CN114738770A - 一种废焦油废气废水的焚烧处理方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
一种废焦油废气废水的焚烧处理方法及其系统，包括依次序的流程：废焦油雾化后进入焚烧炉燃烧，同时，废气在同一区域进行混合燃烧，与雾化废水混合，产生烟气；对烟气进行SNCR脱硝；用余热锅炉回收余热并去除钠盐，急冷塔去除二噁英；脱硫塔脱硫等流程后，烟气由烟囱排出。其系统包括依次相连的焚烧炉、SNCR脱硝装置、余热锅炉、急冷塔、脱硫塔、一级除尘器、SCR脱硝装置、活性炭喷射装置等。主要用于焚烧处理可燃废料及废水，可燃废料包括废焦油、废气等。
Description
技术领域
本发明涉及一种焚烧处理方法及其系统，尤其是一种处理废焦油废液废气的焚烧处理方法及其系统。
背景技术
现代工业生产中，多行业产生污水及可燃废料，如石化行业中，产生苯酚丙酮废焦油、废气、含盐废水等，均属化工危废，目前的处理方法所耗费的经济成本和环境成本都非常高。人们很容易想到应该焚烧处理并实现综合利用，但是，例如苯酚丙酮废焦油、废气、废水同时燃烧，是个多元复杂的燃烧过程，如何找到一种稳定燃烧、高效分解有毒物质、有效利用其热能的方案，各项排放指标达到国家标准，是设计人员需要攻克的难点。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种废焦油废气废水的焚烧处理方法及其系统。
实施本发明所采用的技术方案是，按照焚烧炉所产生的烟气处理走向，废焦油废气废水的焚烧处理方法包括以下依次序的流程：
a.废焦油雾化后进入焚烧炉燃烧，同时，废气在同一区域进行混合燃烧，与雾化废水混合，产生烟气；
b.对步骤a所产生的烟气进行SNCR脱硝；
c.步骤b后的烟气用余热锅炉回收余热并去除钠盐，所述余热锅炉的尾部包括第一换热区和第二换热区；当烟囱烟气二恶英含量＞0.1ngTEQ/Nm3时，烟气流经第一换热区后进入急冷塔去除二噁英；当烟囱烟气二恶英含量≤0.1ngTEQ/Nm3时，烟气流经第二换热区；
d.步骤c后的烟气进入脱硫塔脱硫；
e.步骤d后的烟气进入一级除尘器去除粉尘；
f.步骤e后的烟气进行SCR脱硝；
g.步骤f后的烟气流经活性炭喷射装置；
h.步骤g后的烟气进入二级除尘器进一步去除粉尘；
i.步骤h后的烟气由烟囱排出。
按照焚烧所产生的烟气处理走向，一种废焦油废气废水的焚烧处理系统包括依次相连的焚烧炉、SNCR脱硝装置、余热锅炉、急冷塔、脱硫塔、一级除尘器、SCR脱硝装置、活性炭喷射装置、二级除尘器、烟囱；所述余热锅炉尾部包括依次相连的第一换热器、第二换热器，第一换热器与第二换热器之间设置可打开或者闭合的旁路烟气管道至急冷塔的顶部；所述第二换热器后的烟气管道可打开或者闭合，且与急冷塔的底部相连；所述焚烧炉用于焚烧废焦油、废气、废水并产生含热量的烟气；所述SNCR脱硝装置用于去除烟气中的氮氧化物；所述余热锅炉用于回收烟气余热，同时处理焚烧后形成的钠盐物质，例如硫酸钠Na2SO4、碳酸钠Na2CO3；所述急冷塔用于减少和去除烟气中的二噁英；所述脱硫塔用于去除烟气中的含硫物质；所述一级除尘器用于去除烟气中的粉尘；所述SCR脱硝装置用于进一步去除烟气中的氮氧化物；所述活性炭喷射装置用于进一步去除烟气中的二噁英，所述二级除尘器用于去除烟气中的粉尘以及例如汞、银、镉、铬、铅、镍重金属。
进一步，所述第一换热器的烟气进入温度控制在640±10℃；所述第一换热器后的烟气温度控制在500±10℃；所述第二换热器烟气出口温度控制在200±10℃。
进一步，所述焚烧炉的燃烧区域布置二次风。
进一步，所述焚烧炉设有温度传感器和氧气传感器。
进一步，所述焚烧炉的底部设补充燃烧器，其是否启动燃烧的数据来源包括温度传感器和氧气传感器。
进一步，所述脱硫塔是干法脱硫塔。
进一步，所述一级除尘器与二级除尘器是布袋除尘器。
进一步，废焦油雾化后由天然气点火启动。
本发明的有益效果在于，焚烧炉采用天然气点火，废焦油、废气、废水和废气混合燃烧处理，能有效地组织燃烧动力场，保证稳定焚烧，有效分解、破坏废液中的有机、有毒物质，防止喷嘴及炉墙腐蚀；烟气进入余热锅炉时，对于高温焚烧过程中产生的NOx，首先进行SNCR脱硝，再回收余热，排出处于熔融状态的钠盐；
对于含氯的烟气，关闭余热锅炉的低温烟气管道，打开余热锅炉的旁路烟气管道，让烟气进入急冷塔顶部，抑制二噁英的产生；烟气经过脱硫塔脱硫后，经过一级除尘器除尘和去除重金属，再进行SCR脱硝、喷射活性炭，最后进入二级除尘器；
对于无氯或含氯量非常低的烟气，打开余热锅炉的低温烟气管道，关闭余热锅炉的500℃旁路烟气管道，让烟气从急冷塔的底部经过，烟气无需急冷；
经上述焚烧处理方法及其装置组合形成的系统，烟气中含有的N、S、Cl、钠盐、重金属等三废及污染物排放能达到国家排放标准；该系统适合多种废料，特别是能区别对待含氯、无氯或低氯废料焚烧，对于无氯废料焚烧时，能充分利用烟气500-200℃区间段的大量热能。
附图说明
图1是本发明工艺流程示意图。
图2是发明本结构示意图。
图3是本发明实施例之焚烧炉示意图。
具体实施方式
参见图1至图3 ，按照烟气的走向，本发明包括依次相连的焚烧炉100，SNCR脱硝装置200，余热锅炉300，急冷塔400，脱硫塔500，一级除尘器600，SCR脱硝装置700，活性炭喷射装置800，二级除尘器900，引风机901，烟囱902。
焚烧炉100，参见图1，顶部配置废焦油燃烧器101，参见图2、图3，废焦油燃烧器101a、101b共有4台，其烧头材质选用耐高温、耐腐蚀材料。内置天然气114点火器，用移动式高能发生器点燃天然气114，点火器点火，废焦油102进入废焦油燃烧器101稳定燃烧后自动退出高温区，关闭天然气114点火器。参见图1，还包括配置二次风105，废水入口109抽取废水，混入废水雾化介质111后进入焚烧炉100，设置废水回存储罐110，设置废焦油回存储罐112，废焦油还需混入废焦油雾化介质113。焚烧炉100的顶部布置1台废气燃烧器，用于燃烧废气及驰气103。废焦油燃烧区域布置二次风105。焚烧炉100设有温度传感器108和氧气传感器107。焚烧炉100中上部布置废水喷枪106，截面布置6个伸缩式喷嘴，较好的雾化，尽量对称开启，不启用时可退出，所有喷嘴都配有压缩空气冷风保护，给喷嘴降温，防止火焰回流。为保证焚烧炉出渣为液态，使焚烧炉底部烟气温度维持在1100℃。焚烧炉底部配置1台补充燃烧器104，燃烧天然气，低NOX燃烧，其是否启动燃烧的数据来源包括温度传感器108和氧气传感器107。焚烧炉燃烧控制系统：焚烧炉100的4台废焦油燃烧器，1台补充燃烧器104，1台废气燃烧器103以及6支废水喷枪106，采用一台主PLC集中控制。
SNCR脱硝装置200，用于烟气进入余热锅炉时进行脱硝，SNCR脱硝工艺，选择性非催化还原法，在750-1000℃温度范围内，将含氨基的还原剂，如氨水201或尿素溶液等，混合稀释水202后，通过计量泵203进入混合器204，然后喷入余热锅炉300，将烟气中的NOX还原脱除，生成氮气和水的清洁脱硝，在合适的温度范围内，以氨水作为还原剂，其主要反应式为，4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O。其中反应最适宜温度在850-950℃。氨水喷枪的布置尽可能覆盖整个断面，如果喷入控制点太少或整个断面上喷氨不均匀，可能会出现较高的氨逸出量。若喷入的NH3不充分反应，则泄露的NH3不仅会使烟气中的飞灰沉积在锅炉尾部的受热面上，而且遇到SO3会发生铵盐，可能造成空气预热器堵塞和腐蚀。为保证脱硝反应能以最少的喷NH3量达到最好的还原效果，氨水喷枪多点布置，使NH3与烟气良好地混合。因焚烧炉负荷变化对温度场影响很大，氨水喷枪布置在烟气出口位置，该处截面积大，均布6只喷枪，保证对烟气流通截面全覆盖。20%氨水先被储存在浓氨水储存罐里，系统启动时由喷射泵根据NOx排放浓度定量送至分配装置。在喷入余热锅炉300前，经过分配装置分配至每个氨水喷枪，然后经氨水喷枪喷入余热锅炉300，进行NOx还原反应。对于SCI双流体氨水喷枪，在喷嘴的内部，压缩空气与液体经过充分混合，产生非常细小的雾滴。雾滴与高温烟气混合后，在短时间内迅速蒸发，氨水溶液发生热解，并对烟气中NOx还原，达到脱除NOx的目的。氨水喷枪的特点包括：① 雾化颗粒平均直径为30~50μm，确保100%蒸发，保证不湿底；② 单只喷嘴水量调节比可达10:1，在水量变化范围内，雾化颗粒基本保持不变，确保在大水量时不湿底；③ 喷雾直径可达3~4米，有利于烟气降湿调质。
余热锅炉300用于回收烟气余热，包括锅筒301，卧式辐射冷却室302，高温换热器303，低温换热器304。高温换热器303包括依次相连的高温过热器、蒸发器，蒸发器尾部连旁路烟气管道305进入急冷塔顶部，旁路烟气管道305带有阀门。低温换热器304包括依次相连的低温过热器、节能器；节能器尾部连烟气管道306后进入急冷塔400的底部，烟气管道306带有阀门。卧式辐射冷却室302的前方、后方以及左侧、右侧有膜式壁；烟气从卧式辐射冷却室的入口至出口是水平流动；高温过热器、蒸发器、低温过热器、节能器依次布置在Π型竖井烟道中，烟气在进入高温过热器时的温度控制在640℃左右，烟气在流过蒸发器后的温度在500℃左右。对于46t/h蒸发量余热锅炉，其冷却室水平长度在30米左右时，其烟气温度可降至640℃左右。
急冷塔400。可在1秒之内将烟气温度从500度快速降至200度，在急冷塔中用水对气体及杂质进行喷淋，水吸收大量的热，变成蒸汽，这一阶段烟气温度急剧降低，含水量急剧上升，大颗粒粉尘与重质焦油沉降下来,被冷却水雾带走，形成半净烟气，抑制二噁英的产生。
脱硫塔500。SDS干法脱硫塔主要包括圆形塔体，当烟气温度在150℃以上时，用SDS钠基干法脱硫，利用脱硫剂超细粉（800~1000目）与烟气充分混合、接触，在催化剂和促进剂的作用下，与烟气中SO2快速反应，在2秒内即可生产副产物硫酸钠。通过布袋回收副产物，作为化工产品利用。碳酸氢钠超细粉在高温烟气的作用下分解出高活性碳酸钠和二氧化碳，活性强的Na2CO3与烟道内烟气中的SO2及其他酸性介质充分接触发生化学反应，被吸收净化，脱硫后粉状颗粒产物随气流进入布袋除尘器进一步除尘。
一级除尘器600，布袋除尘器，采用布袋作为核心过滤单元，利用电磁脉冲阀，启闭压缩空气690喷吹布袋清灰作业，去除烟气中的粉尘及重金属。
SCR脱硝装置700。SCR催化剂采用模块化蜂窝催化剂。在催化剂，如V2O5/TiO2和V2O5-WO3/TiO2等的作用下，还原剂NH3在290-400℃下将NO和NO2还原成N2，而几乎不发生NH3的氧化反应，从而提高N2的选择性，可减少NH3的消耗。在一级除尘器600后烟道中290℃~400℃的烟温部位，喷入氨水或者尿素作为还原剂，与烟气充分混合，在催化剂作用下，还原剂有选择地将烟气中的NO、NO2还原成无毒无污染的N2和H2O，从而去除烟气中的NOx。还原剂以液体形态储存于氨罐中，其中尿素需要热解或水解生成气态氨。液态氨在注入SCR装置烟气之前经由蒸发器蒸发汽化。氨和稀释空气混合，通过喷氨格栅喷入SCR反应器上游的烟道中与烟气均匀充分地混合，然后通过催化剂模组，在催化剂表面发生反应，合成氮气和水蒸汽，从而去除烟气中的NOX。催化剂在反应过程中不会消耗，其作用是使得NH3与NOx的化学反应能够在低温下进行，使得SCR最大的脱硝率可以大于80％，并且使NH3的消耗量达到优化。脱氮效率80~90%，最高可达95%。能有效抑制SO2+O2→SO3，转化率小于1%，降低吸收塔出口腐蚀。氨逃逸量小于3ppm，使还原剂的耗量达到优化。反应后副产物为氮气和水，没有二次污染。
活性炭喷射装置800。有机废气气体由风机提供动力，正压或负压进入活性炭吸附器，废气与具有大表面的多孔性的活性炭接触 ，废气中的污染物被吸附，使其与气体混合物分离而起到净化作用，净化气体高空达标排。消石灰活性炭喷射装置。消石灰活性炭喷射装置，主要由上料装置、活性炭储仓、计量给料装置、喷射装置组成；上料装置与储存装置相通，储存装置设置在计量给料机的上方，其上部为柱体，下部为锥体，在锥体部分设有架桥破坏器及空气喷吹装置，储仓与计量给料机之间设有闸板阀；计量给料机下端连接混合器，该混合器的喉部连接风机。它能够有效地降低焚烧烟气中二恶英及重金属汞(Hg)的排放浓度。
二级除尘器900，用于进一步去除烟气中的粉尘，压宿空气690喷吹布袋清灰作业，二级除尘器的烟气通过引风机901由烟囱902排出。
焚烧炉烟气进入余热锅炉之前，进行SNCR脱硝，余热锅炉之后，根据烟气中氯的含量，决定烟气是否急冷，如果烟气中氯的含量高，经过换热器303，不经过低温换热器304而直接进入急冷塔400，之后再进入脱硫塔500；如烟气中氯含量低，则经过低温换热器304后，进入脱硫塔500，进入一级除尘，SCR脱硝，喷射活性炭，二级除尘，最后排出烟囱。SNCR+SCR脱硝塔除去烟气中的NOx气体；一级袋除尘器、二级袋除尘器除去烟气中的含盐粉灰尘以及脱硫、除二噁英的添加剂。
以下列举余热锅炉烟气参数：
1、焚烧炉出口烟气量 82000Nm³/h
2、焚烧炉出口烟温 1100℃
3、余热锅炉出口烟气量（考虑漏风） 100000Nm³/h
4、余热锅炉蒸发量 46t/h
5、余热锅炉出口烟温 200℃
6、焚烧炉出口烟气SO2含量 约300mg/Nm³
7、焚烧炉出口烟气NOx含量 约500mg/Nm³
8、余热锅炉出口烟气含尘量 约4400mg/Nm³。
以下列举污染物排放参数以及其他参数示例：
表1 ：废焦油组成参数示例
表2：废气组成参数示例
表3：含盐废水组成参数示例
注：（1）排放浓度以标准状态下含11%氧气的干烟气为参考值换算；
（2）二噁英类物质测定均值单位中，TEQ为二噁英类物质的毒性当量；
表4：焚烧炉出口烟气成分表(按体积百分比)
表5：余热锅炉出口烟气成分表(按体积百分比)
| 成分 | CO<sub>2</sub> | H<sub>2</sub>O | N<sub>2</sub> | O<sub>2 </sub> |
| 含量（％） | 6.65 | 30.95 | 57.64 | 4.76 |
表6 ：最终污染物排放要求
对于如何界定烟气中含氯量的高低，主要手段是，测量烟囱烟气中二噁英的含量，如果低于或等于0.1ngTEQ/Nm3，则认为烟气中氯的含量低，反之，烟气中氯的含量高。
本发明所提及的烟气是指，焚烧炉焚烧所产生的混合气体至烟囱排出的流程中，当前流程或某一流程的混合气体；烟气每前进一段距离，其组成成分可能不相同，但根据上下文，对于烟气处于当前流程或某一流程的判断较为容易，能简明扼要阐述本申请。
本发明适合石化企业高温焚烧处理危废，回收余热，实现热电联产，对其尾气进行脱酸、脱硝、除尘和除二噁英处理，消除长期存在的长明灯，其三废治理标准优于国家排放标准，达到洁净排放。为石化企业解决危废物排放问题，既能产生可观的经济效益也可带来较大的社会效益。
Claims (9)
1.一种废焦油废气废水的焚烧处理方法，其特征在于，按照焚烧炉所产生的烟气处理走向，包括以下依次序的流程：
a.废焦油雾化后进入焚烧炉燃烧，同时，废气在同一区域进行混合燃烧，与雾化废水混合，产生烟气；
b.对步骤a所产生的烟气进行SNCR脱硝；
c.步骤b后的烟气用余热锅炉回收余热并去除钠盐，所述余热锅炉的尾部包括第一换热区和第二换热区；当烟囱烟气二恶英含量＞0.1ngTEQ/Nm3时，烟气流经第一换热区后进入急冷塔去除二噁英；当烟囱烟气二恶英含量≤0.1ngTEQ/Nm3时，烟气流经第二换热区；
d.步骤c后的烟气进入脱硫塔脱硫；
e.步骤d后的烟气进入一级除尘器去除粉尘；
f.步骤e后的烟气进行SCR脱硝；
g.步骤f后的烟气流经活性炭喷射装置；
h.步骤g后的烟气进入二级除尘器进一步去除粉尘；
i.步骤h后的烟气由烟囱排出。
2.一种废焦油废气废水的焚烧处理系统，其特征在于，按照焚烧所产生的烟气处理走向，包括依次相连的焚烧炉、SNCR脱硝装置、余热锅炉、急冷塔、脱硫塔、一级除尘器、SCR脱硝装置、活性炭喷射装置、二级除尘器、烟囱；所述余热锅炉尾部包括依次相连的第一换热器器、第二换热器，第一换热器与第二换热器之间设置可打开或者闭合的旁路烟气管道至急冷塔的顶部；所述第二换热器组件后的烟气管道可打开或者闭合，且与急冷塔的底部相连。
3.根据权利要求1，2所述一种废焦油废气废水的焚烧处理方法及其系统，其特征在于，所述第一换热器的烟气进入温度控制在640±10℃；所述第一换热器后的烟气温度控制在500±10℃；所述第二换热器器烟气出口温度控制在200±10℃。
4.根据权利要求1，2所述的一种废焦油废气废水的燃烧处理方法及其系统，其特征在于，所述焚烧炉的燃烧区域布置二次风。
5.根据权利要求1，2所述的一种废焦油废气废水的焚烧处理方法及其系统，其特征在于，所述焚烧炉设有温度传感器和氧气传感器。
6.根据权利要求1，2所述的一种废焦油废气废水的焚烧处理方法及其系统，其特征在于，所述焚烧炉的底部设补充燃烧器，其是否启动燃烧的数据来自包括温度传感器和氧气传感器。
7.根据权利要求1，2所述的一种废焦油废气废水的焚烧处理方法及其系统，其特征在于，所述脱硫塔是干法脱硫塔。
8.根据权利要求1，2所述的一种废焦油废气废水的焚烧处理方法及其系统，其特征在于，所述一级除尘器与二级除尘器是布袋除尘器。
9.根据权利要求1，2所述的一种废焦油废气废水的焚烧处理方法及其系统，其特征在于，废焦油雾化后由天然气点火启动。
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| CN202210411788.XA CN114738770A (zh) | 2022-04-19 | 2022-04-19 | 一种废焦油废气废水的焚烧处理方法及其系统 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117190227A (zh) * | 2023-11-07 | 2023-12-08 | 实友化工（扬州）有限公司 | 废气液焚烧炉烟气中二噁英、二氧化硫的深度处理系统 |
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2022
- 2022-04-19 CN CN202210411788.XA patent/CN114738770A/zh active Pending
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