CN114110618B - 一种处理丙烯腈废水的燃烧装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种处理丙烯腈废水的燃烧装置，所述装置包括燃烧器和焚烧炉；燃烧器由壳体、中心油气组合式喷枪、***油气组合式喷枪、点火枪、火焰检测器、视镜及连接法兰组成；焚烧炉包括还原焚烧区、氧化焚烧区、脱硝调温区和SNCR脱硝区；焚烧炉出口处设置有二次调温区，原焚烧区和氧化焚烧区设置在焚烧炉立式段上，脱硝调温区、SNCR脱硝区和二次调温区设置在所述焚烧炉卧式段上。本申请实施例提供的处理丙烯腈废水的燃烧装置，能够高效率处理丙烯腈废水，确保有害物质的分解完全并尽量减少NOx的二次污染。
Description
技术领域
本发明属于化学废弃物焚烧技术领域，尤其涉及一种处理丙烯腈废水的燃烧装置。
背景技术
废液焚烧***是石油化工企业重要的安全与环保设施，用于处理各工艺装置及辅助设施排放的废气、废液，能够及时、安全、可靠地无害化焚烧处理，并满足相关的环保要求。废液处理技术应具备国际先进水平，高热效率，低能耗，低污染物排放。
焚烧法的最大优势在于可以迅速和极大程度的使废水减量化，是一种非常有效的废水处理办法。废水焚烧过程是集物理变化、化学变化、反应动力学、催化作用、燃烧空气动力学和传热学等多学科的综合过程。
丙烯腈行业产生的废水量大，含有燃料N，因此需要提供一种燃烧装置对丙烯腈废水进行焚烧处理，并且通过合理地设计燃烧***，将烟气中NOx含量控制在最低水平，满足排放要求，实现***长周期稳定运行、保证***运行可靠性。
发明内容
为解决上述问题，本发明实施例提供了一种处理丙烯腈废水的燃烧装置，可有效降低NOx的排放。
本发明的技术解决方案是：一种处理丙烯腈废水的燃烧装置，包括燃烧器和焚烧炉；
所述燃烧器包括壳体、中心油气组合式喷枪、***油气组合式喷枪、点火枪、火焰检测器、视镜及连接法兰；
所述焚烧炉包括还原焚烧区、氧化焚烧区、脱硝调温区和SNCR脱硝区；所述焚烧炉出口处设置有二次调温区，所述原焚烧区和氧化焚烧区设置在所述焚烧炉立式段上，所述脱硝调温区、SNCR脱硝区和二次调温区设置在所述焚烧炉卧式段上。
所述壳体内壁设置有陶瓷纤维毡，用于保温和隔热；
所述壳体下部设置有隔板，所述隔板与所述燃烧器出口之间存在空间，用于施工耐火浇注料；
所述壳体中心设置有一个燃烧喉口，***均匀布置6个燃烧喉口，各所述燃烧喉口形成切向旋流布置。
所述中心油气组合式喷枪中心位置设置有一支油枪及一支燃***，所述油枪和所述***形成夹套，所述夹套中心为燃料油，所述夹套外为燃料气；
所述燃***出口处设置有稳焰器，所述稳焰器由预设数量的旋流稳焰叶片组成。
所述点火枪为燃料气或压缩空气半预混式，所述点火抢设置在所述中心油气组合式喷枪外侧，所述点火枪点火端头布置在所述稳焰器旁边用于点燃主火焰。
所述火焰检测器数量为3个，1个火焰检测器布置在所述燃烧器壳体侧面，端部对准点火枪末端，用于监测点火枪火焰；
2个布置在所述燃烧器顶部，用于监测燃烧大火焰。
所述视镜数量为7个，分布设置在中心及所述***油气组合式喷枪端板上，用于观察各个喷枪的工作状态；
所述连接法兰用于连接所述燃烧器与所述焚烧炉。
所述还原焚烧区由还原焚烧一区和还原焚烧二区组成；
所述还原焚烧一区起始端肩部和所述还原焚烧二区起始端肩部上均匀布置丙烯腈废水喷枪；
所述还原焚烧一区和所述还原焚烧二区上分别设置有进风口，用于提供废水焚烧所需氧气；
各所述丙烯腈废水喷枪枪头处均处于出风口管道中；
所述还原焚烧区炉壳内侧设置有衬里结构，面向火面设置铬刚玉砖，隔热层设置有陶瓷纤维板；
所述还原焚烧区出口处设置有激光CO分析仪和热电偶测点，用于监测CO含量和还原区温度。
所述氧化焚烧区起始处设置有进风口，用于提供氧化焚烧所需的空气；
所述氧化焚烧区入口处设置有缩径，用于增加烟气流速，加剧烟气与氧化风的扰动，所述氧化风各个风管均与烟气流动方向呈第一预设角度；
所述氧化焚烧区炉壳内侧设置有衬里结构，向火面设置莫来石砖，隔热层设置了陶瓷纤维板；
所述氧化焚烧区出口处设置有激光O2分析仪、热电偶测点和压力测点，所述激光O2分析仪用于监测O2含量，所述热电偶测点用于监测氧化区温度，所述压力测点用于监测炉膛压力。
所述脱硝调温区起始处设置有进风口；
前排风出口方向与烟气流动方向呈垂直布置；后排出风口布置在调温区肩部，风出口方向与烟气流动方向呈角度布置；
所述脱硝调温区出口处设置有热电偶测点。
所述SNCR脱硝区入口处设置了SNCR喷枪；
所述脱硝调温区和SNCR脱硝区炉壳内侧设置有衬里结构，向火面设置莫来石砖，隔热层设置有陶瓷纤维板；
所述二次调温区上设置有进风口，二次调温出风口方向与烟气流动方向呈切向旋流设置。
本发明与现有技术相比的有益效果在于：本发明一种处理丙烯腈废水的燃烧装置，包括燃烧器和焚烧炉，燃烧器为丙烯腈废水的处理提供高温热源，焚烧炉为丙烯腈废水提供充分的焚烧空间与焚烧时间。该处理丙烯腈废水的燃烧装置，采用先进的多段燃烧工艺技术，采用成熟、先进、合理的焚烧技术，能够高效率处理丙烯腈废水，确保有害物质的分解完全并尽量减少NOx的二次污染，降低***的运行成本以及降低整体投资，达到最大的节能、节费、降低污染的效果。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的燃烧器的结构示意图；
图2为本发明实施例所提供的焚烧炉的结构示意图；
图3为本发明实施例的SNCR喷枪布局图；
图4为本发明实施例所提供的二次调温风管布局图。
具体实施方式
下面根据具体的实施例，结合附图针对本发明进行详细说明。应当理解，此处所述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
处理丙烯腈废水的燃烧装置主要由燃烧器和焚烧炉组成。燃烧器的作用是为丙烯腈废水的处理提供高温热源，其采用的技术方案为烧油、烧气或者油气混烧型式的大功率组合式燃烧器；焚烧炉可采用L型炉体，顶烧，焚烧炉的作用是为丙烯腈废水提供充分的焚烧空间与焚烧时间，其采用的技术方案为多级配风、多级废水布置、炉内先还原再氧化技术以及炉内喷氨脱硝技术，可有效降低NOx的排放。
下面结合图1～图4对本申请实施例的处理丙烯腈废水的燃烧装置、及其工作原理进行说明。
本申请实施例的处理丙烯腈废水的燃烧装置包括燃烧器和焚烧炉，下面结合图1对燃烧器的具体结构进行说明，结合图2对焚烧炉的具体结构进行说明。
1.燃烧器
该种处理丙烯腈废水的燃烧器，主要由壳体101、中心油气组合式喷枪102、***油气组合式喷枪103、点火枪104、火焰检测器105、视镜106及连接法兰107组成。燃烧器可提供0～25MW的功率，可单独使用天然气或柴油或二者组合使用作为燃料。
壳体101内壁设置有陶瓷纤维毡108，用于保温和隔热。壳体101下部设置材质为310S的隔板109，与燃烧器出口之间存在空间，用于施工耐火浇注料110。壳体中心布置1个中心燃烧喉口111，***均匀布置6个***燃烧喉口112，中心燃烧喉口111和***燃烧喉口112形成切向旋流布置。
中心油气组合式喷枪102，其中心位置设置有一支中心油枪113及一支燃***114，中心油枪113和燃***114形成夹套，夹套中心为燃料油，其外为燃料气。燃***114出口处设置稳焰器115，用于稳定火焰，稳焰器115由8～12个旋流稳焰叶片组成。
***油气组合式喷枪103，其中心位置设置有一支***油枪116及四支环式燃气喷枪117，中心为燃料油，燃料气在最外侧。
点火枪104为燃料气/压缩空气半预混式，布置在中心油气组合式喷枪102外侧，点火枪104点火端头布置在稳焰器115边，可顺利点燃主火焰。
火焰检测器105共3个，1个布置在燃烧器壳体101侧面，其端部对准点火枪末端，用于监测点火枪104火焰；2个布置在燃烧器壳体101顶部，用于监测燃烧大火焰。
视镜106共7个，布置在中心油气组合式喷枪102及***油气组合式喷枪103端板上，可分别观察各个喷枪的工作状态。
连接法兰107用于燃烧器与焚烧炉的连接。
2.焚烧炉
如图2所示，该种处理丙烯腈废水的焚烧炉，其工作时的区域，主要由还原焚烧区201、氧化焚烧区202、脱硝调温区203和SNCR脱硝区204组成，其出口处还设置了二次调温区205。还原焚烧区201和氧化焚烧区202设置在焚烧炉立式段上，脱硝调温区203、SNCR脱硝区204和二次调温区205设置在焚烧炉卧式段上。焚烧炉炉内微负压设计。
还原焚烧区201由还原焚烧1区206和还原焚烧2区207组成。还原焚烧1区206起始端肩部和还原焚烧2区207起始端肩部上均匀布置丙烯腈废水喷枪208。还原焚烧1区206和还原焚烧2区207上分别设置了进风口，用于提供废水焚烧所需氧气。各个丙烯腈废水喷枪208枪头处均处于出风口管道中，可保证废水充分与氧气反应，且可对喷头形成气流冷却降温保护。
丙烯腈废水喷枪208可按不同工况使用，焚烧炉具有较大的废水调节能力。还原焚烧区201炉壳内侧设置有衬里结构，向火面设置铬刚玉砖209，隔热层设置了陶瓷纤维板。还原焚烧区201出口处设置有激光CO分析仪211和热电偶212测点，用于监测CO含量和还原焚烧区201温度。
氧化焚烧区202起始处设置有进风口，该进风口由多个氧化风风管213构成，用于提供氧化焚烧所需的空气。氧化焚烧区202入口处设置有缩径，增加烟气流速，加剧烟气与氧化风的扰动，以实现充分氧化的目的。氧化风各个风管均与烟气流动方向呈一定角度设置。
氧化焚烧区202炉壳内侧设置有衬里结构，向火面设置莫来石砖210，隔热层设置有陶瓷纤维板。氧化焚烧区202出口处设置有激光O2分析仪214、热电偶测点212和压力测点215，用于监测O2含量、氧化焚烧区202温度及氧化焚烧区202压力。脱硝调温区203起始处设置有进风口，该进风口由多个调温风风管216组成，用于调温使用。调温风前排风出口方向与烟气流动方向呈垂直布置；后排布置在脱硝调温区203肩部，风出口方向与烟气流动方向呈角度布置。
脱硝调温区203出口处热电偶测点212，用于监测调温效果。脱硝调温区203和SNCR脱硝区204炉壳内侧设置有衬里结构，向火面设置莫来石砖210，隔热层设置了陶瓷纤维板。二次调温区205上设置了进风口，用于二次调温使用。
结合附图2和附图3所示，SNCR脱硝区204入口处设置了SNCR喷枪217。第1排上部2支SNCR喷枪217呈120°布置，下部2支SNCR喷枪217呈70°布置。第2排上部2支SNCR喷枪217呈90°布置，中部2支SNCR喷枪217呈150°布置，下部2支SNCR喷枪217呈60°布置。
结合附图2和附图4所示，二次调温风共设置2排风喷口，前排均布12个DN125风管218出口，风出口方向与烟气流动方向呈切向旋流布置，切圆直径2000mm；后排均布12个DN125风管218出口，风出口方向与烟气流动方向呈切向旋流布置，切圆直径1000mm。
燃烧器与焚烧炉通过连接法兰连接，组成处理丙烯腈废水的装置。上述对该装置具体结构的说明，下面对该装置执行低NOx燃烧方法的流程和原理进行说明。
3.低NOx燃烧方法的相关说明：
1)合理的分级配风
如附图2所示，处理丙烯腈废水的燃烧装置共设计了6级配风，其中助燃风为4路，分别为燃烧器配风、还原焚烧1区206配风、还原焚烧2区207配风和氧化焚烧区202配风；调节风为2路，分别为脱硝调温区203配风和二次调温区204配风。
燃烧器配风、还原焚烧1区配风、焚烧2区配风设计欠氧系数为0.8，欠氧系数可调整范围为0.6～1。
氧化焚烧区配风设计过氧系数为1.4，氧系数可调整范围为0.8～1.6。脱硝调温区配风设计风量可以满足设计调温目标950℃。二次调温区配风设计风量可以满足设计调温目标为650℃。
2)合理的烟气停留时间
还原焚烧区201烟气停留时间为0.8～1.2s；氧化焚烧区202烟气停留时间为0.85～1.35s；脱硝调温区203烟气停留时间为0.7～1s；SNCR脱硝区204烟气停留时间为0.7～1s。
处理丙烯腈废水的焚烧炉炉膛总有效容积可满足高温烟气在炉内总停留时间>2s，可充分满足丙烯腈废水的焚烧停留时间和停留空间。
3)还原氧化燃烧技术
在燃烧器下方引入焚烧装置的还原焚烧区201。丙烯腈装置废水进入装置前合并，然后通过高低层丙烯腈废水喷枪208引入到还原焚烧区201的高温区，随废水注入的燃烧氧气量被维持在低于化学计量空气/废水比的状态下。在贫氧环境下，各化合物如丙烯腈(C3H3N)、乙腈(C2H3N)、氢氰酸(HCN)以及丙腈(C3H5N)中的氮被还原成了N2，而非形成NOx，还原段的运行温度降通过控制化学计量的比例而调整。通过这样的设计，大大抑制了废物流中化学氮生成NOx。
还原焚烧区201的操作温度在900℃和1150℃之间。
在氧化焚烧区202进口引入过量氧化空气，从而完成完全氧化。氧化空气通过环形喷孔喷入还原焚烧区201过来的烟气当中，可以达到充分的混合。
在氧化焚烧区202的操作温度在1050℃～1100℃。
为了进一步氧化还原焚烧区201出口烟气中剩余的可燃物质，氧化焚烧区202必须控制在较高的操作温度下。但是这个操作温度不能过高，否则会生成热力型NOx，热力型NOx的生成主要依赖于高温，其次是需要足够的氧气。因此，温度和过氧量的控制必须是既要满足充分燃烧以达到高摧毁率，同时还要防止热力型NOx的生成。
4)良好的炉内脱硝水平
SNCR脱硝区204用于进一步去除烟气中的NOx。氧化焚烧区202的燃烧产物进入NOx选择性非催化还原***(SNCR)，由脱硝调温区203调温风进行温度调整后，利用SNCR喷枪217将氨水经压缩空气雾化后喷入炉膛，喷嘴的设计确保了NOx和氨精细混合，氨与NOx反应，还原生成N2。利用此技术，大约40％～50％的NOx被还原。
SNCR脱硝区204上共布置了10支SNCR喷枪217，采用前4后6的方式进行布置。SNCR喷枪217采用了扇形雾化氨水喷出技术，雾化效果良好。
本申请实施例提供的处理丙烯腈废水的燃烧装置，可有效处理丙烯腈装置产生的各种含腈废水，采用先进的多段燃烧工艺技术，采用成熟、先进、合理的焚烧技术，能够高效率处理丙烯腈废水，确保有害物质的分解完全并尽量减少NOx的二次污染，降低***的运行成本以及降低整体投资，达到最大的节能、节费、降低污染的效果。
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，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。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域技术人员的公知技术。
Claims (5)
1.一种处理丙烯腈废水的燃烧装置，其特征在于，所述装置包括：燃烧器和焚烧炉；
所述燃烧器包括壳体、中心油气组合式喷枪、***油气组合式喷枪、点火枪、火焰检测器、视镜及连接法兰；壳体中心布置1个中心燃烧喉口，***均匀布置6个***燃烧喉口，中心燃烧喉口和***燃烧喉口形成切向旋流布置；中心油气组合式喷枪，其中心位置设置有一支中心油枪及一支燃***，中心油枪和燃***形成夹套，夹套中心为燃料油，其外为燃料气；***油气组合式喷枪，其中心位置设置有一支***油枪及四支环式燃气喷枪，中心为燃料油，燃料气在最外侧；
所述焚烧炉由还原焚烧区、氧化焚烧区、脱硝调温区和SNCR脱硝区组成；所述焚烧炉出口处设置有二次调温区，所述还原焚烧区和氧化焚烧区设置在所述焚烧炉立式段上，所述脱硝调温区、SNCR脱硝区和二次调温区设置在所述焚烧炉卧式段上；脱硝调温区起始处设置有进风口，该进风口由多个调温风风管组成，用于调温使用；调温风前排风出口方向与烟气流动方向呈垂直布置；后排出风口布置在脱硝调温区肩部，风出口方向与烟气流动方向呈角度布置；所述脱硝调温区出口处设置有热电偶测点；
所述还原焚烧区由还原焚烧一区和还原焚烧二区组成；所述还原焚烧一区起始端肩部和所述还原焚烧二区起始端肩部上均匀布置丙烯腈废水喷枪；所述还原焚烧一区和所述还原焚烧二区上分别设置有进风口，用于提供废水焚烧所需氧气；各所述丙烯腈废水喷枪枪头处均处于出风口管道中；所述还原焚烧区炉壳内侧设置有衬里结构，面向火面设置铬刚玉砖，隔热层设置有陶瓷纤维板；所述还原焚烧区出口处设置有激光CO分析仪和热电偶测点，用于监测CO含量和还原区温度；
SNCR脱硝区入口处设置了SNCR喷枪，第1排上部2支SNCR喷枪呈120°布置，下部2支SNCR喷枪呈70°布置；第2排上部2支SNCR喷枪呈90°布置，中部2支SNCR喷枪呈150°布置，下部2支SNCR喷枪呈60°布置；
燃烧器配风、还原焚烧一区配风、还原焚烧二区配风设计欠氧系数为0.8；氧化焚烧区配风设计过氧系数为1.4；脱硝调温区配风设计风量满足设计调温目标950℃，二次调温区配风设计风量满足设计调温目标为650℃；
所述氧化焚烧区起始处设置有进风口，用于提供氧化焚烧所需的空气；
所述氧化焚烧区入口处设置有缩径，用于增加烟气流速，加剧烟气与氧化风的扰动，所述氧化风各个风管均与烟气流动方向呈第一预设角度；
所述氧化焚烧区炉壳内侧设置有衬里结构，向火面设置莫来石砖，隔热层设置了陶瓷纤维板；
所述氧化焚烧区出口处设置有激光O2分析仪、热电偶测点和压力测点，所述激光O2分析仪用于监测O2含量，所述热电偶测点用于监测氧化区温度，所述压力测点用于监测炉膛压力；
所述SNCR脱硝区入口处设置了SNCR喷枪；
所述脱硝调温区和SNCR脱硝区炉壳内侧设置有衬里结构，向火面设置莫来石砖，隔热层设置有陶瓷纤维板；
所述二次调温区上设置有进风口，二次调温出风口方向与烟气流动方向呈切向旋流设置。
2.根据权利要求1所述的处理丙烯腈废水的燃烧装置，其特征在于：
所述中心油气组合式喷枪的燃***出口处设置有稳焰器，所述稳焰器由预设数量的旋流稳焰叶片组成。
3.根据权利要求2所述的处理丙烯腈废水的燃烧装置，其特征在于：
所述点火枪为燃料气或压缩空气半预混式，所述点火枪设置在所述中心油气组合式喷枪外侧，所述点火枪点火端头布置在所述稳焰器旁边用于点燃主火焰。
4.根据权利要求3所述的处理丙烯腈废水的燃烧装置，其特征在于，
所述火焰检测器数量为3个，1个火焰检测器布置在所述燃烧器壳体侧面，端部对准点火枪末端，用于监测点火枪火焰；
2个布置在所述燃烧器顶部，用于监测燃烧大火焰。
5.根据权利要求1所述的处理丙烯腈废水的燃烧装置，其特征在于：
所述视镜数量为7个，分布设置在中心及所述***油气组合式喷枪端板上，用于观察各个喷枪的工作状态；
所述连接法兰用于连接所述燃烧器与所述焚烧炉。
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