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等離子體火炬固廢處理

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等離子體火炬生活垃圾焚燒處理方案

  概述:

  隨著我國經濟的快速發展,城市規模日益擴大,人口大量增加,生活垃圾産生量逐年增長。

  生活垃圾處理不當將汙染土壤、地下水,傳播疾病,對環境造成巨大危害。

  本方案采用先進技術,以降低投資和運行費用爲設計宗旨,妥善處理生活垃圾焚燒處理過程中産生的煙氣、廢渣,避免二次汙染。

  焚燒裝置概況:

  近年來永研環保科技陸續推出等離子火炬工業固廢焚燒、等離子火炬醫療廢棄物焚燒、等離子火炬生活垃圾焚燒裝置等一系列资源网。

  等離子火炬生活垃圾焚燒裝置由等離子火炬、等離子火炬電源、進出料裝置、焚燒爐、攪拌輸送、煙氣處理系統組合而成。

  焚燒裝置工作機理:

  生活垃圾、固態、半固態、液態廢棄物由料倉進入等離子火炬焚燒爐,等離子焚燒爐內置等離子火炬焚燒、攪拌輸送裝置。

  生活垃圾在攪拌輸送裝置作用下,翻滾前移,離子體火炬上千度穿透力極強的等離子焰,在短時間內將生活垃圾焚燒殆盡。

  等離子體火炬焚燒爐通入過量空氣,生活垃圾充分焚燒,生成CO2、H2O等單質物質,其中汞、鋅、鉛、錫、銅等重金屬以氧化物形式隨煙氣排出,經活性炭噴射裝置,噴射活性炭富集後處理。

  等離子火炬焚燒爐內煙氣與生活垃圾逆向運動,助燃空氣由等離子火炬焚燒爐布氣機構輸入爐體。

  生活垃圾由幹燥區進入焚燒區時含水率已經顯著降低,高溫煙氣自焚燒區經幹燥區與生活垃圾相向運動。

  焚燒爐工作于微負壓狀態,設有泄爆裝置保證設備安全。

  煙氣淨化:SNCR+半幹法+幹法+活性炭噴射+袋式除塵。

  焚燒裝置技術參數:

  等離子體火炬:

  工作温度: 800--1000℃ 用户设定,自动控制。

  输出功率: 100--400kW 自动调节输出功率,精确控制焚烧炉温度。

  使用寿命: 连续工作5000小时

  焚燒爐:

  等离子火炬焚烧炉 (微负压) 日处理50吨--200吨

  送料装置: 以处理量决定进料频度。

  温度传感器: 实时采集温度数据。

  泄壓裝置保證設備安全

  控制器: DCS分散控制系统

  温度传感器: 实时采集温度数据。

  余熱回收: 焚烧产生850-1100度高温气体,经余热锅炉 回收热能后烟气温度大幅降低,回收热能,是企业节能减排获取经济利益,降低资源网成本,实现精细化管理的重要举措。

  温度传感器: 实时采集温度数据。

  煙氣處理:

  SNCR 装置 向焚烧炉、烟气燃烧室喷氨脱除氮氧化物

  活性炭、消石灰喷射装置: 向烟气管道喷射活性炭、消石灰,吸收烟气中的二噁英及重金属。

  布袋除塵: 清除烟气中的颗粒物。

  氧传感器 控制燃烧室进风量。

  除酸塔: 30%氢氧化钠溶液,脱除二氧化硫及酸性物质。

  引风机: 变频调速风机,克服布袋除尘风阻,使焚烧系统工作于微负压状态。

  等離子火炬焚燒裝置技術優勢:

  等離子火炬熱效率高于90%,使用壽命長達5000小時,遠高于國內外同行水平。

  低運營成本:

  直接焚燒生活垃圾,無需添加輔助燃料,設備及廠房投資低。

  资源网標准化:

  縮短生産周期,降低生産成本,以統一的質量及檢驗標准,流水化的作業方式生産高質量的资源网,滿足市場需要。

  以日處理100噸生活垃圾設備爲例的方案比較:

  生活垃圾熱值低,采用流化床處理則必需摻煤助燃,煙氣排放量很大,運營成本居高不下。

  等離子火炬焚燒爐可以直接處理生活垃圾、固態、半固態、液態廢棄物。

  設備處理能力:

  每天50噸到200噸。

  采用的國家標准,包括但不僅限于以下標准:

  《中華人民共和國環境保護法》

  《中華人民共和國固體廢棄物環境汙染防治法》

  《中華人民共和國大氣汙染防治法》

  《中華人民共和國環境噪聲汙染防治條例》

  《城市生活垃圾處理及汙染防治技術政策》(建城[2000]120號)

  《工業企業廠界環境噪聲排放標准》(GB12348-2008)

  《惡臭汙染物排放標准》(GB14554-1993)

  《環境空氣質量標准》(GB3095-1996)

  《生活垃圾焚燒汙染控制標准》(GB18485-2001)

  《生活垃圾填埋場汙染控制標准》(GB16889-2008)

  《鍋爐構架抗震設計標准》(JB/T5339-91)

  《城市生活垃圾焚燒處理工程項目建設標准》(建標[2001]213號)

  《火電工程調整試運質量檢驗及評定標准》(電力部建質[1996]111號)

  《生活垃圾焚燒處理工程技術規範》(CJJ90-2009)

  《固定汙染源排氣中顆粒物測定與氣態汙染物采樣法》(GB/T16157-1996)

  《生活垃圾焚燒爐及余熱鍋爐》(GB/T18750-2008)

  《小型火力發電廠設計規範》(GB50049-94)

  《工藝設備安裝工程施工及驗收通用規範》(GB50231-98)

  《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)

  《鋼結構工程施工質量驗收規範》(GB50205-2001)

  《通用用電設備配電設計規範》(GB50055-93)

  《工業金屬管道工程施工及驗收規範》(GB50235-97)

  《工業設備及管道絕熱工程施工及驗收規範》(GBJ126-89)

  《建筑设计防火规范》 GB50016-2006

  《工业企业设计卫生标准》 GBZ1-2002

  《火力發電廠勞動安全和工業衛生設計規程DL5053-1996

  《火力发电厂与变电所设计防火规范》 GB50229-2006

  《火災自動報警系統設計規範》

  余熱回收:

  日综合处理生活垃圾 200吨的焚烧设备可以考虑,将焚烧产生的热能用于发电,或以供暖方式回收。

  工藝方案:

  1、等離子火炬焚燒。

  2、向焚燒爐、煙氣燃燒室噴氨脫除氮氧化物。

  3、煙氣淨化:SNCR+半幹法+幹法+活性炭噴射+袋式除塵。

  4、除塵飛灰經鳌和劑和水泥固化處理後填埋,垃圾滲濾液噴入爐內焚燒,垃圾焚燒産生的余熱用于發電或以其他方式回收利用。

  主要技術特征:

  采用等離子火炬焚燒工藝

  采用SNCR+半幹法+幹法+活性炭噴射+袋式除塵,尾氣達標排放。

  環保排放指標優于國家標准,汙水除生活汙水排入城市汙水管網外,無其它汙水排放,焚燒飛灰進行固化後填埋處理。

  生活垃圾焚燒處理産物的處置:

  生活垃圾经过焚烧处理达到无害化、减量化的目的,焚烧后的残渣约占垃圾焚烧前质量的 10%~20%,可以制砖或作其他用途。

  焚燒産生的煙氣經過淨化處理後排入大氣,垃圾滲濾液噴入爐內,在高溫條件下焚燒。

  飛灰采取固化處理。

  生活垃圾焚燒排放標准:

  生活垃圾處理後應達到國家GB18485-2001《生活垃圾焚燒汙染控制標准》中規定的排放標准。排放指標如下(單位:mg/m3)

  烟气黑度 ≤林格曼 I 级

  烟尘 ≤80

  一氧化碳(CO) ≤150

  二氧化硫(SO2) ≤160

  氯化氢(HCL) ≤75

  氮氧化物(NO2) ≤200

  汞及其化合物(Hg) 0.2

  镉及其化合物(以 Cd 计) 0.1

  铅及其化合物(以 Pb 计) 1.6

  铬、锡\锑、铜、锰及其化合物(以 Cr+Sn+Sb+Cu+Mn 计) 4.0

  二噁英类 0.4 ng/m3

  设监测系统、控制系统、报警系统和应急处理系统并安装防爆装置。使用寿命:30 年

  垃圾前處理:

  生活垃圾在入爐之前裝置磁分選設備,能夠滿足垃圾焚燒爐的使用要求,本設計,沒有設置複雜的垃圾前處理裝置以節約投資。

  垃圾儲池:

  儲存進廠垃圾,起到對垃圾數量的調節作用,對垃圾進行攪拌、混合、脫水處理,起到對垃圾性質的調節作用,

  收集垃圾滲濾液。儲池的大小一般爲最大處理量的4倍。

  焚燒爐助燃用空氣從儲池的上方抽取,在儲池內造成負壓,防止儲池內的臭氣外泄。

  垃圾池中的滲濾液彙集到汙水井。垃圾池設風機和除臭裝置,當焚燒爐停運時排出垃圾池內的氣體。

  垃圾儲池防滲措施:

  爲防止垃圾儲池滲濾液發生滲漏汙染環境,在垃圾儲池的設計中采用了多層混凝土和多層土工的建築方式,確保儲池不出現滲漏。

  垃圾進料系統:

  焚燒爐前的進料系統包括:垃圾輸送機、爐前垃圾鬥(帶密封閘門)、攝像機。

  輸送機把垃圾輸送到爐前垃圾鬥,全過程密封,垃圾料位監視由爐前垃圾鬥側面的攝像機實現。

  一定高度的料位可防止爐內煙氣竄出。

  停爐時,關閉爐前垃圾鬥內的閘門防止爐內煙氣竄出。爐前垃圾鬥內的垃圾通過垃圾落料管進入焚燒爐內燃燒,垃圾落料管內設有密封門,防止煙氣反竄。

  生産線工藝流程與設備選擇:

  拟建工程的生活垃圾焚烧量为 ***t/d,按 300 天计,年处理规模**万 t。考虑设备检修等因素,每条资源网线年工作時間为 7600h。

  工藝過程:

  生活垃圾卸入垃圾卸料大廳,由抓吊送至焚燒爐焚燒;垃圾儲存過程産生的滲濾液噴至焚燒爐內焚燒,從垃圾池上方抽氣作爲焚燒助燃空氣以保持垃圾池處于負壓狀態。

  焚燒産生的熱量生産蒸汽用于發電或以其他方式回收。

  焚燒煙氣采用SNCR+半幹法+幹法+活性炭噴射+袋式除塵淨化工藝,滿足煙氣排放要求。

  飛灰采用螯合劑和水泥固化處理,整個生産過程由中央控制室集中控制。

  主要技術性能

  表 3—3 资源网系统主要技術性能表

    指標
焚燒爐爐型
入爐燃料熱值 kJ/kg
設計垃圾焚燒量 t/d
年工作時間 h 7600
焚燒爐台數 1
單台垃圾焚烧能力 t/d
年發電量 kWh/a
爐膛出口煙氣溫度 ≥850
爐膛內煙氣停留時間 s ≥3
爐渣熱灼減率 % ≤3
單台蒸汽产量 t/h
蒸汽壓力 MPa 3.82
蒸汽溫度 450
發電機數量 1
單台发电机功率 kW 5000
煙氣處理設施 1

  垃圾焚燒系統主要參數:

  垃圾焚烧量 50---200t/d,爐膛出口煙氣溫度>850℃ ,烟气在炉膛内停留时间>3s,烟气处理是指对垃圾焚烧后产生烟气的净化处理。烟气处理内容包括HCl、SO2、NOX、粉尘、重金属及二噁英等有害物的脱除。

  煙氣治理系統采用SNCR+半幹法+幹法+活性炭噴射+袋式除塵淨化工藝。

  工藝流程:

  焚烧炉烟气,进入反应塔,CaO 经喷嘴喷入反应塔内与烟气中的二氧化硫、氯化氢等酸性气体反应,脱除掉大部分的二氧化硫、氯化氢等酸性气体;烟气从反应塔的顶部排出。

  在出口的煙道中加入活性碳粉末,進一步脫除煙氣中的二噁英、重金屬。煙氣經過布袋除塵器過濾後,經過引風機排入煙囪。

  酸性组分的脱除烟气中有害的酸性组分NOx、HCl、HF、SO2。焚烧烟气中的NOx含量低于 200mg/m3。

  对于HCl、HF、SO2的脱除在本设计中采用等离子火炬半干法脱除,其原理为: 从焚烧炉烟气进入反应塔,CaO粉经喷嘴喷入反应塔内,在CaO粉喷嘴上部设水喷嘴,与烟气中的二氧化硫、氯化氢等酸性气体反应,脱除掉大部分的二氧化硫、氯化氢等酸性气体;烟气从反应塔顶部排出,

  在出口的煙道中加入活性碳粉末,進一步脫除煙氣中的二噁英、重金屬;煙氣再經過布袋除塵器除去大部分細灰(飛灰也具有一定的吸附二噁英和重金屬等有害物質的功能),幹淨煙氣經過引風機排入煙囪。

  送入石灰仓的石灰,纯度 90%,粒度<1mm。

  二噁英的生成:

  在垃圾焚燒及以後的煙氣處理過程中,含氯有機物氧化生成二噁英類物質。

  控制措施:

  二噁英在 700℃以上基本分解,本设计炉温高于 850℃,保证烟气在焚烧炉二燃室的停留时间大于 3秒。

  焚燒爐二燃室設置二次空氣噴嘴,煙氣中未完全燃燒的物質與空氣充分接觸燃燒,避免二噁英類物質的生成。

  過剩空氣:

  过多的过剩空气会导致焚烧温度的降低,而过剩空气不足导致焚烧不完全,不利于二噁英分解。本设计确定过剩空气系数为 1.6 。

  活性炭吸附:

  燃烧烟气进入除尘器前喷入活性炭,吸附烟气中的二噁英和重金属,再经过除尘器滤除,烟气中的二噁英排放值小于 0.4ng/m3,汞、镉、铅重金属排放值分别小于 0.2 mg/m3、0.1 mg/m3、1.6mg/m3。

  惡臭汙染物的控制:

  將焚燒爐前垃圾貯坑封閉設計,采用抽風機抽風,使垃圾貯坑保持微負壓,抽出風送垃圾焚燒爐作助燃空氣。

  除塵:

  本設計選用布袋除塵。

  重金屬及二噁英處理:

  焚烧过程遵循3T原则,绝大部分二噁英被分解,少量残留的二噁英采用喷活性炭粉吸附处理和除尘处理降至 0.4ngNEQ/m3以下。

  重金属熔点低于 1200℃,部分随烟气排出,在除酸性、除尘过程中被脱除。

  CO含量控制:

  烟气中的 CO 含量反映焚烧炉的燃烧状况,燃烧愈完全 CO 含量愈低,与炉型设计、空气过剩系数控制密切相关。

  主要設備:

  等离子火炬垃圾焚烧炉 1 台

  引风机 1 台 供料装置 1 台

  螺旋出灰机 1 台

  风机 1 台

  二次风机 1 台

  垃圾供料装置 1 台

  烟囱高 50m,出口直径 2m,出口流速 10m/s

  煙氣處理設備:

  氨儲存及噴射裝置1套

  吸收塔 1 台

  石灰仓 1 个

  活性炭注入装置 1 套

  布袋除尘器 1 台

  引风机 1 台

  煙氣脫汙塔的特點:

  反應塔內固體顆粒均勻,內循環充分,氣固混合接觸良好,氣固間傳熱、傳質理想。

  在反應塔內石灰粉、飛灰、水均勻混合,生成一定大小的帶有一定水份的顆粒,由于水份蒸發與吸附、固體顆粒之間強烈接觸摩擦,成就反應塔中氣、固、液三相之間極大的反應活性和反應表面積,達成理想處理效果。

  通過向反應塔內噴水,使煙氣溫度降到接近水蒸汽分壓力下的飽和溫度,提高脫硫效率。

  反應塔不易腐蝕、磨損。

  滲濾液處理:

  焚烧炉前垃圾储坑中产生的垃圾渗滤液,COD 大于 8000mg/l,BOD 大于 5000mg/l,采用回喷入炉焚烧以最低的成本实现无害化处理。

  滲濾液回噴系統:

  垃圾滲濾液收集池的滲濾液經過潛水泵提升後進入滲濾液箱,滲濾液經過加壓泵加壓後輸送至焚燒爐焚燒處理,沈澱于儲水箱內的固體物質定期人工排放至垃圾儲坑。

  垃圾焚燒灰中有部分屬于危險廢棄物,需要固化、儲存、由有資質的危廢處理部門處理。

  環境監測:

  本设计安装烟气连续监测系统(CEMS),监测排烟中烟尘、SO2、NOx、HCL 和 CO 的排放浓度及烟气温度、流量、O2 含量、压力和湿度等技术参数,留有远程输送的接口,符合《火电厂环境监测技术规范》(HJ/T75-2001)的要求。

  處理工藝和設備選擇:

  采用先進的焚燒法工藝、技術,達到垃圾處理無害化、減量化效果。

  本設計在工藝流程及設備選擇上吸收國內外先進工藝技術、經驗。

  本設計自動化水平較高,從焚燒到灰渣貯運、熱能回收均采用機械化操作,減少操作過程中的物料損失,減少汙染物質排放。

  水汙染治理:

  垃圾貯坑排出的滲濾液回噴到焚燒爐中,與垃圾一同進行焚燒。

  固體廢棄物治理:

  垃圾焚燒後的灰渣中不含有機物質,可制磚,或以其他方式再次利用,袋式除塵器回收的粉塵爲危險廢物,以水泥固化後填埋處理。

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