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废气焚烧炉的设计探讨

       在促进工业高速发展的同时努力实现节能减排,维护人类生存的良好生态氛围,是构筑和谐社会的应有之义,也是一项重要的民生工程。随着工业化的发展,各种生产系统排除的废气、废渣、废液增多,公害污染日益严重。
       对于有害废物的净化可以采取不同的方法,如机械法、吸附法、化学法及高温焚烧法等,各种处理方法都各有其优缺点和适用范围,焚烧法由于其工艺系统的配置面积不大,运行费用低廉,净化效果好以及循环利用程度高等特点,在工艺生产和环境保护领域受到了普遍的重视,下面笔者仅就设计废气焚烧炉过程中需注意的几个方面进行了探讨。
1、废气焚烧的基本条件
       为了确定某个工艺过程中产生的废气是否能够采用焚烧的办法进行净化,首先大家必须从焚烧的基本条件进行分析。笔者认为,废气焚烧的基本条件包括焚烧温度、停留时间和空气需要量三要素。焚烧温度。焚烧温度指废气中有害组分在高温下氧化分解以至破坏所需要达到的温度。焚烧温度不同于着火温度(燃点),它比着火温度高出许多,是炉衬材料选材及炉衬厚度设计的重要依据。一般而言,提高焚烧温度有利于废气中有害成分的分解破坏。但是,过高的焚烧温度不仅会对炉衬材料的选择和工艺厚度提出更高的要求,增加燃料消耗和环保费用,更会增加焚烧产物中氧化氮的组分含量上升,造成二次污染
    合适的焚烧温度是在一定的停留时间下通过实验的方法确定的,在生产实践中,决定多数有机废气的焚烧温度范围在800°C一1100°C左右,通常设计选择在800°C-900°C
    停留时间停留时间指有害组分在焚烧温度下,发生分解燃烧、转化为无害组分所需要消耗的时间停留时间直接影响焚烧的完善程度,是决定炉膛容积尺寸的重要依据。
    停留时间对于废气焚烧而言,并非越氏越好囚为设计的停留时间过氏,小仅会造成炉体的结构过于庞大,增加炉体的占地面积和构筑成本,而且叮能会造成炉膛温度小够,使焚烧小能完全
    废气在炉内的停留时间是山多方面的囚素决定的在路体设计过程中,应该通过小实验的方法来确定停留时间,但是,应对实验确定的停留时间留有余量,一般为1. 2~1. 5倍对于上业中产生的一般废气,停留时间通常在1~2秒
    空气需要量。焚烧的空气量是否充足,将直接影响焚烧的完善程度过多的过剩空气将加大燃料的消耗量,造成不必要的环保开支,过少的过剩空气将使燃烧小能充分进行,使燃烧产物小能达标排放因此,应控制适当的空气过剩量
    过剩空气量视焚烧物种类小同而进行小同的选择一般而言,应根据废气燃烧所需空气量的大小,取2%的过剩空气系数。
2废气焚烧炉的设计要点
    废气焚烧炉是废气处理的关键设备废气焚烧炉的设计原则是保证炉膛内能够实现足够的焚烧温度和停留时间,确保焚烧产物能够达标排放。
2. 1焚烧炉炉膛尺寸的确定
    废气焚烧炉的炉膛尺寸卞要是有燃烧时的容积热强度和废气焚烧是在高温炉膛内所需的停留时间两个囚素决定的。在设计时,应当先按照炉膛允许的热强度来确定炉膛尺寸,然后再根据废气焚烧所需要停留的时间进行校正废气容积热强度值一般可取(20-25} X 104kcal/ (m³·h},较合适的数据应根据小同的物料、炉型等因素、参照生产实践确定。
2.2焚烧炉燃烧装置与炉膛结构的布置
    由于气体燃料燃烧速度较快,所以通常叮以将燃烧烧嘴和废气设计在同一燃烧室中。设计中应避免冷的废气直接进入燃烧点火区域,否则会导致点火区的温度下降燃烧条件变差,影响废气的燃烧当焚烧具有相同热值的废气时,只需要补充少量的燃料如果有叮能,可选择组合式燃烧器,燃烧器既叮以做烧嘴,又可以做废气喷嘴使用,这样一方面可以改善气流的接触状况另一方而也使炉体结构史加集约紧凑。
2. 3炉衬材料的选用
    炉衬材料首先应根据炉膛温度高低选用能承受焚烧温度的耐火材料和隔热材料,同时应考虑焚烧废气对炉衬的腐蚀性乃货材料按照其耐酸碱程度可以分为三种:对酸性抗耐能力较强的酸性耐火砖,如硅砖,对碱性抗耐能力较强的碱性耐火砖如镁铝砖、镁砖、自云石质砖,对酸碱抗耐效果均小错的中性耐火砖如粘土砖、高铝砖、刚玉砖、碳化硅砖及碳块等按照其
比重分,耐火材料分为轻质砖和重质砖:轻质砖气孔率高,抗渣性差,机械强度低,稳定性差,而重质砖则与之相反对于1200°C以下的炉膛温度,在一般情况下,选用重质粘土砖即叮,其荷重软化温度叮以达到1350°C,并且造价也相对较低但是,如果焚烧炉采用架空设计,则需选用轻质耐火
砖或者纤维折叠块,以减轻炉体重量、降低钢构架建造成本,增加美观度焚烧炉衬在处理废气的过程中,小叮避免的会有腐蚀和损坏的情况发生,囚此,设计中应考虑更换炉衬的操作方便,通常情况下,每2-3年就需要更换炉衬。
2.4焚烧炉炉衬结构的设计
    焚烧炉炉衬结构除要考虑承受高温及抗腐蚀以外,还要考虑炉衬支托架、锚固件以及钢板材料的耐热和耐腐蚀性,以及合理的炉衬厚度等。为了改善和解决钢板腐蚀问题,叫一以在钢板内壁涂刷耐高温及抗腐蚀的涂料,衬里的砌筑采用多层交错膨胀缝处用相应耐火度的耐火纤维填塞以防比有腐蚀性的废气渗出。
2.5炉温检测和控制系统
    温度自动控制是利用测温仪表与自动化装置组成的一个自动控制系统来实现的。通常要求炉温控制在给定的数值上。该系统卞要山调节对象(炉温)、检测元件(测温仪表)、调节器和实行器组成如果山于外界囚素使炉温偏离指定温度,则通过检测元件(感温元件和相应仪表),将实际温度值传送到调节器中的比较机构和设定值进行比较,比较后的偏差信号送入调节
机构调节机构根据偏差值的大小,输入信号给实行器,实行器根据信号改变燃烧装置输入的能量,使其实际温度与给定温度的偏差逐步缩小到零。
2.6燃烧装置及其排布
    焚烧炉的燃烧装置应满足以下基本要求:所提供的能量能够保证废气叮燃物的完个燃烧,燃烧过程稳定,能保证连续供热,火焰的方向、外形满足炉型及上艺要求,结构简单,使用维护方便山于废气组分较为复杂、多变,尤其是当废气中含有易爆组分时,采用预混烧嘴很小安个,因此多数情况下废气焚烧用的烧嘴是外混式结构,为了改善废气和空气混合情况,可以采用强制通风,使混入的废气、空气有激烈湍动,以加强相互的扩散,达到充分接触、迅速燃烧的目的同时,采用多燃烧装置设计时,燃烧装置应交错布置,尽叮能保证炉膛的温度均匀。
3、结语
    以上粗略先容了废气焚烧炉的上作基本条件和各部组件的选用依据,对废气焚烧炉的设计选型具有一定的参照作用。一个设计合理的废气焚烧炉,对于上业废气的达标排放至关重要,也会给上业节能带来新的思路。


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