内蒙古**生物精细化工有限公司废气焚烧工程技术方案

内蒙古**生物精细化工有限公司废气焚烧工程技术方案

 

新乡市双诚环保设备有限公司

 

设计方简介

河南新乡市双诚环保设备有限公司位于河南省新乡市，是一家集设计、开发、制造、销售为一体的股份制公司。丰富的制造经验、特有的专利技术（已有发明专利2项，实用新型专利9项）、雄厚的技术实力（各类高级专业技术人员26名）、高效的管理团队，使双诚环保成为一流的工业“三废”综合治理、节能环保、清洁生产解决方案供应商。企业依托先进的生产设备、精良的检测仪器、完善的售后服务和高素质的技术人才以及科学的管理模式建立起一套先进高效的现代企业管理制度。公司在业内率先通过ISO9001：2008、ISO14001：2004、OHSAS18001：2007国际体系认证。

公司主要产品：各种蒸发器、焚烧炉、换热器、聚乙烯（PE）储罐、钢衬塑产品等。公司全面吸收和借鉴国内外同类产品的先进技术，坚持质量第一，以人为本。公司建有“新乡市危险废物焚烧技术工程中心”和“新乡市含氮化合物热解及焚烧控制技术工程中心”。另外，我公司控股的“新乡市双诚环保技术工程公司”近年来在污水、废气治理方面也取得了不俗的业绩。公司一贯坚持：针对客户要求，经过对实验数据分析，为客户设计切实可行的解决方案，提供与方案配套的高品质产品。

双诚环保秉承“顾客至上、成就员工、回报社会”的宗旨，以多元化的产品，优质的服务，做一流产品，创一流企业。双诚人将不遗余力的投身到节能减排、绿色环保的事业中，力争为环保事业做出更大的贡献！！！

   企业宗旨：顾客至上、成就员工、回报社会。

   企业精神：求实创新、诚信致远。

   企业理念：专注环保产业，关注人类生存环境。

   经营方针：市场为导向、质量为生命、科技为动力、信誉为根本。

   团队意识：诚信、感恩、团结、上进。

 

1 项目概况

1.1 项目概述

内蒙古**生物精细化工有限公司（以下简称使用方）是江苏**实业集团在内蒙古乌海市乌达经济开发区投资创办的化工企业,项目总投资10亿元。为国家农药定点生产企业之一,主要从事精细化工、生物农药杀虫剂、除草剂、杀菌剂系列产品的生产和销售。目前存在的问题：生产过程中产生的废气亟待处理。内蒙古**生物精细化工有限公司使用方决定通过科学、环保的方法处理生产过程中产生废气。

根据使用方提供给新乡市双诚环保设备有限公司（以下简称设计方）的数据（详见1.2），设计方通过对废气的分析，初步确定内蒙古**生物精细化工有限公司的废气适合焚烧处理，可由我公司设计、生产的【SCFS-FQ-30000型】废气焚烧炉进行无害化、减量化、资源化处置。该焚烧系统操作稳定、安全可靠、经济合理，烟气排放符合GB18484-2001《危险废物焚烧污染控制标准》中的排放限值要求。

1.2废气的相关资料

使用方产生的废气量为：30000m³/h；废气的主要成分为：以含氨氮有臭味的工艺段挥发物为主。（生产工艺中没有硫元素）

1.3焚烧炉系统组成说明

项目名称：废气焚烧项目

装置名称：废气焚烧炉【SCFS-FQ-30000型】

建设地点：内蒙古**生物精细化工有限公司

系统组成主要有：焚烧系统、尾气处理系统、排烟系统、供配电及控制系统工程等。整个焚烧处理系统工艺流程简单、实用、合理、可靠。

1.4设计范围

废气焚烧炉设计范围：废气集中收集后，经防回火装置进入焚烧炉系统始，至燃烧后的烟气达标排放为至，整个焚烧处理系统的设计。

 

2 设计基础条件

2.1 焚烧条件及要求

2.1.1 装置规模

2.1.2 焚烧物数据解析

使用方产生的废气量为：30000m³/h；废气的主要成分为：以含氨氮有臭味的工艺段挥发物为主。（工艺中没有硫元素）废气温度按照20℃；焚烧炉设计焚烧温度1100℃。

2.1.3 焚烧装置设计负荷及要求

操作弹性：90～110%；    

运行时间：可间歇也可连续运行；

焚烧要求：达到《危险废物焚烧污染控制标准》GB 18484-2001 要求的标准。

2.1.4配套公用工程要求

2.2 设计原则

在满足使用方技术要求的前提下，采用先进成熟的工艺及设备，本着投入经济合理、操作稳定可靠、运行连续安全的原则进行设计。

2.3设计指导思想

2.3.1.安全第一，设计方严格执行国家和行业的相关标准和规范，采用成熟、先进的技术，设备和流程的设计力求合理可靠，实现完全燃烧，避免有害物质对人员造成伤害，确保焚烧装置建设和运行安全。同时兼顾系统运行的经济性。

2.3.2.焚烧炉系统的工艺设备在设计、制造、验收及安装时，严格执行国家相关的标准规范，在设计和制造质量上都要达到国内先进水平。通过焚烧把有害的废气废液变为无害的物质，不产生二次污染，实现了化工危险废物的无害化与减量化。

2.3.3.确保焚烧炉系统的稳定性、可靠性及良好经济性，减少日常维护和维修工作量，改善人工操作条件。

2.3.4.焚烧炉系统的总体设计要基本实现一体化、露天化、轻型化、社会化和国产化的“五化”原则。

2.4设计所遵循的主要标准和规范

焚烧炉系统设计必须遵守国家法律标准、规范。包括但不局限于下列标准、规范（最新版）：

《中华人民共和国环境保护法》主席令 第22号          （2015年）

《中华人民共和国水污染防治法》 主席令 第87号       （2008年）

《国家危险废物名录》  （2016年）

《中华人民共和国大气污染防治法》主席令 第31号      （2015年）  

《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》主席令 第23号（2015年）

《建设项目（工程）劳动安全卫生监察规定》劳动部令第3号（1996）

《国务院关于加强防尘防毒工作决定》国发[1984]97号

《危险废物焚烧污染控制标准》GB 18484-2001

《危险废物贮存污染控制标准》GB 18597-2001  

《危险废物集中焚烧处置工程建设技术规范》HJ/T 176-2005

《危险废物鉴别标准》（GB5085.1～3-1996）

《工业企业厂界噪声标准及其测量方法》 GB 12348～12349-90

《烟囱设计规范》GB 50051-2002

《大气污染物综合排放标准》GB 16297-1996

《工业金属管道设计规范》GB 50316-2000  

《工业企业噪声控制设计规范》GBJ 87-85  

《石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》SH 3063-1999

《工业企业总平面设计规范》GB 50187-93  

《建筑设计防火规范》GB 50016-2006

《污水综合排放标准》GB 8978-1996

《建筑给水排水设计规范》GB 50015-2003

《建筑灭火器配置设计规范》GB 50140-2005

《采暖通风与空气调节设计规范》GB 50019-2003  

《热交换器房设计规范》GB 50041-92

《热交换器大气污染物排放标准》GB 13271-2001  

《压缩空气站设计规范》GB 50029-2003

《供配电系统设计规范》GB 50052-95

《低压配电设计规范》GB 50054-95  

《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB 50062-92

《电力工程电缆设计规范》 GB 50217-94  

《火灾自动报警系统设计规范》GB 50116-98

《分散型控制系统工程设计规定》HG/T 20573-95  

《仪表系统接地设计规定》HG/T 20513-2000  

《危险废物污染防治技术政策》环发[2001]199号

 中华人民共和国劳动法 1994年12月

 生产过程安全卫生要求总则GB12801-91

 生产设备安全卫生设计准则GB5083-85

 钢管，法兰、垫片、紧固件采用美标体系（HG20615-2009， CLASS系列）。

 其他相应的标准和规范。

2.5 设计工艺要求

焚烧炉技术要求

污染控制要求

2.6 整体工艺技术原则

（1）处理规模和处理工艺应充分考虑当地产业结构和企业实际情况，留有机动性和发展余地。

（2）选择的工艺方案应遵循危险废物处理处置无害化、资源化、减量化的原则，同时要考虑待处理废物的类别、性质等特点。

（3）选择的工艺流程可借鉴国外危险废物处理处置原则技术方法，选择技术成熟、有运行经验、通用性好的处置工艺，经济合理的建设方案，即优先选择具有相对先进性、示范性的技术。

（4）考虑到危险废物种类多而每种危险废物的数量相对较少，因此，选定的工艺流程要考虑危险废物的复杂性和多变性，工艺选择应兼顾通用性、广谱性，充分体现出整体设计的“柔性”和广泛的适应性。

（5）在设备选型上应选择性能稳定、结构合理适应性强的设备，达到国内先进水平。

（6）考虑到危险废物种类多，物理、化学性质差异较大，焚烧设备设计要充分考虑安全性。

2.7 工艺技术要求

1、焚烧系统应满足所要求运行工况下能完全焚烧废料，并将废料中的碳、氢、氧化物完全地转变为CO2、H2O等无害物质。

2、焚烧炉系统能适应设计运行工况的浮动范围，确保在设计运行工况的浮动范围内系统的正常、安全、可靠地运行。

3、焚烧后的烟气净化后高空达标排放，灰渣可按危险废物送危废中心或固化处理。

4、焚烧炉运行中保证系统处于负压状态，避免有害气体逸出。

5、点火采用多种控制方式，即可以现场手动点火，也可以操作控制盘点火。

6、为避免二次污染，焚烧应达到以下技术要求

二次燃烧室焚烧温度：≥1100℃以上（避免或减少二噁英产生）

烟气停留时间：≥2s                

焚烧效率：≥99.9%

焚毁去除率；≥99.99%

7、各子系统性能达标，保证焚烧炉系统在正常条件下连续、稳定、安全运行。

8、焚烧炉系统应按照GB12348-90《工业企业厂界噪声标准》中的Ⅲ类标准和GBJ87-85《工业企业噪声 控制设计规范》，严格控制噪声。

9、焚烧炉系统设备材料具备耐高温、耐腐蚀性能，设计使用寿命15年。

10、按规定做好防雷及静电接地。

2.8自动化控技术要求

自动化控制是危险废物焚烧炉运行控制的重要手段，也是现代环保理念的基本要求。仪表自控系统的设置是危险废物处理工艺运行的必要条件，能保证危险废物处理设备生产的稳定和高效，减轻劳动强度，改善操作环境，实现危险废物处理设备的现代化管理。基于危险废物焚烧特性和环境保护的要求，危险废物处理设备自动化控制应有较高的水平。

仪表自动化控制系统由现场检测仪和自动燃烧控制系统构成。

2.9 本项目设计烟气排放指标

本方案以《危险废物焚烧污染控制标准》（标准号GB18484-2001）作为环保验收标准，有关数据低于国家标准。

 

3 热力学计算

3.1 热力计算方法

根据使用方提供的参数，废气的主要成分为：以含氨氮有臭味的工艺段挥发物为主，具有一定的热量，但是不会很高，为了计算简便，同时忽略该挥发物的焚烧产生热量和焚烧所需热量。

3.1.1 焚烧热力计算

30000m³/h的20℃废气经过焚烧温度达到1100℃，需要热量：

Q需1=9.963*106kj/h

能源选用天然气，则天然气用量：623m³/h（已考虑到新增烟道气升温）

焚烧后烟道气：65148m³/h（1100℃）

注：助燃空气是经预热后的气体，温度120℃以上。

3.1.2 G-G换热器安装在余热锅炉后，利用烟道气余热将助燃空气预热到120℃以上，补充到一级焚烧室作为助燃空气，达到节省能源的目的。

3.2 热力计算结果

 

4 工艺流程说明

4.1工艺流程叙述

4.1.1焚烧炉的炉膛预热

焚烧系统运行时，需要先单燃天然气，使炉膛温度至650℃以上，才能引入废气。

4.1.2焚烧炉的进料和焚烧

废气引入焚烧炉后，逐步加大燃烧机燃气量达到设计温度（1100℃）。焚烧炉采用立式圆桶型结构，底部设有出渣口；产生的烟道气经过脱硝装置脱硝后进余热锅炉进行余热回收，之后进入空气预热器，然后喷淋降温除尘，最后经烟囱外排。

本焚烧装置设计的燃烧室内焚烧温度1100℃，焚烧时间2秒以上，废气在高温下分解、氧化，生成CO2、H2O、NOx等。

废气焚烧炉的工艺流程图如下：

废气焚烧工艺流程简图

4.2装置组成

为满足上述工艺要求焚烧炉由以下设备和系统组成

1、本方案的焚烧系统及尾气处理系统由下列主要设备组成：

废气焚烧炉、SNCR脱硝装置、余热回收锅炉、G-G换热器、急冷喷淋塔、喷淋吸收塔、雾水分离器、鼓风机、引风机、烟囱等组成。

2、焚烧炉附属系统组成：

点火助燃系统： 天然气燃烧器及附属管道

送风系统：一次风系统（燃烧器所需）、二次风系统

余热回收系统：余热锅炉、空气换热器

尾气处理系统：急冷降温、尾气吸收。

其他系统：泵、仪表气系统、热工控制及仪表、电气系统。

4.3主要设备说明

4.3.1废气焚烧炉

废气和助燃空气在废气焚烧炉炉膛内经过复杂的物理化学反应，使废气中的有机物质彻底分解销毁。炉体的结构形式及尺寸决定了废气焚烧炉的处理量和有害物质的分解去除率。

焚烧炉的主体是立式炉体，内衬保温耐火材料和耐高温浇注料，中间是轻质隔热材料，最外层以钢板为支撑、保护层，炉体外壁温度不超过70℃。

焚烧炉烟道气出口处设有热电偶，及时反映炉内温度，便于及时调节燃料量。在炉体上部设有防爆口，以防止炉膛内烟气爆燃对炉体的损坏；炉膛内设有压力传感器，监控炉膛压力，保证焚烧在微负压运行。

废气焚烧炉功能及优点

焚烧炉用于高温焚烧废气，通过调节辅助燃料量、助燃空气的供给来确保废气的完全燃烧和维持炉内的燃烧温度，并按焚烧烟气在炉膛内的滞留时间、气体流速、容积热负荷、水分蒸发强度以及喷嘴的喷射角和射程来确定炉膛容积，以保证废气中的有机物在炉内达到完全燃烧分解。

废气焚烧炉设计工况的技术参数

废气设计处理量：15000m³/h  

点火方式：燃烧器自动点火

炉体型式：立式、内衬保温耐火材料+耐高温浇注料

炉内压力：微负压燃烧

燃烧室温度：950-1100℃

废气焚烧炉设计计算参数

4.3.2、脱硝装置

SNCR脱硝技术即选择性非催化还原（Selective Non-Catalytic Reduction，以下简写为SNCR）技术，是一种不用催化剂，在850～1100℃的温度范围内，将含氨基的还原剂（如氨水，尿素溶液等）喷入炉内，将烟气中的NOx还原脱除，生成氮气和水的清洁脱硝技术。   

在合适的温度区域，且氨水作为还原剂时，其反应方程式为：

4NH3 + 4NO + O2→4N2 + 6H2O （1）   

然而，当温度过高时，也会发生如下副反应：

4NH3 + 5O2→4NO + 6H2O（2）  

SNCR烟气脱硝技术的脱硝效率一般为30%～80%，受设备结构尺寸影响很大。采用SNCR技术，目前的趋势是用尿素代替氨作为还原剂。

SNCR脱硝原理  

SNCR 技术脱硝原理为：  

在850～1100℃范围内，NH3或尿素还原NOx的主要反应为：  

NH3为还原剂:   4NH3 + 4NO +O2 → 4N2 + 6H2O

尿素为还原剂 :  NO+CO(NH2)2 +1/2O2 → 2N2 + CO2 + H2O

SNCR脱硝系统组成：  

SNCR（喷氨）系统主要由卸氨系统、罐区、加压泵及其控制系统、混合系统、分配与调节系统、喷雾系统等组成。

SNCR系统烟气脱硝过程是由下面四个基本过程完成：

接收和储存还原剂；在设备合适位置注入稀释后的还原剂；还原剂的计量输出、与水混合稀释；还原剂与烟气混合进行脱硝反应。

SNCR脱硝工艺流程  

如图所示，

烟气脱硝工艺系统主要包括还原剂储存系统、循环输送模块、稀释计量模块、分配模块、

背压模块、还原剂喷射系统和相关的仪表控制系统等。

4.3.3余热锅炉

使用方要求充分利用高温烟道气的余热，利用高温烟道气热量产生蒸汽，使烟道气温度降至700℃，随后进入G-G换热器对补燃空气换热。

烟道气提供的能量：(19322)*1.17*1.205*（1050-700）=9534393kj/h，考虑到热量利用率和热量损失此热量可产生蒸汽量：9534393÷2260×80%=3375kg/h。烟道气从1050℃降到700℃。

余热锅炉特点和性能

采用带有集尘器的余热锅炉，除去颗粒较大的粉尘，效果良好。经过高温焚烧后的烟气，进入带有集尘器的余热锅炉，进行除尘处理。经过除尘处理后的烟气，10ｕm以上颗粒浮尘得以最初的拦截处理。

设计技术参数

G-G换热器

G-G换热器概述

助燃空气在进入固体焚烧炉助燃前，首先在G-G换热器内与从水冷集尘器来的烟气进行换热，一方面提高空气的入炉温度，从而减少燃料的消耗量，另一方面继续降低出口烟气的温度。

G-G换热器采用螺旋列板换热器，换热系数远大于传统换热器。

喷淋急冷塔

喷淋急冷塔设计工况的技术参数

型式：立式圆筒型、内衬耐酸碱耐火材料

烟气进口温度：650℃

出口烟气温度：200℃

烟气滞留时间：急冷1s。

烟气急冷时间和停留时间的控制

根据出口烟气温度通过自动控制变频调节碱液泵，来调整喷入的碱液量，使得碱液量和烟气量成一定的比例关系，从而确保烟气急冷时间控制在1s之内；同时通过调节碱水量，保证出口烟气温度维持在200℃左右。

喷淋吸收塔

喷淋吸收塔设计工况的技术参数

型式：立式圆筒型、内衬耐酸碱耐火材料

烟气进口温度：200℃

出口烟气温度：75℃

烟气滞留时间：5s。

烟气急冷时间和停留时间的控制

根据出口烟气温度通过自动控制变频调节碱液泵，来调整喷入的碱液量，使得碱液量和烟气量成一定的比例关系，从而确保烟气急冷时间控制在1s之内；同时通过调节碱水量，保证出口烟气温度维持在75℃左右。

烟囱

烟囱设置

1）烟囱结构

烟囱的设计根据《危险废物焚烧污染控制标准》(GB18484-2001)严格执行。

烟囱采用钢制烟囱，内壁涂防腐材料，外壁施工防腐涂料，确保烟囱的使用寿命，符合整套设备使用工况。

2）烟囱附属设备

按《固体污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》(GB/T16157-1996)的要求，设置永久采样孔，并安装用于采样和测量的设施。烟囱顶部设置避雷针，与地面避雷装置相连，接地电阻小于4Ω。

 

5 控制系统说明

5.1 控制系统总体方案

控制系统由现场一次仪表（如变送器、切断阀、火焰检测器）、PLC（带触摸屏）等部分组成。焚烧系统所有的逻辑控制、过程控制、安保联锁等功能均在PLC上实现，各种运行参数的实时、历史趋势记录，现场实时监控画面，报警画面等在触摸屏上显示。焚烧控制系统主要完成的功能有：

焚烧炉的启动、停车；

装置的安保联锁；

装置过程参数的显示与控制；

装置过程参数的超限报警；

装置过程主要参数的记录；

与主装置的通讯。

在焚烧炉PLC触摸屏上实现点火燃烧装置的启停等操作。在触摸屏上主要完成点火及燃料柴油的投入操作，而废气的投入不在本系统，每次重新点炉均需要点燃柴油，待炉温升到一定设计值时才可以投入废气。

5.2控制系统主要完成的任务

1）开车（点炉）、运行、停车

开车（点炉）操作在触摸屏上进行，设有手动和自动点火功能，同时在触摸屏上有指示灯，能观测到点火状态。当点火成功时，火焰指示灯点亮，整个点火逻辑程序在PLC上实现，同时可在触摸屏上实时监控炉膛火焰状态。

2）停车

停车有主动停车和事故停车两种。

主动停车

PLC画面设置有停车按钮、在PLC柜上设有紧急停车按钮，需要停车可按上述停车钮，PLC执行停车程序，关闭柴油路的切断阀门。

事故停车

事故停车，即联锁停车，也即某一要求联锁的参数不正常时自动强迫停车。事故停车与主动停车的停车程序相同，一旦事故停车，关闭柴油路的切断阀门。

3）自动调节

焚烧系统共有以下调节回路：

l 炉膛温度-助燃风流量串级调节

l 炉膛压力引风机调节回路

4）报警和联锁：

焚烧炉装置在运行时，如遇不正常工艺情况发生，自动进行事故报警及联锁停炉保护。事故停炉联锁保护将立即切断燃料的供给，并实现对焚烧炉炉膛的吹扫。

 

6电气系统说明

6.1 设计范围

本设计仅包括焚烧装置的低压配电、动力配线设计，不包括照明、接地系统的设计。

6.2 设计采用的标准规范

GB50052-95   《供配电系统设计规范》

GB50054-95   《低压配电设计规范》

GB50062-92   《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》

B 50217-94    《电力工程电缆设计规范》

HGj21-89     《化工企业爆炸和火灾危险环境电力设计规范》

CECS 31：91  《钢制电缆桥架工程设计规范》

6.3 电控制系统的功能和特点

电控制系统的设计遵循“安全可靠、优质经济、实用、维护简