有機(jī)廢液噴槍霧化形式的應(yīng)用

繆樹輝 廖鵬 秦家濤(新疆藍(lán)山屯河能源有限公司，新疆 奇臺 831800)

0 引言

從化工生產(chǎn)車間產(chǎn)生的焦油廢液以及火炬廢液通過各自工藝管道進(jìn)入焚燒單元界區(qū)后在有機(jī)廢液儲罐中存儲。正常工況運(yùn)行時(shí)需要伴燒一定量的柴油形成穩(wěn)定熱源，在該熱源下有機(jī)廢液進(jìn)入焚燒爐進(jìn)行高溫燃燒后氧化分解為水、二氧化碳和固體渣等無害物質(zhì)。該裝置處理的廢液主要包括4種來源，有機(jī)廢液1為化工生產(chǎn)車間關(guān)鍵反應(yīng)生成的焦油副產(chǎn)物，正常流量為3200kg/h，連續(xù)進(jìn)行排放，主要組分包含水40%，有機(jī)物含量60%；廢液2為化工生產(chǎn)車間排放槽排放液，最大流量為1800kg/h，間歇性排放，主要組分包含水46.8%，有機(jī)物含量53.2%；廢液3為化工生產(chǎn)車間第三排放槽排放液，最大流量為1800kg/h，間歇性排放，主要組分包含水9%，有機(jī)物含量91%；廢液4為化工生產(chǎn)車間火炬分離液，最大流量為3600kg/h，間歇性排放，主要組分包含水54.5%，有機(jī)物含量45.5%。以上四種廢液分別使用單獨(dú)的管道輸送系統(tǒng)至有機(jī)廢液儲罐進(jìn)行暫存。

廢液中主要成分為含 C、H、O的有機(jī)物，含鹽量相對比較大。廢液為高粘度物料，輸送過程中容易發(fā)生低溫凝結(jié)，有機(jī)廢液罐內(nèi)部及管道設(shè)計(jì)蒸汽伴熱系統(tǒng)。高溫焚燒產(chǎn)生的煙氣主要是N2、O2、CO2、H2O和NOx[1]，煙氣中含鹽量較高。本焚燒裝置處理的廢液中含有無機(jī)鈉鹽。為了保護(hù)環(huán)境，對排放的廢液采用焚燒處理的方法進(jìn)行無害化處理。焚燒爐裝置排放煙氣的溫度應(yīng)滿足規(guī)定的節(jié)能達(dá)標(biāo)要求，排入大氣的煙氣應(yīng)達(dá)到GB 18484—2015《危險(xiǎn)廢物焚燒污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》征求意見稿。

廢液焚燒裝置接收的有機(jī)廢液主要為化工生產(chǎn)車間所產(chǎn)生有組織排放及部分零散有機(jī)廢液，有機(jī)廢液均為高熱值且無法自行燃燒的產(chǎn)物，必須使用廢液噴槍將其霧化后形成霧狀液膜通過天然氣長明燈點(diǎn)燃柴油或其他輔助燃料伴燒進(jìn)行焚燒處理。根據(jù)物料的特點(diǎn)，有機(jī)廢液的燃燒采用風(fēng)機(jī)燃燒的要求進(jìn)行燃燒，將總助燃風(fēng)分為一次助燃風(fēng)、二次助燃風(fēng)和底部助燃風(fēng)。

有機(jī)廢液、柴油連同助燃風(fēng)首先進(jìn)入燃燒器進(jìn)行燃燒，產(chǎn)生的高溫?zé)煔庵翣t體中部隨之引入二次風(fēng)強(qiáng)烈混合，在爐膛內(nèi)達(dá)到完全燃盡，實(shí)現(xiàn)安全、可靠、有效的燃燒和氧化廢液中的可燃成分，同時(shí)通過控制風(fēng)量分配。最大限度的減少NOx的生成。

1 有機(jī)廢液噴槍霧化形式改變前后的使用情況

1.1 原設(shè)計(jì)有機(jī)廢液噴槍霧化形式-介質(zhì)霧化

原設(shè)計(jì)中焚燒單元有機(jī)廢液儲罐中儲存的有機(jī)廢液通過有機(jī)廢液循環(huán)泵進(jìn)行自循環(huán)后將廢液混合均勻由廢液增壓泵輸送至燃燒器部位經(jīng)霧化噴槍送至焚燒爐膛燃燒室進(jìn)行燃燒，但是此霧化噴槍設(shè)計(jì)為介質(zhì)(蒸汽)霧化的形式。其原理是霧化噴嘴依靠一定壓力的氣體(蒸汽)形成高速氣流，使蒸汽與有機(jī)廢液之間形成很高的相對速度以達(dá)到霧化的目的。優(yōu)點(diǎn)是可以在有機(jī)廢液壓力較低的情況下獲得良好的霧化效果，并且工作狀況可以在較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。但是應(yīng)用在焚燒單元中也存在一定的弊端：

(1)當(dāng)使用中壓蒸汽作為霧化介質(zhì)對有機(jī)廢液噴槍霧化進(jìn)行處理廢液時(shí)每噸有機(jī)廢液每小時(shí)需消耗50kg/h的中亞蒸汽，導(dǎo)致原有機(jī)廢液總含水量提高5%，抑制了焚燒爐燃燒的溫度，不利用焚燒爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行，也不利于有機(jī)廢液的完全燃燒；

(2)對焚燒爐整體的運(yùn)行溫度降低，不能滿足焚燒爐的正常運(yùn)行，為了提高爐膛溫度達(dá)到工藝運(yùn)行要求，對應(yīng)增加輔助燃燒物質(zhì)柴油伴燒的消耗量，增加了有機(jī)廢液的處理成本；

(3)使用蒸汽作為霧化介質(zhì)進(jìn)行有機(jī)廢液霧化處理的過程時(shí)，由于霧化的中壓蒸汽50kg/h的水蒸氣進(jìn)入燃燒器，導(dǎo)致燃燒器內(nèi)部火焰檢測強(qiáng)度不穩(wěn)定，因火焰強(qiáng)度的穩(wěn)定性直接引入焚燒爐的停車連鎖系統(tǒng)，火焰強(qiáng)度的不穩(wěn)定會導(dǎo)致焚燒單元連鎖跳車事件；

(4)使用蒸汽霧化噴槍處理有機(jī)廢液的過程中每處理1t有機(jī)廢液匹配消耗50kg中壓蒸汽，從而增加了有機(jī)廢液的處理成本，不利于裝置經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行。

1.2 更改有機(jī)廢液噴槍霧化形式-機(jī)械霧化

將原有的介質(zhì)霧化的有機(jī)廢液噴槍改為機(jī)械霧化有機(jī)廢液噴槍，機(jī)械霧化主要是靠有機(jī)液體在壓差作用下產(chǎn)生的高速射流使自身霧化，因此噴嘴可分為直射式噴嘴和離心式噴嘴。直射式霧化和離心式霧化也可稱為壓力霧化。離心式噴嘴是利用高壓介質(zhì)經(jīng)旋流裝置產(chǎn)生的離心力產(chǎn)生液膜，被空氣破碎而霧化。離心式霧化的效果優(yōu)于直射式霧化，但是它同樣需要較高的壓力，因此應(yīng)用條件有所限制。經(jīng)查閱相關(guān)資料得出有機(jī)廢液的輸送泵屬于多級高速泵，其出口壓力可達(dá)2.0MPa，而離心式霧化噴嘴的最低壓力要求為0.8MPa，所以有機(jī)廢液的輸送壓力能滿足機(jī)械式霧化噴槍配有離心式噴嘴的壓力要求，選用機(jī)械噴槍進(jìn)行試驗(yàn)，經(jīng)過更換有機(jī)廢液噴槍后連續(xù)運(yùn)行試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)利用機(jī)械霧化噴槍焚燒有機(jī)廢液時(shí)焚燒爐爐膛溫度、柴油伴燒量、火焰檢測強(qiáng)度以及布袋壓差等指標(biāo)均于介質(zhì)(蒸汽)霧化噴槍的運(yùn)行指標(biāo)并且創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

2 有機(jī)廢液噴槍介質(zhì)霧化與機(jī)械霧化對焚燒單元運(yùn)行的影響

焚燒爐運(yùn)行在同等負(fù)荷下不受其他因素的干擾，其有機(jī)廢液含水量、進(jìn)料量以及輔助燃料和公輔系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下改變有機(jī)廢液噴槍霧化形式后對爐膛內(nèi)的溫度的影響。

由圖1的對照曲線得出：在有機(jī)廢液含水量、進(jìn)料量以及輔助燃料和公輔系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下，有機(jī)廢液焚燒前將介質(zhì)(蒸汽)霧化形式改變?yōu)闄C(jī)械霧化形式，調(diào)整有機(jī)廢液輸送泵出口壓力持續(xù)穩(wěn)定在0.8MPa以上，使得有機(jī)廢液在高壓狀態(tài)下進(jìn)入燃燒器形成穩(wěn)定的液膜遇長明燈及助燃風(fēng)有效結(jié)合，可以提高焚燒爐爐膛的燃燒效率，使得焚燒爐爐膛內(nèi)溫度同比穩(wěn)定增長，更有利于有機(jī)廢液的氧化分解并提高焚燒爐整體的運(yùn)行效率。

圖1 有廢液噴槍霧化形式改變前后爐膛溫度對照曲線

焚燒爐運(yùn)行在同等負(fù)荷下不受其他因素的干擾，其有機(jī)廢液含水量、進(jìn)料量以及輔助燃料和公輔系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下改變有機(jī)廢液噴槍霧化形式后對伴燒物質(zhì)柴油投加量的影響。

由圖2的對照曲線得出：有機(jī)廢液含水量不變、進(jìn)料量不變、爐膛溫度以及其他外在因素均穩(wěn)定的情況下，有機(jī)廢液焚燒前將介質(zhì)(蒸汽)霧化形式改變?yōu)闄C(jī)械霧化形式可以減少焚燒爐有機(jī)廢液焚燒過程中伴燒物質(zhì)柴油使用量的消耗，在伴燒柴油量消耗降低時(shí)不會影響焚燒爐的運(yùn)行狀態(tài)的前提下能有效控制廢液處理過程中的的單位成本，從而降低焚燒爐整體的運(yùn)行成本，提高裝置運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。

焚燒爐運(yùn)行在同等負(fù)荷下不受其他因素的干擾，其有機(jī)廢液含水量、進(jìn)料量以及輔助燃料和公輔系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下改變有機(jī)廢液噴槍霧化形式后對燃燒室火焰強(qiáng)度以及穩(wěn)定性的影響。

圖2 有廢液噴槍霧化形式改變前后柴油伴燒量對照曲線

由圖3的對照曲線得出：有機(jī)廢液含水量不變、進(jìn)料量不變、爐膛溫度以及其他外在因素均穩(wěn)定的情況下，有機(jī)廢液焚燒前將介質(zhì)(蒸汽)霧化形式改變?yōu)闄C(jī)械霧化形式可有效的提高火焰檢測強(qiáng)度的穩(wěn)定性，使得火焰檢測強(qiáng)度更加穩(wěn)定，避免了由于火焰檢測強(qiáng)度不穩(wěn)定導(dǎo)致火焰檢測檢不穩(wěn)定連鎖停機(jī)的事件，保障了焚燒爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

圖3 有廢液噴槍霧化形式改變前后火焰強(qiáng)度對照曲線

焚燒爐運(yùn)行在同等負(fù)荷下不受其他因素的干擾，其有機(jī)廢液含水量、進(jìn)料量以及輔助燃料和公輔系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下改變有機(jī)廢液噴槍霧化形式后焚燒爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益的影響。

由現(xiàn)場實(shí)際改造數(shù)據(jù)測算將有機(jī)廢液噴槍霧化形式由介質(zhì)霧化(蒸汽霧化)改為機(jī)械霧化時(shí)節(jié)約中壓蒸汽200kg/h,按照中壓蒸汽成本價(jià)格核算，每日處理有機(jī)廢液節(jié)約中壓蒸汽的成本約為288元，年經(jīng)濟(jì)收益約為10萬元左右，為焚燒爐運(yùn)行過程中降低了處理成本并且創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié)語

有機(jī)廢液噴槍霧化形式直接影響焚燒爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行周期和有機(jī)廢液處理成本，將有機(jī)廢液噴槍霧化形式由介質(zhì)(蒸汽)霧化改變?yōu)闄C(jī)械霧化進(jìn)行處理時(shí)，能有效提高焚燒爐的穩(wěn)定燃燒狀態(tài)，降低焚燒爐有機(jī)廢液的處理成本并創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)效益。