清道夫环保网:河南三门峡某环保科技有限公司废液焚烧炉项目

清道夫环保网:河南三门峡某环保科技有限公司废液焚烧炉项目

 

废活性炭、 废液（含高盐废水）

 

工程设计技术方案

 

     承制单位：新乡市双诚环保设备有限公司

1 项目概况

1.1 前言

河南三门峡某环保科技有限公司拟新建造一套废液焚烧炉系统，用于集中处理各种有机含盐废液；废液焚烧量大约1500kg/小时，处理焚烧活性炭大约200kg/h。

本焚烧处理系统的焚烧工艺和技术采用成熟的连续运行的有机废液焚烧技术。该焚烧炉系统包括一级废液燃烧室（固废焚烧炉）、立式迷宫沉降、二级焚烧室、脱硝装置、余热回收装置、G-G换热器、急冷塔、喷淋吸收塔、汽水分离器、引风机、烟囱（现场）等；

1.2废液相关资料

1.3装置（单元）概况

项目名称：废液（废固）焚烧项目

装置名称：废液（废固）焚烧装置

建设地点：三门峡陕县产业集聚区

1.4设计范围

有机废液通过输送、雾化后进入一级焚烧系统进行焚烧处理，活性炭通过螺旋输送装置进入固废焚烧系统，焚烧产生的烟道气经过迷宫沉降、二级焚烧 、脱硝、 余热锅炉、换热器降温、除尘处理后安全达标排放到大气，杜绝二次污染现象的产生。

烟气排放符合GB18484-2001《危险废物焚烧污染控制标准》中的排放限值。

1.5 设计原则

（1）处理规模和处理工艺应充分考虑当地产业结构和企业实际情况，留有机动性和发展余地。

（2）选择的工艺方案应遵循危险废物处理处置无害化、资源化、减量化的原则，同时要考虑进入废液的类别、性质等特点。

（3）选择的工艺流程要借鉴国外危险废物处理处置原则技术方法，选择技术成熟、有运行经验、通用性好的处置工艺，经济合理的建设方案，即优先选择具有相对先进性、示范性的技术。

（4）考虑到危险废物种类多而每种危险废物的数量相对较少，因此，选定的工艺流程要考虑危险废物的复杂性和多变性，工艺选择应兼顾通用性、广普性，充分体现出整体设计的“柔性”和广泛的适应性。

（5）在设备选型上应选择性能稳定、结构合理适应性强的设备，达到国内先进水平。

（6）考虑到危险废物种类多，物理、化学性质差异较大，焚烧设备设计要充分考虑安全性。

1.6 设计指导思想

1）安全第一，设计方严格执行国家和行业的相关标准和规范，采用成熟、先进的技术，装置和工艺流程的设计力求合理可靠，燃烧完全，防止有害物质对人员造成伤害，确保焚烧装置建设和运行安全。系统可靠，不泄漏；同时考虑运行的经济性、合理性。

2）装置的工艺设备在设计、制造及验收都严格执行国家相关的标准规范，在设计和制造质量上都要达到国内先进水平。通过焚烧把有害的废气废液变为无害的物质，不产生二次污染，实现了化工危险废物的无害化与减量化处理。

3）确保工程的稳定可靠性及良好经济性，减少日常维护和维修工作量，改善工人操作条件。

4）钢管（A英制），法兰、垫片、紧固件采用美标体系（CLASS系列）。

5）装置的总体设计要基本实现一体化、露天化、轻型化、社会化和国产化的“五化”原则。

1.7 设计过程中所遵循的主要标准、规范

系统设计必须遵守国家法律标准、规范。包括但不局限于下列标准、规范（最新版）：

《中华人民共和国环境保护法》主席令 第22号（2015年）

《中华人民共和国水污染防治法》（2005年4月1日）

《国家危险废物名录》  

《中华人民共和国大气污染防治法》主席令 第32号（2000年）  

《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》主席令 第31号（2004年）

《建设项目（工程）劳动安全卫生监察规定》劳动部令第3号（1996）

《国务院关于加强防尘防毒工作决定》国发[1984]97号

《危险废物焚烧污染控制标准》GB 18484-2001

《危险废物贮存污染控制标准》GB 18597-2001  

《危险废物集中焚烧处置工程建设技术规范》Hj/T 176-2005

《危险废物鉴别标准》（GB5085.1～3-1996）

《工业企业厂界噪声标准及其测量方法》 GB 12348～12349-90

《烟囱设计规范》GB 50051-2002

《大气污染物综合排放标准》GB 16297-1996

《工业金属管道设计规范》GB 50316-2000  

《工业企业噪声控制设计规范》GBj 87-85  

《石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》SH 3063-1999

《工业企业总平面设计规范》GB 50187-93  

《建筑设计防火规范》GB 50016-2006

《污水综合排放标准》GB 8978-1996

《建筑给水排水设计规范》GB 50015-2003

《建筑灭火器配置设计规范》GB 50140-2005

《采暖通风与空气调节设计规范》GB 50019-2003  

《热交换器房设计规范》GB 50041-92

《热交换器大气污染物排放标准》GB 13271-2001  

《压缩空气站设计规范》GB 50029-2003

《供配电系统设计规范》GB 50052-95

《低压配电设计规范》GB 50054-95  

《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB 50062-92

《电力工程电缆设计规范》 GB 50217-94  

《火灾自动报警系统设计规范》GB 50116-98

《分散型控制系统工程设计规定》HG/T 20573-95  

《仪表系统接地设计规定》HG/T 20513-2000  

《危险废物污染防治技术政策》环发[2001]199号

中华人民共和国劳动法 1994年12月

生产过程安全卫生要求总则GB12801-91

生产设备安全卫生设计准则GB5083-85

钢管，法兰、垫片、紧固件采用美标体系（HG20615-2009， CLASS系列）。

其他相应的标准和规范。

2 设计基础条件

2.1 焚烧条件及要求

2.1.1 装置规模

表2.1

根据河南景河环保科技有限公司公司提供的废液（废固）参数和沟通情况，结合我们的工程经验，我公司初步设计方案如下：

鉴于该废液（废固）的特点，设计方分析该固液适合焚烧处理，由我公司设计的固液焚烧炉操作稳定、安全可靠、经济合理，烟气排放符合GB18484-2001《危险废物焚烧污染控制标准》中的排放限值。

3 单台热力计算

3.1 热力计算方法

根据使用方提供的参数，设计方经过检测，废液及固废废液热值为6000kcal/kg左右，废液从储罐输送到焚烧界区，温度按照20℃计；

3.1.1一级焚烧热力计算

废液在一级焚烧（温度为800℃）需要热量：

⑴水分需热：Q_需1=2.9×10⁵kj/h

该水分烟气量按照烟道气计，1500kg/h×5%×1.244kg/Nm³=93Nm³/h

⑵废液中有机物完全焚烧产生烟道气（实测）=21375Nm³/h（按照GB18484-2001《危险废物焚烧污染控制标准》要求干烟道气含氧6-10%）;该部分烟道气升温到800℃所需要热量：Q_需=21375*1.205*1.05*780=21.1*10⁶kj/h

以上需热同时考虑到热损失（考虑到热量损失，10%计），Q_需=23.5*10⁶kj/h

该废液燃烧放热：6000*4.187*1500*（1-5%）=35.80*10⁶kj/h

也就是说，该部分焚烧热量富裕，在缺氧的状态下燃烧或者需要移出该部分热量12.3*10⁶kj/h。本方案从节能角度及燃烧的可行性考虑，设计一级焚烧为缺氧焚烧。

固废一级焚烧（温度为800℃）需要热量：

⑴固废完全焚烧产生烟道气3500Nm³/h（按照GB18484-2001《危险废物焚烧污染控制标准》要求干烟道气含氧6-10%）;该部分烟道气升温到800℃所需要热量：3500*1.205*1.05*780=3.45*10⁶kj/h

以上需热同时考虑到热损失（考虑到热量损失，10%计）：3.79*10⁶kj/h

该固废燃烧放热：7000*200*4.187=5.86*10⁶kj/h

也就是说，该部分焚烧热量富裕，需要移出该部分热量2.07*10⁶kj/h

本方案从节能角度及燃烧的可行性考虑，设计一级焚烧为缺氧焚烧。

3.1.2二级焚烧热力计算

烟气经过管道后进入二次燃烧室燃烧，在废液焚烧时热量富裕，提供的热量12.3*10⁶kj/h时。

考虑漏风因素取烟道气量27300 Nm³/h，该烟道气从800℃温度升高到1100℃需要热量：

Q_需3=1.05*27300*1.205*300=10.36*10⁶kj/h，考虑热量损失（二级热量损失按照10%计）Q_需3取值11.4*10⁶kj/h，

12.3*10⁶kj/h-11.4*10⁶kj/h=0.9*10⁶kj/h，也就是说，从一级焚烧带来的热量足以将二级烟道气升温到需要的温度。

3.1.3脱硝装置

废气焚烧炉烟道气中会有氮氧化物，利用高温段，采用氨气脱硝工艺脱除有害的氮氧化物。

3.1.4余热利用

使用方要求考虑充分利用二级高温烟道气，通过利用烟道气热量产生蒸汽，使烟道气温度降至600℃（按照《危险废物焚烧污染控制标准》GB 18484-2001 标准要求必须这样。），随后进入空气换热器，急冷降温系统，降温除尘系统。

烟道气提供的能量：27300*1.05*1.205*（1050-600）=17.1*10⁶kj/h

烟道气从1050℃降到600℃，可产生蒸汽5.67t/h。考虑到热效率及运行情况，余热锅炉设计按照5t/h

3.1.5G-G换热器

助燃空气在进入焚烧炉助燃前，首先在G-G换热器内与从余热回收锅炉来的烟气进行换热，一方面提高空气的入炉温度，从而减少燃料的消耗量，另一方面继续对烟气进行降温，烟道气出口温度约500℃。

G-G换热器采用管箱换热器。

3.1.6湿式急冷塔

快速将烟道气从500℃降到200℃。

3.1.7碱液吸收塔

烟道气经过碱液喷淋吸收除去有害的酸性气体，同时进一步降温到75℃左右。

3.1.8热力计算结果

按废液焚烧平均量1500kg/h设计，固废200kg/h设计，根据实验结果，

热力计算结果

4 工艺流程说明

4.1工艺技术要求

1.焚烧系统应满足所要求运行工况下能完全焚烧废液，并将固液中的有机物完全地转变为CO₂、H₂O等无害物质。

2.焚烧炉系统应能适应各种运行工况的要求，确保不同工况下系统的正常、安全、可靠地运行。

3.焚烧炉运行中保证系统处于负压状态，避免有害气体逸出。

4.点火采用多种控制方式，即可以现场手动点火，也可以操作控制盘点火。

5.为避免二次污染，焚烧应达到以下技术要求

二次室焚烧温度：≥1100℃以上（避免或减少二噁英产生）

烟气停留时间：≥2s;焚烧效率：≥99.9%

焚毁去除率；≥99.99%

6.燃烧炉能保证在任何条件下都能稳定安全燃烧。

7.焚烧系统应按照GB12348-90《工业企业厂界噪声标准》中的Ⅲ类标准和GBj87-85《工业企业噪声 控制设计规范》，严格控制噪声。

8.焚烧系统设备材料具备耐高温、耐腐蚀性能，设计使用寿命15年。

9.按规定做好防雷及静电接地。

4.2自控技术要求

自动化控制是危险废物焚烧炉运行控制的重要手段，也是现代环保理念的基本要求。仪表自控系统的设置是危险废物处理工艺运行的必要条件，能保证危险废物处理设备生产的稳定和高效，减轻劳动强度，改善操作环境，实现危险废物处理设备的现代化生产管理。基于危险废物焚烧特性和环境保护的要求，危险废物处理设备自动化控制应有较高的水平。

仪表自动化控制系统由现场检测仪和自动燃烧控制系统构成。

4.3本项目设计烟气排放指标

本方案以《危险废物焚烧污染控制标准》（标准号GB18484-2001）作为环保验收标准，有关数据低于国家标准。

4.4 废液（固）焚烧工艺流程简图

 

4.5装置组成

为满足上述工艺要求焚烧炉由以下设备和系统组成

1、本方案的焚烧及尾气处理装置由下列主要设备及辅助设备组成：废液焚烧炉、（废固流化床一级焚烧炉）、二次燃烧室、脱硝装置、余热锅炉、换热器、助燃风机、急冷塔、吸收塔、雾水分离器、引风机、进料泵、燃烧机

2、焚烧炉附属系统组成：

(1) 点火助燃系统： 废液燃烧器、二次辅助燃烧器

(2) 送风系统：一次风系统（燃烧空气供给）、二次风系统

(3) 其他系统：泵、仪表风系统、热工控制及仪表、余热回收系统、电气系统。

4.6主要设备说明

4.6.1.废液焚烧炉

废液与助燃空气在废液焚烧炉炉膛内经过复杂的物理化学反应，使废液中的有机物质彻底分解销毁。炉体的结构形式及尺寸决定了废液焚烧炉的处理量和有害物质的分解去除率。

废液焚烧炉的主体是立式炉体，内衬高温耐火材料和耐高温合金钢，中间是轻质隔热材料，最外层以钢板为保护层，炉体外壁温度不超过80℃。

废液焚烧炉两个温度段分别设有热电偶，及时反映炉内温度，便于及时调节燃料量。在炉体上部设有防爆口，以防止炉膛内烟气爆燃对炉体的损坏。

废液焚烧炉功能及优点

废液焚烧炉用于高温焚烧废液，通过调节辅助燃料量、燃烧空气的供给来确保废液的完全燃烧和维持炉内的燃烧温度，并按焚烧烟气在炉膛内的滞留时间、容积热负荷、水分蒸发强度以及喷嘴的喷射角和射程来确定炉膛容积，以保证废液中的有机物在炉内达到完全燃烧分解。

废液焚烧炉设计工况的技术参数

废液设计处理量：1500kg/h；废固处理量200kg/h

点火方式：燃烧器自动点火

炉体型式：立式、内衬耐火浇注材料和耐高温合金钢

炉内压力：微负压燃烧

 废液、废固焚烧炉设计计算参数

4.6.2.二燃室

二燃室概述

采用圆筒型耐火材料整体浇注成形结构，进口燃烧装置，助燃火焰，有效保证烟气的滞留时间及大颗粒粉尘在二燃室内沉降，燃烧效率≥99.9%，焚毁去除率≥99.99%。二燃室设有紧急排放口，以确保系统具备防爆功能。

二燃室设计计算参数

4.6.3.SNCR脱硝系统

在850～1100℃范围内，氨水还原NOx的主要反应为：  

NH3为还原剂：4NH₃ + 4NO +O₂ → 4N₂ + 6H₂O

SNCR（喷氨）系统主要由氨水罐、加压泵及其控制系统、混合系统、分配与调节系统、喷雾系统等组成。

SNCR系统烟气脱硝过程是由下面四个基本过程完成：

接收和储存还原剂；在设备合适位置注入稀释后的还原剂；还原剂的计量输出、与水混合稀释；还原剂与烟气混合进行脱硝反应。

烟气脱硝工艺系统主要包括还原剂储存系统、循环输送模块、稀释计量模块、分配模块、

背压模块、还原剂喷射系统和相关的仪表控制系统等。

4.6.4、余热回收锅炉

余热回收锅炉特点和性能

余热回收锅炉在回收热量的同时，具有除尘功能，可进一步除去烟道气中的粉尘。

余热回收锅炉采用水夹套形式设计，其结构设计合理，自动控制水位，运行可靠、方便。

余热回收锅炉设计技术参数

考虑到余热锅炉热效率及焚烧负荷的情况，余热锅炉设计蒸发量为5t/h

4.6.5.空气换热器

换热器特点和性能

助燃空气在进入焚烧炉助燃前，首先在换热器内与从余热锅炉来的烟气进行换热，一方面提高空气的入炉温度，从而减少燃料的消耗量，另一方面继续降低出口烟气的温度。

换热器设计技术参数

4.6.6.喷淋急冷、吸收塔

急冷、吸收塔设计工况的技术参数

型式：立式圆筒型、内衬耐酸碱耐火材料

进口烟气量：27300Nm³/h

烟气急冷时间和停留时间的控制

根据出口烟气温度通过自动控制变频调节碱液泵，来调整喷入的碱液量，使得碱液量和烟气量成一定的比例关系，从而确保烟气急冷时间控制在1s之内；同时通过调节吸收塔碱水量，保证出口烟气温度维持在75℃左右。

急冷塔设计参数：