一种用于处理含盐废液废气的焚烧锅炉的制作方法

1.本实用新型涉及焚烧锅炉领域，具体涉及一种用于处理含盐废液废气的焚烧锅炉。


背景技术：

2.随着石油化工、煤化工、造纸、农药等行业的快速发展，在其生产过程中，经常外排大量高浓度含盐废液，这些废液中同时含有大量不能生物降解的有机物，且部分组分毒性较高。工业行业通常采用高温焚烧的方法对含盐废液进行处理，产生无害气体排入大气，但此方法的主要难点在于废液在焚烧中会生成低熔点碱金属盐类，其碱金属盐在环境复杂的高温炉膛中熔点要低到600
‑
750℃，故呈熔融液态，对炉壁衬里侵蚀严重，造成设备无法长期运行。
3.现有技术中，工艺流程是含盐废液通入焚烧炉中燃烧，产生的高温烟气直接通入盛水的急冷罐，烟气中的熔盐急冷固化、沉降到急冷罐底部，出急冷罐的低温烟气通过后系统处理后排入大气。该焚烧装置及方法存在的主要缺点有：
4.(一)整个系统正压运行，不符合gb18484《危险废物焚烧污染控制标准》；
5.(二)整个系统运行过程中急冷水完全转化成为待处理废水，水耗大；
6.(三)废液焚烧产生的高温烟气热焓还不能回收利用，能耗高；
7.(四)焚烧装置采用绝热炉膛，含盐废液在焚烧过程中产生的熔盐对衬里侵蚀严重，脱落衬里极易堵塞急冷罐，影响装置长期运行，需要定期更换整炉衬里，维护费用高昂。
8.还有的现有技术中，工艺流程是含盐废液通入焚烧锅炉中燃烧，产生的高温烟气流经辐射冷却室和对流管束，烟气温度逐渐降低至碱金属盐熔点之下，烟气中的大部分熔盐固化成小颗粒随烟气进入除尘后系统。烟气中的少部分熔盐沿炉膛四壁汇集到炉底，然后由排渣口排到炉外。该焚烧锅炉存在主要缺点有：
9.(一)焚烧锅炉采用自然循环膜式壁结构，结构复杂，操作难度大；
10.(二)受炉膛截面热负荷限制，该炉型不宜处理中小量的含盐废液；
11.(三)正常工况下，为保证锅炉底部顺利排渣，炉底需要补烧燃料维持高温，增加了运行成本；
12.(四)该焚烧锅炉采用水管形式，在处理含盐含腐蚀性元素废气废液时，后系统存在不可避免的酸露点腐蚀问题。


技术实现要素：

13.本实用新型针对现有技术的不足，提供一种用于处理含盐废液废气的焚烧锅炉。
14.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于处理含盐废液废气的焚烧锅炉，包括燃烧器、焚烧锅炉本体以及耐火材料层，所述焚烧锅炉本体包括上炉胆、环形水管组件以及下炉胆，所述燃烧器安装在所述焚烧锅炉本体顶部，所述焚烧锅炉本体上端设有与所述环形水管组件上端连通的所述上炉胆，所述焚烧锅炉本体下端设有与所述环形
水管组件下端连通的所述下炉胆，所述下炉胆上设有水入口，所述上炉胆上设有蒸汽出口；所述环形水管组件安装在所述焚烧锅炉本体内，所述焚烧锅炉本体内侧还设有耐火材料层。
15.本实用新型的有益效果是：本实用新型的焚烧锅炉，操作简单、工作稳定、满足各种负荷的处理含盐废液和废气的需求，可以确保含盐废液和废气中有机物的彻底氧化分解，并通过环形水管冷却炉壁的科学设计，实现衬里寿命的最大化，确保焚烧装置长效低成本运行。
16.炉膛耐火材料通过环形水管内表面进行强化换热，使得炉壁耐火材料的向火面温度低于盐的熔点温度，使部分液态熔盐固化，形成固渣层，保护耐火材料，避免被液态高温熔盐侵蚀。
17.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
18.进一步，所述环形水管组件包括多个水管，多个所述水管分别与所述上炉胆和下炉胆连通，多个所述水管周向间隔排布，并通过连接件进行连接。
19.采用上述进一步方案的有益效果是：在引燃燃烧器之前，在焚烧锅炉中的环形水管组件中通入软化水，对耐火材料进行降温。软化水通过下炉胆上的补水口进入下炉胆，进入环形水管组件，软化水在环形水管组件内吸热变成饱和蒸汽后进入上炉胆，通过上炉胆上的汽水分离器后排出。
20.进一步，相邻两个所述水管之间通过钢板连接，使所述环形水管组件呈环筒状结构。
21.采用上述进一步方案的有益效果是：使用环形水管组件，水管的承压能力好，采用钢板将多个水管连接组合起来，既可以利用钢板隔离耐火材料以及外部保温层，也可以增加受热面。
22.进一步，所述焚烧锅炉本体外设有保温层。
23.采用上述进一步方案的有益效果是：外保温层保证焚烧锅炉外壁温度低于80℃。
24.进一步，所述上炉胆和下炉胆分别呈环腔结构，且分别设置在所述焚烧炉本体上端周侧和下端周侧。
25.采用上述进一步方案的有益效果是：每个水管都能与上下炉胆进行连通。
26.进一步，所述焚烧锅炉本体顶部设有助燃空气入口。
27.进一步，所述燃烧器包括燃料喷枪和长明灯，所述燃料喷枪上形成有燃料油通道、燃料气通道以及第一雾化空气通道，所述燃料喷枪上设有与所述燃料油通道连通的燃料油入口、与燃料气通道连通的燃料气入口以及与第一雾化空气通道连通的第一雾化空气入口，所述第一雾化空气通道以及燃料气通道分别为设置在所述燃料油通道外侧的环腔。
28.采用上述进一步方案的有益效果是：在引燃燃烧器燃料气(油)喷枪后，使焚烧锅炉炉膛温度达到设定的工作温度时，引燃助燃燃烧器废液喷枪和/ 或废气喷枪向炉膛内喷射含盐废液和/或废气后，当含盐废液和/或废气热值高时，消减助燃燃料，使炉膛温度维持在设定的工作温度时，当含盐废液和 /或废气热值低时，增加助燃燃料(燃气或者燃油)，使炉膛温度维持在设定的工作温度时，进行热氧化焚烧处理，产生高温烟气，通过排烟出口排出。
29.进一步，所述燃烧器还包括含盐废液喷枪，所述含盐废液喷枪上设有含盐废液入
口以及第二雾化空气入口，所述含盐废液喷枪外侧设有第二雾化空气通道，所述第二雾化空气入口与所述第二雾化空气通道连通。
30.采用上述进一步方案的有益效果是：含盐废液喷枪能够把含盐废液喷入炉膛内进行悬浮燃烧，废液喷枪上设有喷嘴，根据含盐废液的粘度、含渣量这些性能指标选择喷嘴形式；废液喷枪还包括雾化空气流道，雾化含盐废液。
31.进一步，所述燃烧器还包括含盐废气喷枪，所述含盐废气喷枪包括环管以及多个废气枪，所述含盐废气喷枪的废气入口管路与所述环管连通，多个所述废气枪一端分别与所述环管连通，所述废气枪另一端向所述焚烧锅炉本体内延伸。
32.采用上述进一步方案的有益效果是：废气流经废气环管进入各支废气枪，然后喷入焚烧锅炉的炉膛进行燃烧。
33.进一步，还包括水位计，所述水位计上端与所述上炉胆连通，下端与所述下炉胆连通；所述上炉胆内的蒸汽出口处还设有汽水分离器。
34.本实用新型与现有技术相比的优点在于：
35.(1)本实用新型涉及一种把化工、造纸、农药等行业产生的含盐废液和废气进行焚烧处理的环保装置，使环形水管冷却炉壁的焚烧锅炉及其衬里延寿方法，适合含盐废液焚烧或含盐废液和废气进行混烧等多种工况。
36.(2)本实用新型的助燃燃烧器位于焚烧炉顶部，助燃燃烧器上设有助燃风入口和助燃燃料喷射装置，所述助燃燃料喷射装置主要指用于喷射维持焚烧温度所需的助燃燃气或助燃燃油的气液组合枪，气液组合枪上设有助燃燃气入口和助燃燃油入口，可根据工艺条件或燃烧工况的不同实现燃油和燃气的自由切换。
37.(3)本实用新型的处理含盐废液和废气的焚烧锅炉，废气喷射装置位于焚烧炉顶部，废气流经废气环管进入各支废气枪，然后喷入炉膛燃烧。
38.(4)本实用新型通过焚烧锅炉环形水管的强化换热和耐火衬里的轻薄化设计，在炉衬的向火面形成固渣层，有效保护炉衬避免高温熔盐的侵蚀，实现“以渣抗渣”，延长炉衬使用寿命，保证焚烧炉长周期、低成本稳定运行。
附图说明
39.图1为本实用新型用于处理含盐废液废气的焚烧锅炉的剖视结构示意图一；
40.图2为本实用新型用于处理含盐废液废气的焚烧锅炉使用时固渣层和液渣层结构示意图；
41.图3为本实用新型用于处理含盐废液废气的焚烧锅炉的剖视结构示意图二；
42.图4为用于处理含盐废液废气的焚烧锅炉的俯视结构示意图。
43.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
44.1、焚烧锅炉本体；11、助燃空气入口；12、上炉胆；13、下炉胆；14、蒸汽出口；15、水入口；16、耐火材料层；17、保温层；18、汽水分离器； 19、排烟出口；
45.2、水管；21、钢板；
46.3、燃料喷枪；31、燃料油入口；32、燃料气入口；33、第一雾化空气入口；
47.4、长明灯；
48.5、含盐废液喷枪；51、含盐废液入口；52、第二雾化空气入口；
49.6、含盐废气喷枪；61、环管；62、废气枪；63、废气入口管路；
50.7、水位计；8、压力表；81、安全阀；9、固渣层；91、液渣层。
具体实施方式
51.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
52.实施例1
53.如图1
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图4所示，本实施例的一种用于处理含盐废液废气的焚烧锅炉，包括燃烧器、焚烧锅炉本体1以及耐火材料层16，所述焚烧锅炉本体1包括上炉胆12、环形水管组件以及下炉胆13，所述燃烧器安装在所述焚烧锅炉本体1顶部，所述焚烧锅炉本体1上端设有与所述环形水管组件上端连通的上炉胆12，所述焚烧锅炉本体1下端设有与所述环形水管组件下端连通的下炉胆13，所述下炉胆13上设有水入口15，所述上炉胆12上设有蒸汽出口 14。所述环形水管组件安装在所述焚烧锅炉本体1内，所述焚烧锅炉本体1 内侧还设有耐火材料层16，所述耐火材料层16将上炉胆12和下炉胆13以及环形水管组件与炉膛阻隔。所述焚烧锅炉本体1底部设有排烟出口19，所述焚烧锅炉本体1的顶部还设有压力表8和安全阀81。
54.本实施例的焚烧锅炉可用于处理5t/h以下中小量的含盐废液。
55.本实施例的焚烧锅炉，操作简单、工作稳定、满足各种负荷的处理含盐废液和废气的需求，可以确保含盐废液和废气中有机物的彻底氧化分解，并通过环形水管冷却炉壁的科学设计，实现衬里寿命的最大化，确保焚烧装置长效低成本运行。
56.如图1所示，本实施例的一种处理含盐废液和废气的焚烧锅炉，利用环形水管组件内侧紧贴耐火材料，通过环形水管组件强化换热作用提高焚烧炉炉壁热通量，使得炉壁耐火材料的向火面温度低于盐的熔点温度，即使炉膛耐火材料内壁温度低于熔盐灰熔点，使部分液态熔盐固化，熔盐固化形成固渣层9，固渣层9凝结至一定厚度，固渣层9外壁温度处于熔盐灰熔点临近温度，固渣层9外壁熔盐呈液态，形成液渣层91，如图2所示，避免熔盐对耐火材料高温侵蚀。
57.实施例2
58.如图1
‑
图4所示，本实施例的一种用于处理含盐废液废气的焚烧锅炉，包括燃烧器、焚烧锅炉本体1以及耐火材料层16，所述焚烧锅炉本体1包括上炉胆12、环形水管组件以及下炉胆13，所述燃烧器安装在所述焚烧锅炉本体1顶部，所述焚烧锅炉本体1上端设有与所述环形水管组件上端连通的上炉胆12，所述焚烧锅炉本体1下端设有与所述环形水管组件下端连通的下炉胆13，所述下炉胆13上设有水入口15，所述上炉胆12上设有蒸汽出口 14。所述环形水管组件安装在所述焚烧锅炉本体1内，所述焚烧锅炉本体1 内侧还设有耐火材料层16，所述耐火材料层16将上炉胆12和下炉胆13以及环形水管组件与炉膛阻隔。所述焚烧锅炉本体1底部设有排烟出口19，所述焚烧锅炉本体1的顶部还设有压力表8和安全阀81。
59.本实施例的焚烧锅炉，操作简单、工作稳定、满足各种负荷的处理含盐废液和废气的需求，可以确保含盐废液和废气中有机物的彻底氧化分解，并通过环形水管冷却炉壁的科学设计，实现衬里寿命的最大化，确保焚烧装置长效低成本运行。
60.如图1所示，本实施例的一种处理含盐废液和废气的焚烧锅炉，利用环形水管组件内侧紧贴耐火材料，通过环形水管组件强化换热作用提高焚烧炉炉壁热通量，使得炉壁耐火材料的向火面温度低于盐的熔点温度，即使炉膛耐火材料内壁温度低于熔盐灰熔点，使部分液态熔盐固化，熔盐固化形成固渣层9，固渣层9凝结至一定厚度，固渣层9外壁温度处于熔盐灰熔点临近温度，固渣层9外壁熔盐呈液态，形成液渣层91，如图2所示，避免熔盐对耐火材料高温侵蚀。
61.本实施例的焚烧锅炉可用于处理5t/h以下中小量的含盐废液。
62.如图1和图3所示，本实施例的所述环形水管组件包括多个水管2，多个所述水管2分别与所述上炉胆12和下炉胆13连通，多个所述水管2沿焚烧锅炉本体1的圆周向间隔排布，并通过连接件进行连接。在引燃燃烧器之前，在焚烧锅炉中的环形水管组件中通入软化水，对耐火材料进行降温。软化水通过下炉胆上的补水口进入下炉胆，进入环形水管组件，软化水在环形水管组件内吸热变成饱和蒸汽后进入上炉胆，通过上炉胆上的汽水分离器后排出。
63.如图3所示，相邻两个所述水管2之间通过钢板21连接，使所述环形水管组件呈环筒状结构。采用钢板将多个水管连接组合起来，既可以利用钢板隔离耐火材料以及外部保温层，也可以增加受热面。
64.如图1和图3所示，本实施例的所述焚烧锅炉本体1外设有保温层17。外保温层保证焚烧锅炉外壁温度低于80℃。
65.如图1所示，所述上炉胆12和下炉胆13分别呈环腔结构，且分别设置在所述焚烧锅炉本体1上端周侧和下端周侧。每个水管都能与上下炉胆进行连通。
66.如图1和图4所示，本实施例的所述焚烧锅炉本体1顶部设有助燃空气入口11。
67.如图1、图3和图4所示，本实施例的所述燃烧器包括燃料喷枪3和长明灯4，所述燃料喷枪3上形成有燃料油通道、燃料气通道以及第一雾化空气通道，所述燃料喷枪3上设有与所述燃料油通道连通的燃料油入口31、与燃料气通道连通的燃料气入口32以及与第一雾化空气通道连通的第一雾化空气入口33，所述第一雾化空气通道以及燃料气通道分别为设置在所述燃料油通道外侧的环腔。在引燃燃烧器燃料气(油)喷枪后，使焚烧锅炉炉膛温度达到设定的工作温度时(例如设定的工作温度为1000℃以上)，引燃助燃燃烧器废液喷枪和/或废气喷枪向炉膛内喷射含盐废液和/或废气后，当含盐废液和/或废气热值高时，消减助燃燃料，使炉膛温度维持在设定的工作温度时，当含盐废液和/或废气热值低时，增加助燃燃料(燃气或者燃油)，使炉膛温度维持在设定的工作温度时(例如设定的工作温度为1000℃以上)，进行热氧化焚烧处理，产生高温烟气，通过排烟出口排出。
68.如图1所示，本实施例的所述燃烧器还包括含盐废液喷枪5，所述含盐废液喷枪5上设有含盐废液入口51以及第二雾化空气入口52，所述含盐废液喷枪5外侧设有第二雾化空气通道，所述第二雾化空气入口52与所述第二雾化空气通道连通。含盐废液喷枪能够把含盐废液喷入炉膛内进行悬浮燃烧，废液喷枪上设有喷嘴，根据含盐废液的粘度、含渣量这些性能指标选择喷嘴形式；废液喷枪还包括雾化空气通道，雾化含盐废液。
69.如图1所示，本实施例的所述燃烧器还包括含盐废气喷枪6，所述含盐废气喷枪6包括环管61以及多个废气枪62，所述含盐废气喷枪6的废气入口管路63与所述环管61连通，多个所述废气枪62一端分别与所述环管61 连通，所述废气枪62另一端向所述焚烧锅炉本体1
内延伸。废气流经废气环管进入各支废气枪，然后喷入焚烧锅炉的炉膛进行燃烧。
70.如图1所示，本实施例的焚烧锅炉还包括水位计7，所述水位计7上端与所述上炉胆12连通，下端与所述下炉胆13连通；所述上炉胆12内的蒸汽出口14处还设有汽水分离器18。
71.利用上述实施例中处理含盐废液和废气的焚烧锅炉焚烧方法，步骤如下：
72.(1)在引燃燃烧器之前，在焚烧锅炉中通入去软化水；
73.(2)引燃助燃燃烧器后，使焚烧炉炉膛温度达到设定的工作温度时(优选为1000℃以上)，废液喷枪和/或废气喷枪向炉膛内喷射含盐废液和/或废气；
74.(3)对含盐废液和/或废气热值进行判断，当含盐废液和/或废气热值高时，消减助燃燃料，使炉膛温度维持在设定的工作温度时(优选为1000℃以上)，当含盐废液和/或废气热值低时，增加助燃燃料(燃气或者燃油)，使炉膛温度维持在设定的工作温度时(优选为1000℃以上)；
75.(4)在炉膛内进行热氧化焚烧处理，产生高温烟气，通过排烟出口排出。
76.上述实施例实现焚烧效率提高的进一步方案：含盐废液热值大于 2000kcal/kg，雾化粒径小于100μm，满足该优选约束条件，可以实现焚烧效率的进一步提升。
77.上述实施例实现焚烧完全的进一步方案：炉膛燃烧温度大于1100℃，停留时间大于2s，满足该优选约束条件，可以实现含盐废液的焚毁去除率≥99.999％和更顺利的液态排渣。
78.上述实施例实现焚烧炉衬里长高寿命的进一步方案：保证固渣层理论厚度大于2mm，液渣层理论厚度大于5mm。满足该优选约束条件，可以实现焚烧炉衬里的长寿命运行。
79.本实用新型装置是一种采用高温焚烧方法实现石油化工、煤化工、造纸、农药等工业行业产生的含盐废液和废气无害化处理的环保装置。针对此类含盐废液、废气，常规处理装置和方法的共性问题有：衬里寿命短、运行能耗高；本实用新型通过焚烧锅炉设计，使炉膛衬里向火面温度低于融盐灰熔点，熔盐固化形成保护层，避免炉膛衬里的高温熔盐侵蚀，实现“以渣抗渣”，使含盐焚烧的炉膛衬里使用寿命由5～12个月延长到3～5年，大幅降低运行成本；排出炉膛的高温烟气热晗可通过后系统回收利用，进一步减少能量浪费，整套焚烧系数负压运行，符合国家环保标准。本实用新型的焚烧装置是实现含盐废液、废气长周期、低成本处理的不二之选。
80.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
81.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
82.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是
机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
83.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
84.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
85.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。