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锅炉热力焚烧技术在有机废气处理工程中的应用
时间:2018-01-13 13:17:23 来源:环境工程
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  有机废气治理技术目前已经多样化,但每种治理方法都存在一定的适用性和局限性,对于企业来说,综合选择适当的有机废气治理方法至关重要。针对浙江某制药公司污水处理厂产生的有机废气开发出的一套技术可靠、经济安全的锅炉焚烧处理技术,经应用,该技术适用于有机废气的深度处理,有机污染物的总净化效率不低于95%,投资及运行费用低,显示出良好的经济环境效益。

  引言

  有机废气会对环境和人类产生严重危害,已成为我国环境保护工作的重点之一。目前,国内外治理有机废气比较普遍的方法有吸附法、吸收法、氧化法、生物处理法等,近年来又出现了一些新技术,如膜分离法、光分解法和吸附催化氧化技术等综合处理技术。虽然有机废气治理技术目前已经多样化,但每种治理方法都存在一定的适用性和局限性,而且不同排放源的废气组成也千差万别。因此,对于企业来说,统筹考虑有机污染物的种类、性质、浓度、净化要求和经济性等因素,综合选择适当的有机废气治理方法显得至关重要。

  针对某医化企业工业废水处理厂产生的有机废气无害化处理的项目,开发出的一套技术可靠、经济安全的有机废气锅炉焚烧处理工艺,经应用,该系统具有燃烧效率高、安全稳定、经济效益好的特点。

  1、锅炉热力焚烧处理技术

  锅炉热力燃烧技术指利用现有供电锅炉、供热锅炉或其他非废气处理专用的焚烧炉,将产生的有机废气经简单预处理后直接引入到锅炉燃烧室,在不增加设备或少增加设备的情况下,废气中的有机碳氢化合物遇热后氧化并彻底分解为二氧化碳和水,达到净化污染物的目的。

  锅炉热力燃烧技术具有简单实用、投资省、运行费用低、净化效率高的优点,还能带来一定的经济效益。蔡春雷等设计将聚醚生产过程中的有机废气送入锅炉进行焚烧,运行结果表明,锅炉尾气能达到国家的相关排放标准,锅炉热力焚烧技术可用于有机废气处理。但有机气体大都易燃易爆,对锅炉存在腐蚀、爆炸等安全风险,同时如果有机废气中含有除碳氢外的其他元素,则可能在燃烧后产生二次污染。因此,对于有机废气的处理,除净化效率外还需要着重考虑处理系统的安全性。

  2、锅炉热力焚烧技术工程应用

  2.1项目概况

  浙江某医化企业集中污水处理厂日常运行过程中,其调节池、水解池、厌氧池等有恶臭气体产生。此前,企业针对部分有恶臭产生的水池已进行加盖并将废气送至“碱洗+活性炭吸附”的工艺设备处理后排放,但是由于碱洗对恶臭气体中有机物的吸收能力较差,且活性炭在运行过程中很快吸附饱和后穿透,同时前道碱洗后废气将夹带大量的水汽进入活性炭,使得活性炭层受潮,影响其使用,尾气无法稳定达标排放。为了解决上述问题,企业决定对其进行改造,利用企业热电循环流化床锅炉,采用锅炉热力焚烧有机废气的技术进行治理。

  该企业制药过程中使用大量有机溶剂,部分溶剂在使用过程中进入污水后到达污水处理厂。经分析,污水处理厂废气主要成分为少量甲苯、二甲苯、乙苯、二氯甲烷等有机废气和H2S、氨等恶臭废气,通过预处理后,进入锅炉系统焚烧的有机污染物主要为甲苯、二甲苯、乙苯和二氯甲烷。

  2.2废气处理工艺介绍

  本项目设计将集中污水处理厂废气(废气量50000~60000m3/h)经企业原有的碱洗+除雾等预处理系统处理,由引风机经长距离不锈钢管道输送,并再次除雾去除水汽后通过预热器预热,最后送入锅炉焚烧。该废气量分配至热电厂90t/h循环流化床锅炉,符合锅炉一、二次补风量要求,在进焚烧炉前新增了除雾器,进一步降低水汽含量。具体工艺流程见图1。

  2.3.1预处理系统

  分析产生的污染物组分和焚烧炉工艺,在废气送焚烧炉前后的热电厂内的管道、风机或者预热阶段存在可能的腐蚀风险,需要采取一定的防腐保护措施。本项目在废气送热电厂前采用碱洗喷淋预处理,去除硫化氢等酸性气体,并能够降低废气温度,起到一定的防燃、防爆及阻隔的作用。

  2.3.2除雾系统

  喷淋后的废气夹带大量水汽,空气中的水分含量影响锅炉焚烧效率,本项目在增压离心风机前后设置了两道除雾系统,有效降低进入锅炉中的水汽含量,设备采用了丝网除雾器,对于3μm以上的雾滴,除雾效率达到98%以上。

  2.3.3输送系统

  输送系统采用不锈钢304材质,以法兰连接,在管路下方开设一排水口用于排放可能存在的积水,为防止输送过程中产生静电引发安全事故,沿程安装接地,消除可能产生的静电。同时,新增引风机克服输送阻力,并在风机处安装声光报警器,以监视风机故障情况。

  2.3.4控制系统

  针对离心风机运行、废气量分配、掺烧量分配及各个仪表的信号使用,设置了一套PLC自动控制系统,所有控制都由PLC实现。PLC再将系统运行的信号输送至热电厂DCS系统,以便热电厂控制室可以对整个锅炉热力焚烧系统进行监控。

  考虑到电厂锅炉停炉,废气从风机后分成两路,分别送至A、B两台循环流化床锅炉的一、二次补风进风系统中,B号锅炉作为备用系统使用,采用电动阀进行控制,即当A号锅炉停炉时,开B路电动阀,同时关闭A路电动阀,废气进入备用焚烧系统处理,反之亦然。为了提供合适的进风风量,在废气管路末端设置压力变送器在线测定压力、风量,信号输出至PLC中,根据测定结果调节离心风机的变频器,同步控制旁路补风量。

  2.3.5安全系统

  基于废气安全性评估,设置了可燃气体报警系统和应急排放系统,主要由可燃气体报警器、应急排放系统管路、电动阀和烟囱组成。

  集中污水处理厂内新增除雾器前设置了可燃气体报警器,当管路中废气超过爆炸极限的1/4时报警,打开电动阀让废气应急排放,通过就近设置的烟囱进行排放,同时关闭输送管路电动阀并切断离心风机电源;热电厂A、B锅炉进风口前的管路中设置了可燃气体报警器,当管路中废气超过爆炸极限的1/4时报警,打开超越管路电动阀,同时关闭输送管路电动阀并调节旁路补风量,让废气通过热电厂的锅炉烟囱应急排放。三套可燃气体报警系统信号输出至热电厂DCS系统中以便热电厂控制室对处理系统的运行状况进行监控。

  3、运行结果

  3.1污染物监测数据

  项目正常运行后,由第三方浙江省环境保护科学设计研究院分析实验室对“非甲烷总烃”指标进行了监测,监测方法参照《空气与废气监测分析方法》(第四版增补版),报告编号为W20130086,处理前后废气中非甲烷总烃的浓度见表1。

  由第三方宁波市华测检测技术有限公司对“挥发性有机物”指标进行了监测,监测方法参照《空气与废气监测分析方法》(第四版增补版),报告编号为HLNBF00005883a,处理前后废气中主要挥发性有机物的浓度见表2。

  废气中含有二氯甲烷等卤代烃,如燃烧条件控制不好易产生二次污染,本项目由第三方上海中科高等研究院分析测试中心对“二恶英”指标进行了监测,监测方法参照《空气与废气监测分析方法》(第四版增补版)国家环保总局(2007年),报告编号13040009,处理后废气中二恶英的浓度见表3。

  3.2处理效果及投资运行费用

  采用“锅炉热力焚烧技术”处理该项目废气,二氯甲烷、甲苯、二甲苯、乙苯净化效率分别达到97%、85%、83%、94%以上,非甲烷总烃净化效率>95%,二恶英排放达到GB18485—2001《生活垃圾焚烧污染控制标准》要求,样品均值低于欧盟2000/76/EC垃圾焚烧标准。

  项目投资主要为新增离心风机、除雾器、输送管道和安全控制系统的设备投资和安装,该项目投资费用约为600万元,其中输送管道系统投资约为400万元。

  系统运行主要是离心风机送风消耗的电力产生的费用,处理废气量50000m3/h,电耗2.64×10-3kW˙h/m3,电价按0.7元/(kW˙h),即处理1m3废气的费用仅为0.0018元。

  4、结论

  经本工程项目实施后,表明锅炉热力焚烧技术处理有机废气具有以下特点:

  1)在进锅炉焚烧之前,根据废气性质,选择合适的预处理工艺,对废气中的颗粒物、杂质、腐蚀性物质和水汽进行过滤、吸收或除雾处理,控制对送风系统及锅炉的腐蚀,保证了整套系统的稳定性。

  2)废气经过锅炉热力焚烧处理的最终产物主要为二氧化碳和水,基本不对外界环境产生二次污染。

  3)在保证锅炉热效率的前提下,有机污染物的总净化效率不低于95%。

  4)基于安全性分析,根据管道材质、废气成分、温度、可燃气体浓度和现有锅炉运行参数等因素,建立了有机废气锅炉热力焚烧的安全控制系统,效果通过了工程验证。

  5)日常维护纳入锅炉运行系统,运行费用低。

  6)该技术有利于有机废气的深度处理,对化工企业有机物总量减排,改善厂区整体环境具有积极有效的作用。

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