CN209415471U - 一种丙烯腈含盐有机废液及废气焚烧环保节能排放系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种丙烯腈含盐有机废液及废气焚烧环保节能排放系统，经过高温焚烧、余热回收、高温和低温脱硝、袋式除尘等流程满足废液、废气处理无害化、减量化的环保节能要求。本系统主要包括绝热焚烧炉、膜式壁余热锅炉、空气预热器、省煤器、SNCR和SCR脱硝装置、布袋除尘器、烟囱等。丙烯腈废液、废气中含有丙烯腈、乙腈、氢氰酸等多种有毒有机物，在高温下完全氧化、分解，生成CO₂、NO_x、N₂，经过余热锅炉回收热量，SCR装置的低温催化脱硝后，烟气余热为空气预热器回收后经过除尘作业，使烟气达到国标后再由烟囱排入大气。本实用新型具有制造工艺简单、系统运行安全稳定的特点，可以广泛应用于化工、造纸、汽车轮胎制造等行业。

Description

一种丙烯腈含盐有机废液及废气焚烧环保节能排放系统

技术领域

本实用新型涉及把生产丙烯腈过程中产生的高含盐有机废液及废气进行焚烧环保节能排放的系统，属于节能环保领域。具体为一种丙烯腈含盐有机废液及废气焚烧环保节能排放系统。

背景技术

丙烯腈是一种重要的化工原料，是合成纤维、合成橡胶和合成树脂的重要单体。现阶段生产丙烯腈大多采用丙烯氨氧化法，此方法在制备过程中需要形成水溶液，水溶液经萃取塔分离出乙腈，在脱氢氰酸塔除去氢氰酸，再经脱水、精馏而得到丙烯腈产品。但是制备过程中会产生大量的含少量丙烯腈、乙腈、氢氰酸的废液。丙烯腈、乙腈具有一定的毒性，而氢氰酸有剧毒，所以这部分废液如果直接排放会造成环境污染，破坏生态平衡，直接损害人体健康。因此找到一种合理高效的丙烯腈废液的处理方法，对促进环境保护和石化行业可持续发展具有重要意义。

目前，国内处理上述废液的方法主要有生化法、氧化法等。生化法虽然投资较小，但是对于丙烯腈含盐有机废液的COD浓度一般非常高，处理后的废气很难达标，使得生化法还很难实施。氧化法又分为厌氧富氧氧化法和湿式氧化法。湿式氧化法是低温高压加氧氧化法，一般温度在300℃左右压力在10-20.0MPa下加氧和催化剂对丙烯腈废液进行催化氧化，不仅投资较大，运行费用也非常高之外，还存在一定的安全隐患。而例如专利号CN103641277A的专利提出了一种“丙烯腈废液的处理方法”，就是上述氧化法中的厌氧富氧氧化法，该实用新型采用的工艺流程为：短程硝化反硝化—缺氧—沉淀—催化氧化—曝气—生物滤池，多个步骤来达到处理丙烯腈废液的目的。该实用新型的优点是：COD、氨氮的去除率比较高，处理后排放的水体可达到GB8978-1996一级排放标准。而存在的缺陷在于处理工序比较多，并且需要向缺氧池内加入大量的碳源，以便提供足够反硝化所需的碳氮比，原料成本较高，反应周期长，且反应效率不高，整个反应过程繁琐，系统运行成本较偏高。

国内也有诸多厂家采用焚烧法来处理丙烯腈过程中产生的高含盐有机废液，但是运行都很不成功，焚烧炉炉膛钠盐挂壁的现象十分严重，焚烧炉炉底钠盐堆积堵塞导致烧三天停一周来清理，余热锅炉积灰堵塞特别严重，不仅排烟温度高击毁后级装置，而且锅炉积灰十分难以清理，不得不采用高压水冲来清理余热锅炉的积灰，绝大部分废液处理系统运行非常不稳定、不可靠，而且维护困难。除此之外，由于丙烯腈废气、废液中有机物含有CN^-类物质，属于燃料型有机氮，高温燃烧过程中易转化产生NO_X污染物，倘若处理不彻底，不符合或很难达到国家环保标准要求

发明内容

本实用新型的目的是：针对上述现有技术的缺陷，提供一种危险废弃物焚毁率高、余热回收效率高、工艺简单、维护方便的丙烯腈含盐有机废液及废气焚烧环保节能排放系统。

为实现以上目的，提供了以下技术方案：一种丙烯腈含盐有机废液及废气焚烧环保节能排放系统，包括废液及废气预处理系统、废液及废气给料系统、废液及废气焚烧系统、高温烟气余热回收系统和烟气净化达标排放环保处理系统等分系统；

所述废液及废气预处理系统包含废液缓冲罐及其附属设备、废气缓冲罐及其附属设备；废液及废气给料系统包含废液增压泵及雾化喷枪、废气增压风机及废气燃烧器；所述废液焚烧系统包含绝热焚烧炉及其附属设备；高温烟气余热回收系统主要包含膜式壁余热锅炉、空气预热器、省煤器及其附属设备；烟气净化达标排放环保处理系统主要包含膜式壁余热锅炉的冷却室内设置的高温SNCR脱硝装置、低温SCR脱硝装置、布袋除尘器、烟囱等主体设备。

所述丙烯腈含盐有机废液经废液增压泵加压后送入绝热焚烧炉顶部的废液雾化喷枪后喷入绝热焚烧炉，绝热焚烧炉内衬耐火材料和保温材料，保证废液中的有机成分被在高温条件下充分氧化、分解，废液中的盐类在高温下受热变成熔融态，并由绝热焚烧炉下部以液态方式流出，进入安装在绝热焚烧炉底部的双轴冷却器冷却，冷却后落入刮板除渣机继续冷却并送入车间处理；所述丙烯腈有机废气经增压风机加压后送入布置在绝热焚烧炉上部的燃气燃烧器接口，通过燃气燃烧器按照烟气流向在炉膛中心横截面处以四角切圆的型式在炉膛内进行燃烧。

焚烧后的高温烟气进入膜式壁余热锅炉，与锅炉水充分接触换热，产生饱和蒸汽上升到锅炉上方的汽包，膜式壁余热锅炉与汽包组成自然循环回路；所述汽包与分汽缸连接，补充的软化水依次经过热力式除氧器、锅炉给水泵和省煤器后进入汽包。充分换热后的烟气进入余热锅炉后面设置的空气预热器中，鼓风机将助燃空气送入空气预热器，与烟气换热后，与辅助燃料一起喷入绝热焚烧炉上部的燃气燃烧器中燃烧。所述空气预热器后设置低温SCR脱硝装置，为了保证脱硝效果，在低温SCR脱硝装置前的烟道中安装有若干组氨气喷嘴，氨气喷嘴的下部连接氨水储罐，在喷氨点之后的烟道上设置喷氨格栅，与氨气混合均匀的烟气进入低温SCR脱硝装置中，在低温脱硝催化剂的作用下，完成脱除NO_x的反应。烟气从低温SCR脱硝装置排出后依次经过省煤器内的五组对流管束，五组管束全部为光管对流管束。从省煤器排出的烟气依次经过布袋除尘器、引风机，最后经过烟囱后排放入大气中。

进一步改进地，所述的绝热焚烧炉的炉墙采用耐高温耐酸碱腐蚀的高铝质耐火浇注料浇筑而成，绝热焚烧炉顶部布置废液喷枪，通过压缩空气雾化喷入炉膛。绝热焚烧炉上部自顶部往下各两米左右沿炉膛高度方向布置两层燃气燃烧器，每层燃气燃烧器在炉膛内烟气流向以四角切圆的型式按照炉膛截面布置；丙烯腈废液以及辅助燃料天然气通过燃气燃烧器进行燃烧。

进一步改进地，所述余热锅炉沿烟气走行流程设置了三级冷却室，前两级冷却室不布置对流管束，其中第一级冷却室的中部布置SNCR脱硝的尿素或者20%浓度的氨水喷口，第三级冷却室布置挂屏对流管束；而且在冷却室位置设置蒸汽吹灰器，定期对冷却室受热面进行吹灰，防止熔融态盐类粘结炉壁，影响传热效率。由于高温烟气进入第一级冷却室时温度很高，烟气所携带的盐类以熔融态存在，所以在第一级冷却室下部设置熔盐池，并在熔盐池内设置补燃燃烧器，使熔盐池内的温度始终高于废液中盐类的熔点100℃以上，从而保证熔融盐可以很好的从熔盐池底部流出，进入双轴冷却器冷却，然后落入刮板除渣机继续冷却并送入车间。

进一步改进地，所述分汽缸上设有两个出汽管道，其中一个与热力式除氧器连接，另一个与外部用汽设备连接。

进一步改进地，所述鼓风机将助燃空气送入空气预热器，与烟气换热后，与辅助燃料一起喷入绝热焚烧炉上部的燃气燃烧器中燃烧。

本系统采取的主要技术措施包括：

（1）将丙烯腈含盐有机废液采用压缩空气从炉膛顶部雾化喷入炉内，将丙烯腈有机废气及辅助燃料天然气在靠近炉膛顶部侧壁布置燃烧器进行燃烧，即所谓的“顶喷侧烧”的悬浮焚烧方式进行废液和废气焚烧。同时为了提高燃烧效率、增加烟气在炉膛内行程、停留时间和增加烟气在炉内扰动，燃气燃烧器按照烟气流向在炉膛中心横截面处通过以四角切圆的型式在炉膛内进行燃烧。“顶喷侧烧”的悬浮焚烧方式确保了含盐有机废液及有机废气中有机成分彻底焚毁，同时高温烟气在炉内以四角切圆的型式扰动，又可将熔融状态的无机盐团聚，依靠重力落入炉底熔盐池中，减少粉体无机盐带入后部装置。（2）在绝热焚烧炉后设置膜式壁余热锅炉，回收烟气中的绝大部分热量用来产生蒸汽供厂区自用或并入蒸汽管网；余热锅炉采用膜式壁余热锅炉形式，烟气与膜式壁管子形成纵向冲刷，避免堵塞锅炉。（3）在余热锅炉后布置管式空气预热器，助燃空气由鼓风机送到管式空气预热器，空气走管内，烟气走管外，烟气与管子成横向冲刷，有效增加换热系数。吸收烟气热量后的空气温度升高，与燃烧器中的辅助燃料混合后被喷入绝热焚烧炉燃烧，可大大减少辅助燃料消耗量。（4）丙烯腈、乙腈、氢氰酸中的绝大部分氮元素在绝热焚烧炉内的高温下被氧化成NO_X，所以本系统不仅在余热锅炉的第一冷却室中部设置喷尿素或20%氨水进行高温脱硝的SNCR脱硝装置，还在烟气进入布袋除尘器前设置了低温SCR脱硝装置，用来充分脱除烟气中的NO_X，确保烟气中的氮氧化物浓度满足国家标准排放要求。（5）考虑到高温烟气进入第一级冷却室的时候温度很高，烟气中携带的盐类以熔融态存在，所以在所述第一冷却室下部设置熔盐池，并在所述熔盐池内安装有补燃燃烧器，使熔盐池内的温度始终高于废液中盐类的熔点100℃以上，保证熔融盐可以很好的从熔盐池底部流入双轴冷却器内进行冷却，然后落入水冷式刮板除渣机与焚烧炉底部采用同样措施落入的盐类一起继续冷却并送入车间。

本实用新型可以将丙烯腈工业化生产中产生的含盐有机废液及废气中的有毒有机物经高温焚烧完全氧化分解，并且针对分解产物进行了无害化处理，在处理废液、废气的同时还能回收热能产生蒸汽或热水，既节约了能源，避免了二次污染，又达到了减少废弃物排放的环保目的。

附图说明

图1是本实用新型的主体设备分布图；

图2是本含盐有机废液及废气焚烧排放系统的俯视图；

图3是本含盐有机废液及废气焚烧排放系统的流程总图；

如图所示：1、绝热焚烧炉；2、膜式壁余热锅炉；3、空气预热器；4、低温SCR脱硝装置；5、省煤器；6、布袋除尘器；7、引风机；8、烟囱；9、废液增压泵；10、废液喷枪；11、燃气燃烧器；12、汽包；13、分气缸；14、鼓风机；15、锅炉给水泵；16、热力式除氧器；17、喷氨格栅；18、低温脱硝催化剂；19、熔盐池；20、双轴冷却器；21、水冷式刮板除渣机；22、补燃燃烧器；23、高温SNCR脱硝装置。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的优选实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-图3所示的一种丙烯腈含盐有机废液及废气焚烧环保节能排放系统，包括废液及废气预处理系统、废液及废气给料系统、废液及废气焚烧系统、高温烟气余热回收系统和烟气净化达标排放环保处理系统；废液焚烧系统主要包含绝热焚烧炉1、膜式壁余热锅炉2、空气预热器3、SCR脱硝装置4、省煤器5、布袋除尘器6、引风机7、烟囱8等设备，所述丙烯腈含盐有机废液经废液增压泵9加压后送入绝热焚烧炉1顶部的废液雾化喷枪10后喷入绝热焚烧炉1，所述绝热焚烧炉1内衬耐火材料和保温材料，保证废液中的有机物被高温完全氧化、分解，而废液中的盐类在高温下受热变成熔融态，并从绝热焚烧炉1下部以液态方式流出，进入布置在绝热焚烧炉1底部的双轴冷却器20冷却，冷却后落入刮板除渣机21继续冷却并送入车间处理；所述丙烯腈有机废气经增压风机CO2加压后送入布置在绝热焚烧炉1上部的燃气燃烧器11接口，通过燃气燃烧器11按照烟气流向在炉膛中心横截面处以四角切圆的型式在炉膛内进行燃烧；焚烧后的高温烟气进入膜式壁余热锅炉2，在其中高温烟气与锅炉水换热，所述产生饱和蒸汽进入锅炉上方的汽包12；所述膜式壁余热锅炉2内设置三级冷却室，其中在膜式壁余热锅炉2的第一级冷却室中部布置SNCR脱硝的尿素或者20%浓度的氨水喷口，对高温烟气进行高温脱硝；膜式壁余热锅炉2与汽包12组成自然循环回路，汽包12与分汽缸13连接，加入系统的软化水依次经过热力式除氧器16、锅炉给水泵15、省煤器5后进入汽包12；所述分汽缸13上设有两个出汽管道，其中一个与热力式除氧器16连接，另一个与外部用汽设备连接；换热后的烟气进入空气预热器3中，鼓风机14将助燃空气送入空气预热器3，与烟气换热后，再与辅助燃料一起喷入绝热焚烧炉1上部的燃烧器11中燃烧；在空气预热器3后设置低温SCR脱硝装置4，在低温SCR脱硝装置4前的烟道安装有氨气喷嘴，在喷氨点的下部连接氨水储罐，在喷氨点之后布置喷氨格栅17，使烟气与氨气混合均匀，随后烟气进入低温SCR脱硝装置4中，在低温脱硝催化剂18的作用下，完成脱除NO_X的反应；烟气从低温SCR脱硝装置4排出后进入省煤器5，烟气从省煤器5排出后进入布袋除尘器6，从布袋除尘器6排出的烟气最后由引风机7引入烟囱8后排放入大气中。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以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，除非另有明确的限定，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本实用新型中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本实用新型的优选实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种丙烯腈含盐有机废液及废气焚烧环保节能排放系统，由废液及废气预处理系统、废液及废气给料系统、废液及废气焚烧系统、高温烟气余热回收系统和烟气净化达标排放环保处理系统所组成，包括绝热焚烧炉（1）、膜式壁余热锅炉（2）、空气预热器（3）、低温SCR脱硝装置（4）、省煤器（5）、布袋除尘器（6）、引风机（7）、烟囱（8）等设备，其特征在于：丙烯腈含盐有机废液经废液增压泵（9）加压后送入绝热焚烧炉（1）顶部的废液雾化喷枪（10）后喷入绝热焚烧炉（1），所述绝热焚烧炉（1）内衬耐火材料和保温材料，保证废液中的有机物在高温环境下完全氧化、分解，废液中的盐类在高温下受热变成熔融态，并从绝热焚烧炉（1）下部以液态方式流出，进入布置在绝热焚烧炉（1）底部的双轴冷却器（20）冷却；绝热焚烧炉（1）后布置膜式壁余热锅炉（2），在膜式壁余热锅炉（2）中高温烟气与锅炉水换热，产生的饱和蒸汽进入锅炉上方的汽包（12）；换热后的烟气进入膜式壁余热锅炉（2）后设置的空气预热器（3）内；所述空气预热器（3）后设置低温SCR脱硝装置（4），在低温SCR脱硝装置（4）前的烟道安装有氨气喷嘴，在喷氨点的下部连接氨水储罐，喷氨点之后的烟道上设置喷氨格栅（17），与氨气混合均匀的烟气进入低温SCR脱硝装置（4）中，所述低温SCR脱硝装置（4）内装填有低温脱硝催化剂（18）；烟气从低温SCR脱硝装置（4）排出后依次经过省煤器（5）内五组对流管束，从所述省煤器（5）排出的烟气进入布袋除尘器（6），最后引风机（7）将从布袋除尘器（6）排出的烟气引入烟囱（8）并排放入大气中。

2.根据权利要求1所述的一种丙烯腈含盐有机废液及废气焚烧环保节能排放系统，其特征在于：所述的绝热焚烧炉（1）的炉墙采用耐高温的高铝质耐酸碱腐蚀耐火浇注料浇筑而成；所述绝热焚烧炉（1）的顶部布置废液雾化喷枪（10），绝热焚烧炉（1）上部自顶部往下各两米左右沿炉膛高度方向布置两层燃气燃烧器（11），在炉膛内烟气流向以四角切圆的型式按照炉膛截面布置每层的燃气燃烧器（11），丙烯腈废气和辅助燃料天然气在燃气燃烧器（11）内燃烧。

3.根据权利要求1所述的一种丙烯腈含盐有机废液及废气焚烧环保节能排放系统，其特征在于：所述膜式壁余热锅炉（2）沿烟气流程依次设置三级冷却室，考虑到含盐废液焚烧后盐类的粘结特点，第一、第二级冷却室较大辐射受热面可以让烟气中熔融状态的盐类转化为固态盐，便于清理，只在第三级冷却室布置挂屏对流管束，对烟气进一步冷却；在膜式壁余热锅炉（2）的第一级冷却室中部布置SNCR脱硝的尿素或者20%浓度的氨水喷口，对高温烟气进行高温脱硝；在冷却室的位置安装蒸汽吹灰器，定期对膜式壁余热锅炉（2）的受热面吹灰。

4.根据权利要求3所述的一种丙烯腈含盐有机废液及废气焚烧环保节能排放系统，其特征在于：在所述第一级冷却室下部设置熔盐池（19），并在所述熔盐池（19）内安装有补燃燃烧器（22），使熔盐池（19）内的温度始终高于废液中盐类的熔点100℃以上，保证熔融盐顺利地从熔盐池（19）底部流入双轴冷却器（20）内冷却，然后落入刮板除渣机（21）继续冷却并送入车间。

5.根据权利要求1所述的一种丙烯腈含盐有机废液及废气焚烧环保节能排放系统，其特征在于：所述膜式壁余热锅炉（2）与汽包（12）组成自然循环回路，所述汽包（12）与分汽缸（13）连接，加入的软化水依次经过热力式除氧器（16）、锅炉给水泵（15）、省煤器（5）后进入汽包（12）。

6.根据权利要求5所述的一种丙烯腈含盐有机废液及废气焚烧环保节能排放系统，其特征在于：所述分汽缸（13）上设有两个出汽管道，其中一个与热力式除氧器（16）连接，另一个与外部用汽设备连接。

7.根据权利要求1所述的一种丙烯腈含盐有机废液及废气焚烧环保节能排放系统，其特征在于：鼓风机（14）将助燃空气送入空气预热器（3），与烟气换热后，再与辅助燃料一起喷入绝热焚烧炉（1）上部的燃气燃烧器（11）中燃烧。