一种高硫废气富燃装置及能源化利用方法与流程

本发明涉及高硫废气的利用方法，特别是含高浓度硫化物有机废气的无害化能源化回收处理方法。

背景技术：

含硫废气是许多工业反应过程中排放的有害废弃物，不仅对环境造成严重的污染，如处理不当，还有造成二次污染，是对环境、动植物人类都具有危害性的废气，因此，如何控制、处理或回收这类废气，并实现无害化、资源化处理，一直是人们十分关心的重大问题。作为煤炭清洁高效利用的主要途径，近年来煤化工在我国发展十分迅速，全国大部分地区都新上许多大型煤化工项目，而有关对环境的污染正是煤化工企业推广受限的主要原因。如在煤制天然气过程中，就会产生各种酸性废气，特别是低甲酸性气，含有极高的h2s浓度，有的高达几十万mg/m³，同时还含有其他各种有害物质及碳氢化合物，因此，具有一定的热值，被称为有机废气。这些酸性有机废气都需要进行无害化处置，否则将会污染大气环境，影响人们的身体健康。

目前应用较多的高硫有机废气处理技术包括吸附法、生物法、膜基吸收法、催化燃烧法等。吸附法使用吸附剂对废气进行吸收，适合低浓度、大风量的情况，而且为保证脱除效果，需要定期对吸附剂进行再生；生物法使用微生物将废气中的有机物最终分解为co2和h2o，该方法成本较低且工艺简单，但占地面积大，且可降解的有机物品种较少；膜基吸收法使用中空纤维微孔膜对废气中的有机物进行吸收，并转移到吸收剂中，整个工艺流程看似简单，效率高，但是对吸收剂有要求，需要无毒无害，而且在吸收的过程中需要膜两侧废气的压力大于吸收剂的压力，使整个过程持续有效；催化燃烧法可在消耗较少辅助燃料时将废气分解，缺点是催化剂费用较高，对二次污染物需要进一步处理，提高了整个工艺的处理成本。可见这些方法不同程度的存在成本较高，处理不够彻底，容易造成二次污染以及能源浪费等问题。

近年来，把高硫废气掺入锅炉燃烧开始引起人们的注意，但在实践中发现直接掺入锅炉燃烧，由于供氧不及时或局部缺氧，在燃烧早期或炉内局部位置会生成高浓度h2s和单质硫，结果导致锅炉受热面出现高温腐蚀，严重影响锅炉受热面的安全性，同时，尾部烟气脱硫系统中出现单质硫，直接影响到脱硫副产品及脱硫废液的处理，无法正常投入长期连续运行。因此，迫切需要开发一种高效低成本的高浓度含硫废气无害化资源化回收利用新技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种结构合理，高效低成本的高硫废气富燃装置及能源化利用方法。

这种高硫废气富燃装置，包括高硫废气喷枪、风道壳、环形风道、高硫废气入口和富氧或纯氧入口，所述高硫废气喷枪位于风道壳内，高硫废气喷枪与风道壳之间形成环形风道，高硫废气喷枪一端连接高硫废气入口，风道壳连接有富氧或纯氧入口。

作为优选：所述高硫废气喷枪位于风道壳的轴心线上。

作为优选：所述高硫废气喷枪与风道壳之间形成环形风道的距离为50mm-200mm之间。

作为优选：所述风道壳连接的富氧或纯氧入口为上下共两个。

作为优选：所述高硫废气喷枪的枪口与风道壳的出口平齐。

这种高硫废气富燃装置的能源化利用方法，包括如下步骤：

s1.高硫废气富燃装置安装在锅炉燃烧区域，高硫废气喷枪布置在燃烧器中心，

s2.废气由喷枪的入口通过喷枪进入炉内，在高硫废气喷枪的外围布置风道壳；

s3.富氧或纯氧由风道壳另一端的富氧或纯氧入口送入；形成富氧或纯氧环形风，一方面提供高硫废气分解及有机物燃烧所需要的氧气，另一方面在废气进入锅炉后，在废气周围形成一道环形的高速气膜，阻隔炉膛中的还原性气氛或惰性气体渗入废气射流中；

s4.高硫废气进入炉内后，在高温和富氧的环境下快速分解和燃烧，使废气中的硫化物和碳氢化物得到充分反应，转化为so2、co2和h2o等气相成分，并被锅炉尾部的净化装置吸收。

作为优选：s2中风道壳和高硫废气喷枪之间的间距根据燃烧器的容量大小确定，范围为50mm-200mm之间。

作为优选：s3中富氧浓度为25-90％体积浓度，其中90％以上为纯氧。

作为优选：s3中根据高硫废气热值的高低，富氧或纯氧温度范围为25-300℃。

作为优选：s3中环形风道的截面积尺寸根据富氧或纯氧的风速确定，风速在50-80m/s范围内，使环形风射流穿透到炉膛中心。

本发明的有益效果是:

(1)利用现有的设备，不需要新建，改造简单，只需要开孔或者利用原燃烧器的开孔，因此，实施周期短，成本低。

(2)由于锅炉(燃煤、燃气或燃油锅炉)炉内火焰温度高，使得高硫废气中硫化物分解彻底，且在炉内停留时间长，反应更加充分。

(3)采用富氧或纯氧，大幅度减轻或消除了还原性气氛，有效防止h2s或单质硫的产生，并且使分解和燃烧反应速度大大提高，此外，采用富氧或纯氧使反应产生的烟气量相对较少，对原锅炉及辅助设备的影响小，不需要对锅炉及辅助设备进行改造。

(4)只在废气喷枪周边供入富氧或纯氧，设备简单，节省投资成本，而且整个系统工艺简单易行，操作方便。

附图说明

图1为本发明的实施流程图。

图2为本发明的结构示意图。

附图标记说明：高硫废气喷枪1，风道壳2，环形风道3，高硫废气入口4，富氧或纯氧入口5。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

本发明的实施流程如图1和图2所示：图1中的高硫废气富燃装置安装在锅炉燃烧区域，高硫废气喷枪1布置在燃烧器中心，废气由高硫废气喷枪1的高硫废气入口4通过喷枪进入炉内，在喷枪的外围布置富氧或纯氧环形风道2，用来提供废气分解和燃烧所需要的富氧或纯氧，环形风道3和中心高硫废气喷枪1之间保持一定的间距3，富氧或纯氧由风道壳2另一端的两个入口5送入。

高硫废气进入炉内后，在高温和富氧的环境下快速分解和燃烧，使废气中的硫化物和碳氢化物得到充分反应，转化为so2、co2和h2o等气相成分，并被锅炉尾部的净化装置吸收。由于采用富氧和纯氧的助燃气体，确保高硫废气不会生成h2s和单质硫等更有危害的成分，同时生成的烟气量较采用空气助燃减少很多，对锅炉受热面及传热的影响，以及对锅炉辅助设备的影响均很小，不需要改造。由此最终实现了高浓度含硫废气的无害化、资源化、能源化回收利用。

本发明的技术要点是：

(1)利用煤化工企业自备的燃烧锅炉(燃煤、燃气或油锅炉等)，把高硫有机废气直接送入锅炉中，在高温和富氧环境下充分分解生成so2和h2o等物质，利用锅炉已有的脱硫设施脱除so2，实现高硫废气中有害物质的快速分解和热值的充分回收利用。

(2)高硫废气在锅炉里燃烧的最大问题是如氧气不足会很容易生成h2s，并析出单质s。前者会使锅炉受热器产生高温腐蚀，影响锅炉的安全和经济运行；后者会使锅炉尾部脱硫系统受到影响，造成脱硫产物品质下降，影响脱硫副产品的出售价格，甚至无法在市场上销售。针对上述问题，本发明核心技术是采用富氧或纯氧，在高硫废气进入炉膛时，在其周边形成高浓度氧气氛围，确保充足的氧化性气氛，使高硫废气中的硫化物绝大部分及时转化为so2，防止h2s和单质硫的产生。

本发明的具体技术方案：

(1)在锅炉上燃烧区域新开设高硫废气喷射孔，也可以利用锅炉上原有的燃烧器开孔，直接取代燃烧器开孔。

(2)在开孔中安置本实施例的高硫废气富燃装置，该装置包括中心的高硫废气喷枪1和外围的环形风道3。

(3)高硫废气分解或燃烧需要的氧气浓度十分重要，浓度越高越有利于废气的快速、彻底分解和燃烧，杜绝h2s和单质硫的生成。因此，富氧浓度一般为25-90％(体积浓度，其中90％以上为纯氧)。

(4)富氧或纯氧温度可以是常温，也可以根据高硫废气热值的高低，提高氧气温度，范围为25-300℃。

所述的高硫废气喷枪1为常用的低热值燃气喷嘴，根据热值、流量、入口压力大小可以在公开市场上购买。

所述的富氧或纯氧环形风一方面提供高硫废气分解及有机物燃烧所需要的氧气，另一方面在废气进入锅炉后，在废气周围形成一道环形的高速气膜，阻隔炉膛中的还原性气氛或惰性气体渗入废气射流中，使之不能形成h2s和单质硫，确保废气有充分的氧气进行化学反应。

所述的富氧或纯氧环形风的风速设计为高速50m/s-80m/s，以确保环形风射流能穿透到炉膛中心，确保高硫废气在有效的反应时间内都能起到作用。

所述的环形风道3出口的面积尺寸根据上述风速和所需要的风量确定。所述的风道壳2与中心高硫废气喷枪1的间距根据燃烧器容量及尺寸大小确定，一般为50mm-200mm。