CN115371061B - 高浓度含盐有机废液焚烧装置及焚烧熔融渣分离回收工艺 - Google Patents

Abstract

本申请涉及高浓度含盐有机废液焚烧装置及焚烧熔融渣分离回收工艺，所述装置包括一体化的焚烧炉和余热回收锅炉，焚烧炉包括膜式水冷壁围成的分为上、中、下三段的水冷焚烧炉膛，膜式水冷壁内侧敷设特定厚度的耐火可塑料炉衬，水冷焚烧炉膛上部设焚烧装置，采用分级与组合燃烧结合的方式，二、三次风大旋流强度分离造渣。余热回收锅炉的辐射冷却炉膛与水冷焚烧炉膛并排设置且下部连通，辐射冷却炉膛内设有水冷凝渣屏装置、急冷凝渣段、折烟墙。本申请的焚烧炉装置及焚烧熔融渣分离回收工艺具有废液适配性能好，以渣抗渣，防止熔盐腐蚀，合理组织渣灰分流，快速集中凝渣固渣，方便除渣排渣，避免对流受热面结渣和堵灰，热回收效率高，使用寿命长。

Description

高浓度含盐有机废液焚烧装置及焚烧熔融渣分离回收工艺

技术领域

本申请涉及废液焚烧技术领域，特别涉及一种高浓度含盐有机废液焚烧装置及焚烧熔融渣分离回收工艺。

背景技术

随着石油、化工、造纸、纺织、印染、制药等行业的快速发展，行业产能和装置规模越来越大，在此类化学工业生产过程中，会产生巨量的废液，废液中含有大量的有机物和各种盐类，废液不经处理而排放，将造成严重的水体污染和生态环境破坏，严重危及人类健康乃至生存。

近年来，国家相继推出了严格的环保政策法规和排放标准，未经处理的高浓度含盐有机废水严禁排放。传统的工业废液处理方法主要有生物降解法、地下深层高压注存法和焚烧处理方法，生物降解无法有效处理高浓度含盐有机废液，地下深层高压注存已被国家环保法强令禁止。

焚烧处理能将废液中的有机物分解成小分子气体稳定的无机盐，同时释放出大量的燃烧热，热量可通过转化加以回收利用，烟气方便净化处理达标排放，盐类成为灰渣捕集下来也可分类处置回收利用。因此，焚烧法是一种简单、可行、高效的处理方法，它可以实现高浓度含盐有机废液的无害化、减量化、资源化处理，达到综合处置与环境保护双重目标，对促进大化工行业可持续发展具有重要的战略和现实意义。

不同的化工生产工艺产生的废液不同，它们的废液量、成份特性、含水量、含盐种类、热值状态等千差万别，因此，很难有一种固定的焚烧炉型能满足不同工艺废液的高效焚烧要求，甚至要求一废液一炉型，它们之间没有简单的类比放大参考价值，也就是说，废液焚烧炉存在很高的成份特性、烟气特性适配性要求。

然而，现有的废液焚烧炉多在传统垃圾焚烧炉、固废焚烧炉或燃煤、燃油锅炉基础上简单演变而来，容量规模小，技术性能落后。有些焚烧炉系统过于简单，一烧了之，高温烟气直接喷淋降温，无余热回收环节，既浪费能源资源，又造成喷淋水的二次污染；有些焚烧炉虽然针对废液的单一或某些特性采取了一定的技术措施，但没有就特定的废液特性做全面系统性分析，也没有从焚烧炉结构和系统上做好针对性设计，故在实际运行过程中存在诸多问题，要么炉温过高，烧坏燃烧器、门孔和测量仪表；要么炉温过低、停留时间不足，有毒有害物质焚烧处理不彻底，不能满足危废焚烧环保标准要求；很多焚烧炉炉衬频繁出现侵蚀、开裂和脱落、受热面高、低温腐蚀、结渣、堵灰、磨损等问题，导致其不能安全、稳定长周期运行，无法满足工艺生产对废液连续处理的要求。

其中，高浓度含盐有机废液焚烧装置及系统是制约大化工废液焚烧处理的难题，主要原因在于，高浓度含盐有机废液成份复杂、波动范围大，毒性、危害性成份高，富含硫、氯、钠和有机盐，焚烧过程中产生大量的低熔点熔融渣和盐雾，这些盐类对炉墙材料和受热面产生强烈的侵蚀和腐蚀，造成焚烧炉炉衬侵蚀、开裂和脱落、受热面腐蚀、磨损、结渣、堵灰等问题，工况波动时还会出现渣、灰比例失衡，渣量少或无渣排出，大量飞灰涌到对流受热面，造成受热面堵塞，导致焚烧炉系统无法正常运行。

例如，中国专利申请公开号：CN103047659A，名称：一种处理高浓度含盐有机废液的焚烧工艺及焚烧锅炉，其公开的焚烧炉包括下行绝热炉膛、多级辐射冷却室、对流换热室、吹灰装置、汽水引出管和汽包，所述的下行绝热炉膛包括废液雾化喷枪、二层辅助燃气燃烧器、二次风喷口、气流屏蔽装置、水冷壁、耐火材料、补充燃气燃烧器、液态排渣装置和根部风喷口，所述的辐射换热室Ⅰ包括水冷壁、耐火材料和导流装置，所述的对流换热室包括水冷壁和对流屏。但该专利申请公布的焚烧锅炉存在以下缺点：（1）高浓度含盐有机废液热值较高，在合理的助燃过量空气条件下，绝热燃烧温度高，选择绝热炉膛存在烧坏炉墙材料和辅助设施的风险；过高的炉内燃烧温度，需要很厚的耐火、保温和绝热层，导致焚烧炉壳体、炉墙材料耗量和整体重量大，焚烧炉承载和支撑难度加大，设备成本和经济性差；过高的炉内燃烧温度还会大幅提升NOx的排放浓度，这也与烟气污染物排放标准相违背。（2）焚烧过程中产生大量的低熔点熔融渣和盐雾容易对焚烧炉及第一辐射冷却室底部耐火材料产生强烈的侵蚀和腐蚀，缩短了设备的使用寿命。（3）导流装置和烟气折流板容易被高温烟气烧变形或烧毁，造成烟气通道堵塞，最先成为导致设备无法正常运行的故障点。（4）焚烧炉膛出口温度设计过低，一旦负荷波动，温度容易降到盐熔点温度以下，很难保证液态排渣的顺利进行。（5）多级辐射冷却室的设置，一旦进口烟气超温，因换热效果差，烟气降温能力不足，会在多处形成结渣和堵塞，造成除渣作业面大，清渣困难。

再例如，中国专利申请公开号：CN105240861A，名称：一种高浓度含盐有机废液焚烧锅炉，其公开的焚烧锅炉包括辅助燃烧器、废液喷枪、绝热炉膛燃烧室、转向室、辐射冷却室、辐射水冷管屏，对流蒸发管屏、汽包、高温省煤器、低温省煤器、落灰斗、烟道连接膨胀节和炉墙。绝热炉膛燃烧室由炉膛敷墙膜式水冷壁围成，含盐废液焚烧，溶盐槽中进行回收。焚烧产生的高温烟气依次进入绝热燃烧转向室、急冷室、多级对流蒸发冷却室、省煤器进行热能回收。但该专利申请公布的焚烧锅炉同样存在诸多缺点，例如（1）焚烧炉膛采用低高度大断面设计，废液主燃烧器炉项布置，而辅助燃烧器侧墙多点布置，这将造成各燃烧器火焰不能自由伸展，相互冲撞干扰，导致燃烧不完全、不充分，炉内流场混乱无序，燃料系统、供风系统非常复杂，燃烧控制难度极高。（2）焚烧炉与余热锅炉配置不协调，为保证焚烧炉出口温度大于1100℃和停留时间大于2s，还需在余热炉下部打上很高的浇注料，造成辐射冷却室受热面积浪费。（3）焚烧炉内炉衬的敷厚度没有量化和可靠的结构保障，使用效果和寿命无法保证。（4）渣、灰份额的分配仅通过低烟速重力沉降的办法，变工况运行时波动很大。（5）所述绝热燃烧转向室出口遮烟墙，虽有降低向外辐射热量的作用，但也因此提高了烟气流速，增加了灰渣的机械携带，加大了屏区的结渣负担。（6）焚烧室绝热燃烧产生的高温烟气转向进入急冷室，仅通过四周和顶部的膜式水冷壁炉墙和急冷膜式壁管屏的辐射加对流换热，很难控制使烟气急剧降温到500℃左右。（7）尾部烟道多级蛇形管省煤器的布置，也存在很大的积灰搭桥和堵灰风险。

总之，现有技术离高浓度含盐有机废液的高效焚烧处理还有较大差距，存在很多需要突破和创新的地方。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，特别是针对高浓度含盐有机废液焚烧灰渣量大、熔融盐熔点低、腐蚀性强、炉墙耐火材料和受热面金属材料腐蚀频发、对流受热面大面积结渣和堵灰、除渣排灰困难、余热回收效率低等现状，提供一种高浓度含盐有机废液焚烧装置及焚烧熔融渣分离回收工艺，具有废液适配性能好、能以渣抗渣抵抗熔盐腐蚀、合理组织渣灰分流、快速集中凝渣固渣、方便除渣排渣、避免对流受热面结渣和堵灰、热回收效率高、使用寿命长等特点，能更好服务于化学工业节能减排技术升级。

一方面，本申请提出了高浓度含盐有机废液焚烧装置，包括一体化的焚烧炉和余热回收锅炉，所述焚烧炉包括由膜式水冷壁围成的立方体型的水冷焚烧炉膛1，水冷焚烧炉膛1在高度方向分为上、中、下三个区段空间，水冷焚烧炉膛1上部区段空间内设有焚烧装置，水冷焚烧炉膛1下区段空间为熔盐池7；所述余热回收锅炉包括辐射冷却炉膛9，所述焚烧装置包括设于水冷焚烧炉膛1顶部的炉顶主燃烧器2，在距炉顶下方3m～4m设二次风装置3，二次风装置3下方2m～3m设置三次风装置4；二次风装置3包括二次风嘴31和带废液枪的二次风喷嘴32，二次风嘴31和二次风喷嘴32均布于水冷焚烧炉膛1的同一水平面上，并形成直径为100mm～300mm的中心切圆；三次风装置4包括三次风嘴，布设方式与二次风装置3类似；所述辐射冷却炉膛9在高度方向分为上、中、下三个区段空间，辐射冷却炉膛9与水冷焚烧炉膛1共用一侧壁且下区段连通，辐射冷却炉膛9由膜式水冷壁围成，辐射冷却炉膛9中、上区段内依次设有长水冷凝渣屏10、短水冷凝渣屏11，短水冷凝渣屏11上方为急冷凝渣段12，急冷凝渣段12上方的辐射冷却炉膛9的后墙向内弯折形成折烟墙14，在急冷凝渣段12外墙设有喷送急冷介质的急冷风箱13；所述水冷焚烧炉膛1位于二次风装置3以下的向火面敷设有耐火可塑料炉衬5，辐射冷却炉膛9的下区段敷设耐火可塑料炉衬5，水冷焚烧炉膛1中上区段的耐火可塑料炉衬5厚度为50mm～100mm，水冷焚烧炉膛1和辐射冷却炉膛9的下区段的耐火可塑料炉衬5厚度为130mm～200mm。

特别的，所述二次风嘴31和带废液枪的二次风喷嘴32数量各为两个，所述三次风装置4包括四个三次风嘴，二次风嘴31、二次风喷嘴32和三次风嘴分别与水冷壁墙面形成50°～70°的夹角。

特别的，所述水冷焚烧炉膛1的下区段侧壁且正对水冷焚烧炉膛1和辐射冷却炉膛9连通处的位置设有清焦燃烧器6；所述熔盐池7与排渣槽8连接。

特别的，所述耐火可塑料炉衬5的耐火可塑料选自铝镁质、铬质、镁铬质。

特别的，所述耐火可塑料炉衬5水平和垂直方向每间隔1.5m～2.0m开设小波浪形膨胀缝52，小波浪形膨胀缝52走向形成大波浪形膨胀缝51，在小波浪形膨胀缝52内填实2mm～5mm耐火陶瓷纤维板53。

特别的，所述辐射冷却炉膛9的中、上区段空间内设有水冷凝渣屏装置，其包括长水冷凝渣屏10和短水冷凝渣屏11，水冷凝渣屏相邻的水冷屏管101间由卡扣件102卡扣连接组合，短水冷凝渣屏11上方的屏节距350mm～450mm，短水冷凝渣屏11下方的屏节距700mm～900mm。

特别的，所述急冷风箱13成U型，环抱急冷凝渣段12三面外墙，U形急冷风箱13连接有喷入急冷介质的喷嘴。

特别的，所述辐射冷却炉膛9顶部与水平烟道17一端连通，水平烟道17另一端依次与沸腾管屏19、省煤器21、高温空气预热器23、低温灰斗24、低温空气预热器25、排烟口26连接；水平烟道17由膜式水冷壁围成，水平烟道17尾部布设过热器18，所述沸腾管屏19下方设沉降高温灰的高温灰斗20，低温灰斗24设于高温空气预热器23和低温空气预热器25的下方。

另一方面，本申请公开了高浓度含盐有机废液焚烧熔融渣分离回收工艺，使用如上述的高浓度含盐有机废液焚烧装置，将低浓度废液蒸发浓缩的高浓度含盐有机废液，将70%～80%质量的高浓度含盐有机废液与燃料混合并通过炉顶主燃烧器2送入水冷焚烧炉膛1焚烧，炉顶主燃烧器2供给的一次风份额占总进风的50%～70%，二次风装置3、三次风装置4分别占20%～30%和10%～20%，一次风压头5000Pa～6000Pa，二、三次风压头7000Pa～8000Pa，焚烧产生的高温熔融渣以离心和接力的方式甩向水冷焚烧炉膛1的壁面，顺壁面下流。

特别的，所述水冷焚烧炉膛1、辐射冷却炉膛9、长水冷凝渣屏10、短水冷凝渣屏11、急冷凝渣段12各处熔融渣自然流到熔盐池7。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件可任意组合，即得本申请各优选实例。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：（1）本申请选择水冷型焚烧炉，在对熔盐成分特性、熔点温度进行深入分析的基础上，通过定量计算确定需敷设可塑料壁温和壁厚，同时给出了包括膨胀缝设置方式、耐火材料材质、各区间壁温和烟温控制等设计细节，从而保证形成固态盐保护层，达到以渣抗渣的效果，消除焚烧炉炉墙遭熔融渣侵蚀和高温烧坏的隐患。

（2）本申请通过分级与组合燃烧相结合，二、三次风大旋流强度分离造渣技术措施，简化了燃烧系统，实现了废液的分级燃烧、降低了NOx的排放，提高和稳定了液态排渣量份额，降低了烟气灰携带和后续通道结渣、堵灰和磨损的风险。

（3）本申请设置大容积辐射冷却炉膛、大节距长、短水冷凝渣屏，实现了快速急冷固渣，卡套管结构有利于保持整屏板状形态和管子自由膨胀，防止管间积灰，自动撕裂焦壳，实现自清焦功能。

（4）本申请通过急冷凝渣室设置，进一步将烟温降到500℃～700℃，烟气中的熔融渣在此全部凝结固化，尾部受热面均设计成板式结构，进一步防止积灰粘污，保证对流受热面传热稳定，锅炉排烟温度稳定控制在130℃～200℃之间，保证了热回收效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是根据本申请一个实施例的焚烧炉装置结构示意图。

图2是根据本申请一个实施例的焚烧炉耐火可塑料间膨胀缝结构示意图。

图3是根据图2中焚烧炉耐火可塑料间膨胀缝结构放大示意图。

图4是根据本申请一个实施例的二次风装置的结构示意图。

图5是根据本申请一个实施例的水冷凝渣屏结构示意图。

图6是根据图5的水冷凝渣屏A-A和B-B剖切和投影示意图。

图7是根据图5的水冷凝渣屏C-C剖切示意图。

其中，1、水冷焚烧炉膛；2、炉顶主燃烧器；3、二次风装置；31、二次风嘴；32、二次风喷嘴；4、三次风装置；5、耐火可塑料炉衬；51、大波浪形膨胀缝；52、小波浪形膨胀缝；53、耐火陶瓷纤维板；6、清焦燃烧器；7、熔盐池；8、排渣槽；9、辐射冷却炉膛；10、长水冷凝渣屏；11、短水冷凝渣屏；101、水冷屏管；102、卡扣件；12、急冷凝渣室；13、急冷风箱；14、折烟墙；15、锅筒；16、汽水连接管；17、水平烟道；18、过热器；19、沸腾管屏；20、高温灰斗；21、省煤器；22、吹灰器；23、高温空气预热器；24、低温灰斗；25、低温空气预热器；26、排烟口。

具体实施方式

下面结合本申请的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，旨在用于解释发明构思。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

描述所用术语“高度”、“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。

描述所用术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。术语“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

除非另有明确的规定和限定，描述所用术语“相连”、“连通”等应做广义理解，例如，可以是固定连接、可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接、电连接；可以是直接相连、通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在实施例中的具体含义。

除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“之上”、“之下”或“上面”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”或“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”或“下面”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之下”、“下方”或“下面”可是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

描述所用术语“一个具体实施例”意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

参考图1，本申请的一个具体实施例提出了一种高浓度含盐有机废液焚烧装置，包括一体化结构的焚烧炉和余热回收锅炉。所述焚烧炉包括由膜式水冷壁围成的水冷焚烧炉膛1，水冷焚烧炉膛1呈立方体状，长3m～5m，宽3m～6m，高13m～20m。水冷焚烧炉膛1在高度方向分为上、中、下三个区段空间，水冷焚烧炉膛1上部区段空间内设有焚烧装置，焚烧装置包括设置于水冷焚烧炉膛1顶部的炉顶主燃烧器2、设在距炉膛顶部下方3m～4m的二次风装置3以及设在二次风装置3下方2m～3m位置的三次风装置4；水冷焚烧炉膛1下部区段空间为熔盐池7，熔盐池7外接排渣槽8。

所述水冷焚烧炉膛1位于二次风装置3以下的向火面敷设有耐火可塑料炉衬5。根据废液含盐种类及熔融特性，以决定耐火可塑料炉衬5的材质和敷设厚度，具体的水冷焚烧炉膛1中上部的耐火可塑料厚度设置在50mm～100mm，水冷焚烧炉膛1下部厚度为130mm～200mm。高浓度含盐有机废液，例如当含有较多的硫、氯、硫酸根、碳酸根、溴和碱金属钠等离子，经高温焚烧后会形成Na₂SO₄、Na₂CO₃、NaBr单盐或混合盐，纯净Na₂SO₄、Na₂CO₃、NaBr熔点温度分别为884℃、851℃、755℃，但在混合或复合盐存在的状态下，其熔点温度会降低到600℃～700℃。液态熔融盐对耐火可塑料炉衬5和碳钢材料的炉膛壁有很强的腐蚀性，碱金属钠盐呈碱性，选择抗碱性腐蚀的铝镁质、铬质、镁铬质耐火可塑料来敷设炉衬，例如铬锆刚玉、铬刚玉、铬矿砂、尖晶石等。

所述余热回收锅炉包括辐射冷却炉膛9、水平烟道17、沸腾管屏19、高温灰斗20、省煤器21、高温空气预热器23、低温灰斗24、低温空气预热器25。所述辐射冷却炉膛9与水冷焚烧炉膛1外形类似，呈立方体状，同样在高度方向分为上、中、下三个区段空间，长3m～6m，宽3m～6m，高15m～25m。所述辐射冷却炉膛9与水冷焚烧炉膛1并排设置，共用一侧壁，两者下区段相互连通。在水冷焚烧炉膛1下部，正对两者连通处的位置，设有清焦燃烧器6。

参考图2和图3，本申请的一个具体实施例提出了一种高浓度含盐有机废液焚烧装置，考虑耐火可塑料的抓壁附着力，选用Φ8～Φ10的1Cr8Ni9Ti耐热钢锚固钉，在水冷壁管上按20mm～40mm间距阵列布置；炉底采用100mm～180mm的双“Y”形锚固钉，以不大于150mm～200mm间距阵列布置。耐火可塑料施工时，锚固钉须涂刷1mm～2mm厚沥青，耐火可塑料水平和垂直方向每间隔1.5m～2.0m开设小波浪形膨胀缝52，局部的小波浪形膨胀缝52形成以大波浪形膨胀缝51的走向，在小波浪形膨胀缝52内填实2mm～5mm耐火陶瓷纤维板53。本申请所述的大、小波浪形膨胀缝不同于传统的直角膨胀缝，它能有效的消除热膨胀应力集中，防止耐火可塑料膨胀开裂或脱落垮塌。

参考图1和图4，本申请的一个具体实施例提出了一种高浓度含盐有机废液焚烧装置，所述二次风装置3包括二次风嘴31和带废液枪的二次风喷嘴32，二次风嘴31和带废液枪的二次风喷嘴32均布于水冷焚烧炉膛1的同一水平面上。优选的，二次风嘴31和带废液枪的二次风喷嘴32数量各为两个，四角切圆的方式相对布设，二次风嘴31和二次风喷嘴32分别与水冷壁墙面形成的夹角为50°～70°，以形成中心切圆直径Φ100mm～Φ300mm。更优选的，二次风嘴31与水冷壁墙面形成62°的夹角，二次风喷嘴32与水冷壁墙面形成57°的夹角，二次风嘴31和二次风喷嘴32最终形成中心切圆直径为200mm。所述三次风装置4的部件和布设方式与二次风装置3相似，由若干三次风嘴均布于水冷焚烧炉膛1的同一水平面上并形成中心切圆，不再赘述，所述二、三次风装置分别连接高压头风机。

所述焚烧炉的工作流程为：高浓度含盐有机废液由低浓度废液蒸发浓缩而来，含盐量和热值普遍较高，焚烧处理时燃烧温度高、熔融盐多。首先，将高浓度含盐有机废液分级送入水冷焚烧炉膛1，具体的，结合废液物料特性、来料量和热值状态，将70%～80%质量的废液与辅助天然气燃料组合在一起，通过炉顶主燃烧器2送入水冷焚烧炉膛1焚烧，炉顶主燃烧器2供给的一次风份额占总进风的50%～70%，二次风装置3、三次风装置4分别占总进风的20%～30%和10%～20%。一次风压头5000Pa～6000Pa，二、三次风压头7000Pa～8000Pa。通过炉顶主燃烧器2中圈直流、内外圈旋流的焚烧方式，结合二次风装置3、三次风装置4的旋流的焚烧方式，保证火焰形态的稳定，以防止废液扩散贴墙。组合燃烧器系统简单，燃料和助燃风供给、操作调控方便。当设备故障、事故状态时，开启清焦燃烧器6，清除炉底积存的熔融盐渣。

分级与组合燃烧相结合，二、三次风大旋流强度分离造渣。炉顶燃烧器先后完成废液水分蒸发、干燥、有机物热解贫氧燃烧，燃烧温度可控制在1300℃以下，这对抑制NOx的生成、保护燃烧器喷口和炉顶耐材十分有利。二、三次风采用四角切圆的方式布置，并将少量低热值废液喷枪插入二次风嘴，低热值废液深入炉顶燃烧器产生的高温烟气或尾焰中，形成强烈扰动，充分保证了自身和主燃料的燃烬。二、三次风采用独立的高压头风机，大旋流强度使高温熔融渣以离心和接力的方式甩向炉膛壁面，顺壁面流至炉底熔池。这种大旋流强度接力造渣方式能形成60%～80%的液态渣，减少了烟气携带，大大降低了后通道结渣、堵灰和磨损的风险。

当高浓度含盐有机废液选择绝热焚烧炉时，因为炉墙壁面温度高，不能形成固态盐保护层，受高温熔融渣的侵蚀，炉砖很快会被侵蚀殆尽。本申请采用的膜式水冷壁部分敷设特殊耐火可塑料的水冷焚烧炉膛，其中膜式水冷壁为全密封结构，无有毒高温烟气的泄露和外界冷空气的吸入，焚烧炉运行环境友好、热效率高。在锅炉运行压力参数选定后，水冷壁的壁温保持在对应饱和温度，因基础壁温较低，从炉内1400℃～1600℃的绝热燃烧温度过渡到200℃～300℃管壁温度，足以覆盖绝大多数盐类的熔点，这为在水冷壁上形成固态盐保护层创造了条件。为防止因膜式水冷壁水冷度过大，本申请通过在焚烧炉膛水冷壁内分区段敷设特定厚度、能抗熔盐腐蚀的特殊耐火可塑料，一方面可灵活调整炉膛内温度，将焚烧炉出口烟温保持在1100℃以上，且停留时间大于2s；另一方面，特定厚度耐火可塑料，并将耐火可塑料外壁向火面温度控制在盐熔点温度以下20℃～50℃，保证在耐火可塑料表面凝结固态盐保护层，从而阻止熔融盐向耐火可塑料和金属管壁渗透腐蚀，实现以渣抗渣功效；同时又能保证液态盐的流动性，方便排渣。

参考图1、图5至图7，本申请的一个具体实施例提出了一种高浓度含盐有机废液焚烧装置，所述辐射冷却炉膛9与水冷焚烧炉膛1下部连通，因两者连通处的烟温和工作条件与水冷焚烧炉膛1下部近似，所以辐射冷却炉膛9入口段及底部3m～4m的炉膛壁均敷设有耐火可塑料炉衬5，辐射冷却炉膛9的中上部不再设置耐火可塑料炉衬5。辐射冷却炉膛9由膜式水冷壁围成，在辐射冷却炉膛9的中上部空间内设有水冷凝渣屏装置，其包括长水冷凝渣屏10、短水冷凝渣屏11。

长、短水冷凝渣屏均由多根水冷屏管101组合而成，相间布置成长、短屏，大节距结构，上部屏间节距350mm～450mm，优选400mm，下部屏节距700mm～900mm，优选800mm，进而将短水冷凝渣屏11水平段出口烟温控制在650℃～750℃。水冷凝渣屏相邻的水冷屏管101间由卡扣件102连接。使用卡扣件102连接水冷屏管101的方式，具有自由伸缩的空间，伸缩时自动撕裂焦壳，进而实现自清焦的功能。

短水冷凝渣屏11上方的辐射冷却炉膛9空间为急冷凝渣段12，急冷凝渣段12上方的辐射冷却炉膛9的炉膛后墙向内弯折形成折烟墙14。在急冷凝渣段12的外墙设置急冷风箱13，通过急冷风箱13的风嘴向急冷凝渣段12喷送急冷介质。优选的，所述急冷风箱13成U型，环抱急冷凝渣段12三面外墙。急冷风箱13可接一次风机，各风道须在近炉体处设置风门，以便运行时调节。U形急冷风箱13，通过多喷嘴喷入急冷空气或其它急冷介质，进一步将烟温降到500～600℃，将仅存于烟气中的熔融渣在此全部凝结固化，通过沉降或蒸汽吹灰予以清除，这样进入后续对流受热面的就只是烟气和干灰，从而彻底消除对流受热面结渣隐患，保证对流受热面传热稳定。所述折烟墙14加强急冷风与烟气的混合和传质，缩短降温时间和行程，使急冷效果更佳，还能理顺烟气流场，方便后续对流过热器18的布置，提高对流冲刷传热效果。

所述水平烟道17一端与辐射冷却炉膛9顶部连通，水平烟道17同样由膜式水冷壁围成，在其水平段的尾部内布置过热器18。水平烟道17另一端依次与沸腾管屏19、省煤器21、高温空气预热器23、低温灰斗24、低温空气预热器25、排烟口26连接，所述沸腾管屏19下方设承接高温灰的高温灰斗20，低温灰斗24设于高温空气预热器23和低温空气预热器25的下方。

根据余热锅炉参数，在辐射冷却炉膛9之后，依次布置过热器18、沸腾管屏19、省煤器21、高温空气预热器23和低温空气预热器25，这些受热面的设置为大节距、板式结构，低烟气流速，防止堵灰和磨损，灰斗各护板做成大倾角，防止碱灰板结致排灰不畅。

所述焚烧炉装置涉及的烟风流程为：水冷焚烧炉膛1内焚烧产生的烟气向下至水冷焚烧炉膛1下部，水平转向后进入辐射冷却炉膛9，向上依次经过长水冷凝渣屏10、短水冷凝渣屏11、急冷凝渣段12，急冷后的烟气撞向折烟墙14发生折流后再向上并再次发生转向进入水平烟道17，烟气经过热器18后进入沸腾管屏19，之后烟气再次转向向下进入省煤器21、高温空气预热器23，之后烟气再次转向向上进入低温空气预热器25，后经排烟口26排出。

所述焚烧炉装置的汽水流程涉及水冷焚烧炉膛1、辐射冷却炉膛9、长水冷凝渣屏10、短水冷凝渣屏11、水平烟道17、过热器18、沸腾管屏19、省煤器21、锅筒15、汽水连接管16。锅炉给水先进入省煤器21，加热后由顶部连接管引入锅筒15，锅水经下降管分别送入焚烧炉膛1、辐射冷却炉膛9的膜式水冷壁内、同时还并列送到长水冷凝渣屏10、短水冷凝渣屏11、沸腾管屏19内加热，锅水吸收炉内高温烟气的热量后部分蒸发汽化，形成汽水混合物，经引出管回到锅筒15，汽水混合物在锅筒15内进行汽水分离，分离出来的饱和水再次进入下降管送入上述水流程循环蒸发，蒸汽则经汽水连接管16送入过热器18进一步加热，形成过热蒸汽，合格的过热蒸汽送至蒸汽管网供工业生产使用，这样完成整个汽水流程。

结合废液是否含有硫、氯等酸性离子组份，确定锅炉蒸汽压力和过热蒸汽温度、排烟温度参数。当废液含有硫、氯等酸性离子较多时，为避免高、低温腐蚀，蒸汽压力不能选择过高或过低。蒸汽压力高对应饱和水温就高，存在高温腐蚀风险；蒸汽压力过低，对应饱和水温可能低于酸气露点温度，造成低温腐蚀。同理，排烟温度、给水温度都应作一定选择，避免低温腐蚀的发生。

所述焚烧炉装置涉及的排渣、除灰流程涉及清焦燃烧器6、熔盐池7、排渣槽8、长水冷凝渣屏10、短水冷凝渣屏11、急冷凝渣段12、U形急冷风箱13、高温灰斗20、吹灰器22、低温灰斗24。所述排渣流程：水冷焚烧炉膛1、辐射冷却炉膛9、长水冷凝渣屏10、短水冷凝渣屏11、急冷凝渣段12各处熔融渣自然流到熔盐池7，经排渣槽8排出。

实施例1

针对某化工废液高浓度含盐有机的钠盐含量高的特点，在充分分析废液成份及物料流量基础上，依据本申请的设计思想，经燃烧试验和理论计算回归，制定如下实施方案。选择如上所述的一体化水冷焚烧炉余热锅炉炉型结构，余热锅炉参数1.6MPa，过热蒸汽温度300℃，焚烧炉理论燃烧温度1400℃，出口温度1150℃。焚烧炉内针设置铬锆刚玉可塑料，侧墙和炉顶可塑料厚度60mm，炉底可塑料厚度150mm，侧墙和炉顶可塑料外面温度控制在约800℃，低于复合盐熔点温度50℃，液态盐层表面温度950℃，烟气平均温度1275℃。

将80%的高热值废液与辅助天然气组合进入主燃烧器，主燃烧器设置在焚烧炉炉顶。主燃烧器一次风份额约60%，进行贫氧燃烧，将燃烧温度控制在1300℃以下，抑制NOx的生成、以保护燃烧器喷口和炉顶耐火可塑料。利其余约20%的低热值废液用2只废液枪与四只二次风喷嘴对角组合，进行废液的分级燃烧，带废液枪的二次风供风率约20%。二次风离炉顶高度4m，再在二次风以下3m布置三次风，三次风供风率约20%。二、三次风均采用四角切圆的方式布置，二、三次风采用独立的高压头风机，大旋流强度使高温熔融渣以离心和接力的方式甩向炉膛壁面，成渣份额约80%。

辐射冷却炉膛设计为大容积，在炉膛中上部设置水冷凝渣屏，水冷凝渣屏布置成长短屏大节距结构，上部屏间距400mm，下部屏间距800mm，短屏水平段出口烟温约700℃，大部分熔融渣凝结固化在水冷屏上。水冷凝渣屏设计卡套管结构，图7是水冷凝渣屏卡套管结构示意图，卡套自由伸缩自动撕裂焦壳，实现自清焦功能。短屏水平段上部设急冷凝渣室，炉外三面墙布置U形急冷风箱，通过多喷嘴喷入急冷空气或其它急冷介质，进一步将烟温降到550℃左右，将仅存于烟气中的熔融渣在此全部凝结固化，通过沉降和蒸汽吹灰予以清除，这样进入后续对流受热面的就只有烟气和干灰，从而彻底消除对流受热面结渣隐患。急冷凝渣室后墙上部折烟墙，加强急冷风与烟气的混合和传质，缩短降温时间和行程，使急冷效果更佳，还能理顺烟气流场，方便后续对流过热器的布置，提高对流冲刷传热效果。

过热器18、沸腾管屏19、省煤器21和空气预热器板式结构，大节距布置，防止堵灰和磨损，保证对流受热面传热稳定，锅炉排烟温度稳定控制在130℃～200℃之间，保证了热回收效率。灰斗各护板做成大倾角，防止碱灰板结致排灰困难。吹灰器22布置间距2.2m～3m，吹灰蒸汽压力1.3MPa～2.5MPa，以保证吹灰效果。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制。在不脱离本申请精神和范围的前提下，本申请还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本申请范围内。

Claims (10)

1.高浓度含盐有机废液焚烧装置，其特征在于：所述装置包括一体化的焚烧炉和余热回收锅炉，焚烧炉包括由膜式水冷壁围成的立方体型的水冷焚烧炉膛（1），水冷焚烧炉膛（1）在高度方向分为上、中、下三个区段空间，水冷焚烧炉膛（1）上部区段空间内设有焚烧装置，水冷焚烧炉膛（1）下区段空间为熔盐池（7）；所述余热回收锅炉包括辐射冷却炉膛（9），所述焚烧装置包括设于水冷焚烧炉膛（1）顶部的炉顶主燃烧器（2），在距炉顶下方3m～4m设二次风装置（3），二次风装置（3）下方2m～3m设置三次风装置（4）；二次风装置（3）包括二次风嘴（31）和带废液枪的二次风喷嘴（32），二次风嘴（31）和二次风喷嘴（32）均布于水冷焚烧炉膛（1）的同一水平面上，并形成直径为100mm～300mm的中心切圆；三次风装置（4）包括三次风嘴，三次风嘴均布于水冷焚烧炉膛（1）的同一水平面上并形成中心切圆；所述辐射冷却炉膛（9）在高度方向分为上、中、下三个区段空间，辐射冷却炉膛（9）与水冷焚烧炉膛（1）共用一侧壁且下区段连通，辐射冷却炉膛（9）由膜式水冷壁围成，辐射冷却炉膛（9）中、上区段内依次设有长水冷凝渣屏（10）、短水冷凝渣屏（11），短水冷凝渣屏（11）上方为急冷凝渣段（12），急冷凝渣段（12）上方的辐射冷却炉膛（9）的后墙向内弯折形成折烟墙（14），在急冷凝渣段（12）外墙设有喷送急冷介质的急冷风箱（13）；所述水冷焚烧炉膛（1）位于二次风装置（3）以下的向火面敷设有耐火可塑料炉衬（5），辐射冷却炉膛（9）的下区段敷设耐火可塑料炉衬（5），水冷焚烧炉膛（1）中上区段的耐火可塑料炉衬（5）厚度为50mm～100mm，水冷焚烧炉膛（1）和辐射冷却炉膛（9）的下区段的耐火可塑料炉衬（5）厚度为130mm～200mm。

2.根据权利要求1所述的高浓度含盐有机废液焚烧装置，其特征在于：所述二次风嘴（31）和带废液枪的二次风喷嘴（32）数量各为两个，所述三次风装置（4）包括四个三次风嘴，二次风嘴（31）、二次风喷嘴（32）和三次风嘴分别与水冷壁墙面形成50°～70°的夹角。

3.根据权利要求1或2所述的高浓度含盐有机废液焚烧装置，其特征在于：所述水冷焚烧炉膛（1）的下区段侧壁且正对水冷焚烧炉膛（1）和辐射冷却炉膛（9）连通处的位置设有清焦燃烧器（6）；所述熔盐池（7）与排渣槽（8）连接。

4.根据权利要求1所述的高浓度含盐有机废液焚烧装置，其特征在于：所述耐火可塑料炉衬（5）的耐火可塑料选自铝镁质、铬质、镁铬质。

5.根据权利要求1或4所述的高浓度含盐有机废液焚烧装置，其特征在于：所述耐火可塑料炉衬（5）水平和垂直方向每间隔1.5m～2.0m开设小波浪形膨胀缝（52），小波浪形膨胀缝（52）的走向形成大波浪形膨胀缝（51），在小波浪形膨胀缝（52）内填实2mm～5mm耐火陶瓷纤维板53。

6.根据权利要求1所述的高浓度含盐有机废液焚烧装置，其特征在于：所述辐射冷却炉膛（9）的中、上区段空间内设有水冷凝渣屏装置，其包括长水冷凝渣屏（10）和短水冷凝渣屏（11），水冷凝渣屏相邻的水冷屏管（101）间由卡扣件（102）卡扣连接组合，短水冷凝渣屏（11）上方的屏节距350mm～450mm，短水冷凝渣屏（11）下方的屏节距700mm～900mm。

7.根据权利要求1或6所述的高浓度含盐有机废液焚烧装置，其特征在于：所述急冷风箱（13）成U型，环抱急冷凝渣段（12）三面外墙，U形急冷风箱（13）连接有喷入急冷介质的喷嘴。

8.根据权利要求1或6所述的高浓度含盐有机废液焚烧装置，其特征在于：所述辐射冷却炉膛（9）顶部与水平烟道（17）一端连通，水平烟道（17）另一端依次与沸腾管屏（19）、省煤器（21）、高温空气预热器（23）、低温灰斗（24）、低温空气预热器（25）、排烟口（26）连接；水平烟道（17）由膜式水冷壁围成，水平烟道（17）尾部空间内布设过热器（18），所述沸腾管屏（19）下方设沉降高温灰的高温灰斗（20），低温灰斗（24）设于高温空气预热器（23）和低温空气预热器（25）的下方。

9.高浓度含盐有机废液焚烧熔融渣分离回收工艺，其特征在于：使用如权利要求1所述的高浓度含盐有机废液焚烧装置，将低浓度废液蒸发浓缩的高浓度含盐有机废液，将70%～80%质量的高浓度含盐有机废液与燃料混合并通过炉顶主燃烧器（2）送入水冷焚烧炉膛（1）焚烧，炉顶主燃烧器（2）供给的一次风份额占总进风的50%～70%，二次风装置（3）、三次风装置（4）分别占20%～30%和10%～20%，一次风压头5000Pa～6000Pa，二、三次风压头7000Pa～8000Pa，焚烧产生的高温熔融渣以离心和接力的方式甩向水冷焚烧炉膛（1）的壁面，顺壁面下流。

10.根据权利要求9所述的高浓度含盐有机废液焚烧熔融渣分离回收工艺，其特征在于：所述水冷焚烧炉膛（1）、辐射冷却炉膛（9）、长水冷凝渣屏（10）、短水冷凝渣屏（11）、急冷凝渣段（12）各处熔融渣自然流到熔盐池（7）。

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