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回转窑焚烧系统危废处置烟气CO超标分析

北极星大气网  来源:低碳世界  作者:徐宏亮  2020/12/9 15:52:25  我要投稿  

北极星大气网讯:摘要:回转窑焚烧是处理危废物品的重要方法之一,保证其焚烧所形成的烟气内所掺杂有害气体维持在安全允许规定内,对企业的可持续发展十分关键。本文以此为立足点,对回转窑焚烧处理危废烟气一氧化碳超标进行介绍,在探究回转窑焚烧炉的前提下,介绍了烟气排出过程一氧化碳超标的主要影响因素,且有针对性地提出科学的建议措施,以期可以为其他企业类似工作提供借鉴与参考。

0 引言

回转窑焚烧是固体废弃物治理中使用比较广泛的一种工艺方法,是有效处理危废物品的关键举措。在焚烧处理固体危废物品时,也通常会形成大量有害气体,其中一氧化碳就是常见的有害气体之一。由此,对回转窑焚烧处理危废过程一氧化碳超标的影响因素进行针对性探讨,针对更好地完成危废治理具有积极作用。

1 回转窑焚烧炉介绍

焚烧可以对危废物品进行无害化、资源化与减量化处理,始终是危废处理领域使用非常普遍的工艺方法。用作固体危废物品处理的焚烧炉包括炉排式、流化床式、炉床式以及回转窑式等,而回转窑式焚烧炉由于适用废物类型多,相关科技成熟度好与运转可靠性好等原因,始终是危废物品处理领域的重要设备。

回转窑式焚烧炉的基本组成部件是回转窑与二燃室,而回转窑属于一个内衬耐火强的钢制空心圆筒,斜向分布,运行时以固定速度一直旋转,进而充分搅拌固体危废物品。

1.1 回转窑

1.1.1 容积热负荷

危废物品处理回转窑的容积热负荷一般是(4.2-104.5)×104 kJ(m3·h)。当前,确定回转窑大小选择的办法是:先按照危废成分运算出物质的热值;然后按照物质的治理量确定1 h物质在回转窑中燃烧所形成的热量,再按照选择的容积热负荷决定回转窑溶剂,最终根据回转窑的长径比,选择回转窑大小。

1.1.2 停留时间

危废物品于回转窑中的停留时间能够通过以下公式计算:

各种危废物需要通过预处置与配伍才可以送往回转窑焚烧。规范的预处置与较好的掺混配比对危废物品于回转窑中的安全、彻底焚烧非常重要,且有利于管理污染物的形成。固体危废通过电动桥式抓起起动机混料后,抓起送到焚烧库入料斗内,处在料斗底部的板式送料机把危废均匀送到回转窑中;半固体桶装物通过分布于摇头的严密上料结构上升后送到回转窑中处理;固体、半固体危废进炉焚烧稳固后,液体危废经过液体入料喷枪喷到回转窑中焚烧。

根据我国GB 18484—2001 危废物品焚烧污染管理标准各项规定,回转窑焚烧炉在焚烧处理固体危废物品时,需要严格管理各种参数:①要保证炉中温度不小于1000 ℃;②热解形成的气态物质需要在二燃室中停留超过2 s。唯有如此,方可保证固体危废物品焚烧处理效率及焚毁清除率都在99.9%之上。

通常情况下,通过回转窑焚烧形成的高温气体中,一般存在一氧化碳、二氧化硫与氯化氢等成分,烟气需要通过余热回收、半干法、干法脱酸、活性炭吸收以及布袋去尘等方法的净化后才可以排放到空气中。但最后排出的气体中依旧常常会产生一氧化碳超标情况,所以对回转窑烟气内的一氧化碳(标准限值是80 mg/mm3)超标情况进行探究。

1.2 二燃室

建立二燃室的主要目的在于让由回转窑出来的没有彻底燃烧的颗粒物在这里逐步燃尽。为防止辐射与二燃室外壳太热,二燃室规划成通过钢板与耐火材料构成的圆柱筒体。按照焚烧理论,烟气彻底焚烧的原则为“3T+1E”,即保障充足的温度、充足的停留时间、充足的扰动、充足的过剩O2,其中前三个作用是通过二燃室实现的。在二燃室底部建立二次风与两个组装燃烧器,保障二燃室气体温度达标和烟气有充足的扰动。回转窑中少量未彻底燃烧的气体于二燃室中获得彻底燃烧。

二燃室安装紧急排放阀,在出现紧急停炉要求时,启动急排烟囱,烟气从二燃室上方排至空气中。急排烟囱上方设置启动排烟开关,在每次排烟后可以复原。排烟口选择水封,避免在二燃室稳定运转时烟气外泄。

2 排出烟气一氧化碳超标的影响因素介绍

通常情况下,固体危废物品焚烧所排出的烟气内一氧化碳超标,一般和物品燃烧不彻底有关,主要影响因素是炉中温度、升温速度、氧气浓度、配伍等,下面对此进行具体介绍:

2.1 炉中温度

在危废焚烧处置环节,一氧化碳超标主要聚集在回转窑焚烧炉处置的三个阶段,分别是升温、降温与炉中温度不够

时。在危废物品焚烧过程,固体危废物品先被输送至回转炉内实现焚烧分解,热解形成的烟气将经过专门气道进到二燃室实现第一步燃烧。而在回转窑内燃烧时要保证其温度维持在850 ℃之上,二燃室温度要保持在1100~1500 ℃。回转窑和二燃室中都分布了燃烧设备,开启时,基于燃烧器助燃来提高炉中温度[1]。但是,因为选择柴油用作燃料,促使二燃室燃烧器功率偏低,使炉中温度不能迅速增加到1100 ℃之上,这会造成早期热解烟气不能彻底焚烧,进而形成一氧化碳。而且还需要启动回转窑柴油喷枪,便于及时补充温度。但是在温度没有合格之前,助燃使用的柴油不能得到彻底燃烧,从而出现一些一氧化碳,而气体净化的各个工序仅能处理烟气内的酸性气体与烟尘,无法处理所带有的一氧化碳,这就极易导致烟气内一氧化碳超标。

2.2 升温速度

升温速度对高危物品热解性质的影响非常明显,如果升温速度很快,通常会削减物质表面小孔孔体积和表面积,即迅速的升温尽管可以降低高危物品反应耗时,但同样会在较大限度上加大反应的不彻底性。

2.3 氧气浓度

根据如下几个化学反应式探究发现,氧气浓度对一氧化碳的形成有较大影响。尽管在低温条件下氧气与二氧化碳的化学反应占比较小,但大部分情况下回转窑运行温度都在900 ℃以上,在这个高温状态下,二氧化碳就会具有反应活性,如果回转窑内碳浓度足够,而氧气浓度不够,碳就会争夺二氧化碳内的氧元素,进而形成一氧化碳。所以,为保证碳与二氧化碳的反应速度远远低于碳与氧气的燃烧反应速度,需要保证回转窑燃烧时有足够的氧气供应。

2.4 配伍

由于危废物品成分组成与物质结构非常烦琐,其燃烧时各成分形成的热量及产物将有明显不同。低热值的危废物品如果要完全焚烧分解,需要基于辅助燃烧设备提供帮助,但是如此会增多成本开支;而高热值的危废物品在处理时还需要应用匹配的冷循环设备来管理回转窑温度,以防止影响炉体应用周期[2]。对于这种现象,要求在焚烧以前科学配伍危废,保证进到回转窑进行处理的危废热值维持在12 560~14 653 kJ/kg 以内。

但我国许多危废处理单位在焚烧治理危废物品时,极少对其展开分类探究,这导致许多危废物品配伍不科学,在其进到回转窑处理时,常常体现出稳固性差、处理不均匀等情况。这也会造成焚烧形成的烟气成分与温度很难保持稳定性,进而明显增加了烟气内一氧化碳超标的问题。

3 回转窑工艺管理

3.1 温度管理

回转窑温度和入料量、物料形态和热值、一次风和二次风的管理相联系,要保证回转窑出口气温在850~950 ℃[3]。如果回转窑出口气温小于850 ℃,要投放窑头燃烧器助燃或喷加高热值的液体,以提高回转窑出口气温。针对危废的危险性质,需要二燃室焚烧炉温度超过1100 ℃,以保障危废焚烧实现99.9%之上的焚毁清除率。

3.2 供风量管理

回转窑供风量以治理量和配伍后物料的成分分析为基础,考量过剩气体系数后计算焚烧总需氧量和供风量。大致确定各风机风量后,然后经过窑尾和余热锅炉出口气体氧浓度检测,调节一次风和二次风[4]。窑尾出口氧浓度要维持在2%~3%,二燃室出口氧浓度要维持在6%~10%。此外,要严格管理回转窑漏风情况,让风量调整更加高效,以保障系统运转可靠。

3.3 物料管理

物料科学配伍是保障回转窑持续稳定运行、烟气管理合格的基础前提。在物料进窑以前,要仔细检测分析物料的固定碳、灰分以及挥发分、水分等各种指标。经过配伍,让进窑物料低位热值2500~3200 kcal/kg、水分低于20%、挥发分为40%~50%、灰分低于15%、颗粒粒径小于3 cm。

4 结束语

为更好地避免回转窑危废物品处理所形成烟气中一氧化碳超标问题的出现,需要采用针对性对策进行治理。比如,有效管理焚烧温度,保证回着炉温度保持在800~850 ℃;保证二燃室温度处于1100~1500 ℃范围内;保证燃烧时有足够的氧气,减少烟气内一氧化碳浓度;保证危废内的碳充分转变成二氧化碳;科学分配危废配伍,以在延伸焚烧炉寿命的基础上减少运行成本。采取这些综合方法可以有效提高危废处理质量,减少烟气超标问题。

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