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常見飛灰熔融處理設備

更新時間:2008-11-05 11:35 來源: 作者: 閱讀:4297 網友評論0

熔融是利用燃料的燃燒熱及電熱兩種方式,在高溫(1 400 ℃)的狀況下,飛灰中的有機物發生熱分解、燃燒及氣化,而無機物則熔融成玻璃質爐渣。飛灰中所含的沸點較低的重金屬鹽類,部分發生氣化現象,部分則轉移到熔渣中。灰渣中SiO2在熔融處理中形成Si-O網狀構造,把移入的熔渣金屬包封固化在網目中,形成極穩定的玻璃質熔渣,重金屬溶出的可能性大大降低。從爐內取出的熔渣,可將它水冷成細微固化物,或將它空冷成較大塊狀固化物后排出。經過熔融使灰渣全部形成玻璃化,使重金屬封存不致溶出。飛灰經過熔融后,密度大大增加,絕大多數無機物形成玻璃質。因此,熔融可達到飛灰減容2/3 以上,并且排除了從垃圾焚燒飛灰中釋放二惡英的可能。熔渣可作為路基材料,達到有效利用的目的。

燃料式熔融爐

投入的飛灰以燃燒器加熱至1 500 ℃后,灰體表面即開始逐漸熔融,并呈膜狀流出,因此有時也稱膜狀熔融爐。

(1) 表面熔融爐。(圖1)表面熔融爐主要由供給漏斗、燃燒室、二次燃燒室構成,對灰渣的調整,常采用石灰系或高分子系作為調整劑。進料在熔融爐內筒與外筒所形成的豎型空間中,依靠外筒的旋轉作用使進料均勻分布,主要燃燒室頂部的圓筒可以上下移動來調整容積。爐內溫度維持在1300~1400 ℃,除高熱值廢棄物可自燃外,多以重油或煤油作為輔助燃料。當進料受熱、水分蒸發、有機物分解后,產生的CO2 和H2O 從熔渣排出口排出,進料中的無機物受爐頂和氣體輻射熱而熔融,并從排渣口流下。表面熔融爐通常用于處理含水率在20%以下的灰渣,具有高溫熔融和減容(熔渣約為原焚燒飛灰40%)的效果。


圖1 表面熔融爐


圖2 內部熔融爐

 

(2) 內部熔融爐(圖2)。內部熔融爐主要是以飛灰中殘留碳產生的燃燒熱作為處理灰渣的熱源。熔融處理過程主要分為進料段、燃燒段、熔融段、熔渣排出段等階段,其中高溫灰渣(約含殘留碳10%~15%)進入熔融爐中,并由爐床噴嘴送入500 ℃的預熱空氣,使殘留碳維持燃燒狀態,燃燒段由電氣加熱器維持在800~900 ℃,熔融段約維持在1 300 ℃左右。

(3) 焦炭床熔爐。焦炭床熔融爐的豎型圓筒下部呈管狀,具有廢棄物投入部與熔融段的凸出部,一般適用于灰渣或含水率為40%干燥污泥餅的熔融處理,為了產生較高品質的熔渣,可考慮添加石灰系物質如碎石(30~100 mm)或高分子系物質(石灰石)等調整劑。干燥灰渣與焦炭從爐頂的進料斗一起投入后,灰渣經干燥升溫,可燃部分先分解產生可燃氣體,在爐體的下部與一次空氣接觸后燃燒溫度可達1 600℃,在二次空氣進入后可達到完全燃燒,殘余灰燼則經過焦炭床成為熔渣排出。

(4) 回轉式熔融爐;剞D式熔融爐主體結構主要包括熔融段、熔渣分離段、熔渣排出段等部分。一般是以灰渣與一次空氣均勻分散于爐體,二次空氣吹入爐內造成回旋氣流,再由燃燒器加熱熔融,熔融液在爐內流動,到爐底以熔渣形態排出。目前已開發的回轉式熔融爐包括縱型、傾斜型及橫型3 種。

圖3 回轉式熔融爐

圖3 為傾斜型回轉式熔融爐示意圖,傾斜圓筒爐爐軸方向有啟動用點火器,而燃燒用空氣從數個噴口噴入。二次燃燒室與一次燃燒室的排氣相交,且二次燃燒室爐底有排水口,周圍呈傾斜以便熔渣易于排出。

電力式熔融爐

該熔融爐以電力為熔融熱源(電阻熱和電弧熱),其原理為借電極間產生的熱量將灰燼加熱到1 500 ℃左右,灰中的金屬成分被熔融而沉于底部,灰分則浮于上部形成熔渣,熔渣可以采用水冷或空冷等方式加以冷卻,產生的廢氣也應加以凈化。由于其消耗電力大,故最好與廠內的發電設備并聯。

圖4 電弧式熔融爐

(1) 電弧式熔融爐(圖4)。電弧式熔融爐主要由爐體容器及供給電弧的電源設備組成。電極從爐蓋貫穿進入爐內,可借升降機升降。熔融處理過程主要借助電極與爐床的堿金屬間產生高溫電弧(約3 000 ℃)使灰渣熔融。由于溫度高,灰渣中的重金屬可完全熔融。排放廢氣量較少,處理容易、缺點是需要較純熟的操作技巧,電力需求量大,熔渣排出口易受損,有時會產生嚴重的噪音。

(2) 等離子體熔融爐。等離子體熔融爐主要由爐體、等離子噴管、直流電源、空氣供給和冷卻水供給等設備組成。當等離子體產生時,由于等離子極易使溫度達到2 000 ℃以上,灰渣中的重金屬將同時形成熔融物并緩慢冷卻固化,其特性與電弧爐極為相似。

圖5 電熱式熔融爐

(3) 電熱式熔融爐。電熱式熔融爐又分直接式和間接式兩種,電熱式直接熔融爐是在電極間通入電流,并利用熔融物的電阻產生的熱能達到熔融。目前應用的電熱式直接熔融爐主要用于處理焚化灰渣及飛灰,一般焚化灰渣及飛灰在常溫下不導電,但在熔融狀態下則易形成導體。飛灰電熱式直接熔融爐以位于爐壁的電極置于熔融液中,借由交流電產生的熱能,使飛灰產生熔融處理效果。電熱式間接熔融爐(圖5)主要是以電氣加熱器加熱,利用其輻射對焚化飛灰或灰渣間接加熱,以達到熔融。以上幾種爐型都各有其特點,很難說哪一種最好,重要的是要根據實際情況或焚燒設備特點選擇最適合的爐型。一般來說,對具有發電設備的大型焚燒設備,電加熱熔融爐比較適合,因為它可以利用回收的電能;對于沒有發電設備的焚燒設備,燃料熔融爐比較適合。一些燃料熔融爐,例如,焦碳床熔融爐和回轉式熔融爐,不僅可以熔融焚燒灰渣,也可以直接熔融城市垃圾。

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