CN202675299U - 用于含氮有机废物的焚烧处理装置 - Google Patents

用于含氮有机废物的焚烧处理装置 Download PDF

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侯国华
那永新
李梦凯
杜庆丰
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Abstract

本实用新型公开了一种含氮有机废物的焚烧处理装置,包括依次串联的燃烧器、热氧化炉、废热锅炉、选择性催化还原SCR处理器、空气预热器、引风机和烟囱,并设有炉膛压力控制回路、烟气温度控制回路、还原剂流量控制回路及助燃空气流量控制回路。通过高温焚烧方法分解含氮有机废物,并采用还原法去除烟气中的氮氧化物。本实用新型装置的处理流程简单,焚烧处理有机废物费用低,两级脱销能够保证脱销效率,满足排放标准,并且实现了烟气余热的回收利用,可广泛应用于化工行业类似有机废物处理项目中。

Description

用于含氮有机废物的焚烧处理装置
技术领域
[0001] 本实用新型属于化工行业含氮废物的处理技术,特别是涉及一种将具有一定热值的有机废物焚烧处理,并采取烟气脱硝方法去除NOx,使烟气达标排放。
背景技术
[0002] 由于人类对工业高度发达的负面影响预料不够,预防不利,导致了全球性的三大危机:资源短缺、环境污染、生态破坏。人类不断的向环境排放污染物质。当排放的物质超过了环境的自净能力,环境质量就会发生不良变化,危害人类健康和生存,这就发生了环境污染。环境污染会给生态系统造成直接的破坏和影响,如沙漠化、森林破坏、也会给生态系统和人类社会造成间接的危害,有时这种间接的环境效应的危害比当时造成的直接危害更大,也更难消除。例如,温室效应、酸雨、和臭氧层破坏就是由大气污染衍生出的环境效应。 在化工生产中,排放的有机废水废气等通常采用焚烧方法,可以将有机废物高温氧化,分解为水和二氧化碳,减少废物对环境的直接破坏,但是焚烧法产生的氮氧化物排放过量也会对大气造成污染,它是造成酸雨和光化学烟雾的主要原因。因此世界各国对工业生产中氮氧化物的排放都有严格的限制。如何有效地将有机废物高温分解,并采取一定措施降低氮氧化物的排放,是废物处理中一直致力于解决的问题。
[0003]目前在国内有机废物焚烧处理行业中,因废物种类的多样化,对于烧嘴的选择与布置是个难题,经常出现雾化不充分,容易堵塞,炉膛内流场及温度场分布不均,造成有机物不能完全分解,热力型氮氧化物产生较多。并且存在在排放的烟气中采用掺空气或只采用单一的选择性氧化还原的方法降低氮氧化物的排放浓度效率不高等问题。
实用新型内容
[0004] 针对现有技术,本实用新型提供了一种含氮有机废物的焚烧处理装置,该装置可以将含氮有机废气和废水通过合理布置的燃烧器和喷枪喷入特殊设计的热氧化炉炉膛中燃烧分解,在烟气处理中采用选择性非催化还原(SNCR)和选择性催化还原(SCR)两级处理方法有效降低烟气中的氮氧化物,并且在工艺中设置了废热锅炉和空气预热器回收烟气的热量。既处理了有机废物,控制了排入大气中的污染物的量,又回收了一部分热能,实现了节能减排的目的。
[0005] 为了解决上述技术问题,本实用新型用于含氮有机废物的焚烧处理装置的结构是:包括依次串联的燃烧器、热氧化炉、废热锅炉、选择性催化还原SCR处理器、空气预热器、引风机、烟囱及一炉膛压力控制回路,所述炉膛压力控制回路包括设置在所述热氧化炉炉膛前部的一个压力测点和与所述引风机连接的一变频电机构成;所述热氧化炉的尾部设有一选择性非催化还原SNCR处理器,所述选择性非催化还原SNCR处理器串联有一混合器A及一稀释风机A,所述选择性催化还原SCR处理器串联有一混合器B及一稀释风机B,所述混合器A和混合器B用于将稀释空气和氨气混合后分别排入所述选择性催化还原SCR处理器和选择性非催化还原SNCR处理器中;还包括一助燃风机和助燃空气总管,所述助燃风机的排风口与所述空气预热器连接,所述助燃空气总管的上游与空气预热器串联,所述助燃空气总管的下游通过一个三通分别连接至所述燃烧器和所述热氧化炉;还包括喷射装置,所述喷射装置包括设置在所述燃烧器内中心位置的用于喷射维持热氧化炉焚烧温度而需要补充燃料的中心喷枪,用于向热氧化炉喷射废气的环状喷枪,按照环形布置在所述热氧化炉的端墙上的、用于向热氧化炉内火焰区域喷射废水的机械雾化喷嘴和介质雾化喷嘴;还包括两个温度测点,两个流量计和三个烟气测点,所述三个烟气测点包括第一烟气测点、第二烟气测点和第三烟气测点,上述各测点与相关的调节阀配合形成多个控制回路。
[0006] 与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:
[0007] 通过对含氮有机废气和废水性质的研究,选择合适的喷头,并且通过合理布置燃烧器和喷枪的位置,是燃料和废水废气喷入特殊设计的热氧化炉炉膛中燃烧分解,助燃空气按照一定比例分为一次风和二次风进入炉膛助然,炉膛内流场和温度场分布均匀,不存在死区,有机废物能够充分分解,并且助燃空气分两极进入炉膛,有效降低了火焰中 心区的温度,大大减少了热力型氮氧化物的产生,降低了烟气处理中脱硝装置的压力。
[0008] 在烟气脱硝处理中采用选择性非催化还原(SNCR)和选择性催化还原(SCR)两级处理方法有效降低烟气中的氮氧化物,对于烟气中NOx浓度不高的项目,可以采用国产SCR脱硝装置,降低投资成本及运行成本。并且在工艺中设置了废热锅炉和空气预热器回收烟气的热量。
[0009] 本实用新型既处理了有机废物,控制了排入大气中的污染物的量,又回收了一部分热能,实现了节能减排的目的,可广泛应用于化工行业此类废物处理项目中。
附图说明
[0010] 附图是本实用新型含氮有机废物处理装置的工艺流程图。
具体实施方式
[0011] 下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。
[0012] 如附图所示,本实用新型用于含氮有机废物的焚烧处理装置,包括依次串联的燃烧器I、热氧化炉2、废热锅炉4、选择性催化还原SCR处理器5、空气预热器6、引风机7、烟囱8及一炉膛压力控制回路,所述炉膛压力控制回路包括设置在所述热氧化炉2炉膛前部的一个压力测点和与所述引风机7连接的一变频电机构成,通过此压力测点调节引风机电机的频率,从而保证炉膛具有一定的负压。所述热氧化炉2的尾部设有一选择性非催化还原SNCR处理器3,所述选择性非催化还原SNCR处理器3串联有一混合器All及一稀释风机A10,所述选择性催化还原SCR处理器5串联有一混合器B13及一稀释风机B12,所述混合器All和混合器B13用于将稀释空气和氨气混合后分别排入所述选择性催化还原SCR处理器5和选择性非催化还原SNCR处理器3中。
[0013] 本实用新型焚烧处理装置中还包括一助燃风机9和助燃空气总管14,所述助燃风机9的排风口与所述空气预热器6连接,所述助燃空气总管14的上游与空气预热器6串联,所述助燃空气总管15的下游通过一个三通分别连接至所述燃烧器I和所述热氧化炉2 ;
[0014] 本实用新型焚烧处理装置中还包括喷射装置,所述喷射装置包括设置在所述燃烧器内中心位置的用于喷射维持热氧化炉2焚烧温度而需要补充燃料的中心喷枪,用于向热氧化炉2喷射废气的环状喷枪,按照环形布置在所述热氧化炉2的端墙上的、用于向热氧化炉内火焰区域喷射废水的机械雾化喷嘴和介质雾化喷嘴;
[0015] 本实用新型焚烧处理装置中还包括两个温度测点,两个流量计和三个烟气测点,所述三个烟气测点包括第一烟气测点、第二烟气测点和第三烟气测点,上述各测点与相关的调节阀配合形成多个控制回路。
[0016] 所述两个温度测点均设在所述热氧化炉2的炉膛后部,其中一个温度测点与一燃料调节阀配合形成一用于控制焚烧温度的温度控制回路TICOl ;另一温度测点与一冷却水调节阀配合又形成了一用于控制进入所述选择性非催化还原SNCR反应器的烟气温度的温度控制回路TIC02。
[0017] 所述助燃风机9与所述燃烧器I之间的管路为一次风分支管15,所述助燃风机9与所述热氧化炉2之间的管路为二次风支管16,两个流量计分别设在所述助燃空气总管路14和一次风分支管15上,所述一次风分支管15上还设有一风量调节阀FCV02从而形成燃烧器一次风流量控制回路FIC01-02,用以控制进入所述燃烧器I的一次助燃空气的流量。
[0018] 所述混合器All的氨气进口处设有第一进气调节阀ACV01,所述选择性非催化还原SNCR处理器3的烟气管路上设有第一烟气测点,第一进气调节阀ACVOl和所述第一烟气测点形成用以控制进入所述选择性非催化还原SNCR反应器中反应段的还原剂流量的控制回路AICOl ;所述混合器B13的氨气进口处设有第二进气调节阀ACV02,所述烟囱8上设有第二烟气测点,第二进气调节阀ACV02和所述第二烟气测点形成用以控制进入所述选择性催化还原SCR处理器5的还原剂流量的控制回路AIC02。
[0019] 所述助燃风机9连接一变频电机M,所述烟囱8上设有第三烟气测点,所述变频电机M和所述第三烟气测点形成用以控制进入助燃空气总管14的助燃空气的流量的控制回路AIC03。
[0020] 如果有机废物除了含氮元素外,还含有硫元素,则更要严格控制NH3的逃逸量,并且在整个设备温度较低的尾部空气预热器段(即,位于空气预热器的换热管外壁温度较低部分的空气预热器尾部换热面处)增加吹灰装置,避免NH4HSO3附着在受热面上影响传热效率。
[0021] 利用本实用新型焚烧处理装置对含氮有机废物进行焚烧处理包括以下步骤:
[0022] a.根据废物是气态还是液态,采用合适的喷射装置将其送入热氧化炉中进行高温焚烧;补燃的燃料采用中心喷枪喷入热氧化炉2的炉膛内;若废物为废气,则采用环状喷枪将废气喷入热氧化炉的炉膛内;若废物为废液,则根据该废液的粘度等性能指标选择喷嘴结构,即具体选用呈环状布置的多个机械雾化或介质雾化喷嘴,将废液喷入热氧化炉2的炉膛中心火焰区域。
[0023] 高温焚烧过程中,通过由设置在所述热氧化炉2的炉膛后部的一温度测点与燃料调节阀TCVOl形成的温度控制回路TICOl控制所述热氧化炉2炉膛内的焚烧温度在900〜12000C ;当焚烧处理的废物是不属于危险废物的有机废物时,其焚烧温度为900〜1100°C,当焚烧处理的废物为危险废物的有机废物时,其焚烧炉膛温度为1100〜1200°C。
[0024] 废物焚烧后,通过另一温度测点与冷却水调节阀形成的温度控制回路TIC02控制进入SNCR反应器的烟气温度为900〜1050°C。
[0025] b.助燃空气通过助燃风机9提供,助燃空气的总量是利用由与助燃风机9连接的变频电机M和设置在烟® 8上的第三烟气测点所构成的控制回路AIC03进行控制的,根据第三烟气测点采集到的烟气中的氧含量作为参数,调节变频风机的频率,从而控制进入助燃空气总管14的助燃空气的流量;从助燃风机9出口排出的空气首先进入空气预热器6预热,预热后的空气按一定比例分为一次风和二次风进入热氧化炉2的炉膛助燃;所述助燃风机9与所述燃烧器I之间的连接管路为一次风分支管15,所述助燃风机9与所述热氧化炉2之间的连接管路为二次风支管16,由两个分别设置在所述助燃空气总管路14和一次风分支管15上的两个流量计和设置在一次风分支管15上的一风量调节阀FCV02形成一控制回路FIC01-02,该控制回路FIC01-02控制一次风的流量占总空气流量的60〜80%,根据助燃空气总管路14上流量计的参数设定一次风分支管上的流量计的数值,通过一次风分支管15上的流量调节该控制回路FIC01-02以控制进入燃烧器I的助燃空气的量,采用分段配风降低燃烧区域温度,从而减少燃烧过程中热力型NOx的产生;
[0026] c.控制选择性非催化还原SNCR处理器的反应温度为900〜1050°C,在向选择性 非催化还原SNCR处理器3中喷入还原剂之前,通过温度控制回路TIC02控制进入热氧化炉2的冷却水的流量实现对烟气进行降温,保证进入选择性非催化还原SNCR处理器3的烟气温度;所述混合器All的氨气进口处设有第一进气调节阀ACV01,所述选择性非催化还原SNCR处理器3的烟气管路上设有第一烟气测点,第一进气调节阀ACVOl和所述第一烟气测点形成用以控制进入所述选择性非催化还原SNCR反应器中反应段的还原剂流量的控制回路AICOl ;通过混合器All向选择性非催化还原SNCR处理器3的反应段喷入5%浓度以下的氨气和空气的混合气体构成的还原剂,该还原剂的量通过控制回路AICOl检测烟气中的NOx的流量来控制,采用选择性非催化还原SNCR的方法先将烟气中30〜70%的NOx还原为N2和O2 :
[0027] d.从热氧化炉2出来的高温烟气经选择性非催化还原SNCR反应器3进入废热锅炉4进行部分热量的回收,并产生蒸汽,从而将废热锅炉4出口温度降低到400°C以下;
[0028] e.从废热锅炉4排出的烟气进入选择性催化还原SCR处理器5,其中,还原剂采用5%浓度以下的氨气和空气的混合气体,该还原剂的量通过控制回路AIC02检测烟气中的NOx的流量来控制,采用选择性催化还原SCR的方法将烟气中的NOx还原为N2和02,从而使烟气达到NOx的排放标准;
[0029] f.在选择性催化还原SCR处理器5下游设置空气预热器进一步回收烟气的余热;
[0030] g.从空气预热器6出来的烟气通过引风机7被送入烟囱8中排放。
[0031] 以下通过一实施例研究材料进一步理解本实用新型,提供该研究材料是为了理解的方便,绝不是限制本实用新型。
[0032] 实施例研究材料简介:某已建成的特种胺生产装置排放的尾气包括PSA尾气、含氮工艺废气和含氮废水,其特点是PSA尾气、工艺废气和废水的成分、流量和压力都在无规律的变化,有时变化特别剧烈。含氮有机物有乙胺、丙烯氰、丙胺等,要求焚烧温度在1100°C以上,但超过1300°C时,热力型氮氧化物将大量产生,因此必须控制热氧化炉2的焚烧温度。针对要焚烧的废物,补燃的柴油和天然气从燃烧器I中心喷枪喷入,比较大量的废气也从进入到燃烧器1,通过燃烧器I内环状喷枪喷入热氧化炉2的炉膛,其他废液采用介质雾化喷嘴喷入炉膛,喷嘴在炉膛侧壁环状布置,助燃空气分为两部分,一次风通过一次风分支管15从燃烧器I进风口进入热氧化炉2的炉膛,二次风通过二次风分支管16从炉膛侧壁进入,这样可以保证炉膛内流场的均匀,且没有局部高温区,既能保证废物充分分解,又避免生成大量的氮氧化物。在足够的停留时间下,焚烧后的烟气成分如下:
[0033] 表I焚烧后烟气成分
N2 02 H20 C02 NO
[0034] -
流量 Nm3./h 6897 422 3444 9076 128
[0035] 焚烧后的烟气采用两级脱销来去除烟气中的氮氧化物,选择性非催化还原SNCR方法的温度区域设置在1000°c左右,选择性催化还原SCR方法的温度区域设置在350°C左右,该温度的确定与SCR装置催化剂的选择有关,其两者之间的对应关系属于本技术领域内公知常识,在此不再赘述。在本实用新型处理工艺的流程中设置有废热锅炉和空气预热 器用以回收烟气的余热。经过处理过的烟气中NOx的含量可以降到400mg/m3以下。
[0036] 综上,本实用新型解决了含氮有机化合物废气废水在热氧化炉中充分分解,分解效率达到99. 99%,并解决了废物在富氧高温燃烧时产生大量燃料型NOx和高温型NOx排放问题。
[0037] 尽管上面结合图对本实用新型进行了描述,但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下,在不脱离本实用新型宗旨的情况下,还可以作出很多变形,这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (6)

1. 一种用于含氮有机废物的焚烧处理装置,包括依次串联的燃烧器(I)、热氧化炉(2)、废热锅炉(4)、选择性催化还原SCR处理器(5)、空气预热器(6)、引风机(7)、烟囱(8)及一炉膛压力控制回路,所述炉膛压力控制回路包括设置在所述热氧化炉(2)炉膛前部的一个压力测点和与所述引风机(7)连接的一变频电机构成; 其特征在于: 所述热氧化炉(2)的尾部设有一选择性非催化还原SNCR处理器(3),所述选择性非催化还原SNCR处理器(3)串联有一混合器A (11)及一稀释风机A (10),所述选择性催化还原SCR处理器(5)串联有一混合器B (13)及一稀释风机B (12),所述混合器A (11)和混合器B (13)用于将稀释空气和氨气混合后分别排入所述选择性催化还原SCR处理器(5)和选择性非催化还原SNCR处理器(3)中; 还包括一助燃风机(9)和助燃空气总管(14),所述助燃风机(9)的排风口与所述空气预热器(6)连接,所述助燃空气总管(14)的上游与空气预热器(6)串联,所述助燃空气总管(14)的下游通过一个三通分别连接至所述燃烧器(I)和所述热氧化炉(2); 还包括喷射装置,所述喷射装置包括设置在所述燃烧器内中心位置的用于喷射维持热氧化炉(2)焚烧温度而需要补充燃料的中心喷枪,用于向热氧化炉(2)喷射废气的环状喷枪,按照环形布置在所述热氧化炉(2 )的端墙上的、用于向热氧化炉内火焰区域喷射废水的机械雾化喷嘴和介质雾化喷嘴; 还包括两个温度测点,两个流量计和三个烟气测点,所述三个烟气测点包括第一烟气测点、第二烟气测点和第三烟气测点,上述各测点与相关的调节阀配合形成多个控制回路。
2.根据权利要求I所述的用于含氮有机废物的焚烧处理装置,其特征在于,所述两个温度测点均设在所述热氧化炉(2)的炉膛后部,其中一个温度测点与一燃料调节阀配合形成一用于控制焚烧温度的温度控制回路TICOl ;另一温度测点与一冷却水调节阀配合又形成了一用于控制进入所述选择性非催化还原SNCR反应器的烟气温度的温度控制回路TIC02。
3.根据权利要求I所述的用于含氮有机废物的焚烧处理装置,其特征在于,所述助燃风机(9)与所述燃烧器(I)之间的管路为一次风分支管(15),所述助燃风机(9)与所述热氧化炉(2)之间的管路为二次风支管(16),两个流量计分别设在所述助燃空气总管路(14)和一次风分支管(15 )上,所述一次风分支管(15)上还设有一风量调节阀(FCV02 )从而形成燃烧器一次风流量控制回路FIC01-02,用以控制进入所述燃烧器(I)的一次助燃空气的流量。
4.根据权利要求I所述的用于含氮有机废物的焚烧处理装置,其特征在于,所述混合器A (11)的氨气进口处设有第一进气调节阀(ACV01),所述选择性非催化还原SNCR处理器(3)的烟气管路上设有第一烟气测点,第一进气调节阀(ACVOl)和所述第一烟气测点形成用以控制进入所述选择性非催化还原SNCR反应器中反应段的还原剂流量的控制回路AICOl ;所述混合器B (13)的氨气进口处设有第二进气调节阀(ACV02),所述烟® (8)上设有第二烟气测点,第二进气调节阀(ACV02)和所述第二烟气测点形成用以控制进入所述选择性催化还原SCR处理器(5)的还原剂流量的控制回路AIC02。
5.根据权利要求I所述的用于含氮有机废物的焚烧处理装置,其特征在于,所述助燃风机(9)连接一变频电机(M),所述烟® (8)上设有第三烟气测点,所述变频电机(M)和所述第三烟气测点形成用以控制进入助燃空气总管(14)的助燃空气的流量的控制回路AIC03。
6.根据权利要求I所述的用于含氮有机废物的焚烧处理装置,其特征在于,所述空气预热器段设置有吹灰装置。
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