湖南岳阳某化工有限公司废液（含盐废水）、焚烧项目工程设计技术方案

湖南岳阳某化工有限公司废液（含盐废水）、焚烧项目工程设计技术方案

 

 

承制单位：新乡市双诚环保设备有限公司

 

日期：二〇一七年十一月二十一日

 

 

 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、工程概述

湖南岳阳某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；废液处理量100kg/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、迷宫沉降、二次焚烧室、SNCR、旋风水冷收尘、G-G换热器、SCR系统、喷淋吸收塔、汽水分离器、引风机、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除尘除盐、降温、脱硫脱硝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、设计条件

2.1 废料参数

 

2.2 燃料

甲醇、甲苯

2.3 公用工程

2.3.1 循环水 ：

压力：0.2～0.4Mpa

温度：常温

2.3.2 电气：

电气：380V，50Hz，3相

仪表：220V，50Hz，1相

2.3.3、压缩空气：

压力：0.3-0.7MpaG

温度：常温

2.3.4、仪表空气：

压力：0.6MpaG

温度：常温

 

3、焚烧系统设计工艺要求及装置组成

3.1 设计执行规范

(1)《中华人民共和国环境保护法》（1989年）

(2)《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》（1996年）

(3)《工业企业噪声控制设计规范》（GBJ87-1985）

(4)《建筑设计防火规范》（GBJ16-2001）

(5)《建筑灭火器配置设计规范》（GBJ-1997）

(6)《建筑内部装修设计防火规范》（GB50222-2001）

(7)《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19-2001）

(8)《工业企业设计卫生标准》（TJ36-1979）

(9)《建筑电气通用图集：防雷与接地》

(10)《危险废物集中焚烧处置工程建设技术要求》（试行）

(11)《危险废物贮存污染控制标准》（GB18597-2001）

(12)《危险废物焚烧污染控制标准》（GB18484-2001）

(13)《危险废物安全填埋污染控制标准》（GB18598-2001）

(14)《危险废物鉴别标准》（GB5085.1-3-1996）

(15)《污水综合排放标准》（GB8978-1996）

(16)《大气污染物综合排放标准》（GB16927-1996）

(17)《城市区域环境噪声标准》（GB3096-1993）

(18)《工业企业厂界噪声标准》（GB12348-1990）

(19)《化工管道设计规范》

(20)《设备及管道设计通则》

(21)《工业机械电气设备第一部分：通用技术条件》

3.2 设计工艺要求

3.2.1 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。

3.2.2 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

二次室焚烧温度：1100℃以上

烟气停留时间：2s

焚烧效率：99.9%

焚毁去除率：99.99%

热灼减率：＜5%

7、 燃烧炉能保证在任何条件下都能稳定安全燃烧。

8、 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。

9、 焚烧系统设备材料具备耐高温、耐腐蚀性能。

10、 按规定做好防雷及静电接地。

3.2.3 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，本控制系统采用PLC控制，中控机实时动态模拟，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。

3.2.4 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。

3.3 工艺方案设计

 焚烧炉本体

废液通过输送、雾化装置后进入废液焚烧炉，废液在焚烧炉内被加热、干燥、汽化和燃烧，燃烧产生的烟气进入二次燃烧室；

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。燃烧器的辅助燃料量和助燃风量由燃烧器带来的比例阀自动控制和调节。

焚烧系统的启动采用辅助燃料，焚烧炉的辅助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。

当废物热值较低时，为保证焚烧炉稳定运行，焚烧炉需加入辅助燃料助燃。

3.3.1热力学计算

3.3.1.1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1500kcal/kg左右，废液从储罐输送到焚烧界区，温度按照20℃计；

3.3.1.2一级焚烧热力计算

废液在一级焚烧（温度为800℃）需要热量（含盐及有机物按水计）：

⑴水分需热：Q_需13.89×10⁵kj/h

该水分烟气量按照烟道气计，100kg/h×1.244Nm³/kg=124Nm³/h

⑵废液中有机物完全焚烧产生烟道气（实测）375Nm³/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2=375*1.205*1.05*780=3.7*10⁵kj/h

（3）以上需热同时考虑到热损失（考虑到热量损失，10%计），

Q_需=8.35*10⁵kj/h

该废液燃烧放热：Q供=100*1500*4.18=6.27*10⁵kj/h

则需要补充的热量：

Q_需-Q_供=8.35*10⁵kj/h-6.27*10⁵kj/h=2.08*10⁵kj/h

辅助燃料甲醇，热值19600kj/kg，每公斤甲醇燃烧产生烟道气11Nm³，甲醇燃烧所产生烟道气也要加热至800℃，则每公斤甲醇出去自身烟道气需热还可以提供的热量为8744kj/kg，故辅助燃料甲醇的用量为24kg，产生烟道气264Nm³/h。

3.3.1.3 二级焚烧热力计算

烟气经过迷宫沉降除尘后进入二次燃烧室燃烧，温度降至750℃。烟气总量为763Nm³/h。

考虑漏风因素取烟道气量771 Nm³/h，该烟道气从750℃温度升高到1100℃需要热量：

Q_需3=771*（1730-1134）=4.60*10⁵kj/h，考虑热量损失（二级热量损失按照10%计）Q_需3取值5.06*10⁵kj/h，辅助燃料甲苯，热值42000kj/kg，每公斤甲苯燃烧产生烟道气17Nm³，甲醇燃烧所产生烟道气也要加热至1100℃，则每公斤甲醇出去自身烟道气需热还可以提供的热量为13100kj/kg，故辅助燃料甲醇的用量为39kg，产生烟道气663Nm³/h。

3.3.2烟气处理工艺的选择

焚烧炉烟气中的污染物成分包括粉尘、HF、HCl、NO_x、SO_x、CO₂、CO和二噁英等。目前危险废物焚烧领域尾气净化工艺主要有干法、半干法、湿法及组合法。

综合考虑设备投资、运行成本以及操作的难易程度，本项目将采用湿法（双碱法）尾气处理系统方案。它充分吸取了前述几种尾气处理方法的优点，可使有害物质的祛除效率达到95%以上，达到净化酸性气体(SO₂、HCl、HF等)和吸附烟气中二噁英的目的。净化后的烟气经引风机引入烟囱向大气排放。

尾气处理原理叙述：

湿法工艺：湿式反应塔最大的优点为酸去除效率高，对HF、HCl之去除效率可达95%以上，对氮氧化物、SO₂亦可达90%以上，湿式反应塔比半干式反应塔对各种有机污染物（如PCDD、PCDF等）及重金属有较高之去除效率，同时湿式反应塔还具有除尘功能。本工艺的优点为烟气净化相对干净，药剂消耗量小，酸性气体去除率高。具体工艺介绍如下：

1、钠-钙双碱法【NaOH--Ca(OH)₂】采用烧碱吸收SO₂，石灰还原再生，再生后吸收剂循环使用，无废水排放。

烟气进入急冷塔后与脱硫液接触，将脱硫液雾化成直径0.1-1.0mm的液滴，形成良好的雾化吸收区。烟气与脱硫液中的碱性脱硫剂在雾化区内充分接触反应，完成烟气的脱硫吸收和进一步除尘。经脱硫后的烟气向上通过塔侧的出风口进入气液分离器经风机通过烟囱排放。
   脱硫液采用外循环吸收方式。吸收了SO₂的脱硫液流入再生池，与新来的石灰水进行再生反应，反应后的浆液流入沉淀再生池沉淀，当一个沉淀再生池沉淀物集满时，浆液切换流入到另一个沉淀再生池，然后由人工清理这个再生池沉淀的沉渣，废渣晾干后外运处理。循环池内经再生和沉淀后的上清液体由循环泵打入脱硫塔循环使用。
2、化学反应原理
基本化学原理可分为脱硫过程和再生过程两部分。
脱硫部分：
2NaOH＋SO₂＝Na₂SO₃+H₂O  （1）
Na₂SO₃＋SO₂＋H₂O＝2NaHSO₃  （2）
以上二式视吸收液酸碱度不同而异，碱性较高时（PH＞9）以（1）式为主要反应；碱性到中性甚至酸性时（5＜PH＜9），则按（2）式反应。
用消石灰再生：
Ca(OH)₂＋Na₂SO₃＝2NaOH＋CaSO₃
Ca(OH)₂＋2NaHSO₃＝Na₂SO₃＋CaSO₃•H₂O＋H₂O
在石灰浆液（石灰达到达饱和状况）中，NaHSO₃很快与Ca(OH)₂反应从而释放出［Na^＋］，［SO3^2-］与［Ca^2＋］反应，反应生成的CaSO₃以半水化合物形式沉淀下来从而使［Na^＋］得到再生。该反应过程实际上消耗的是石灰，理论上不消耗烧碱（只是清渣时会带也一些，因而有少量损耗）
再生的NaOH和Na₂SO₃等脱硫剂循环使用。

事实上，该脱硫剂对其它酸性气体同样有较好的脱除效果，只不过是只消耗烧碱而已（反应方程式如下）。所以，我们选用该工艺来作为废气处理的优选方案。

2NaOH + 3NO₂ = 2NaNO₃ + NO + H₂O  (主反应）
2NaOH + NO₂ + NO = 2NaNO₂ + H₂O  （副反应）

3.3.3 焚烧炉系统工艺流程

危险废物焚烧处理的工艺包含废物焚烧系统、烟气处理系统、自动控制等几个部分。焚烧系统由一次燃烧室废液焚烧炉、迷宫沉降系统、二次燃烧室及其控制系统组成、旋风水冷收尘。G-G换热器、脱硫脱硝、喷淋吸收塔、汽水分离器等组成。

危险废物焚烧过程各工序的流程简述如下：

焚烧炉工艺流程简图

3.3.3.1、焚烧系统

焚烧系统

废液：废液焚烧系统由一次燃烧室、二次燃烧室及其控制系统组成。废液通过泵进入一次燃烧室内被高压雾化，废液在一次室内加热、干燥、汽化和燃烧，一次室的燃烧温度约为750℃-800°C（视物料组分而定），燃烧产生的烟气经过迷宫沉降进入二次燃烧室再次高温燃烧，通过辅助燃烧器进行助燃，燃烧温度可达1100℃以上，烟气在二燃室的停留时间2秒以上，确保进入焚烧系统的危险废物充分彻底的燃烧完全。经二燃室充分燃烧的高温烟气送入旋风除尘及尾气处理系统。二次燃烧室布置了辅助燃烧器。二燃室的烟气温度是通过二次风（由鼓风机提供）和助燃燃料来调节的。

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。

当废物热值较低时，为保证焚烧炉稳定运行，焚烧炉需加入辅助燃料助燃。

3.3.3.2、烟气处理系统

二次燃烧室出来的高温烟气首先通过SNCR一级脱硫脱硝，烟气温度降低到750℃左右，烟气接着进入旋风除尘和1^#G-G换热器，在1^#G-G换热器内与来自外部的冷空气换热，将外部冷空气加热到200度左右；被加热后的热空气作为补氧空气进入一、二次燃烧室进行焚烧，烟气则被降温400度后进入二级脱硫脱硝SCR系统；随后再次进入喷淋吸收塔与来自外部的碱液进行尾气的吸收处理；被吸收后的烟气进入汽水分离器进行汽水分离，随后烟气经引风机进入烟囱排放；

3.4 装置组成

为满足上述工艺要求焚烧炉由以下主体设备和系统组成：

1、焚烧及尾气处理装置：

废液焚烧炉一次燃烧室 迷宫沉降、二次燃烧室（SNCR）、旋风水冷除尘、G-G换热器、SCR系统、喷淋吸附塔、引风机、烟囱；

  2、焚烧炉附属系统组成：

点火助燃系统：燃烧器（废液燃烧器、、二次燃烧器）、辅助燃料管路

送风系统：一次风系统（燃烧空气供给）

急冷吸收系统：含急冷泵、急冷管路、雾化喷头

给水系统：软化水制水系统

压缩空气系统

其他系统：仪表风系统、热工控制及仪表、电气系统。

 

4、主要设备说明

4.1废液焚烧炉（一次燃烧室）

废液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（如有需要还需内衬耐火合金钢），中间是轻质保温材料和隔热材料，最外层以钢板为保护层，炉体外壁温度不超过70℃。

废液焚烧炉出口处设有热电偶，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。

4.1.1 废液焚烧炉功能及优点

废液焚烧炉用于高温焚烧有机废液废气，通过调节燃气量和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。

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，立式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，底部设有沉降室，使得焚烧过程中的无机盐类粒灰尘能够在炉本体内收集，减少烟气带出的粉尘量，减少对后续设备的压力。

3、 炉体燃烧根据3T（温度、时间、涡流）原则设计，确保废液废气在炉本体燃烧室内充分氧化、热解、燃烧，使有机物破坏去除率达到99.99%以上。

4、 炉体采用切向式雾化装置+内部混合式双流体雾化器喷嘴。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。

内混合式与传统的外部混合式的比较

5、 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。

6、 炉本体燃烧室内采用耐火砖结合耐火材料浇注，一次性成型，抗酸性气体侵蚀，经久耐用。

4.1.2 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、内衬耐火浇注材料一次成型

炉内压力：微负压燃烧

燃烧室温度：750-800℃

4.1.3 废液焚烧炉设计计算参数

 

4.2  二次燃烧室

4.2.1 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。

二次燃烧室功能及优点：

 (1)废液焚烧炉（一次燃烧室）产生的烟气和固体燃烧室产生的烟气进入二次燃烧室，在二燃室内与补氧空气充分混合后经二次燃烧器点火燃烧；二燃室布风合理，气体混合充分，湍流度高，无死区；

(2) 二次燃烧室内壁砌筑高铝耐火材料，具备耐火、防腐和防热负荷冲击功能，耐火材料与外壳衬有隔热层，保证外壁温度小于70℃；

(3) 设计其燃烧室出口烟气温度≥1100℃，烟气停留时间为2秒以上，能够充分分解有害气体和多氯化合物，抑制二恶英的生成；

(4) 通过稳定的燃烧（全自动温度控制），可使CO浓度在500ppm以下；

(5) 焚烧炉二燃室设有紧急排放口，确保事故情况下设备的安全；

(6) 二次燃烧室出口烟气氧含量控制在6-10%之间,在线氧含量控制仪与风机做互锁；

4.2.2 二燃室设计计算参数

4.3  迷宫沉降

4.3.1 迷宫沉降特点和性能

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，抗酸性气体侵蚀，盐类不易结壁。

4.3.2 迷宫沉降设计技术参数