清道夫环保网分享:重庆某能源科技有限公司废液焚烧炉项目

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工程设计技术方案

（盐酸、硫酸、各种含盐有机残液等1000kg/h）

  

  

方案设计：裴建军

电话；13462222158

          

承制单位：新乡市双诚环保设备有限公司

日期：2017年09月21日

 

1 项目概况

1.1 前言

重庆某能源科技有限公司拟在安徽黄山建造一套废液焚烧炉系统，根据与客户有关人员的沟通和要求，结合我方多年的工程实例和工作经验，我方采用成熟连续运行的有机含盐废液焚烧技术。该焚烧炉系统包括一级废液焚烧、卧式迷宫沉降、余热回收装置、等；

1.2废液相关资料

1.3装置（单元）概况

项目名称：废液焚烧项目

装置名称：废液焚烧装置

建设地点：安徽黄山地区

2设计范围

有机废液通过输送、雾化后进入焚烧系统进行焚烧处理，焚烧产生的烟道气经过卧式迷宫沉降、 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。

2.1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。

2.2 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。

2.3 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。

3设计基础条件

3.1 焚烧条件及要求

3.1.1 装置规模

表2.1

根据重庆某能源科技有限公司公司提供的废液参数和沟通情况，结合我们的工程经验，我公司初步设计方案如下：鉴于该废液的特点，设计方分析该废液适合焚烧处理，由我公司设计的废液焚烧炉操作稳定、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。

4单台热力计算

4.1 热力计算方法

根据使用方提供的参数，设计方经过检测，废液热值为600-1000kcal/kg左右，本方案热值取800kcal/kg（约为3350kj/kg）废液从储罐输送到焚烧界区，进料温度按照20℃计；焚烧设计量1000kg/h；含水按照85%计；含无机盐按照5%；

4.1.1 焚烧热力计算

废液在一级焚烧产生的热量（称为Q_供）：1200*3350=4020000kj/h

废液在一级焚烧（温度为800℃）需要热量（称为Q_需）：

⑴水分需热：Q_需1=3466300kj/h；该水分产生烟气量1063Nm³/h

⑵按每焚烧一公斤废液，废液中的有机杂质产生烟道气（据热值估算）2Nm³计（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%），焚烧产生的烟道气：2000Nm³;该部分烟道气升温到800℃所需要热量：

Q_需2=2000*（1217-28）=2378000kj/h

以上需热同时考虑到热损失（考虑到热量损失及盐分吸热，10%计），Q_需=6428730kj/h

Q_供-Q_需=-2408730也就是说，需添加燃料130Nm³/h;新增烟道气量：2470Nm³/h;

综上：废液焚烧1000kg/h，需添加燃料113Nm³/h，产生烟道气5533Nm³/h;

5.主要设备说明

5.1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：1000kg/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

 废液焚烧炉设计计算参数

6.焚烧炉耐火材料

耐火材料的设计是保证焚烧炉可靠工作的关键，因此使用的耐火材料必须具备下列特性：

① 所选用的耐火材料必须具备优异的耐高温、耐冲刷、耐腐蚀性能；（即选用材料必须具备较高的耐火度、较高的强度，必须提高材料的荷重软化点、以及耐腐蚀性能）。

② 必须提高材料的热震稳定性，以适应装置长期运行中启停炉频繁的工况条件，有效地防止温度的冷热急变在材料内部产生热应力而导致衬里开裂或剥落等情况。

③ 必须具备良好的整体稳定性，并具备较好的抗蠕变性，确保装置在高温状态下长期稳定可靠地运行。

④ 必须提高耐火材料的制作结构的稳定性；为了使装置能更好地长期稳定可靠运行，减少在冷热急变的情况下砖缝众多，收缩引起的坍塌；各类砖型全部采用大砖公母榫槽拼装结构；砌筑时砖缝全部控制在 1mm 以内；每块大砖必须有 1000T 的液压振动压机压制，再经过 1650℃的高温烧结。综合本焚烧炉运行的工况及对耐火材料的技术要求，考虑对各部位工作温度及壳外壁温度要求等因素。对各部位采用耐火材料的方案如下：

① 本装置衬里采用三层结构，耐磨耐腐蚀耐火耐腐层、隔热耐火保温层和耐酸涂料。耐磨耐火耐腐层衬里必须具备第一款中对衬里的各项要求，隔热耐火保温层也必须具备良好的隔热耐火保温作用，耐酸涂料是防止酸性气体对设备的腐蚀。

② 本设计按燃烧正常工作温度为 800℃，最高使用温度为 1100℃，壳体外壁设计温度为 80℃左右设计。

③ 本炉体耐火材料整体结构部分采用：耐火砖全部采用榫槽拼装结构砌筑，隔热层浇注料采用振捣和捣打施工。

A 锚固钉采用 Ω 型或者 V 型、材质为 Cr25Ni20，间距为 200×200mm 顶部均布；

B 筒体防腐采用耐酸涂料整体涂刷 2mm；

C 工作层采用刚玉砖，施工厚度为 200mm；

D 隔热耐火保温层采用莫来石保温浇注料，施工厚度为 100mm；

E 膨胀缝采用含锆高铝陶瓷纤维毡；

F 砖缝采用耐火胶泥粘结。

耐火砖设计形状如图 

6.4 燃烧器

整个有机废液、天然气燃烧器采用套管式结构，废液烧嘴与天然气烧嘴同轴布置，燃烧器采用双旋流结构，加强掺混。

为保证燃烧过程稳定进行，在烧嘴的出口处均设置了相应的稳焰器以稳定火焰。稳焰器的工作原理是使部分已燃高温燃烧产物产生回流运动(即与来流方向相反)作为具有自动补偿能力的持续点火源，以不断点燃新鲜未燃的可燃混合物，从而达到稳定火焰的目的。为实时监测火焰，在废液/天然气烧嘴的头部布置紫外线火焰检测器，进行远程检测。紫外火焰检测器是通过探测物质燃烧所产生的紫外线来探测着火情况的，本系统主要用于检测主烧嘴的燃烧情况。为便于观察火焰的燃烧情况，预燃室身部及炉膛上布置多个看火孔。燃烧器和烧嘴结构如图 6-7 所示。

6.5废液燃烧器投废液前和投废液后的试验现场图见图 6-8。

6.6燃烧器的结构特点如下：

① 高性能。在设计合理的情况下，效率高达 96%～99%；

② 工况调节能力强。最大调节能力可高达 10:1，而仍能保持较高的燃烧效率；

③ 结构简单、可靠性高、成本低；

④ 航天特殊材料和燃烧技术保证烧嘴不烧蚀；

⑤ 强旋流流体输送方式保证高效混合；

⑥ 火焰稳定，火焰刚性好，燃烧温度均匀；

⑦ 独特的燃烧器控制系统，保证在点火、开工、停工时燃烧装置的安全运行。

6.7 废液喷枪

6.7.1 废液喷雾机理研究

上述每种喷枪在设计完成后都要进行液流试验及雾化实验分析，借助于高性能的高速动态分析系统，PDPA 实验系统等对喷嘴的雾化性能进行分析验证。每种喷嘴的雾化性能均良好。

PDPA 高性能实验系统如图 6-9 所示。

图 6-8 雾化粒径分布比例

6.8.1 废液喷枪选型

为了得到较好的雾化质量，提高燃烧效率，一般采用气动雾化喷嘴。气动雾化喷嘴利用高速气流与液体相撞，最终破碎为细小的雾滴。相比于机械式雾化喷嘴，气动雾化喷嘴的优势在于所需供应压力小，雾化粒径小，雾滴出口速度小，炉内停留时间长等。针对不同物理性质的废液，气动雾化喷枪的选型也不同。

1）内混式废液喷枪气、液供应稳定，废液粘度较低时，选用内混式空气雾化喷嘴，该类喷嘴利用均流后的多股空气和多股废液在混合室内完成相互撞击，通过合理的动量匹配达到较好的雾化效果。喷嘴头部为多孔结构，可以根据炉内流场和燃烧场灵活调整喷射角度和流强分布，提高燃烧效率。喷枪雾化效果如图 6-11 所示，喷枪实体照片如图 6-12 所示。

2）半预混式废液喷枪气、液供应不稳定，废液粘度较低时，采用半预混式喷嘴，可以有效防止由于压力波动导致的气液互窜的问题。半预混式废液喷枪采用气动旋流半预混的复合结构，在不影响雾化效果的条件下有效的减小了喷嘴阻力，降低了喷嘴前端的供应压力，同时利用可调喷头钝体结构来实现对雾化效果的灵活调节。压缩雾化空气在枪体外侧流动，采用合理的切向孔均孔结构，使压缩空气产生强旋流，增强和液体撞击的破碎和混合效果；液体在枪体内侧流动，利用旋流板结构使废液均匀化的同时产生强旋流，增强雾化性能。可以通过灵活调节喷嘴出口钝体结构来控制喷雾角度和射流速度，与烧嘴取得较好的匹配性。半预混式喷枪雾化效果如图 6-13 所示。

3）高粘度废液喷枪废液粘度较高，采用蒸汽雾化喷嘴，一般高粘度的废液经过蒸汽加热后粘度会变小，流动性变好。蒸汽雾化喷嘴采用耦合式均流结构，在喷嘴出口处形成多个气液混合的小喷嘴。蒸汽和废液在喷嘴出口处发生撞击，形成高效雾化。各个小喷嘴可以独立调节汽液比，可以适应各种复杂的工况。高粘度废液喷枪实体照片如图 6-14 所示。

为了避免现场压缩空气压力、废液压力发生波动，导致喷枪雾化效果恶化，同时NMP 、GBL蒸馏残夜中可能含有一定的固体废渣，因此，本项目的废液雾化气动半预混式废液喷枪。

7卧式迷宫沉降

变速式迷宫沉降器是我公司自主研发的灰尘沉降装置（已申请国家发明专利），该装置利用重力作用的除尘装置。其机理为含尘气流进入沉降室后，由于扩大了流动截面积而使得气流速度大大降低，该装置利用重力、变速、撞击作用使较重颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降。该装置通过变速提高了沉降效率，同时大大地节约占地面积和降低了设备投资，压力损失小的特点，而且可以处理高温气体，运行可靠，基本不用维修，结构采用碳钢、硅酸铝保温棉、耐火材料浇注、耐高温耐腐蚀耐火砖结合内衬耐高温合金钢，抗酸性气体侵蚀，盐类不易结壁。

迷宫沉降器设计技术参数

7.1变速立式迷宫沉降器设计计算参数

8控制系统说明

8.1 控制系统总体方案

控制系统由现场一次仪表（如变送器、切断阀、火焰检测器）、PLC（带触摸屏）等部分组成。焚烧系统所有的逻辑控制、过程控制、安保联锁等功能均在PLC上实现，各种运行参数的实时、历史趋势记录，现场实时监控画面，报警画面等在触摸屏上显示。焚烧控制系统主要完成的功能有：

焚烧炉的启动、停车；

装置的安保联锁；

装置过程参数的显示与控制；

装置过程参数的超限报警；

装置过程主要参数的记录；

与主装置的通讯。

在焚烧炉PLC触摸屏上实现点火燃烧装置的启停等操作。在触摸屏上主要完成点火及燃料的投入操作，而废液的投入不在本系统，每次重新点炉均需要点燃燃料，待炉温升到一定设计值时才可以投入废液。

8.2控制系统主要完成的任务

1）开车（点炉）、运行、停车

开车（点炉）操作在触摸屏上进行，设有手动和自动点火功能，同时在触摸屏上有指示灯，能观测到点火状态。当点火成功时，火焰指示灯点亮，整个点火逻辑程序在PLC上实现，同时可在触摸屏上实时监控炉膛火焰状态。

2）停车

停车有主动停车和事故停车两种。

主动停车

PLC画面设置有停车按钮、在PLC柜上设有紧急停车按钮，需要停车可按上述停车钮，PLC执行停车程序，关闭柴油路的切断阀门。

事故停车

事故停车，即联锁停车，也即某一要求联锁的参数不正常时自动强迫停车。事故停车与主动停车的停车程序相同，一旦事故停车，关闭甲醇路的切断阀门。

3）自动调节

焚烧系统共有以下调节回路：

4）报警和联锁：

焚烧炉装置在运行时，如遇不正常工艺情况发生，自动进行事故报警及联锁停炉保护。事故停炉联锁保护将立即切断燃料的供给，并实现对焚烧炉炉膛的吹扫。

9电气

9.1 设计范围

本设计仅包括焚烧装置的低压配电、动力配线设计，不包括照明、接地系统的设计。

9.2 设计采用的标准规范

GB50052-95   《供配电系统设计规范》

GB50054-95   《低压配电设计规范》

GB50062-92   《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》

B 50217-94    《电力工程电缆设计规范》

HGj21-89     《化工企业爆炸和火灾危险环境电力设计规范》

CECS 31：91  《钢制电缆桥架工程设计规范》

9.3 电控制系统的功能和特点

电控制系统的设计遵循“安全可靠、优质经济、实用、维护简便”。电控制系统包括焚烧设备运行控制系统（包括进料控制系统、焚烧状态自动控制、烟气冷却系统控制、烟气净化控制、辅助控制系统和紧急排放控制）、报警系统、应急安全防爆系统以及辅助工程控制系统等。           

控制系统满足以下要求：

1、 系统中使用的传感器、数模转换装置、调节阀等执行元件，变频电机的选用均为成熟、可靠的经典品牌产品。

2、控制系统的适用性强，可靠性好。

3、 本系统具有对温度能够实现全自动化控制。

10劳动安全、工业卫生与环保

为了保护环境，维持生态平衡，保障人民身体健康，经济而有效地处理装置中的废气，既要防止其在输送过程中的泄漏，又要在处理设备的设计、制造和运行中采取有效措施防止其泄漏和爆炸，同时保证尾气排放符合国家环保标准。

10.1 焚烧单元的安全与保护

废液在高温焚烧炉中燃烧产生 NOx，所以一旦发生烟气泄漏或发生爆炸，将严重危害人民身体健康和生命财产安全，因而要求对焚烧单元的设计、制造、安装、操作运行、定期检查，必须正确、合格和安全，用户一定要编制技术操作安全规程，上岗操作者，均须严格的培训并定期进行安全教育； 操作工必须经过理论和实践的正规培训并考核合格方可独立操作。

10.2 防护措施

1、配有完善的消防灭火措施，设有消防通道，现场还应配有泡沫、二氧化碳、干粉等灭火物质，同时装置的现场还应备有手提或其它灭火器材。

2、送风机机上装有消音器，以使风机的噪声达到《工业企业噪声卫生标准》的要求。

3、各设备和输送系统都设置了可靠的防静电措施。

4、为了确保焚烧单元安全、经济、稳定、长期运行，设计中采用了足够的报警或联锁装置，如鼓风机、焚烧温度、炉膛火焰灭火等。

5、工艺设备(以下简称设备)、管道和构件的材料，应符合下列要求:

(1)设备本体(不含衬里)及其基础，管道(不含衬里)及其支、吊架和基础，应采用非燃烧材料；

(2)设备和管道的保温层,应采用非燃烧材料；

(3)建筑物、构筑物的构件,采用非燃烧材料，其耐火极限应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》的有关规定。

6、设备和管道应根据其内部物料的火灾危险性和操作条件，设置相应的仪表、报警讯号、自动连锁保护系统或紧急停车措施。

7、凡容易发生事故危及生命安全的场所和设备,均应有安全标志,并按《安全标志》进行设置；凡需要迅速发现并引起注意以防发生事故的场所、部位应涂安全色；阀门布置比较集中,易因误操作而引发事故时,应在阀门附近标明输送介质的名称、符号或设明显的标志；生产场所与作业地点的紧急通道和紧急出入口均应设置明显的标志和指示箭头。

10.3工业卫生

1、生产过程中接触有毒气体、液体应设现场人身冲洗设施和洗眼器。

2、作业场所应按《工业企业设计卫生标准》执行。

11 服务承诺

11.1服务理念：

我们的企业宗旨：顾客至上、成就员工、回报社会。我们理解的产品是由技术、设备、服务三位一体构成的，我们提供的产品能助您实现您的人生目标与社会价值是我们的追求。

我们的经营方针：市场为导向、质量为生命、科技为动力、信誉为根本。以研究院的高科技背景、高索质科研人才团队及装备高精尖仪器仪表设备的科研实验室为依托，围绕着客户的需求展开我们的工作，为客户提供优良的解决方案、高性能高品质的设备和周到的技术服务，以赢得客户和我们的共同发展。对产品的研制开发、设计制造、检测等各项工作，我们都是围绕着客户的需求展开的，每个环节都充分考虑到了您的需求和您所关注的重点。我们孜孜以求的是为您提供优良而完善的服务，这也是我们企业走过五十年来的致胜法宝。

我们的客户服务中心已形成了规范化、科学化、标准化的服务规范和流程，主要由信息搜集板块、协调指挥板块、技术支持板块、终端销售板块和技术服务板块五大部分组成。分别为您提供售前、售中和售后服务。 售前服务――由有专业技术背景的销售工程师向您提供产品介绍、工艺咨询、相关技术资料的支持等服务。由专家、专业工程师为您解决工艺流程，性能参数的设计计算，成套设备的优化配置方案，设备的选型或研发、物料小试（中试）等服务。 售中服务――由项目经理从下单、技术合同、设计、制造、品质检验、包装运输、安装调试、操作培训等整个过程为您提供的一对一的服务。您随时可以准确获取您所关注的产品质量、进度等相关信息及制造过程的品质控制文件。 售后服务――为您提供相关产品资料，将您的产品建造资料归档，定期进行用户回访，还为您提供产品易损易耗配件，使用过程中的技术咨询、技术改造和升级等服务。

11.2设备运抵现场后，我方将派有丰富经验的工程技术人员和施工人员到现场进行技术督导，进行安装、调试和操作人员培训，并负责解决合同设备在安装调试、试运行中发现的制造质量问题。

11.3当用户要求进行现场服务时，我方将在接到通知的 24 小时内给予答复，并在48小时内到达现场。

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