摘要：为应对化工企业高浓有机废液废气防止污染危害清洁生产的环保要求，设计了一种废液和废气协同处置的方式，并将该处理技术运用在实际工程中。实践表明，能同时处理液相和气相污染物，且运行稳定排放合格。焚烧产生的高温烟气，其余热利用价值很大，帮助节省能源同时也降低运行成本。
关键词：焚烧炉；有机废液处理；高温降解；余热利用
前言
PTA残渣中的双元酸、单元酸等全部有机物作为基础原料，在特定的催化剂作用下，和乙二醇、二甘醇和混合醇等多元醇经过酯化缩聚反应合成聚酯多元醇系列产品[1]。该化工企业在产品生产过程中，排放高浓度有机废液、废气，空气中含有刺激性气味，极大污染了周边环境，废液可生化性良好，因生化处理废水无污水厂接管故常规的生物处理技术无法应用于此项目，目前，该地区有弃用活性炭吸附法处理废气的趋势，光催化氧化在处置高浓有机废气领域效果不佳。利用焚烧法处理高热值有机废液具有占地少、处理速度快、污染物破除彻底、可回收盐类和能量、能处理成分十分复杂的废液等优点，国外已有大量成功的工程案例[2]。
废液废气特性
本项目废液废气系车间生产过程中反应釜所排放，根据物料平衡原则，废液废气中污染物元素组成可参考原辅材料成分表元素组成。
表1原辅材料成分表
废液处理量：18t/d；
反应釜内有机原料高温反应及抽真空过程期间产生的水蒸气经冷凝器后的冷凝水，间歇排放，废液COD值200000mg/L，且黏度较高。
废气处理量：800m?/h；
反应釜高温反应产生的常压有机废气，及抽真空过程期间产生的高浓有机废气，间歇排放，废气VOCs最高浓度7000ppm。
协同焚烧处理工艺
工艺流程如图1所示：
该协同处理工艺主要设备为进液进水装置、TO焚烧炉、导热油换热器、空气预热器、G-L换热器、引风机、烟囱及配套PLC自控系统。
安全措施
1)废液进炉方式：采用磁力泵及空压机将废液经由雾化喷枪输送至入焚烧炉内。
2)废气进炉方式：采用防腐蚀防静电送风机将废气经由烧嘴输送至焚烧炉内。
3)废气管路上设置有两道阻火器及一道水封罐，管道、风机等均采用防静电措施防止气体爆炸。
4)根据炉内压力，PLC系统实时自动控制引风机风量，保证炉内为微负压状况。
5)火焰检测器探测到点火失败，立即复位重新开启开机程序。
6)系统设有延时吹扫功能。排除炉内残留的易燃易爆气体。避免点火瞬间可能产生的气爆现象。
焚烧炉
焚烧炉为废液高温焚烧处理设备，对于不同的有机废液，可以根据废液的性质和处理要求，选用不同的炉型。常用的废液焚烧炉主要有三种：液体喷射焚烧炉、回转窑焚烧炉和流化床焚烧炉[3]。本项目采用液体喷射直燃炉，焚烧炉采用10mm碳钢板卷制而成，内部浇筑耐火泥30cm厚，总停留时间＞3s，配备点火燃烧器，通入天然气辅助燃烧保证炉内温度控制在900℃，利用高温降解废液废气中的污染物。焚烧高浓度有机废液时，焚烧温度确定在800～900℃时较理想，一方面在这一焚烧温度可以达到比较高的有害物去除率；另一方面，这一温度还远没有达到热力氮大量生成的温度(1300℃以上)[4]。炉体配置负压传送仪、测温仪、火焰检测器、防爆口等。
导热油换热器
本项目设计一套导热油换热器，来满足企业生产线反应釜内工作温度。充分利用焚烧炉高温尾气的余热对导热油进行余热，节约厂内导热油炉的运行负荷，节省天然气用量。高温尾气由900℃降低至300℃，是最主要的余热回收利用设备。导热油换热器采用列管式布置，前段高温接触用光管，后段低温接触选用翅片管，热利用75万大卡。烟气走壳程，油侧走管程。导热油换热器设置有流量计输出远传信号，一旦检测到流量过低，即联动控制焚烧炉停炉，防止流量过低导致导热油过热结焦，影响换热器传热效率。
空气预热器
空气预热器为第二级余热利用，考虑到焚烧炉内需要补充空气，冷空气进入炉内会影响炉内温度势必增加天然气的消耗量，空气经预热后再进入炉内辅助燃烧，具有很大的经济价值，节省了天然气的用量。经此设备，高温尾气由300℃降低至200℃，空气预热至215℃后输送至炉内。空气预热器烟气进口浇筑耐火材料防止设备的高温损坏。内部采用列管式布置，烟气走壳程，空气走管程，换热管材质20G。
G-L换热器
G-L水冷换热器将常温软化水作为冷却介质，焚烧后产生的高温烟气作为高温介质，冷热介质通过换热管间壁进行换热，对高温烟气进行降温的同时，产50℃的热水供厂区作锅炉给水用，从而节约锅炉的运行成本。换热管材质20G，列管式布置。换热器出口烟气温度150℃，控制温度至少在结露点以上。
引风机
采用高压离心引风机。引风机与炉内负压检测仪连锁,自动调整转速,以确保炉内负压。风机采用变频控制，可根据需要调节风机转速，可节约能源35%。配有防震垫，可降低设备噪音。
烟囱
配备爬梯平台及采样口，并设置实时监测系统。
结束语：
该工艺同时处理液相和气相污染物，解决了单独处理造成的投资大运行成本高的问题，焚烧工艺高温降解，去除效率99.99%；尾气排放满足《化学工业挥发性有机物排放标准》DB32/3151-2016。废液废气处理过程中充分利用余热，响应国家清洁生产节约能源的政策。工程应用中遇到废液管道堵塞的问题，增设加热管道、一备一用的并联过滤器等措施对该工艺进一步完善，该工艺在高浓度废液废气协同处理领域具有广阔的前景。
参考文献：
[1]张艳芳.PTA残渣资源化利用方法探讨[J].石化技术，2015，03:38-40.
[2]池涌,王波,严建华,等.有机危险废液焚烧处理技术[J].电站系统工程，2006(6):8-13.
[3]马静颖.含盐高浓度有机废液的蒸发结晶及流化床焚烧处理研究[D].上海：浙江大学博士学位论文，2006.
[4]吕宏俊，李晓东，等.有机废液焚烧处理的几个关键问题研究[J].电站系统工程，2004,20(4):9-12.
论文作者:金林飞
论文发表刊物:《防护工程》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/22
标签：废液论文; 废气论文; 高温论文; 换热器论文; 焚烧炉论文; 余热论文; 烟气论文; 《防护工程》2018年第1期论文;