一种直燃式废气焚烧系统工艺的制作方法

2021-03-03 11:03:48|

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[0001]
本发明属于废气处理技术领域，特别涉及一种直燃式废气焚烧系统工艺。

背景技术：

[0002]
在废气治理领域，较其他废气治理方法而言，焚烧法基于其完善的系统工艺，是目前最为普遍，也是最为彻底的治理技术。热焚烧法的机理是通过氧化、热裂解和热分解方法将废气物转化为co2和h2o排放，主要包括直接燃烧法、蓄热式热力氧化法和催化氧化法等。根据废气浓度的不同，从经济性及可靠性考虑，治理方式也相应不同，通常当废气中可燃成分浓度>10g/m3，采用直燃式焚烧，浓度为3～10g/m3采用催化氧化法，浓度为1～6g/m3采用蓄热式热力氧化法。
[0003]
不管哪种处理方式，都要求废气浓度维持基本稳定，才能保证处理过程的安全性和高的净化率，但在实际运行过程中，由于工艺的特殊性，导致废气中可燃物浓度波动非常大，废气中可燃成分浓度从0到40％范围内波动(约0-600g/m3)，有时甚至波动更高，而且在废气浓度极低甚至是0的工况或废气浓度极高的工况均会频繁发生，且无法预估，对于该类型工况，由于废气浓度高值远超催化氧化及蓄热式热力氧化适合的浓度范围，在运行过程中会严重超温，导致设备损坏，因此该两种处理方式无法处理，只能考虑直燃式焚烧法。
[0004]
采用直燃式焚烧法时，普通废气焚烧炉炉膛温度维持在850-1100℃之间，需在燃烧稳定的同时保证废气的完全分解，通常根据废气热值的不同进入焚烧炉的位置也不同，甚至采用的燃烧器型式也不同，根据hg 20706-2013《化工建设项目废物焚烧处置工程设计规范》，气体化工废物维持稳定焚烧的自身热值需达4200kj/nm3以上，当热值低于4200kj/nm3时，宜使用辅助燃料。通常对于热值极低，含有大量惰性气体的吹扫气，通常会将该股废气直接通入焚烧炉体，充当冷却风的功能；其余较高热值气则根据热值不同，进入燃烧器不同位置，实现低氮分级燃烧。常规焚烧炉燃烧器为了保证火焰稳定，不发生脱火回火等安全问题，都要求一定的调节比通常为10:1，且对于低热值气维持火焰稳定，会采用特殊燃烧器来维持火焰稳定。
[0005]
但对于浓度波动如此大的气源，要同时兼顾浓度高值及低值，对焚烧炉燃烧组织设计提出了巨大挑战。当在浓度上限时，其热值高，其在理论空气当量比附近炉膛温度会超过设计温度，需要通过增加配风量来降低炉膛温度；而当可燃气浓度低时，特别是浓度为0时，即使有助燃燃料气的情况下，当废气中含有大量如80％-97％氮气和二氧化碳的废气，这种废气由于大量惰性气体的存在，对燃烧的抑制作用，严重影响燃烧的稳定性，因此常规燃烧方法很难保证全工况的安全稳定燃烧，废气破坏率也无法满足要求。

技术实现要素：

[0006]
为解决上述背景内容中提到的技术瓶颈，本发明的第一个目的是提供一种直燃式废气焚烧系统；本发明的第二个目的是提供一种直燃式废气焚烧系统工艺；本发明针对废气浓度波动大的废气，从系统整体安全可靠性性考虑，结合不同浓度废气的燃烧特性，优化
废气燃烧组织，安全高效地处理波动工况范围大的废气，实现任何工况废气都分解完全，达标排放。
[0007]
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
[0008]
一种直燃式废气焚烧系统，依次包括浓度监测及气源稳定系统、燃烧系统、余热回收系统以及烟气后处理系统；所述浓度监测及气源稳定系统用于对废气浓度进行监测并对气体进行稳定；所述余热回收系统用于对从燃烧系统出来的高温气体进行热量回收；所述烟气后处理系统用于对焚烧气体进一步净化；
[0009]
所述浓度监测及气源稳定系统包括可燃气体浓度在线监测仪和缓冲罐，所述缓冲罐后接废气总阀，所述废气总阀后并联两个阀门，分别为第一阀门(4)和第二阀门(5)，所述可燃气体浓度在线监测仪与第二阀门电连；
[0010]
所述燃烧系统包括燃烧器和焚化炉，所述燃烧器设在焚化炉上；其中，所述燃烧器与第一阀门管道连接，所述焚化炉与第二阀门管道连接；所述燃烧器外接辅助燃料气管道和助燃空气管道，所述助燃空气管道经鼓风机分别接入燃烧器和焚化炉；所述烟气后处理系统后接净化气管道。
[0011]
本发明针对废气浓度波动大的废气，从系统整体安全可靠性性考虑，结合不同浓度废气的燃烧特性，优化废气燃烧组织，安全高效地处理波动工况范围大的废气，实现任何工况废气都分解完全，达标排放。
[0012]
作为本申请的优选技术方案，净化气管道经第一引风机连接焚烧炉。
[0013]
作为本申请的优选技术方案，所述净化气管道还设有第二引风机，第二引风机与第一引风机并联设置，净化气经第二引风机排出系统。
[0014]
作为本申请的优选技术方案，所述燃烧器为低氮燃烧器。
[0015]
作为本申请的优选技术方案，所述余热回收系统设有余热锅炉、换热器、省煤器、空气预热器中的一种或多种。
[0016]
优选的，所述换热器为专利zl2011102269485具体实施方式部分的换热器。
[0017]
作为本申请的优选技术方案，烟气后处理系统设有脱硫装置、脱硝装置、碱洗装置及除尘装置中的一种或多种。所述烟气后处理系统根据废气种类选择处理装置。如需脱硫处理，则可以选择脱硫塔进行脱硫处理；需要脱硝可以选择scr反应器；需脱硫脱硝，则可以选择脱硫脱硝联合处理。
[0018]
优选的，所述脱硫装置、脱硝装置、碱洗装置及除尘装置一体设置或分体设置。
[0019]
一种直燃式废气焚烧系统工艺，包括如下步骤：废气首先经可燃气体在线浓度监测仪进入缓冲罐稳定；可燃气体浓度在线监测仪监测到废气浓度高，且在燃烧器允许的负荷调节比以内时，第二阀门关闭，废气经第一阀门直接进入燃烧器；当监测到废气浓度低于允许值时，废气分两路进入燃烧系统，一路经第一阀门进入燃烧器，一路经第二阀门直接进入焚烧炉中，同时调节辅助燃料气量及助燃空气量，实现废气的完全分解；分解后的高温烟气经越热回收系统及烟气后处理系统处理后得到净化气，经净化气管道排出。
[0020]
作为本申请的优选技术方案，一部分净化气经第一引风机引入焚烧炉，另一部分经第二引风机排出系统。
[0021]
有益效果
[0022]
本发明提供的一种直燃式废气焚烧系统及工艺，与现有技术相比，具有如下有益
效果：
[0023]
(1)本发明针对废气浓度波动大的废气，从系统整体安全可靠性性考虑，结合不同浓度废气的燃烧特性，优化废气燃烧组织，安全高效地处理波动工况范围大的废气，实现任何工况废气都分解完全，达标排放；
附图说明
[0024]
图1是本发明一种直燃式废气焚烧系统示意图；
[0025]
其中，1-可燃气体浓度在线监测仪；2-缓冲罐；3-废气总阀；4-第一阀门；5-第二阀门；6-燃烧器；7-鼓风机；8-焚烧炉；9-余热回收系统；10-烟气后处理系统；11-第一引风机；12-第二引风机。
具体实施方式
[0026]
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，以下结合实施例对本发明做进一步详细说明。现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
[0027]
实施例1
[0028]
参考图1，一种直燃式废气焚烧系统，依次设置浓度监测及气源稳定系统、燃烧系统、余热回收系统以及烟气后处理系统；所述浓度监测及气源稳定系统用于对废气浓度进行监测并对气体进行稳定；所述余热回收系统9用于对从燃烧系统出来的高温气体进行热量回收；所述烟气后处理系统10用于对焚烧气体进一步净化；
[0029]
所述浓度监测及气源稳定系统包括可燃气体浓度在线监测仪1和缓冲罐2，所述缓冲罐2后接废气总阀3，所述废气总阀3后并联两个阀门，分别为第一阀门4和第二阀门5，所述可燃气体浓度在线监测仪1与第二阀门5电连；
[0030]
所述燃烧系统包括燃烧器6和焚化炉8，所述燃烧器6设在焚化炉8上；其中，所述燃烧器6与第一阀门4管道连接，所述焚化炉8与第二阀门5管道连接；所述燃烧器6外接辅助燃料气管道和助燃空气管道，所述助燃空气管道经鼓风机7分别接入燃烧器6和焚化炉8；所述烟气后处理系统10后接净化气管道。
[0031]
利用上述直燃式废气焚烧系统的焚烧工艺，如图1所示：废气首先经可燃气体在线浓度监测仪1进入缓冲罐2稳定；可燃气体浓度在线监测仪1监测到废气浓度高，且在燃烧器6允许的负荷调节比以内时，第二阀门5关闭，废气经第一阀门4直接进入燃烧器6；当监测到废气浓度低于允许值时，废气分两路进入燃烧系统，一路经第一阀门4进入燃烧器6，一路经第二阀门5直接进入焚烧炉8中，同时调节辅助燃料气量及助燃空气量，实现废气的完全分解；分解后的高温烟气经热回收系统9及烟气后处理系统10处理后得到净化气，经净化气管道排出。
[0032]
实施例2
[0033]
一种直燃式废气焚烧系统，依次包括浓度监测及气源稳定系统、燃烧系统、余热回收系统以及烟气后处理系统；所述浓度监测及气源稳定系统用于对废气浓度进行监测并对气体进行稳定；所述余热回收系统9用于对从燃烧系统出来的高温气体进行热量回收；所述烟气后处理系统10用于对焚烧气体进一步净化；所述浓度监测及气源稳定系统包括可燃气
体浓度在线监测仪1和缓冲罐2，所述缓冲罐2后接废气总阀3，所述废气总阀3后并联两个阀门，分别为第一阀门4和第二阀门5，所述可燃气体浓度在线监测仪1与第二阀门5电连；
[0034]
所述燃烧系统包括燃烧器6和焚化炉8，所述燃烧器6设在焚化炉8上；其中，所述燃烧器6与第一阀门4管道连接，所述焚化炉8与第二阀门5管道连接；所述燃烧器6外接辅助燃料气管道和助燃空气管道，所述助燃空气管道经鼓风机7分别接入燃烧器6和焚化炉8；所述烟气后处理系统10后接净化气管道；净化气管道经第一引风机11连接焚烧炉8；所述净化气管道还设有第二引风机12，第二引风机12与第一引风机11并联设置，净化气经第二引风机12排出系统。
[0035]
其中，所述余热回收系统9设有余热锅炉、换热器、省煤器、空气预热器中的一种或多种，用于余热回收，如换热器可以使用专利zl2011102269485具体实施方式部分的换热器。
[0036]
其中，根据废气特性，烟气后处理系统设有脱硫装置、脱硝装置、碱洗装置及除尘装置中的一种或多种，烟气后处理系统可以一体设置也可以分体设置。
[0037]
在另外的实施例中，所述燃烧器可以为低氮燃烧器。
[0038]
上述直燃式废气焚烧系统的工艺如下，如图1所示，废气经可燃气体在线浓度监测仪1后进入缓冲罐2，当浓度有微小波动且时间短暂时，缓冲罐可对燃烧起到一定的稳压作用；废气经废气总阀3后可以分为两路进入燃烧系统，一路经第一阀门4进入燃烧器6，另外一路经第二阀门5直接通入焚烧炉8中。其中第二阀门5与可燃气体在线浓度监测仪1连锁，当监测废气浓度高，且在燃烧器6允许的负荷调节比内时，第二阀门5关闭，废气直接进入燃烧器6，当监测废气浓度低于允许值时，第二阀门5打开，分流一部分进入焚烧炉8中，在保证燃烧器6中的低热值废气最低流速不发生回火的同时将惰性气体对燃烧稳定性的影响降到最低，同时根据焚烧炉8的焚烧温度及烟气温度及组分，调节辅助燃料气量及助燃空气量，助燃空气经鼓风机7分级进入燃烧器6及焚烧炉8中，实现最优化燃烧组织控制，废气和空气在焚烧炉8的高温环境充分混合燃烧并停留足够的时间，从而实现废气全工况下的安全完全分解。
[0039]
高温烟气经余热回收系统9(如采用余热锅炉、换热器、省煤器、空气预热器等)及烟气后处理系统10后(根据废气特性处理，如脱硫脱硝、碱洗除尘等)，净化气经第二引风机12排出；同时在焚烧高热值气体时，可根据炉温调节第一引风机11的风量，将一部分低温净化气引入焚烧炉体中，在降低炉温的同时，可降低烟气中氧含量，最终实现优化燃烧，废气安全达标排放。
[0040]
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0041]
本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。
[0042]
本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
[0043]
本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本
领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求为保护范围。

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