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浅谈飞灰熔融使用纯氧燃烧技术的发展前景

2017-08-13 17:42 环卫科技网 张海元

摘要:根据国内垃圾焚烧飞灰处置现状,分析了各种处置技术的优缺点,结合纯氧燃烧技术的先进性,指出纯氧燃烧技术是先进的熔融技术,能够广泛应用飞灰熔融资源化处置技术,实现高效率、低排放、低能耗的目标,对突破当前飞灰资源化废处置行业技术瓶颈,指出了一条适合我国国情的垃圾飞灰资源化技术发展方向。

关键字:飞灰熔融;纯氧燃烧;节能减排;资源化处置;

1.概述

  目前我国城市生活垃圾焚烧厂已达300多家,年焚烧处理能力达到7000万吨,按平均5-8%的比例计算,焚烧飞灰每年有350-560万吨。飞灰中含有大量的重金属和二噁英。被国际定性为危险废物。

  国际上比较安全的垃圾飞灰处理方法有三种:(1)熔融处理资源化(2)螯合处理填埋(3)固化处理填埋。发达国家推广飞灰熔融处理后再生利用,将经过高温熔融处理后可作为水泥原料或建筑材料,变废为宝。

  通常采用煤粉、焦炭或电热熔融方法熔融处理飞灰,处理成本很高,飞灰吨处理成本不低于1000元,所以在国内难以推广。等离子熔融技术造价昂贵,未有工业化连续应用,风险高,只能望而却步。

  我建议发展并推广以垃圾焚烧厂渗滤液产生的沼气为燃料,使用纯氧助燃飞灰熔融炉处理技术。不仅消化了垃圾焚烧厂产生的沼气,实现了同步资源化处置,又大大降低了处理成本,可以一举多得。

2.纯氧燃烧技术

  纯氧燃烧是一种氧化反应,即燃料(天然气、液化气、沼气、重油等)与氧气在高温下发生剧烈的氧化反应而发光发热。任何燃烧过程都包括三个要素——燃料、氧气及高温,传统空气燃烧就是利用空气中21%的氧气来进行助燃,但是空气中约79%的氮气在高温下也会部分与氧气发生氧化反应产生大量有害物质NOx,空气燃烧产生的烟气量较大,79%的氮气也会加热至高温,带走部分热量因此空气燃烧的热效率较低,且浪费能源污染大气。由此可见提高助燃气体中氧气的浓度是提高燃烧效率的关键措施。随着制氧的技术和装备的进步,从空气中分离氧气的技术日渐成熟,不但制得氧气的浓度越来越高,而且制氧的成本也在不断降低,这就为纯氧燃烧创造了有利的基础。使用纯度大于91%的氧气,按照一定的氧/燃比与燃料混合燃烧,产生低动量火焰的纯氧燃烧技术应运而生。相比空气助燃技术,纯氧燃烧技术具有火焰温度高、热量传导快、燃烧效率高、废气排放少等节能环保的优良特点。

  2.1.纯氧燃烧的特点

  2.1.1热效率高,提高熔化率

  纯氧燃烧因氮气含量少,比空气助燃时烟气的黑度大得多,且火焰传播速度快,火焰温度高(焰芯温度可达2800℃),辐射系数大,对玻璃液辐射加强,对玻璃液的传热量增加,热效率高,熔化率增大。

  2.1.2烟气量小,节能减排

  纯氧燃烧废气排放量减少60%以上,既减少了氮气进入的动力,又大大减少了废气带出的热量。废气中NOx也下降80%~90%,相应减少了原料挥发,所以SO2和F2排量可下降20%,粉尘含量也可降低50%以上,减少了原料的飞扬,节省了配合料。延长了热交换的时间,提高了热传导的效率,因此纯氧燃烧带来了明显的节能减排的效果。

  2.3.氧气的制备

  目前工业化制氧技术主要有变压吸附与深冷两种。变压吸附制氧就是空气经除尘后,由鼓风机鼓入盛有多种专用吸附剂(分子筛等)的吸附塔底部,绝大部分CO2、N2、SO2、H2O及少量O2在塔内被吸附剂吸咐,而大部分O2则透过床层从塔顶排出,得到氧含量约93%左右的纯氧。深冷制氧设备主要由空气压缩机组(包括过滤器、压缩机、供油系统等)、空气冷却系统(空气冷却塔、水冷却塔、氟里昂冷冻机组、水泵、水过滤器等)、分子筛净化系统(净化器、加热器等)、透平膨胀机、分馏塔(上塔、下塔、过冷器等)、换热器等组成,空气经过制氧机组分离后,可获得纯氧(含氧量99%)、纯氮及各种纯净的稀有气体。

来源:环卫科技网

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