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三大工业垃圾焚烧炉炉型及工作原理图

发布时间:2020-08-13 15:39 作者:真人游戏

  焚烧法处理三废过程中焚烧炉居主要设备。国内所具有的焚烧装置多数是随成套装置引进的。当今各国用于焚烧法的焚烧炉均按其燃烧方式可分为三大类型。

  这种类型的焚烧炉,主要是箱式炉,出现较早。其结构简单,炉底部有炉排,支撑废渣并兼有通风和除灰渣的作用。废渣的干燥和焚烧靠火焰和炉墙的辐射。其类型有:固定炉排型和活动炉排型两种。

  (1)固定炉排型焚烧炉,人工操作,间歇运行,燃烧不彻底,处理效果差,单位面积处理量较低(约25~75kg/h),故少用。其结构形式,有:水平固定炉排和倾斜固定炉排,如下图29-74所示。

  (2)活动炉排型焚烧炉,操作自动化,运行连续化。由于炉排结构不同分为:阶梯往复式、链条式、栅动式等。

  1)阶梯往复式炉排焚烧炉,如图29-75所示,由于炉排往复运动将料层翻动扒松,与燃烧空气充分接触,焚烧完全。

  2)连条炉排焚烧炉,适用于含水量少的工业垃圾,当废物热值低于1.47×104KJ/kg(3500kcal/kg)时,须加辅助燃料,如图29-76所示。

  炉床燃烧是在炉床上边搅拌边焚烧的方式。这类焚烧炉具有代表性的有:回转式焚烧炉和多段式焚烧炉。回转式焚烧炉,用途广泛,在此述之;多段式焚烧炉,因结构复杂又需耐热合金,故不做介绍。

  (简称回转炉)是应用较多的炉型,广泛用于焚烧各种污泥、渣浆、油膏、废活性炭和酿粕等废物,也可处理塑料、橡胶、油脂残渣、沥青等具有有机物高分子废物。

  回转炉的结构,如图29-77所示。是一个卧式圆筒形,与回转干燥、焙烧窑基本相同,由炉头、炉尾、燃烧器,支承结构和传动机构组成。(点击图片可放大查看清晰大图)

  炉身是回转炉的核心部分,圆筒形内衬耐火材料衬里,筒内设有抄板或用衬里凸砖代替,炉身以0.3〜1.5r/min旋转。

  1)逆流式回转炉,见图29-77.炉尾一端燃料进入燃烧,在另一端炉头加入废料,两者相反而行,尾气、灰渣由炉头上、下部排出。污泥处理量为500〜700kg/h,含水率90%,操作温度700~900℃,停留时间约1小时。辅助燃料为重油。逆向流动时,髙温烟气可预热进入的废料,热量利用充分。但出口热烟气(即尾气)温度低(约400℃),尾气中带有低挥分的有毒害有臭味的气体,必须进行二次焚烧。因此,二次焚烧设备称为脱臭炉。

  2)顺流式回转炉,燃料与污泥入口在同一端,如图29-78所示。适用于石油化工系统排放的废渣、废液的处理。焚烧能力较大,操作温度900〜1050℃,排烟温度为1000℃。当废料一进入炉呻,立刻与髙温烟气相遇,引起自身燃烧。因此,烟气排出温度髙,有毒害气体经髙温分解,无需脱臭炉。烟气经热回收后即可排空。(点击图片可放大查看清晰大图)

  逆流式和顺流式回转炉温度分布情况,如图29-79所示。(点击图片可放大查看清晰大图)

  如图29-80所示,立式圆筒形设备,主要由炉体(内有衬里、燃烧室和燃烧器组成。炉体由筒体、锥顶、锥底构成。由逆流式回转炉来的热烟气由下部切入与燃烧室来的高温烟气(3个烧嘴成120°切入)相混,进行二次燃烧。炉膛温度900℃,停留时间1秒,燃料耗量I70kg/h重油。燃烧后的烟气(无害气体)由炉顶排出,经热回收,排空。

  无论是炉排燃烧,还是炉床燃烧,废渣总是以团块或块状与热气流接触。由于接触面有限、传热速率较低,因而不得不加长停留时间,所以造成处理能力低,焚化不完全等一系列弊端。由实践知,废渣的表面系数(即单位容积的表面积)越大,废渣的干燥、焚烧进行的越快。由此若能把废渣在热气流中分散悬浮,就能在极短的时间内完成干燥和焚化。

  为此,把流态化技术应用到废渣焚烧处理上,所以发展了空间燃烧流化床焚烧炉,简称流化床焚烧炉。

  流化床焚烧炉是五十年代后期发展起来的。以后应用在石油化工方面,发展很快。对废液、废气有同样广泛的适应性。

  流化床焚烧炉如图29-81所示,钢壳立式圆筒炉,内衬耐火砖和隔热砖,炉子底部设有带孔的气流分布板,分布板上铺着一定厚度的载体颗粒层(一般为硅砂)。板下面通入高压热空气吹起板上的载体,使悬浮在炉膛里呈沸腾状态。此时用螺旋加料器,将废渣投入,与沸腾的载体混合进行燃烧。烧尽的细灰随烟气排出,经除尘器捕集后排空。部分比载体重的炉渣落在分布板上,设法排除。当炉渣重度与载体相等的,也可作为载体用。

  该炉焚烧温度一般为750~870℃。此温度由辅助烧嘴和空气预热温度调节控制。预热空气由炉外另设热风炉来供给,预热空气温度由废物含水量和废物本身的发热值而定。如某种污泥含水为60%,需将空气预热到300℃,可达到自行焚烧;若含水为55%,则空气预热温度只需200℃即可。

  从炉子本身结构,无机械传动部分,结构简单,维修方便。而对工艺操作要求比—般机械要髙些。

  (1)废渣在炉内被流化状态的砂子均匀分散,因此,废渣与热气流接触面积大,传热速率髙.,所以单位炉床面积处理量大(可达150~200kg/m3˙h),由此装置可小型化,减少占地面积;

  (2)由于流化床内温度可保持在750~870℃,所以污泥焚烧烟气中臭气量较少,不必脱臭,减少了投资;

  ⑶由于该炉体积热负荷很大,所以对废物的性质和量的变化允许幅度较大,各种含水率大的污泥乃至纯液体均可焚烧。同时炉子蓄热量大,停炉后降温慢,启动容易,间歇操作也可以;

  该炉不足之处:处理固体废渣时,排气含有大量微细粉尘;载体和废料需流化,要有较高的空气压力,动力消耗大。

  至今处理三废几乎全部采用氧化燃烧法,使有害废物在900℃以上氧化分解为二氧化碳和水等,从而净化了废气。因而耗能很大,极不经济。采用催化燃烧法,借助催化剂,使有机物废气在无焰和低温下把有害物完全变为无害物(燃烧反应温度一般为250〜500℃,燃烧时热量可自给或只需补充少量热量。排出的余热可回收加以利用。

  催化焚烧法的特点为:起燃温度低,一般为200~280℃,反应时间短,净化效率高,因而节省大量能源,仅为氧化焚烧法的三分之一。

  催化剂种类通常有:Pt、Fe-Cr、Cu-Cr、Pt-Al2O3等,使用催化焚烧炉要控制好废气的预热温度及流速,分配均匀,通常催化床反应温度不大于600℃,保证催化剂使用寿命为1~4年。

  国内在丙烯腈尾气的处理上已应用催化法燃烧。实践证明:处理量大(20000m3/h),彻底净化了废气,余热又可回收,经济效益显著。

  是在流化床焚烧炉原理的基础上发展起来的。循环床焚烧炉如图29-83所示,由主炉体与副炉体分别将各自的进出口相连而组成一个循环系统。主炉体为燃烧室,副炉体为一旋风分离结构。主炉体的出口与副炉体的进口相连接,进入副炉体内的高温气体和固体在进行分离。副炉体的下部没有排渣口,而大量的残渣则继续进入主炉体内与不断加入的废物混合燃烧,整个循环过程都靠气速带动。

  循环床焚烧炉特点:髙温条件下简化了设备结构;在高湍度循环下系统内的温度非常均匀;在790〜870℃情况下,于燃烧室上部设有二次空气进口,进行阶段性燃烧,所以烟气中的二氧化硫和一氧化碳浓度可控制很低,省去炉后处理设备。另外,利用连续加入中和剂(石灰石),炉内产生酸性气体被中和。若遇意外事故,突然停止运行,物料仍落在床层上,不排出外部污染环境。热能回收,在主炉体保温墙内设有水管进行热交换,用很简单结构完成热能回收。

  总的来说,循环床焚烧炉处理废物,操作环境清洁,处理效率可达99.999%,简化了工艺,省去了处理后的设备;处理后物质体积减少可达40:1;氧化氮、一氧化碳的排放浓度小于100×10η。

  逆流式与顺流式的区别前面我们已经说过。逆流式回转炉的投料与烘焙分别在两端,其工艺流程如下:

  顺流式回转炉的投料与燃料在同一端进入,烧后气体和固体残渣,在炉子另一端排出,其工艺流程如下:

  由两个工艺流程看:为了符合环保规定,逆流式排出尾气需二次焚烧,增加脱臭炉,因此占地面积大,投资多,热利用率不一定好。但单从回转炉本身来说,干燥与焙烧而言充分利用热能;或当废物中含低有机挥发分少时,还是可用的。顺流式回转炉用在石油化工行业的废物焚烧上,其废物含有机较多,发热值较高,余热回收。外加在设备上做了某些改进,改善了焚烧情况,炉长可缩短,也改善了工人操作环境。因此,顺流式回转炉对石油化工行业中处理污泥、废渣或废液的焚烧是适宜的,也值得推广和发展。


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