CN102338390A

CN102338390A - 一种直燃蓄热式焚烧处理装置以及处理方法

Info

Publication number: CN102338390A
Application number: CN2011101926259A
Authority: CN
Inventors: 钱世良; 杨朋辉; 刘恩成
Original assignee: XI'AN BAOYU THERMAL ELECTROMECHANICAL CO Ltd
Current assignee: XI'AN BAOYU THERMAL ELECTROMECHANICAL CO Ltd
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2011-07-11
Publication date: 2012-02-01

Abstract

本发明公开了一种直燃蓄热式焚烧处理装置，包括直流焚烧炉，所述直流焚烧炉的炉膛内部和炉膛壁设有由蓄热材料形成的隔离墙，将所述炉膛分为燃烧区、主燃室、燃尽区以及废气通道，其中，所述主燃室和燃尽区之间设有蓄热材料做成的孔墙，当废气从废气通道之中进入到点燃区被点燃，高流速的废气进入燃烧室中，遇到上述孔墙后被反弹，气流折回，与新进的气流混合在一起形成混流状态；烟气通过孔墙被整流后进入燃尽区之中。此外，本发明还公开了一种直燃蓄热式焚烧处理装置的处理方法。

Description

一种直燃蓄热式焚烧处理装置以及处理方法

技术领域

本发明涉及一种焚烧处理装置，是一种节能型高效废气废水处理装置，属于环保设备领域。

背景技术

近年来，覆铜板制造技术飞速发展，覆铜板生产过程产生的有机废气会对环境造成污染。近年来国家对环保的要求越来越严格，有机废气的治理是覆铜板制造商需要解决的重要任务。当前电子行业间的竞争空前激烈，这就对覆铜板生产提出了更高的要求，覆铜板制造商为提升竞争力，最大限度地解决环保、节能降耗，降低成本已经成了覆铜板制造商和设备提供商共同的课题。

生产纸基板时，从卧式上胶机中排出的废气中含有大量的有机溶剂甲醇和少量的酚醛树脂低分子挥发物等；生产布基板时，从上胶机排出来的废气中含有大量的有机溶剂丙酮、DMF和少量的低分子化合物等，这些废气统称为有机废气。制造覆铜板生产所需的酚醛树脂过程中所产生的大量含酚废水。这些废气、废水被直接排放到环境中，将会对环境造成了很大的危害，形成污染。

有机废气的常用处理方法为催化燃烧法和焚烧法，覆铜板行业有机废气的处理办法主要是焚烧法，目前国内已有不少生产厂家配备了老式直燃式废气焚烧炉，虽然它们对废气中的可燃有机物进行了焚烧，但是由于它炉膛内部结构的不合理性使燃烧不充分，并且大多数这种老式直燃式废气焚烧炉节能效果也不好，在正常生产中，老式直燃式废气焚烧炉还需要燃烧大量的燃油，或燃气作为热能补充，有的耗油量高达60--80kg/h，给使用者带来了沉重的经济负担，加大了产品的生产成本。最近出现了一种新型的蓄热式焚烧炉RTO，它在节能方面有了很大的提高，但是它存在很多缺点：1.RTO供热有脉冲；2.RTO结构庞大复杂；3.RTO的蓄热陶瓷要定期更换，维护费用高；4.RTO的蓄热部分要经常清理。

含酚废水的常用处理方法为活性污泥法(曝气池生化处理)和焚烧法。活性污泥法是一种化学法和生物法的结合处理办法，由于工艺废水中含酚浓度太高，能使生物中毒死亡，所以先进行一级处理，在酸性条件下所合成线性低分子酚醛树脂，然后再进行生化处理。但在这个过程中生化处理中所用的微生物，生活环境要求比较苛刻，容易死亡，并且这种微生物要经过培养期、生长期、成熟期这三个阶段，周期时间较长。这种活性污泥法成本高、周期长是目前厂商最头疼的事。

焚烧法是目前对高浓度含酚工艺废水另一种处理方法。常用的方式是用喷枪雾化后喷入锅炉里进行焚烧净化处理。燃后转化成CO2和水汽，排向大气；但是这种焚烧处理方式也有它的缺点：1.由于煤灰喷枪头容易堵塞；2.处理废水时会增加煤或煤气的供给量，增加了处理成本。

发明内容

本发明针对现有的设备的缺点，提供一种直燃蓄热式焚烧处理装置，其能够解决现有的覆铜板制造过程中产生的有机废气、废水，在处理过程中耗能过大的技术缺点。此外，本发明还公开了一种处理方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种直燃蓄热式焚烧处理装置，包括直流焚烧炉，所述直流焚烧炉的炉膛内部和炉膛壁设有由蓄热材料形成的隔离墙，将所述炉膛分为燃烧区、主燃室、燃尽区以及废气通道，其中，所述主燃室和燃尽区之间设有蓄热材料做成的孔墙，当废气从废气通道之中进入到点燃区被点燃，高流速的废气进入燃烧室中，遇到上述孔墙后被反弹，气流折回，与新进的气流混合在一起形成混流状态；烟气通过孔墙被整流后进入燃尽区之中。

进一步地，优选的结构是，所述蓄热材料隔离墙在炉膛内部形成L形形状，其部分在炉膛内部延伸。

进一步地，优选的结构是，所述废气通道的炉膛壁上开设有人孔；所述燃尽区的炉膛壁上设有人孔，此外，在所述点燃区的炉膛壁设有燃烧机孔。

进一步地，优选的结构是，所述直燃蓄热式焚烧炉上还设有加热器和预热器，其中，所述炉膛上设有废水进口并连接废水储存罐，所述废水储存罐还连接有废水控制装置。

进一步地，优选的结构是，所述废水储存罐上开有排污口、排气管和浮球阀、门以及液位计。

进一步地，优选的结构是，在所述炉膛和废水控制装置之间设有防蒸汽回流单向阀。

为了实现本发明的第二目的，本发明提供了一种直燃蓄热式焚烧处理装置的处理方法，其技术方案如下：包括：

A、使用蓄热材料在炉膛内部形成稳定的高温温度场；B、通入废气并使废气中的可燃物在所述高温温度场内燃烧充分。

进一步地，优选的方法是，还包括：C、从废水进口之中将废水喷入高温炉膛内部使废气在高温温度场之中汽化；D、使废水中的可燃物燃烧转化成CO2和H2O随着烟气排入大气。

进一步地，优选的方法是，进一步包括：E、对从炉膛排出的烟气温度进行余热回收。

进一步地，优选的方法是，所述废气中有机可燃物浓度控制在爆炸下限25％，并且，上述有机可燃物在≥760℃的温度下进行燃烧；在高温炉膛内的停留时间≥0.6s。

本发明采取了上述技术方案以后，上述直流蓄热式焚烧炉通过改变炉膛内部结构形式，增加蓄热材料，形成蓄热式炉膛结构，使炉膛内部形成稳定的高温温度场，废气中的可燃物在此稳定的高温温度场内被燃烧的更加充分，可燃物燃烧热被尽可能的释放出来，从而达到节能的效果。

此外，废水被处理系统高压雾化喷入高温炉膛内，废水在高温温度场中汽化，废水中的可燃物燃烧转化成CO2和H2O随着烟气排入大气。从炉膛排出的烟气温度还相当高，之后增加换热器进行余热回收，并把回收的热供给上胶机烘箱利用，从而实现焚烧炉节能、环保、供热为一体。

附图说明

下面结合附图对本发明进行详细的描述，以使得本发明的上述优点更加明确。

图1是本发明直燃蓄热式焚烧处理装置的整体系统图；

图2是本发明直燃蓄热式焚烧处理装置的焚烧炉的炉膛示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的描述。

燃烧原理：

组织良好的燃烧过程是尽可能地接近完全燃烧，即有机废气在炉膛内燃烧迅速而且充分，从而得到更高的燃烧效率。燃烧效率的定义是：

η_r＝1-(η₁+η₂)

式中，η₁-----化学不完全燃烧热损失，％

η₂-----机械不完全燃烧热损失，％

为了完全燃烧，需要以下条件：

1、充足而适量的空气：燃烧的基本条件是空气中的氧含量，这是燃料完全燃烧的必要条件。最佳的空气量与燃料配比要经过计算和多方面的燃烧实验取得，而含氧量是由风量来决定的。含氧量不足，会燃烧不充分，空气量过大，会浪费热能。多家废气焚烧炉的使用经验告诉我们：废气中有机可燃物浓度控制在爆炸下限25％的情况下，合理的配风与控制，使有机可燃物既能在焚烧炉内安全的充分燃烧，又能实现节省燃油或燃气。

2、适当高的炉内温度：炉温高则燃烧速度快，燃烧也越趋于充分。经科学研究表明：有机物在≥760℃的温度下，其分子基本已完全被破坏，氧化生成水和二氧化碳。但过分地提高炉温也是不可取的，因过高的炉温，会对炉体材料的性能要求提高，较高的炉温需要有较多的能量来维持，这样耗能也就比较多。同时，因为燃烧反应是一种可逆反应，过高的炉温一方面会使正反应速度加快；同时也会使逆反应(还原反应)速度加快。逆反应速度的加快，则意味着会消耗比较多的热能，使燃料燃烧做了无用功，因为还原反应是吸热过程；由于还原反应抵消了部分正反应的功效，会造成焚烧炉净化效果降低，影响烟气达标排放。

3、足够的停留时间：有机物完全燃烧需要一定时间。有机可燃物在炉膛的停留时间，是指有机可燃物从进入高温炉膛起，到炉膛出口这段流程所经历的时间。有机可燃物在炉内的停留时间主要取决于炉膛的容积、炉膛的截面积、炉膛长度、以及烟气在炉膛内的流动速度，这些都与炉膛的容积热负荷和炉膛的截面积热负荷有关。合理的炉膛设计尤为关键。经试验证明：在高温炉膛内的停留时间≥0.6s为最佳。

此外，直燃蓄热式焚烧炉的能量流程如下面所描述：

Q＝Q₁₁+Q₈+Q₁₂+Q₉+Q₁₀ (2.1-1)

Q＝Q₂+Q₃+Q₄-Q₅ (2.1-2)

Q₄＝Q-Q₂-Q₃+Q₅ (2.1-3)

Q₁₁＝Q₂-Q₁ (2.1-4)

Q₁₂＝Q₇-Q₆ (2.1-5)

Q--炉膛内部热量 Q₁-废气预热前所含热量

Q₂-废气预热后所含热量 Q₃-废气中有可燃物燃烧释放的热量 Q₄-燃烧机给炉膛提供的热量 Q₅-炉膛散热释放的热量 Q₆-鲜风被加热前所含热量 Q₇-鲜风被加热后所含热量 Q₈-预热器散热 Q₉-加热器散失热量 Q₁₀-烟气所带走的热量 Q₁₁-预热器吸收的热量 Q₁₂-加热器吸收的热量

由公式(2.1-3)可知，Q₃越大，Q₄就会越小，就是说燃烧机消耗的燃油或燃气量也就随之减小。所以废气中的有机溶剂甲醇，丙酮等作为燃料燃烧得越充分，释放的热量也就越大，节能效果也就越明显。

由于传统直燃式废气焚烧炉燃烧不充分，燃烧机耗油、耗气量较大，是传统直燃式焚烧炉最大的缺点。新设备在结合可燃物的燃烧原理，参考传统直燃式焚烧炉炉膛结构的基础上，进行了大量改进，对炉膛内部结构、材料做了全新的设计和调整，最终做成一种直燃蓄热式炉膛结构。

图1是本发明直燃蓄热式焚烧处理装置的整体系统图；

如图所示，所述直燃蓄热式焚烧处理装置，包括直流焚烧炉，所述直流焚烧炉的炉膛内部和炉膛壁设有由蓄热材料形成的隔离墙5，将所述炉膛分为燃烧区、主燃室、燃尽区以及废气通道，其中，所述主燃室和燃尽区之间设有蓄热材料做成的孔墙4，当废气从废气通道之中进入到点燃区被点燃，高流速的废气进入燃烧室中，遇到上述孔墙后被反弹，气流折回，与新进的气流混合在一起形成混流状态；烟气通过孔墙被整流后进入燃尽区之中。

其中，所述蓄热材料隔离墙在炉膛内部形成L形形状，其部分在炉膛内部延伸。其中，所述废气通道的炉膛壁上开设有人孔2；所述燃尽区的炉膛壁上设有人孔3，此外，在所述点燃区的炉膛壁设有燃烧机孔1，并且，在所述炉膛的四周内部还设有保温材料层6。

下面对本发明的工作原理进行详细的描述：

具体地说，当废气开始进入炉膛内时，高温的蓄热材料开始再次加热废气，废气进入燃烧的准备阶段；废气进入点燃区，被燃烧机或炽热的蓄热材料点燃；高流速的废气进入燃烧室中，遇到孔墙后被反弹，气流折回，与新进的气流混合在一起形成混流状态，这使废气中的可燃物与废气中的氧气混合的更加充分，并且也大大延长了废气在燃烧室的停留时间，使可燃物燃烧的更加充分；烟气通过孔墙被整流后进入燃尽区，使烟气均匀的充满整个燃尽区，为以后给换热器供热做了充分准备。

由于上胶机在生产过程中产生的废气浓度并不是均匀的，所以废气在炉膛中燃烧产生的热也是不均匀的，容易产生炉膛内部温度忽高忽低现象，但有了这种蓄热结构就可以使炉膛始终保持一种相对均匀稳定的高温温度场，并且炉膛内部不再存在温差较大的死角，更为炉膛内各个区域温度都能≥760℃做了保障。

如图所示，所述直燃蓄热式焚烧炉上还设有加热器和预热器，其中，所述炉膛上设有废水进口并连接废水储存罐，所述废水储存罐还连接有废水控制装置。

其中，所述废水储存罐上开有排污口、排气管和浮球阀、门以及液位计。

此外，在所述炉膛和废水控制装置之间设有防蒸汽回流单向阀。

由于废气预热后的烟气，其温度仍然很高，对废气预热后的烟气用换热的方法进行热量回收，直接或间接地供给上胶机进行回用，从而达到节能的目的。在工程应用中，合理的涂胶工艺参数，可实现上胶机所需要的热量，全部由废气处理炉提供，无需为上胶机另外增供热能，

其中，当废水被喷枪雾化后进入炉膛，雾化后的废水遇到高温，水迅速汽化，有机可燃物遇高温被点燃，随废气气流一同进入主燃区进行燃烧。水在汽化的过程中会吸收大量的热量，开始可能会使炉膛温度有所降低。所以适当的减少废气的量(增加废气的浓度)废水汽化损失的热量便能弥补回来。废水的处理量范围：1--1.5吨/天。

下表是在一个实施例中生产现场正常生产纸基板时直燃蓄热式焚烧炉及上胶机烘箱的部分数据记录：

由上述现场记录的数据来看，在正常生产时燃烧机停止工作，不再耗油或燃气，上胶机产生的废气中的可燃物燃烧后释放的热量足以维持炉膛内部温度，实现了Q₄为0的状态，即无需焚烧燃料补充热能，实现了最佳节能状态。同时实现了上胶机所需要的热量，全部由废气处理炉提供，无需为上胶机另外增供热能。这一现场数据结果足以验证了本发明的合理性和优越性。

需要注意的是，上述具体实施例仅仅是示例性的，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本发明的保护范围内。

本领域技术人员应该明白，上面的具体描述只是为了解释本发明的目的，并非用于限制本发明。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种直燃蓄热式焚烧处理装置，包括直流焚烧炉，其特征在于，所述直流焚烧炉的炉膛内部和炉膛壁设有由蓄热材料形成的隔离墙，将所述炉膛分为燃烧区、主燃室、燃尽区以及废气通道，其中，所述主燃室和燃尽区之间设有蓄热材料做成的孔墙，当废气从废气通道之中进入到点燃区被点燃，高流速的废气进入燃烧室中，遇到上述孔墙后被反弹，气流折回，与新进的气流混合在一起形成混流状态；烟气通过孔墙被整流后进入燃尽区之中。

2.根据权利要求1所述的直燃蓄热式焚烧处理装置，其特征在于，所述蓄热材料隔离墙在炉膛内部形成L形形状，其部分在炉膛内部延伸。

3.根据权利要求1或3所述的直燃蓄热式焚烧处理装置，其特征在于，所述废气通道的炉膛壁上开设有人孔；所述燃尽区的炉膛壁上设有人孔，此外，在所述点燃区的炉膛壁设有燃烧机孔。

4.根据权利要求1或3所述的直燃蓄热式焚烧处理装置，其特征在于，所述直燃蓄热式焚烧炉上还设有加热器和预热器，其中，所述炉膛上设有废水进口并连接废水储存罐，所述废水储存罐还连接有废水控制装置。

5.根据权利要求4所述的直燃蓄热式焚烧处理装置，其特征在于，所述废水储存罐上开有排污口、排气管和浮球阀、门以及液位计。

6.根据权利要求4或5所述的直燃蓄热式焚烧处理装置，其特征在于，在所述炉膛和废水控制装置之间设有防蒸汽回流单向阀。

7.一种直燃蓄热式焚烧处理装置的处理方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的直燃蓄热式焚烧处理装置的处理方法，其特征在于，还包括：C、从废水进口之中将废水喷入高温炉膛内部使废气在高温温度场之中汽化；D、使废水中的可燃物燃烧转化成CO2和H2O随着烟气排入大气。

9.根据权利要求1或8所述的直燃蓄热式焚烧处理装置的处理方法，其特征在于，进一步包括：E、对从炉膛排出的烟气温度进行余热回收。

10.根据权利要求9所述的直燃蓄热式焚烧处理装置的处理方法，其特征在于，所述废气中有机可燃物浓度控制在爆炸下限25％，并且，上述有机可燃物在≥760℃的温度下进行燃烧；在高温炉膛内的停留时间≥0.6s。