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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,生活垃圾產生量逐年增長。

  生活垃圾處理不當將污染土壤、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為設計宗旨,妥善處理生活垃圾焚燒處理過程中產生的煙氣、廢渣,避免二次污染。

  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產品。

  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,噴射活性炭富集后處理。

  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。

  生活垃圾由干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干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。

  煙氣凈化:SNCR+半干法+干法+活性炭噴射+袋式除塵。

  焚燒裝置技術參數:

  等離子體火炬:

  工作溫度: 800--1000℃ 用戶設定,自動控制。

  輸出功率: 100--400kW 自動調節輸出功率,精確控制焚燒爐溫度。

  使用壽命: 連續工作5000小時

  焚燒爐:

  等離子火炬焚燒爐 (微負壓) 日處理50噸--200噸

  送料裝置: 以處理量決定進料頻度。

  溫度傳感器: 實時采集溫度數據。

  泄壓裝置保證設備安全

  控制器: DCS分散控制系統

  溫度傳感器: 實時采集溫度數據。

  余熱回收: 焚燒產生850-1100度高溫氣體,經余熱鍋爐 回收熱能后煙氣溫度大幅降低,回收熱能,是企業節能減排獲取經濟利益,降低生產成本,實現精細化管理的重要舉措。

  溫度傳感器: 實時采集溫度數據。

  煙氣處理:

  SNCR 裝置 向焚燒爐、煙氣燃燒室噴氨脫除氮氧化物

  活性炭、消石灰噴射裝置: 向煙氣管道噴射活性炭、消石灰,吸收煙氣中的二噁英及重金屬。

  布袋除塵: 清除煙氣中的顆粒物。

  氧傳感器 控制燃燒室進風量。

  除酸塔: 30%氫氧化鈉溶液,脫除二氧化硫及酸性物質。

  引風機: 變頻調速風機,克服布袋除塵風阻,使焚燒系統工作于微負壓狀態。

  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。

  產品標準化:

  縮短生產周期,降低生產成本,以統一的質量及檢驗標準,流水化的作業方式生產高質量的產品,滿足市場需要。

  以日處理100噸生活垃圾設備為例的方案比較:

  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。

  采用的國家標準,包括但不僅限于以下標準:

  《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污染防治法》

  《中華人民共和國大氣污染防治法》

  《中華人民共和國環境噪聲污染防治條例》

  《城市生活垃圾處理及污染防治技術政策》(建城[2000]120號)

  《工業企業廠界環境噪聲排放標準》(GB12348-2008)

  《惡臭污染物排放標準》(GB14554-1993)

  《環境空氣質量標準》(GB3095-1996)

  《生活垃圾焚燒污染控制標準》(GB18485-2001)

  《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB16889-2008)

  《鍋爐構架抗震設計標準》(JB/T5339-91)

  《城市生活垃圾焚燒處理工程項目建設標準》(建標[2001]213號)

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

  《生活垃圾焚燒處理工程技術規范》(CJJ90-2009)

  《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態污染物采樣法》(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范》(GB50049-94)

  《工藝設備安裝工程施工及驗收通用規范》(GB50231-98)

  《鋼結構設計規范》(GB 50017-2003)

  《鋼結構工程施工質量驗收規范》(GB50205-2001)

  《通用用電設備配電設計規范》(GB50055-93)

  《工業金屬管道工程施工及驗收規范》(GB50235-97)

  《工業設備及管道絕熱工程施工及驗收規范》(GBJ126-89)

  《建筑設計防火規范》 GB50016-2006

  《工業企業設計衛生標準》 GBZ1-2002

  《火力發電廠勞動安全和工業衛生設計規程DL5053-1996

  《火力發電廠與變電所設計防火規范》 GB50229-2006

  《火災自動報警系統設計規范》

  余熱回收:

  日綜合處理生活垃圾 200噸的焚燒設備可以考慮,將焚燒產生的熱能用于發電,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、煙氣凈化:SNCR+半干法+干法+活性炭噴射+袋式除塵。

  4、除塵飛灰經鰲和劑和水泥固化處理后填埋,垃圾滲濾液噴入爐內焚燒,垃圾焚燒產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+半干法+干法+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準,污水除生活污水排入城市污水管網外,無其它污水排放,焚燒飛灰進行固化后填埋處理。

  生活垃圾焚燒處理產物的處置:

  生活垃圾經過焚燒處理達到無害化、減量化的目的,焚燒后的殘渣約占垃圾焚燒前質量的 10%~20%,可以制磚或作其他用途。

  焚燒產生的煙氣經過凈化處理后排入大氣,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準:

  生活垃圾處理后應達到國家GB18485-2001《生活垃圾焚燒污染控制標準》中規定的排放標準。排放指標如下(單位:mg/m3)

  煙氣黑度 ≤林格曼 I 級

  煙塵 ≤80

  一氧化碳(CO) ≤150

  二氧化硫(SO2) ≤160

  氯化氫(HCL) ≤75

  氮氧化物(NO2) ≤200

  汞及其化合物(Hg) 0.2

  鎘及其化合物(以 Cd 計) 0.1

  鉛及其化合物(以 Pb 計) 1.6

  鉻、錫\銻、銅、錳及其化合物(以 Cr+Sn+Sb+Cu+Mn 計) 4.0

  二噁英類 0.4 ng/m3

  設監測系統、控制系統、報警系統和應急處理系統并安裝防爆裝置。使用壽命: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,沒有設置復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。儲池的大小一般為最大處理量的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。

  垃圾池中的滲濾液匯集到污水井。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:

  為防止垃圾儲池滲濾液發生滲漏污染環境,在垃圾儲池的設計中采用了多層混凝土和多層土工的建筑方式,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、爐前垃圾斗(帶密封閘門)、攝像機。

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

  一定高度的料位可防止爐內煙氣竄出。

  停爐時,關閉爐前垃圾斗內的閘門防止爐內煙氣竄出。爐前垃圾斗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。

  生產線工藝流程與設備選擇:

  擬建工程的生活垃圾焚燒量為 ***t/d,按 300 天計,年處理規模**萬 t。考慮設備檢修等因素,每條生產線年工作時間為 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;垃圾儲存過程產生的滲濾液噴至焚燒爐內焚燒,從垃圾池上方抽氣作為焚燒助燃空氣以保持垃圾池處于負壓狀態。

  焚燒產生的熱量生產蒸汽用于發電或以其他方式回收。

  焚燒煙氣采用SNCR+半干法+干法+活性炭噴射+袋式除塵凈化工藝,滿足煙氣排放要求。

  飛灰采用螯合劑和水泥固化處理,整個生產過程由中央控制室集中控制。

  主要技術性能

  表 3—3 生產系統主要技術性能表

    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
焚燒爐臺數 1
單臺垃圾焚燒能力 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
單臺蒸汽產量 t/h
蒸汽壓力 MPa 3.82
蒸汽溫度 450
發電機數量 1
單臺發電機功率 kW 5000
煙氣處理設施 1

  垃圾焚燒系統主要參數:

  垃圾焚燒量 50---200t/d,爐膛出口煙氣溫度>850℃ ,煙氣在爐膛內停留時間>3s,煙氣處理是指對垃圾焚燒后產生煙氣的凈化處理。煙氣處理內容包括HCl、SO2、NOX、粉塵、重金屬及二噁英等有害物的脫除。

  煙氣治理系統采用SNCR+半干法+干法+活性炭噴射+袋式除塵凈化工藝。

  工藝流程:

  焚燒爐煙氣,進入反應塔,CaO 經噴嘴噴入反應塔內與煙氣中的二氧化硫、氯化氫等酸性氣體反應,脫除掉大部分的二氧化硫、氯化氫等酸性氣體;煙氣從反應塔的頂部排出。

  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后,經過引風機排入煙囪。

  酸性組分的脫除煙氣中有害的酸性組分NOx、HCl、HF、SO2。焚燒煙氣中的NOx含量低于 200mg/m3。

  對于HCl、HF、SO2的脫除在本設計中采用等離子火炬半干法脫除,其原理為: 從焚燒爐煙氣進入反應塔,CaO粉經噴嘴噴入反應塔內,在CaO粉噴嘴上部設水噴嘴,與煙氣中的二氧化硫、氯化氫等酸性氣體反應,脫除掉大部分的二氧化硫、氯化氫等酸性氣體;煙氣從反應塔頂部排出,

  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),干凈煙氣經過引風機排入煙囪。

  送入石灰倉的石灰,純度 90%,粒度<1mm。

  二噁英的生成:

  在垃圾焚燒及以后的煙氣處理過程中,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,本設計爐溫高于 850℃,保證煙氣在焚燒爐二燃室的停留時間大于 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:

  過多的過剩空氣會導致焚燒溫度的降低,而過剩空氣不足導致焚燒不完全,不利于二噁英分解。本設計確定過剩空氣系數為 1.6 。

  活性炭吸附:

  燃燒煙氣進入除塵器前噴入活性炭,吸附煙氣中的二噁英和重金屬,再經過除塵器濾除,煙氣中的二噁英排放值小于 0.4ng/m3,汞、鎘、鉛重金屬排放值分別小于 0.2 mg/m3、0.1 mg/m3、1.6mg/m3。

  惡臭污染物的控制:

  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:

  焚燒過程遵循3T原則,絕大部分二噁英被分解,少量殘留的二噁英采用噴活性炭粉吸附處理和除塵處理降至 0.4ngNEQ/m3以下。

  重金屬熔點低于 1200℃,部分隨煙氣排出,在除酸性、除塵過程中被脫除。

  CO含量控制:

  煙氣中的 CO 含量反映焚燒爐的燃燒狀況,燃燒愈完全 CO 含量愈低,與爐型設計、空氣過剩系數控制密切相關。

  主要設備:

  等離子火炬垃圾焚燒爐 1 臺

  引風機 1 臺 供料裝置 1 臺

  螺旋出灰機 1 臺

  風機 1 臺

  二次風機 1 臺

  垃圾供料裝置 1 臺

  煙囪高 50m,出口直徑 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 臺

  石灰倉 1 個

  活性炭注入裝置 1 套

  布袋除塵器 1 臺

  引風機 1 臺

  煙氣脫污塔的特點:

  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:

  焚燒爐前垃圾儲坑中產生的垃圾滲濾液,COD 大于 8000mg/l,BOD 大于 5000mg/l,采用回噴入爐焚燒以低成本實現無害化處理。

  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后進入滲濾液箱,滲濾液經過加壓泵加壓后輸送至焚燒爐焚燒處理,沉淀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:

  本設計安裝煙氣連續監測系統(CEMS),監測排煙中煙塵、SO2、NOx、HCL 和 CO 的排放濃度及煙氣溫度、流量、O2 含量、壓力和濕度等技術參數,留有遠程輸送的接口,符合《火電廠環境監測技術規范》(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,減少污染物質排放。

  水污染治理:

  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:

  垃圾焚燒后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為危險廢物,以水泥固化后填埋處理。

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