CN103591591A - 皂化废液燃烧及碱回收锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种皂化废液燃烧及碱回收锅炉，包括炉膛，炉膛下部开设有进风通道，进风通道之间的膛壁上设有废液喷枪，废液喷枪下方设有辅助燃烧器，炉膛底部连接有熔池，所述炉膛的排烟口连接有空气预热器，空气预热器的排气口连接进风通道。本发明通过增加空气预热器的结构，提高了进入锅炉内空气的温度，保证进炉空气温度不低于250℃，在减少一组辅助燃烧器的前提下，依然保证了皂化废液的燃烧率。通过汽包和蒸汽过热器的结构加热蒸汽，并引入热电联产的结构，保证燃料的利用率。通过省煤器降低排烟温度，加热锅炉给水，进一步节省了能源。本发明的结构设置合理，能源利用效率提高了10%，延长设备连续运行周期一倍以上，降低辅助燃料的消耗达50%以上。

Description

皂化废液燃烧及碱回收锅炉

技术领域

本发明涉及化工废液污染物治理技术领域，具体涉及一种皂化废液燃烧及碱回收锅炉。

技术背景

20世纪90年代以来，世界己内酰胺消耗量以约2%的年均速度增长，国内己内酰胺消费量以年均16%的速度增长。2010年，国内己内酰胺表观消耗量达到112万吨，2011年，国内己内酰胺表观消费量达到120万吨，预计我国己内酰胺的产量到2014年将达到125万吨的规模。

在己内酰胺的生产过程中，会产生一种有机皂化废液，其化学组分是复杂的有机酸钠盐，不仅含有大量可回收的物质，而且也是一种难以处理的有机废水。如果不加预处理而直接送入污水处理厂，不仅浪费了大量资源，加重了环境污染，同时也加重了污水处理厂的负荷，显然达不到清洁生产的要求。皂化废液的BOD、COD和pH值较高，若直接排放将造成严重的环境污染，若采用土法焚烧处理，方法原始，空气污染严重，对周围生态环境的影响十分严重。

浓缩后的皂化废液含水量约50%，可通过伴烧油或天然气送锅炉燃烧。而目前所使用的锅炉为保证燃烧质量，通常在锅炉底部设置双层辅助燃烧器（如专利CN1215696A），但如此一来，就会消耗较多的辅助燃料，且会造成锅炉尾部积灰严重，缩短了设备连续运行的周期。

发明内容

本发明就是针对上述技术问题，提供一种皂化废液燃烧及碱回收锅炉，该锅炉对于皂化废液的燃烧效果较好，且有效减少了辅助燃料的消耗。

为实现此目的，本发明所设计的皂化废液燃烧及碱回收锅炉，包括炉膛，炉膛下部开设有进风通道，进风通道之间的膛壁上设有废液喷枪，废液喷枪下方设有辅助燃烧器，炉膛底部连接有熔池，其特征在于：所述炉膛的排烟口连接有空气预热器，空气预热器的排气口连接进风通道。

进一步地，所述进风通道包括一次风道，二次风道和三次风道，其中，一次风道周向开设于炉膛底部的膛壁上，一次风道上方相对的前后两侧膛壁上开设有二次风道，二次风道上方相对的前后两侧膛壁上开设有三次风道。

进一步地，所述前后两侧的二次风道的进风***错设置，所述前后两侧的三次风道的进风***错设置。

进一步地，所述二次风道和三次风道之间设有废液喷枪，废液喷枪均匀固定于周向膛壁上。

进一步地，所述辅助燃烧器固定于相对的两侧膛壁上，辅助燃烧器设置于一次风道和二次风道之间的膛壁上；或者辅助燃烧器固定于相对的两侧膛壁上，且辅助燃烧器与一次风道位于同一平面内。

进一步地，所述膛壁为膜式水冷壁，且膛壁表面覆盖有保温材料，炉膛顶部的膛壁上固定有汽包。

进一步地，所述汽包下方设有蒸汽过热器，蒸汽过热器固定于炉膛的排烟口处。

进一步地，所述蒸汽过热器的排烟口连接空气预热器的进烟口，空气预热器的排烟口连接有省煤器。

进一步地，所述空气预热器的排气口通过进气管道连接一次风道和二次风道。

本发明的有益效果是：1.设置空气预热器后，可以有效提高入炉燃烧空气的温度，保证锅炉内皂化废液的燃烧完全，使皂化废液燃烧稳定，降低了锅炉负荷，有利于提高锅炉热效率并减少辅助燃料的消耗。2.在空气预热器后布置省煤器可以有效的降低排烟温度，减少排烟的热损失，提高锅炉热效率。3.布置蒸汽过热器，有效提高了蒸汽温度，将过热蒸汽引入汽轮机，进行热电联产，进一步提高了能源利用效率。4.分级送风符合燃烧的基本原理，有利于供风***的稳定并方便调节。5.一次风道和二次风道布置在皂化废液喷枪下部，可为废液燃烧提供充足氧气，将燃烧中心控制在炉膛下部，提高了燃烧的稳定性，进一步减少了辅助燃料的消耗。6.一次风道在四面膛壁上均匀布置，保证了炉膛底部垫层的稳定，将废液干燥裂解后的碳充分燃烬。二次风从前后墙交错送入，保证了空气，烟气和黑液颗粒的充分混合，扰乱上升烟气，提高湍流度，强化燃烧，使烟气在炉膛内分布均匀，提高温度场等高断面的一致性。三次风用于燃烬可燃气体，三次风道采用前后墙布置，可以使三次风与高温烟气充分混合，确保在二次风区域残留的可燃气体在此完全燃烬并减少飞灰损失，减少尾部受热面的积灰。7.良好的炉内燃烧空气动力场可有效降低炉底流出的熔融碱灰中的含碳量，减少飞灰携带，提高了锅炉连续运行的时间。8.废液燃烧生成的碱灰大部分（60%以上）降落到炉底，在炉底形成碳酸钠高温熔池，增加了炉膛下部的蓄热量，提高了废液燃烧的稳定性。9.辅助燃烧器布置在炉膛燃烧的下部，可以为废液燃烧提供充足的热源，有利于废液液滴的干燥燃烧和燃尽。

附图说明

图1为本发明中锅炉的整体结构示意图；

其中，1—炉膛，2—废液喷枪，3—辅助燃烧器，4—熔池，5—空气预热器，6—一次风道，7—二次风道，8—三次风道，9—膛壁，10—进气口，11—汽包，12—蒸汽过热器，13—省煤器，14—排气口，15—进气管道。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步地详细说明：

如图1所示的皂化废液燃烧及碱回收锅炉，包括炉膛1，炉膛1下部开设有进风通道，进风通道之间的膛壁9上设有废液喷枪2，废液喷枪2下方设有辅助燃烧器3，炉膛1底部连接有熔池4，所述炉膛1的排烟口连接有空气预热器5，空气预热器5的排气口14连接进风通道。在锅炉尾部布置空气预热器5，将入炉空气加热到250℃以上，提高了皂化废液燃烧的稳定性。

上述技术方案中，所述进风通道包括一次风道6，二次风道7和三次风道8，其中，一次风道6周向开设于炉膛1底部的膛壁9上，一次风道6上方相对的前后两侧膛壁9上开设有二次风道7，二次风道7上方相对的前后两侧膛壁9上开设有三次风道8。

上述技术方案中，所述前后两侧的二次风道7的进风***错设置，所述前后两侧的三次风道8的进风***错设置。设置三层供风，在废液喷枪2下部设置一次风道6和二次风道7，三次风道8布置在废液喷枪2上部，其中一次风和二次风采用热空气，三次风采用冷空气。一次风道6的送风口在炉膛1下部的四面膛壁9上均匀布置；二次风道7的送风口布置在一次风道6和废液喷枪2之间，前后墙交错布置，两侧的二次风道7的进风口位于同一平面内，但轴线不重合；三次风道8的送风口布置在废液喷枪2的上部1000mm～2000mm，前后墙交错布置，两侧的三次风道8的送风口位于同一平面内，但轴线不重合。由于二次风道7和三次风道8均是交错设置，进一步增加了风口处空气的湍流程度，有助于废液的燃烧，进一步提高了废液的燃烧效率。

上述技术方案中，所述二次风道7和三次风道8之间设有废液喷枪2，废液喷枪2均匀固定于周向膛壁9上。废液喷枪2采用机械压力式，使废液雾化成细小液滴，提高液滴与炉膛1内高温烟气的接触面积，改善燃烧条件。

上述技术方案中，所述辅助燃烧器3固定于相对的两侧膛壁9上，辅助燃烧器3设置于一次风道6和二次风道7之间的膛壁9上；或者辅助燃烧器3固定于相对的两侧膛壁9上，且辅助燃烧器3与一次风道6位于同一平面内。辅助燃烧器3布置在一次风道6附近，采用单层对称布置，为皂化废液干燥和燃烧提供高温环境，辅助燃料可采用油、天燃气等高热值燃料。

上述技术方案中，所述膛壁9为膜式水冷壁，且膛壁9表面覆盖有保温材料，炉膛1顶部的膛壁9上固定有汽包11。利用膜式水冷壁和汽包11产生蒸汽，利用蒸汽进行热电联产，进一步增加了能源的利用率。

上述技术方案中，所述汽包11下方设有蒸汽过热器12，蒸汽过热器12固定于炉膛1的排烟口处。在炉膛1的出口布置蒸汽过热器12，将过热蒸汽引入汽轮机，进行热电联产。

上述技术方案中，所述蒸汽过热器12的排烟口连接空气预热器5的进烟口，空气预热器5的排烟口连接有省煤器13。通过燃烧后的高温烟气对入炉的空气进行加热，进一步有效利用了能源。在空气预热器5后布置一级卧式钢管省煤器，将排烟温度降到180℃的同时，也对锅炉内的给水进行了加热，设计合理，能源利用率高。

上述技术方案中，所述空气预热器5的排气口14通过进气管道15连接一次风道6和二次风道7。保证了一次风道6和二次风道7温度的稳定，热能的循环利用率高。

本发明的工作过程为：皂化废液通过废液喷枪2雾化成细小液滴，均匀喷洒在炉膛1的横断面上，液滴在下落过程中受炉底碳酸钠高温熔池和辅助燃烧器3的高温辐射被加热，达到一定温度后同一次风道6和二次风道7送进炉膛1的热风接触并开始燃烧，生成烟气和碱灰，大部分碱灰落到炉底的熔池4内，液态排出炉外，未完全燃尽的烟气在上升过程中同三次风道8的冷风进一步反应，使可燃成分完全分解；炉膛1的水冷壁吸收燃烧热量将水加热成汽水混合物，在汽包11中进行汽水分离，分离出的蒸汽进入蒸汽过热器12，蒸汽吸收高温烟气的热量进一步升温后，被送进汽轮机，用于热电联产；高温烟气被排出蒸汽过热器12后，进入尾部受热面，在空气预热器5中加热入炉空气，从而降低了烟气温度、提高了入炉空气的温度；烟气从空气预热器5排出后进入省煤器13加热锅炉给水，提高能源利用效率，将排烟温度降低至180℃。炉膛1是空气和皂化废液混合发生反应的主燃烧区，炉膛1的四面墙由膜式水冷壁构成，外侧被保温层覆盖，以减少散热损失；蒸汽过热器12为屏式结构，有利于清灰；汽包11布置在锅炉前上部，不受烟气冲刷，用于汽水分离；空气预热器5为板式结构，该结构可有利于清灰，空气预热器5一般设置5级，将空气温度加热到250℃以上；省煤器13采用卧式结构顺列布置，可以减少布置空间和利于清灰，省煤器13可以进一步降低烟气温度，使排烟温度达到180℃，提高能源利用效率；一次风道6、二次风道7和三次风道8为碳钢钢板焊接而成的截面为矩形的环形风道或П型风道，主要作用是将燃烧供风分配给各个供风口，并尽量使每个风口的风量分配均匀。本发明可有效提高皂化废液燃烧稳定性，提高能源利用效率10%，延长连续运行周期1倍以上，降低辅助燃料消耗50%以上。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种皂化废液燃烧及碱回收锅炉，包括炉膛（1），炉膛（1）下部开设有进风通道，进风通道之间的膛壁（9）上设有废液喷枪（2），废液喷枪（2）下方设有辅助燃烧器（3），炉膛（1）底部连接有熔池（4），其特征在于：所述炉膛（1）的排烟口连接有空气预热器（5），空气预热器（5）的排气口（14）连接进风通道。

2.如权利要求1所述的一种皂化废液燃烧及碱回收锅炉，其特征在于：所述进风通道包括一次风道（6），二次风道（7）和三次风道（8），其中，一次风道（6）周向开设于炉膛（1）底部的膛壁（9）上，一次风道（6）上方相对的前后两侧膛壁（9）上开设有二次风道（7），二次风道（7）上方相对的前后两侧膛壁（9）上开设有三次风道（8）。

3.如权利要求2所述的一种皂化废液燃烧及碱回收锅炉，其特征在于：所述前后两侧的二次风道（7）的进风***错设置，所述前后两侧的三次风道（8）的进风***错设置。

4.如权利要求3所述的一种皂化废液燃烧及碱回收锅炉，其特征在于：所述二次风道（7）和三次风道（8）之间设有废液喷枪（2），废液喷枪（2）均匀固定于周向膛壁（9）上。

5.如权利要求1所述的一种皂化废液燃烧及碱回收锅炉，其特征在于：所述辅助燃烧器（3）固定于相对的两侧膛壁（9）上，辅助燃烧器（3）设置于一次风道（6）和二次风道（7）之间的膛壁（9）上。

6.如权利要求1所述的一种皂化废液燃烧及碱回收锅炉，其特征在于：所述辅助燃烧器（3）固定于相对的两侧膛壁（9）上，且辅助燃烧器（3）与一次风道（6）位于同一平面内。

7.如权利要求2或4或5或6所述的一种皂化废液燃烧及碱回收锅炉，其特征在于：所述膛壁（9）为膜式水冷壁，炉膛（1）顶部的膛壁（9）上固定有汽包（11）。

8.如权利要求7所述的一种皂化废液燃烧及碱回收锅炉，其特征在于：所述汽包（11）下方设有蒸汽过热器（12），蒸汽过热器（12）固定于炉膛（1）的排烟口处。

9.如权利要求8所述的一种皂化废液燃烧及碱回收锅炉，其特征在于：所述蒸汽过热器（12）的排烟口连接空气预热器（5）的进烟口，空气预热器（5）的排烟口连接有省煤器（13）。

10.如权利要求9所述的一种皂化废液燃烧及碱回收锅炉，其特征在于：所述空气预热器（5）的排气口（14）通过进气管道（15）连接一次风道（6）和二次风道（7）。

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