造纸固体废物焚烧利用系统设计

ｌ　Ｉ一生　苤攀　・环境保护・　

造纸固体废物焚烧利用系统设计　

■韩秀梅　刘乃宝　付海涛（临沂锅炉厂山东临沂２７６００４）　关键词：固体废物；草渣；废塑料皮；污泥；锅炉；焚烧　中圈分类号：￣７９５　文献标识码：Ｂ　文章编号：１　００７—９ｇ１　１（２００６）Ｓ０—００６４－－０５　

韩秀梅工程师　将造纸厂的固体废物草渣、废纸　渣（废塑料皮）和干燥后的污泥作为　锅炉的燃料进行焚烧，燃烧后生成的　高温烟气用来生产蒸汽，蒸汽又可供　造纸生产使用，既节约了能源，又使　固体废物变废为宝。焚烧后的固体废　物容积大大缩小，仅有原容积的３％～　５％，高温焚烧后的残渣无毒无害，可　直接填埋，也可作为建材原料综合利　用，真正实现了造纸工业固体废物的　资源化，减量化、无害化处理。本文结　合临沂锅炉厂开发研制的一台日焚　烧量６０ｔ的造纸工业固体废物焚烧锅　炉，对造纸工业固体废物的焚烧技术　进行了初步探讨。　ｌ　固体废物燃烧特性　造纸工业固体废物主要有草渣　（包括麦草、稻草、芦苇各种生物质废　渣），废纸渣（废塑料皮）和造纸污泥　三大类组成。这三种固体废物的成分　不同，燃烧特性也有较大的差异。　１．１草渣　草渣主要是由原料稻草、麦草、　芦苇中的碎叶片和麦糠、稻壳等组　成。这类生物质燃料密度小，一般平　８４爿’单氓－　２７善增刊２ｏｏ６￣１１月　均密度为ｌ５０～２００ｋｇ／ｍ　，挥发物含　量高，大约为６０％～８０％，发热量在　８０００～１Ｏ０００ｋＪ／ｋｇ之间。其燃烧特　点是着火温度低，挥发物析出速度　快，由于大量挥发物快速析出燃烧，　需及时供给足够的空气才能保证完　全充分燃烧。另一个特点是由于挥发　分析出速度快，而固定碳则需一个缓　慢过程，造成挥发物的燃烧与固定碳　的燃烧分两个阶段进行。在选择燃烧　设备时必须注意以上特点。　１．２废纸渣　废纸渣（废塑料皮）主要成分是　打包塑料封带及部分短纤维，一般含　水率在５　０％～７０％，热值在８０００～　１　Ｏ０００ｋＪ／ｋｇ。　塑料皮的主要成分是聚氯乙烯　和氯代苯，在燃烧过程中，当烟气中　产生过多的未燃烬物质或燃烧温度　不高时，会产生二恶英等有害物质。　目前，国家相关部门制订的标准规　定：为防止二恶英的产生，必须保证　烟气在高于８５０℃的烟区内停留ｌｓ以　上。所以炉膛设计时必须保证炉膛温　度在８５０℃以上，炉膛要有一定的高　度，使烟气在炉内有足够的停留时　间。另外塑料在加热干燥过程　中，当达到一定温度时还会发生　软化变形，不利于燃料层的通　风，需不断拨火。由于倾斜往复　炉排在推动燃料向前运动过程　中有自翻身拨火作用，采用倾斜　往复炉排燃烧废纸渣时，对燃烧　非常有益。　１．３制浆造纸污泥　制浆造纸污泥是中段水处理过　程中的废弃物。主要成分是木素、短　纤维和泥沙，含水量在７０％左右，发　热量约为２　３　０　０　ｋ　Ｊ／ｋ　ｇ，密度在　１　２００ｋｇ／ｍ　以上。污泥含水量高，加　热干燥所需时间长，热量大，着火困　难，燃烧燃烬更困难。根据理论分析　计算，即使在绝热条件下完全充分　燃烧，所生成的烟气温度最高也仅　有５５０℃。如单独燃烧这种含水率达　７０％的污泥，不可能维持完全稳定　的燃烧，必须采取措施进一步降低　含水率。因此，对造纸污泥进行焚烧　处理，关键在于干燥　但干燥污泥所　需成本较大，目前采用自然干燥最　为经济。　２焚烧系统设计　整个系统设计包含进料系统、燃　烧设备、汽水系统　烟气处理等。临沂　锅炉厂开发研制的６０ｔ／ｄ造纸工业固　体废物焚烧锅炉系统如图ｌ所示。　２．１进料系统　由于草渣和废塑料皮物理特性　有较大的差异，因此应分别进料。草　渣密度小，通过皮带输送机由料场输　

圈１

　造纸工业固体废物焚烧处理系统　维普资讯 http://www.cqvip.com 送到螺旋给料机的料仓，然后通过螺　旋给料机在二次风的帮助下喷向炉　膛。草渣喷入炉内的量是通过改变螺　旋给料机的转速来控制的。通过冷态　调试，可事先计算出螺旋给料机的转　速与输料量之间的关系，根据每个厂　的草渣量确定喷料量的大小，从而确　定螺旋给料机的转速。　废纸渣由于具有缠绕性，是通过　皮带输送机由料场输送到煤斗，在推　料器的作用下输送到往复炉排上。其　给料量是通过调节推料器的推料周　期来控制的。计算出一个推料周期的　间隔时间，即可算出１ｈ的推料量。　在两套进料系统前应加筛选装　置，以便尽可能多的除去草渣中的沙　土、麦粒以及废塑料皮中的金属，石　块等物。　２．２燃烧设备　总结国内外固体废物焚烧炉的　实际运行经验，根据草渣和废纸渣燃　烧特性，我们决定采用室燃加往复炉　排燃烧的组合技术。　对于草渣，由于挥发物含量高、　析出速度快、所需温度低，所以采用　风力吹送的炉内悬浮燃烧加层燃的　燃烧方式。草渣进入喷料装置，依靠　高速喷料风喷射到炉膛内，调节喷料　风量的大ｔＪ，￣ｎ导向板的角度，以改变　草渣落入炉膛内部的分布状态，合理　组织燃烧。为了使大量快速析出的挥　发分能及时与空气充分混合，在喷料　口的上部和炉膛后墙布置有三组二　次风喷嘴，喷出的高速二次风具有较　大的动能和刚性，使高温烟气与可燃　物充分地搅拌混合，保证燃料的完全　充分燃烧。比较难燃烧的固定碳则下　落到炉膛底部的往复炉排上，继续燃　烧。通过合理地组织二次风，形成合　理的炉内空气动力场，可使草渣中的　大颗粒物及固定碳下落到炉排较前　端，使燃料在炉排上有较长的停留燃　烧时间，保证固定碳的完全充分燃　烧。同时下落的可燃物也对刚刚进入　炉内的废塑料皮有加热引燃作用，有　利于废塑料的及时着火燃烧。而着火　后的废塑料皮很快进入高温主燃区，　形成高温燃料层，为下落在往复炉排　上的大颗粒燃料及固定碳提供良好　的高温燃烧环境，有利于这部分大颗　粒物及固定碳的燃烧及燃烬。　废纸渣通过推料机送入炉内的　往复炉排上。燃料在往复炉排上的燃　烧时间通过调节往复炉排的移动速　度来控制。往复炉排采用倾斜１　５。的　布置方式，燃料从前向后推动前进的　同时有一个下落翻动过程，起到自拨　火作用。　污泥经适当干燥后，可混入废纸　渣一起推到往复炉排上燃烧，但应注　意不要将大块泥团送入炉内，以免大　块泥团无法燃烬。混入的比例可根据　现场燃烧情况调节，混入比例过大，　可能造成炉内燃烧恶化。经调试后按　最佳比例混合燃烧。　由于草渣及废纸渣的挥发物含　量高，固定碳含量比例相对较少，往　复炉的配风与燃煤锅炉也有较大不　同。干燥阶段风量仅占一次风量的　１５％左右，主燃区风量占７５％以上，而　燃烬区风量仅占１０％左右。为了保证　废纸渣挥发分大量集中析出时的充　分燃烧，二次风必须占总风量１５％～　２０％以上。本设计的二次风既可帮助　草渣在炉膛空间的燃烧，也可帮助从　炉排废塑料层析出的挥发分的完全　充分燃烧。在每组二次风喷嘴的总风　道上装有调节阀门，实际运行时可根　据现场燃料的燃烧情况及时调节各　段风量及每组的二次风量。　２．３炉膛结构　草渣和废纸渣挥发物含量都比　较高，草渣采用室燃为主，层燃为辅。　大量可燃物在炉膛悬浮燃烧需要足　够的炉膛空间和一定的炉膛高度，使　可燃物在炉膛内有足够的停留时间。　而废纸渣的主要成分是废塑料，如果　组织不当，很容易生成二恶英等有害　・环境保护・　气体。为符合建设部（（垃圾焚烧炉的　设计规范》要求，本锅炉设计炉膛高　度为７．７ｍ，炉膛宽度为１．６５ｍ，平均　深度为３ｍ，是一个细高型炉膛。经理　论计算，烟气在炉膛内的停留时间大　约２ｓ。　由于所燃烧的燃料均为水分高、　热值低的固体废物，为保证炉膛温度，　上部炉膛布有水冷壁，下部为绝热炉　膛，以减少吸热量，提高炉膛温度。　为了保证喷入炉膛的物料有一　个充分的燃烧空间，在下部炉膛设置　了一个前置炉膛，前置炉膛的前墙布　置物料的抛料装置，物料主要在前置　炉膛内燃烧。前置炉膛顶部的二次风　喷嘴，一方面对草渣燃烧有搅拌混合　作用，另一作用可促使大颗粒可燃物　落到下部炉排上，避免直接飞出炉　膛，造成不完全燃烧损失，降低炉膛　出口处烟气中的飞灰含量，减少对流　受热面的磨损。　由于草渣中的固定碳较难燃烬，　废纸渣也需一个较长的燃烧过程。本　设计采用低而长的绝热后拱，有利于　燃料的燃烬。在后拱出口上部设有一　组二次风喷嘴，这组二次风的作用是　将从后拱出来的高温烟气及从喷料　口下落的燃料吹向前墙处，有利于物　料的干燥着火燃烧，也促使从喷料口　下落的燃料落到炉排前端，增加燃料　在炉排上的燃烧时间，有利于燃料的　燃烧。　２．４锅炉受热面　对于日焚烧量在６０ｔ以下的焚烧　锅炉，我们采用组装结构，上部锅炉　本体采用双锅筒纵向布置。日焚烧量　在６０ｔ以上的焚烧锅炉，我们采用散　装结构，上部锅炉本体根据固体废物　种类采用双锅筒纵向或横向布置。　由于草渣在悬浮燃烧过程中，一　部分颗粒状飞灰及草渣中细灰砂容易　被带出炉膛进入对流受热面。根据对　流受热面飞灰磨损机理，磨损与烟气　速度的三次方成正比。为了防止对流　Ｃｈｉ，ｆｌＩ　Ｐｔｌ　，　Ｐａｐ　ｒ　，ｌｄ　Ｍ２７．Ｓ０　ｈ２００６

　６５　维普资讯 http://www.cqvip.com Ｉ　谜　●环境保护●　受热面的磨损，可根据灰量大小采用　合理的烟速。对于管束的前区和炉膛　部位布嚣检修门，便于清灰和检修，必　要时加装防磨和自动清灰装置。　由于燃料的含水率较高，尾部采　用空气预热器以利于物料的燃烧。物　料燃烧的一次风和二次风均来自空　气预热器产生的热风。为防止空气预　热器的低温腐蚀，采用较高的排烟温　度和热风温度。　２．５烟气的处理和净化　该焚烧系统由于物料决定了其　烟气飞灰量大、颗粒细、重量轻且含　有ＨＣｌ等有害气体，因此对烟气分两　级处理。烟气首先进入半干式脱酸　塔，酸性有害气体在该塔内得到综合　处理，脱酸烟气再进入布袋除尘器进　行处理，然后由烟囱排入大气。　３　焚烧炉的经济效益　临沂锅炉厂研制的造纸工业固　体废物焚烧锅炉已在４０多家企业投　入运行，状况良好。该系统的投运，不　但可以使造纸厂的固体废物得到减　量化、无害化处理，减轻环境污染，减　少固体废物的运输费用，而且还具有　非常显著的节能效果。以日焚烧量　６０ｔ下脚料计，每日可节煤２５ｔ多，按　一年运行时间３００ｄ计算，一年可节煤　７５００ｔ，每吨煤价格按４００元计算，一　年仅节煤效益可达７００万元，运行不　到一年即可收回全部投资。口　参考文献　［１】傅海涛等麦草造纸行业废弃物焚烧　技术探讨［Ｊ】＋能源研究与信息＋２　０　０　６，　（１）：２６～２９．　［２】宋贵良等锅炉计算手册［Ｋ】．沈阳：辽　宁科学技ｌ术出版社，１　９　９　５　［３】汪玉林垃圾发电技术及工程实例　【Ｍ］＋北京：化学工业出版社，２　０　０　３．　【４］张益，赵由才等　生活垃圾焚烧技术　【Ｍ１．北京：化学工业出版社．２　０　００．　收稿Ｅｌ期：２００６－１　０－１　６　８８　华氓簟＊２７喜增刊２００６＃－Ｉ１月　化白泥用于蒸压灰砂砖　

蒸压灰砂砖是南方地区普遍使　用的一种免烧结的建筑材料，以石灰　和砂子为主要原料，可加入着色剂或　Ⅲ¨掺加料，经坯料制备、压制成型、饱和　蒸汽养护而成。在确保达到蒸压灰砂　砖的抗压强度、抗折强度等物理指标　的前提下，按一定的比例，将白泥掺　≮加于砂砖的原料中，制成“自泥砂　砖”。这是白泥资源化利用的一条新　途径，不仅可以大大减轻制浆厂固废　ｉ处理的环保压力，还可以变废为宝，　ｉ　提高制浆厂的效益。　１　苛化白泥分析　南方某制浆厂为ＫＰ法制浆，原料　主要是桉木、杂木及竹子，生产规模为　年产商品浆７万吨，于２００２年对碱回收　ｊ苛化系统进行技改，使用了压滤机、预　挂式真空过滤机等苛化系统新设备，　该厂每年外排白泥量约为３万吨（绝干　量）。白泥水分含量３０％～４Ｏ％。　该制浆厂使用白泥生产工业碳　酸钙时制定的企业标准为：主含量　：（以ＣａＣＯ　计）≥９８％，ｐＨ值（１０％悬　浮液）７．５～９，１０５℃挥发分含量≤０．　３％，盐酸不溶物含量≤Ｏ．１　５％，沉降　：体积≥１．４５ｍＬ／ｇ，白度≥８５％，Ｆｅ含　量≤０．１　５％，Ｍｎ含量≤０．００８％，１２５　入转筒烘干机，用热空气烘干，并经　提升机送到千白泥库暂存，然后与蒸　压灰砂砖的其它原料（砂子、生石灰）　按一定的比例搅拌后送入消化仓，消　化４ｈ后，再经搅拌均匀后送入料仓，　用压砖机制成砖块坯，并叠放于轨道　小车上，输送入蒸压釜内进行高温高　压养护８ｈ，即可生产出成品砖。见图　１。　３　关键设备（设施）的选用　３．１真空洗渣机　预挂式真空过滤机　采用预挂技术，使过滤介质由单　一过滤网变成由过滤网和白泥预挂　层组成。由于预挂层由粒度为４０～５０　ｍ的白泥颗粒构成，因而构成数量　较多的微孔与滤网一起来完成白泥　过滤脱水工作　在真空度较高（一０．　０８ＭＰａ）时，可实现较好的过滤脱水　效果，过滤后白泥含残碱小于０．３％　（以绝干白泥计），水分小于４０％。　３．２转筒烘干机　转筒烘干机用于烘干白泥或砂　子等物料，烘干后的物料含水量可　低干１　０％，并经粉碎打散后形成分散　性良好的粉状物，经运输带送入干　白泥库。