CN207527606U - 一种高温焚烧法处理丙烯腈废水的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种高温焚烧法处理丙烯腈废水的系统。其中，辅助燃料燃烧器位于焚烧炉顶部，焚烧炉一侧上部设有废液喷嘴一和废液喷嘴二，中部为环形喷嘴入口一和环形喷嘴入口二；焚烧炉另一侧顶部设有顶部入口、上部设有上部入口、中部设有中部环形管道入口、下部设有下部入口；助燃空气通过助燃风机经助燃空气预热器预热后，送入顶部入口、上部入口、中部环形管道入口、下部入口，实现分级配风；焚烧炉底部内设置SNCR脱硝装置；冷却风机连接焚烧炉底部；余热锅炉的烟气入口与焚烧炉出口直接相连，余热锅炉的烟气出口与省煤器连接。本实用新型实现丙烯腈废水中的有害物质高温氧化分解，有害物质去除率达99.99％以上，完全满足环保指标要求。
Description
技术领域
本实用新型属于化工有机废水处理环保技术领域，具体涉及一种高温焚烧法处理丙烯腈废水的系统。
背景技术
丙烯腈废水主要来自丙烯腈生产、ABS塑料生产、硫胺装置生产的废水，含有较多的污染物，如丙烯腈、乙腈、氢氰酸、重组分(聚合物)、硫酸铵、碳酸钠及催化剂粉末等。丙烯腈废水成分复杂，毒性较大，且含硫酸铵、含盐，处理难度巨大，需综合考虑氮氧化物排放、硫腐蚀、盐腐蚀，以及能量合理利用，所以更为复杂的处理工艺及系统才能满足要求。
此废水目前常用的工业处理方法包括：生物法、湿式催化氧化法、高温焚烧法。
生物脱氮法利用微生物脱除废水中氮氧化物，通过硝化、反硝化作用将氮氧化物转化为N2安全排放大气。但反应速率慢、处理量低，且废水中丙烯腈对厌氧菌毒性较强，大规模工业应用处理效果并不理想。
湿式催化氧化法对高有机物含量废水的处理十分有效，具有较高的实用价值。丙烯腈废水在高温高压下，维持液相状态时通入空气，在催化剂作用下可实现彻底的氧化分解，生成无毒无害物质。但对于设备材质要求高，投资大，条件苛刻，前景虽可观，尚存发展和完善之处。
高温焚烧法流程简单、高效，对丙烯腈废水流量及组分波动适应性强，可以实现丙烯腈废水中有害物质的彻底氧化分解，但废水中含有的N元素、S元素和助燃空气中含有的大量N2，燃烧后会产生NOx和SOx，形成二次污染，增加环保处理的成本，且高温燃烧后的高温废气直接排入大气，造成能源浪费。
发明内容
本实用新型的目的在于：针对丙烯腈废水中含氮、含硫、含尘、不易处理的特性，提供一种高效、节能、环境友好的高温焚烧系统处理丙烯腈废水。本实用新型所述丙烯腈废水来自丙烯腈生产、ABS生产废水，还包括丙烯腈副产硫胺装置生产废水，硫酸铵废水高温焚烧同时产生NOx和SOx，工艺及系统不仅考虑脱氮，还要脱硫。
实现本实用新型目的的技术方案：一种高温焚烧法处理丙烯腈废水的系统，该系统包括焚烧炉，辅助燃料燃烧器位于焚烧炉顶部，焚烧炉一侧上部设有废液喷嘴一和废液喷嘴二，中部为环形喷嘴入口一和环形喷嘴入口二；焚烧炉另一侧顶部设有顶部入口、上部设有上部入口、中部设有中部环形管道入口、下部设有下部入口；助燃风机连接助燃空气-蒸汽换热器，助燃空气通过助燃风机经助燃空气预热器预热后，送入顶部入口、上部入口、中部环形管道入口、下部入口，实现分级配风；焚烧炉底部内设置SNCR脱硝装置；冷却风机连接焚烧炉底部，冷却空气通过冷却风机输送至焚烧炉和SNCR脱硝装置；余热锅炉的烟气入口与焚烧炉出口直接相连，余热锅炉的烟气出口与省煤器连接，锅炉给水预热器连接省煤器的锅炉给水入口，锅炉给水经锅炉给水预热器进入余热锅炉，余热锅炉的蒸汽出口连接蒸汽分气缸，蒸汽分气缸的蒸汽出口与助燃空气-蒸汽换热器蒸汽入口连接。
如上所述的一种高温焚烧法处理丙烯腈废水的系统，该系统还包括静电除尘器，所述静电除尘器一端与省煤器出口相连，一端与引风机相连；引风机另一端与急冷碱洗复合塔连接，急冷碱洗复合塔上串接有循环泵。
如上所述的一种高温焚烧法处理丙烯腈废水的系统，该系统还包括烟囱，所述烟囱与急冷碱洗复合塔经管道相连，排出处理后的洁净尾气。
如上所述的一种高温焚烧法处理丙烯腈废水的系统，其所述的丙烯腈废水包括丙烯腈C3H3N、乙腈C2H3N、氢氰HCN，均带有氰根-CN，燃烧后产生NO、NO2。
如上所述的一种高温焚烧法处理丙烯腈废水的系统，其所述焚烧炉为负压操作。
如上所述的一种高温焚烧法处理丙烯腈废水的系统，其所述的废液喷嘴一、废液喷嘴二、中部环形喷嘴入口一和环形喷嘴入口一将丙烯腈废水经压缩雾化成小雾滴后均匀喷入焚烧炉。
本实用新型的显著效果在于：
本实用新型高温焚烧法处理丙烯腈废水的系统实现了丙烯腈废水中的有害物质如丙烯腈、乙腈、氢氰酸以及非甲烷烃类的高温氧化分解，有害物质去除率达99.99％以上。本实用新型所述的高温焚烧法处理丙烯腈废水的系统实现烟气脱氮、脱硫、除尘，完全满足环保指标要求，是一种环境友好的处理丙烯腈废水工艺及系统。
本实用新型所述的高温焚烧法处理丙烯腈废水的系统实现了废水中有毒有害物质的氧化分解，同时避免焚烧过程产生NOX的二次污染，NOX的排放小于150mg/m3，静电除尘器脱除烟尘，尘含量小于20mg/m3，急冷碱洗复合塔急冷同时脱硫，硫含量小于50mg/m3，指标均优于环保排放要求，烟气达标排放。
本实用新型适用于丙烯腈装置产生的丙烯腈废水的无害化处理，克服了传统高温焚烧处理方法的高能耗的缺点以及湿式催化氧化法的局限性，具有流程简单、操作及维护方便、可行性强、环保、高效等特点。
附图说明
图1为本实用新型所述的一种高温焚烧法处理丙烯腈废水的系统示意图；
图中：1.焚烧炉；2.辅助燃料燃烧器；3.SNCR脱硝装置；4.余热锅炉；5.省煤器；6.锅炉给水换热器；7.助燃空气-蒸汽换热器；8.助燃风机；9.冷却风机；10.蒸汽分气缸；11.静电除尘器；12.引风机；13.急冷碱洗复合塔；14.循环泵；15.烟囱；16.废液喷嘴一；17.废液喷嘴二；18.环形喷嘴入口一；19.环形喷嘴入口二；20.顶部入口；21.上部入口；22.中部环形管道入口；23.下部入口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型所述的一种高温焚烧法处理丙烯腈废水的系统作进一步描述。
如图1所示，本实用新型所述的一种高温焚烧法处理丙烯腈废水的系统，其包括焚烧炉1，辅助燃料燃烧器2位于焚烧炉1顶部，焚烧炉1一侧上部设有废液喷嘴一16和废液喷嘴二17，中部为环形喷嘴入口一18和环形喷嘴入口二19；
焚烧炉1另一侧顶部设有顶部入口20、上部设有上部入口21、中部设有中部环形管道入口22、下部设有下部入口23；
助燃风机8连接助燃空气-蒸汽换热器7，助燃空气通过助燃风机8经助燃空气预热器7预热后，送入顶部入口20、上部入口21、中部环形管道入口22、下部入口23，实现分级配风；
焚烧炉1底部内设置SNCR脱硝装置3；冷却风机9连接焚烧炉1底部，冷却空气通过冷却风机9输送至焚烧炉1和SNCR脱硝装置3；
余热锅炉4的烟气入口与焚烧炉1出口直接相连，余热锅炉4的烟气出口与省煤器5连接，锅炉给水预热器6连接省煤器5的锅炉给水入口，锅炉给水经锅炉给水预热器6进入余热锅炉4，余热锅炉4的蒸汽出口连接蒸汽分气缸10，蒸汽分气缸10的蒸汽出口与助燃空气-蒸汽换热器7蒸汽入口连接。
静电除尘器11一端与省煤器5出口相连，一端与引风机12相连；引风机12另一端与急冷碱洗复合塔13连接，急冷碱洗复合塔13上串接有循环泵14。烟囱15与急冷碱洗复合塔13经管道相连，排出处理后的洁净尾气。
采用上述系统的高温焚烧法处理丙烯腈废水的方法，其包括以下步骤：
步骤一：助燃空气通过助燃风机8输送至助燃空气预热器7中进行预热，预热温度为150～300℃(例如：150℃、220℃或300℃)，预热后的助燃空气分别输送至焚烧炉1的顶部入口20、上部入口21、中部环形管道入口22、下部入口23，实现分级配风；通过调节辅助燃料燃烧器2中燃料流量来调节焚烧炉1温度，通过调节废液喷嘴一16、废液喷嘴二17、中部环形喷嘴入口一18和环形喷嘴入口一19控制丙烯腈废水与来自顶部入口20、上部入口21、中部环形管道入口22的助燃空气的比例来维持焚烧炉1的还原性气氛，通过控制下部入口23助燃空气流量来保证焚烧炉1内过氧，使废水燃烧完全；通过调节冷却风机9输送冷却空气的流量来降低焚烧炉1冷却段的温度；
步骤二：锅炉给水与省煤器5中高温烟气换热，通过锅炉给水预热器6进行预热，预热温度需高于烟气酸露点30～50℃(例如：30℃、40℃或50℃)，而后进入余热锅炉4；余热锅炉4产生的蒸汽通过管道进入蒸汽分气缸10，蒸汽分气缸10的蒸汽进入助燃空气-蒸汽换热器7与助燃空气换热；
步骤三：丙烯腈废水进入焚烧炉1内高温焚烧，焚烧温度为850～1300℃(例如：850℃、1000℃或1300℃)；焚烧炉1为负压操作；然后在焚烧炉内设置的SNCR脱硝装置3与脱硝介质NH3脱硝，脱硝前被掺入冷却空气降至900～1000℃(例如：900℃、950℃或1000℃)；
步骤四：步骤三产生的高温烟气依次通过余热锅炉4、省煤器5，烟气温度降低至150～300℃(例如：150℃、220℃或300℃)；
步骤五，步骤四降温后烟气通过由省煤器5进入静电除尘器11除尘；
步骤六，步骤五除尘后烟气通过引风机12经烟道进入急冷碱洗复合塔13，烟气脱硫同时温度降低至50～150℃(例如：50℃、100℃或150℃)后，通过烟囱15直接排放入大气。
本实用新型所述的丙烯腈废水包括丙烯腈C3H3N、乙腈C2H3N、氢氰HCN，均带有氰根-CN，燃烧后产生NO、NO2。所述的废液喷嘴一16、废液喷嘴二17、中部环形喷嘴入口一18和环形喷嘴入口一19将丙烯腈废水经压缩雾化成小雾滴后均匀喷入焚烧炉1。步骤三中包括SNCR脱硝的步骤，SNCR脱硝的脱硝介质NH3发生如下反应：
4C3H3N+15O2→12CO2+2N2+6H2O
2C3H3N+9O2→6CO2+NO+NO2+3H2O
4C2H3N+11O2→8CO2+2N2+6H2O
2C2H3N+7O2→4CO2+NO+NO2+3H2O
4HCN+5O2→4CO2+2N2+2H2O
2HCN+4O2→2CO2+NO+NO2+H2O
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
4NH3+2NO+2O2→3N2+6H2O
8NH3+6NO2→7N2+12H2O
本实用新型所述的高温焚烧法处理丙烯腈废水的系统充分回收烟气热量，设置余热锅炉回收高温烟气热量产生工厂需要的蒸汽并降低烟气温度。为了保证省煤器不发生腐蚀，利用高温烟气热量通过锅炉给水预热器将锅炉给水预热，使得锅炉给水预热温度高于省煤器炉管外壁烟气的露点温度。利用产出的蒸汽通过助燃空气预热器对助燃空气进行预热，实现对能源的利用，节约燃料。本实用新型所述的高温焚烧法处理丙烯腈废水的系统采用负压操作。经除尘后烟气被引风机抽出，送至急冷碱洗复合塔。本实用新型所述的高温焚烧法处理丙烯腈废水的系统通过急冷碱洗复合塔脱硫，使烟气与循环吸收液逆向接触，实现烟气的急冷降温与脱硫的目的。经过急冷塔和吸收塔后，烟气中SO2被吸收，可以满足烟气达标排放，直接由烟囱排放。循环吸收液达到浓度上限后定期排出。
待处理的丙烯腈废水的组成及状态参数如下：
焚烧后的烟气组成如下：
| 主要产物成分 | 产物含量 | 单位 |
| N2 | 97250 | kg/h |
| O2 | 16708 | kg/h |
| CO2 | 9836 | kg/h |
| H2O | 15537 | kg/h |
| NOx | 1.412 | kg/h |
| Particles | 26.377 | kg/h |
| SOx | 115.15 | kg/h |
经静电除尘后的烟气组成如下：
急冷碱洗复合塔脱硫后的烟气组成如下：
| 主要产物成分 | 产物含量 | 单位 |
| N2 | 97250 | kg/h |
| O2 | 16708 | kg/h |
| CO2 | 9836 | kg/h |
| H2O | 15537 | kg/h |
| NOx | 1.412 | kg/h |
| Particles | 0.001 | kg/h |
| SOx | 0.001 | kg/h |
实验结果及分析：由上述实验数据可知，NOX的排放小于150mg/m3，静电除尘器脱除烟尘，尘含量小于20mg/m3，急冷碱洗复合塔急冷同时脱硫，硫含量小于50mg/m3，指标均优于环保排放要求，烟气达标排放。
Claims (6)
1.一种高温焚烧法处理丙烯腈废水的系统，其特征在于：该系统包括焚烧炉(1)，辅助燃料燃烧器(2)位于焚烧炉(1)顶部，焚烧炉(1)一侧上部设有废液喷嘴一(16)和废液喷嘴二(17)，中部为环形喷嘴入口一(18)和环形喷嘴入口二(19)；
焚烧炉(1)另一侧顶部设有顶部入口(20)、上部设有上部入口(21)、中部设有中部环形管道入口(22)、下部设有下部入口(23)；
助燃风机(8)连接助燃空气-蒸汽换热器(7)，助燃空气通过助燃风机(8)经助燃空气-蒸汽换热器(7)预热后，送入顶部入口(20)、上部入口(21)、中部环形管道入口(22)、下部入口(23)，实现分级配风；
焚烧炉(1)底部内设置SNCR脱硝装置(3)；冷却风机(9)连接焚烧炉(1)底部，冷却空气通过冷却风机(9)输送至焚烧炉(1)和SNCR脱硝装置(3)；
余热锅炉(4)的烟气入口与焚烧炉(1)出口直接相连，余热锅炉(4)的烟气出口与省煤器(5)连接，锅炉给水预热器(6)连接省煤器(5)的锅炉给水入口，锅炉给水经锅炉给水预热器(6)进入余热锅炉(4)，余热锅炉(4)的蒸汽出口连接蒸汽分气缸(10)，蒸汽分气缸(10)的蒸汽出口与助燃空气-蒸汽换热器(7)蒸汽入口连接。
2.根据权利要求1所述的一种高温焚烧法处理丙烯腈废水的系统，其特征在于：该系统还包括静电除尘器(11)，所述静电除尘器(11)一端与省煤器(5)出口相连，一端与引风机(12)相连；引风机(12)另一端与急冷碱洗复合塔(13)连接，急冷碱洗复合塔(13)上串接有循环泵(14)。
3.根据权利要求2所述的一种高温焚烧法处理丙烯腈废水的系统，其特征在于：该系统还包括烟囱(15)，所述烟囱(15)与急冷碱洗复合塔(13)经管道相连，排出处理后的洁净尾气。
4.根据权利要求1所述的一种高温焚烧法处理丙烯腈废水的系统，其特征在于：所述的丙烯腈废水包括丙烯腈C3H3N、乙腈C2H3N、氢氰HCN，均带有氰根-CN，燃烧后产生NO、NO2。
5.根据权利要求1所述的一种高温焚烧法处理丙烯腈废水的系统，其特征在于：所述焚烧炉(1)为负压操作。
6.根据权利要求1所述的一种高温焚烧法处理丙烯腈废水的系统，其特征在于：所述的废液喷嘴一(16)、废液喷嘴二(17)、中部环形喷嘴入口一(18)和环形喷嘴入口二(19)将丙烯腈废水经压缩雾化成小雾滴后均匀喷入焚烧炉(1)。
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