化工厂硫胺废液焚烧处理工程方案设计

２００２年４月　第２２卷第４期　工业水处理　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｌ仟　据ｒａ　Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　Ａｐｒ　，２００２　Ｖ０１．２２　Ｎｏ．４　化工厂硫胺废液焚烧处理工程方案设计　徐高田，张国莹　（上海大学环境科学与工程系，上海２０００７２）　［摘要】以高温焚烧法处理化工厂硫胺废液为例，简要介绍了焚烧法的处理工艺流程、主要工艺设备及运行成　本。可为类似化工厂的焚烧法处理高浓度有机废液提供借鉴。　［关键词］焚烧炉；硫胺废液；化工厂　［中固分类号］Ｘ７０３［文献标识码］Ｂ［文章编号］１００５—８２９ｘ（￣ｏ２）０４—００５６－０２　Ｃｏｎｃｅｐｔｕａｌ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｐｌａｎｔ　ｂｕｒｎｔ　ｏｒｙｚａｎｉｎ　ｗａｓｔｅ　ｌｉｑｕｉｄ　ｉｎｃｉｎｅｒａｔｉｏｎ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ＸＵ　Ｇａｏ－ｔｉａｎ，ＺＨＡＮＧ　Ｇｕｏ－ｙｉｎｇ　（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｎｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｕａｉｖｅｒｓ　，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０Ｃ０７２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓ　ａｎ　ｅｘａｍｐｌｅ　ｏｆ　ｔｒｅａｔｉｎｇ　ｂｕｒｎｔ　ｏｒｙｚａｎｉｎ　ｗａｓｔｅ　ｌｉｑｕｉｄ　ｗｉｔｈ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｎ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｐｌａｎｔ，ｔｈｅ　ｔｒｅａｔ－　ｍｅｒｉｔ　ｐｒｏｃｅｓｓ，ｍａｈｕ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｃｏｓｔ　ｏｆ　ｉｎｃｉｎｅｒａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｈ　胡ｙ，ｗｈｉｃｈ　ｅａｌ＇ｌ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉ－　ｅｎｃｅ　ａｎｄ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｔｒｅａｔｉｎｇ　ｈｉｇｈｌｙ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｗａｓｔｅ　ｌｉｑｕｉｄ　ｉｎ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｐｌａｎｔｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｉｎｃｉｎｅｒａｔｏｒ；ｏｒｙｚａｎｉｎ　ｗａｓｔｅ　ｌｉｑｕｉｄ；ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｐｌｎｔａ　焚烧法处理废液是将高浓度有机物的废液在高　液不仅数量大为减少，而浓度和热值也大大提高，故　温下的进行氧化分解，使有机物转化为水、二氧化碳　等无害物质。废水中有机物焚烧实质是在高温下的　深度氧化过程，氧化生成的热又进一步加快了氧化　而相应降低每吨废液或每公斤ＣＯＤ。的处理费用。　高浓度废液焚烧处理的关键设备是焚烧炉。废　液中有机物在炉中焚烧分解而净化。焚烧炉主要操　作参数是温度、停留时间、操作压力、空气过剩量和　燃烧器雾化等。在实际工程设计中焚烧炉温度一般　以ｌ　０１３０　左右为宜，停留时间受到废水水质、炉　速度，最终使有机物分解成二氧化碳和水，废水中无　机物在高温下生成盐和水。化工厂的高浓度有机废　液常采用这种方法进行处理。　通常，热值为１０　５００　ｋＪ／ｋｇ以上的废液，在有辅　助燃料引燃时便能够自燃。热值较低的废水由于可　燃物比例小，不足以维持焚烧温度，所以往往先浓缩　温、耐火材料等多种因素影响，应综合考虑。　国外选择的焚烧系统都配备废热回收和污染控　制装置，有利于降低能源消耗和消除二次污染，为焚　烧技术普遍应用创造有利条件。国外废液焚烧炉大　再焚烧或依靠辅助燃料进行焚烧　废液中有机物的　质量分数一般在１０％以上或ＣＯＤ＞３００　ｇ／Ｌ时，用　都以重油为燃料，即使是完全依靠进口石油的日本　也是如此。　焚烧法处理比用其他方法有利。国外使用焚烧法较　多，国内因焚烧法处理费用较高，使用还不普遍。　ｌ废液焚烧处理工艺流程　在实际工程中，一般废液焚烧处理工艺流程如　图ｌ所示。　２污水性质及设计规模　２．１污水性质　硫胺废液主要参数：温度为（８０±５）　；压力为　（０．４±０．０５）ＭＰａ；所含组分：硫胺质量分数为２０％　±５％、硫酸质量分数为＜１％、重组分质量分数５％　（聚合物，含ｃａＩ）、ｐＨ为６　５～７．５、丙烯腈质量分数　图１一般废液焚烧处理工艺流程　为０　７％、乙腈质量分数为０．１９％、氢氰酸质量分数　为０　５％、丙烯醛质量分数为３．０％。　２．２污水设计规模　车间生产废水进行清浊分流，将高浓度废液集　中贮存，进行中和、过滤等预处理。为了提高废液的　热值，减少燃料的消耗量，废液要进行蒸发浓缩。废　水蒸发浓缩是焚烧技术的重要组成部分。浓缩后废　一硫胺废液污水产生量为ｌ　ｔ／ｈ，即设计规模为　０．０４２　ｍ　／ｈ。　５６一　维普资讯 http://www.cqvip.com

工业水处理２００２—０４，２２（４）　３处理工艺流程的确定　化工厂硫胺度液焚烧处理工程方案设计　湿式废气处理系统设计成逆流三相吸收塔，塔　内的石灰乳液由塔顶上部向下喷淋，与上升的废气　在磁环填料内接触，尾气净化后由引风机排人烟囱，　石灰乳吸收液循环吸收，根据塔底设置的ｐＨ在线　测定仪测定的ｐＨ值来更新石灰乳吸收液。　如果废液中含有金属离子，在焚烧炉中燃烧后　由于硫胺废液中的物料均为有毒有害物质，采　用生物处理方法很难达到排放要求，而且处理成本　较高，采用焚烧方式方可分解其中的有毒有害物质，　但仍需要进一步处理排放的有害气体。根据硫胺废　液的性质及化工厂的具体条件，决定采用高温焚烧　法对其进行处理。确定硫胺废液的处理工艺流程如　图２所示。　硫胺　会产生炉渣，为了便于工人操作，减少劳动强度，炉　渣不是直接通过炉底排出，而是通过焚烧炉的二次　送风，将炉渣送人湿式废气处理系统，与脱硫除尘过　程中产生的沉淀物（硫酸钙）一起经沉淀后排出，废　废波　图２硫胺废液处理工艺流程　将工厂产生的硫胺废液引入废液贮槽内，用输　液泵送到浓缩罐，再送到管路平台系统（由空气过　滤减压阀、压力表、压力控制、电磁阀、球阀等组成）　通过高压空气雾化法将硫胺废液雾化喷人焚烧炉进　行焚烧，焚烧炉燃用工厂含碳四的废气，同时也备用　了燃柴油系统，一旦废气量不足时用柴油补燃。　鉴于硫胺废液中所含水分较多，为了节约能源，　减少燃料用量，提高废液中的可燃组分浓度，增加单　液则直接排人下水管线　废气中的ｓ０　与石灰乳液发生反应产生　ＣａＳＯ　，由于ＣａＳＯ　不稳定，经氧化后可变成稳定的　ＣａＳＯ　沉淀，经估算，ＣａＳＯ　产生量约为９０．７４　ｋｇ／ｈ。　如果要增加湿式废气处理系统的吸收效率，减　少ＣａＳＯ　沉淀，可用ＮａＯＨ、Ｎａ２ｃＯ　代替石灰乳液，　但处理成本将大大提高。　４主要工艺设备　位质量的废液热值，在喷人焚烧炉前对其直接浓缩　是非常有必要的　碳四废气燃烧后排放出来的热烟　气通过蛇形管降温达到规定的温度后送人直接浓缩　罐，对硫胺废液加热浓缩，使废液中的水分蒸发，浓　缩温度大约保持在１４０℃左右，压力为常压。在此　主要工艺设备见表１。　袁１主要工艺设备　设备名称　型号规格　设计参数　炉内温度１　０００—１　１００　２１６８皿Ⅱｘ　２　１６８皿Ⅱｘ　℃．容积热负荷为１　１６×　焚烧炉　５　２０Ｏ　ｒａｍ，容积为９　ｍ　。　１０　Ｕ／（ｍ　・ｈ）．用气燃　炉外壁材质ｏ２３５，壁厚　料清耗５００　ｍ　／ｈ．用柴油　ｌ４　ｍｍ　清耗２５０　ｋｓ／ｈ　处理能　力１　ｈ　浓缩条件下，废液中的氰化物也会发生挥发，挥发出　来的氰化物和水蒸气一起送人焚烧炉的后半部，此　处热烟气的温度大约在９００℃左右，利用这部分高　温热烟气将氰化物焚烧成二氧化碳、二氧化氮。　焚烧炉是为处理多组分硫胺废液而专门设计　的，其设计参数见表１。能使多组分废液被完全氧　化和破坏，且排放气体经进一步处理，可达到零排　放，废液的破坏率可达９６％以上。焚烧炉可燃用柴　油，亦可燃用碳四组分的废气，热效率高，废液采用　高压空气雾化直接穿人燃烧中心，被引燃后，在高速　雾化器　材质为ｓｕ３０４　雾化量为１　ｈ　燃气喷嘴　燃气喷嘴用国产不锈钢，　燃气喷嘴燃气清耗５００　和燃烧机　燃油喷嘴用进口部件　ｍ　／ｈ．燃油喷嘴功率１　ｋＷ．轻油消耗２５０　ｋ　ｂ　空压机　空气量２００　／ｈ、压力　０　７　ＭＰａ．功率７　ｋＷ　浓缩罐　材质为Ｑ２３５，防腐　燃油系统　麦液输送泵　湿式吸　／）２　８００　ｒａｍ　ｘ１０　０ｏｏ　ｒａｍ　收装置　循环水泵　引风机　ｃ４—７３—６Ｃ　石灰乳　３２ＦＸＶＢ３０　输送泵　一３　０００　ｍｍ　３　０００　ｍｍ　Ｖ为３　Ｌ．Ｄ１　４Ｏ０　ｒａｍ　ｘ　为３　Ｌ，Ｄ１　４Ｏ０　ｒａｍ　ｘ　功率３　ｋＷ，２台　填料为磁环．吸收液为石　灰乳，质量浓度为１０％　水量４０　ｍ　／ｈ．扬程３２　ｍ，功翠７　ｋＷ　风量５　０ｏＯ　ｍ　／ｈ．风压３　ｋＰａ，功率７　５　ｋＷ　流量２０　ｍ　／ｈ．扬程３０　ｍ．功率７　ｋＷ　二次风的作用下强烈旋转，使废液充分燃烧破坏；炉　膛内设置两个缩口是为了稳定火焰增加气流流动，　进一步强化燃烧，为保证运行安全，炉膛设置防爆　门。炉内采用耐高温抗腐蚀的耐火材料砌筑，结构　合理。　焚烧炉产生的废气通过湿式处理系统进行处　理，由于每天产生的ＳＯ：和烟气量较大，经估算ＳＯ　产生量约为４２．７　ｋｓ／ｈ，为了达到规定的大气环境质　量标准，废气必须采用二级吸收处理。为了节省费　用，吸收液采用石灰乳液。　５运行成本估算　５．１人员　由于该废液焚烧炉机械化、自动化程度比较高，　（下特第６２页】　一５７—