一种含氮有机废物的焚烧系统及焚烧方法与流程

本发明涉及一种含氮有机废物的焚烧系统及焚烧方法，涉及含氮有机废物焚烧，尤其涉及用于去除焦油、重沸物并节能的含氮废物的焚烧系统及焚烧方法。

背景技术：

1、精细化工是当今世界化学工业发展的战略重点之一，也是我国石化产业高质量发展的重点领域和重要方向，具有技术密集程度高、产品附加值高、利润率水平较高等特点。国内精细化工行业每年的产值规模在4万亿～5万亿元，形成了产品门类较为齐全的产业体系。

2、随着行业的快速发展，精细化工带来的问题也日益凸显：化学法生产1千克精细化学品平均产生5～50千克副产物，一些精细化工产品的生产会产生含氮有机废液和含氮有机废气，含氮有机废液中含有有机重沸物和焦油，含氮有机废液、含氮有机废气属于危险废弃物，直接排放将导致环境严重污染。

3、焚烧是化工厂处理有毒、有害废物的最有效手段，现有的焚烧方法在焚烧含氮有机废液和含氮有机废气时，或者单独采用传统焚烧炉焚烧，或者单独采用等离子发生器焚烧。由于含氮有机废液中的重沸物和焦油较难焚烧分解，含氮有机废液和含氮有机废气直接进传统焚烧炉焚烧，焚烧温度往往选择的很高，不但设备投资大、成本高，而且含氮有机废物中的焦油、重沸物仍然处理不完全；而采用等离子发生器焚烧方法，虽然易于处理掉含氮有机废液中的焦油、重沸物和含氮有机废气，但仅靠等离子发生器焚烧需要很高的温度，电消耗量很高；且含氮有机废液和含氮有机废气在焚烧后会产生大量的热能，但上述单独焚烧的方式没有利用上述热能，造成了资源的浪费。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题至少之一，本技术提供一种含氮有机废物的焚烧系统及焚烧方法，克服了现有技术的缺陷。

2、所述一种含氮有机废物的焚烧系统具体为：

3、一种含氮有机废物的焚烧系统，所述含氮有机废物包括含焦油和重沸物的含氮有机废液或者含焦油和重沸物的含氮有机废液和含氮有机废气，

4、所述焚烧系统包括一段焚烧室、等离子发生器、二段焚烧室、带氮气入口的高温引射器、裂解气分配室、裂解气分配阀、引风机、烟气处理装置和烟囱，其中：

5、所述一段焚烧室上设置有一段焚烧室入口、含氮废液入口、一段焚烧空气入口、一段焚烧室燃烧空气旋风分配器、一段焚烧室出口，所述含氮废液入口设置有废液枪，所述含氮有机废液经所述废液枪雾化后呈雾状气流进入所述一段焚烧室，所述一段焚烧空气入口连接一段焚烧室燃烧空气旋风分配器；

6、所述等离子发生器上设置有氮气充入口、空气入口、粗裂解气入口、含氮有机废气充入口、等离子发生器下端出口；

7、所述二段焚烧室上设置有二段焚烧室入口、裂解气分配器、二段焚烧室燃烧空气旋风分配器、二段焚烧空气入口、二段焚烧室底部侧出口，所述二段焚烧空气入口连接所述二段焚烧室燃烧空气旋风分配器；

8、所述一段焚烧室出口连通所述高温引射器，所述高温引射器通过粗裂解气管连通所述等离子发生器的所述粗裂解气入口，所述等离子发生器下端出口连通所述裂解气分配室的上端，所述裂解气分配室的下端通过所述裂解气分配阀连通所述一段焚烧室入口，所述裂解气分配室通过裂解气管连通所述二段焚烧室入口，所述二段焚烧室底部侧出口连通所述烟气处理装置，所述引风机设置在所述烟气处理装置和所述烟囱之间，将经所述烟气处理装置处理后的烟气抽送到烟囱，并通过烟囱排出。

9、通过采用上述技术方案，将传统焚烧炉与等离子发生器相结合，充分利用二者各自的优点而克服各自的缺点：采用一段焚烧室不完全焚烧，再等离子发生器深度裂解和二段焚烧室高温焚烧，不但能够通过等离子发生器充分分解难分解的焦油和重沸物，还可以充分利用含氮废液一段焚烧后的热量和含氮废气焚烧的热量供给等离子发生器，可大大降低等离子发生器的用电量，节省能源、运行经济性好；通过一段焚烧室、等离子发生器和二段焚烧室，对含氮废物的焚烧时间长、焚烧彻底，形成仅含有微量氮氧化物的焚烧烟气；通过设置一段焚烧室燃烧空气旋风分配器、二段焚烧室燃烧空气旋风分配器，可以使燃烧空气旋转切向进入，从而使焚烧物与空气充分混合焚烧，焚烧效率高；通过设置废液枪将含氮有机废液雾化，提高含氮有机废液的焚烧效率；通过设置高温引射器，为焚烧系统加压，加快了焚烧系统整体的循环速度，提高了焚烧系统整体的焚烧效率；通过设置裂解气分配室与裂解气分配阀，控制循环裂解气进入一段焚烧室的量，为含氮有机废液的焚烧提供热能，从而可以降低一段焚烧室设定的温度，节约了资源；通过设置引风机，将经烟气处理装置处理后的烟气抽送到烟囱，并通过烟囱排出，加快了焚烧系统整体的循环速度，提高了焚烧系统整体的焚烧效率。

10、进一步的为更好的实现本技术，特别采用下述设置结构：所述一段焚烧室入口、含氮废液入口、一段焚烧空气入口、一段焚烧室燃烧空气旋风分配器、一段焚烧室出口从一段焚烧室的上端向下依次设置；

11、所述氮气充入口、空气入口、粗裂解气入口、含氮有机废气充入口从等离子发生器的上端向下依次设置；

12、所述二段焚烧室入口、裂解气分配器、二段焚烧室燃烧空气旋风分配器、二段焚烧空气入口从二段焚烧室的上端向下依次设置。

13、通过采用上述技术方案，将一段焚烧空气入口设置在含氮废液入口的下方，可以使含氮有机废液与一段焚烧空气充分混合、焚烧；二段焚烧室燃烧空气旋风分配器设置在二段焚烧室入口的下方，可使二段焚烧空气与焚烧裂解气充分混合、提高焚烧效率。

14、进一步的为更好的实现本技术，特别采用下述设置结构：所述二段焚烧室外还设置有二段焚烧室夹套，所述二段焚烧室夹套下端设置有所述二段焚烧空气入口、上端连通所述二段焚烧室燃烧空气旋风分配器。

15、通过采用上述技术方案，可以使二段焚烧空气经二段焚烧室夹套预热后再进入二段焚烧室与焚烧裂解气焚烧，提高焚烧裂解气的焚烧效率并节省能源。

16、进一步的为更好的实现本技术，特别采用下述设置结构：所述废液枪设置有多个，多个废液枪均切向斜向下安装于所述一段焚烧室上，所述裂解气分配器为球拱形；所述裂解气分配阀为高温柱塞阀。

17、通过采用上述技术方案，设置多个废液枪可以同时焚烧更多的含氮有机废液、使含氮有机废液布置更均匀；通过将裂解气分配器设置为球拱形，可以使焚烧裂解气在裂解气分配器球拱下部形成均布小气流组成的收缩型向下气流束，焚烧裂解气气流束与二段焚烧空气撞击、充分混合，提高焚烧效率；高温柱塞阀为常用部件，采用高温柱塞阀为裂解气分配阀在满足要求的情况可节省成本。

18、进一步的为更好的实现本技术，特别采用下述设置结构：所述烟气处理装置包括l型换热脱硝段，所述l型换热脱硝段的水平段与所述二段焚烧室底部侧出口连接，所述水平段为sncr(为选择性非催化还原法selective non catalytic reduction的缩写)脱硝段，在所述水平段的后段一体化直连l型换热脱硝段的垂直段，所述垂直段为scr(为选择性催化还原法selective catalytic reduction的缩写)脱硝段，所述垂直段从下向上依次设置2～3层脱硝催化剂床层。

19、通过采用上述技术方案，同时采用了高温sncr脱硝和中温scr脱硝方式，省去了脱硝反应器，布置接凑，占地面积小并降低成本；且将焚烧后产生的焚烧烟气中的氮氧化物还原为氮气和水，减少对大气的污染。

20、进一步的为更好的实现本技术，特别采用下述设置结构：还包括烟气显热回收装置，所述烟气显热回收装置包括第一蒸发器、第二蒸发器、气包、锅炉水预热器和蒸汽过热器；

21、所述第一蒸发器设置在所述二段焚烧室底部侧出口处，所述第二蒸发器设置在所述l型换热脱硝段的水平段的后段，所述蒸汽过热器、锅炉水预热器设置在所述l型换热脱硝段与所述烟囱之间；

22、所述气包通过管道与所述锅炉水预热器、所述蒸汽过热器、所述第一蒸发器、第二蒸发器连接，并连接有蒸汽外送管道，所述蒸汽过热器通过管道与所述废液枪连接，给所述废液枪提供蒸汽。

23、通过采用上述技术方案，充分利用了焚烧系统中焚烧含氮有机废物后产生的焚烧烟气的热能，把焚烧烟气中热能的高效利用和脱硝结合在一体，具体的说：外来锅炉水经锅炉水预热器预热后流入气包，在气包内饱和后流向第一蒸发器、第二蒸发器为焚烧烟气降温，产生的汽、水混合物去气包进行汽、水分离后，蒸汽中的一部分经蒸汽过热器加热后为废液枪提供雾化含氮有机废液的蒸汽，另一部分外送利用，降温后的焚烧烟气流经蒸汽过热器与锅炉水预热器时，为蒸汽过热器与锅炉水预热器提供了热能，同时进一步降低了焚烧烟气自身的温度。充分利用了焚烧烟气的显然，避免能源的浪费。

24、本发明的另一方面，提供了一种含氮有机废物的焚烧方法，应用于上述任一方案所述的一种含氮有机废物的焚烧系统，包括以下步骤：

25、一段焚烧，含氮有机废液由一段焚烧室的废液枪雾化后呈雾状气流进入一段焚烧室；一段燃烧空气通过一段焚烧空气入口经一段焚烧室燃烧空气旋风分配器后进入一段焚烧室；循环裂解气自裂解气分配室至一段焚烧室入口进入一段焚烧室；含氮有机废液在一段焚烧室内不完全燃烧分解，形成仍含有有机重沸物和焦油的粗裂解气；

26、等离子焚烧，所述粗裂解气在高温引射器的作用下，出一段焚烧室，通过粗裂解气管进入等离子发生器内配空气燃烧；等离子发生器通电产生等离子电弧，裂解有机重沸物和焦油；粗裂解气中的有机重沸物和焦油被彻底裂解后，形成裂解气；

27、裂解气分配，所述裂解气出等离子发生器后进入裂解气分配室，在裂解气分配室内所述裂解气被分配成两股，一股为循环裂解气，通过裂解气分配阀进入一段焚烧室；另一股为焚烧裂解气，通过裂解气管进入二段焚烧室；所述裂解气分配阀安装在循环裂解气通道上，灵活调节、分配循环裂解气和焚烧裂解气的流量；

28、二段焚烧，所述焚烧裂解气从二段焚烧室入口进入二段焚烧室，二段燃烧空气通过二段焚烧空气入口经二段焚烧室燃烧空气旋风分配器进入二段焚烧室，与焚烧裂解气混合并充分焚烧、热解，形成焚烧烟气；

29、烟气排出，所述焚烧烟气经烟气处理装置处理后被引风机送至烟囱，并通过烟囱排出；

30、其中，一段焚烧室、等离子发生器在微正压下操作，微正压由高温引射器建立；二段焚烧室在微负压操作，负压由引风机建立。

31、通过采用上述技术方案，采用含氮有机废液一段焚烧室焚烧、等离子焚烧和二段焚烧室焚烧，是一种新的焚烧匹配方法，充分利用了等离子焚烧易于分解焦油和有机重沸物的优点，以及一段焚烧室和二段焚烧室的充分焚烧；采用本焚烧方法，高温的粗裂解气给等离子发生器提供热能，裂解气配空气燃烧为等离子发生器提供热能，致使等离子发生器需要的电功率可以减小，避免了现有技术等离子焚烧电能消耗大的缺点；本焚烧方法，设计了循环热解气循环回路，利用等离子发生器焚烧后的热解气的显热，补充一段焚烧室含氮有机废液不完全焚烧需要的热量，配入的燃烧空气仅仅是不完全焚烧的物料平衡，将含氮有机废液雾化，可以提高含氮有机废液的焚烧效率。

32、进一步地为更好的实现本技术，一种含氮有机废物的焚烧方法进一步包括：

33、在所述一段焚烧中，含氮有机废液由一段焚烧室顶部的多个切向斜向下安装的废液枪在蒸汽作用下雾化，呈雾状气流旋转进入一段焚烧室；一段燃烧空气由鼓风机通过一段焚烧空气入口经一段焚烧室燃烧空气旋风分配器后，从废液枪下部斜向下旋转切向进入一段焚烧室；循环裂解气从一段焚烧室顶部的一段焚烧室入口轴向进入一段焚烧室；含氮有机废液在循环裂解气显热、以及自身焚烧反应热的共同作用下，在700℃-750℃的焚烧温度下停留2s；

34、在所述等离子焚烧中，含氮有机废气通过含氮有机废气充入口进入等离子发生器配空气燃烧；通过调节进入等离子发生器的空气进给量，使含氮有机废气完全燃烧热解，同时调节粗裂解气的燃烧量，从而调节热量供给量，使等离子发生器需要的电功率最小；

35、在所述裂解气分配中，所述裂解气分配阀为高温柱塞阀，安装在裂解气分配室的循环裂解气通道上；

36、在所述二段焚烧中，所述焚烧裂解气从二段焚烧室顶部的二段焚烧室入口进入二段焚烧室，通过二段焚烧室顶部的球拱形的裂解气分配器，在裂解气分配器的球拱下部形成均布小气流组成的收缩型向下气流束；二段燃烧空气由鼓风机产生后经二段焚烧空气入口进入二段焚烧室夹套预热，再通过二段焚烧室燃烧空气旋风分配器斜向下旋转进入二段焚烧室，与裂解气气流束撞击、充分混合，在1150℃-1250℃的焚烧温度下停留2.5s。

37、通过采用上述技术方案，等离子焚烧中再加入含氮有机废气，含氮有机废气焚烧可为等离子发生器再提供热能，而且这些热量除用电外都是含氮有机废液、含氮有机废气焚烧过程中产生的蕴含在含氮有机废液、含氮有机废气中的化学能，不是外供热量，因此，在高效焚烧的基础上，运行经济性大大提高；本进一步的焚烧方法，一段焚烧室含氮有机废液被雾化后和燃烧空气都是切向进入，在一段焚烧室形成旋转气流，混合均匀，增强了一段焚烧效率，且二段燃烧空气也切向进入，在二段焚烧室形成旋转气流，与球拱形的裂解气分配器球拱下部形成均布小气流组成收缩型向下的焚烧裂解气气流束，相互撞击、充分混合，增强了二段焚烧效率和焚烧效果；进一步，二段燃烧空气经二段焚烧室夹套预热后再进入二段焚烧室与焚烧裂解气焚烧，可以进一步提高焚烧裂解气的焚烧效率；且本焚烧方法，焚烧温度高、停留时间长，可确保焚烧完全。

38、根据本发明的一种含氮有机废物的焚烧方法，优选地还包括烟气显热回收，外来的锅炉水被锅炉水预热器预热后进入气包，在气包内被饱和，形成饱和锅炉水；

39、在二段焚烧室底部侧出口处，焚烧烟气通过第一蒸发器，被冷却到850℃至950℃，且通过下降管道来自于气包的饱和锅炉水，经第一蒸发器后产生的汽、水混合物通过上升管道去气包进行汽、水分离；

40、在l形换热脱硝段的水平段后段焚烧烟气通过第二蒸发器，温度降至370-390℃，且通过下降管道来自于气包的饱和锅炉水，经第二蒸发器后产生的汽、水混合物通过上升管道去气包进行汽、水分离；

41、所述气包将汽、水分离后的饱和蒸汽大部分通过蒸汽外送管道送出，少部分经蒸汽过热器后通过管道送去废液枪，雾化含氮有机废液。

42、通过采用上述技术方案，充分利用了焚烧系统中焚烧含氮有机废物后产生的焚烧烟气的热能。具体的说：外来锅炉水经锅炉水预热器预热后流入气包，在气包内饱和后流向第一蒸发器、第二蒸发器为焚烧烟气降温，产生的汽、水混合物去气包进行汽、水分离后，蒸汽中的一部分通过蒸汽过热器加热后为废液枪提供雾化含氮有机废液的蒸汽，另一部分外送利用；且降温后的焚烧烟气流经蒸汽过热器与锅炉水预热器时，为蒸汽过热器与锅炉水预热器提供了热能，同时进一步降低了焚烧烟气自身的温度。

43、根据本发明上述的一种含氮有机废物的焚烧方法，进一步：

44、还包括烟气处理，包括sncr脱硝和scr脱硝，所述sncr脱硝是指焚烧烟气经第一蒸发器后进入在l形换热脱销段的入口，向焚烧烟气中雾化喷入脱销剂尿素溶液，在l形换热脱销段的水平段前段对焚烧烟气进行sncr脱硝；

45、所述scr脱硝是指在焚烧烟气经第二蒸发器后转为垂直向上进入l形换热脱硝段的垂直段时，在l形换热脱硝段的垂直段底部，向焚烧烟气中均匀喷入由稀释风机送来的含脱硝剂氨气的循环烟气，形成均匀的含氨气的焚烧烟气，依次通过2-3个脱硝催化剂床层，进行scr脱硝；

46、在所述烟气排出中，经scr脱硝后的焚烧烟气，依次通过蒸汽过热器、锅炉水预热器，被冷却为150℃～160℃的烟气，通过引风机送到烟囱，并通过烟囱排出。

47、通过采用上述技术方案，同时采用了高温sncr脱硝和中温scr脱硝方式，省去了脱硝反应器，布置紧凑，占地面积小并降低成本；将sncr脱硝剂与scr脱硝剂都雾化后再喷入循环烟气中，使得脱销更充分；且将焚烧后产生的焚烧烟气中的氮氧化物通过脱硝处理还原为氮气和水，减少对大气的污染。

48、综上，本发明上述一种含氮有机废物的焚烧系统及焚烧方法，克服了现有技术的缺陷，具有以下积极效果：

49、1、将传统焚烧炉与等离子发生器结合，充分利用二者各自的优点(等离子发生器易于处理掉含氮有机废液中的焦油、重沸物和含氮有机废气)，在焚烧含氮有机废物时，一方面可以降低传统焚烧炉(即一段焚烧室、二段焚烧室)设定的温度，从而降低设备资金投入，另一方面也可以降低等离子发生器的电消耗量，达到节能减排的目的；

50、2、通过设置高温引射器与引风机，加快了焚烧系统整体的循环速度，提高了焚烧系统整体的焚烧效率；

51、3、通过设置废液枪将含氮有机废液雾化，可以提高含氮有机废液的焚烧效率；将一段焚烧空气入口设置在含氮废液入口的下方，可以使含氮有机废液与一段燃烧空气充分混合、焚烧；通过设置一段焚烧室燃烧空气旋风分配器，可以使一段燃烧空气旋转切向进入一段焚烧室，与含氮有机废液在一段焚烧室中充分混合焚烧，提高焚烧效率；通过使二段燃烧空气经二段焚烧室夹套预热后再进入二段焚烧室与焚烧裂解气焚烧，提高了焚烧裂解气的焚烧效率；通过设置二段焚烧室燃烧空气旋风分配器，可以使二段燃烧空气旋转进入二段焚烧室，与焚烧裂解气充分混合，提高焚烧效率；通过将裂解气分配器设置为球拱形，可以使焚烧裂解气在裂解气分配器球拱下部形成均布小气流组成的收缩型向下气流束，焚烧裂解气气流束与二段燃烧空气撞击、充分混合，提高焚烧效率；

52、4、充分利用了焚烧系统中焚烧含氮有机废物后产生的热能，节约了资源，即通过设置裂解气分配室与裂解气分配阀，控制循环裂解气进入一段焚烧室，为含氮有机废液的焚烧提供热能，可以降低一段焚烧室设定的温度；外来锅炉水经锅炉水预热器预热后流入气包，接着饱和锅炉水经第一蒸发器、第二蒸发器为焚烧烟气降温，产生的汽、水混合物去气包进行汽、水分离，蒸汽中的一部分通过蒸汽过热器加热后为废液枪提供雾化含氮有机废液的蒸汽；降温后的焚烧烟气流经蒸汽过热器与锅炉水预热器时，为蒸汽过热器与锅炉水预热器提供了热能；

53、5、对焚烧烟气进行sncr脱销与scr脱销，使脱销更充分，省去了脱硝反应器，布置紧凑，占地面积小并降低成本，可将焚烧烟气中的氮氧化物还原为氮气和水，减少对大气的污染。

54、本发明的上述和/或附加的方面和优点，从下面对实施例的描述中将变得明显和容易理解。