浅谈石油化工有机废物焚烧炉

浅谈石油化工有机废物焚烧炉

一、石化行业有机废物处理的现状

目前在国外用焚烧方式处理废物十分普遍，采用的焚烧系统也是多种多样，一般都具有热能回收、烟气处理或者焚烧残渣处理系统。在我国的一些石化企业也逐步增设一些废物焚烧设施，但是由于种种原因，这些设施的运行状况基本都不怎么理想。经分析调查：投资高，运行费用高是制约这些设施正常运行的主要因素，进而也影响了焚烧技术的发展。但是从其高效快捷、适应性广泛以及对环境危害小的特点来看，焚烧技术未来的发展前景是非常乐观的，尤其对石化行业产生较多种类及数量的废物而言，焚烧是一种较为可行的途径。

二、焚烧炉主要系统

焚烧炉是通过焚烧使废物中的有机成分彻底氧化分解，以达到减少废物体积、最大限度的消除有毒有害物质、回收可利用的能源和保护环境的一种设备。

整套焚烧处理系统大致可以分为助燃系统、焚烧系统、尾气处理系统、电控系统。当然一般焚烧炉成套装置还会配余热回收系统。

1、焚烧炉助燃系统

助燃系统的主要设备就是燃烧器。其作用是点火开炉和辅助有机废物燃烧(当废物的热值较低时，不能维持自身燃烧，就需要燃烧器辅助燃烧)。一般采用天然气作为燃烧器的主燃料。天然气和空气在燃烧头内混合燃烧。可以通过调节参与燃烧的空气量和燃烧头的位置等来获得最佳的燃烧参数，使有机废物充分燃烧，达到排放标准。

燃烧器具有全自动管理燃烧程序、火焰自动检测、判断、故障提示等功能和火焰强度大，燃烧稳定，安全性能好、功率调整大等特点。

2、焚烧炉焚烧系统

焚烧炉的焚烧系统主要是由耐火材料、保温材料、绝热材料砌筑在炉排上部的腔体，外部包以钢板防止烟气泄漏、以及保证炉体表面温度小于80O C。炉膛一般分为一次燃烧室、二次燃烧室。有机物在一次燃烧室充分燃烧，在二次燃烧室里与二次进入的空气混合降温，保证后续余热锅炉的安全运行。

3、焚烧炉尾气处理系统

焚烧炉焚烧产生的烟气往往含有颗粒粉尘，需要做净化处理。一般采用的是离心式除尘器：旋风分离器。集尘系统一般由集尘圆筒、倒锥和排气风管组成。

集尘系统工作原理：焚烧产生的含有颗粒粉尘的烟气在引风机的吸力作用下到达旋风除尘器。旋风除尘器利用离心降落原理从气流中分离出颗粒粉尘。旋风分离器上半部分为圆锥形，当含尘气体从圆筒上侧的进气管的切线方向进入时，获得旋转逆动。烟气从圆顶排气管排出，粉尘颗粒自圆锥形底落入集尘圆筒中。

4、焚烧炉电控系统

电控系统主要集中在配电柜。主要包括：全套设备的供电主电源、电台设备的分供电控开关；全套设备和单台设备的启停控制以及保护回路、报警；操作面板等。基本采用集中控制。当然也有些设备为了操作观察的方便设置在现场控制。

电控系统对燃烧室的燃烧温度进行闭环控制，对供氧量进行闭环控制，保证了对不同的物料，在不同的燃烧过程中的优化控制，从而保证了物料的充分燃烧和排出烟气的质量。

三、焚烧炉的设计

废物焚烧炉设计的基本原则，是使废物在炉膛内按规定的焚烧温度和足够的停留时间，达到完全燃烧。这就要求选择适宜的炉床，合理设计炉膛的形状和尺寸，增加废物与氧气接触的机会，使废物在焚烧过程中，水气易于蒸发、加速燃烧，以及控制空气及燃烧气体的流速及流向，使气体得以均匀混合。现分别从下面几个部分考虑焚烧炉的设计。

1、炉型

在选择炉型时，首先应看所选择炉型的燃烧型态（控气式或过氧燃烧式）是否适合所处理的所有废物的性质。一般来说，过氧燃烧式焚烧炉较适合焚烧不易燃性废物或燃烧性较稳定的废物，如木屑、垃圾、纸类等；而控气式焚烧炉较适合焚烧易燃性废物，如塑料、橡胶与高分子石化废料等；机械炉排焚烧炉适用于城市垃圾的处理，而旋转窑焚烧炉适宜处理危险废物。此外，还必须考虑燃烧室结构及气流模式、送风方式、搅拌性能好坏、是否会产生短流或底灰易被扰动等因素。焚烧炉中气流的走向取决于焚烧炉的类型和废物的特性。

多膛式焚烧炉的取向与流化床焚烧炉一样，通常是垂直向上燃烧的；

回转窑焚烧炉通常是向斜下方向燃烧；

多燃烧室焚烧炉的燃烧方向一般是水平向的；

液体喷射式焚烧炉、废气焚烧炉及其他圆柱型的焚烧炉可取任意方向，

具体形式取决于待焚烧的废物形态及性质。当燃烧产物中含有盐类时，宜采用垂直向下或下斜向燃烧的设计类型，以便于从系统中清除盐分。

焚烧炉的炉体可为圆柱形、正方形或长方形的容器。旋风式和螺旋燃烧室焚烧炉采用圆柱形的设计方案；液体喷射炉、废气焚烧炉及多燃烧室焚烧炉虽然既可以采用正方形也可以采用长方形的设计，但是圆柱形燃烧室仍是较好的结构形式。将耐火的顶部设计成正方形或长方形往往是非常困难的。大型焚烧炉二次燃烧室多为直立式圆筒或长方体，顶端装有紧急排放烟囱，中、小型焚烧炉二次燃烧室则多为水平圆筒形。

2、送风方式

就单燃烧室焚烧炉而言，助燃空气的送风方式可分为炉床上送风和炉床下送风两种，一般加入超量空气100％~300%，即空气比在2.0~4.0之间。

对于两段式控气焚烧炉，在第一燃烧室内加入70％~80％理论空气量，在第二燃烧室内补足空气量至理论空气量的140％~200％。因第一燃烧室中是缺氧燃烧，故增加空气流量会提高燃烧温度；但第二燃烧室中是超氧燃烧，增加空气流量则会降低燃烧温度。二次空气多由两侧喷入，以加速室内空气混合及湍流度。

从理论上讲强制通风系统与吸风系统差别很小。吸风系统的优点是可以避免焚烧烟气外漏，但是由于系统中常含有焚烧产生的酸性气体，必须考虑设备的腐蚀间题。

3、炉膛尺寸的确定

废物焚烧炉炉膛尺寸主要是由燃烧室允许的容积热强度和废物焚烧时在高温炉膛内所需的停留时间两个因素决定的。通常的做法是按炉膛允许热强度来决定炉膛尺寸，然后按废物焚烧所必须的停留时间加以校核。

考虑到废物焚烧时既要保证燃烧完全，还要保证废物中有害组分在炉内一定的停留时间，因此在选取容积热强度值时要比一般燃料燃烧室低一些。

炉排式焚烧炉或炉床式焚烧炉的燃烧室（即炉膛）尺寸，要适应各种炉排及炉床的特殊要求。首先应按照炉排或炉床的面积热负荷（QR）或机械燃烧强度（Qf）来决定燃烧室截面尺寸，然后再按燃烧室容积热负荷（Qv）来决定炉膛高度。燃烧室容积热负荷一般为(40~100)×104kJ/(m3h)，取决于炉型和废物类型，当计算所得容积过小时应适当放大，以便于炉子的砌筑、安装和检修。

关于废物焚烧炉炉膛尺寸的大小，即允许容积热强度值的高低，与被焚烧的废物种类、热值、燃烧装置的型式及炉内燃烧上况等因素有关。如果燃烧装置的燃烧效率较高，炉内燃烧温度较高，则可取较高的允许热强度值；反之则取较低值。以上所提供的数值是对一般情况而言，较合宜的数据将根据不同的物料、炉型等因素参照生产