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无锡市展能环保科技有限公司     

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有机废气焚烧技术

关注:479 发表时间:2019-06-01 08:33:32

该技术产生的背景

随着科学技术的不断发展,制造和表面处理工艺越来越复杂,挥发性有机物化合物(VolatileOrganicCompound,简称VOC)在工业中的应用越来越广泛,例如半导体制造业、石油化工业以及表面涂装行业等,都有大量使用挥发性有机溶剂的工业领域;制药、粘合剂、印刷以及燃料燃烧等有机溶剂等生产和使用过程也会产生含有挥发性有机化合物的废气。挥发性有机物大多数具有特殊的气味,能导致人体呈现种种不适,并具有毒性、刺激性、致癌的作用,特别是苯、甲苯及甲醛对人体健康会造成更大的伤害,在阳光照射下,大气中的氮氧化物、碳氢有机化合物与氧化剂发生光化学反应,生成光化学烟雾,危害人体健康及作物生长,破坏臭氧层。

   早期这些含有有机物的废气直接排入大气,是工业园的主要空气污染物的来源。近年来,人们的环保意识不断增强,对控制大气污染的要求日益提高,从20世纪初期开始,冷凝、生物过滤、化学洗涤、活性炭吸附、膜分离和火焰焚烧等多种方法已经用于处理有机废气。近几年结合国内装置水平及基础工业装备提高,又研发了多种焚烧技术,我公司推广到企业中应用,取得了良好效果。

有机废气焚烧处理的种类、

回转窑焚烧炉(三废炉)

回转窑焚烧炉是用于处理固态、液态、气态可燃性废物的通用炉型,对组分复杂的三废,.如沥青渣、有机蒸馏残渣、漆渣、焦油渣、废溶剂、废橡胶、卤代芳烃、高聚物,特别是含PCB的废物等都很适用。美国大多数危险废物处理厂处置厂采用这种炉型。该炉型操作稳定、焚烧安全。很适合国内企业应用,一般耐火衬里每两年更换一次。

回转窑焚烧炉通常稍微倾斜放置,并配以后置燃烧器,一般长径比2-10,转速1-5r/min,安装倾角1-3度,操作温度上限为1650℃。回转窑的转动将废物与燃气混合,经过预燃和挥发将废液转化为气态和残灰,转化后气体通过后置燃烧器的高温区(1100-1370℃)进行完全燃烧。气体在后置器中平均停留时间为1.0-3.0s,空气过剩系数为1.2-2.0.回转窑焚烧炉平均热容量约为63*166KJ/h。炉中焚烧温度(650-1260℃)的高低取决于两方面,一方面取决于废液的性质,对含卤代有机物的废液,焚烧温度在850℃以上,对含氰化物的废液焚烧温度高于900℃;另一方面取决于采用哪种除渣方式(湿式还是干湿)。焚烧温度由辅助燃料燃烧器控制。

蓄热式催化剂焚烧炉(RCO)

排放自工艺含VOCs的废气进入双槽RCO,三向切换风阀(POPPET VALVE)将此废气导入RCO的蓄热槽(Energy Recovery Chamber)而预热此废气,含污染的废气被蓄热陶块渐渐地加热后进入催化床(Catalyst Bed),VOCs在经催化剂分解被氧化而放出热能于第二蓄热槽中之陶块,用以减少辅助燃料的消耗。陶块被加热,燃烧氧化后的干净气体逐渐降低温度,因此出口温度略高于RCO入口温度。三向切换风阀切换改变RCO出口/入口温度。如果VOCs浓度够高,所放出的热能足够时,RCO即不需燃料。例如RCO热回收效率为95%时,RCO出口仅较入口温度高25℃而已。

催化剂焚烧炉

催化剂废气焚烧炉的设计是依废气风量,VOCs浓度及所需知破坏去除效率而定。操作时含VOCs的废气用系统风机导入系统内的换热器,废气经由换热器管侧(Tube side)而被加热后,再通过燃烧器,这时废气已被加热至催化分解温度,再通过催化剂床,催化分解会释放热能,而VOCs被分解为二氧化碳及水气。之后此一热且经净化气体进入换热器之壳侧(shell side)将管侧(tube side)未经处理的VOC废气加热,此换热器会减少能源的消耗,最后,净化后的气体从烟囱排到大气中。

直燃式焚烧炉

直燃式焚烧炉的设计是依废气风量,VOCs浓度及所需知破坏去除效率而定。操作时含VOCs的废气用系统风机导入系统内的换热器,废气经由换热器管侧(Tube side)而被加热后,再通过燃烧器,这时废气已被加热至催化分解温度(650~1000℃),并且有足够的留置时间(0.5~2.0秒)。这时会发生热反应,而VOCs被分解为二氧化碳及水气。之后此一热且经净化气体进入换热器之壳侧(shell side)将管侧(tube side)未经处理的VOC废气加热,此换热器会减少能源的消耗(甚至于某适当的VOCs浓度以上时便不需额外的燃料),最后,净化后的气体从烟囱排到大气中。

直接燃烧焚烧炉

有时直接燃烧焚烧炉源于后燃烧器(After-Burner),直接燃烧焚烧炉使用经特别设计的燃烧器以加热高浓度的废气到ㄧ预先设的温度,于运转时废气被导入燃烧室(Burner Chamber)。燃烧器将VOCs及有毒空气污染物分解为无毒的物质(二氧化碳及水)并放出热,净化后的气体可再由一热回收系统以达节能的需求。恩国直接燃烧焚烧炉可达99%碳氢化合物破坏去除率,为达此去除率,高温的废气区在炉内保持一定的滞留时间。在入口处也须让废气有足够的扰流和氧产生充分的混合,充分的扰流不只提高去除破坏率,更是为安全考虑。恩国的设计将爆炸风险降至低以及小的能源消耗。

浓缩转轮/焚烧炉

浓缩转轮/焚烧炉系统吸附大风量低浓度挥发性有机化合物(VOCs)。再把脱附后小风量高浓度废气导入焚烧炉予以分解净化。大风量低浓度的VOCs废气,通过一个由沸石为吸附材料的转轮,VOCs经被转轮吸附区的沸石所吸附后净化的气体经烟囱排到大气,再于脱附区中用180℃~200℃的小量热空气,将VOCs予以脱附。如此一高浓度小风量的脱附废气在导入焚烧炉中予以分解为二氧化碳及水气,净化的气体经烟囱排到大气。这一浓缩的工艺大大地降低燃料费用。

氯化有机物催化剂焚烧炉

氯化有机物催化剂焚烧炉(Chlorinated Catalytic Oxidizer)系统依风量,污染物种类及所需去除效率而设计。在运行操作时含VOCs的废气经氯化有机物催化剂焚烧炉风机抽到系统换热器中。废气通过换热器的管侧,再到燃烧机,此处将废气加热到催化剂反应温度。含VOCs废气通过特制的抗卤化物毒化的催化剂,转化成二氧化碳,水气并放出热。这热净化的气体通过换热器的壳侧,将热能加热浸入系统的废气,如此可以将燃料费用降到小,在许多时候,如VOCs浓度够高,可以不需额外燃料系统即可自行运转。最后如有需要,可装设恩国洗涤塔以去除无机酸(如HCL,CL2,HBr,Br2等)。

氯化氢套装洗涤塔(HCL Scrubber Module),氯化氢套装洗涤塔出口含HCL或CL2的气体导入氯化氢套装洗涤塔中的骤冷塔,循环汞喷注大量的水进入用超合金(Hastelloy)材质的骤冷塔(quenches)。这时水会把热废气降温并将部分的氯化氢予以吸收,之后经一气道进入逆流式的吸收塔。循环吸收溶液从吸收塔顶部的喷嘴喷洒而下,将剩余的氯化氢充份吸收,然后通过一除水层把水滴去除,再排到大气。

自动清理陶瓷过滤系统

自动清理陶瓷过滤系统(Self-cleaning Ceramic Filter)系依排风量,污染物种类和所需补及过滤效率有关。系统操作运行时,排自工艺废气(含有冷或热有机粒状物/有机凝结物质或VOCs)。被抽引至陶瓷过滤器中。废气通过依粒状物之例径大小及捕集效率大小而设计选用的陶瓷板,一组燃烧器,间歇或连续加热此一陶瓷板,使被捕集于此一陶瓷板的有机粒状物挥发而进到焚烧炉中,任何无机物被烧成无机灰并掉至腔体底部而予以收集。经挥发的有机物导至焚烧炉中(如催化剂式焚烧炉,直燃式焚烧炉)经焚烧转化为二氧化碳,水气和热气。

地面火炬焚烧

放散气体经管道进入火炬界区后,通过阻火器阀组进入集气包。在集气包内的平衡作用下通过 2路分别进入燃烧塔内分级进行燃烧,通过燃烧器放空燃烧。

蒸气管线在界区接口处设置有阀组及 8字盲板。蒸气进入火炬界区后,通过 管线、压力表、及阀组后,作为燃烧器消烟用蒸汽。

氮气界区接口处设置有阀组及 8字盲板。氮气进入火炬界区后,通过总管、蓝式过滤器、自立式调节阀、压力表后,通过气动直动阀组及限流孔板进入排放气分级管线,分2路分别做为分级烧嘴点火前、后的吹扫。所有氮气吹扫管线低点设置有排凝手阀。

仪表空气界区接口处设置有阀组及 8字盲板。仪表空气进入地面火炬界区后,通过 D总管后。通过的管线去往仪表及控制阀。低点设置有排凝手阀。

燃料气界区接口处设置有阀组及 8字盲板。燃料气进入地面火炬界区后,通过 总管后。经过篮式过滤器、自立式调压阀、以及阻火器,最后进入长明灯与引火筒公用集气管线。集气管线低点设置有排凝手阀。

火炬系统的现场控制由 PLC来完成。

火炬配多台独立的长明灯,每台长明灯分别设置专用铠装热电偶,通过温度变送器将信号送PLC显示、报警,联锁燃料气电磁阀开,高能点火器自动点火。高能点火器均可就地、控制室、自动、手动操作,从而保证火炬系统的安全运转。

为保证生产和人员安全,现场设置可燃气体检测报警系统,检测阀组及燃烧塔内可燃气的泄露和积聚情况,对装置区环境中可燃气体的浓度指示、浓度超限时报警。通过硬接线与厂区中心控制室联接,以集中监测、控制、操作和管理。

点火系统配置在每一支长明灯上,确保每一支长明灯可以单独的点燃。点火装置是由设置在引火筒附近的高能放电元件及引火筒内部燃料气喷嘴实现点火动作,点燃引火筒,引燃长明灯、最后引燃塔内各级燃烧器。点火方式有以下三种方式实现:

自动点火:当集气包上的压力变送器检测到排放信号时,PLC连锁控制开启相应的点火流程。

首先,PLC输出控制开启长明灯电磁阀,同时,开启引火筒燃料气阀电磁阀,启动高空点火装置点火,点燃引火筒,引燃长明灯。此时,热电偶检测到火焰温度信号,并将信号送至 PLC输入端,PLC输出控制关断引火筒燃料气电磁阀、点火装置;一次点火流程完成。PLC进入监控状态。长明灯保持长期燃烧状态。每支长明灯都可以单独长明。任何 1支长明灯意外熄灭,检测信号报警并把信号传至 PLC输入端,PLC可执行单独点燃该长明灯的动作程序。在任何状态下,PLC检测长明灯热电偶反馈火焰信号,并将火焰信号的状态通过指示灯显示到控制面板上。

手动现场就地点火:由现场防爆控制箱上的按钮,实现手动点火的现场手动操作。当某盏长明灯的点火按钮按下时,此盏长明灯强制执行点火手动程序。

操作室远程点火:远程 DCS可将点火信号送入防爆控制箱,在 DCS上进行手动点火。



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