CN220379691U - 一种腈化工高氮有机废气废液焚烧炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种腈化工高氮有机废气废液焚烧炉，包括立式圆柱形炉体、氢氰酸尾气总管、空气总管、设在炉体顶部的顶部空气环形道、设在炉体侧壁上的两层氢氰酸尾气与空气夹套式环形道和两层空气环形道；氢氰酸尾气总管与两层氢氰酸尾气与空气夹套式环形道的内层环形道连通；空气总管分别与顶部空气环形道、两层氢氰酸尾气与空气夹套式环形道的外层环形道和两层空气环形道连通。该焚烧炉采用分层、多流道设计，焚烧炉上部进行还原反应，有机废气废液中的HCN等含氮物质因焚烧时缺氧生成N2，而不生成NOX，焚烧炉中上部进行氧化燃烧，控制炉膛内的干氧含量及燃烧温度，既实现废气废液充分燃烧，又避免温度过高使N2进一步氧化生成NOX。
Description
技术领域
本实用新型涉及焚烧炉技术，尤其涉及一种腈化工高氮有机废气废液焚烧炉。
背景技术
己二腈是一种重要的有机化工中间体，主要用于合成尼龙66，此外还可用于生产1，6-己二异氰酸酯及尼龙610等材料，在电子、轻工和有机合成领域有重要应用。
目前，己二腈的生产工艺路线主要有丙烯腈电解二聚法、己二酸催化氨化法以及丁二烯氢氰化法等。当下全球相对较为主流的生产工艺为丁二烯氢氰化法，与前两种工艺相比，该生产工艺较为节能，降低了电力消耗量，从而在成本方面更具竞争优势。丁二烯氢氰化法合成己二腈生产过程主要包括氢氰酸合成、己二腈合成，氢氰酸合成废气为含氰废气，主要污染物为HCN、NH3；己二腈合成废气为有机废气，主要污染物为HCN、丁二烯、环己烷、戊烯腈、己二腈、甲基戊二腈、间甲酚等。氰化氢是最危险的副产物，具有强烈的毒性和挥发性，极易被人体吸收，会损伤呼吸道、神经系统和心血管系统，在高浓度下甚至会导致死亡。所以这部分废气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己二腈废气废液的处理方法，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，己二腈废气废液采用焚烧处理效果最佳，但难点在于废气、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NOX污染物，倘若处理不彻底，将很难达到国家环保标准要求。
因此焚烧炉的设计尤为重要，需要合理安排废气废液与空气的入炉形式，控制燃烧的温度，既避免NOX含量过高，又使得废气废液中的有机物在焚烧炉中彻底被焚毁。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，针对以上己二腈焚烧处理的难点问题，提出一种腈化工高氮有机废气废液焚烧炉，该焚烧炉采用分层、多流道设计，焚烧炉上部进行还原反应，废物中的HCN等含氮物质因焚烧时缺氧生成N2，而不生成NOX，中上部进行氧化燃烧，控制炉膛内的干氧含量及燃烧温度，既实现废气废液的充分燃烧，又避免温度过高而使N2进一步氧化生成NOX。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种腈化工高氮有机废气废液焚烧炉，包括立式圆柱形炉体，所述立式圆柱形炉体顶部设置有组合燃烧器，所述立式圆柱形炉体底部设置有烟气出口；
所述腈化工高氮有机废气废液焚烧炉还包括氢氰酸尾气总管、空气总管、顶部空气环形道、两层氢氰酸尾气与空气夹套式环形道和两层空气环形道；所述顶部空气环形道设置在圆柱形炉体的炉顶，供3台组合燃烧器助燃；所述两层氢氰酸尾气与空气夹套式环形道和两层空气环形道设置在圆柱形炉体侧壁上；所述氢氰酸尾气总管与两层氢氰酸尾气与空气夹套式环形道内层环形道连通，氢氰酸尾气通过氢氰酸尾气与空气夹套式环形道的内层环形道进入立式圆柱形炉体上的夹套式喷嘴的管间喷入炉膛；所述空气总管分别与顶部空气环形道、两层氢氰酸尾气与空气夹套式环形道的外层环形道和两层空气环形道相连通；所述助燃空气经空气总管按一定比例进入顶部空气环形道、两层氢氰酸尾气与空气夹套式环形道的外层环形道和两层空气环形道；一定比例的空气通过顶部空气环形道由组合燃烧器进入炉膛；一定比例的空气通过两层氢氰酸尾气与空气夹套式环形道的外层环形道进入立式圆柱形炉体上的夹套式喷嘴管内喷入炉膛；一定比例的空气通过两层空气环形道的喷嘴进入炉膛。本实用新型腈化工高氮有机废气废液焚烧炉采用顶烧和侧烧的方式。氢氰酸尾气焚烧量比较大，采取在焚烧炉上部侧面多点进气的方式进行焚烧。其他废气采用顶烧的方式，由顶部组合燃烧器中的废气喷枪喷入焚烧炉内进行焚烧。废液也采用顶烧方式，由顶部组合燃烧器中的废液雾化喷枪经压缩空气雾化喷入炉膛进行焚烧。
进一步地，所述腈化工高氮有机废气废液焚烧炉还包括两台助燃风机，所述两台助燃风机设置在圆柱形炉体旁，与空气总管连通，所述两台助燃风机一开一备，风机出口风压3～4kpa(G)。
进一步地，所述两层氢氰酸尾气与空气夹套式环形道位于两层空气环形道上方。
进一步地，所述每层氢氰酸尾气与空气夹套式环形道氢氰酸尾气与空气入口处分别设置有蝶阀、膨胀节和压力表，用以控制每层环形道的进气流量。所述每层空气环形道空气入口设置有蝶阀、膨胀节和压力表，用以控制每层空气环形道的空气流量。所述顶部空气环形道空气入口设置有蝶阀、膨胀节和压力表，用以控制顶部空气流量。
所述氢氰酸尾气与空气夹套式环形道在立式圆柱形炉体墙体上每层均布多台(20台～30台)氢氰酸尾气与空气进气喷嘴，喷嘴为夹套形式，空气走喷嘴管内，氢氰酸尾气走喷嘴管间。
进一步地，所述氢氰酸尾气与空气夹套式环形道在立式圆柱形炉体上设置有20台～30台氢氰酸尾气和空气夹套式喷嘴，所述氢氰酸尾气总管与两层氢氰酸尾气与空气夹套式环形道内层环形道相连通，所述空气总管与两层氢氰酸尾气与空气夹套式环形道外层环形道相连通；喷嘴为夹套形式，空气走管内，氢氰酸尾气走管间，这样有利于氢氰酸尾气和空气的扰动混合，以达到氢氰酸尾气充分燃烧的目的。
进一步地，所述氢氰酸尾气与空气夹套式环形道每层环形道和喷嘴的流通面积均不一样，上层面积大于下层面积；通过调节相应的蝶阀以保证喷射速度一致，使反应均匀，有利于有毒成分的充分分解。
进一步地，所述空气环形道每层分别布置了8台～10台空气喷嘴，向炉膛补充适量空气，控制燃烧温度，抑制NOX的生成。
进一步地，因氢氰酸尾气热值低，不能自燃，在立式圆柱形炉体顶部设置了多台(优选3台)组合燃烧器，保证氢氰酸尾气的燃烧温度不过高，且能充分分解。所述组合燃烧器位于立式圆柱形炉体顶部，废液与组合燃烧器中的废液雾化喷枪相连，废气及天然气与组合燃烧器相对应的喷枪相连。
进一步地，所述立式圆柱形炉体上部侧面设有重力式防爆门，确保焚烧炉不会因燃烧安全故障的爆燃对焚烧炉产生损害，提高了焚烧炉运行的安全性。
进一步地，所述腈化工高氮有机废气废液焚烧炉炉膛中部及出口均设有测温测压点，实现实时在线监测。如，所述焚烧炉烟气出口设置有压力测点和温度测点。
本实用新型腈化工高氮有机废气废液焚烧炉，与现有技术相比较具有以下优点：
1.焚烧炉采用顶烧和侧烧的方式。氢氰酸尾气焚烧量比较大，顶部焚烧易将火焰吹灭，因此采取在焚烧炉上部侧面多点进气的方式进行焚烧。其他热值较高的废气采用顶烧的方式，由顶部组合燃烧器的废气喷枪喷入焚烧炉内进行焚烧。废液也采用顶烧方式，由顶部组合燃烧器中的废液雾化喷枪经压缩空气雾化后均匀喷入炉膛进行焚烧。
2.氢氰酸尾气经总管按一定比例分两层进入氢氰酸尾气与空气夹套式环形道的内层环形道，通过设置于炉体上的夹套式喷嘴的管间喷入炉膛。每层环形道氢氰酸尾气入口处均设有蝶阀，用以控制每层环形道的尾气流量。
3.焚烧所需助燃空气由两台助燃风机供给，两台助燃风机一开一备，风机出口风压3～4kpa(G)。助燃空气经空气总管按一定比例进入五层环形道，其中一层设置在炉顶，供三台组合燃烧器的燃料、废气、废液助燃；其余四层环形道设置在焚烧炉炉体侧上部。
4.炉体侧上部的四层环形道，自上而下前两层环形道系氢氰酸尾气与空气夹套式环形道，上层布置了30台氢氰酸尾气与空气喷嘴，下层布置了20台氢氰酸尾气与空气喷嘴，喷嘴为夹套形式，空气走喷嘴管内，氢氰酸尾气走喷嘴管间，这样有利于氢氰酸尾气和空气的扰动混合，以达到氢氰酸尾气充分燃烧的目的。
5.自上而下前两层氢氰酸尾气与空气夹套式环形道每层环形道和喷嘴的流通面积均不一样，上层面积大于下层，通过调节阀门以保证喷射速度一致，使反应均匀，有利于有毒成分的充分分解。
6.自上而下后两层为空气环形道，分别布置了10台和8台空气喷嘴，向炉膛补充适量空气，控制燃烧温度，抑制NOX的生成。每层环形道空气入口处均设有蝶阀，以控制进入环形道的空气流量。
7.氢氰酸尾气热值低，不能自燃，在焚烧炉顶部设置了三台组合燃烧器，保证氢氰酸尾气的燃烧温度不过高，且能充分分解。
8.焚烧炉炉膛上部为还原段。还原段控制助燃空气量，使废气、废液在贫氧状态下燃烧，混合烟气呈还原性气氛，使废物中的HCN等含氮物质因焚烧时缺氧生成N2，而不生成NOX。焚烧炉炉膛中上部为氧化段。按一定的空气过量系数配入空气，将一氧化碳及氢气焚烧掉，且控制炉膛内的干含氧量及燃烧温度，避免因温度过高而使N2进一步氧化生成NOX。此焚烧方式可以组织良好的空气动力场，通过多级配风，保证有机废气、废液中有机物焚烧分解完全，且降低热力型氮氧化物的生成。
9.为了燃烧安全，在焚烧炉上部侧面设有重力式防爆门，确保焚烧炉不会因燃烧安全故障的爆燃对焚烧炉产生损害，提高了焚烧炉运行的安全性。焚烧炉中部及出口均设有测温测压点，实现实时在线监测。
综上，本实用新型针对己二腈项目高氮有机废气焚烧产生大量NOX的特性，己二腈项目高氮有机废气采用分层、多流道喷进炉膛，上部进行还原中上部进行氧化的低氮燃烧法，采用选择性非催化还原法(SNCR)，后续系统采用选择性催化还原法(SCR)相结合的方法，使有机物去除率可以达到99.9％，使NOX净化效率达到了99％以上。
附图说明
图1为腈化工高氮有机废气废液焚烧炉的主视图；
图2为腈化工高氮有机废气废液焚烧炉的俯视图；
图3为助燃风机17的结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施例对本实用新型进一步说明：
实施例1
本实施例公开了一种腈化工高氮有机废气废液焚烧炉如图1-3所示，包括立式圆柱形炉体1，所述立式圆柱形炉体1顶部设置有组合燃烧器7，所述立式圆柱形炉体下部设置有烟气出口13；所述立式圆柱形炉体1侧壁上设置有加强筋12；所述立式圆柱形炉体1侧壁下端设置有人孔16。
所述腈化工高氮有机废气废液焚烧炉还包括氢氰酸尾气总管3、空气总管11、顶部空气环形道10、两层氢氰酸尾气与空气夹套式环形道5和两层空气环形道4，所述顶部空气环形道10设置在圆柱形炉体的炉顶，供三台组合燃烧器助燃；所述两层氢氰酸尾气与空气夹套式环形道5和两层空气环形道4设置在圆柱形炉体侧壁上，所述氢氰酸尾气与空气夹套式环形道5位于空气环形道4上方；所述氢氰酸尾气总管3与两层氢氰酸尾气与空气夹套式环形道5的内层环形道相连通，氢氰酸尾气通过氢氰酸尾气与空气夹套式环形道5的内层环形道进入焚烧炉内的夹套式喷嘴的管间喷入炉膛；所述空气总管11分别与顶部空气环形道10、两层氢氰酸尾气与空气夹套式环形道5的外层环形道和两层空气环形道4连通，所述助燃空气经空气总管11按一定比例进入顶部空气环形道10、两层氢氰酸尾气与空气夹套式环形道5外层环形道和两层空气环形道4；本实用新型腈化工高氮有机废气废液焚烧炉采用顶烧和侧烧的方式。氢氰酸尾气焚烧量比较大，采取在焚烧炉上部侧面多点进气的方式进行焚烧。其他废气采用顶烧的方式，由顶部组合燃烧器中的废气喷枪喷入焚烧炉内进行焚烧。废液也采用顶烧方式，由顶部组合燃烧器中的废液雾化喷枪经压缩空气雾化后均匀喷入炉膛进行焚烧。
所述腈化工高氮有机废气废液焚烧炉还包括两台助燃风机17，所述两台助燃风机17设置在圆柱形炉体旁，与空气总管连通，所述两台助燃风机17一开一备，风机出口风压3～4kpa(G)。
所述每层氢氰酸尾气与空气夹套式环形道5氢氰酸尾气与空气入口均设置有蝶阀8、膨胀节9和压力表，用以控制每层环形道的进气流量。所述每层空气环形道4空气入口设置有蝶阀8、膨胀节9和压力表，用以控制每层环形道的空气流量。所述顶部空气环形道10空气入口设置有蝶阀8、膨胀节9和压力表，用以控制进入组合燃烧器的空气流量。
所述氢氰酸尾气与空气夹套式环形道5每层设置有20台～30台氢氰酸尾气和空气喷嘴，喷嘴为夹套式，均布于圆柱形炉体上，所述氢氰酸尾气总管3与两层氢氰酸尾气与空气夹套式环形道5内层环形道连通，所述空气总管11与两层氢氰酸尾气与空气夹套式环形道5外层环形道连通，空气走夹套式喷嘴管内，氢氰酸尾气走夹套式喷嘴管间，这样有利于氢氰酸尾气和空气的扰动混合，以达到氢氰酸尾气充分燃烧的目的。
所述氢氰酸尾气与空气夹套式环形道5每层环形道和喷嘴的流通面积均不一样，上层面积大于下层面积，以保证喷射速度一致，使反应均匀，有利于有毒成分的充分分解。
所述两层空气环形道4分别布置8台～10台空气喷嘴，向炉膛补充适量空气，控制燃烧温度，抑制NOX的生成。
因氢氰酸尾气热值低，不能自燃，在立式圆柱形炉体顶部设置了多台(优选三台)组合燃烧器7，保证氢氰酸尾气的燃烧温度不过高，且能充分分解。所述组合燃烧器，废液与组合燃烧器中的废液雾化喷枪相连，废气及天然气与组合燃烧器相对应的喷枪相连。
所述立式圆柱形炉体上部侧面设有重力式防爆门6，确保焚烧炉不会因燃烧安全故障的爆燃对焚烧炉产生损害，提高了焚烧炉运行的安全性。
所述腈化工高氮有机废气废液焚烧炉中部及出口均设有测温测压点，实现实时在线监测。如，所述焚烧炉烟气出口13设置有压力测点14和温度测点15。
本实用新型腈化工高氮有机废气废液焚烧炉的工作原理如下：氢氰酸尾气通过氢氰酸尾气总管3由焚烧炉上部侧壁经两层氢氰酸尾气与空气夹套式环形道5的内层环形道送入焚烧炉炉膛内的夹套式喷嘴进入炉膛进行焚烧。其他废气及废液由焚烧炉顶部组合燃烧器7进入焚烧炉内进行焚烧。
焚烧炉配有两台助燃风机17，风机为一用一备。采用分级配风，焚烧炉顶部和上部采用欠氧焚烧，有效抑制氮氧化物的生成。焚烧炉中上部补充空气，对上段生成的一氧化碳及氢气等进行充分焚毁。
焚烧炉是高温焚烧工段的最关键设备，有害物质能否在焚烧炉内实现充分的氧化、分解，取决于焚烧炉的设计水平。焚烧炉采用圆柱形结构，炉膛具有足够的抗外爆和内爆能力。
焚烧炉本体是由钢板与炉墙2组成的。炉墙包括耐火材料、保温材料、绝热材料，外包钢板以防烟气泄漏并使焚烧炉本体表面温度小于60℃。炉壁上还设置了必要的观测孔、测温测压孔等，在炉本体侧面设有检修门，炉本体设有操作台。炉体的大小考虑到废气在焚烧炉内的完全分解。炉体下部布置有SNCR喷枪接口。由于焚烧氢氰酸尾气的特殊性，本焚烧炉采用分层燃烧的方式，进行分层进料与配风。为了保证化学反应充分进行，使废气废液中的组分完全分解焚毁，焚烧炉在最下层配风后保证烟气停留时间≥2s，焚烧温度≥1100℃。
焚烧炉顶部采用三个组合燃烧器7。除氢氰酸尾气外，其余废气、废液由组合燃烧器7进入炉膛内进行焚烧。氢氰酸尾气由炉膛上部侧面分层多点进入炉膛内进行焚烧。
焚烧炉炉膛上部为还原段，中上部为氧化段。还原段控制助燃空气量，使废气、废液在贫氧状态下燃烧，混合烟气呈还原性气氛，使尾气中有毒成分HCN分解为无毒成分。
为了使还原反应强烈、均匀，本实用新型在炉体上设置了两层氢氰酸尾气与空气夹套式环形道，使氢氰酸尾气和助燃空气按比例，分两层多流道喷进炉膛，即沿焚烧炉圆周布置多台夹套式喷嘴，空气走喷嘴管内，氢氰酸尾气走管间。每层环形道和喷嘴的流通面积均不一样，以保证喷射速度一致。使反应均匀，有利于有毒成分的充分分解。
从焚烧炉出来的烟气温度在1100℃以上，然后进入布置在焚烧炉后面的余热锅炉内进行烟气降温，同时回收烟气余热，产生2.5Mpa饱和蒸汽，供生产使用。余热锅炉降温后约350℃左右的烟气进入到SCR脱硝装置中，对产生的NOX进行进一步去除。脱硝后的烟气进入高温省煤器，与锅炉除氧水进行换热，将除氧水加热后送入汽包，高温省煤器吸收了烟气的热量，降低了进入布袋除尘器的烟气温度，节省了能源，提高了锅炉效率，烟气降至170℃左右进入布袋除尘器，在布袋除尘器中进行气固分离。低温省煤器是安装于布袋除尘器后，用于回收烟气剩余余热的一种装置，将锅炉给水加热后送入除氧器，节省了能源。经过环保达标处理后的130℃左右烟气通过引风机进入烟囱排放到大气中。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种腈化工高氮有机废气废液焚烧炉，其特征在于，包括立式圆柱形炉体(1)，所述立式圆柱形炉体(1)顶部设置有组合燃烧器(7)，所述立式圆柱形炉体下部设置有烟气出口(13)；
所述腈化工高氮有机废气废液焚烧炉还包括氢氰酸尾气总管(3)、空气总管(11)、顶部空气环形道(10)、两层氢氰酸尾气与空气夹套式环形道(5)和两层空气环形道(4)；所述顶部空气环形道(10)设置在圆柱形炉体的炉顶；所述两层氢氰酸尾气与空气夹套式环形道(5)和两层空气环形道(4)设置在圆柱形炉体侧壁上；所述氢氰酸尾气总管(3)与两层氢氰酸尾气与空气夹套式环形道(5)内层环形道连通；所述空气总管(11)分别与顶部空气环形道(10)、两层氢氰酸尾气与空气夹套式环形道(5)外层环形道和两层空气环形道(4)连通。
2.根据权利要求1所述腈化工高氮有机废气废液焚烧炉，其特征在于，还包括两台助燃风机(17)，所述两台助燃风机(17)设置在圆柱形炉体旁，与空气总管(11)连通。
3.根据权利要求1所述腈化工高氮有机废气废液焚烧炉，其特征在于，所述两层氢氰酸尾气与空气夹套式环形道(5)位于两层空气环形道(4)上方。
4.根据权利要求1所述腈化工高氮有机废气废液焚烧炉，其特征在于，所述每层氢氰酸尾气与空气夹套式环形道(5)氢氰酸尾气与空气入口处分别设置有蝶阀(8)、膨胀节(9)和压力表；所述每层空气环形道(4)空气入口设置有蝶阀(8)、膨胀节(9)和压力表；所述顶部空气环形道(10)空气入口设置有蝶阀(8)、膨胀节(9)和压力表。
5.根据权利要求1所述腈化工高氮有机废气废液焚烧炉，其特征在于，所述氢氰酸尾气与空气夹套式环形道(5)在立式圆柱形炉体(1)墙体上每层均布多台氢氰酸尾气与空气进气喷嘴，喷嘴为夹套形式，空气走喷嘴管内，氢氰酸尾气走喷嘴管间。
6.根据权利要求1所述腈化工高氮有机废气废液焚烧炉，其特征在于，所述氢氰酸尾气总管(3)与两层氢氰酸尾气与空气夹套式环形道(5)内层环形道连通，所述空气总管(11)与两层氢氰酸尾气与空气夹套式环形道(5)外层环形道连通。
7.根据权利要求1所述腈化工高氮有机废气废液焚烧炉，其特征在于，所述氢氰酸尾气与空气夹套式环形道(5)每层环形道和喷嘴的流通面积均不一样。
8.根据权利要求1所述腈化工高氮有机废气废液焚烧炉，其特征在于，所述空气环形道(4)每层分别布置了8台～10台空气喷嘴。
9.根据权利要求1所述腈化工高氮有机废气废液焚烧炉，其特征在于，所述立式圆柱形炉体上部侧面设有重力式防爆门(6)。
10.根据权利要求1所述腈化工高氮有机废气废液焚烧炉，其特征在于，所述烟气出口(13)设置有压力测点(14)和温度测点(15)。
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