一種粉煤摻燒高濃度有機廢水復合型氣化燃燒器及工藝方法與流程

本發明涉及一種新型節能煤氣化生產工藝裝置；特別涉及一種粉煤摻燒高濃度有機廢水復合型氣化燃燒器及工藝方法。

背景技術：

近年來，隨著石油化工行業的迅速發展，在生產各類產品的同時產生大量的有機廢水，不僅有機物濃度高，部分還含有有毒有害物質，而且處理難度大。隨著新環境保護法的實施，如何高效處理有機廢水成為企業面臨的重要課題。有機廢水通常采用生化或焚燒的方式進行處理。生化處理方式中有機廢水中有毒有害物質易造成生化菌失活，需配套建設物理以及化學預處理裝置方能確保生化處理效率，且僅適用于處理低濃度有機廢水。焚燒處理是指在焚燒爐的燃燒室內，通過可控高溫化學反應破壞廢水中各種有害物質的分子結構，將廢水中的有機物氧化成co，h2o等無害物質，適用于處理高濃度有機廢水。如己內酰胺、雙乙苯胺等有機廢液不能直接外排，處理工藝一般采用將有機廢液噴淋到粉煤上在焚燒爐的燃燒室中燃燒。廢水焚燒爐一般以低硫柴油等清潔燃料為點火助燃劑，所產生的尾氣主要成分為蒸汽、煙塵、so2、no2等，為確保尾氣達標排放，需配套建設急冷、脫硫、脫硝等附屬裝置，投資大、運行成本高是制約焚燒處理有機廢水技術推廣應用的主要因素。目前產生的有機廢水，常規污水處理的方式，已無法滿足需要；廢水難以處理，已是制約化工企業發展的瓶頸問題，如何處理，迫在眉睫。

煤氣化是煤利用技術的一個重要方向，它是把煤轉化為便于燃燒的可燃氣體或化工原料，其主要成分為一氧化碳和氫氣的混合氣。目前國內使用的粉煤造氣爐燃燒器如殼牌爐、gsp爐、航天爐等使用的燃燒器均只具有單一噴射粉煤燃燒的功能。

針對當前嚴峻的環保形勢，研究復合型氣化裝置摻燒高濃度有機廢水裝置和工藝技術，一方面可徹底解決高濃度有機廢水難以處理的問題，另一方面可為煤化工企業處理高濃度有機廢水開辟一條新的途徑，實現以煤化工為主體的綜合化工企業高濃度有機廢水的回收利用，提高企業的清潔生產水平，為建設資源節約型、環境友好型企業提供保障，為推動國內環保領域廢水焚燒工藝發展提供技術支持。

技術實現要素：

為了解決現有技術存在的缺點，本發明的目的之一是提供一種粉煤摻燒高濃度有機廢水復合型氣化燃燒器，該燃燒器能采用特殊的燃燒器結構設計，解決傳統燃燒器單一噴射粉煤的弊端，燃燒器在噴射粉煤是可以根據運行負荷摻燒一定比例的廢水，結構簡易、適應性強，環保節能、變廢為寶。

本發明第二個目的是提供一種粉煤摻燒高濃度有機廢水工藝方法。該工藝方法在利用粉煤生產合成氣的同時焚燒有機廢水，實現化工生產與有機廢水處理的有機結合。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種粉煤摻燒高濃度有機廢水復合型氣化燃燒器，包括點火槍、廢水通道、點火/開工馳放氣通道、點火/開工氧氣通道、冷卻水夾套通道、粉煤主氧/蒸汽通道、粉煤通道組成，燃燒器下部套裝有水冷壁，水冷壁內的空腔形成氣化室，所述的燃燒器點火槍單獨外設，粉煤通道與廢水通道設置為各自獨立的通道，點火、開工馳放氣為同一通道，有機廢水氧氣與開工氧氣為同一通道，所述的粉煤通道為設置在燃燒器外圈，粉煤通道旁由外向內分別設粉煤主氧/蒸汽通道、點火/開工氧氣通道，點火/開工馳放氣通道、廢水通道，所述的廢水通道位于燃燒器中心。

本發明的摻燒廢水氣化燃燒器，燃燒器點火槍單獨外設，燃燒器粉煤進料與廢水摻燒設置為各自獨立的通道，點火、開工馳放氣為同一通道，有機廢水氧氣與開工氧氣為同一通道，并將粉煤通道設置在燃燒器外圈。一方面，粉煤進料與廢水摻燒設置為各自獨立的通道保證了粉煤可以單獨噴射也可以與廢水同時摻燒噴射燃燒，不影響原有粉煤氣化燃燒的運行。另一方面廢水通道位于燃燒器中心、粉煤通道位于氣化室外圍的合理布置，確保廢水在爐膛內可與粉煤燃燒的高溫火焰實現最大程度的接觸發生氣化燃燒，防止廢水氣化產生的氣體膨脹影響外圍原有粉煤氣化燃燒的運行，產生質量不達標的氣化氣；同時摻燒一定比例的廢水使廢水霧化達到最佳效果，確保廢水的燃燒速率和燃燒程度，同時高濃度有機廢水在高溫條件下形成的蒸汽與燃燒反應產生的蒸汽、二氧化碳進一步參與氣化反應生成合成氣，實現了有機廢水沉降回收利用，設備結構新穎、工藝簡單、效率高、節約成本，運行安全穩定。

優選的，在所述的粉煤通道內還設有粉煤導料螺旋片。

粉煤導料螺旋片可以實現粉煤最大程度的分散，提高了粉煤的氣化與燃燒效率，節約能源。

優選的，所述的燃燒器包括由內到外依次套裝在一起的第一套筒、第二套筒、第三套筒、第四套筒和氣化室，且各個套筒、氣化室之間相互獨立，互不相通；且從上到下依次第一套筒高于第二套筒、第二套筒高于第三套筒、第三套筒高于第四套筒，第四套筒高于氣化室，且彼此之間通過螺栓連接；在所述的第一套筒的頂部設有廢液進口；在所述的第二套筒的側壁設有點火/開工馳放氣進口，在所述的第三套筒的側壁設有點火/開工氧氣進口、冷卻水出口、冷卻水進口；在所述的第四套筒側壁設有粉煤進口、粉煤主氧氣/蒸汽進口，氣化室側壁設有盤管冷卻水進口、盤管冷卻水出口；與每個套筒相對應的底部分別設有廢水出口，點火/開工馳放氣出口，點火/開工氧氣出口，粉煤出口，粉煤氧氣/蒸汽出口。

優選的，所述的水冷壁為一體式盤管水冷壁，其包括若干支換熱管，所述換熱管盤繞排布形成一腔體，相鄰換熱管之間焊接密封，所述腔體內壁根據工作流暢溫度不同覆蓋不同厚度的耐火材料層，所述耐火材料層以固定釘進行固定，所述固定釘沿腔體內壁均勻交錯呈輻射式分布；所述的水冷壁的底部通過若干個支座支撐，所述支座沿圓周均勻對稱分布。

優選的，所述的水冷壁的內側呈階梯型的涂抹有耐火材料，耐火材料通過固定釘固定于水冷壁盤管上。

優選的，所述的第一套筒與第二套筒，第二套筒與第三套筒，第三套筒與第四套筒，第四套筒與氣化室通過密封法蘭連接。

優選的，粉煤和有機廢水供料的復合型燃燒器結構，燒嘴噴射器粉煤進料與有機廢水進料設置為各自獨立的通道，粉煤可以單獨噴射也可以與廢水同時摻燒噴射燃燒氣化。

優選的，所述的粉煤主氧/蒸汽通道、點火/開工馳放氣通道、點火/開工氧氣通道設置氣量配比自動化儀表，控制氣體流量。

所述的裝置的工藝方法如下：

來自原料煤系統的粉煤和工業生產排放的高濃度有機廢水，由輸送管線送到燃燒器，燃燒器的點火槍單獨外設進行點火，點火/開工馳放氣通道通可燃氣體，點火/開工氧氣通道通點火氧氣助燃，開工氧氣與開工馳放氣配比點火；外設火焰檢測裝置，收獲火焰信號后自動啟動開工程序，開工程序啟動后點火/開工馳放氣通道加大可燃氣體量，點火/開工氧氣通道通開工氧氣，開工氧氣與開工馳放氣配比燃燒升溫至750℃～850℃、系統壓力提高至1.0mpa時啟動粉煤進料程序，粉煤進料為單支切向螺旋進料，物料進入指定通道后沿著螺旋片螺旋送到噴射器端部從粉煤通道出口均勻噴射高溫燃燒粉煤沿著粉煤通道噴出，與粉煤主氧/蒸汽混合高溫燃燒；粉煤燃燒系統穩定后即溫度達到1300～1500℃，系統壓力提高至4.0mpa，啟動有機廢水進料程序，根據實際負荷控制粉煤與廢水適當比例進行摻燒，適量有機廢水沿著廢水通道噴出遇氣化爐高溫火焰瞬間氣化燃燒，同時調整粉煤主氧/蒸汽通道中氧氣、蒸汽比率。整個過程中冷卻水夾套通道、水冷壁盤管持續通入冷卻水。

優選的，粉煤與有機廢水摻燒的質量比15:2。

控制粉煤與有機廢水摻燒比例十分重要，有機廢水摻燒量大影響粉煤原有的氣化反應，粉煤氣化的氣體co和h2有效成分的比例下降，有害氣體產量增加，腐蝕管道，增加后續處理難度；有機廢水摻燒比例較小，不能最大限度的實現有機廢水的回收利用。

本發明的有益效果是：

(1)本發明新型摻燒廢水氣化燃燒器，燃燒器點火槍單獨外設，燃燒器粉煤進料與廢水摻燒設置為各自獨立的通道，點火、開工馳放氣為同一通道，有機廢水氧氣與開工氧氣為同一通道，并將粉煤通道設置在燃燒器外圈，廢水通道位于燃燒器中心結構進行合理布置，廢水在爐膛內可與粉煤燃燒的高溫火焰實現最大程度的接觸發生氣化燃燒，防止廢水氣化產生的氣體膨脹影響外圍原有粉煤氣化燃燒的運行，產生質量不達標的氣化氣。

(2)燃燒器粉煤進料與廢水摻燒設置為各自獨立的通道，粉煤可以單獨噴射也可以與廢水同時摻燒噴射燃燒，不影響原有粉煤氣化燃燒的運行，解決燃燒器單一噴射粉煤的弊端，減少了粉煤氣化過程的蒸汽使用量，燃燒器在噴射粉煤是可以根據運行負荷摻燒一定比例的廢水，節約粉煤能源。

(3)本發明在滿足工藝裝置需求的前提下，摻燒一定比例的廢水使廢水霧化達到最佳效果，確保廢水的燃燒速率和燃燒程度，同時高濃度有機廢水在高溫條件下形成的蒸汽與燃燒反應產生的蒸汽、二氧化碳進一步參與氣化反應生成合成氣，實現了有機廢水沉降回收利用，設備結構新穎、工藝簡單、效率高、節約成本，運行安全穩定。

附圖說明

圖1燃燒器的具體結構圖；

圖2為圖a部分的剖視圖；

圖中：1、廢水進口，2、點火/開工馳放氣進口，3、點火/開工氧氣進口，4、冷卻水進口，5、冷卻水出口，6、粉煤進口，7、粉煤氧氣/蒸汽進口，8、盤管冷卻水進口，9、盤管冷卻水出口，10、廢水出口，11、點火/開工馳放氣出口，12、點火/開工氧氣出口，13、粉煤出口，14、粉煤氧氣/蒸汽出口，15粉煤導料螺旋片，16、第一套筒、17第二套筒、18第三套筒、19第四套筒，20、氣化室。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行進一步的闡述，應該說明的是，下述說明僅是為了解釋本發明，并不對其內容進行限定。

實施例1

粉煤摻燒高濃度有機廢水復合型氣化燃燒器，包括點火槍、廢水通道、點火/開工馳放氣通道、點火/開工氧氣通道、冷卻水夾套通道、粉煤主氧/蒸汽通道、粉煤通道組成，燃燒器下部套裝有水冷壁，水冷壁內的空腔形成氣化室20，所述的燃燒器點火槍單獨外設，粉煤通道與廢水通道設置為各自獨立的通道，點火、開工馳放氣為同一通道，有機廢水氧氣與開工氧氣為同一通道，所述的粉煤通道為設置在燃燒器外圈，粉煤通道旁由外向內分別設粉煤主氧/蒸汽通道、點火/開工氧氣通道，點火/開工馳放氣通道、廢水通道，所述的廢水通道位于燃燒器中心，在所述的粉煤通道內還設有粉煤導料螺旋片15，所述的燃燒器包括由內到外依次套裝在一起的第一套筒16、第二套筒17、第三套筒18、第四套筒19和氣化室20，且各個套筒、氣化室之間相互獨立，互不相通；且從上到下依次第一套筒16高于第二套筒17、第二套筒17高于第三套筒18、第三套筒18高于第四套筒19，第四套筒19高于氣化室20，第一套筒與第二套筒，第二套筒與第三套筒，第三套筒與第四套筒，第四套筒與氣化室通過密封法蘭連接；在所述的第一套筒16的頂部設有廢液進口1；在所述的第二套筒的側壁設有點火/開工馳放氣進口2，在所述的第三套筒的側壁設有點火/開工氧氣進口3、冷卻水出口4、冷卻水進口5；在所述的第四套筒側壁設有粉煤進口6、粉煤主氧氣/蒸汽進口7，氣化室側壁設有盤管冷卻水進口8、盤管冷卻水出口9；與每個套筒相對應的底部分別設有廢水出口10，點火/開工馳放氣出口11，點火/開工氧氣出口12，粉煤出口13，粉煤氧氣/蒸汽出口14，所述的水冷壁為一體式盤管水冷壁，其包括若干支換熱管，所述換熱管盤繞排布形成一腔體，相鄰換熱管之間焊接密封，水冷壁的內側呈階梯型的涂抹有耐火材料，耐火材料通過固定釘固定于水冷壁盤管，所述固定釘沿腔體內壁均勻交錯呈輻射式分布；所述的水冷壁的底部通過若干個支座支撐，所述支座沿圓周均勻對稱分布。

粉煤和有機廢水供料的復合型燃燒器結構，燒嘴噴射器粉煤進料與有機廢水進料設置為各自獨立的通道，粉煤可以單獨噴射也可以與廢水同時摻燒噴射燃燒氣化。粉煤主氧/蒸汽通道、點火/開工馳放氣通道、點火/開工氧氣通道設置氣量配比自動化儀表，控制氣體流量。

來自原料煤系統的粉煤和工業生產排放的高濃度有機廢水，由輸送管線送到燃燒器，燃燒器的點火槍單獨外設進行點火，點火/開工馳放氣通道通可燃氣體，點火/開工氧氣通道通點火氧氣助燃，開工氧氣與開工馳放氣配比點火；外設火焰檢測裝置，收獲火焰信號后自動啟動開工程序，開工程序啟動后點火/開工馳放氣通道加大可燃氣體量，點火/開工氧氣通道通開工氧氣，開工氧氣與開工馳放氣配比燃燒升溫至750℃～850℃、系統壓力提高至1.0mpa時啟動粉煤進料程序，粉煤進料為單支切向螺旋進料，物料進入指定通道后沿著螺旋片螺旋送到噴射器端部從粉煤通道出口均勻噴射高溫燃燒粉煤沿著粉煤通道噴出，與粉煤主氧/蒸汽混合高溫燃燒；粉煤燃燒系統穩定后即溫度達到1300～1500℃，系統壓力提高至4.0mpa，啟動有機廢水進料程序，根據實際負荷控制粉煤與廢水質量比15:2進行摻燒，適量有機廢水沿著廢水通道噴出遇氣化爐高溫火焰瞬間氣化燃燒，同時調整粉煤主氧/蒸汽通道中氧氣、蒸汽比率。整個過程中冷卻水夾套通道、水冷壁盤管持續通入冷卻水。

實施例2

粉煤摻燒高濃度有機廢水復合型氣化試驗裝置運行后，根據工藝包設計值對試驗裝置進行了72h性能考核，廢水摻燒量、合成氣有效氣體成分等各項指標全部達到了預期目標。

申請人根據實際情況實時調整高濃度廢水摻燒量，其中摻燒量為5t/h的運行時間達到635h，復合型氣化裝置運行穩定，合成氣有效氣體(co+h2)平均為產率為91.63％，全年共摻燒廢水22870t，節約蒸汽10710t，達到了預期目標。該項目在系統整體運行、能量利用、安全環保等方面都達到了國內領先水平，創造了較好的經濟效益和環保效益，具有廣闊的發展前景。

以上所述僅為本申請的優選實施例而已，并不用于限制本申請，對于本領域的技術人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本申請的保護范圍之內。