CN108386850A - 一种新型含氮有机废气蓄热式焚烧处理装置 - Google Patents

一种新型含氮有机废气蓄热式焚烧处理装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种新型含氮有机废气蓄热式焚烧处理装置，它包括焚烧炉主体，在热交换室内设有蜂窝陶瓷体，在相邻热交换室之间的内壁台上设有烟气均相器，在开口Ⅱ处设有燃烧室快速调温装置，排气管道一端和反吹管道一端相连，在所述进气管道前端设有废气风机和阻火器，在所述反吹管道上设有燃烧室氧含量调节阀和氧含量控制风机，在所述进气管道和排气管道之间设有微型均相试验炉，所述燃烧室快速调温装置与排气管道相连，所述燃烧室快速调温装置的出口处以及微型均相试验炉一端与氮氧化物检测仪相连。本发明氮氧化物转化率低，调试操作方便，能耗低，废气处理浓度操作弹性广。

Description

一种新型含氮有机废气蓄热式焚烧处理装置
技术领域
本发明涉及一种焚烧处理装置，具体涉及一种蓄热式焚烧处理装置。
背景技术
目前，精细化工、医药化工、新材料等行业对含氮有机物的使用量增大，如二甲基甲酰胺（DMF)、二甲基乙酰胺DMAC、二甲胺、三乙胺、苯胺、吡啶等。含氮有机物的使用过程中产生的废气量及含氮有机物种类也增多。国家环保要求严格，含氮有机废气处理要求也越来越严格。含氮有机废气采用常规蓄热式焚烧炉焚烧会产生氮氧化物，氮氧化物不能达标排放困扰业主。常规蓄热式焚烧炉处理低浓度废气时，由于蓄热放热工艺需求，燃烧室内气体流向切换变化，造成气体流动的非均相，但炉体中没有烟气均相器，造成燃烧效率不平衡、有机物去除效率低、能耗升高。常规蓄热式焚烧方式处理废气时，废气中有机物浓度限制在小于3000mg/Nm3左右（折合废气热值约为18KCal/Nm3），对于浓度高于处理限制的一般采用能耗较高直接焚烧的方式处理。常规蓄热式焚烧系统无微型均相试验炉系统，不同废气成分物质所需的焚烧控制温度也会有所不同，对于含氮有机物，不同区间的焚烧温度，焚烧产生的氮氧化物含量也会变化，采用大生产确定工艺指标会造成试产阶段的氮氧化物排放超标。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种氮氧化物转化率低，调试操作方便，能耗低，废气处理浓度操作弹性广的新型含氮有机废气蓄热式焚烧处理装置。
技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所述的一种新型含氮有机废气蓄热式焚烧处理装置，它包括焚烧炉主体，所述焚烧炉主体包括气体流向切换室、与气体流向切换室连通的热交换室、与热交换室顶部连通的燃烧室以及外围耐热内衬，在所述热交换室内设有蜂窝陶瓷体，在所述焚烧炉主体侧面上部设有开口Ⅰ和开口Ⅱ，在相邻热交换室之间的内壁台上设有烟气均相器，在所述焚烧炉主体顶部设有燃烧器和防爆门，在所述开口Ⅰ处设有应急排放阀，在所述开口Ⅱ处设有燃烧室快速调温装置，每个气体流向切换室底部都分别与进气管道、排气管道和反吹管道相连，所述排气管道一端和反吹管道一端相连，在所述进气管道前端设有废气风机和阻火器，在所述反吹管道上设有燃烧室氧含量调节阀和氧含量控制风机，在所述进气管道和排气管道之间设有微型均相试验炉，所述燃烧室快速调温装置与排气管道相连，所述燃烧室快速调温装置的出口处以及微型均相试验炉一端与氮氧化物检测仪相连。
所述燃烧器设在焚烧炉主体顶部中间。
所述烟气均相器设在燃烧室内。
所述外围耐热内衬由轻密度硅酸铝纤维棉制成。
所述烟气均相器由刚玉制成。
通过对含氮有机物燃烧机理的研究，发现要抑制燃烧过程产生氮氧化物的方法主要有：控制含氮有机物在气体中的均相分布；燃烧过程中根据不同有机物结构控制所需要的燃烧温度，减少电离状态产生氮氧化物量；控制燃烧工况氧含量稳定在抑制氮氧化物产生的浓度。
本发明的处理流程为：
（1）含氮有机废气大气量进入焚烧炉前需先进入微型均相试验炉，根据对不同试验温度下的烟气中氮氧化物对应关系，选择合适的操作温度作为本焚烧炉系统的操作工艺指标；
（2）调节主体焚烧炉的工艺指标，将废气通入主体焚烧装置，无需针对废气中的含氮有机物进行预处理，让含氮有机物直接随废气进入焚烧炉系统焚烧；
（3）通过设置的氧含量控制风机补入循环烟气或空气，控制废气入炉氧含量；
（4）通过热交换室的加热将废气预热至750℃左右；
（5）预热后的废气通过烟气均相器将气体均质均温，并在燃烧室形成均相气体；
（6）均相气体经燃烧器补充热量后进分两部分，过热部分进入燃烧室快速调温装置，大部分烟气进入热交换室回收余热；
（7）通过燃烧室快速调温装置内设置的阀门自动快速调节燃烧温度在该步骤（1）确定的焚烧温度；
（8）经热交换室回收余热后的烟气温度为70℃左右再进入燃烧室快速调温装置；
（9）低温烟气对燃烧室快速调温装置内的高温阀门冷却保护的同时，与高温烟气装置内混合均匀后排放；混合后的烟气在100~200℃，满足管道输送材料耐温要求。
有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：
（1）在普通有机废气蓄热式焚烧炉的基础上改进，能根据不同工况废气成分确定焚烧炉的工艺操作温度（微型均相试验炉实现）；
（2）能处理废气热值小于40KCal/Nm3高浓度含氮有机废气，处理的废气浓度操作弹性范围广，为一般蓄热式焚烧炉的2~3倍（通过燃烧室快速调温装置实现）；
（3）燃烧产生的烟气中氮氧化物浓度较低（通过燃烧室内设置的烟气均相器和烟气氧含量控制来实现），结合微型均相试验炉能够迅速判断气体是否适合本装置进行焚烧处理；
另外，
废气风机：提供系统动力；
阻火器：阻止火焰垂直传播和扩散，当废气回火时，阻火器内金属丝网器壁效应转化为热能使火焰熄灭，阻止可燃气体火焰的蔓延和防止回火而引起爆炸；
微型均相试验炉：开车前或工况变化前确定焚烧温度用，根据对不同实验温度下的烟气中氮氧化物对应关系，选择合适的温度作为本焚烧炉系统的操作工艺指标，（该设备特点为废气处理量为微量，确保该气流在加热过程和反应过程为均相状态；有温度自调功能，工作温度为800~1000℃可调，满足不同结构废气焚烧试验需要；与废气接触部分采用刚玉管，防止因材料参与化学反应而影响检测结果；该均相试验炉自带冷却功能，确保排出烟气温度降至后续检测仪器所需工况要求；该均相试验炉自带流量调节器确保废气完全焚烧所需停留时间）；
热交换室：节能，利用填装的蜂窝陶瓷体为受热载体，将燃烧烟气所携带热力传递给废气，使废气预热至燃烧所需温度，确保热交换室热能回收率，特点为热交换室外墙采用保温模块作为主隔热材料，保温模块与结构钢板件设有防热辐射膜，减少热交换室表面散热，使整个热交换室热能回收效率大于95%；
燃烧室：提供废气进行高温焚烧条件，特点为燃烧室外墙采用保温模块作为主隔热材料，保温模块与结构钢板件设有防热辐射膜，减少燃烧室表面散热，保温模块采用密度较轻的硅酸铝纤维棉制成，减少燃烧室钢构件负荷；
烟气均相器：增加燃烧室内烟气的湍流度，使烟气介质在燃烧时的温度和浓度趋于均相状态，抑制含氮有机物燃烧产生氮氧化物；均相温度抑制因局部高温引起的高温电离状态产生的氮氧化物；均相温度可降低燃烧室的实际操作温度，减少燃烧器的燃气用量；均相器采用刚玉材料制成，有较高的热容，当局部废气因有机物（高）浓度非均相燃烧造成高温电离状态时均相器能及时将该部分过热吸收，并及时释放给因有机物（低）浓度非均相燃烧造成的烟气低温；
应急排放阀和防爆门：均为安全附件，当炉膛或管道压力增大至某一值时防爆门或安全阀及时打开卸除压力，避免设备损坏；当炉内过热时，通过温度连锁，应急排放阀可及时将炉内热量排放；
气体流向切换室：用于单一热交换室气体流动切换，并且辅助调节燃烧室氧含量；
燃烧器：用于启炉时的热量补充，用于当燃烧温度低于设定温度时的迅速提温；
燃烧室快速调温装置：能迅速将燃烧室热量释放，解决因废气浓度高造成的燃烧温度超高的现象，采用与炉膛温度智能连锁调节满足该焚烧炉可以处理浓度波动的废气，采用冷却结构，确保高温阀门处于冷烟气冷却保护状态，提高材料的使用寿命；采用导流结构，确保冷烟气迅速冷却高温烟气，减少高温烟气需冷却后再排放的过程；
氧含量控制风机：结合风机进口工艺阀门的开关调节，控制燃烧室烟气氧含量满足低氮氧化物转化率要求；
氮氧化物检测仪：用于烟气氮氧化物浓度监控。
附图说明
图1 是本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明所述的一种新型含氮有机废气蓄热式焚烧处理装置，它包括焚烧炉主体，所述焚烧炉主体包括气体流向切换室1、与气体流向切换室1连通的热交换室2、与热交换室2顶部连通的燃烧室3以及外围耐热内衬4，在所述热交换室2内设有蜂窝陶瓷体5，在所述焚烧炉主体侧面上部设有开口Ⅰ6和开口Ⅱ7，在相邻热交换室2之间的内壁台8上设有烟气均相器9，在所述焚烧炉主体顶部设有燃烧器10和防爆门11，在所述开口Ⅰ6处设有应急排放阀12，在所述开口Ⅱ7处设有燃烧室快速调温装置13，每个气体流向切换室1底部都分别与进气管道14、排气管道15和反吹管道16相连，所述排气管道15一端和反吹管道16一端相连，在所述进气管道14前端设有废气风机17和阻火器18，在所述反吹管道16上设有燃烧室氧含量调节阀19和氧含量控制风机20，在所述进气管道14和排气管道15之间设有微型均相试验炉21，所述燃烧室快速调温装置13与排气管道15相连，所述燃烧室快速调温装置13的出口处以及微型均相试验炉21一端与氮氧化物检测仪22相连；所述燃烧器10设在焚烧炉主体顶部中间；所述烟气均相器9设在燃烧室3内；所述外围耐热内衬4由轻密度硅酸铝纤维棉制成；所述烟气均相器9由刚玉制成。本发明在普通有机废气蓄热式焚烧炉的基础上改进，能根据不同工况废气成分确定焚烧炉的工艺操作温度；能处理废气热值小于40KCal/Nm3高浓度含氮有机废气，处理的废气浓度操作弹性范围广，为一般蓄热式焚烧炉的2~3倍；燃烧产生的烟气中氮氧化物浓度较低，结合微型均相试验炉能够迅速判断气体是否适合本装置进行焚烧处理。
本发明提供了一种思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围，本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种新型含氮有机废气蓄热式焚烧处理装置，其特征在于：它包括焚烧炉主体，所述焚烧炉主体包括气体流向切换室（1）、与气体流向切换室（1）连通的热交换室（2）、与热交换室（2）顶部连通的燃烧室（3）以及外围耐热内衬（4），在所述热交换室（2）内设有蜂窝陶瓷体（5），在所述焚烧炉主体侧面上部设有开口Ⅰ（6）和开口Ⅱ（7），在相邻热交换室（2）之间的内壁台（8）上设有烟气均相器（9），在所述焚烧炉主体顶部设有燃烧器（10）和防爆门（11），在所述开口Ⅰ（6）处设有应急排放阀（12），在所述开口Ⅱ（7）处设有燃烧室快速调温装置（13），每个气体流向切换室（1）底部都分别与进气管道（14）、排气管道（15）和反吹管道（16）相连，所述排气管道（15）一端和反吹管道（16）一端相连，在所述进气管道（14）前端设有废气风机（17）和阻火器（18），在所述反吹管道（16）上设有燃烧室氧含量调节阀（19）和氧含量控制风机（20），在所述进气管道（14）和排气管道（15）之间设有微型均相试验炉（21），所述燃烧室快速调温装置（13）与排气管道（15）相连，所述燃烧室快速调温装置（13）的出口处以及微型均相试验炉（21）一端与氮氧化物检测仪（22）相连。
2.根据权利要求1所述的新型含氮有机废气蓄热式焚烧处理装置，其特征在于：所述燃烧器（10）设在焚烧炉主体顶部中间。
3.根据权利要求1所述的新型含氮有机废气蓄热式焚烧处理装置，其特征在于：所述烟气均相器（9）设在燃烧室（3）内。
4.根据权利要求1所述的新型含氮有机废气蓄热式焚烧处理装置，其特征在于：所述外围耐热内衬（4）由轻密度硅酸铝纤维棉制成。
5.根据权利要求1所述的新型含氮有机废气蓄热式焚烧处理装置，其特征在于：所述烟气均相器（9）由刚玉制成。
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