集成化低放可燃固体废物焚烧装置

摘要

本发明涉及一种放射性废物处理技术，具体涉及一种用于处理低放可燃固体废物的集成化焚烧装置。其结构包括废物焚烧系统、烟气冷却净化系统、送排风系统、密闭排灰系统、安全应急系统、冷却水循环系统、压空系统及电气仪表控制系统。其中，所述的废物焚烧系统的烟气进入烟气冷却净化系统进行冷却，经净化设备净化后从烟囱排出；焚烧炉的底部连接密闭排灰系统，将焚烧炉产生的飞灰排至灰桶内；送排风系统的送风机经送风高效过滤器向烟气冷却净化系统输送冷却风，引风机将燃烧炉的烟气从烟气冷却净化系统中抽出并送至烟囱。本发明整体装置紧凑，占地面积小，模块化设计方便安装调试及装置运行，装置操作简便快捷、安全可靠，具有较广阔的应用前景。

说明书

技术领域

本发明涉及一种放射性废物处理技术，具体涉及一种用于处理低放可燃 固体废物的集成化焚烧装置。

背景技术

焚烧可实现大幅减容，降低贮存、运输及处置的费用；有机物转化为无机 物，焚烧产物易于整备、提高最终处置的安全性等优点，在放射性废物处理领 域广泛应用。

在我国的某些核工厂、海军及二炮等单位，其在运行、维护期间产生低放 固体废物，其中大部分为可燃废物，这些废物具有放射性活度低、污染核素种 类单一、废物种类相对简单、废物产生量不大的特点。这些废物如不处理占用 大量库存，同时存在安全隐患，焚烧处理是十分有效的方法。但对于此类废物， 由于废物产生量有限，建设大型焚烧设施从经济性、设备运行维护等方面都不 太适合，故此进行小型集成化低放废物焚烧技术的开发具有意义与必要性。

发明内容

本发明的目的是针对放射性活度低、污染核素种类单一、废物种类相对简 单的可燃固体废物，采用控制空气焚烧处理技术，提供一种集成化低放可燃固 体废物焚烧装置。

本发明的技术方案如下：一种集成化低放可燃固体废物焚烧装置，包括废 物焚烧系统、烟气冷却净化系统、送排风系统、密闭排灰系统、安全应急系统、 冷却水循环系统、压空系统及电气仪表控制系统，其中，所述的废物焚烧系统 包括与焚烧炉连接的料包输送装置，焚烧炉与燃烧炉相连接；所述燃烧炉的烟 气进入烟气冷却净化系统的水冷换热器和空冷器进行冷却，经净化设备净化后 从烟囱排出；焚烧炉的底部连接密闭排灰系统的焚烧炉排灰机构，焚烧炉排灰 机构在排灰密封箱中将焚烧炉产生的飞灰排至灰桶内；送排风系统的送风机经 送风高效过滤器向烟气冷却净化系统的空冷器输送冷却风，引风机将燃烧炉的 烟气从烟气冷却净化系统中抽出并送至烟囱。

进一步，如上所述的集成化低放可燃固体废物焚烧装置，其中，所述的燃 烧炉包括相互连通的水平小炉膛和立式大炉膛，焚烧炉的上部与燃烧炉的水平 小炉膛相连接，焚烧炉设有活动炉排和自动点火装置，焚烧炉炉体为夹套式结 构，燃烧炉设置有助燃油装置。

进一步，如上所述的集成化低放可燃固体废物焚烧装置，其中，所述的烟 气冷却净化系统的净化设备包括依次连接设置的袋滤器、高温高效过滤器、酸 性气吸收器、活性炭吸附器，所述的袋滤器捕集的飞灰通过密闭排灰系统的袋 滤器排灰机构排入灰桶内。

进一步，如上所述的集成化低放可燃固体废物焚烧装置，其中，所述的烟 气冷却净化系统的空冷器加热后的空气被送入焚烧炉中作为助燃空气。

进一步，如上所述的集成化低放可燃固体废物焚烧装置，其中，所述的冷 却水循环系统通过冷却水循环泵将冷却水箱中的冷却水送入水冷换热器和焚烧 炉的水冷夹套中。

进一步，如上所述的集成化低放可燃固体废物焚烧装置，其中，所述的压 空系统由空压机、过滤器、压空缓冲罐组成，用于为废物焚烧系统提供气动动 力源以及为烟气冷却净化系统的袋滤器反吹提供压缩空气。

进一步，如上所述的集成化低放可燃固体废物焚烧装置，其中，所述的安 全应急系统包括与废物焚烧系统的燃烧炉相连接的应急排放阀和应急高温高效 过滤器，与冷却水循环系统相连接的应急水箱，以及应急电源。

进一步，如上所述的集成化低放可燃固体废物焚烧装置，其中，所述的电 气仪表控制系统包括一个对主要电气设备启停实现中控室集中控制的集中电气 控制柜，一个对现场设备实现就地控制的电气控制箱，一个对运行数据的计算 机采集与显示以及程序控制的集中中控台。

本发明的有益效果如下：本发明采用控制空气焚烧技术，进行焚烧系统整 体工艺设计，设计处理能力为20～30kg/h，批量间歇式模式运行，不设置前处 理工序，废物加料、点火、起炉过程安全方便快捷，配置完整的烟气冷却、净 化工艺及安全应急系统，保证烟气达标排放。同时配置适宜的控制系统，保证 系统安全稳定运行。进行焚烧装置整体集成模块化设计布置，确保设备功能的 前提下实现整体装置紧凑占地面积小（从常规的近千平米变为小于一百平米）、 设备安装容易工作量小、建设周期短、操作运行简便、维护方便、整体投资大 幅降低等优点。本装置通过改装还可作为车载应急装备，以满足事故应急时废 物焚烧减容需求。本装置运行安全稳定，燃烧完全、排放达到了标准要求。

附图说明

图1为本发明的系统流程示意图；

图2为焚烧炉与燃烧炉的结构示意图；

图3为图2中A-A的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施过程对本发明进行详细的描述。

本发明所提供的集成化低放可燃固体废物焚烧装置由废物焚烧系统、烟气 冷却净化系统、送排风系统、密闭排灰系统、安全应急系统、冷却水循环系统、 压空系统及电气仪表控制系统等组成。

该装置整体占地面积约80平米，设备集成模块化布置。装置采用控制空气 焚烧工艺，可间歇或连续运行，废物无需前处理，只要废物包装体满足进料尺 寸即可进行辐射；烟气净化采用干法净化，在运行过程中不产生工艺废液；装 置采用冷却水闭路循环冷却，基本无需补充冷却水。装置运行控制实现计算机 控制，运行工况实时监控。

如图1所示，集成化低放可燃固体废物焚烧装置的各系统结构组成如下：

（1）废物焚烧系统：主要由料包输送装置、焚烧炉、燃烧炉、焚烧炉自动 点火装置、燃烧炉助燃油装置（输油泵、储油箱、燃烧器）等组成。其中核心 为焚烧炉及燃烧炉。

如图2、图3所示，焚烧炉2是焚烧系统的核心设备，料层自上而下可大致 分为预热层、热解层、烧焦和灰层。其中，废物在热解层中受热分解产生挥发 性燃气（包括气体和焦油雾）和热解焦，而在烧焦和灰层中利用空气助燃将热 解完的废物烧灼成灰，灰分则进入焚烧炉排灰装置。焚烧炉整体主要由密闭进 料阀、炉体、炉排等几部分组成。其中，进料阀1由翻盖阀、插板阀及推料阀 构成，通过气缸驱动实现进料口的开闭与进料，翻盖阀与料包输送装置相连， 插板阀与炉体连接，推料阀推动废物袋进入热解炉中。炉体的总体结构为立式 圆柱形炉体，在炉体下段设有活动炉排、一次风进风口、自动点火装置，炉体 下口与排灰翻板相连；炉体整体设计是水冷空冷结合夹套式结构；另外，为了 降低灰中的残炭量，焚烧炉设计了活动炉排，炉排分别由两个半圆炉排片组成， 可小角度晃动或大角度转动。

燃烧炉5是为可燃气、焦油雾提供高温燃烧的设备。其中，可燃气燃烧的 完全与否，是直接影响后续工艺设备能否正常运行的主要因素，是工艺技术指 标能否达标的根本保证。燃烧炉由炉体、耐火材料、保温材料及燃油燃烧器等 部分组成，炉体由水平小炉膛及立式大炉膛构成，焚烧炉2的上部与燃烧炉5 的水平小炉膛相连接，立式大炉膛上方设有排放阀4。其中，燃油燃烧器3为常 供风式，防止热辐射及回火对燃烧器的损坏，燃烧器设置于小炉膛内，提供快 速升温的高温焚烧区，实现对可燃气的高温燃烧与温度补偿调节；耐火材料选 用高铝材料制成，能耐长期1300℃的使用；另外，为燃烧炉配套设置了助燃油 装置，实现助燃柴油的自动输送、储存及供应。

（2）烟气冷却净化系统：由列管式水冷换热器、空冷器、袋滤器、高温高 效过滤器、酸性气吸收器、活性炭吸附器等组成。

烟气冷却采用水冷及空冷相结合进行烟气冷却，将850℃以上的高温烟气冷 却至200℃以下，空冷器加热后的空气送入焚烧炉中作为助燃空气使用。烟气净 化采用干法净化工艺，由预过滤-高效过滤-干法除酸-活性炭吸附组成，保证尾 气达标排放，同时不产生放射性废液。预过滤采用袋滤器进行烟气过滤；高效 过滤选用耐200℃的高效滤芯；采用酸气吸附剂床进行烟气除酸；采用活性炭床 进行二噁英及重金属等的吸附过滤。

（3）送排风系统：由送风机、送风高效过滤器与引风机组成，风机均为离 心风机。其中，引风机用于将烟气从焚烧系统中抽出送入烟囱排放，同时保证 整个焚烧系统内部为负压，防止放射性及有毒有害物质向环境泄露；送风机用 于空冷器冷却风的供给及为焚烧炉提供助燃空气，为防止放射性气体外泄同时 设置送风高效过滤器。

（4）密闭排灰系统：由灰桶、排灰密封箱、焚烧炉排灰机构、袋滤器排灰 机构组成。灰桶送入密封箱中的排灰机构，移至焚烧炉底密封对接，开启排灰 阀进行排灰，同时袋滤器捕集的飞灰通过袋滤器排灰装置也排入至灰桶中一并 装桶移出。整个排灰过程为密闭隔离遥控操作，除上灰桶盖需通过手套操作外， 实现自动联锁控制。

（5）安全应急系统：由应急排放阀、应急高温高效过滤器、应急水箱、应 急电源等组成，应急排放阀和应急高温高效过滤器与废物焚烧系统的燃烧炉相 连接，应急水箱与冷却水循环系统相连接，可保证断电失水等异常情况下的装 置安全停炉。

（6）冷却水循环系统：由冷却水循环泵、储水箱、冷却水箱、冷却水密闭 循环冷却装置等组成，用于焚烧烟气冷却和保护设备所需冷却水的供给。整个 冷却水循环系统为闭路循环，冷却水循环泵将冷却水箱中的冷却水送入列管式 水冷换热器和热解炉的水冷夹套中，吸热升温后的热水则进入储水箱中；冷却 后的水又回到冷却水箱中继续循环使用。在正常运行过程中不需要补充冷却水。

（7）压空系统：由空压机、过滤器、压空缓冲罐组成，用于为焚烧系统提 供气动动力源以及为袋滤器反吹提供压缩空气。

（8）电气仪表控制系统：设置一个集中电气控制柜对主要电气设备启停实 现中控室集中控制；现场设置一个电气控制箱对某些现场设备实现就地控制。 设置一个集中中控台实现对运行数据的计算机采集与显示以及程序控制，同时 设置现场摄像头采集与中控室监视器显示对运行工况进行监视等功能；对温度、 流量、压力、压差、液位等参数采用远传仪表、变送器输出、控制台集中显示。 焚烧装置主要的测量参数包括焚烧炉温度、燃烧炉温度、袋滤器温度、高效过 滤器温度、冷却水温度、水冷器温度以及一、二次风流量、炉底负压、袋滤器 前后压差、高效过滤器压差、系统总负压、水泵后压力、水箱及油箱液位等， 同时需在加料、排灰等操作设置联锁控制系统。

通过在某单位的实际应用表明，焚烧装置工艺及设备可行，装置运行安全 稳定，燃烧完全、经检测排放物指标均达到了标准要求。本发明在保证装置技 术性能的前提下，为不产生放射性废液，采用干法净化工艺，省去湿法吸收设 备，其余设备尺寸适当减小，并大幅减少设备联接管道；同时，基于可将此装 置应用于移动车载应急使用，需满足车载设备布置占地小的需求，将系统装置 按功能划分系统，各系统模块化设计，然后将系统集成成整体装置，实现类似 标准化配置。这种创新的集成化焚烧装置大幅减少了占地；模块化设计方便安 装调试及装置运行，缩短了建设周期；装置操作简便快捷、维护维修方便、安 全可靠，减少了整体投资，具有较广阔的应用前景。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发 明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及 其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。