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耐火材料行業知識

工業垃圾焚燒爐爐型

焚燒法處理三廢過程中焚燒爐居主要設備。國內所具有的焚燒裝置多數是隨成套裝置引進的。當今各國用于焚燒法的焚燒爐均按其燃燒方式可分為三大類型。
爐排燃燒型焚燒爐
這種類型的焚燒爐,主要是箱式爐,出現較早。其結構簡單,爐底部有爐排,支撐廢渣并兼有通風和除灰渣的作用。廢渣的干燥和焚燒靠火焰和爐墻的輻射。其類型有:固定爐排型和活動爐排型兩種。
(1)固定爐排型焚燒爐,人工操作,間歇運行,燃燒不徹底,處理效果差,單位面積處理量較低(約25~75kg/h),故少用。其結構形式,有:水平固定爐排和傾斜固定爐排,如下圖29-74所示。
(2)活動爐排焚燒爐,操作自動化,運行連續化。由于爐排結構不同分為:階梯往復式、鏈條式、柵動式等。
1)階梯往復式爐排焚燒爐,如圖29-75所示,由于爐排往復運動將料層翻動扒松,與燃燒空氣充分接觸,焚燒完全。
該爐型采用的階梯往復爐排與燃煤用的往復爐排相同,有系列產品供選用。
2)連條爐排焚燒爐,適用于含水量少的工業垃圾,當廢物熱值低于1.47×104KJ/kg(3500kcal/kg)時,須加輔助燃料,如圖29-76所示。
爐床燃燒型焚燒爐
爐床燃燒是在爐床上邊攪拌邊焚燒的方式。這類焚燒爐具有代表性的有:回轉式焚燒爐和多段式焚燒爐;剞D式焚燒爐,用途廣泛,在此述之;多段式焚燒爐,因結構復雜又需耐熱合金,故不做介紹。
(1)回轉式焚燒爐
(簡稱回轉爐)是應用較多的爐型,廣泛用于焚燒各種污泥、渣漿、油膏、廢活性炭和釀粕等廢物,也可處理塑料、橡膠、油脂殘渣、瀝青等具有有機物高分子廢物。
回轉爐的結構。是一個臥式圓筒形,與回轉干燥、焙燒窯基本相同,由爐頭、爐尾、燃燒器,支承結構和傳動機構組成。(點擊圖片可放大查看清晰大圖)
爐身是回轉爐的核心部分,圓筒形內襯耐火材料襯里,筒內設有抄板或用襯里凸磚代替,爐身以0.3〜1.5r/min旋轉。
回轉爐由于工藝流程不同分逆流式和順流式:
1)逆流式回轉爐.爐尾一端燃料進入燃燒,在另一端爐頭加入廢料,兩者相反而行,尾氣、灰渣由爐頭上、下部排出。污泥處理量為500〜700kg/h,含水率90%,操作溫度700~900℃,停留時間約1小時。輔助燃料為重油。逆向流動時,髙溫煙氣可預熱進入的廢料,熱量利用充分。但出口熱煙氣(即尾氣)溫度低(約400℃),尾氣中帶有低揮分的有毒害有臭味的氣體,必須進行二次焚燒。因此,二次焚燒設備稱為脫臭爐。
2)順流式回轉爐,燃料與污泥入口在同一端,如圖29-78所示。適用于石油化工系統排放的廢渣、廢液的處理。焚燒能力較大,操作溫度900〜1050℃,排煙溫度為1000℃。當廢料一進入爐呻,立刻與髙溫煙氣相遇,引起自身燃燒。因此,煙氣排出溫度髙,有毒害氣體經髙溫分解,無需脫臭爐。煙氣經熱回收后即可排空。(點擊圖片可放大查看清晰大圖)
逆流式和順流式回轉爐溫度分布情況。(點擊圖片可放大查看清晰大圖)
(2)脫臭爐
如圖29-80所示,立式圓筒形設備,主要由爐體(內有襯里、燃燒室和燃燒器組成。爐體由筒體、錐頂、錐底構成。由逆流式回轉爐來的熱煙氣由下部切入與燃燒室來的高溫煙氣(3個燒嘴成120°切入)相混,進行二次燃燒。爐膛溫度900℃,停留時間1秒,燃料耗量I70kg/h重油。燃燒后的煙氣(無害氣體)由爐頂排出,經熱回收,排空。
空間燃燒型焚燒爐
無論是爐排燃燒,還是爐床燃燒,廢渣總是以團塊或塊狀與熱氣流接觸。由于接觸面有限、傳熱速率較低,因而不得不加長停留時間,所以造成處理能力低,焚化不完全等一系列弊端。由實踐知,廢渣的表面系數(即單位容積的表面積)越大,廢渣的干燥、焚燒進行的越快。由此若能把廢渣在熱氣流中分散懸浮,就能在極短的時間內完成干燥和焚化。
為此,把流態化技術應用到廢渣焚燒處理上,所以發展了空間燃燒流化床焚燒爐,簡稱流化床焚燒爐。
流化床焚燒爐是五十年代后期發展起來的。以后應用在石油化工方面,發展很快。對廢液、廢氣有同樣廣泛的適應性。
流化床焚燒爐如圖29-81所示,鋼殼立式圓筒爐,內襯耐火磚和隔熱磚,爐子底部設有帶孔的氣流分布板,分布板上鋪著一定厚度的載體顆粒層(一般為硅砂)。板下面通入高壓熱空氣吹起板上的載體,使懸浮在爐膛里呈沸騰狀態。此時用螺旋加料器,將廢渣投入,與沸騰的載體混合進行燃燒。燒盡的細灰隨煙氣排出,經除塵器捕集后排空。部分比載體重的爐渣落在分布板上,設法排除。當爐渣重度與載體相等的,也可作為載體用。
該爐焚燒溫度一般為750~870℃。此溫度由輔助燒嘴和空氣預熱溫度調節控制。預熱空氣由爐外另設熱風爐來供給,預熱空氣溫度由廢物含水量和廢物本身的發熱值而定。如某種污泥含水為60%,需將空氣預熱到300℃,可達到自行焚燒;若含水為55%,則空氣預熱溫度只需200℃即可。
從爐子本身結構,無機械傳動部分,結構簡單,維修方便。而對工藝操作要求比—般機械要髙些。
流化床焚燒爐的特點:
(1)廢渣在爐內被流化狀態的砂子均勻分散,因此,廢渣與熱氣流接觸面積大,傳熱速率髙.,所以單位爐床面積處理量大(可達150~200kg/m3·h),由此裝置可小型化,減少占地面積;
(2)由于流化床內溫度可保持在750~870℃,所以污泥焚燒煙氣中臭氣量較少,不必脫臭,減少了投資;
⑶由于該爐體積熱負荷很大,所以對廢物的性質和量的變化允許幅度較大,各種含水率大的污泥乃至純液體均可焚燒。同時爐子蓄熱量大,停爐后降溫慢,啟動容易,間歇操作也可以;
(4)對燃料適應性強,因非火炬燃燒,所以可燒劣質燃料;
(5)排出的煙氣符合環保規定,無二次污染。
該爐不足之處:處理固體廢渣時,排氣含有大量微細粉塵;載體和廢料需流化,要有較高的空氣壓力,動力消耗大。
焚燒爐發展趨勢
(1)催化焚燒法
至今處理三廢幾乎全部采用氧化燃燒法,使有害廢物在900℃以上氧化分解為二氧化碳和水等,從而凈化了廢氣。因而耗能很大,極不經濟。采用催化燃燒法,借助催化劑,使有機物廢氣在無焰和低溫下把有害物完全變為無害物(燃燒反應溫度一般為250〜500℃,燃燒時熱量可自給或只需補充少量熱量。排出的余熱可回收加以利用。
催化焚燒法的特點為:起燃溫度低,一般為200~280℃,反應時間短,凈化效率高,因而節省大量能源,僅為氧化焚燒法的三分之一。
催化劑種類通常有:Pt、Fe-Cr、Cu-Cr、Pt-Al2O3等,使用催化焚燒爐要控制好廢氣的預熱溫度及流速,分配均勻,通常催化床反應溫度不大于600℃,保證催化劑使用壽命為1~4年。
國內在丙烯腈尾氣的處理上已應用催化法燃燒。實踐證明:處理量大(20000m3/h),徹底凈化了廢氣,余熱又可回收,經濟效益顯著。
(2)循環床焚燒爐
是在流化床焚燒爐原理的基礎上發展起來的。循環床焚燒爐如圖29-83所示,由主爐體與副爐體分別將各自的進出口相連而組成一個循環系統。主爐體為燃燒室,副爐體為一旋風分離結構。主爐體的出口與副爐體的進口相連接,進入副爐體內的高溫氣體和固體在進行分離。副爐體的下部沒有排渣口,而大量的殘渣則繼續進入主爐體內與不斷加入的廢物混合燃燒,整個循環過程都靠氣速帶動。
循環床焚燒爐特點:髙溫條件下簡化了設備結構;在高湍度循環下系統內的溫度非常均勻;在790〜870℃情況下,于燃燒室上部設有二次空氣進口,進行階段性燃燒,所以煙氣中的二氧化硫和一氧化碳濃度可控制很低,省去爐后處理設備。另外,利用連續加入中和劑(石灰石),爐內產生酸性氣體被中和。若遇意外事故,突然停止運行,物料仍落在床層上,不排出外部污染環境。熱能回收,在主爐體保溫墻內設有水管進行熱交換,用很簡單結構完成熱能回收。
總的來說,循環床焚燒爐處理廢物,操作環境清潔,處理效率可達99.999%,簡化了工藝,省去了處理后的設備;處理后物質體積減少可達40:1;氧化氮、一氧化碳的排放濃度小于100×10η。
(3)順流式回轉焚燒爐
逆流式與順流式的區別前面我們已經說過。逆流式回轉爐的投料與烘焙分別在兩端,其工藝流程如下:
順流式回轉爐的投料與燃料在同一端進入,燒后氣體和固體殘渣,在爐子另一端排出,其工藝流程如下:
由兩個工藝流程看:為了符合環保規定,逆流式排出尾氣需二次焚燒,增加脫臭爐,因此占地面積大,投資多,熱利用率不一定好。但單從回轉爐本身來說,干燥與焙燒而言充分利用熱能;或當廢物中含低有機揮發分少時,還是可用的。順流式回轉爐用在石油化工行業的廢物焚燒上,其廢物含有機較多,發熱值較高,余熱回收。外加在設備上做了某些改進,改善了焚燒情況,爐長可縮短,也改善了工人操作環境。因此,順流式回轉爐對石油化工行業中處理污泥、廢渣或廢液的焚燒是適宜的,也值得推廣和發展。

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