CN212565790U - 一种含氮原料的多相态燃烧处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种含氮原料的多相态燃烧处理装置，包括连接为一体的热解段、燃烧段；所述热解段的一端分别设置有多介质燃烧器以及多个含氮原料入口；所述多介质燃烧器上分别设置多个入口，用于通入高热值废气废液和供高热值废气废液燃烧的空气；所述燃烧段包括多个连通的燃烧室，用于逐级将热解产物完全燃烧；所述热解段的另一端连接至其中一燃烧室。本实用新型还提供了一种含氮原料的多相态燃烧处理工艺。本实用新型的燃烧处理装置尤其能够针对高氮三废进行一体化的多相态燃烧，将原料氮的NOx转化率降低到5％以下，并且烟气氧含量控制在1％～5％以内，降低烟气量与烟气净化成本，实现更好的社会和经济效益。

Description

一种含氮原料的多相态燃烧处理装置

技术领域

本实用新型属于化工处理技术领域，涉及一种含氮原料的多相态燃烧处理装置。

背景技术

一些化工企业或者化工园区需要同时处理固废、有机废液和有机废气，而且其固废、有机废液和有机废气成分复杂，有的热值很高，有的热值很低。目前通常的处理方式是热值高和热值低的固废、废液、废气分别进行处理，如高热值的废液废气进行直接焚烧，低热值的VOC废气通过催化氧化进行处理。这导致一个园区或者一个化工厂针对不同的三废需要建设好几套焚烧处置装置，造成投资增加，占地增加，造成资源的浪费。

中国专利文献CN201920201760.7公开了一种气液固废弃物综合处理系统，其采用水煤浆工艺，但其固废适用范围仅限于煤、生物质、石油焦、蓝炭、污泥、油砂、废活性炭等高热值的固废，煤浆的制备过程中需要加入很多添加剂，额外增加了焚烧炉焚烧量，存在适应范围限制和调浆水损失热量严重的问题。

在化工企业的固废、废液、废气中，经常会有很高的氨氮含量，传统的焚烧工艺通过组合多种低氮燃烧技术，燃料中氨氮转化为NOx的比例最低可以控制在50％以下，对于很多高氨氮含量的有机废弃物，50％的转化率仍然很高，后续烟气脱硝投资大，药剂消耗很大，运行成本高。

中国专利文献CN202010124361.2公开了一种废液废气低氮焚烧技术，其燃料氮的NO_X转化率可以控制在10％左右，但对于很多高氮原料来说，10％的转化率仍然很高，且该方法不能处理固体废弃物，因此不能解决高原料氮的固废、废液、废气的综合一体化超低氮处置问题。

实用新型内容

针对上述现有技术中的问题，本实用新型的目的是提供一种含氮原料的多相态燃烧处理装置，尤其能够针对高原料氮三废进行一体化的多相态燃烧，将原料氮的NOx转化率降低到5％以下，并且烟气氧含量控制在1％～5％以内，降低烟气量与烟气净化成本，实现更好的社会和经济效益。

本实用新型的目的是提供了一种含氮原料的多相态燃烧处理装置，所采用的技术方案如下：

一种含氮原料的多相态燃烧处理装置，包括连接为一体的热解段、燃烧段；

所述热解段的一端分别设置有多介质燃烧器以及多个含氮原料入口；所述多介质燃烧器上分别设置多个入口，用于通入高热值废气废液和供高热值废气废液燃烧的空气；

所述燃烧段包括多个连通的燃烧室，用于逐级将热解产物燃烧净化；所述热解段的另一端连接至其中一燃烧室。

优选的，所述热解段根据含氮原料种类的不同采用回转式热解炉或固定式热解炉，当含氮原料中固废为易磨固体废弃物或者不含固体废弃物时，采用固定式热解炉，将易磨固体废弃物磨成50μm左右的颗粒后用给料风机喷吹送入固定式热解炉内；当原料中固废为不可磨或者难磨物质，将固废破碎至10cm以下块状颗粒后经给料溜槽或螺旋给料机或推料机等方式送入回转式热解炉内。

优选的，所述多介质燃烧器固定在所述回转式热解炉或固定式热解炉的一端。

优选的，所述多介质燃烧器上设置有高热值废液入口、高热值废气入口、热解段一次空气入口。

优选的，所述含氮原料入口包括固废入口、含氮废气入口、含氮废液入口中的任一种或多种。

优选的，所述燃烧段包括内部连通的一次燃烧室和二次燃烧室，且所述二次燃烧室位于一次燃烧室的上侧；

所述一次燃烧室与热解段远离介质燃烧器的另一端相互连通。

进一步的，所述一次燃烧室的底部设有燃烧段一次空气入口。

进一步的，所述一次燃烧室的底部在位于所述燃烧段一次空气入口的上方设有流化结构或导流结构。其中，流化结构装设有流化床料，当含氮原料含有固体废弃物时，在燃烧段一次空气入口的上方设置流化结构，热解后的固体残渣与流化床料进行强烈的碰撞被粉碎为细小的颗粒，有助于固体残渣燃烧完全。当含氮原料没有固体废弃物时，在燃烧段一次空气入口的上方设置导流结构，所述导流结构可以为导流板或者导流格栅等，以保证一次空气与经过热解段热解后的热解产物烟气以及送入一次燃烧室的废液废气废水混合均匀。

进一步的，所述一次燃烧室的外壁上设有多个外部接口，包括再循环烟气接口、低热值废气接口、低热值废液接口以及废水接口中的任一种或多种的组合；其中，所述燃烧段的烟气由顶部逸出经热回收和净化后连接至再循环烟气接口。

进一步的，所述二次燃烧室的入口处连通设置收缩式混合结构，且所述收缩式混合结构位于所述一次燃烧室与二次燃烧室之间；所述收缩式混合结构的喉部收缩段上设有燃烧段二次空气接口。

利用本实用新型提供的上述燃烧处理装置，还可以实施一种含氮原料的多相态燃烧处理工艺，包括如下步骤：

S1、固废物质和/或含氮废气和/或含氮废液分别通过相应入口送入热解段内热解处理，同时，高热值废气废液及热解段一次空气通过多介质燃烧器燃烧，为热解段内含氮原料的高温热解提供热量；

S2、热解段的热解产物进入燃烧段的多个燃烧室，并逐级将热解产物燃烧净化，完全燃烧后的烟气从燃烧段顶部逸出。

优选的，步骤S2中，燃烧段包括由下及上依次设置一次燃烧室、收缩式混合结构、二次燃烧室；

热解产物首先进入一次燃烧室内，在一次燃烧室的底部经过燃烧段一次空气入口通入一次空气，同时，从外部引入的废水和/或低热值废气和/或低热值废液在一次燃烧室内利用热解产物的高温被转化为气态物质后，与热解产物和一次空气混合均匀，使废水和/或低热值废气和/或低热值废液以及热解产物在一次燃烧室内充分燃烧，燃烧后的烟气逸出至收缩式混合结构；

其中，当步骤S1中的含氮原料包含固废物质、含氮废气和含氮废液时：热解产物首先进入一次燃烧室内，热解后的固体残渣在一次燃烧室的底部的流化床上，被通入一次空气流化，同时与流化床上的床料强烈的碰撞成细小的颗粒，使热解后的固体残渣在底部完全燃烧。热解后的高温烟气与从外部引入的废水和/或低热值废液和/或低热值废气在一次燃烧室内混合，低热值废液和/或废水迅速蒸发并同低热值废气一起与烟气和从一次燃烧室底部通入的一次空气混合均匀，使热解产物和低热值废气废液在一次燃烧室内充分燃烧，而后逸出至收缩式混合结构；

并且，收缩式混合结构的喉部收缩段上设有燃烧段二次空气接口，二次空气与一次燃烧室过来的烟气在收缩式混合结构处进行强烈的混合后向上进入二次燃烧室，使在热解段和一次燃烧室内未反应的可燃物，在二次燃烧室内燃烧完全，而后烟气从二次燃烧室的顶部逸出。

进一步的，步骤S1中，控制热解段一次空气量，使热解段内的空燃比保持在0.6～0.9之间、温度在1200℃～1350℃范围内，控制原料中的氮按还原机理转化为N₂，热解温度控制在1200℃以上，可以确保活化能较高的NH₃完全反应，但反应温度过高，超过1350℃以后，不仅对NH₃的转化率贡献不大，而且会导致后续燃烧炉温度过高，热力学NOx生产量增加。焚烧炉投资成本高。

进一步的，步骤S2中，通过控制废水和/或低热值废液和/或低热值废气和/或再循环烟气量以及一次空气量，使一次燃烧室内温度保持在950℃～1200℃。

进一步，步骤S2中，通过控制二次空气量，使二次燃烧室内温度保持在850℃～1100℃、氧含量保持在1％～5％。

本实用新型能够带来以下有益效果：

1)本实用新型中，将热解段与燃烧段组合，热解段通过多介质燃烧器对高热值废液废气的燃烧，并为其燃烧过程提供充足的氧气，借此提供热解段所需要的高温，具体温度控制根据所处理气液固三废的组成而调整，以实现对不同相态物质(可以是多相态物质的处理，当然也可以是单相态物质的处理)的充分热解。但热解段整体处于缺氧还原状态，因此固废、废液和废气热解产生大量的CO、H₂、碳氢化合物等还原性气体，从而抑制原料中氨氮转化为氮氧化物，同时已生成的氮氧化物和废气本身携带的氮氧化物在高温下被还原为氮气。而经过热解段处理后的固体残余物和气体产物进入燃烧段，通过采用多燃烧室结构，可以分段逐级的对热解产物进行充分的深度反应处理。从而，通过对热解与燃烧的优势进行整合，可以大大降低废气废液以及固废中的原料氮NOx转化率，实现含氮原料尤其是高氮原料的低氮处理，降低焚烧炉出口NOx浓度，减少后续烟气脱硝处理设备及运行成本。

2)本实用新型不仅可以处理各种热值及组成的废气、废液、废水，还可以同时处理各种固体废弃物，原料适应能力非常强。从而，针对高氮原料三废实现一体化的多相态热解燃烧，集成度高节省成本，适于工业推广。

3)本实用新型中结合工艺条件可以保证废气废液以及固废中的原料氮的 NOx转化率低于5％，原料废气中的NOx还原为N₂效率在95％以上。从而，可大大降低焚烧炉出口NOx浓度，减少后续烟气脱硝处理设备及运行成本。

4)本实用新型中通过逐级热解燃烧，可保证低氧燃烧下燃烧完全，从二次燃烧室逸出烟气的氧含量控制在1％～5％以内，降低烟气量与烟气净化成本，实现更好的社会和经济效益。

5)本实用新型中设置热解段和多个燃烧室，可以根据有机物的特性选择送入合适的功能部分进行处理，可保证原料有机物燃烧完全。

附图说明

图1为本实用新型处理装置的结构示意图。

图中标注符号的含义：

1-热解段，11-多介质燃烧器，12-固体废物入口，13-含氮废气入口， 14-含氮废液入口，15-高热值废液入口，16-高热值废气入口，17-热解段一次空气入口，2-燃烧段，20-一次燃烧室，21-燃烧段一次空气入口，22- 流化装置，23-再循环烟气入口，24-废水入口，25-低热值废液入口，26- 低热值废气入口，27-收缩式混合装置，28-燃烧段二次空气入口，29-二次燃烧室。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。

根据本实用新型提供的一种实施例，如图1所示，为一种含氮原料的多相态燃烧处理装置，包括连接为一体的热解段1、燃烧段2；

所述热解段1的一端分别设置有多介质燃烧器11、多个含氮原料入口；所述多介质燃烧器11上分别设置多个入口，用于通入高热值废气废液和供高热值废气废液燃烧的空气；

所述燃烧段2包括多个连通的燃烧室，用于逐级将热解产物燃烧净化；所述热解段1的另一端连接至其中一燃烧室。

本实施例中，将热解段与燃烧段组合，热解段通过多介质燃烧器对高热值废液废气的燃烧，并为其燃烧过程提供充足的氧气，借此提供热解段所需要的高温，具体温度控制根据所处理气液固三废的组成而调整，以实现对不同相态物质的充分热解。但由于热解段上还设有含氮原料入口，其中，多个含氮原料入口可以通入不同相态(包括气液固三相)的原料进口，比如包括固废入口12、含氮废气入口13、含氮废液入口14，根据固体废弃物(简称“固废”)形式的不同，固废可通过给料溜槽或螺旋给料机或粉料喷吹或推料机等方式送入热解段1内，含氮废液采用喷枪雾化后送入热解段1内或与固废混合后一同送入热解段1内，含氮废气采用喷枪或分配器送入热解段1内；通入含氮原料后，热解段1整体处于缺氧还原状态，因此固废、废液、废气等热解产生大量的CO、H₂等还原性气体在热解段1的内部，高氮废液和固废内的氨基、硝基以及高氮废气中的NOx和NH₃等与CO、H₂等还原性气体反应，生成为N₂和H₂O。也即，固废物质热解产生大量的CO、H₂、碳氢化合物等还原性气体，从而抑制原料中氨氮转化为氮氧化物，同时已生成的氮氧化物和废气本身携带的氮氧化物在高温下被还原为氮气。而经过热解段1处理后的残余物(包含固体残渣)进入燃烧段，通过采用多燃烧室结构，可以分段逐级的对热解产物进行充分的深度反应处理。从而，通过对热解与燃烧的优势进行整合，可以大大降低废气废液以及固废中的原料氮的NOx转化率，降低焚烧炉出口NOx浓度，减少后续烟气脱硝处理设备及运行成本。

作为优选的实施例，热解段1采用回转式热解炉，所述多介质燃烧器11 固定在所述回转式热解炉的一端。具体的，回转式热解炉可采用给料溜槽或螺旋给料机或推料机的方式进料，适用于各种粒径小于10cm的固体废弃物或者高含水量的半固体废弃物。从而，通过回转式的热解炉可以通过旋转使烟气、固废在炉内混合充分，保证固废热解完全、烟气中氮氧化物充分被还原。更优的，所述回转式热解炉的筒体可绕其自身的轴线转动，筒体内可设置扰动结构，以加强固体废弃物的翻转，促进其与高温热解烟气的混合。在旋转的过程可进一步使烟气、固废在炉内混合更加充分，深度促进固废热解、烟气中氮氧化物被还原。当然，在某些应用场景中，热解段1也可以采用固定式热解炉。比如，无固废原料时，不会因热解产生残渣，气液相料在热解炉内热解形成的气态可以自发混合均匀。

作为优选的另一实施例，所述多介质燃烧器11上设置有高热值废液入口 15、高热值废气入口16、热解段一次空气入口17。具体的，高热值废液入口 15连接高热值废液喷枪，使高热值废液采用喷枪雾化后送入热解段1内燃烧；高热值废气入口16连接高热值废气喷枪或分配器送入热解段1内燃烧；热解段一次空气入口17用于通入燃烧空气；高热值废气废液在热解段一次空气的作用下通过多介质燃烧器燃烧为热解段提供热量，使热解温度保持在1200℃以上同时控制不超过1350℃，促进热解效率。

从而，所述的热解段1内实质为气、液、固三种相态的热解，由高热值的废气废液燃烧为热解提供热量，高氮废气、高氮废液、固体废弃物可以在热解段1进行气、液、固三相态的热解；所述的燃烧段2内实质为气、液、固三种相态的燃烧，包括热解烟气的燃烧、低热值废气/废液的燃烧和热解固体残渣的燃烧。具体的，根据需求，可以选择任一种或多种相态的混合燃烧处理。

作为优选的另一实施例，所述燃烧段2包括内部连通的一次燃烧室20和二次燃烧室29，且所述二次燃烧室29位于一次燃烧室20的上侧；所述一次燃烧室20与热解段1远离介质燃烧器11的另一端相互连通。

具体的，所述一次燃烧室20的底部设有燃烧段一次空气入口21。更优的，一次燃烧室20的底部在位于燃烧段一次空气入口21的上方还设有流化结构 22或导流结构。其中，流化结构22装设有流化床料，当含氮原料含有固体废弃物时，在燃烧段一次空气入口21的上方设置流化结构22，热解后的固体残渣与流化床料进行强烈的碰撞被粉碎为细小的颗粒，有助于固体残渣燃烧完全；通过在一次燃烧室20的底部采用流化结构，并且自燃烧段一次空气入口 21通入一次空气，一次空气的作用包括燃尽和流化热解后的固体颗粒，热解后的固体颗粒在一次燃烧室的流化区域内完全燃烧，灰渣灼减率小于3％。当含氮原料没有固体废弃物时，在燃烧段一次空气入口21的上方设置导流结构，导流结构可以为导流板或者导流格栅等，以保证一次空气与经过热解段2热解后的热解产物烟气以及送入一次燃烧室20的废液和/或废气和/或废水混合均匀。

更具体的，所述一次燃烧室20的外壁上设有外部接口，包括再循环烟气接口23、低热值废气接口26、低热值废液接口25以及废水接口24中的任一种或多种的组合；其中，所述燃烧段2的烟气由顶部逸出至外部设备处理后，再循环连接至再循环烟气接口23。

本实施例中，由于一次燃烧室20有热解段1过来的CO、H₂等还原性气体和固体残渣燃烧，其温度很高；从热解段1送来的热解固体残渣在流化结构22与流化床料被一次空气吹起形成流化状态，并与流化床料相互撞被破碎成细小的颗粒，在高温下与助燃的一次空气进行强烈的燃烧化学反应，固体残渣焚毁率高，灰渣灼减率小于3％，绝大部分燃烧后的飞灰被燃烧烟气携带出燃烧段2。同时，从外部引入的再循环烟气和/或废水和/或低热值废液和/ 或低热值废气，在一次燃烧室20内被迅速蒸发和分解，不仅有利于控制一次燃烧室20温度和有机物的完全燃烧，而且，有效处理了多种化工废气原料，表明了原料处理的适应性很强。例如，控制一次燃烧室20的温度为950℃～1200℃(具体控制温度根据所处理气液固三废的组成而调整)。此外，需要说明的是，当热解段2送来的物料中不含固体成分时，则可以取消流化结构 22的设置。

其中，需说明的是，再循环烟气是从燃烧段2的顶部逸出的烟气通过外部设备处理后再循环接入再循环烟气接口23。低热值废气接口26、低热值废液接口25以及废水接口24都是从外部引入相应的废气废液废水，具体根据不同项目的需要可以选择性的进行配置。例如部分应用场景没有低热值废气就不需要设置低热值废气接口26。当然，也可以根据需求，在一次燃烧室20 的外壁上设置不同相态的其它接口，以通入不同的原料。

进一步的，所述二次燃烧室29的入口处连通设置收缩式混合结构27，且所述收缩式混合结构27位于所述一次燃烧室20与二次燃烧室29之间；所述收缩式混合结构27的喉部收缩段上设有燃烧段二次空气接口28。也即，收缩式混合结构27位于一次燃烧室20外部接口(再循环烟气接口23、低热值废气接口26、低热值废液接口25以及废水接口24等)的上部，保证低热值废气废液等外部原料首先经过一次燃烧室，再通过收缩式混合结构进入二次燃烧室逐级充分燃烧处理。本实施例中，在一次燃烧室20与二次燃烧室29之间分别连通设置收缩式混合结构27，使热解段1的热解产物送入一次燃烧室 20中，燃烧处理后的产物继续与补充的燃烧段二次空气进行收缩混合后再进入二次燃烧室29充分燃烧处理。具体的，通过收缩段的喉管效应，二次空气与一次燃烧室20过来的烟气在收缩式混合结构27处进行强烈的混合后向上进入二次燃烧室29，可保证微观尺度的混合均匀，并降低烟气温度，使得二次燃烧室29内的温度为850℃～1100℃(具体控制温度根据所处理废气废液的组成而调整)，且二次燃烧室29设有足够的烟气停留空间，可以保证可燃物质燃烧反应完全。

根据本实用新型提供的上述实施例，可以实施一种含氮原料的多相态燃烧处理工艺，结合图1所示，包括如下步骤：

S1、固废物质和/或含氮废气废液分别通过相应入口送入热解段1内热解处理，同时，高热值废气废液及热解段一次空气通过多介质燃烧器11送入热解段燃烧，为热解段1内含氮原料的高温热解提供热量；

S2、热解段1的热解产物进入燃烧段2的多个燃烧室，并逐级将热解产物燃烧净化，净化后的烟气从燃烧段顶部逸出。

本实施例中，将热解段1与燃烧段2组合，热解段1通过多介质燃烧器 11对高热值废液废气的燃烧，并为其燃烧过程提供充足的氧气，借此提供热解段所需要的高温，具体温度控制根据所处理气液固三废的组成而调整，以实现对不同相态物质的充分热解。但由于热解段上还分别通过固废入口12、含氮废气入口13和含氮废液入口14通入固废物质、高氮废气废液等，热解段1整体处于缺氧还原状态，因此其中的固体废物、废液、废气热解释放出大量的CO、H₂等还原性气体，在热解段1的内部，高氮废液和固废内的氨基、硝基以及高氮废气中的NOx和NH₃等与CO、H₂等还原性气体反应，生成为N₂和H₂O。而经过热解段处理1后的残余物进入燃烧段，通过采用多燃烧室结构，可以分段逐级的对热解产物进行充分的深度反应处理。从而，通过对热解与燃烧的优势进行整合，结合工艺参数控制，可以保证废气废液以及固废中的原料氮的NOx转化率低于5％，原料废气中的NOx还原为N₂效率在 95％以上。通过此工艺可大大降低焚烧炉出口NOx浓度，减少后续烟气脱硝处理设备及运行成本。可以大大降低废气废液以及固废中的原料氮NOx转化率，降低焚烧炉出口NOx浓度，减少后续烟气脱硝处理设备及运行成本。

在实际应用时，步骤S1中，根据所需处理的含氮原料是否含有固体废弃物，对热解段选择不同形式的热解炉；当处理的含氮原料含有固体废弃物时采用回转式热解炉，利用固体废弃物随热解炉筒体的旋转，强化固体废弃物的热解；当原料不含固体废弃物时采用固定式热解炉，降低工程造价。

作为优选的实施例，步骤S2中，燃烧段2包括由下及上依次设置的一次燃烧室20、收缩式混合结构27、二次燃烧室29；

热解产物首先进入一次燃烧室20内，在一次燃烧室20的底部经过燃烧段一次空气入口21通入一次空气，同时，从外部引入的废水和/或低热值废气和/或低热值废液在一次燃烧室20内利用热解产物的高温被转化为气态物质后，与热解产物和一次空气混合均匀，使废水和/或低热值废气和/或低热值废液以及热解产物在一次燃烧室内充分燃烧，燃烧后的烟气逸出至收缩式混合结构27；

其中，当步骤S1中的含氮原料包含固废物质、含氮废气、含氮废液时：热解产物首先进入一次燃烧室20内，热解后的固体残渣在一次燃烧室20的底部的流化床料上，被通入的一次空气流化，同时与流化床料经强烈的碰撞成为细小的颗粒，使热解后的固体残渣在底部完全燃烧。热解后的高温烟气与从外部引入的废水和/或低热值废液和/或低热值废气在一次燃烧室20内混合，低热值废液和/或废水迅速蒸发并同低热值废气一起与烟气和从一次燃烧室20底部通入的一次空气混合均匀，使热解产物和低热值废气废液在一次燃烧室20内充分燃烧，而后逸出至收缩式混合结构27；

并且，收缩式混合结构27的喉部收缩段上设有燃烧段二次空气接口28，二次空气与一次燃烧室20过来的烟气在收缩式混合结构27处进行强烈的混合后向上进入二次燃烧室29，使在热解段1和一次燃烧室20内未反应的CO 等可燃物，在二次燃烧室29内燃烧完全，而后烟气从二次燃烧室29的顶部逸出。

其中，由于一次燃烧室20主要进行热解产物和残炭的燃烧，燃烧温度很高，低热值废气和/或低热值废液和/或废水在一次燃烧室20内会被迅速蒸发和分解，有利于控制一次燃烧室20温度和有机物的充分燃烧。更优的，一次燃烧室20的底部在一次空气入口21的上方设置流化结构22，使流化结构22 的底部经过一次空气入口21通入一次空气进入一次燃烧室20内，从而可以使热解后的固体颗粒如残炭在一次燃烧室20内完全燃烧，灰渣灼减率小于 3％。

此外，从二次燃烧室29顶部逸出的烟气通过外部设备处理后可以接入再循环烟气接口23，再进入一次燃烧室中深度燃烧处理。

更优的，步骤S1中，控制热解段一次空气量，使热解段1内的空燃比保持在0.6～0.9之间、温度在1200℃以上。温度优选为1200℃～1350℃之间，具体温度控制根据所处理气液固三废的组成而调整，从而，抑制原料中的氨氮转化为NOx，并将废气中本身含有的NOx转化为N₂。

更优的，步骤S2中，通过控制废水、低热值废液、低热值废气、再循环烟气以及一次空气的量，使一次燃烧室内温度保持在950℃～1200℃。具体温度控制根据所处理气液固三废的组成而调整。

更优的，步骤S2中，通过控制二次空气量，使二次燃烧室29内温度保持在850℃～1100℃，具体温度控制根据所处理废气废液的组成而调整；使二次燃烧室29内氧含量保持在1％～5％，具体氧含量根据所处理气液固三废组成而调整。

对于上述实施例提供的处理装置和工艺，将其进行具体项目试验，形成如下的各实施例：

实施例1某化工厂气、液、固三废综合处置项目

原料：燃烧原料包含2种固废、3种废液，1种废气，原料总氮含量2.67％wt (以N计，不包括N₂含量)。

固废1：固体焦油

固废2：废活性炭

废液1：丙烯腈废液(含5.4％wt C₃H₅N，剩余为水)

废液2：粗丙烯腈液(含49.13％wt C₂H₃N、0.59％wt C₃H₃N、2.28％wt HCN，剩余为水)

废液3：氢氰酸(含99.6％wt HCN，剩余为水)

废气1：吸收塔排放空气(含58mg/Nm³ C₃H₃N、926mg/Nm³ NO₂、88.34％wt N₂、1.03％wt CO，剩余的为惰性气体、氧、水)

燃烧处理装置：采用本实用新型装置，热解段采用回转式热解炉，燃烧段采用两个燃烧室形成两段燃烧，一次燃烧室采用流化床燃烧。

进料：固废1、固废2通过给料机经固废入口12送入回转式热解炉，高氮废液1、2、3通过废液喷枪经含氮废液入口14送入热解段，高氮废气1通过废气分配器经含氮废气入口13送入热解段，热解段还设置补燃燃烧器。此处，补燃燃烧器的作用是开工时对热解炉进行预热和补燃(当热解温度不足时)，容易燃烧的废液废气通过多介质燃烧器送入，不容易燃烧的单独通过补燃燃烧器送入热解炉内，由于废液1、2水很多，废液3不易燃烧，废气1 热值很低，因此通过单独设置一个补燃燃烧器，促进热解段内的燃烧。燃烧段的一次燃烧室设置燃烧段一次空气入口21和再循环烟气接口23，二次燃烧室29入口处的收缩式混合结构27设置燃烧段二次空气入口28。

燃烧处理工艺：热解温度控制在1250～1280℃，热解段空燃比0.85，一次燃烧室温度控制在1100～1120℃，二次燃烧室温度控制在950～1000℃。

处理效果：焚烧炉出口烟气NOx浓度：220mg/Nm³，出口氧浓度3.1％左右，VOCs检测不出，整个原料氮的NOx转化率约为0.83％。

实施例2：某化工厂气、液、固三废综合处置项目

原料：与实施例1相同。

燃烧处理装置：与实施例1相同。

进料：与实施例1相同。

燃烧处理工艺：热解温度控制在1200～1250℃，热解段空燃比0.85，一次燃烧室温度控制在1050～1100℃，二次燃烧室温度控制在900～950℃。

处理效果：焚烧炉出口烟气NOx浓度：185mg/Nm³，出口氧浓度3.2％左右，VOCs检测不出，整个原料氮的NOx转化率约为0.70％。

实施例3：某化工厂气、液、固三废综合处置项目

原料：与实施例1相同。

燃烧处理装置：与实施例1相同。

进料：固废1、固废2通过给料机经固废入口12送入回转式热解炉，高氮废液1、2、3通过废液喷枪经含氮废液入口14送入热解段，热解段还设置补燃燃烧器。燃烧段的一次燃烧室设置燃烧段一次空气入口21和废气1接口 (高氮废气1通过废气1接口送入一次燃烧室内)，二次燃烧室29入口处的收缩式混合结构27设置燃烧段二次空气入口28。

燃烧处理工艺：热解温度控制在1250～1280℃，热解段空燃比0.7，一次燃烧室温度控制在1050～1100℃，二次燃烧室控制在900～950℃。

处理效果：焚烧炉出口烟气NOx浓度：430mg/Nm³，出口氧浓度4.3％左右，VOCs检测不出，整个原料氮的NOx转化率约为1.62％。

实施例4：某化工厂气、液、固三废综合处置项目

原料：与实施例1相同。

燃烧处理装置：与实施例1相同。

进料：与实施例3相同。

燃烧处理工艺：热解温度控制在1250～1280℃，热解段空燃比0.7，一次燃烧室温度控制在1050～1065℃，二次燃烧室温度控制在950～1000℃。

处理效果：焚烧炉出口烟气NOx浓度：300mg/Nm³，出口氧浓度3.2％左右，VOCs检测不出，整个原料氮的NOx转化率约为1.13％。

实施例5：某化工厂气、液、固三废综合处置项目

原料：包含1种固废、5种废液，3种废气，原料总氮含量2.34％wt(以 N计，不包括N₂含量)。

固废1：污泥(含水70％，氨氮2000mg/kg)

废液1：DMC提纯轻组分(含41.95％wt MF、49.14％wt ML、8.4％wt ME、 0.51％wtDMC)

废液2：DMC提纯重组分(含60％wt DMC、40％wt DMO)

废液3：乙二醇轻组分(含20.74％wt乙醇酸甲酯、30.99％wt丁二醇、 27.57％wt乙二醇、0.01％wt二乙二醇，剩余为水)

废液4：乙二醇重组分(含67.94％wt乙二醇、14.26％wt三乙二醇、 11.7％wt丙二醇、2.42％wt二乙二醇、3.68％wt碳酸乙烯酯)

废液5：乙醇塔废水(含4.78％wt戊醇、10.88％wt乙二醇、0.34％wt乙醇、0.26％wt正丙醇、1.13％wt丁醇、0.7％wt乙二醇单甲醚，剩余为水)

废气1：MN回收塔放空气(含1.25％wt亚硝酸甲酯、2.96％wt NO、1.2％wt N₂O、0.63％wt ML、0.83％wt ME、12.42％wt CO，剩余为惰性气体N₂和CO₂)

废气2：变换汽提塔酸性气组分(含22.5％wt氨气、14.32％wt H₂S、0.01％wt H₂、0.05％wt CO，剩余为CO₂和水蒸气)

废气3：DMC装置废气(含42.81％wt亚硝酸甲酯、1.08％wt NO、2.47％wt N₂O、0.69％wt CO、1.48％wt CH₃Cl、4.04％wt DME、7.52％wt ML，剩余为 N₂、CO₂和水蒸气)

燃烧处理装置：采用本实用新型装置，即：热解段采用回转式热解炉，燃烧段采用两个燃烧室形成两段燃烧，一次燃烧室采用流化床燃烧。

进料：固废1通过给料机送入回转式热解段，高热值废液1、2、3、4通过多介质燃烧器面板的废液喷枪送入热解段，高氮废气1、2、3通过废气分配器送入热解段。燃烧段一次燃烧室设置燃烧段一次空气入口21、再循环烟气接口23、废液5接口(废液5送入一次燃烧室内)，二次燃烧室29入口处的收缩式混合结构27设置燃烧段二次空气入口28。

燃烧处理工艺：热解温度控制在1250～1300℃，热解段空燃比0.6，一次燃烧室温度控制在1100～1120℃，二次燃烧室温度控制在1050～1065℃。

处理效果：焚烧炉出口烟气NOx浓度：125mg/Nm³，出口氧浓度3.5％左右，VOCs检测不出，整个原料氮的NOx转化率约为0.66％。

实施例6：某化工厂废气、废液焚烧项目

原料：与实施例5相同。

燃烧处理装置：与实施例5相同。

进料：与实施例5相同。

燃烧处理工艺：热解温度控制在1200～1250℃，热解段空燃比0.65，一次燃烧室温度控制在1050～1065℃，二次燃烧室控制在950～1000℃。

处理效果：焚烧炉出口烟气NOx浓度：110mg/Nm³，出口氧浓度3.0％左右，VOCs检测不出，整个原料氮的NOx转化率约为0.58％。

实施例7：某化工厂废气、废液焚烧项目

原料：与实施例5相同。

燃烧处理装置：与实施例5相同。

进料：固废1通过给料机送入回转式热解炉，高热值废液1、2、3、4通过多介质燃烧器面板的废液喷枪经高热值废液入口15送入热解段，高氮废气 1、2、3通过废气分配器经含氮废气入口13送入热解段。燃烧段的一次燃烧室设置燃烧段一次空气入口21、再循环烟气接口23、废气2接口、废液5接口，二次燃烧室29入口处的收缩式混合结构27设置燃烧段二次空气入口28。

燃烧处理工艺：热解温度控制在1300～1350℃，热解段空燃比0.60，一次燃烧室温度控制在1100～1120℃，二次燃烧室控制在1000～1050℃。

处理效果：焚烧炉出口烟气NOx浓度：150mg/Nm³，出口氧浓度3.2％左右，VOCs检测不出，整个原料氮的NOx转化率约为0.79％。

实施例8：某化工厂废气、废液焚烧项目

原料：与实施例5相同。

燃烧处理装置：与实施例5相同。

进料：与实施例7相同。

燃烧处理工艺：热解温度控制在1200～1250℃，热解段空燃比0.60，一次燃烧室温度控制在1050～1100℃，二次燃烧室控制在950～1000℃。

处理效果：焚烧炉出口烟气NOx浓度：100mg/Nm³，出口氧浓度2.7％左右，VOCs检测不出，整个原料氮的NOx转化率约为0.53％。

实施例9：某工厂高含氮废气、废液焚烧项目。

原料：燃烧原料包含4股废液，2股废气，原料总氮含量2.35％wt(以N 计，不包括N₂含量)。

废液1：MMA装置废酸(含52.2％wt的硫酸氢铵、7.4％wt MAA、17.4％wt 硫酸，剩余为水)，

废液2：丙烯腈装置废酸(含39.5％wt的硫酸铵、21％wt丙烯酸、14.5％wt C₆H₈N₂、剩余为水)，

废液3：烷基化装置废酸(含91％wt的硫酸、8.2％wt N-C₅H₁丙烯酸、剩余为水)，

废液4：MMA装置废水(含0.4％wt硫酸、1％wt MMA、4.4％wt丙酮、剩余为水)。

废气1：MMA装置废气(含26.7％v CO，4.2％v MMA，12.4％v丙酮， 5.8％v甲醇，30.4％v C₂H₆O，14.5％v N₂，3.5％v SO₂，其余为惰性气体、氧、水)

废气2：H₂S气体(含95％v H₂S、0.08％v C1+C2+C3、其余为惰性气体、氧、水)

燃烧处理装置：本实施例由于没有固废物质，因此对热解段和燃烧段进行优化，热解段采用固定式热解炉，燃烧段取消流化结构，仅采用分段燃烧，设置一次燃烧室和二次燃烧室及位于二者之间的收缩式混合结构27。

进料：高氮废液1、2、3通过废液喷枪经含氮废液入口14送入热解段，高氮废气1和废气2通过废气喷枪经含氮废气入口13送入热解段，热解段设置补燃燃烧器。燃烧段的一次燃烧室20设置燃烧段一次空气入口21、废液4 接口，二次燃烧室29入口处的收缩式混合结构27设置燃烧段二次空气入口 28。

燃烧处理工艺：热解段温度控制在1250～1280℃，热解段空燃比0.70，燃烧段一次燃烧室温度控制在1150～1180℃，二次燃烧室温度控制在 1065～1080℃。

处理效果：焚烧炉出口烟气种NOx浓度：180mg/Nm³，出口氧浓度2.1％左右，VOCs检测不出，整个原料氮的NOx转化率约为0.76％。

实施例10：某工厂高含氮废气、废液焚烧项目。

原料：与实施例9相同。

燃烧处理装置：与实施例9相同。

进料：与实施例9相同。

燃烧处理工艺：热解温度控制在1260～1300℃，热解段空燃比0.80，燃烧室温度控制在1170～1200℃，二次燃烧室温度控制在1065～1080℃。

处理效果：焚烧炉出口烟气种NOx浓度：260mg/Nm³，出口氧浓度2.3％左右，VOCs检测不出。整个原料氮的NOx转化率约为1.10％。

比较例1：某化工厂废气、废液焚烧项目

原料：包含2种废液，2种废气，原料总氮含量2.5％wt(以N计，不包括N₂含量)。

废液1：DMC提纯轻组分(含41.95％wt MF、49.14％wt ML、8.4％wt ME、 0.51％wtDMC)

废液2：DMC提纯重组分(含60％wt DMC、40％wt DMO)

废气1：MN回收塔放空气(含0.6％v亚硝酸甲酯、2.9％v NO、0.8％v N₂O、 0.24％vML、0.76％v ME、13.02％v CO，剩余为惰性气体N₂和CO₂)

废气2：DMC装置废气(含31.2％v亚硝酸甲酯、1.6％v NO、2.5％v N₂O、 1.1％vCO、1.3％v CH₃Cl、2.9％v DME、4.4％v ML，剩余为N₂、CO₂和水蒸气)

燃烧处理装置：包含预燃室和燃尽室的两段式燃烧炉。

进料：废气1、2和废液1、2通过多介质燃烧器的面板喷入预燃室。

燃烧处理工艺：控制燃尽室燃烧温度为1100～1150℃。

处理效果：焚烧炉出口烟气NOx浓度：11100mg/Nm³，出口氧浓度6.0％左右，非甲烷总烃运行中偶尔会超过20mg/Nm³，整个原料氮的NOx转化率约为43.6％。

比较例2：某化工厂废气、废液焚烧项目

原料：处理原料包含1种废液，1种废气，原料总氮含量0.8％wt(以N 计，不包括N₂含量)。

废气1：吸收塔放空气(含60mg/Nm³ C₃H₃N、900mg/Nm³ NO₂、88.34％wt N₂、1.03％wtCO，剩余的为惰性气体、氧、水)高氮废气

废液1：丙烯腈废液(含5.4％wt C₃H₅N，剩余为水)

燃烧处理装置：包含预燃室和燃尽室的两段式燃烧炉。

进料：废气1和废液1通过多介质燃烧器面板喷入预燃室。

燃烧处理工艺：控制燃尽室燃烧温度为1100～1150℃。

处理效果：焚烧炉出口烟气NOx浓度：3950mg/Nm³，出口氧浓度6.1％左右，非甲烷总烃运行中偶尔会超过20mg/Nm³，整个原料氮的NOx转化率约为50.5％。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种含氮原料的多相态燃烧处理装置，其特征在于：

包括连接为一体的热解段、燃烧段；

所述热解段的一端分别设置有多介质燃烧器以及多个含氮原料入口；所述多介质燃烧器上分别设置多个入口，用于通入高热值废气废液和供高热值废气废液燃烧的空气；

所述燃烧段包括多个连通的燃烧室，用于逐级将热解产物燃烧净化；所述热解段的另一端连接至其中一燃烧室。

2.根据权利要求1所述的含氮原料的多相态燃烧处理装置，其特征在于：

所述热解段采用回转式热解炉或固定式热解炉，所述多介质燃烧器固定在所述回转式热解炉或固定式热解炉的一端。

3.根据权利要求1所述的含氮原料的多相态燃烧处理装置，其特征在于：

所述燃烧段包括内部连通的一次燃烧室和二次燃烧室，且所述二次燃烧室位于一次燃烧室的上侧；

所述一次燃烧室与热解段远离介质燃烧器的另一端相互连通。

4.根据权利要求3所述的含氮原料的多相态燃烧处理装置，其特征在于：

所述一次燃烧室的底部设有燃烧段一次空气入口。

5.根据权利要求4所述的含氮原料的多相态燃烧处理装置，其特征在于：

所述一次燃烧室的底部在位于所述燃烧段一次空气入口的上方设有流化结构或者导流结构，其中，所述流化结构装设有流化床料；所述导流结构采用导流板或者导流格栅。

6.根据权利要求4或5所述的含氮原料的多相态燃烧处理装置，其特征在于：

所述一次燃烧室的外壁上设有外部接口，包括再循环烟气接口、低热值废气接口、低热值废液接口以及废水接口中的任一种或多种的组合；其中，所述燃烧段的烟气由顶部逸出经热回收和净化后连接至再循环烟气接口。

7.根据权利要求5所述的含氮原料的多相态燃烧处理装置，其特征在于：

所述二次燃烧室的入口处连通设置收缩式混合结构，且所述收缩式混合结构位于所述一次燃烧室与二次燃烧室之间；所述收缩式混合结构的喉部收缩段上设有燃烧段二次空气接口。

8.根据权利要求1所述的含氮原料的多相态燃烧处理装置，其特征在于：

所述热解段内的空燃比保持在0.6～0.9之间、温度在1200℃～1350℃。

9.根据权利要求3所述的含氮原料的多相态燃烧处理装置，其特征在于：

所述一次燃烧室内温度保持在950℃～1200℃；

和/或；

所述二次燃烧室内温度保持在850℃～1100℃、氧含量保持在1％～5％。

10.根据权利要求9所述的含氮原料的多相态燃烧处理装置，其特征在于：

所述多介质燃烧器上设置有高热值废液入口、高热值废气入口、热解段一次空气入口；

和/或；

所述含氮原料入口包括固废入口、含氮废气入口、含氮废液入口中的任一种或多种。

Images