中农发某农化有限公司
（废固/液）焚炉工程
技术方案
方案设计：裴建军
电话：13462222158
承建单位：新乡市双诚环保设备有限公司
日 期：2017年3月7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 项目概况
1.1 项目概述
中农发某农化有限公司是生产除草剂的专业厂家，项目生产过程中产生的氢氧化铝废料需要焚烧处理。目前该公司准备上一套氢氧化铝废料干燥设备，用于去除氢氧化铝废料其中的水分达到10%。干燥后的氢氧化铝物料通过有机残液及天然气燃烧加热分解，使氢氧化铝物料中的有机物充分分解燃烧，氢氧化铝分解形成氧化铝进行单独降温、包装。另外，要求焚烧300kg/h高热值有机残液。
1.2废固废液的相关资料
固体物料
1）、氢氧化铝废料含有1.5%左右的有机物，有机物主要是2-甲基-6-乙基苯胺和 2，6-二乙基苯胺；含水分10%左右；
2）、每小时进氢氧化铝废料1.5吨左右
有机残液
|
MEA残液 |
68.4Kg/tMEA |
923.4t/a |
可按95%MEA来计算 |
|
DEA残液 |
55.5Kg/tDEA |
294.15t/a |
可按95%DEA来计算 |
|
流化床汽化器排放残液 |
800Kg/月 |
8t/a |
可按100%邻硝基甲苯 |
|
异丁烯醛蒸馏后残液 |
6t/月 |
60t/a |
40%草酸、50%乙二醇胺、10醛 |
|
亚胺残液 |
0.04t/t乙草胺 |
190t/a |
20%亚胺聚合物、5%硫、15%苯胺、60%亚胺 |
|
脱溶残液 |
0.04t/t乙草胺 |
190t/a |
80%氯乙酸乙酯、15%乙草胺、5%水 |
|
乙醇回收残液 |
0.02t/t乙草胺 |
95t/a |
30%乙草胺、5%乙醇、15%水、50%乙草胺聚合物 |
|
亚胺精馏残液 |
0.1t/t精异丙甲草胺 |
11t/a |
苯胺+亚胺30%亚胺高温聚合物70% |
|
合计 |
|
1771.55t/a |
|
三、设计要求
（1）氢氧化铝物料通过有机残液及天然气燃烧加热分解，使氢氧化铝物料中的有机物充分分解燃烧，氢氧化铝分解形成氧化铝进行降温、包装；
（2）应防止及消除有机废固焚烧中二噁英的产生，采取合理的处理措施；
（3）由于氢氧化铝物料及有机残液中含有 S、Cl、焚烧后会产生酸性气体，应考虑烟气对系统设备的腐蚀；同时考虑到焚烧后的盐的析出问题；
（4）应考虑系统的安全运行，特别是紧急，非正常的情况下的安全设施、连锁和报警；
（5）系统自控为PLC控制，系统自动运行和监测，数据远传功能。
四、废气排放标准
按照中华人民共和国国家环保标准《危险废物焚烧污染控制标准》（GB18484-2001 及征求意见稿），实施排放指标如下：
|
序号 |
污染物 |
单位 |
排放限值 |
取值时间 |
|
1 |
烟尘 |
mg/m3 |
30 |
测定均值 |
|
2 |
二氧化硫 |
mg/m3 |
200 |
1小时均值 |
|
3 |
氟化氢 |
mg/m3 |
2.0 |
1小时均值 |
|
4 |
氯化氢 |
mg/m3 |
50 |
1小时均值 |
|
5 |
氮氧化物 |
mg/m3 |
400 |
1小时均值 |
|
6 |
汞及其化合物（以Hg计） |
mg/m3 |
0.05 |
测定均值 |
|
7 |
铊、镉及其化合物(以TI+Cd计) |
mg/m3 |
0.05 |
测定均值 |
|
8 |
砷及其化合物(以As计) |
mg/m3 |
0.05 |
测定均值 |
|
9 |
铅及其化合物(以Pb计) |
mg/m3 |
0.5 |
测定均值 |
|
10 |
铬、锡、锑、铜、锰及其化合物 (以Cr＋Sn＋Sb＋Cu＋Mn计) |
mg/m3 |
2.0 |
测定均值 |
|
11 |
二噁英类 |
Ng-TEQ/m3 |
0.1 |
测定均值 |
1.3装置（单元）概况
根据使用方提供给新乡市双诚环保设备有限公司（设计方）的数据及设计方通过对氢氧化铝废料和有机废液的分析，另中农发考虑生产中还有部分有机废液（0.3吨/h)需要焚烧，结合我司的工程经验确定焚烧工艺单元有：一级废固/液流化床焚烧炉、迷宫除尘系统、二级焚烧炉、脱销装置.余热回收系统、尾气处理系统、供配电及控制系统等。整个系统工艺流程简单、实用、合理、可靠。
流化床焚烧炉具有很多优点：焚烧效率高、燃尽率高、适用焚烧的物料广泛、节约能源和用地。根据我公司以往的经验，很多企业都会有不同种类的其它废料，比如生化污泥、发酵菌渣、含有机物的无机盐、试剂瓶、包装物等均可以用流化床焚烧炉焚烧，并且焚烧效果良好。
1.4 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。
1.5 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。
1.6 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
|
焚烧项目 |
处理总量 |
设计处理量 |
设备数量 |
备注 |
|
废固 |
1.5T/H |
1.5T/H |
1套 |
固废焚烧 |
|
废液 |
0.3T/H |
0.3T/H |
一套 |
废液焚烧 |
2.2焚烧装置设计负荷及要求
操作弹性：60～110%；
运行时间：可间歇也可连续运行；
焚烧要求：达到《危险废物焚烧污染控制标准》GB 18484-2001 要求的标准。
3 热力学计算
3.1 热力计算依据
1）、根据使用方提供的参数，每小时进氢氧化铝废料1.5吨左右
氢氧化铝废料含有1.5%左右的有机物，有机物主要是2-甲基-6-乙基苯胺和 2，6-二乙基苯胺；含水分10%左右；氢氧化铝热解吸热1967.2kj/kg；氧化铝的比热按0.85kj/kg.k。
2）、根据使用方提供的参数，废液合计1771.55t/a，经过加权平均计算燃烧热按照30000kj/kg。设计按照300kg/h。
3.1.1 焚烧热力计算
1、废固在一级焚烧（温度为800℃）需要热量：
⑴水分需热：Q需1=4.2kj/(kg℃)*1500kg/h*0.1*（100-20℃）+2260kj/kg*1500kg/h*0.1+1.842 kj/kg·℃*1500kg/h*0.1*(800-100℃)=5.83*105kj/h
该水分烟气量按照烟道气计，即187Nm³/h
（2）废固中有机物完全焚烧产生烟道气450Nm³/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=450*1.205*1*775=4.2*105kj/h
（3）氢氧化铝分解成氧化铝和水吸热量：Q需3=1500*0.885*1967.2kj/kg=2.6*106kj/h
其中产生水蒸气459.5kg，该水蒸气温度从25℃升温到800℃需要热量：1.842 kj/kg·℃*459.5*775=6.6*105kj/h
其中产生氧化铝868kg，该固体温度从25℃升温到800℃需要热量：0.85kj/kg.k*868*775=5.72*105kj/h
以上需热：Q需=4.84*106kj/h
该部分产生烟道气572Nm³/h
一级焚烧固体需要天然气280Nm³/h，该天然气燃烧产生烟道气5320Nm³/h。
综上：一级焚烧固体需要天然气280Nm³/h，焚烧产生烟道气总量6529Nm³/h。
考虑到工厂运行成本，我们建议：将废液作为热源提供以上热量。废液焚烧放热：30000kj/kg*300=9*106kj/h，该废液燃烧产生烟道气4500Nm³/h左右，烟道气温度从25℃升温到800℃需要热量：4.2*106kj/h，加上之前的需热4.84*106kj/h，刚好热量平衡。烟道气总量5709Nm³/h但是，这样做的结果是废液中的不可燃残渣会影响氧化铝的纯度。
3.1.2 二级焚烧热力计算（按照废液焚烧提供热源计算）
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℃，考虑漏风因素取烟道气量6000Nm³/h需要热量：
Q需=2.92*106kj/h
考虑到热损失（考虑到热量损失，10%计）：3.21*106kj/h；
需天燃气量为：91.6Nm³/h。考虑天然气焚烧新产生烟道气需要热量，最终需要天然气190Nm³/h。新增烟道气3610Nm³/h，总烟道气(考虑漏风因素)9700Nm³/h.
3.1.3、 余热利用（按照废液焚烧提供热源计算）
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℃，随后进入急冷降温系统，降温除尘系统。
烟道气提供的能量：9700*1.01*1.205*（1100-600）=5.9*106kj/h，考虑到热量利用率和热量损失此热量可产生蒸汽量：2270kg/h，考虑到实际余热利用会高一些，余热锅炉按照3000kg/h设计.
3.2 热力计算结果
按废液焚烧平均量300kg/h、废料1500kg/h设计，根据实验结果，热力计算结果
|
焚烧阶段 |
项目 |
数值 |
单位 |
备注 |
|
一级焚烧 |
废液/固总量 |
300/1500 |
kg/h |
|
|
辅助燃料 |
40 |
m³/h |
天燃气（炉膛升温用） |
|
|
废固/液一级燃烧室烟气 |
5709 |
Nm3/h |
|
|
|
燃烧温度 |
800 |
℃ |
|
|
|
二级焚烧 |
二级燃烧室烟气 |
9700 |
Nm3/h |
|
|
燃烧温度 |
1100 |
℃ |
|
|
|
辅助燃料 |
190 |
Nm3/h |
天燃气 |
|
|
余热回收 |
进气温度 |
1100 |
℃ |
|
|
出气温度 |
600 |
℃ |
|
|
|
进气量 |
9700 |
Nm³/h |
|
|
|
产蒸汽量 |
3 |
t/h |
|
|
|
温度 |
150 |
℃ |
|
4 工艺流程说明
4.1工艺流程叙述
氢氧化铝废料先经过前期预干燥，后经螺旋输送机输送至流化床焚烧炉本体（一次燃烧室）进行焚烧；废液经高压雾化分布器喷如流化床焚烧炉体作为热源，使氢氧化铝物料中的有机物充分分解燃烧，氢氧化铝分解形成氧化铝进入迷宫沉降，经迷宫沉降室底部水冷降温和自动出料系统排出包装。燃烧产生的烟气则进入二次燃烧室进行高温焚烧；为保证二噁英的完全分解，二次焚烧装置设计的燃烧室内焚烧温度为1100℃，焚烧时间2秒以上，废气在高温下分解、氧化，生成CO2、H2O、NOx等。二次燃烧室出来的烟道气经脱硝装置后经余热锅炉、GG空气换热器、急冷降温、喷淋吸收，经过处理安全达标的烟气经过引风机由烟囱排放至大气，杜绝二次污染现象的产生。
4.2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、 焚烧炉运行中保证系统处于微负压状态，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
一次焚烧室焚烧温度：800度
二次焚烧室焚烧温度：1100度（保证二噁英完全分解）
烟气停留时间：≥2s
焚烧效率：≥99.9%
焚毁去除率；≥99.99%
6、 焚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10年以上。
9、 按规定做好防雷及静电接地。
4.3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，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。
焚烧炉工艺流程简图
焚烧炉设计计算参数
|
序号 |
项目 |
单位 |
数值 |
|
1 |
废液处理量 |
kg/h |
300 |
|
2 |
废固处理量 |
kg/h |
1500 |
|
3 |
燃烧室设计温度 |
℃ |
800 |
|
4 |
热损失 |
% |
10 |
|
5 |
天燃气 |
kg/h |
预热炉膛和点火时消耗 |
|
6 |
送风预热温度 |
℃ |
≥120 |
