清道夫环保网分享:濮阳范县某化工有限公司（含碳氢化合物废液焚烧炉）工程设计技术方案

清道夫环保网分享:濮阳范县某化工有限公司

 

（含碳氢化合物废液焚烧炉）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

日期：2018年3月16日

 

方案设计：裴建军

电话：13462222158

设计方企业简介

河南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（已有发明专利2项，实用新型专利9项）、雄厚的技术实力（各类高级专业技术人员26名）、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。公司在业内率先通过ISO9001：2008、ISO14001：2004、OHSAS18001：2007国际体系认证。

公司主要产品：各种蒸发器、焚烧炉、换热器、聚乙烯（PE）储罐、钢衬塑产品等。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“新乡市危险废物焚烧技术工程中心”和“新乡市含氮化合物热解及焚烧控制技术工程中心”。另外，我公司控股的“新乡市双诚环保技术工程公司”近年来在污水、废气治理方面也取得了不俗的业绩。公司一贯坚持：针对客户要求，经过对实验数据分析，为客户设计切实可行的解决方案，提供与方案配套的高品质产品。

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

濮阳范县某化工有限公司拟建造一套废液焚烧炉系统，用于集中处理厂区收集来的有机废液。

本焚烧处理系统的焚烧工艺和技术采用成熟的废液焚烧技术。该焚烧炉系统包括废液焚烧炉、余热（热水）回收系统、空气换热器、急冷吸收塔、气液分离装置、引风机、烟囱(现场）等；

1.1废液相关资料

炉型	废料	处理量	项目	参数
立式焚烧炉	有机废液	100kg／h		热值：8000-10000Kcal/kg 主要成分：含碳氢化合物

 

1.2、焚烧装置设计负荷及要求

操作弹性：60～120%；

运行方式：间断运行，定期停检。

1.3、辅助燃料

天然气：40Nm³ /h(炉膛预热使用）

1.4、公用工程

1.4.1 循环水 ：

压力： 0.2～0.4Mpa

温度：常温

1.4.2 电气：

电气：380V，50Hz，3相

仪表：220V，50Hz，1相

1.4.3 压缩空气：

压力：0.5-0.7Mpa

温度：常温

1.4.4 仪表空气：

压力：0.6Mpa

温度：常温

2 设计基础条件

2.1 焚烧条件及要求

2.1.1 装置规模：废液100公斤/小时。

表2.1

经过与濮阳**化工公司的沟通，我公司设计方案如下：

鉴于该废液的特点，设计方认为该废液适合焚烧处理，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 热力学计算

3.1、热力计算方法

根据我公司之前对样品的检测及理论推算，该废液热值按照8000-10000Kcal/kg计算，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1100℃）需要热量：

废液中有机物完全焚烧产生烟道气（实测）200kg×7.5Nm³/kg=1500Nm³/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1100℃所需要热量：Q_需1=1.94×10⁶kj/h

以上需热同时考虑到热损失（考虑到热量损失，10%计），Q_需=2.13×10⁶kj/h

该废液燃烧放热：3000×200×4.187=2.51×10⁶kj/h

也就是说，该部分焚烧热量富裕，需要先导出该部分热量0.38×10⁶kj/h。

一级焚烧烟道气：1500Nm³/h ，需要导出热量：0.38×10⁶kj/h，导热油壁管换热面积6㎡。  

3.1.2、余热回收装置

因为从一级焚烧炉燃烧出来的烟道气达到1100度，所以需把温度降至600-650度，本装置能有效的降低烟道气温度，同事也能收集烟道气内的灰尘和余热回收功能，烟道气再经G-G换热器使烟道气温度降至200度，随后进入急冷吸收塔经气液分离装置、引风机进烟囱达标排入空气。

烟道气提供的能量：1500×1.01×1.205×（1100-500）=1.10×10⁶kj/h，考虑到热量利用率和热量损失此热量可提供热量：1.0×10⁶kj/h。

3.2、热力计算结果

按废液焚烧平均量200kg/h、根据实验结果，热力计算结果

4 焚烧系统设计工艺要求及装置组成

4.1、设计执行规范

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）：

(1)《中华人民共和国环境保护法》主席令 第22号（2015年）

(2)《中华人民共和国水污染防治法》（2005年4月1日）

(3)《国家危险废物名录》  

(4)《中华人民共和国大气污染防治法》主席令 第32号（2000年）  

(5)《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）

(6)《建设项目（工程）劳动安全卫生监察规定》劳动部令第3号（1996）

(7)《国务院关于加强防尘防毒工作决定》国发[1984]97号

(8)《危险废物焚烧污染控制标准》GB 18484-2001

(9)《危险废物贮存污染控制标准》GB 18597-2001  

(10)《危险废物集中焚烧处置工程建设技术规范》Hj/T 176-2005

(11)《危险废物鉴别标准》（GB5085.1～3-1996）

(12)《工业企业厂界噪声标准及其测量方法》 GB 12348～12349-90

(13)《烟囱设计规范》GB 50051-2002

(14)《大气污染物综合排放标准》GB 16297-1996

(15)《工业金属管道设计规范》GB 50316-2000  

(16)《工业企业噪声控制设计规范》GBj 87-85  

(17)《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

(18)《工业企业总平面设计规范》GB 50187-93  

(19)《建筑设计防火规范》GB 50016-2006

(20)《污水综合排放标准》GB 8978-1996

(21)《建筑给水排水设计规范》GB 50015-2003

(22)《建筑灭火器配置设计规范》GB 50140-2005

(23)《采暖通风与空气调节设计规范》GB 50019-2003  

(24)《热交换器房设计规范》GB 50041-92

(25)《热交换器大气污染物排放标准》GB 13271-2001  

(26)《压缩空气站设计规范》GB 50029-2003

(27)《供配电系统设计规范》GB 50052-95

(28)《低压配电设计规范》GB 50054-95  

(29)《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB 50062-92

(30)《电力工程电缆设计规范》 GB 50217-94  

(31)《火灾自动报警系统设计规范》GB 50116-98

(32)《分散型控制系统工程设计规定》HG/T 20573-95  

(33)《仪表系统接地设计规定》HG/T 20513-2000  

(34)《危险废物污染防治技术政策》环发[2001]199号

(35)中华人民共和国劳动法 1994年12月

(36)生产过程安全卫生要求总则GB12801-91

(37)生产设备安全卫生设计准则GB5083-85

(38)钢管，法兰、垫片、紧固件采用国标体系。

4.2、设计工艺要求

4.2.1、整体工艺技术原则

（1）处理规模和处理工艺应充分考虑当地产业结构和市场变化，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。

4.2.2、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）焚烧后的烟气净化后高空达标排放，飞灰和残渣按危险废物进行填埋和固化处理。

（4）焚烧炉运行中保证系统处于负压状态，避免有害气体逸出。

（5）点火采用多种控制方式，即可以现场手动点火，也可以操作室遥控点火。

（6）为避免二次污染，焚烧应达到以下技术要求：

焚烧温度：1100℃

烟气停留时间：≥2s

焚烧效率：≥99.9%

 焚毁去除率；≥99.9%

 热灼减率：＜5%

（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≥10年。

（9）按规定做好防雷及静电接地。

4.2.3、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。仪表自控系统的设置是危险废物处理工艺运行的基本要求，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。

除上料系统与人工结合外，其余全部自动控制（也能手动控制）。根据焚烧炉系统的控制要求、焚烧炉的设计经验以及控制系统的性价比，本控制系统PLC，完全能达到自动化控制的要求。

仪表自动化控制系统由现场检测仪表和自动化控制系统构成。

4.2.4、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）作为设计验收标准，有关数据低于国家标准。

4.3、工艺方案设计说明

4.3.1、焚烧系统

（1）焚烧系统说明

考虑到工厂废物的复杂性和成分多变性及其热值的不均衡性，为确保焚烧系统的安全稳定运行，设计在焚烧炉本体布置了辅助燃烧器，辅助燃烧器具有FSSS火焰监测和保护功能，现场PLC控制，当炉膛温度低于设定值时，燃烧器自动开启，当炉膛温度高于设定值时燃烧器自动切换。燃烧器的喷气量和助燃风量由燃烧器带来的比例阀自动控制和调节。

燃烧系统的启动采用辅助燃料，焚烧炉的燃料量主要取决于焚烧炉的启动次数、废物成份、热值和水份。

焚烧炉工艺流程简图

 

4.4、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：

废液一次燃烧室、余热装置、空气换热器、气液分离装置、急冷吸收塔、引风机、烟囱等。

(2)、焚烧炉附属系统组成：

点火助燃系统：燃烧器、辅助燃料管路

送风系统：一次送风系统（燃烧机空气供给）、二次送风系统

余热回收系统。

压缩空气系统：压缩机、给气系统

其他系统：仪表风系统、热工控制及仪表、电气系统。

5 主要设备说明

5.1、焚烧系统废液燃烧室概述

5.1.1、立式废液焚烧炉简介

废液焚烧炉用于高温焚烧高COD、高盐有机废液，通过调节燃气量、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。

本废液焚烧炉优点为：

1. 焚烧炉本体采用立式炉结构，可以减少炉本体的占地面积；同卧式炉相比，炉结构改变了耐火材料的受力状况，完全避免了耐火材料在高温情况下可能出现的爆裂和坍塌现象。

2. 焚烧炉本体采用立式炉结构，底部设有沉降池，使得焚烧过程中的无机盐粒、灰尘能够在炉本体内收集，减少烟气带出的粉尘量，降低对后续设备的压力。

3. 炉体采用特制雾化器喷嘴。其混合程度、雾化效果、燃烧速度及效率极高，过剩空气系数低，可节约大量燃料。雾化喷头口径大，对流体之粘度、杂质含量要求不高，不易堵塞。采用低压喷雾方式，较高压喷枪式安全，不易磨损，不易故障，燃烧效果好。

4. 安全性高--设有启动前不排除易爆气体就不能点火的功能，以防气爆，炉内设有火焰检知器，一旦炉内发生熄火或点火失败，立即自动切断废液供给，警报系统完善，安全可靠。

5. 采用多项专利技术，使设备简化，易于维修，并降低了运行成本。

6. 炉本体燃烧室内采用碳钢、硅酸铝保温棉、耐火材料浇注结合，一次性成型，抗酸性气体侵蚀。

5.1.2、废液焚烧炉设计工况的技术参数

废液设计处理量：100kg/h  

点火方式：燃烧器自动点火℃

炉体型式：立式、圆筒型、耐火浇注材料、硅酸铝棉。

炉内压力：微负压燃烧

燃烧室温度：1050-1100℃

5.1.3、焚烧炉设计计算参数

5.3、余热回收装置

5.3.1、旋风水冷降温装置特点和性能

旋风水冷降温除尘装置能有效的降低烟道气温度，同事也能收集烟道气内的灰尘和余热回收功能，其结构设计合理，运行可靠、方便。

5.3.2、旋风水冷降温装置设计技术参数

5.4、 G-G换热器

5.4.1 、G-G换热器概述

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。

G-G换热器采用螺旋列板换热器（国家实用新型专利），换热系数远大于传统换热器。

5.4.2、G-G换热器设计计算参数

5.6、急冷吸收塔

5.6.1、烟气进入急冷吸收塔进行化学反应和再次降温，达到急冷和脱酸的目的。吸收装置其水分被完全蒸发并降低烟气温度；半干式吸收装置最大的优点为酸气去除率高，对HCL之去除率可达95%以上，对SO₂亦可80%以上，半干式吸收塔比干式反应装置对各种有机污染物（如PCDD、PCDF等）及重金属去除效率高，同时半干式吸收装置还具有除尘功能，所以本项目选用 吸收装置。其性能特点：

(1) 喷水量由设备自动控制，水量均匀连续 ；

(2) 高温烟气在吸收塔内被瞬间冷却，出口烟气温度约为200℃，有效抑制二恶英的产生；

(3) 自动控制，运行可靠、方便。

(4) 操作简单，易于维护；

    (5) 半干式吸收塔采用耐腐蚀、耐高温浇注料作为内衬，具有良好的抗酸抗碱性，设备无腐蚀、堵塞现象。

5.6.2、半干式吸收塔反应方程式

5.6.3、半干式吸收塔设计工况的技术参数

型式：立式圆筒型、内衬花岗岩材料(耐酸耐水的冲刷)

进口烟气量：

烟气进口温度：500℃

出口烟气温度：≤200℃

烟气滞留时间：急冷1s。

5.6.4、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，来调整喷入的水量，使得水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；同时通过调节水量，保证出口烟气温度维持在180℃左右。

5.6.5、半干式吸收装置设计技术参数

5.7、气液分离装置

含有水分的烟道气进入焚烧炉气液分离装置，并在其中以离心向下倾斜式运动。夹带的水分由于速度的降低而被分离出来，被分离出来的液体流入下部经疏水阀排出。

5.8、风机

本套装置的风机包括燃烧炉用风机（补氧及控温）、系统用引风机和备用引风机。根据设计工况下热工计算结果，并考虑风量裕度，确定选用风机型号。

5.8.1、废液炉送风机

型号（9-19-4A）

功率：3kw

5.8.2、引风机

引风机选型

型号：Y5-48-5C

功率：11kw

5.9、烟囱设置

（1）烟囱结构

烟囱的设计根据《危险废物焚烧污染控制标准》(GB18484-2001)严格执行。

烟囱采用钢制烟囱加装烟囱支架，内壁衬耐酸碱耐火材料，外壁施工防腐涂料，确保烟囱的使用寿命，符合整套设备使用工况。烟囱直径500MM，高度为25000MM。

（2）烟囱附属设备

按《固体污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》(GB/T16157-1996)的要求，设置永久采样孔，并安装用于采样和测量的设施。烟囱顶部设置避雷针，与地面避雷装置相连，接地电阻小于4Ω。

6 自动控制系统

6.1、自动控制系统的功能和特点

自动化控制系统的设计遵循“安全可靠、优质经济、先进实用、维护简便”。

自动控制系统（也称自控系统）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、烟气冷却系统自动控制、烟气净化自动控制、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。

同时自动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。紧急排放阀在失电状态下为开启状态。

（2）自动化控制系统的适用性强，可靠性好。

（3）本系统具有，对温度、压力、流量等能够实现全自动化控制，有动手自动切换。为了保证焚烧系统的正常运行，自动化控制系统在高精度智能仪表和可编程控制器（PLC）。

6.2、焚烧炉设备运行控制系统

控制系统采用人工智能控制中心枢纽，通过对传感器、检测仪表、泵电机和变频调速风机等设备的连接，确保了整个焚烧系统运行的安全，高效和经济。

系统具有完备的安全保护功能，设有突然停电保护，异常燃烧时的报警处理，回火、失火报警及处理，误操作报警，漏电、过流保护，紧急事故应急处理等，确保系统的正常运行，严防事故发生。

6.3、报警系统

系统具有以下报警装置：

进料系统监控及报警装置

系统各温度测点显示及报警装置

断水或低水位报警装置

残烧定时装置

过负荷保护装置（电气）

声、光报警

超温报警

设备故障报警，显示故障部分及内容

6.4、常见的保护性停机情况（特殊状况下）

⑴  电网电压低于300V，引起电机电流增大。

⑵  电网电压高于450V，高分辨率断路器脱扣。

⑶  排烟温度低于设定值，引风机风门开启过大，过电流。

⑷  雷雨时应全面停机。(特殊情况

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