一种低浓度含钠盐有机废液焚烧炉、焚烧系统及焚烧工艺的制作方法

本发明涉及精细化工和石油化工领域，特别涉及一种低浓度含钠盐有机废液焚烧炉、焚烧系统及焚烧工艺。

背景技术：

焚烧是化工厂处理有毒、有害废物的有效手段，焚烧反应是高温下的氧化热解反应。焚烧处理技术要求焚烧反应产生的高温气体必须快速冷却（激冷）以避免焚烧逆反应和副反应的发生。激冷的方法一般采取水激冷和废热锅炉快速冷却两种方法。对废物量小的焚烧装置，一般采取喷水激冷的方法，再处理废水；对废物处理量比较大的焚烧装置，一般采用废热锅炉快速冷却副产蒸汽的方法，提高焚烧装置运行的经济性。浓度低的有机废液，其焚烧过程需要补充大量的燃料，气化废液中的水，并使其达到焚烧温度。

对处理量比较大的含盐废液的焚烧后处理比较困难，尤其对含钠盐有机废液。如果不回收热量，将损失大量的热能，大大降低装置运行的经济性；如果回收热量，焚烧后产生的携带在烟气中熔融态、固态过氧化钠和其它无机钠盐将会附着在换热管壁上，形成“污垢层”，降低换热效率，缩短设备运行周期，甚至使设备无法运行。

技术实现要素：

本发明的目的是针对背景技术中存在的缺点和问题加以改进和创新，提供一种经济性好、稳定性强的回收废热副产蒸汽的含钠盐焚烧炉、焚烧系统及焚烧处理方法。

本发明的技术方案是构造一种低浓度含钠盐有机废液焚烧炉，包括燃烧器、立式顶烧焚烧室、第一过渡段、气固分离沉降室、π形对流室，所述燃烧器设置在焚烧室的顶部，焚烧室上部侧面设置有机废液及水蒸汽入口，焚烧室内相应处设置有机废液及水蒸汽分配器，位于燃烧器的下方，所述焚烧室的底部设置漏斗形的熔融态排渣口，所述π形对流室包括第一对流段、第二过渡段、第二对流段，所述沉降室设置在所述π形对流室的一脚即第一对流段的底部并连通，底部设置第一固态排渣口，沉降室的一侧通过第一过渡段与焚烧室的侧面连通，所述第一过渡段内设置第一蒸发器，沉降室内设置第二蒸发器，第一对流段和第二对流段内分别设置第三蒸发器和第四蒸发器，其中第三蒸发器位于沉降室的上方，且下方设置堵管，π形对流室的上部即第二过渡段内设置蒸气过热器，第四蒸发器的下方设置锅炉水预热器，所述第三蒸发器、蒸汽过热器和锅炉水预热器的相应处均设置有吹灰器，π形对流室的第二对流段底部设置第二固态排渣口，侧面设置焚烧烟气出口，位于锅炉水预热器下方。

所述的第三蒸发器和第四蒸发器均为立管式蒸发器，包括若干竖直的换热套管、换热管、套管集箱，套管集箱设置在换热套管上方，所述换热套管包括换热套管外管及其内部的换热套管内管，套管集箱包括套管集箱外管及其内部的套管集箱内管，所有换热套管内管的顶部连通套管集箱内管，底部开口，每个换热套管周围设置至少四根换热管，换热管的上端和下端分别连通换热套管外管内部的上、下两端，并连通套管集箱外管与套管集箱内管之间的空间，所述套管集箱内管设置有饱和锅炉水进口，套管集箱外管设置水、汽出口。

更优地，每根换热套管周围均匀设置六根换热管，换热套管呈方形阵列分布。

所述的焚烧炉内壁敷设衬里。

第一过渡段设置冷风保护水喷射器。

第三蒸发器、第四蒸发器中的换热套管外管下封头同管束或跨管束相连，减少震动。

本发明的另一技术方案是构造一种低浓度含钠盐有机液焚烧系统，包括焚烧炉、废液泵、气化器、电除尘器、引风机、烟囱和汽包，焚烧炉通过焚烧烟气出口与电除尘器、引风机和烟囱依次连接；

所述气化器包括有机废液入口、有机废液出口和有机废气出口，有机废液出口连接焚烧炉的有机废液及水蒸汽入口，有机废气出口通废液泵连接焚烧炉的燃烧器；

所述汽包设置在焚烧炉的上方，其上升管、下降管分别连接焚烧炉内的第一蒸发器、第二蒸发器、第三蒸发器、蒸汽过热器、第四蒸发器和锅炉水预热器，其蒸汽管连接蒸汽过热器，并通过蒸汽过热器连接气化器、燃烧器、吹灰器；

所述引风机为其上游的焚烧炉、电除尘器提供负压。

气化器和汽包通过焚烧炉的钢结构支撑。

本发明的再一技术方案是构造一种低浓度含钠盐有机废液焚烧工艺，其步骤包括：

①系统设置一台引风机，在微负压下操作；

②补充燃料由燃烧器进入，在焚烧室燃烧，用于焚烧炉开车时升温和正常操作时保证安全造作和提供辅助热量；

③低浓度含钠盐有机废液进入气化器，被焚烧烟气产生的过热蒸汽气化；

④在气化器中产生的饱和水蒸汽和轻组分有机废液气体均布进入微负压的已达到焚烧温度的焚烧室焚烧；

⑤在气化器中被浓缩的有机废液，通过废液泵送至燃烧器，被自产的过热蒸汽雾化后进入已达到焚烧温度的焚烧室焚烧；

⑥焚烧温度远高于过氧化钠熔点，使焚烧后的产生的无机钠盐全部转化为熔融态的过氧化钠；

⑦有机废液雾化后顶喷入炉，使焚烧生成的熔融态的过氧化钠液滴均匀弥散在焚烧后的高温气体中；顶喷气流（含过氧化钠液滴）和重力方向相同，有利于气液分离，避免液滴飞溅炉体内壁；

⑧改变气流方向，使气体从焚烧室侧壁排出，实现熔融态的过氧化钠液滴和气体分离；熔融态的过氧化钠液滴在焚烧室底部收集，自流排出焚烧室；

⑨焚烧室排出的烟气（含有熔融态过氧化钠液滴）配风冷却，喷水冷却并提供反应条件，把烟气温度降至低于碳酸钠的熔点和分解温度，促使熔融态过氧化钠液滴尽量多地转化为碳酸钠固体颗粒，再通过第一蒸发器进一步冷却；

⑩烟气（含固体碳酸钠颗粒和未转化的过氧化钠液滴）进入沉降室，烟气（含固体碳酸钠颗粒和未转化的过氧化钠液滴）降速、第二蒸发器冷却给烟气（含固体碳酸钠颗粒和未转化的过氧化钠液滴）进一步降温（使未转化成碳酸钠的过氧化钠液滴完全转化为固态）降速、沉降室顶部设置堵管，减小固体颗粒动能，更进一步气固分离；分离后的碳酸钠和过氧化钠固体颗粒从沉降室排出，沉降室管排设计为可维修和可快速更换结构；

⑪出沉降室的烟气（含固体碳酸钠微粒和过氧化钠微粒）进入π形对流室，通过第三蒸发器、蒸汽过热器、第四蒸发器、锅炉水预热器降温后送电除尘，对流室设置吹灰器、人孔，第三蒸发器、蒸汽过热器、第四蒸发器立式排管，蒸汽过热器正方形排管，用吹灰器或人工清除积在换热管表面的干灰（固体碳酸钠微粒和过氧化钠微粒），吹下的干灰一部分从沉降室排出，一部分从第二对流室底部排出，另一部分随烟气进入电除尘器；

⑫烟气（含固体碳酸钠微粒和过氧化钠微粒）进入电除尘器除尘后达标排放，除掉的尘（固体碳酸钠微粒和过氧化钠微粒）收集后排出电除尘器。

在其中一个实施例中，焚烧工艺中的温度控制如下：焚烧温度≥1100℃，焚烧后烟气≥1100℃，配风喷水冷却至650~700℃；副产蒸气沉降室烟气温度降至350~390℃；烟气出对流段温度200~250℃。

本发明的优点和有益效果：本发明将利用焚烧烟气自产的过热蒸汽气化有机废液中大部分的水和轻组分有机废液，把熔融液态排渣（过氧化钠）、过氧化钠转化碳酸钠、气固沉降分离、固体颗粒消动能沉降分离、设备（吹灰器）清灰、人工清垢等技术融合，延长设备检维修周期，使原本不能稳定操作的具有经济性的回收废热副产蒸汽的含钠盐焚烧处理方法变为可能。

本发明工艺流程简单，设备投资低，占地省，工艺过程安全可靠，不存在危险性的的工艺和设备。

第三蒸发器、第四蒸发器立式布置，使水、汽得以自然循环，降低了焚烧装置运行费用，其独特的换热管布置方式，提高了单位体积的寒热效率，降低了设备投资。

利用焚烧烟气自产的过热蒸汽气化有机废液中大部分的水和轻组分有机废液，降低了焚烧炉负荷，及大地降低了补充燃料使用量，大大提高了焚烧装置设备投资和装置运行的经济性。

附图说明

图1是一个实施例的结构示意图。

图2是第三蒸发器、第四蒸发器的换热管束部件图。

图3是第三蒸发器、第四蒸发器的换热管束布置图。

图4是另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被认为是“设置”在另一个元件上，它可以是直接设置或连接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文中所使用的所有的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。

实施例1

如图1所示，一种低浓度含钠盐有机废液焚烧炉1，包括燃烧器101、立式顶烧焚烧室102、第一过渡段103、气固分离沉降室104、π形对流室105，所述燃烧器101设置在焚烧室102的顶部，焚烧室102上部侧面设置有机废液及水蒸汽入口106，焚烧室102内相应处设置有机废液及水蒸汽分配器107，位于燃烧器101的下方，所述焚烧室102的底部设置漏斗形的熔融态排渣口108，所述π形对流室105包括第一对流段121、第二过渡段115、第二对流段122，所述沉降室104设置在所述π形对流室105的一脚即第一对流段121的底部并连通，底部设置第一固态排渣口109，沉降室104的一侧通过第一过渡段103与焚烧室102的侧面连通，所述第一过渡段103内设置第一蒸发器110，沉降室104内设置第二蒸发器111，第一对流段121和第二对流段122内分别设置第三蒸发器112和第四蒸发器113，其中第三蒸发器112位于沉降室104的上方，且下方设置堵管114，π形对流室105的上部即第二过渡段115内设置蒸气过热器116，第四蒸发器113的下方设置锅炉水预热器117，所述第三蒸发器112、蒸汽过热器116和锅炉水预热器117的相应处均设置有吹灰器118，π形对流室105的第二对流段122底部设置第二固态排渣口119，侧面设置焚烧烟气出口120，位于锅炉水预热器117下方。

如图2、3所示，所述的第三蒸发器112和第四蒸发器113均为立管式蒸发器，包括若干竖直的换热套管130、换热管131、套管集箱132，套管集箱132设置在换热套管130上方，所述换热套管130包括换热套管外管133及其内部的换热套管内管134，套管集箱132包括套管集箱外管135及其内部的套管集箱内管136，所有换热套管内管134的顶部连通套管集箱内管136，底部开口，每个换热套管130周围设置至少四根换热管131，换热管131的上端和下端分别连通换热套管外管133内部的上、下两端，并连通套管集箱外管135与套管集箱内管136之间的空间，所述套管集箱内管136设置有饱和锅炉水进口137，套管集箱外管设置水、汽出口138。

更优地，每根换热套管130周围均匀设置六根换热管131，换热套管130呈方形阵列分布。

所述的焚烧炉1内壁敷设衬里。

第一过渡段103设置冷风保护水喷射器。

第三蒸发器112、第四蒸发器113中的换热套管外管133下封头同管束或跨管束相连，减少震动。

实施例2

如图4所示，一种低浓度含钠盐有机液焚烧系统，包括焚烧炉1、废液泵2、气化器3、电除尘器4、引风机5、烟囱6和汽包7，焚烧炉1通过焚烧烟气出口120与电除尘器4、引风机5和烟囱6依次连接；

所述气化器3包括有机废液入口、有机废液出口和有机废气出口，有机废液出口连接焚烧炉1的有机废液及水蒸汽入口106，有机废气出口通废液泵2连接焚烧炉1的燃烧器101；

所述汽包7设置在焚烧炉1的上方，其上升管、下降管分别连接焚烧炉1内的第一蒸发器110、第二蒸发器111、第三蒸发器112、蒸汽过热器116、第四蒸发器113和锅炉水预热器117，其蒸汽管连接蒸汽过热器116，并通过蒸汽过热器116连接气化器3、燃烧器101、吹灰器118；

所述引风机5为其上游的焚烧炉1、电除尘器4提供负压。

利用焚烧炉钢结构支撑气化器和汽包，使整体结构紧凑，占地面积小。

实施例3

一种低浓度含钠盐有机废液焚烧工艺，利用实施例2所述的焚烧系统，其步骤包括：

①系统设置一台引风机，在微负压下操作；

②补充燃料由燃烧器101进入，在焚烧室102燃烧，用于焚烧炉1开车时升温和正常操作时保证安全造作和提供辅助热量；

③低浓度含钠盐有机废液进入气化器3，被焚烧烟气产生的过热蒸汽气化；

④在气化器3中产生的饱和水蒸汽和轻组分有机废液气体均布进入微负压的已达到焚烧温度的焚烧室102焚烧；

⑤在气化器3中被浓缩的有机废液，通过废液泵2送至燃烧器101，被自产的过热蒸汽雾化后进入已达到焚烧温度的焚烧室102焚烧；

⑥焚烧温度远高于过氧化钠熔点，使焚烧后的产生的无机钠盐全部转化为熔融态的过氧化钠；

⑦有机废液雾化后顶喷入炉，使焚烧生成的熔融态的过氧化钠液滴均匀弥散在焚烧后的高温气体中；顶喷气流（含过氧化钠液滴）和重力方向相同，有利于气液分离，避免液滴飞溅炉体内壁；

⑧改变气流方向，使气体从焚烧室102侧壁排出，实现熔融态的过氧化钠液滴和气体分离；熔融态的过氧化钠液滴在焚烧室10底部收集，自流排出焚烧室102；

⑨焚烧室排出的烟气（含有熔融态过氧化钠液滴）配风冷却，喷水冷却并提供反应条件，把烟气温度降至低于碳酸钠的熔点和分解温度，促使熔融态过氧化钠液滴尽量多地转化为碳酸钠固体颗粒，再通过第一蒸发器进一步冷却；

⑩烟气（含固体碳酸钠颗粒和未转化的过氧化钠液滴）进入沉降室，烟气（含固体碳酸钠颗粒和未转化的过氧化钠液滴）降速、第二蒸发器冷却给烟气（含固体碳酸钠颗粒和未转化的过氧化钠液滴）进一步降温（使未转化成碳酸钠的过氧化钠液滴完全转化为固态）降速、沉降室顶部设置堵管，减小固体颗粒动能，更进一步气固分离；分离后的碳酸钠和过氧化钠固体颗粒从沉降室排出，沉降室管排设计为可维修和可快速更换结构；

⑪出沉降室的烟气（含固体碳酸钠微粒和过氧化钠微粒）进入π形对流室，通过第三蒸发器、蒸汽过热器、第四蒸发器、锅炉水预热器降温后送电除尘，对流室设置吹灰器、人孔，第三蒸发器、蒸汽过热器、第四蒸发器立式排管，蒸汽过热器正方形排管，用吹灰器或人工清除积在换热管表面的干灰（固体碳酸钠微粒和过氧化钠微粒），吹下的干灰一部分从沉降室排出，一部分从第二对流室底部排出，另一部分随烟气进入电除尘器；

⑫烟气（含固体碳酸钠微粒和过氧化钠微粒）进入电除尘器除尘后达标排放，除掉的尘（固体碳酸钠微粒和过氧化钠微粒）收集后排出电除尘器。

在其中一个实施例中，焚烧工艺中的温度控制如下：焚烧温度≥1100℃，焚烧后烟气≥1100℃，配风喷水冷却至650~700℃；副产蒸气沉降室烟气温度降至350~390℃；烟气出对流段温度200~250℃。

本发明将利用焚烧烟气自产的过热蒸汽气化有机废液中大部分的水和轻组分有机废液，把熔融液态排渣（过氧化钠）、过氧化钠转化碳酸钠、气固沉降分离、固体颗粒消动能沉降分离、设备（吹灰器）清灰、人工清垢等技术融合，延长设备检维修周期，使原本不能稳定操作的具有经济性的回收废热副产蒸汽的含钠盐焚烧处理方法变为可能。

本发明工艺流程简单，设备投资低，占地省，工艺过程安全可靠，不存在危险性的的工艺和设备。

第三蒸发器、第四蒸发器立式布置，使水、汽得以自然循环，降低了焚烧装置运行费用，其独特的换热管布置方式，提高了单位体积的寒热效率，降低了设备投资。

利用焚烧烟气自产的过热蒸汽气化有机废液中大部分的水和轻组分有机废液，降低了焚烧炉负荷，及大地降低了补充燃料使用量，大大提高了焚烧装置设备投资和装置运行的经济性。

本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。