技术危险废物焚烧处置系统余热回收梯级利用技术

技术|危险废物焚烧处置系统余热回收梯级利用技术随着我国经济的进一步发展，工业生产中产生了越来越多的危险废物，对于周边的环境带来了致命性的大面积影响。故当今危废的处理处置已经越来越引起国内外各方面的高度重视。目前危险废物的焚烧处理技术已经日益成为我国主要的处理技术之一，它具有处理效果稳定、效率高、减容性好等诸多优点，在当今国外经济发达国家广泛应用。现阶段我国危险废物焚烧技术整体技术较之欧美日发达国家相比水平还很低，尤其在焚烧热能回收利用方面，手段单一、设备简陋，造成了大量的资源浪费。随着我国危险废物焚烧规模的不断扩张，从原先5吨、10吨的小型焚烧设备，发展到现在30吨、50吨、甚至100吨的大中规模的危险废物焚烧系统设备，热能资源浪费的情况也越来越凸显出来。国内主要采用风冷或者水冷的形式，将焚烧产生的大量热能降温后排放，不但浪费热能还增加了水耗和电耗，这与国外技术水平更有着非常明显的差距。因此研发危险废物焚烧的余热回收梯级利用技术，对于能源回收利用、降低能耗具有非常重要的意义。一、余热锅炉技术研究危险废物经过焚烧系统的充分燃烧，可以产生大量1100℃的烟气，由于该烟气中具有大量的腐蚀性气体和烟尘，无法直接进行利用，因此必须要通过余热锅炉进行换热，将其热源转变成饱和蒸汽进行利用。常规的余热锅炉采用水管式对流换热余热锅炉，由于危废焚烧烟气的特殊性，经常容易出现积灰和腐蚀问题，造成停产。余热锅炉采用自主研发的单锅筒膜式壁余热锅炉，该种型式的余热锅炉最大的优点就是以辐射换热为主，不设对流换热面，因而锅炉本体和烟道内不发生烟尘堵塞现象，不用清灰且烟气阻力小，可长时间连续运行。同时余热锅炉设定期排污扩容器，定期排污。焚烧产生的烟气经二燃室烟道进入到余热锅炉中，在余热锅炉的膜式壁组成的空间内流动，锅炉水在管内。靠近膜式壁的烟气纵向冲刷，烟气温度低，通道中间流动的高温烟气向低温烟气传热，以辐射换热为主，对流换热少量。该种结构的锅炉，是唯一不用停炉清灰、连续运行时间最长的余热锅炉，在危险废物焚烧系统中不易发生低温或者高温腐蚀。余热锅炉设置有分汽缸，可以同时向多个用汽单位提供蒸汽，实现蒸汽分配的均匀性和稳定性，是确保蒸汽余热回收的梯级利用的基础。二、急冷塔技术研究根据国标要求，余热锅炉的烟气热量利用只能到500℃，烟气必须在500℃至200℃在急冷塔中进行急冷，以减少二噁英类物质的再合成。余热锅炉出口处500℃的烟气将进入急冷塔，急冷塔为自主研发的一体化的急冷塔：通过双流体的喷枪向塔内喷射水雾，高温烟气与雾化喷淋水雾直接接触，使得烟气在1秒钟内与水雾接触蒸发汽化，通过热交换，迅速放热由500℃降至200℃以下，此过程可以有效地避免二噁英类物质的再合成。同时通过检测急冷塔内烟气的温度、压缩空气和喷雾液体的流量及压力，控制供给喷枪的液体流量，保证急冷塔出口温度的稳定。在急冷的时候也可以加入碱液，同时起到脱酸的效果，因此可以兼顾急冷脱酸塔的功能，当后续干法或者湿法脱酸系统存在故障或者效率不足时，可以在急冷水中加入碱液，起到半干法脱酸的作用，作为脱酸系统的有效后备补充。三、一级余热回收利用技术研究余热锅炉产生的饱和蒸汽，温度在150-160℃，压力在6-10公斤。除去余热锅炉的自身用气(除氧器、全自动软水器等)，50吨的危险废物焚烧项目可以产生6-7吨/小时的蒸汽。作为优质热源，可以充分开发利用于危险废物焚烧系统中，以减少能耗，增加产值。一级余热回收利用技术，主要是针对饱和蒸汽的使用，挖掘危废焚烧系统的使用潜能。首先，可以提供给危废焚烧系统的烟气加热器和空气加热器使用。危废焚烧系统往往配置有湿法洗涤系统，高温烟气经过湿法洗涤脱酸处理后，烟气温度降至60～70℃左右，此时如果排放，容易在产生白烟，造成较差感官效果，同时如果脱酸不彻底，也会因为结露的情况，对湿法洗涤塔后续设备、管道和烟囱等造成腐蚀。因此通过将蒸汽通入烟气加热器，换热后将烟气加热至140℃以上，可以有效避免上述问题。危废焚烧系统同时存在焚烧物料种类繁多，焚烧工况波动较大的特点。因此通过空气加热器，将二次风加热后通入焚烧炉内，可以起到提高助燃空气温度，稳定燃烧效果的作用。因此做好烟气加热器和空气加热器的研发和应用，对于优化危废焚烧系统具有重要的作用，并可以节省能源，提高环保处理水平。其次，考虑到危废中含有较多的危废污泥，该类危废含水率高(一般在80%含水率以上)，热值低，一旦量大，非常容易影响正常的焚烧工况，或者需要大量辅助燃料，增加能耗和运行成本。因此针对危废污泥，增加污泥干燥机设备，充分利用饱和蒸汽资源，将危废污泥通过热干化手段脱水到20～30%的含水率，再进入焚烧炉中进行焚烧，污泥体积可以减少75%左右、热值提高三倍以上，基本上可以不再使用辅助燃料。因此研发适用于危废系统的污泥干燥机系统(以桨叶式污泥干燥机为主要研发对象)，对于具有一定规模的危废焚烧厂来说具有非常好的经济价值。四、二级余热发电技术研究余热发电技术在生活垃圾焚烧厂中已经普遍采用，且使用最为广泛的技术是汽轮发电机组。但是对于危险废物的焚烧余热发电，还处于起步阶段。由于危废焚烧中产生的可发电的热能相对较少、焚烧工况稳定性较差、蒸汽波动大、汽轮机组维护和使用要求高，因此常规的汽轮发电机组不太适用于危废焚烧厂中。二级余热发电技术是考虑采用螺杆发电机组将剩余蒸汽进行发电。螺杆膨胀发电机组是当今国内外唯一能同时适用于过热蒸汽、饱和蒸汽、汽水两相湿蒸汽及热水的热动力机，对蒸汽品质要求不高，适合于热源参数的大范围波动，运行维护简单，因此非常适合于危废的焚烧处置系统中。50吨的危废焚烧系统经过余热锅炉自身用汽和一级余热回收利用后，平均还可以剩余4-5吨的饱和蒸汽。通过螺杆膨胀发电机组，可以产生每小时约200kw的电能，如采用两级机组，还能多产生约100kw的电能。发出的电可以用于补充系统自身电耗，极大的降低运行成本。二级余热发电的研发和利用，可以在减少企业热污染的同时提高了企业能源的利用效率，经济效益良好，也完全符合国家的节能减排政策。五、三级余热回收利用技术研究通过一级和二级的余热回收利用，产生的乏汽仍然具有一定的热焓，如果无组织排放，不但浪费能源，还会对环境产生一定的影响。因此三级余热回收利用技术研发是针对这部分乏汽。考虑通过增加汽水换热器设备，将乏汽中的热能置换出来，加热冷水，产生的热水可以用于生产或者生活用水(如职工浴室使用)。在北方供热地区，也可以用于供热系统，减少热源供给。经过汽水换热后的水汽，经过冷凝后可以回收水分，循环使用，减少水耗。通过对危险废物焚烧的余热回收梯级利用技术的研发，对于能源回收利用、降低能耗具有非常重要的意义，并可以取得良好的社会效益和经济效益。