廢氣焚燒及余熱回收系統(tǒng)設計探討

馬建寬

摘 要：工業(yè)生產中產生的廢氣種類繁多，嚴重污染大氣，威脅著人類的健康和生存;本文結合三江化工38萬噸/年EO/EG裝置焚燒爐運行情況，探討廢氣焚燒、余熱回收等設計要點及有利于環(huán)境保護的工業(yè)處理途徑。

關鍵詞：廢氣焚燒;余熱鍋爐;煙氣凈化

焚燒爐是廢氣安全處置的重要手段之一，目前國內外應用較多的廢氣焚燒爐主要有蓄熱式（RTO），直燃式（TO）兩種;2014年建成的三江化工38萬噸/年EO/EG裝置采用的是直燃式焚燒爐;直燃式焚燒爐具有操作簡便，建設、運行成本低等優(yōu)點，被廣泛應用于廢氣焚燒項目。

一、廢氣焚燒系統(tǒng)工藝流程簡介

三江化工38萬噸/年EO/EG裝置排放的廢氣中含有甲烷、乙烯、醛類及其它有毒有機成分。多組管道將裝置排放的廢氣輸送到焚燒爐內燃燒，通過調節(jié)空氣量使爐膛溫度維持在1100℃，使廢氣中的有毒及有機成分完全破壞分解;反應后的高溫煙氣首先經過余熱鍋爐回收熱量，接著與噴氨格柵的氨氣混合，進入選擇性催化還原（SCR）反應器中，煙氣中的氮氧化物與還原劑NH3發(fā)生反應，生成氮氣和水。煙氣經過余熱回收和SCR脫硝后，再經蒸汽過熱器，省煤器進一步回收熱量，使煙氣溫度降低到150℃以下，凈化煙氣經煙囪排向大氣;同時副產1.3MPa過熱蒸汽，并入全廠蒸汽管網。

二、廢氣焚燒機理

（一）焚燒溫度

廢氣焚燒處理指的是含有可燃性有機組分的廢氣在高溫下燃燒分解為無害煙氣的過程;為了徹底破壞廢氣中的有毒、有機成分，焚燒過程一定要保證在高溫下焚燒足夠長的時間。提高焚燒溫度有利于廢氣中有害成分的分解，但是過高的溫度也會增加燃料消耗和環(huán)保費用，同時也會增加煙氣中NOx的含量，造成二次污染。大多數(shù)有機廢氣的焚燒溫度范圍可以控制在800-1100℃左右。

（二）停留時間

在焚燒溫度下，停留時間影響著焚燒的完全程度，決定了爐膛容積大小。工業(yè)生產中廢氣停留時間都比較短，一般取1-2秒。

（三）空氣需要量

廢氣焚燒的空氣需要量，由理論空氣量和過?？諝饬拷M成。理論空氣量由燃燒方程計算得到，過?？諝饬坑山涷灥玫剑话闳?0-30%的過?？諝狻?/p>

（四）焚燒三要素

根據三江化工38萬噸/年EO/EG裝置產生的廢氣組成，其中含有的重組分分子量大，分解困難，要保證每股組分均能完全分解，因此確定焚燒爐爐膛溫度：1100℃，爐膛煙氣停留時間：≥2.0S;煙氣干基含氧量≥6%。當滿足以上焚燒三要素時，焚燒爐才能高效運轉。

（五）焚燒爐性能參數(shù)

三江化工38萬噸/年EO/EG裝置焚燒爐性能參數(shù)如下：

三、余熱鍋爐的設計

（一）余熱鍋爐

由于廢氣熱值較高，焚燒爐出來的煙氣含有大量熱量，為了節(jié)約能量，提高系統(tǒng)經濟性，該焚燒裝置配置余熱鍋爐來回收焚燒后煙氣熱量。余熱鍋爐主要包括給水系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、取樣系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)和疏水排污系統(tǒng)。余熱鍋爐在設計工況下排煙溫度≯150℃。

（二）余熱鍋爐主要性能參數(shù)

三江化工38萬噸/年EO/EG裝置余熱鍋爐性能參數(shù)如下：

四、煙氣凈化處理

（一）焚燒廢氣產生的二次污染及凈化措施

為了從源頭上治理空氣污染，國家對于煙氣的排放制定了一系列法律法規(guī)，規(guī)定了焚燒爐的布置要求，焚燒性能指標、焚燒爐大氣污染物排放允許上限以及環(huán)境監(jiān)測等要求。

化工廢氣排放種類繁多、組成復雜，主要來源有：不凝氣、呼吸閥排放、反應尾氣、安全閥排放氣、吹掃及零時排放氣等?；U氣焚燒過程中也會產生顆粒物粉塵、酸性氣體及有機物二次污染。廢氣中含氯化合物燃燒時產生HCL氣體;廢氣中含氮化合物以及空氣中的氮氣在高溫燃燒時產生NOx;廢氣中含硫化合物燃燒時產生SOx。

對于煙氣中產生的酸性氣體，利用堿性介質為吸收劑，采用濕法、干法、半干法進行中和吸收;對于煙氣中產生的NOx，利用氨水介質為還原劑，將NOx還原成氮氣和水。

（二）SCR脫硝技術

影響NOx生成的主要因素有焚燒溫度和煙氣含氧量，試驗顯示爐膛溫度高于1300℃，煙氣中的NOx會明顯增多，且隨溫度的升高有增加趨勢;煙氣含氧量高于5%時NOx也會增多，同樣含氧量越大生成的NOx越多。

三江化工38萬噸/年EO/EG裝置焚燒爐采用燃料（廢氣）分級、分割火焰技術，降低焚燒溫度，減少高溫區(qū)，控制NOx。為了保證NOx在任何不確定的工況下均可達標，本焚燒爐采用低NOx燃燒技術的同時，設置SCR中溫脫硝。SCR系統(tǒng)的脫硝劑采用20%的氨水，現(xiàn)場設置一臺噴氨稀釋風機，稀釋風機抽取150℃的煙氣，氨水噴入煙氣后，氨水被氣化，氣化后的氨氣與煙氣混合后送入催化劑之前的煙道內進行脫硝，最終將NOx化物還原成氮氣和水。

五、結語

本文結合三江化工建設的38萬噸/年EO/EG裝置焚燒系統(tǒng)，論述了焚燒爐、余熱鍋爐、尾氣凈化等各部分設計要點。該廢氣焚燒系統(tǒng)經過8年的長周期運行，驗證了這套廢氣焚燒系統(tǒng)工藝流程運行可靠，焚燒去除率高，能夠滿足工業(yè)生產需求，煙氣排放指標滿足相關排放標準。

企業(yè)在項目籌劃階段，當條件具備時，應將廢氣焚燒爐與余熱鍋爐進行綜合設計，這樣不僅有利于環(huán)境保護，而且也有利于降低企業(yè)成本。

參考文獻：

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