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直燃式焚燒爐(TO)工藝流程是怎樣的?

關注:427發表時間:2019-06-01 08:57:37

直燃式焚燒爐(TO)工藝流程是怎樣的?


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直燃式焚燒爐可用來直接處理氧化爐、碳化爐及其他工藝過程中產生的廢氣,也可以單獨處理碳化爐產生的廢氣。對于前者,廢氣處理的工藝過程簡單, 焚燒爐时时彩投注運行較平穩,但由于需要將大量的廢氣加熱到850℃以上,余熱回收困難,尾氣的排放溫度在300~400℃,能耗較高;對于后者,與蓄熱式焚燒爐(RTO)一起使用,RTO用于處理氧化爐的廢氣,通過蓄熱體將熱量充分回收換熱,并且直燃式焚燒爐處理碳化爐的廢氣量大大減少,通過余熱回收尾氣的排放溫度能夠達到200℃以下,節省了能源,但由于廢氣中含有硅,蓄熱體容易堵塞,因此需要定期清理更換蓄熱體。

(1)工藝流程

吉林石化公司百噸級碳纖維生產線的廢氣處理技術為自主開發的廢氣焚燒技術。設備由德國Durr公司制造。該廢氣焚燒技術是采用直燃式廢氣焚燒技術,對氧化和碳化過程中產生的廢氣進行焚燒。該廢氣焚燒裝置在有效處理廢氣的同時,還能將焚燒產生的熱量進行回收利用,如通過熱交換器,將廢氣中的熱量傳遞給氧化用的新鮮空氣,節約了一定的能源。

焚燒系統焚燒爐、換熱器、管殼式廢氣預熱器及煙囪組成。焚燒爐由排風機、燃燒室、全自動點火器及控制系統組成。通過采用多個換熱器,使氧化爐的廢氣經換熱進人焚燒爐,新鮮空氣經加熱作為氧化爐的新鮮風補充,該方法工藝簡單,達到環保要求,高效節能,生產運行平穩。

时时彩投注經排風機引來的廢氣直接通過管道進入焚燒系統。由全自動點火器將噴入燃燒室的柴油點燃,所有廢氣在燃燒室里被加熱到大約850℃,有毒氣體在燃燒室里被高溫焚燒掉。由低溫和高溫碳化爐排放出的高濃度有毒廢氣直接通過噴嘴(管口)進入燃燒室。氧化爐排放出的大流量廢氣被分成兩股,一小部分被用作助燃空氣,另一部分在溫度為650℃以上的廢氣預熱器中與焚燒爐排放標準的尾氣,經換熱器將熱量傳遞給供氧化爐使用新鮮空氣。排放的尾氣達到CB16297—1996(HCN<1.9mg·m-3,NOx<240mg·m-3)的要求后,經煙囪高空排放至大氣。

(2)直燃式焚燒技術

簡單地焚燒處理含氮廢物,所釋放的氮氧化物(NOx)會遠遠超出環保部門和管理機構的規定。NOx在空氣中的存在是形成酸雨的主要原因,其排放量備受人們關注。因此,還需采取特殊的處理措施抑制氮氧化物產生。

傳統的抑制NOx生成的燃燒技術可概括為偏離化學當量燃燒法,即在局部的燃燒區域中化學當量比不在燃燒反應化學當量比的范圍,從而抑制NOx的生成。在高溫空氣燃燒技術中,由于燃燒用空氣被預熱到很高的溫度(≥800℃),大大超過了燃氣的著火溫度,因而燃氣只要遇到氧就可發生劇烈化學反應,著火、燃燒的穩定性好。日本長谷川敏明對丙烷燃燒過程的研究表明:當空氣溫度高于900℃、含氧量在5%時,仍可獲得穩定的燃燒火焰。

时时彩投注假如助燃空氣中氧濃度比較高,則燃料中的C、H2、CO、碳氫化合物等可燃成分與氧混合加快反應生成CO2和H2O,同時也將生成大量NOx。假如助燃空氣中氧濃度比較低,則燃燒過程將受到控制。由于燃氣與氧氣的燃燒反應活化能低于氧原子與氮氣的反應活化能,所以,燃氣首先與氧氣發生燃燒反應;只有當氧氣有剩余時,氧原子和氮原子才進行反應生成NOx。只要合理控制爐內的氧濃度,使其在整個爐膛空間分布均勻且較低,則燃燒過程將充滿整個爐膛空間,不會出現局部熾熱點,使整個爐膛內溫度分布均勻,抑制了燃燒過程最高溫度的出現,降低NOx的生成。

Jianwei Yuan 和Ichiro Naruse 的數值模擬結果表明:氧濃度為4%時(采用氮氣稀釋空氣),火焰最高溫度與平均溫度的比值不大于1.1,而氧濃度為21%內的氧濃度,使其在整個爐膛空間分布均勻且較低,則燃燒過程將充滿整個爐膛空間,不會出現局部熾熱點使整個爐膛內溫度分布均勻,抑制了燃燒過程

最高溫度的出現,降低NO:的生成。

时时彩投注Jianwei Yuan 和Ichiro Naruse 的數值模擬結果表明: 氧濃度為4% 時(采用氮氣稀釋空氣),火焰最高溫度與平均溫度的比值不大于1.1,而氧濃度為21%時,燃燒器出口附近火焰最高溫度與平均溫度的比值為1.57。與傳統火焰溫度分布相比,高溫低氧燃燒過程中火焰的最高溫度相對較低,但整個爐膛內的平均溫度較高,強化了爐內換熱。實際研究表明,當燃燒溫度低于1300時,NOx生成量比較少。這樣,盡管空氣被預熱到很高溫度,但由于火焰的最高溫度相對較低,則抑制了NOx的生成,如空氣預熱到1150℃,空氣含氧由21%降到2%時,NO。的生成量由3750mg·m-3減少到54mg·m-3。

采用上述低氮氧化物生成的燃燒原理,]ohn Zink 公司開發出了N Oxidizer TM 焚燒爐。其利用專利技術的三階段焚燒工藝,首先在貧氧狀態下燃燒,然后被冷卻到更低的溫度,最后在中等溫度和超量氧的條件下再次氧化,可以限制焚燒過程中氮氧化合物的形成。該系統利用三段燃燒技術可達到極低的氮氧化物的排放量。

1.三段燃燒工藝概述 在第一階段,廢棄物、燃料和少于化學計量要求的氧氣一起燃燒。通常情況下,氧氣由燃燒氣提供,但也可能由含氧的廢氣流提供。該階段的溫度被控制在1200佇或以上并保持2s左右的時間。在缺少氧氣條件下的燃燒可生成二氧化碳、水和一定數量的易燃物(如一氧化碳和氫氣)。為了限制氮氧化物的形成,易燃物生成的比例由被燃燒的含氮廢棄物的類型決定。例如,燃燒氨氣或者丙烯腈時,易燃物生成的比例是8%~10%,而含氮氧化物的廢棄物流生成易燃物的比例是16%~18%。

时时彩投注由于不能準確地知道廢氣成分,一般是不可能通過向系統注入適量的助燃氣來保持一定的與易燃物生成的化學計量比例,但可以用分析儀器來測量助燃氣與易燃物的比例。易燃物被用于形成爐膛的還原氣氛,并通過調節燃燒器的助燃氣注人量來控制。高溫和低化學計量比例的環境促使有機化合物分裂,生成自由氮。自由氮和易燃物爭奪有限的氧氣,使氮不易被氧化成氮氧化物。如果廢物流中含有氮氧化物,氮氧化物和碳氫化合物在燃燒室內發生反應,或者氮氧化物在爐膛里和一氧化碳和氫氣反應,都生成了氮元素。

第一階段燃燒后的產物包括一定量的一氧化碳、氫氣、二氧化碳、水和殘留的碳氫化合物,在第二階段被冷卻,以便第三階段在注入氧氣的條件下自燃。冷卻是為了保證最后這個階段的燃燒能保持在一個中等的溫度,如果較高的溫度容易導致熱氮氧化物的形成。這種冷卻一般是通過向第一階段的廢氣流媒介,成本低,在來實現。冷媒包括水、蒸汽或者回收的廢氣。水作為下游生成的氣流也小,蒸汽成本太高而很少用。回收的廢氣流作為媒介的優點是保證下游的鍋爐熱回收量是三種冷媒中最多的,缺點是很有可能腐蝕 (如果廢氣流中含有氯化烴等質) 燃燒系統的廢氣回收管道。第三階段燃燒,是氧化階段,對第一階段產生的一氧化碳、氫及剩余的碳氨化合物進行氧化。對最后階段的廢氣在于燥的條件下注入空氣使氧氣含量超出1. 5%或2光。溫度控制在980~1100。C以限制熱氮氧化物的形成。第三階段的溫度和停留時間應該保證把第一階段產生的一氧化碳充分消除(即氧化),一般停留1s 即可達到效果。該階段溫度、盈余氧氣量、停留時間的選擇需要在消除一氧化碳和限制氮氧化物形成之間保持一個平衡 (既要消除一氧化碳,又要利用一氧化碳來阻止自由氮和氧氣的結合成氮氧化物)。

时时彩投注2.設備結構 上面三個階段的燃燒都發生在一個含耐火涂層的碳鋼容器里,前端有一個高強度的燃燒器。這個燃燒器對助燃氣加高壓,從而產生強烈的渦流,使空氣、廢氣以及燃料充分地攪拌。另外,高強度燃燒器的應用保證了焚燒爐能在貧氧環境下良好運行。燃燒器的高溫和渦流可以幫助分裂廢氣流中的含氮化合物。在含氮氧化合物的廢氣流中,可以使燃料中的碳氫化合物和氮氧化合物中的氧發生反應生成氮無素。

时时彩投注第一階段是還原階段,還原爐是圓柱狀,內含耐火涂層,使氣體在一般配備高氧化鋁含量的耐火磚和低鐵鑄造耐火陶瓷作為耐火材料。

时时彩投注第二階段是冷卻階段,該階段使用文丘里管來混合還原爐燃燒后的剩余氣體和冷媒。作為冷媒的水通過霧化噴槍注入,蒸汽通過噴嘴注入。回收的廢氣通過含耐火涂層的文丘里管端口注入。水或者蒸汽一般是注入文丘里管的下游,而回收的廢氣是注入文丘里管中。爐體部分是含耐火涂層的碳鋼材料。

第三階段是氧化階段,廢氣通過第二個端口進入到另一個文丘里管完全燃燒。爐內由含耐火涂層的碳鋼圓柱管構成。燃燒后產生的高溫尾氣通過一定高度的含耐火涂層的煙囪排掉。

3.控制部件 易燃物分析儀測量一氧化碳和氫氣含量以監測在還原爐內的還原環境。助燃物控制器控制調節還原階段的燃料含量來控制反應后易燃物生成量。通過控制燃料的注入量來調節還原爐內的溫度上 第二階段冷卻區域的溫度可通過調節冷媒(水、蒸汽或者回收廢氣)的注人量來調節。含氧量分析儀通過分析最后階段釋放廢氣中含氧量來控制再氧化用空氣的流量。再氧化爐內的溫度一般控制在980~1100℃內。

时时彩投注4.余熱回收 為了回收剩余的熱能,可以在第三階段的下游安裝換熱器或者廢熱鍋爐來生成蒸汽。換熱器可以為工藝用的新鮮空氣或潔凈氮氣預熱,用于碳化生產線的其他設備,如氧化爐、碳化爐等,對于廢熱鍋爐針對不同的應用,可使用帶水管或者煙管的鍋爐。一般來說,一部分被換熱冷卻后的廢氣用于第二階段的冷卻。這樣可以最小限度降低廢氣熱損失,并使熱回收率高達85%,余熱回收需要進行綜合考慮,不是熱回收率越高越好,要考慮設備的投資、回收熱的利用效率和運行成本等,需要選出一個平衡點


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