一种前置式固废热解协同有机废液解耦燃烧氮排放装置及其方法

本发明涉及危险废物焚烧烟气污染治理装置及其方法，尤其涉及一种前置式固废热解协同有机废液解耦燃烧氮排放装置及其方法。

背景技术：

1、危险固废主流处置方式为高温回转窑 / 流化床焚烧，高氮危废焚烧过程热力型nox、燃料型 nox大量生成，现有环保标准对危废焚烧烟气氮氧化物排放限值持续收紧，常规配套脱硝工艺存在明显短板。

2、目前主流脱硝技术分为 scr、sncr 两类：scr 催化剂最佳反应温度 350~500℃，但危废焚烧烟气需经急冷塔由 550℃快速降至 180~200℃，烟气温区无法匹配 scr 运行条件，无法直接应用；sncr 依靠氨水、尿素作为还原剂，脱硝效率上限低，高氮危废焚烧工况下难以实现超低排放，同时存在氨逃逸、氨水储存输送腐蚀、药剂运行成本高等问题。

3、比如，解耦燃烧脱硝专利（cn113262615a、cn112097264a）均仅依靠有机废液单一套解耦燃烧实现脱硝，未利用固废自身组分进行源头控氮：高氮固废直接完全燃烧瞬间大量生成 nox，仅依靠后端废液还原处理负荷极大；一步式脱硝工艺中大量高脱硝活性焦油组分直接燃烧消耗，单位质量有机废液 nox脱除能力大幅降低；同时现有方案热解、补热依赖外部天然气 / 柴油辅热，系统能耗高；未区分高盐、低盐有机废液，高盐废液高温下无机盐熔融易造成炉膛结渣、堵塞喷枪与烟道，设备连续运行稳定性差。

4、 综上，现有危废焚烧脱硝技术存在 nox源头生成量大、仅依靠废液后端脱硝负荷高、药剂成本高、废液利用不充分、系统辅热能耗高、高盐废液易结渣堵炉等缺陷，亟需开发一种前置固废热解源头预脱硝 + 有机废液两级解耦深度脱硝复合工艺，依托后端高温烟气回流供热实现节能，双重还原组分协同脱除 nox，兼顾高 / 低盐废液适配、以废治废的超低氮焚烧脱硝一体化装置与工艺。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种前置固废热解协同有机废液解耦燃烧超低氮排放装置及处理方法，以高氮固废自身热解还原气完成源头预脱硝，再以工业废弃有机废液替代氨水、尿素完成后端深度脱硝，形成双重解耦脱硝复合体系；固废热解热源取自二级脱硝高温烟气回流，取消大量外部辅助燃料；通过 “固废贫温热解预脱硝、废液贫氧裂解脱硝、高温燃尽深度脱硝” 三步反应，最大化固废热解气、废液裂解焦油两类高活性还原剂的脱硝潜力，从源头削减 nox生成、后端深度脱除残余 nox，稳定实现 nox超低排放；同时一级废液脱硝单元分区处理高盐废液，解决盐熔融结渣难题，废液燃烧产热进一步降低系统能耗，真正实现固废、有机废液两类危废协同处置、以废治废。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、本发明第一方面提供一种前置固废热解协同有机废液解耦燃烧超低氮排放装置，包括固废热解模块、固废高温燃烧模块、有机废液裂解脱硝模块、气体完全燃烧深度脱硝模块、余热回收模块、烟气快速急冷模块、尾气净化模块与烟囱； 所述固废热解模块设置固废进料口、热解还原气出口、高温回流烟气进口、低温渣料出口；所述气体完全燃烧深度脱硝模块开设高温烟气回流管路连通固废热解模块的高温回流烟气进口，通过间接换热为固废热解提供全部热源，无需额外辅热；所述固废热解模块的热解还原气出口连通固废高温燃烧模块炉膛火焰还原区；所述固废热解模块低温渣料出口对接固废高温燃烧模块进料口；所述固废高温燃烧模块设置一次补风口、高温烟气出口，空气过量系数控制为 1.1~1.2；所述固废高温燃烧模块高温烟气出口连通有机废液裂解脱硝模块烟气进口； 所述有机废液裂解脱硝模块侧壁设置废液雾化喷枪组、烟气进口，底部设置固态排渣口，顶部设置还原组分混合气出口；有机废液裂解脱硝模块内部分上下分区：下部低温脱盐区、上部高温脱硝裂解区；废液雾化喷枪分为两组，一组对准下部低温脱盐区喷射高盐有机废液，一组对准上部高温脱硝裂解区喷射低盐 / 无盐有机废液； 所述气体完全燃烧深度脱硝模块侧壁设置二次补风口、辅助燃料燃烧器接口，底部进气口连通有机废液裂解脱硝模块还原组分混合气出口；气体完全燃烧深度脱硝模块烟气出口分两路：一路通过高温回流管路连通固废热解模块换热供热，另一路连通余热回收模块回收热量； 所述余热回收模块、烟气快速急冷模块、尾气净化模块、烟囱依次管路连通。

4、本发明第二方面提供一种前置固废热解协同有机废液解耦燃烧超低氮排放处理方法，采用上述装置，包含以下核心步骤： （1）高氮固废贫温热解供热阶段：高氮危险固废送入固废热解模块，由气体完全燃烧深度脱硝模块引出 1100℃以上高温烟气进入热解单元换热腔，间接换热为固废热解提供全部热源，热解模块内部维持隔绝空气、氧含量＜0.5%的贫氧氛围，热解温度稳定控制 600~750℃；高氮固废受热发生热解反应，生成富含小分子焦油、co、h2、ch4的热解还原气，同时产出多孔热解半焦渣料；热解还原气全部通入固废高温燃烧炉膛火焰还原区，热解半焦渣料送入固废高温燃烧模块进行氧化燃烧；回流换热后降温至 700~800℃的烟气回流至二级脱硝模块入口，不参与热解反应、不稀释还原气浓度。（2）固废炉膛预脱硝燃烧阶段：热解半焦渣料在固废高温燃烧模块通入一次空气充分燃烧，空气过量系数维持 1.1~1.2；热解还原气喷入炉膛燃烧高温区，在固废氧化生成燃料型、热力型 nox的同步，还原气内 co、h2、焦油组分即时与初生 nox发生还原反应，完成第一级源头预脱硝，可削减 30%~45% 初始 nox生成量；炉膛产出携带残余低浓度 nox的高温烟气送入有机废液裂解脱硝模块。 （3）有机废液贫氧裂解脱硝阶段：高温焚烧烟气进入有机废液裂解脱硝模块，单元内部维持缺氧贫氧环境，烟气氧含量稳定控制 0-3%；根据废液含盐特性分区域喷入高压雾化有机废液：下部低温脱盐区喷入高盐废液，区域温度控制低于无机盐熔融温度，无机盐颗粒沉降由底部排渣口连续排出，避免盐分带入后端熔融结垢；上部高温区喷入低盐 / 无盐废液，温度维持 850℃以上保障裂解与脱硝活性；一部分有机废液直接与残余 nox发生还原反应转化为 n2，未参与脱硝的有机废液受热热裂解，生成脱硝活性更强的小分子焦油、co、h2、ch4等还原性组分。

5、1）固废热解单元反应： 热解焦油直接还原 nox：

6、no+cxhyoz+o2→n2+co2+h2o

7、2）有机废液热裂解生成高活性还原组分：

8、cahboc→cdheof(小分子焦油)+co+co2+h2+ch4

9、3）高温燃尽深度脱硝阶段：携带焦油、气态还原物的混合烟气送入气体完全燃烧深度脱硝模块，通入二次空气补氧，单元炉膛温度稳定维持 1100℃以上，烟气停留时间不低于 2s；固废热解未完全消耗的微量 nox、一级废液脱硝残留 nox，在高温环境下被废液裂解焦油、co、h2、甲烷持续深度还原；同时高温强氧化环境彻底分解烟气残留有机物与二噁英；模块高温烟气分两路分配：一路回流至固废热解模块换热供热，回收余热大幅减少天然气、柴油辅助燃料投加量；另一路送入余热回收系统产汽/产热。二级脱硝深度还原反应：

10、焦油还原 no：

11、no+cahboc+o2→n2+co2+h2o

12、一氧化碳还原no：

13、co+no→co2+1/2n2

14、氢气还原 no：

15、h2+no→h2o+1/2n2

16、甲烷还原 no：

17、ch4+4no→co2+2h2o+2n2

18、全部还原组分完全燃烧放热反应：

19、cahboc+o2→co2+h2o

20、2co+o2→2co2

21、2h2+o2→2h2o

22、ch4+2o2→co2+2h2o

23、4）烟气急冷与末端净化阶段：气体完全燃烧深度脱硝模块分出的工艺烟气送入余热回收模块，回收热量降温至 550-600℃；随后进入烟气急冷模块，1-2s 内快速骤冷至180-200℃，跨过二噁英易合成温区，抑制二噁英再次生成；低温烟气送入烟气净化模块，脱除 hcl、so2、粉尘等污染物，达标洁净尾气由烟囱排入大气。

24、进一步地，针对低盐 / 无盐有机废液，仅启用上部高温区废液喷枪，一级脱硝裂解区整体温度≥850℃，关闭下部高盐废液喷枪；针对高盐有机废液，下部低温脱盐区温度控制低于废液内无机盐灰熔融温度（常规 nacl、kcl 体系控制低于 800℃），控制区内烟气流速低于含盐颗粒自由沉降速度，保证盐颗粒沉降分离；同步混投两类废液时，高盐废液喷入下部低温区，低盐废液喷入上部高温区，分区独立反应，兼顾脱盐与脱硝效率。

25、进一步地，有机废液裂解脱硝模块为缺氧氛围，氧含量严格控制 0-3%，避免氧气过量导致有机废液完全燃烧，丧失还原 nox的能力；若氧含量高于 3%，废液直接氧化放热，裂解焦油产量大幅下降，脱硝效率显著衰减。

26、进一步地，气体完全燃烧深度脱硝模块兼具深度脱硝、有机物彻底焚毁、二噁英分解三重功能，温度≥1100℃、停留时间≥2s 可保证微量有机污染物完全分解，满足危废焚烧二噁英排放管控要求；回流烟气换热后温度降至 700~800℃送入固废热解单元，换热后烟气返回二级脱硝入口，不额外增加尾气总量。

27、本发明相比现有技术具有以下有益效果：

28、本发明采用两级解耦脱硝复合架构：第一级为固废自身解耦燃烧预脱硝，高氮固废先进入热解单元，依靠后端二级脱硝高温回流烟气供热实现贫温热解，产出富 co、h2、焦油的固态 / 气态还原组分，全部送回固废高温燃烧炉膛，在燃烧阶段提前还原燃烧生成的nox，从源头削减 nox生成量；第二级为有机废液分级解耦深度脱硝，炉膛出口残余 nox烟气送入有机废液裂解脱硝模块，贫氧条件下雾化有机废液直接还原部分 nox，未反应废液热裂解生成高活性小分子焦油、还原气体；携带还原组分的烟气进入二级高温燃尽脱硝单元，裂解产物进一步深度脱除剩余 nox，同时 1100℃以上高温彻底分解二噁英与残留有机物。本发明双重利用固废热解还原气 + 废弃有机废液作为脱硝还原剂，完全舍弃氨水、尿素等脱硝药剂，实现固废、有机废液两类危废协同处置；固废热解热源取自后端高温烟气回流，大幅降低系统辅助燃料消耗；两级解耦脱硝叠加作用显著提升 nox脱除效率，适配高氮固废焚烧工况，稳定实现超低 nox排放，兼具环保与显著经济运行优势。

29、本发明显著特点如下：

30、1.双重解耦脱硝，源头控氮 + 后端深度脱除，脱硝效率大幅提升 新增前置高氮固废热解预脱硝工序，利用固废自身热解产生的焦油、co、h2在燃烧炉膛同步还原初生 nox，从源头削减 30%~45% nox生成量，大幅降低后端有机废液脱硝负荷；再通过有机废液两级解耦燃烧完成残余 nox深度脱除，双重还原组分协同作用，相比仅依靠废液脱硝的现有方案，同等废液投加量下总脱硝效率提升 20% 以上，高氮固废工况可稳定实现 nox超低排放。

31、2.余热回流自给供热，大幅降低辅助燃料消耗 固废热解热源不再依赖天然气、柴油外部燃烧机，全部取自后端二级脱硝 1100℃以上高温烟气间接换热，回收焚烧余热，减少系统辅助燃料投加量 40% 以上，降低全厂运行能耗与药剂成本。

32、3.完全以废治废，全程无氨脱硝，消除氨逃逸风险 先后利用高氮固废热解还原气、废弃有机废液两类危废作为脱硝还原剂，完全替代氨水、尿素脱硝药剂，消除氨逃逸、药剂储存腐蚀、采购运输成本；同步协同处置固态危废、有机废液两类废弃物，资源化利用程度显著提高。

33、4.高低盐废液分区适配，解决高盐废液结渣堵炉痛点 一级废液裂解脱硝单元设置上下分区，高盐废液喷入下部低温脱盐区，无机盐低温沉降分离排出，避免盐分高温熔融粘附炉壁、堵塞喷枪烟道；上部高温区保障低盐废液裂解脱硝效率，可同时协同处置高盐、低盐混合有机废液，装置适用范围更广、连续运行周期更长。

34、5.一体化集成多单元功能，改造适配性强 整套系统集成固废热解预脱硝、废液分级脱硝、高温二噁英分解、余热回收、烟气急冷净化功能，无需额外增设独立脱硝反应器；可在现有回转窑 / 流化床危废焚烧生产线基础上增设固废热解单元、高温回流管路完成升级改造，主体焚烧设备无需更换，改造投资低，工业化落地可行性高。