一種處理含氮廢氣、廢液的低氮氧化物焚燒裝置的制作方法

本實用新型屬于化學廢棄物焚燒技術領域，涉及一種用于減少氮氧化物生成的處理含氮廢氣、廢液的焚燒裝置。本實用新型涉及的焚燒裝置適用于石油化工、精細化工、煤化工、焦化等多種工業領域含氮廢氣、廢液的處理。

背景技術：

環境保護和節能減排是工業燃燒裝置的永恒課題。特別是當前隨著最新環保標準，如《GB 31570-2015石油煉制工業污染物排放標準》、《GB 31571-2015石油化學工業污染物排放標準》、《GB 16171-2012煉焦化學工業污染物排放標準》、《危險廢物焚燒污染物控制標準-征求意見稿》等標準的頒布和實施，對降低氮氧化物排放的要求更加嚴格。含氮廢氣、廢液是由化學工業產生的，如丙烯晴行業，或吡啶類農業原材料行業。針對此類含氮廢氣、廢液的處理，傳統的焚燒方式無法減少燃料型氮氧化物的生成，且目前在我國含氮廢氣、廢液的專用處理裝置的研發還不完善，對降低燃料型氮氧化物的形成還缺少有效的方法，因此需要開發新的焚燒理念和裝置。

從機理上講，工業燃燒裝置中氮氧化物的產生主要分兩大類，一類是熱力型，受溫度影響較大，當溫度超過1350℃時，氮氧化物生成量隨溫度的升高呈指數增長，且氮氧化物的生成正比于燃燒氛圍中氧氣濃度的二分之一次方；另一類是燃料型，即燃料中的氮元素以化合物的狀態存在，在燃燒過程中，含氮化合物中的氮元素呈自由基被釋放出來，并與氧氣結合生成氮氧化物，此燃料型氮氧化物的生成較難控制。目前減低氮氧化物的方法主要從兩方面入手，一是降低火焰的峰值溫度和氧分壓，比如比空氣分級、燃料分級和煙氣再循環等，二是對燃燒后的煙氣進行脫硝后處理，采用的方法有SNCR和SCR。

在諸多控制氮氧化物生成的技術中，空氣分級是最常用和經濟的一種。它通過控制燃燒區過量空氣系數α(即實際供給的氧氣質量與當量反應所需的理論氧氣質量的比率)，將用于燃燒的總空氣量沿整個燃燒區的主流方向分批供入，形成“多級”燃燒區，主燃燒區的α＜1，造成欠氧的還原性氣氛，抑制氮氧化物的生成，并有利于已經生成的氮氧化物分解還原，而最后一級中供入完全燃燒所需的其余空氣量，將燃料燃盡，保證燃燒效率。

煙氣外循環采用回抽燃燒后的部分煙氣重新進入燃燒裝置，來稀釋氧氣濃度和降低峰值溫度，從而減少含氮游離基團與氧原子結合的概率，進而降低氮氧化物生成量。

SNCR脫硝技術，即在合適的溫度區間，向含氮氧化物的煙氣中噴入氨水或尿素，使噴入介質釋放的自由基NH_i(i＝1,2,3)與NO反應生成N₂和水，從而降低煙氣中氮氧化物的濃度。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種用于減少氮氧化物生成，特別是燃料型氮氧化物生成的處理含氮廢氣、廢液的焚燒裝置。

實現本實用新型目的的技術方案：一種處理含氮廢氣、廢液的低氮氧化物焚燒裝置，其包括欠氧還原段，在欠氧還原段下游布置有處理第一產物流的一次急冷段，在一次急冷段下游布置有處理第二產物流的氧化段，在氧化段下游布置有處理第三產物流的二次急冷段，在二次急冷段下游布置有處理第四產物流的SNCR脫硝段，在SNCR脫硝段下游布置有回收第五產物流熱焓的余熱鍋爐；所述的欠氧還原段包括用于焚燒含氮廢物流的燃燒器；所述燃燒器上布置有一次助燃風入口、含氮廢氣流入口、含氮廢液流入口、燃料流入口；所述欠氧還原段上布置有水蒸汽入口，在欠氧還原段下游布置有第一產物流出口；在一次急冷段上游設有用于再循環煙氣的入口，在一次急冷段下游布置有第二產物流出口；在氧化段上游設有二次助燃風入口，在氧化段的起點處布置第二燃燒器；在氧化段上還設有三次助燃風入口、第二燃料流入口和不含氮廢物流入口；在氧化段下游布置有第三產物流出口；在二次急冷段上設有噴水入口，二次急冷段下游布置有第四產物流出口；在SNCR脫硝段上設有脫硝劑入口，在SNCR脫硝段下游布置有第五產物流出口；在余熱鍋爐上布置有第六產物流出口；在余熱鍋爐下游連接用于處理第六產物流的煙筒，在煙筒上布置有再循環煙氣的出口，再循環煙氣的出口連接再循環風機。

如上所述的一種處理含氮廢氣、廢液的低氮氧化物焚燒裝置，該焚燒裝置的欠氧還原段、一次急冷段、氧化段、二次急冷段、SNCR脫硝段、余熱鍋爐是各自獨立的爐體，各爐體之間串聯連接。

如上所述的一種處理含氮廢氣、廢液的低氮氧化物焚燒裝置，該焚燒裝置的欠氧還原段、一次急冷段、氧化段、二次急冷段、SNCR脫硝段、余熱鍋爐是一體的，即在一個焚燒爐內分為不同的段。

如上所述的一種處理含氮廢氣、廢液的低氮氧化物焚燒裝置，該焚燒裝置的二次急冷段、SNCR脫硝段和余熱鍋爐制成一體，為帶SNCR脫硝裝置的鍋爐。

如上所述的一種處理含氮廢氣、廢液的低氮氧化物焚燒裝置，其在欠氧還原段所述的一次助燃風入口連接用于調節一次助燃風風量的控制機構；含氮廢氣流入口連接用于調節廢氣量的控制機構；含氮廢液流入口連接用于調節廢液量的控制機構；燃料流入口連接用于調節燃料流量的控制機構；水蒸汽入口連接用于調節水蒸汽量的控制機構；在欠氧還原段末端設有分析儀一和溫度控制機構一，所述分析儀一能夠分析第一產物流中的非甲烷總烴含量或NO含量，并用于調節一次助燃風風量的控制機構、廢氣量的控制機構、廢液量的控制機構、燃料流量的控制機構和水蒸汽量的控制機構中的一種或多種，溫度控制機構一用于調節一次助燃風風量的控制機構和水蒸汽量的控制機構中的一種或兩種。在一次急冷段的再循環煙氣入口連接用于調節再循環煙氣量的控制機構；在一次急冷段的末端連接溫度控制機構二，溫度控制機構二用于調節再循環煙氣量的控制機構。在氧化段的二次助燃風入口連接用于調節二次助燃風流量的控制機構，三次助燃風入口連接用于調節三次助燃風風量的控制機構，第二燃料流入口連接用于調節第二燃料流量的控制機構，不含氮廢物流入口連接用于調節廢物流量的控制機構；在氧化段的末端連接分析儀二，分析儀二能夠分析第三產物流中的氧氣含量并且優先調節用于調節二次助燃風流量的控制機構，次選調節再循環煙氣量的控制機構，以及調節三次助燃風風量的控制機構、第二燃料流量的控制機構和廢物流量的控制機構。在二次急冷段的噴水入口連接用于調節噴水量的控制機構；二次急冷段的末端連接溫度控制機構三，溫度控制機構三用于調節噴水量的控制機構；在二次急冷段上布置有換熱裝置。在SNCR脫硝段的脫硝劑入口連接用于調節脫硝劑流量的控制機構；SNCR脫硝段的末端連接分析儀三，分析儀三能夠分析第五產物流中的NO含量，并用于調節脫硝劑流量的控制機構在余熱鍋爐的再循環煙氣出口上連接用于調節再循環煙氣流量的控制機構。

如上所述的一種處理含氮廢氣、廢液的低氮氧化物焚燒裝置，其在氧化段布置第二燃燒器，起到穩定引燃的作用，或通過第二燃燒器投入不含氮廢氣、廢液進行焚燒處理。

本實用新型的效果在于：本實用新型所述的一種處理含氮廢氣、廢液的低氮氧化物焚燒裝置，采用爐膛整體空氣分級燃燒和煙氣再循環、SNCR脫硝相結合的技術，能夠有效控制含氮廢氣、廢液等廢物燃燒過程中氮氧化物的生成，特別是能夠顯著抑制燃料型氮氧化物的生成，降低燃料合成物中氮生成氮氧化物的轉化率。

附圖說明

圖1本實用新型所述的一種處理含氮廢氣、廢液的低氮氧化物焚燒裝置示意圖。

圖2本實用新型所述的一種處理含氮廢氣、廢液的帶特種鍋爐的低氮氧化物焚燒裝置示意圖。

圖3本實用新型所述的一種處理含氮廢氣、廢液的低氮氧化物焚燒裝置的控制邏輯示意圖。

圖中：10.欠氧還原段；20.一次急冷段；30.氧化段；40.二次急冷段；50.SNCR脫硝段；60.余熱鍋爐；90.帶SNCR脫硝裝置的鍋爐；100.燃燒器；110..一次助燃風入口；120.含氮廢氣流入口；130.含氮廢液流入口；140.燃料流入口；150.水蒸汽入口；160.第一產物流出口；210.再循環煙氣的入口；220.第二產物流出口；310.二次助燃風入口；300.第二燃燒器；320.三次助燃風入口；330.第二燃料流入口；340.不含氮廢物流入口；350.第三產物流出口；410.噴水入口；420.第四產物流出口；510..脫硝劑入口；520.第五產物流出口；610.第六產物流出口；70.煙筒；710.再循環煙氣的出口；80.再循環風機；111.一次助燃風風量的控制機構；121.廢氣量的控制機構；131.廢液量的控制機構；141.燃料流量的控制機構；151.水蒸汽量的控制機構；170.分析儀一；180.溫度控制機構一；211.再循環煙氣量的控制機構；230.溫度控制機構二；311.二次助燃風流量的控制機構；321.三次助燃風風量的控制機構；331.第二燃料流量的控制機構；341.廢物流量的控制機構；360.分析儀二；411.噴水量的控制機構；430.溫度控制機構三；511.脫硝劑流量的控制機構；530.分析儀三。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本實用新型所述的一種處理含氮廢氣、廢液的低氮氧化物焚燒裝置作進一步描述。

如圖1和圖3所示，本實用新型所述的一種處理含氮廢氣、廢液的低氮氧化物焚燒裝置，該裝置包括欠氧還原段10，在欠氧還原段10下游布置有處理第一產物流的一次急冷段20，在一次急冷段20下游布置有處理第二產物流的氧化段30，在氧化段30下游布置有處理第三產物流的二次急冷段40，在二次急冷段40下游布置有處理第四產物流的SNCR脫硝段50，在SNCR脫硝段50下游布置有回收第五產物流熱焓的余熱鍋爐60。

所述的欠氧還原段10包括用于焚燒含氮廢物流的燃燒器100；所述燃燒器100上布置有一次助燃風入口110、含氮廢氣流入口120、含氮廢液流入口130、燃料流入口140；所述欠氧還原段10上布置有水蒸汽入口150，在欠氧還原段10下游布置有第一產物流出口160。所述的一次助燃風入口110連接用于調節一次助燃風風量的控制機構111；含氮廢氣流入口120連接用于調節廢氣量的控制機構121；含氮廢液流入口130連接用于調節廢液量的控制機構131；燃料流入口140連接用于調節燃料流量的控制機構141；水蒸汽入口150連接用于調節水蒸汽量的控制機構151；在欠氧還原段10末端設有分析儀一170和溫度控制機構一180，所述分析儀一170能夠分析第一產物流中的非甲烷總烴含量或NO含量，并用于調節一次助燃風風量的控制機構111、廢氣量的控制機構121、廢液量的控制機構131、燃料流量的控制機構141和水蒸汽量的控制機構151中的一種或多種，溫度控制機構一180用于調節一次助燃風風量的控制機構111和水蒸汽量的控制機構151中的一種或兩種。

在一次急冷段20上游設有用于再循環煙氣的入口210，在一次急冷段20下游布置有第二產物流出口220。所述的再循環煙氣入口210連接用于調節再循環煙氣量的控制機構211；在一次急冷段20的末端連接溫度控制機構二230，溫度控制機構二230用于調節再循環煙氣量的控制機構211。

在氧化段30上游設有二次助燃風入口310，在氧化段30的起點處布置第二燃燒器300；在氧化段30上還設有三次助燃風入口320、第二燃料流入口330和不含氮廢物流入口340；在氧化段30下游布置有第三產物流出口350。所述的二次助燃風入口310連接用于調節二次助燃風流量的控制機構311，三次助燃風入口320連接用于調節三次助燃風風量的控制機構321，第二燃料流入口330連接用于調節第二燃料流量的控制機構331，不含氮廢物流入口340連接用于調節廢物流量的控制機構341；在氧化段30的末端連接分析儀二360，分析儀二360能夠分析第三產物流中的氧氣含量并且優先調節用于調節二次助燃風流量的控制機構311，次選調節再循環煙氣量的控制機構211，以及調節三次助燃風風量的控制機構321、第二燃料流量的控制機構331和廢物流量的控制機構341。

在二次急冷段40上設有噴水入口410，二次急冷段40下游布置有第四產物流出口420。所述的噴水入口410連接用于調節噴水量的控制機構411；二次急冷段40的末端連接溫度控制機構三430，溫度控制機構三430用于調節噴水量的控制機構411；在二次急冷段40上布置有換熱裝置。

在SNCR脫硝段50上設有脫硝劑入口510，在SNCR脫硝段50下游布置有第五產物流出口520。所述的脫硝劑入口510連接用于調節脫硝劑流量的控制機構511；SNCR脫硝段50的末端連接分析儀三530，分析儀三530能夠分析第五產物流中的NO含量，并用于調節脫硝劑流量的控制機構511。

在余熱鍋爐60上布置有第六產物流出口610；在余熱鍋爐60下游連接用于處理第六產物流的煙筒70，在煙筒70上布置有再循環煙氣的出口710，再循環煙氣的出口710連接再循環風機80。所述的再循環煙氣出口710上連接用于調節再循環煙氣流量的控制機構211。

本實施例中欠氧還原段10、一次急冷段20、氧化段30、二次急冷段40、SNCR脫硝段50、余熱鍋爐60可以是一體的，即在一個焚燒爐內分為不同的段。

如圖1和圖3所示，采用實施例1所述裝置的處理含氮廢氣、廢液的低氮氧化物焚燒方法，其包括如下步驟

(a)第一焚燒步驟：欠氧焚燒

在欠氧還原段10使含氮的廢氣、廢液物流和燃料流在一定條件下與一次助燃風反應，所述一次助燃風中的氧相對于所述廢物流和燃料流中的可燃組分為亞化學當量量，形成欠氧環境，由此產生第一產物流；基于對所述第一產物流的分析，調節上述各物料流中的一種或多種，使反應區總的過量空氣系數控制在0.6-1.0之間(例如：0.65、0.85或0.95)；焚燒溫度控制在1000℃-1600℃之間(例如：1100℃、1300℃或1500℃)；第一產物流在欠氧還原段10的停留時間控制在0.5s-2.0s之間(例如：0.8s、1.2s或1.6s)，越難于焚燒的含氮廢物流，停留時間應越長。

在欠氧條件下，由于沒有足夠的氧與所述廢氣、廢液等廢物流中的氮元素結合，廢物流中的氮元素傾向于與氫、碳等反應，轉化成NH_i(i＝1,2,3)、HCN等還原性中間產物，這些還原性中間產物與部分已產生的氮氧化物繼續反應，生成氮氣，最終使大部分氮元素轉化成氮氣，生成少量的NO。

在欠氧條件一定的情況下，可選的噴入水蒸氣用來調節爐膛的焚燒溫度，避免超過耐火襯里的極限溫度。

(b)第二焚燒步驟：一次急冷

在一次急冷段20采用低溫循環煙氣對第一產物流進行急冷，從而產生第二產物流，且確保急冷后的煙氣溫度在800℃-1000℃之間(例如：800℃、900℃或1000℃)，以滿足在充足氧氣條件下能夠再次點燃；

(c)第三焚燒步驟：過氧焚燒

在氧化段30第二產物流與氧氣大于化學當量量的二次助燃風反應，使可燃組分燃盡，保證燃燒效率，由此產生第三產物流；調節二次助燃風供入量，控制第三產物流含氧量在6％-10％之間(例如：6％、7％或9％)，最高不超10％；氧化段30焚燒溫度控制在850℃-1250℃之間(例如：950℃、1000℃或1150℃)，最高不超1300℃；

在氧化段30可選的布置第二燃燒器，起到穩定引燃的作用，或通過第二燃燒器投入不含氮廢氣、廢液進行焚燒處理；

(d)第四焚燒步驟：二次急冷

在二次急冷段40采用介質直接接觸，噴水對第三產物流進行急速冷卻，從而產生第四產物流；或采用介質間接接觸，換熱裝置對第三產物流進行降溫，從而產生第四產物流；第四產物流溫度在900℃-1000℃之間(例如：900℃、950℃或1000℃)；

(e)第五焚燒步驟：SNCR脫硝

在SNCR脫硝段50，采用脫硝劑和第四產物流在直接接觸的條件下進行反應，產生第五產物流；氨硝比控制在(1.2～1.6):1之間(例如：1.2:1、1.4:1或1.6:1)；脫銷效率可達30％-50％。

(f)第六焚燒步驟：余熱回收

采用余熱鍋爐60回收第五產物流熱焓，產生第六產物流。

本實施例中所述的含氮的廢氣、廢液物流可以全是廢氣，也可以全是廢液，或是廢氣和廢液的混合物。所述的含氮的廢氣、廢液物流可分別通過燃燒器100進入、欠氧還原段10錐段進入或欠氧還原段10中部進入。

實施例2

與實施例1的不同之處在于，欠氧還原段10、一次急冷段20、氧化段30、二次急冷段40、SNCR脫硝段50、余熱鍋爐60是各自獨立的爐體，各爐體之間串聯連接。

實施例3

與實施例1的不同之處在于，如圖2所示，該焚燒裝置的二次急冷段40、SNCR脫硝段50和余熱鍋爐60制成一體，為帶SNCR脫硝裝置的鍋爐90。

本部分描述僅僅是為了詳細說明本實用新型提供的技術方案，具體的描述順序和用語不應當形成對本實用新型保護范圍的任何限制。本實用新型不限于本具體實施方式，本領域的普通技術人員不經過創造性勞動，所作出的種種變換，均落在本實用新型的保護范圍之中。