止二恶英及其前驱物的再生,迅速干化过程极少产生挥发性有机气体,同时还能将重金属相关吸附在雾化污泥中,使喷雾干化塔具有烟气预处理功能,可有效降低后续烟气净化设施的处理负荷和规模;
干燥机的主体由一个圆筒形的外壳,一根中空轴及一组焊接在轴上的中空圆盘组成,热介质从这里流过,把热量通过圆盘间接传输给污泥;污泥在超圆盘与外壳之间通过,接收超圆盘传递的热,蒸发水分;产生的水蒸气聚集在超圆盘上方的穹顶里,被少量的通风带出干燥机;
其中步骤(三)中污泥焚烧系统:
回转窑分窑头、本体、窑尾、传动机构相关机构,窑头的主要作用是完成物料的顺畅进料、布置一套多功能燃烧器和助燃空气的输送,回转窑与窑头的密封,本焚烧炉窑头密封装置采用复合石墨块用牵引绳密封系统密封,密封效果良好;回转窑的窑面罩是用耐火材料进行保护,在窑面罩下部设置一个废料收集器收集废物漏料;回转窑本体是一个由钢板卷成的的圆筒,为保证物料向下传送,筒体斜度为2.5%,支撑及传动部位由50mm的钢板加强;炉体外表面涂耐高温漆,耐温500℃;在本体上面还有两个带轮和一个齿圈,传动机构通过小齿轮带动本体上的大齿圈,然后通过大齿圈带动回转窑本体转动;窑尾是连接回转窑本体以及二燃室的过渡体,它的主要作用是保证窑尾的密封以及烟气和焚烧残渣的输送通道;窑尾窑口铁的材质选用至关重要;回转窑内废物燃烧所需空气由一次风机提供;入窑风量通过阀门自动调节控制;驱动装置包括主、辅传电动机、变速箱和开式齿轮;为确保焚烧的控制和设备的安全运行,配备炉壁高温工业电视监视窑内燃烧器火焰和废物焚烧状况;配备窑体下滑止推装置,保证回转窑运行过程上下串动在合理的安全范围;配备冷却风机,防止窑体温度过高;二燃室燃烧所需空气由二次风机提供;风量由变频和调节阀门调节进行燃烧控制;在二燃室的顶部有一个内部直径1.5m的紧急排放阀;主要作用是当焚烧炉内出现爆燃、停电相关意外情况,紧急开启的旁通阀门,避免设备爆炸、后续设备损害相关恶性事故发生;当炉内正压超过300Pa时机构会自动开启排放烟气,紧急烟囱的密封开启门平时维持气密,防止烟气直接逸散;
三.1焚烧系统组成:
污泥焚烧系统由以下主要设备组成:
回转式焚烧炉:焚烧炉本体、齿轮传动机构、耐火衬层、布风装置;
热风炉:热风炉本体、进料系统、排渣系统、布风系统;
点火和辅助燃烧设备:点火燃烧器、点火燃烧器风机、螺旋输渣机;
二燃室:二燃室本体、耐火衬层;
燃烧空气系统:包括鼓风机;
①回转式焚烧炉:焚烧炉是焚烧厂最重要的部分,所有决定排放结果的焚烧反应均在此发生,焚烧炉由布泥装置和炉膛组成,布泥装置的作用是使空气在焚烧炉负荷范围内最大限度地与污泥接触,布泥装置采用条状格栅结构,用来将污泥分割成小股流,产生良好的污泥流分配,使污泥流最大限度地接触高温空气,充分快速燃烧,并能使炉中固体顺利流向出渣口,布泥装置应具有耐热、抗高温气体腐蚀、结构简单、维修容易,磨损小的特点;
②焚烧炉炉膛采用绝热炉膛,内壁采用耐磨耐高温材料,耐火层外侧是保温材料,最外面一层为钢制焊接圆筒,保证炉膛的密封,在焚烧炉头部位置安装启动燃烧器、二次风喷嘴、必要的测量仪表,并在焚烧炉烟气出口管道上留防爆门;耐火保温材料保证在室温状态,焚烧炉的外壁温度不高于50℃;
③点火和辅助燃烧设备:焚烧炉配备点火燃烧器,助燃采用柴油,焚烧炉启动时需要点火燃烧器将焚烧炉温度升高到850℃时开始投入污泥,正常运行时,依据污泥的热值和含固率变化调节给油量或退出运行;
④燃烧空气系统:污泥焚烧所需的风量分为一次风和二次风,一次风通过辅助燃烧器供给,燃烧器出来的高温空气均匀地分布在整个炉床横断面上,与小股泥流产生最大限度的充分接触,快速干燥污泥中的残余水份并提升污泥温度,使其焚烧,二次风通过安装在炉头的风管进风,起到补充污泥完全燃烧所需要的空气,并在悬浮燃烧空间形成强烈的湍流,维持最佳的燃烧条件并控制CO和NO X的形成;
⑤炉渣储存和输送设备:焚烧炉的炉渣,随着焚烧炉的转动,炉渣从炉头端流向炉尾端,炉渣采用喷水进行降温,炉渣经过气力输送系统输送至渣罐;焚烧过程中产生的炉渣若鉴别为一般固体废弃物,经渣罐暂存后,送往砖厂制砖或附近的水泥厂作为生产水泥或制砖的原料;
三.2回转式焚烧炉技术参数:
根据物料来源进行分析,进入回转窑的污泥以市政和工业污泥混合配伍,以进炉的含水率为20%计算,污泥折合热值为8.9MJ/kg作为设计依据;
焚烧炉能保证污泥完全焚烧,炉膛内烟气温度在650℃以上,进二燃室后温度850℃以上,停留时间不低于2.5秒;
尺寸:外径/内径Φ3700/Φ3000,长L=21.5m;
设计入单炉干污泥量:5208kg/h;
转速:0.2~2rp/min;
斜度:2.5%;
设计入炉干污泥含固率:80%;
灰渣热灼减率:<5%;
焚烧炉负荷变化范围:70%~110%;
其中步骤(四)中干化污泥点火火焰系统:
风机参数:风量8306m3/h,全压11377pa,功率45kw;
考虑到天燃气做为备用辅助燃料用于边角料供应不稳定时,天燃气采用低氮燃烧技术,本工艺采用燃烧器是基于低氮燃烧技术的燃烧器;
四.1焚烧系统的组成:
污泥焚烧系统由以下主要设备组成:
回转式焚烧炉:焚烧炉本体、齿轮传动机构、耐火衬层、布泥装置;
点火和辅助燃烧设备:点火燃烧器、点火燃烧器风机;
燃烧空气系统:包括鼓风机;
其中步骤(六)中二燃室:
当污泥热值较低,焚烧发热量不足,从而导致二燃室温度不能达到850℃时,设计二燃室底侧配有300万大卡每小时天然气燃烧系统,助燃风机:风量4328m3/h,全压10770pa,功率22kw,以备在温度不足时补充热量;为控制二噁英类物质,采用“3T”技术来抑制二噁英类物质产生:焚烧过程中挥发热解产生的气体在焚烧炉内部形成850℃以上的高温旋转回流状火焰,烟气在高温区停留时间≥2s,实现有机物和热解气体的彻底焚烧,从源头避免二噁英的生成;为去除烟气中的二噁英和重金属,确保烟气中二噁英和重金属相关有害物质浓度达到要求的排放指标,在烟气净化系统中增加活性炭喷射的辅助净化措施;活性炭是广泛应用的吸附剂,吸附的主要原理是依靠活性炭的大比表面积,活性炭的比表面积比同相关质量的炭颗粒大约5000~10000倍;只要通过湍流与烟气混合均匀且接触时间足够长,就可以达到较高的吸附净化效率;
六.1余热回收系统:
经过前端回转窑及二燃室的充分燃烧后,烟气温度>850℃,二燃室顶部设有余热锅炉,烟气进入余热锅炉进行余热回收,余热锅炉排烟温度为550℃;余热锅炉的设计和构造考虑高利用率、长期连续运行,充分考虑烟气高温腐蚀;余热锅炉高温区采用膜式壁辐射受热形式,余热锅炉高温区的温度为850℃~500℃,余热锅炉的烟道进口不允许有烟气直吹的换热管,避免高温腐蚀;
为充分回收燃烧余热,设置与焚烧炉相匹配的锅炉,用于园盘干燥的热源,在实现污泥减量化的前提下,最大程度回收余热;大部分蒸汽的蒸汽接入圆盘干燥机作加热介质,间接加热污泥、蒸汽系统设置了集汽箱,用于分配各过程用汽,在集汽箱和锅炉汽包上分别装有安全阀;在余热锅炉的汽包上设有紧急防水管;锅炉的控制采用自动化控制,具有汽包水位三冲量调节和记录、蒸汽压力调节和记录、水位报警、蒸汽压力报警相关控制手段;
余热锅炉由锅炉本体部分以及各系统范围内的烟道、烟道接口、一次阀门、仪表相关组成;为防止固态飞灰污损对流受热面,影响各受热面的传热效果,在排管及锅炉本体部分布置了固定式吹灰器,通过自控系统定期吹灰,以保证对流受热面的清洁和传热效果;余热锅炉需要补充软化水,软化水由厂区焚烧车间内的软化水系统供给;经软化水给水箱和冷凝水箱、锅炉给水泵、调节阀送入锅炉;
由于回转窑的搅动翻滚,产生的烟气中夹有大量的灰尘,必须在余热锅炉运行过程中吹灰和清洗,以保证高效传热和稳定产汽;
余热锅炉技术参数:
额定蒸发量2t/h;
额定工作压力(表压);
饱和蒸汽温度℃;
给水温度114℃;
烟气进口温度850℃;
烟气出口温度550℃;
锅炉阻力1500Pa;
进口含尘浓度5000mg/Nm3;
出口含尘浓度500mg/Nm;
其中步骤(七)中烟气处理系统:
七.1烟气处理、净化流程:
针对污泥干化焚烧过程中,产生的废气所含烟尘粒径较多而设计,其特点是操作弹性大,有害物、粉尘去除率高,反应剂消耗量较少,脱酸效果好,重金属及二噁英的排放浓度低,排放废水进入污水处理系统处理,系统操作具有易于控制,综合成本较低特点;
喷雾干化塔底部排出的废气中含有粉尘、少量挥发性有机物、CO、HCl、SO2、NOx和重金属化合物相关有毒有害物质;从干化塔排出废气首先进入旋风除尘器、然后进入串联设置的两布袋除尘器、经系统主引风机后排入三道喷啉塔洗涤,布袋除尘器至净化塔连接风管上安装臭氧投加管路,最后经过喷啉塔洗涤脱硫脱硝,然后除雾净化后的烟气经在线监测后,通过烟囱向高空排放;
布袋除尘器采用丹麦辉尔康除尘技术,自动定时反吹、清灰效果好、平底刮刀出灰、壳体圆形切向进风、外滤式设计,除尘效率为99.9%;通过布袋除尘器除尘,可有效去除喷雾塔排出尾气中的粉尘;两布袋除尘器间烟气管路上设有活性炭喷射口,活性炭喷射装置将粉状活性炭注入到烟道内;以吸附烟气中的二恶英和重金属相关有害物;通过后置布袋除尘器;把粉尘上吸附的部分二恶英类物质和重金属化合物作为危废单独收集,单独管理;布袋除尘器排出的尾气经系统引风机进入喷啉塔;布袋除尘器后的风管上安装有臭氧投放点;臭氧分解尾气中的有机臭气,净化尾气,氧化NO成为高价NOX,净化尾气;经过高级氧化除臭工艺后的尾气从喷啉塔下侧进入,气体首先经过三道喷啉塔碱洗,可除去粉尘和气体中的溶解物质,吸收废气中的HCl、H2S和SO2、NOx相关酸性物质;碱液采用NaOH,由碱液泵送至高位储碱罐,液位自动控制,然后从高位储碱罐投加至喷啉塔,喷啉塔喷淋选用衬塑泵送至净化塔喷嘴,在净化塔内分段从上喷淋而下;喷淋产生的废液经污水管道返还给污水处理厂集中处理;
七.2白烟消减流程:
经尾气处理系统最后除雾脱水后的尾气进入内烟囱,在内烟囱上安装烟气在线监测系统,以实时监测排气成分指标;
烟气排放口高度45m,排放前按照规范要求设置气体在线监测系统仪表;
储罐臭气处理方面考虑:工程设置污泥接收料仓和储存系统,为防止臭气散发,污泥接收料仓和储存系统经过抽气后,含有臭味的气体作为热风炉的助燃空气;
系统运行中,有污水产生,主要有尾气处理脱硫喷淋污水、除雾器冷凝脱白污水、地面冲洗污水和职工生活污水,总量约120-150t/d,均通过污水泵进入污水处理厂管网集中处理;
七.4烟气净化系统:
烟气净化系统指烟气从干化塔烟气出口到烟管烟囱的出口,为满足烟气净化需要所设置的所有设备及设施;尾气处理工艺采用旋风除尘器、两级布袋除尘器、活性炭喷射、臭氧脱硝除臭、净化塔洗涤、脱白除雾的组合工艺;
干化塔烟气出口的烟气温度为110℃,烟气首先进入旋风除尘器,旋风除尘器底设置电动星型阀用于排出沉降下来的干污泥;旋风除尘器出口安装有压力变送器和温度计,用于监控烟气流通状况;经旋风除尘器后的烟气进入布袋除尘器;本烟气处理系统共设置两台布袋除尘器,正常运行时两台布袋除尘器串联,布袋除尘器前装有可切断阀门,电动手动都能控制;粉末活性炭经活性炭喷射装置喷射在两布袋除尘器间烟管,在烟道内与烟气充分混合,烟气中的重金属、二噁英相关污染物被活性炭吸附随烟气进入后级布袋除尘器,被活性炭吸附的重金属、二噁英以及少量粉尘在布袋除尘器内沉降收集后排出,按危废收集处置;
布袋除尘器设置有反吹装置,利用压缩空气定期对布袋除尘器内的滤袋进行反吹,通过瞬间反吹过量的空气,将滤袋表面附着的粉尘吹脱,提高布袋除尘效率;
为去除烟气中的氮氧化物,第二级布袋除尘器后部烟气管通入臭氧,去除烟气中的有机臭气并与烟气中的NOx充分反应,达到脱硝的目的;
经布袋除尘器排出的烟气进入湿法喷淋系统,湿法喷淋系统共设置三台喷淋塔;一级喷淋塔内投加碱液对酸性气体进行处理,一、二、三级喷淋塔下部相互连通,下部的循环碱液根据实际状况进行补碱及补水,对经过一级喷淋的烟气进行洗涤,二、三级喷淋同样预备碱液投加口;当一级喷淋脱酸效果不足时,二级、三级喷淋进一步进行脱酸、除尘及降温,以保证总体处理效果;
通过喷淋系统除去除烟气中的有害成分以及微量的粉尘,确保烟气达标排放;为确保脱酸效果并利于运行状态下的尾气达标排放,一级喷淋塔设置有两道喷淋口,每道喷淋设置8个喷嘴;一道通过高位碱罐后设的两台多级泵输送至一级喷淋塔的中部的碱液喷嘴,把NaOH溶液雾化成细小液滴,喷淋塔内均匀分布,以极大的表面积与烟气充分接触,把经臭氧氧化后的高价NOx及SO2相关酸性气体充分反应去除,通过碱液投加系统,保持循环溶液PH值8~9,保证液碱浓度,可以使NOX、SOX相关去除率达到80%以上;一级喷淋塔设置有两台离心泵,一用一备;通过离心泵将喷淋塔底部的碱性喷淋液输送至塔顶部的喷淋口;采用螺旋喷嘴,用NaOH残余溶液对烟气进行洗涤;二、三级喷淋塔设置各设有一道喷淋口,每道喷淋设置8个喷嘴,二、三级喷淋塔各设置有两台离心泵,一用一备;通过离心泵将喷淋塔底部的碱性喷淋循环液输送至塔顶上部的喷淋口;采用螺旋喷嘴,对烟气进行洗涤;这样可以使NOX、SO2相关去除率进一步提高;经脱硝脱硫喷淋后的烟气,基本达到湿饱和状态,并形成大量白雾水蒸气状态呈现,再进入除雾装置中的板式空空换热器中进行脱白处理;该除雾装置的作用除了达到脱白的主要目的外,同时还具有进一步降低烟气中粉尘、NOx、SOx相关有害物质的功效;在除雾器内,由于除雾器的特殊结构和降温作用,大量的水份白雾被脱除,同时烟尘、SO2、NOx相关有害物质随着白雾的去除一同被再次削减,并随冷凝水一起排出;经脱白减排以后的烟气,通过烟囱排入大气;
其中步骤(八)中旋风除尘器系统:八.1系统描述:
旋风除尘器底部设置有电动星型阀,正常运行时,手动闸阀保持开启状态;干化塔出来的烟气裹挟粉尘经过旋风除尘器,借助于离心力将尘粒从气流中分离并捕集于器壁,再借助重力作用使尘粒落入灰斗,进入除尘器底,通过塔底部连续运行的星型卸料阀,将干泥尘粒输入底部干泥输送系统;
其中步骤(九)中九.1系统描述:
布袋除尘器采用圆形设计,切向进风,无死角;该系统的关键在于设计合理的电气控制系统,84根脉冲喷射管依次进行脉冲反吹,滤袋选用优质PPS+纯PTFE覆膜滤袋,使除尘效果达到灰尘≤10mg/Nm3;同时,该过滤系统在运行过程中,在正常负载下,反吹过程的最大压差将保持在800帕以下,并且运行可靠,滤袋反吹清灰性能极佳,除尘器底部平底,采用旋转刮刀系统,实时将底部的粉尘清干净,避免积灰;除尘器整体结构密封性好,保温全覆盖,避免局部腐蚀现象发生;
包括脉冲反吹装置、过滤除尘系统、活性炭投加系统;每台布袋上部和下部均设置检修门,便于布袋维护检修;本烟气处理系统共设置两台布袋除尘器,正常运行时两台布袋除尘器串联,第一台烟气进口设有切断阀门,以防止故障超温;粉末活性炭经活性炭喷射装置喷射二级布袋进口,在烟道内与烟气充分混合,烟气中的重金属、二噁英相关污染物被活性炭吸附随烟气进入布袋除尘器,被活性炭吸附的重金属、二噁英以及粉尘在布袋除尘器内被分离,按危废收集处置;
脉冲反吹装置:
每台布袋上方两侧安装有气包,用于储存压缩空气,每个气包安装有压力变送器,用于监控气包内压缩空气的压力;正常情况下,布袋气包压缩空气压力保持在0.4Mpa左右;每个气包上安装有脉冲喷射管,通过电磁阀控制每根喷射管的开闭;每路喷射管负责该喷射管下方滤袋的反吹;喷射管在每个滤袋上方均安装有喷射口,对准每个滤袋中心;
喷射管通过合理的电气控制系统,按一定时间间隔依次进行脉冲反吹,反吹的时间间隔可以通过控制系统设定;喷射管上电磁阀保持常闭,清灰时,电磁阀打开脉冲阀,压缩空气经由清灰控制装置按设定时间间隔脉冲喷吹,压缩气体以极短促的时间按次序通过各个脉冲阀经喷吹管上的喷嘴诱导数倍于喷射气量的空气进入滤袋,形成空气波,使滤袋由袋口至底部产生急剧的膨胀和冲击振动,造成很强的清灰作用,将灰尘从滤袋背面吹出脱落,增大有效过滤面积并有效减少烟气通过阻力;
布袋上下舱室安装有压力变送器,通过两个压力变送器之间的压力差值,可以显示布袋压差情况;该过滤系统在运行过程中,在正常负载下,最大压差将保持在800pa以下;若布袋压差变大,可以适当缩短布袋反吹的时间间隔,增加反吹频率,在压差在合理范围内时,尽量减少反吹频率,减少外部冷空气进入布袋的量,减少布袋内烟气局部低温导致水汽冷凝致使布袋失效,同时影响烟气排放口的在线监测数据;
过滤除尘系统:
过滤除尘系统主要有滤袋及网笼组成,为便于安装,网笼分为三段式,中件卡扣连接;滤袋内部安装有网笼骨架,用于支撑滤袋,确保滤袋有效过滤面积;
为便于安装,检修,布袋网笼设计成分段安装;滤袋通过卡扣固定在布袋花板上,网笼安装于滤袋内侧并搁置在布袋花板上;
每个滤袋网笼均独立,当布袋内个别滤袋或网笼破损需要更换时可独立更换,不需拆除其余滤袋网笼;
残渣收集系统:
灰渣收集系统由布袋刮刀、星型卸料阀组成;
布袋底部平底设计,被滤袋拦截下来的灰渣落入布袋底部,被刮刀强制输送至出灰口,出灰口安装有星型卸料阀,正常运行时刮刀和星型卸料阀常开,确保布袋内的灰渣及时排出;
刮刀正常运行时电流在≤7.5A,若电流偏高,说明布袋底部出料不畅,物料在布袋底部堆积导致刮刀负载加大,需要及时检查,排除故障;
经星型卸料阀排出的灰渣经螺旋输送机进入主链运机从而进入转窑焚烧系统;
一级布袋灰渣中主要是干化细泥,为防止布袋底部灰渣堆积,布袋底部安装有温度计,当布袋底部温度计指示温度升高,说明布袋底部可能发生积灰现象;此时需要及时检查刮刀、星型卸料阀以及螺旋输送机是否正常工作,并及时排除故障,确保系统稳定;
活性炭投加系统:
活性炭储存在活性炭仓中,通过活性炭给料装置经风送风机风力输送到两布袋除尘器间的烟道中,以吸附烟气中的二恶英和重金属相关有害物;
活性炭由空气压送式罐车气力输送或货梯运送投料两种方式送入仓内并存储;活性炭仓的容量应满足焚烧线正常运行1.5天的活性炭用量;
活性炭投加装置由活性炭储罐、给料装置、物料风送装置相关组成;根据烟囱出口的烟气量调节向烟气中供给的活性炭量;活性碳的投放量变频可调;
系统中在两布袋除尘器之间的烟气管路上设有活性炭喷射口,活性炭喷射装置将粉状活性炭注入到位于两布袋除尘器间的烟道内;风送风机用来作往布袋除尘器烟道内注入活性炭的动力设备;
粉末活性炭通过圆盘给料机,定量给入料仓下的文丘里喷射管,圆盘给料机配有变频调速器的控制盘,控制盘接收中控系统信号自动调节圆盘给料机的转速,及时调整活性炭喷入量,一般控制活性炭投加量在8~10kg/h之间;文丘里喷射管利用风送风机产生的高压风将粉末活性炭吹送至烟道内;
技术设计要求:
除尘器设有结构上独立的壳体;除尘器主要由过滤室、净气室、切向进风口、底部平底刮刀强制出灰装置、低压脉冲在线清灰装置、电控装置、阀门及其它部分组成;
灰斗及排灰口的设计,该除尘器为圆形,底部平底刮刀强制出灰装置,保证灰能自由流动排出灰斗;
布袋材质采用PPS+PTFE覆膜;充分考虑脱硫工况或故障工况下满足烟气不同温度的情况
布袋除尘器设计两套串联,入口安装¢1800电动切断阀(停电时手动),过滤风速小于0.8m/min;
布袋除尘器采用圆形切向进风方式,以便利用旋风作用进行预收尘,进风分布均匀,减轻布袋的过滤负荷;
壳体密封、防水、壳体设计应尽量避免出现死角或灰尘积聚区;除尘器本体为圆形,两处检修门双门设计,保温全覆盖;
脉冲阀选用上海尚泰品牌;脉冲阀的表面涂层光洁、美观,不得有剥落、碰伤、划痕、毛刺相关缺陷,紧固件无松动、损伤相关现象;清灰系统布置合理,工作性能稳定可靠,能够按要求完成清灰工作;脉冲阀的动作应灵敏可靠;清灰系统应有足够的储气量;
扶梯操作平台应能到达各层需检修和操作的作业面;
除尘器出灰方式为底部刮刀强制出灰,有效控制灰尘积聚;
除尘器底部刮刀上侧安装温度监控,如温度高于烟气温度,出灰异常报警;刮刀减速电机电流监测,如电流高于正常运行值,出灰异常报警;
滤袋自动清灰,采用脉冲喷射方式;
其中步骤(十)中湿法脱硫脱硝系统:
湿法脱硝系统主要由喷淋系统、液碱投加系统、臭氧脱硝系统以及冷却系统组成;
喷淋系统:
烟气经过布袋除尘后进入喷淋系统;喷淋系统共设置三台喷淋塔;每台喷淋塔均设置有两层喷淋,每层喷淋配备8个喷嘴以及两台离心泵,离心泵一用一备;每级喷淋上水管安装有压力变送器,用于监控正常运行时喷淋情况;离心泵抽取喷淋塔下部喷淋液,进过喷淋总管输送至喷淋层从8个均布的喷嘴进入喷淋塔;喷嘴喷头采用螺旋喷头,喷淋液经过螺旋喷头后在喷淋塔内细化;为便于维修更换,喷嘴设计成抽插式,当需要更换喷头时,首先关闭本道喷淋的离心泵,更换喷头后,重新开启;
为提高喷淋效果,确保烟气同喷淋液充分接触,在二、三级喷淋塔的两层喷淋下方安装有鲍尔环填料层,同烟气初步反应后的喷淋液喷淋在鲍尔环上,在较大的比较面积下,烟气同喷淋液继续接触反应,提高喷淋效果;
喷淋塔下部空间作为喷淋液缓存槽,喷淋液循环使用;
一级喷淋和二、三级喷淋有着不同的作用;一级喷淋塔内投加碱液对酸性气体进行处理,同时在一级喷淋塔两层喷淋之间安装有臭氧均布管道,投加臭氧脱硝除臭;后两级喷淋塔对经过一级喷淋的烟气进行洗涤,进一步去除烟气中的酸性气体以及微量的粉尘,确保烟气达标排放;为确保脱酸效果并利于运行状态下维修时的尾气达标排放,后两级喷淋同样预备碱液投加口;当一级喷淋脱酸效果不足或者需要检修时,由后两级喷淋进行脱酸;
液碱投加系统:
30%浓度的液碱通过车载运入车间后,通过接口同进碱泵连接,通过进碱泵将液碱输入液碱罐;液碱罐安装有液位计,通过液位计监控液碱罐内液碱量,及时添加;液碱泵进口单独设置,泵出口合并成一路总管通往喷淋塔;总管上安装有压力变送器和流量计,用于监控液碱投加状况和液碱用量;
液碱投加量通过一级喷淋塔上的PH计控制;为确保液碱脱硫效果,一级喷淋塔PH控制在8~9之间,最后级大约为7;
臭氧脱硝系统:
臭氧氧化法脱硝主要是利用臭氧的强氧化性,将不可溶的低价态氮氧化物氧化为可溶的高价态氮氧化物,然后在洗涤塔内将氮氧化物吸收,达到脱除的目的;该脱硝系统在不同的NOx相关污染物浓度和比例下,可以同时高效率脱除烟气中的NOx、二氧化硫和颗粒物相关污染物,比传统脱硝更高效、操控性更好,是传统脱硝技术的一个高效替代技术;
臭氧脱硝技术在布袋除尘器和风机之间投加,并有不少于1-1.5S的反应时间,烟气温度在100℃左右,臭氧脱硝运行成本只有臭氧设备的本身的功耗和少量的液氧消耗;
按照系统设备经济运行的原则5kg/h臭氧发生器选择额定臭氧浓度148mg/L,气源系统液氧罐供氧;臭氧发生器产量调节范围可实现直线调节,并采用同时调整功率及气量的方式实现调节相关,冷却采用板式换热器方式冷却循环相关;系统采用PLC控制方式相关;
氧气进入臭氧发生器;臭氧发生器的进气管道上设计了减压阀,用于稳定臭氧发生室的工作压力;在臭氧发生室内部氧气通过中频高压放电变成臭氧,产品气体经温度、压力、流量监测调节后由臭氧出气口产出;臭氧发生室上设有臭氧取气口,通过在臭氧发生器配备的臭氧浓度检测仪在线监控臭氧发生器的出气浓度;
臭氧发生系统设计了一套闭路循环冷却水系统,通过板式换热器换热,为臭氧发生器提供冷却水;闭路循环水冷却系统包括板式换热器、循环水泵、膨胀罐及阀门相关;臭氧发生器冷却水出水管路装有流量开关、温度变送器,当冷却水流量不足、温度超过设定值时报警;
臭氧制备间内安装有臭氧/氧气泄漏报警仪,当制备间内环境中臭氧/氧气泄露超标时,系统根据检测信号来决定输出报警、启动排气风扇或停机;
为去除烟气中的氮氧化物,在布袋除尘器后和主风机之间投加臭氧,去除烟气中的有机臭气并与烟气中的NOx充分反应,达到脱硝的目的;
每台喷淋塔均安装有手动球阀用于调节补水量;随着循环喷淋液的不断补充,喷淋塔内温度较高的循环喷淋液被不断的置换出来,使喷淋塔内的循环喷淋液温度和盐分达到一个动态平衡;
第一道喷淋塔单独安装有DN50管径新鲜水补充口,利用新鲜冷却水进行补充;确保特殊情况下喷淋塔内喷淋循环液的质量;
脱硝处理:
在布袋烟气进入吸收塔前,采用臭氧发生系统产生的强氧化剂(臭氧)强制氧化烟气中的NOx,使其转化成易溶于水的高价氮氧化物(N2O5),氧化后的高价氮氧化物随烟气进入吸收塔;在吸收塔内,溶于水生产硝酸,并与吸收塔内的循环浆液中的氢氧化钠水溶液发生中和反应生成硝酸钠;
脱硫处理:
浆液循环泵将塔底的循环浆液送到吸收段喷淋层,用浆液吸收烟气中二氧化硫和氮氧化物;
系统原料介质供给:
吸收剂的供给:烟气除尘脱硫脱硝系统采用30%wt氢氧化钠水溶液作为脱硫吸收剂;将界区外的30%wt氢氧化钠水溶液送至烟气除尘脱硫脱硝设施;利用30%wt氢氧化钠水溶液吸收烟气中的二氧化硫和氮氧化物的过程是一个酸碱中和反应,为保持吸收塔中循环浆液的pH值满足吸收烟气中二氧化硫和氮氧化物的要求,30%wt氢氧化钠水溶液连续不断的补充到吸收塔浆液中;
技术要求:
布袋至喷淋塔烟气管道为2205,一、二、三号喷淋塔连接管道为FRP;
塔体材质:圆筒式耐高温树脂玻纤缠绕制作管件材质为FRP;
水泵采用机械密封,钢衬塑;
阀门采用钢衬PE;
SNCR脱硝技术:
经污泥物料分析和我司其它各项目检测数据参照,烟气中氮氧化物的浓度原始值为300mg/m3;SNCR脱硝采用尿素作为还原剂;根据烟气量36000Nm3/h计算,则消耗尿素数量为10kg/h,按10%的尿素溶液稀释喷射,尿素溶液需泵量为100kg/h;
SNCR脱硝采用优化工艺,在二燃室高温段实施多点喷射,二燃室高温段的温度850℃以上;根据炉内温度高低,分别布置相应喷嘴,精确喷射;将10%尿素溶液按喷嘴数量及温度比例,分别喷入二燃室内,将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水,脱硝效率按80%计算;
SNCR脱硝原理是把还原剂如氨水、尿素喷入温度为850~1100℃的区域,还原剂迅速热分解成NH3并与烟气中的NOX进行反应,生成N2和H2O;SNCR工艺反应器为焚烧炉高温区域;
反应式为:2NO+CO(NH3)2+1/2O2→2N2+CO2+2H2O;
按NO在原始NOX含量95%为基准,则NO排量为10.3kg/h,高价氮氧化物为0.5kg/h,高价氮氧化物可以在后续脱酸工艺中去除;在SNCR工艺中可以脱除80%NO,考虑尿素损耗率20%,则需尿素量为10.3kg/h,配成10%的尿素溶液,则尿素溶液用量约为100kg/h;采用多点喷射,进料均匀,雾化喷射,以达到最佳接触效果,使NOX出口浓度达到并优于欧盟标准要求;
其中步骤(十一)中脱白系统和烟囱系统:
本系统设置不锈钢换热器,换热器通过特制的金属换热板将烟气和环境风隔开;
经湿法脱硫出来后的饱和烟气,从上往下经过金属板换热器,环境风风机抽取环境风从金属板换热器侧边进入换热器,自下往上,通过金属换热板,烟气与环境干空气进行气气间接换热,温度降低,凝结出大量的水份降低烟气湿度,达到第一阶段的脱白效果;同时尾气水份凝结时放出大量的热能,加热鼓入换热器内的环境干空气,使其温度升高;达到烟气“脱白”的目的,消除视觉污染的同时,通过凝结下来的烟气,进一步去除烟气中粉尘,Nox,Sox相关有害物质,真正实现污染物减排;
工艺原理:经湿法脱硫出来后的饱和烟气,从下往上经过HINO-PILE板式换热器,与环境干空气进行气气间接换热,凝结出大量的水份,凝结水量占烟气中总水量的15~30%,同时利用尾气水份凝结时放出大量的热能,来加热鼓入换热器内的环境干空气,使其温度升高,然后再将加热后的干空气用风管引入烟囱与降温脱水后的烟气相混合,这样就使混合后的烟气湿度大大降低,从而降低了排空烟气的露点温度,此时总排口烟气温度(T)与该湿度条件下的饱和温度(T’)之间的温度差≥10℃,使排空烟气在排出后短时间内达不到露点温度,烟气中的水份不会凝结成水雾,从而达到消减白烟的目的;
装置配备的环境风风机,采用变频电机进行变频调控,风机的风量为装置满负荷风量,随着气候的变化,环境空气的温度及大气的湿度都会变化,使用时可以根据这些外界因素的变化及烟气脱白视觉效果,通过人为调节变频功率的高低,从而达到最佳的脱白视觉效果;
烟囱设置有内外筒,内外筒之间相互分隔,在内筒上方安装有在线监测系统,通过烟囱外侧设置的钢平台方便在线监测的维护和检修;
热交换完成后的烟气进入烟囱的内筒,环境风则进入烟囱外筒,从而使得进入内筒的烟气能够被在线监测实时监控,同时避免环境风的影响;
升温后的干空气在内筒出口同降温脱水后的烟气相混合,这样就使混合后的烟气湿度大大降低,从而降低了排空烟气的露点温度,使排空烟气在排出后短时间内达不到露点温度,烟气中的水份不会凝结成水雾,从而达到消减白烟的目的;
装置配备的环境风风机,采用变频电机进行变频调控,风机的风量为装置满负荷风量,随着气候的变化,环境空气的温度及大气的湿度都会变化,使用时可以根据这些外界因素的变化及烟气脱白视觉效果,通过人为调节变频功率的高低,从而达到最佳的脱白视觉效果。
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Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200131 |
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