锅炉热力焚烧技术在有机废气处理工程中的应用.pdf

锅炉热力焚烧技术在有机废气处理工程中的应用 * 陆建海顾震宇韦彦斐滕富华汪昊其 浙江省环境保护科学设计研究院， 杭州 310007 摘要 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。 关键词 锅炉; 热力焚烧; 有机废气处理 DOI 10. 13205/j． hjgc． 201406017 THE APPLICATION OF BOILEＲ THEＲMAL INCINEＲATION TECHNOLOGY IN OＲGANIC WASTE GAS TＲEATMENT PＲOJECT Lu JianhaiGu ZhenyuWei YanfeiTeng FuhuaWang Haoqi Zhejiang Academy of Environmental Science and Design，Hangzhou 310007，China AbstractDiverse organic waste gas treatment technologies have been developed nowadays，but each approach bears its own applicability as well as limitation． For enterprises，it is crucial to select organic waste gas treatment s appropriately and comprehensively． To deal with organic waste gas in a Zhejiang pharmaceutical company，a boiler incineration technology is developed and proved economical，safe，and technically reliable． In application，this technology is suitable for advanced treatment of organic waste gas，with total purification efficiency being no less than 95，investment and operation cost is low， which shows excellent economic and environmental benefits satisfactory． Keywordsboiler;thermal incineration;organic waste gas treatment * 浙江省环保科研计划项目 2011A03 。 收稿日期 2013 －08 －22 0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 ［1 ］。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 ［2 ］。 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 ［3 ］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 17 大 气 污 染 防 治 Air Pollution Control 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 50 000 ～60 000 m3/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 90 t/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。 图 1锅炉热力焚烧有机废气处理系统工艺流程 Fig． 1The process flowsheet of boiler thermal incineration system for organic waste gas treatment 2. 3系统特点 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 ［4 ］， 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 3 μm 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 27 环境工程 Environmental Engineering 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。 表 1非甲烷总烃监测值 Table 1The monitored data of non- methane hydrocarbon 检测 项目 处理前处理后 废气量/ m3 h －1 浓度均值/ mg m －3 烟气量/ m3 h －1 浓度均值/ mg m －3 非甲烷总烃60 00014. 35150 0000. 20 L 注 “L” 表示未检出， 其数值为该项目检出限。 表 2主要挥发性有机物监测值 Table 2The monitored data of the main volatile organic compounds 工况检测项目 处理前处理后 废气量/ m3 h －1 浓度值/ mg m －3 烟气量/ m3 h －1 浓度值/ mg m －3 1 号 2 号 二氯甲烷 甲苯 二甲苯 乙苯 二氯甲烷 甲苯 二甲苯 乙苯 60 000 35 000 1. 45 0. 223 9. 17 10 －2 0. 225 0. 576 0. 203 0. 551 1. 20 150 000 150 000 1. 43 10 －2 1. 36 10 －2 6. 12 10 －3L 5. 47 10 －3 1. 90 10 －3L 2. 05 10 －3L 6. 12 10 －3L 2. 37 10 －3L 注 “L” 表示未检出， 其数值为该项目检出限。 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。 表 3二恶英监测值 Table 3The monitored data of dioxin 样品采样量/m3检测结果 参考标准 GB 184852001 生活垃圾焚烧污染控制标准欧盟 2000/76/EC 垃圾焚烧标准 13. 3010. 1100 ng- TEQ/m3 23. 2730. 0074 ng- TEQ/m3 1. 0 ng- TEQ/m30. 1ng- TEQ/m3 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 GB 184852001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 50 000 m3/h， 电 耗 2. 64 10 －3 kW h/m3， 电价按 0. 7 元/ kW h ， 即处理 1 m3 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 下转第 101 页 37 大 气 污 染 防 治 Air Pollution Control 生长产生明显影响。 参考文献 ［1］孙先良． 盲目过量施肥的危害及新型肥料的开发［J］ ． 中氮 肥， 2005 6 1- 4. ［2］周淑清，刘丽霞，付时丰，等． 化肥与农产品质量及过量施肥 问题的探讨［ J］ ． 中国农村小康科技， 2006 3 14- 16. ［3］李红芳． 科学施肥对改善蔬菜品质的作用［J］． 山西农业， 2004 9 31- 32. ［4］朱军，兰建凯． 赤泥的综合回收与利用［J］． 矿产保护与利用， 2008 2 52- 54. ［5］厉衡隆，殷德洪，龙隆． 西澳赤泥干堆技术开发和实践［J］ ． 有色金属． 冶金部分， 1993 4 42- 45. ［6］倪帆． 赤泥在污泥农用中的可行性研究［ D］ ． 北京北京交通 大学， 2009. ［7］蔡德龙，钱发军，陈常友，等． 赤泥硅肥在玉米上试验研究 ［ J］． 地域研究与开发， 1997， 16 3 83- 84. ［8］姜怡娇，宁平． 氧化铝厂赤泥的综合利用现状［J］． 环境科学 与技术， 2003， 26 1 40- 42. ［9］焦秀，张钧，单保庆，等． 赤泥对植物生长的影响研究［C］/ / 中国环境科学学会学术年会论文集． 北京 北京航空航天大学 出版社， 2009 1093- 1098. ［ 10］Kong T，Mendelssohn I A． The impact of red mud on growth of wetland vegetation and substrate fertility［J］ ． Wetlands Ecology and Management， 1996， 4 1 3- 14. ［ 11］杨家宽，候健，齐波，等． 铝业赤泥免烧砖中试生产及产业化 ［ J］． 环境工程， 2006， 24 4 52- 55. ［ 12］孙体昌，解建伟，李发生． 用赤泥制备复合混凝剂的研究［ J］ ． 环境工程， 2003， 21 5 71- 73. ［ 13］董燕，王正银． 尿素在土壤中的转化与植物利用效率［J］ ． 磷 肥与复肥， 2005， 20 2 76- 78. ［ 14］陆景陵． 植物营养学 上册 ［M］． 北京中国农业大学出版 社， 2003 25- 26. ［ 15］胡霭堂． 植物营养学 下册 ［M］． 北京中国农业大学出版 社， 2003 138， 142. ［ 16］Summers Ｒ N，Guise N Ｒ，Smirk D D． Bauxite residue Ｒed Mudincreases phosphorus retention in sandy soil catchments in Western Australia［ J］ ． Fertilizer Ｒesearch， 1993， 34 85- 94. ［ 17］范美蓉，罗琳，廖育林，等． 赤泥对重金属污染稻田土壤 Pb、 Zn 和 Cd 的修复效应研究［J］． 安徽农业科学，2012，40 6 3298- 3300. ［ 18］张福锁，曹一平． 根际动态过程与植物营养［J］ ． 土壤学报， 1992 3 239- 250. ［ 19］Skiba U，Wainwright M． Urea hydrolysis and transations in coastal dune sands and soil［J］． Plant and Soil，1984，82 1 117- 123. ［ 20］刘平，胡春明． 赤泥对土地处理系统中植物除磷效果的影响 研究［ J］． 城市环境与城市生态， 2011， 24 1 38- 41. ［ 21］梁玉英，黄益宗，朱永官，等． 赤泥对土壤磷素释放的影响 ［J］． 农业环境科学学报， 2007， 26 1 286- 289. ［ 22］串丽敏，赵同科，安志装，等． 添加硝化抑制剂双氰胺对油菜 生长及品质的影响［J］． 农业环境科学学报，2010，29 5 870- 874. ［ 23］汤丽玲，张晓晨，陈清，等． 蔬菜氮素营养与品质［J］ ． 北方园 艺， 2002 3 6- 7. ［ 24］邓日烈，吴文花，温玉辉，等． 不同改良材料对镉污染土壤上 通菜营养指标的影响［J］ ． 安徽农业科学，2008，36 15 6476- 6477， 6518． 第一作者 李鹏 1980 － ， 男， 研究生， 副研究员， 主要研究方向为固废 赤泥污染控制与农业面源污染控制。lipeng80520126． com 通讯作者 彭先佳 1977 － ， 男， 副研究员， 重金属污染控制技术。 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 xjpeng rcees． ac． cn 上接第 73 页 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。 参考文献 ［1］易灵． 有机废气治理技术的研究进展［J］ ． 四川环境， 2011， 30 5 103- 107． ［2］伍建军， 梁灿钦， 林锦权． 有机废气治理技术的研究进展［J］． 东莞理工学院学报， 2012， 19 1 61- 65． ［3］蔡春雷． 用锅炉焚烧法处理生产中的含有机物废气［J］． 宁波 化工， 2001 2 28- 30. ［4］赵立中． 试论空气湿度对锅炉的影响［J］ ． 江西电力， 1998， 22 2 43- 45． 第一作者 陈建海 1982 － ， 男， 本科， 工程师， 主要从事有机废气治理 工艺设计工作。ljh_zjshky hotmail． com 101 固废处理与处置 Solid Waste Treatment and Disposal