清道夫环保网原创:山东莘县某化工有限公司废液焚烧炉项目

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(15%二硝基苯酚钠（易爆品）、5%的硫酸钠、10%氢氧化钠、10%硝酸钠)

 

 

工程设计技术方案

 

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：2016年10月16日

 

设计方企业简介

新乡市双诚环保设备有限公司位于河南省新乡市，是一家集设计、开发、制造、销售为一体的股份制公司。丰富的制造经验、特有的专利技术、雄厚的技术实力、高效的管理团队使双诚环保成为一流的工业“三废”综合治理、节能环保、清洁生产解决方案供应商。企业依托先进的生产设备、精良的检测仪器、完善的售后服务和高素质的技术人才以及科学的管理模式建立起一套先进高效的现代企业管理制度。公司一次性通过ISO9001：2008、ISO14001：2004、OHSAS18001：2007国际体系认证。

公司产品：蒸发器、焚烧炉、换热器、聚乙烯（PE）储罐、钢衬塑等。公司全面吸收和借鉴国内外同类产品的先进技术，坚持质量第一，以人为本。公司建有环保设备仿真实验场所和理化检测分析实验室。针对客户要求，经过对实验数据分析为客户设计、制作、提供可行的解决方案和高品质的产品。

双诚人秉承“顾客至上、成就员工、回报社会”的宗旨，以多元化的产品，优质的服务，做一流产品，创一流企业。双诚人将不遗余力的投身到节能减排、绿色环保的事业中，力争为环保事业做出更大的贡献！！！

企业宗旨：顾客至上、成就员工、回报社会。

企业精神：求实创新、诚信致远。

企业理念：专注环保产业，关注人类生存环境。

经营方针：市场为导向、质量为生命、科技为动力、信誉为根本。

团队意识：诚信、感恩、团结、上进。

1项目概况

1.1 前言

山东莘县化工有限公司拟建造一套焚烧炉系统，用于集中处理厂区收集来的含盐有机废液；蒸发后废液处理量500KG/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废弃物焚烧技术。该焚烧炉系统包括废液焚烧炉（一次燃烧室）、废固焚烧炉、立式迷宫沉降、二次焚烧室、脱硝装置、旋风除尘，G-G换热器、急冷塔、喷淋吸收塔、汽水分离器、引风机（现场）、烟囱（现场）等；

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二级焚烧、脱硝、  除尘、降温、脱酸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。

1.2废液相关资料

废液焚烧炉设计处理：500kg/h ；      

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：山东省莘县厂区

1.4设计范围

废液统一收集至废液缓冲罐，由泵加压后采用自动进料方式通过雾化喷头进入废液焚烧炉系统，余热回收系统对高温烟道气进行热量回收，烟道气进一步降温后进入尾气处理系统，最终经烟囱外排。

该焚烧装置设计的工艺流程主要有以下几个部分：即炉前供给系统（废液输送系统、压缩气系统）、焚烧系统（助燃风机、燃烧机、一级燃烧室、立式迷宫沉降室、 二级燃烧室）、尾气处理系统（脱硝装置、急冷塔、吸收塔、气液分离器），连接管路、仪表电气、自动控制系统。

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，同时要考虑进入废物的类别、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

根据客户提供的样品，我公司做了一系列检测，检测数据如下：①热值：1260kj/kg；②COD：90000mg/l；③密度：1.24g/cm³；④PH值：9-10左右；⑤废液中含盐量（亚硫酸钠为主）：15%左右。

根据实验结果和与对方沟通后，以我们的实验数据作为设计依据。我公司设计方案如下：

鉴于该废液的特点，设计方实验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。

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，废液COD为90000mg/l，热值为1260kj/kg，废液从储罐输送到焚烧界区，温度按照20℃计。

实验校正：

设计方通过试验仪器检测分析，废液中有部分热值，考虑到废液中的盐类升温也需要一部分热量，两者可基本相抵消；

‚废液中固含量在15%左右，该部分盐类不会体积膨胀，另一方面，有机物燃烧后体积膨胀较多，两者可基本相抵消。

综上：为便于计算可将废液视为水计。

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：

Q_需1=1.94*10⁶kj/h

考虑到热损失，Q_需2=2.14*10⁶kj/h

该废液由液态变为气态体积膨胀为：622Nm³/h.

使用方要求使用90%甲醇作为辅助燃料，热值为：4882.3kcal/kg.那么提供Q_需2所需热量需要90%甲醇104.7kg.

但是，104.7kg90%甲醇燃烧后，温度升高到800℃，自身也需要热量 。该部分甲醇燃烧后烟道气体积为： 1320Nm³/h.该部分烟道气温度升高到800℃，需要消耗90%甲醇63.3kg，依次推算一次焚烧共需要90%甲醇251kg.其中第一段用量189kg；第二段用量62kg.

一次焚烧烟道气总量：3163+622=3785Nm³/h，考虑漏风因素，烟道气总量修正为4000Nm³/h（烟道气按照规定氧气含量6-10%）

3.1.2 二级焚烧热力计算

烟道气经过迷宫沉降除尘后，温度通常降到700℃左右，在二级焚烧温度升高到1100℃需要热量：

Q_需3=1.18kj/（kg·℃）*4000m³/h*1.205kg/m³*(1100-700℃)=2.27*10⁶kj/h

考虑到热损失，Q_需4=Q_需3×105%=2.39*10⁶kj/h；

需90%甲醇量为：Q_需4÷18767kj/m³=127kg。

同理，二级焚烧共需要燃烧90%甲醇量305kg左右；新增烟道气3843Nm³/h。

注：已考虑预热空气所带来的热量和甲醇中所含有10%水分需要的热量。

3.1.3、脱硝工艺

因废水中含有二硝基苯酚钠（易爆品）、5%的亚硫酸钠、10%氢氧化钠、10%硝酸钠。所以在焚烧炉设计过程要充分考虑氮氧化物的生成问题。硝酸钠在400-600℃时生成氮气和氧气；二硝基苯酚钠爆炸时生成氮气为主，燃烧时生成氮气和氮氧化物；氢氧化钠在燃烧环境下易变成碳酸钠，但是需要一定的时间。

综上，一级焚烧炉设计成立式圆筒形，圆通内设计两个温度段：第一段温度500℃左右；第二段温度750℃左右。以达到让硝基化合物焚烧过程中尽可能生成氮气。二级烟道气中仍然会有氮氧化物，利用高温段，采用氨气脱硝工艺脱除有害的氮氧化物，脱硝后烟道气温度降低到950℃左右。

3.1.5、 湿式急冷塔

烟道气从600℃降到200℃。

3.1.6、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。

3.2 热力计算结果

按废液焚烧平均量500kg/h设计，根据实验结果，

热力计算结果

4 工艺流程说明

4.1物料分析

1）废液处理量500kg/h；

2）废液热值较低，正常燃烧时需要伴以辅助燃料，辅助燃料采用国标90%废甲醇；

3）高温焚烧产生的烟气主要是N₂、O₂、CO₂、H₂O等。

4.2工艺流程

废液统一收集至废液缓冲罐，由泵加压通过管路输送至焚烧炉进料口，通过雾化喷头进入废液焚烧炉，废液焚烧炉作为一级焚烧，采用立式圆桶型结构，底部出渣；产生的烟道气进入立式迷宫沉降室除尘，之后进入二次焚烧室进行高温焚烧，高温烟道气经脱硝装置、余热回收利用降至600℃后，进入急冷塔降温至200℃，之后进入碱液吸收塔吸收降温、气液分离器分离后经烟囱外排。

4.3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料，并将废料中的碳、氢、氧化物完全地转变为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。

4.4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。

4.5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。

4.6 废液焚烧工艺流程简图

 

4.7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、二次燃烧室、压缩机、余热锅炉、助燃风机、进料泵、燃烧机等

2、焚烧炉附属系统组成：

点火助燃系统： 废液燃烧器、二次辅助燃烧器

送风系统：一次风系统（燃烧空气供给）、二次风系统

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。

4.8主要设备说明

4.8.1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：500kg/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

燃烧室温度：500℃段、750℃段

废液焚烧炉设计计算参数:

4.8.2、立式迷宫沉降室

变速立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，待审批），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，运行可靠，基本不用维修。

变速立式迷宫沉降器设计计算参数

4.8.3二燃室

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、空气切向进入二燃室，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

4.8.4、脱硝装置

4.8.5、GG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G-G换热器内与从烟道来的烟气进行换热，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。

G-G换热器采用螺旋列板换热器，换热系数远大于传统换热

GG换热器设计技术参数