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廢氣廢液焚燒裝置的設(shè)計與工業(yè)應(yīng)用

文檔作者：羅秀朋周皓董志明文檔來源：北京航天動力研究所		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年05月12日
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580 化工機(jī)械2015焦
廢氣廢液焚燒裝置的設(shè)計與工業(yè)應(yīng)用
羅秀朋+ 周皓董志明
(北京航天動力研究所)
摘要設(shè)計出一套用于處理蛋氨酸生產(chǎn)過程中產(chǎn)生廢氣廢液的焚燒裝置，并重點分析了其設(shè)計原則。
關(guān)鍵詞焚燒裝置廢氣廢液蛋氨酸
中圖分類號TQ054 文獻(xiàn)標(biāo)識碼B 文章編號0254_6094(2015)04-0580m3
隨著工業(yè)化迅猛發(fā)展，各種生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生的
有機(jī)廢氣廢液增多，對環(huán)境的污染嚴(yán)重，環(huán)保壓力
增大。廢氣廢液的處理方法很多，而焚燒法對有
機(jī)廢氣廢液的去除率可以達(dá)到99．99％以上，同
時可以回收熱量¨’“，是一種高效而經(jīng)濟(jì)的處理
方式。焚燒法處理廢氣廢液的核心設(shè)備是焚燒裝
置，筆者提出了針對處理有機(jī)廢氣廢液焚燒裝置
的設(shè)計理念，并對其設(shè)計原則做出分析。
1 焚燒工藝與設(shè)計理念
焚燒法處理有機(jī)廢氣廢液的關(guān)鍵是焚燒溫度
的確定和焚燒裝置的設(shè)計，焚燒廢氣廢液的工藝
流程如圖1所示。
圖1 焚燒法處理廢氣廢液工藝流程框圖
焚燒溫度的確定需由廢氣廢液的組分確定。
}羅秀朋，男，1984年12月生，工程師。北京市，100076。
大多數(shù)有機(jī)廢氣廢液的焚燒溫度范圍在800～
1 200℃，如廢氣脫臭處理焚燒溫度取800～950℃
為宜。
焚燒裝置主要分為燃燒器和焚燒爐兩部分，
筆者提出的設(shè)計理念為：燃燒器提供穩(wěn)定燃燒的
熱源，保證有機(jī)廢氣廢液的焚燒溫度，確保有機(jī)廢
氣廢液的焚燒去除率在99．99％以上。由于環(huán)保
要求日益增高，尤其對氮氧化物的控制，故要求盡
量采用低NO。燃燒器。低NO，燃燒器的設(shè)計主
要是通過降低中心火焰區(qū)溫度不高于1 500。C。
采用的設(shè)計方法有燃料分級、空氣分級以及縮小
高溫區(qū)火焰等。燃燒器的主燃料要求熱值不低于
33．50MJ，并且燃料源穩(wěn)定，火焰燃燒穩(wěn)定，保證
燃燒裝置能夠安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。
焚燒爐主要作用是提供足夠的停留時間，保
證廢氣廢液焚燒，達(dá)到無害化排放。焚燒爐分為
臥式、立式以及“L”型等爐型，可針對不同的有機(jī)
廢氣廢液選用不同爐型。為配合燃燒器，降低
NO，的排放，焚燒爐上可以設(shè)置空氣口，作為燃盡
風(fēng)，對風(fēng)進(jìn)行分級?？諝獾耐ㄈ胛恢眯枰紤]整
個爐膛的熱量均勻性，以保證爐內(nèi)熱量的均勻性
和流場的穩(wěn)定性。
2 設(shè)計原則
焚燒爐設(shè)計原則主要考慮有機(jī)廢氣廢液的焚
燒去除率和排煙指標(biāo)。具體的設(shè)計參數(shù)有焚燒溫
度、停留時間、腐蝕溫度、爐內(nèi)的溫度場流場以及
焚燒爐的襯里等。
萬方數(shù)據(jù)
第42卷第4期化工機(jī)械581
焚燒溫度設(shè)定為能夠保證有機(jī)廢氣廢液中的
有害組分被完全分解破壞的范圍。一般提高焚燒
溫度有利于有機(jī)廢氣廢液的分解破壞，但會增加
燃料消耗量，且高于l 500℃以后，會增加煙氣中
的氮氧化物，引起二次污染。筆者認(rèn)為焚燒溫度
比有機(jī)廢氣廢液中有害組分的著火溫度或分解溫
度高出50～100℃為宜。
停留時間主要為保證有機(jī)廢氣廢液在焚燒爐
內(nèi)可以焚燒干凈，達(dá)到無害化排放。設(shè)計上采用
爐膛有效體積法。
焚燒爐爐膛的有效體積按容積熱負(fù)荷計算式
選取，即：
式中q．——容積熱負(fù)荷，kw／m3；
Q——熱負(fù)荷，kJ／s或kW；
y——焚燒爐有效體積，m 3。
參數(shù)q．．一般取230～300kW／m3。
含水量少時，也可取350～465kW／m3。
停留時間t的計算式為：
h h h×F y
扛i 2巧／2了2百∞ U。， 穢． 穢．
式中F——焚燒爐爐膛截面積，m2；
h——焚燒爐高度或長度，m；
t——停留時間，s；
有機(jī)廢液
(2)
口。——焚燒爐實際煙氣量，m3／s；
山——焚燒爐爐膛內(nèi)實際煙氣流速，m／s。
腐蝕溫度要高于煙氣的露點腐蝕溫度，保證
焚燒爐爐殼的抗腐蝕能力。但也不可過高，否則
會引起殼體變形，同時散熱過多，燃料耗量過大。
焚燒爐爐膛內(nèi)的溫度場、流場要求保持穩(wěn)定，
不要出現(xiàn)過大波動。為提高爐內(nèi)煙氣溫度場和流
場的穩(wěn)定，可以在爐內(nèi)設(shè)置擋火墻，調(diào)整煙氣在爐
內(nèi)的流場。
焚燒爐襯里的設(shè)計需根據(jù)爐膛的溫度高低選
用能夠承受焚燒溫度的耐火材料以及隔熱材料，
同時應(yīng)注意有機(jī)廢氣廢液和焚燒后的煙氣對耐火
材料的腐蝕問題‘3。。燃燒后的煙氣中含鹽堿時，
需要選用電镕耐火材料；焚燒有機(jī)廢液含堿時，需
要考慮鉻鎂、高鋁質(zhì)耐火材料。襯里的設(shè)計需要
考慮爐襯的整體結(jié)構(gòu)和支托架的耐熱、耐腐蝕性。
合理的襯里設(shè)計能夠提高焚燒爐襯里的使用壽
命，保證焚燒爐整體運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性和可靠
性。
3工業(yè)應(yīng)用
基于筆者提出的焚燒裝置設(shè)計理念，在國內(nèi)
某蛋氨酸生產(chǎn)企業(yè)設(shè)計投建了一套廢氣廢液焚燒
裝置。該企業(yè)蛋氨酸生產(chǎn)線產(chǎn)生的廢氣廢液參數(shù)
見表l。
表l 某蛋氨酸生產(chǎn)線廢氣廢液參數(shù)
3．1 焚燒爐爐體設(shè)計
焚燒爐的具體設(shè)計如圖2所示，焚燒爐爐體
上設(shè)置了3處廢棄物處置口，從上到下依次是：1。
處理五單元廢液、24處理五單元連續(xù)廢氣和3。處
理三單元開車廢氣。
焚燒爐的有效體積按容積熱負(fù)荷計算式進(jìn)行
計算，同時用停留時間計算式進(jìn)行驗證，最終確定
有效體積為85m3。
焚燒爐操作溫度設(shè)定1 200±50℃，可以將廢
棄物完全焚燒干凈，排煙指標(biāo)達(dá)到國家環(huán)保要求。
考慮到硫化氫的露點腐蝕，設(shè)計焚燒爐外壁
溫度不低于150℃，同時考慮到高溫硫化腐蝕以
及爐殼材料的強(qiáng)度，最高壁溫一般控制在250℃
以下。由于殼體對壁溫要求嚴(yán)格，為保證不受環(huán)
境因素影響，設(shè)計可調(diào)溫的全封閉式防雨罩將焚
燒爐完全包裹。
由于風(fēng)量波動、氣流湍流的不均勻性和輻射
強(qiáng)度不同，焚燒爐上部與燃燒器連接部位溫度接
近1 500。E，而加入廢棄物后，爐膛溫度在整個下
半部位會趨于穩(wěn)定，故對耐火襯里的選擇需分區(qū)
域考慮。本臺焚燒爐上部選取的耐火磚為剛玉
磚。剛玉磚具有純度高、強(qiáng)度大、耐高溫、抗腐蝕
及抗熱震等性能。焚燒爐下部選取重質(zhì)高鋁磚
Lz．75，其AI，O，含量不低于75％，具體性能參數(shù)
萬方數(shù)據(jù)
582 化工機(jī)械2015焦
＼防i：1：i罩!
＼爐殼殼體；
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圖2 焚燒爐設(shè)計簡圖
滿足標(biāo)準(zhǔn)GB／T 2988．2004。整個焚燒爐襯里的
隔熱層都選取輕質(zhì)高鋁磚，型號LGl40-1．0，具體
性能參數(shù)滿足GB／T 3995．2006。
3．2燃燒器設(shè)計
通過熱力計算，正常工況需要天然氣的伴燒
量是250Nm3／h，焚燒爐襯里的烘干所需最大天然
氣量是500Nm3／h。燃燒器需要處理的廢棄物有：
4。三單元連續(xù)廢氣，5。三單元停車廢氣，64二、四
單元連續(xù)廢氣和7。四單元廢液。燃燒器具體設(shè)
計如圖3所示。這種結(jié)構(gòu)能夠保證主火焰區(qū)的穩(wěn)
定燃燒，提高裝置運(yùn)行的安全性和可靠性；能夠保
證廢氣、廢液的完全焚燒分解；能夠使主火焰區(qū)溫
度不至于過高，降低氮氧化物等有害氣體產(chǎn)生。
組合槍
圖3 燃燒器設(shè)計簡圖
4 結(jié)束語
立式焚燒裝置對不同熱值的廢氣、廢液進(jìn)行
分區(qū)域布置。燃燒器采用多槍設(shè)計理念，助燃空
氣采用分級配風(fēng)。該焚燒裝置具有高效、環(huán)保、可
操作性強(qiáng)以及對工況的匹配性好等優(yōu)點。焚燒裝
置正式投入運(yùn)行四年多以來狀況良好，處理量可
長期維持滿負(fù)荷，環(huán)評數(shù)據(jù)達(dá)到GB 16297—1996
和GB 18484-2001標(biāo)準(zhǔn)要求，為當(dāng)?shù)氐沫h(huán)保事業(yè)
做出了突出貢獻(xiàn)，同時對相關(guān)領(lǐng)域的廢氣廢液處
理具有指導(dǎo)和借鑒意義。
參考文獻(xiàn)
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(上接第576頁)
國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010．
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萬方數(shù)據(jù)

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