工業(yè)廢液焚燒爐是一種將工業(yè)廢液進(jìn)行高溫焚燒無害化處理的環(huán)保設(shè)備。根據(jù)爐本體的特征，常用的爐型有噴射焚燒爐、機(jī)械爐排焚燒爐、回轉(zhuǎn)窯焚燒爐和流化床焚燒爐等。
其一般由廢液儲(chǔ)存及輸送系統(tǒng)、輔助燃燒系統(tǒng)、供風(fēng)系統(tǒng)、廢液燃燒器、燃燒控制系統(tǒng)、能 量回收系統(tǒng)、煙氣處理系統(tǒng)和尾氣檢測(cè)控制系統(tǒng)等部分組成。其中的燃燒控制系統(tǒng)是焚燒爐的核心組成部分，直接影響到焚燒爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
中石化巴陵公司己內(nèi)酰胺部廢液焚燒裝置是己內(nèi)酰胺生產(chǎn)過程中的重要環(huán)保裝置，用于處理 來自環(huán)己酮裝置的皂化廢堿液和己內(nèi)酰胺裝置的苯萃殘液及離交廢水經(jīng)濃縮后的濃縮廢液，以實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，并副產(chǎn)固體堿和中壓蒸汽，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。新的廢液焚燒裝置于2017年開工建設(shè)，2018年10月建成投產(chǎn)，目前運(yùn)行情況良好。本文簡要介紹該裝置的工藝流程，重點(diǎn)對(duì)其核心部分的燃燒控制系統(tǒng)的構(gòu)成、控制過程以及安全保障等作詳細(xì)的闡述。
1、工藝流程
濃縮廢液與皂化廢堿液進(jìn)入靜態(tài)混合器，經(jīng)混合后進(jìn)入預(yù)處理罐，由預(yù)處理攪拌器充分?jǐn)嚢?中和，然后經(jīng)廢液泵加壓送至皂化液儲(chǔ)槽。
儲(chǔ)槽內(nèi)廢液經(jīng)泵加壓送入皂化廢堿液噴槍，以微小液滴形式播散于爐內(nèi)懸浮干燥，并在爐膛 空間進(jìn)行燃燒(懸浮燃燒)。燃燒后的灰分隨煙氣至鍋爐尾部沉積或被電除塵器捕集回收。
回收的固堿中主要成份為Na2CO3。較大的顆粒在爐膛空間來不及燃燒，落到爐底墊層上燃盡(墊層燃燒)，高溫下呈熔融狀由爐底溜子槽排入渣堿回收裝置回收渣堿。煙氣中的NOx和SO2通過脫硫脫硝技術(shù)，用稀氨水作為還原劑，氨將焚燒煙氣中的SO2吸收，與煙氣反應(yīng)脫去氮氧化物，使排放的煙氣中達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。
皂化液在爐膛內(nèi)燃燒必須有燃料油或天然氣助燃，當(dāng)皂化廢堿液和燃料油(重油)在爐內(nèi)燃 燒時(shí)，重油先經(jīng)油加熱器加熱，再由油槍蒸汽霧化后噴入爐內(nèi)燃燒；天然氣由界區(qū)外供給。爐內(nèi)燃燒所需的O2由鼓風(fēng)機(jī)送入空氣加熱器，經(jīng)蒸汽加熱后，再分兩段送入爐內(nèi)。
一次風(fēng)由下部送入，起穩(wěn)定熱源作用，二次風(fēng)作為爐膛內(nèi)的補(bǔ)充空氣，提高燃燒效果。油槍 配風(fēng)供油槍或天然氣槍燃燒使用。
脫鹽水經(jīng)鍋爐給水泵流經(jīng)省煤器后進(jìn)入上鍋筒，在上鍋筒內(nèi)的汽水分離裝置將干飽和蒸汽送 出，供裝置使用并將富余蒸汽送入管網(wǎng)。簡要工藝流程示意圖見圖1。
圖1 工藝流程簡圖
2、燃燒控制系統(tǒng)
①燃燒器種類
燃燒器是各種加熱設(shè)備(鍋爐、烘干設(shè)備以及工業(yè)爐等)的核心部件，為相關(guān)過程提供熱量。燃燒器種類較多，根據(jù)燃料不同可以分為燃油燃燒器(重油和輕油燃燒器)、燃?xì)馊紵?液化氣、工可燃尾氣和沼氣燃燒器)、油氣兩用燃燒器(既可以燃油，又可以燃?xì)獾膹?fù)合型燃燒器)以及煤粉燃燒器。
己內(nèi)酰胺部廢液焚燒爐為復(fù)合型油氣燃燒器，運(yùn)行時(shí)天燃?xì)夂椭赜腿剂隙呷∫?，燃燒器配備燃油槍和燃?xì)鈽專鳂尶蓡为?dú)燃燒，火焰均勻，拆卸方便，且各槍均能滿足設(shè)計(jì)負(fù)荷。
燃燒器在設(shè)計(jì)負(fù)荷調(diào)節(jié)比5:1范圍內(nèi)和相應(yīng)的過?？諝庀禂?shù)條件下具有穩(wěn)定的火焰，剛直有力，不舔爐管，不發(fā)飄；噴槍要求不泄露、不易堵塞以及不易結(jié)焦。
②燃燒控制系統(tǒng)構(gòu)成
燃燒控制系統(tǒng)的作用是控制好焚燒爐的助燃系統(tǒng)，以確保廢液在爐內(nèi)燃燒狀況良好。主要由 PLC控制器、燃?xì)?燃油)切斷閥、電磁閥、油氣燃燒器、廢液燃燒器、火焰檢測(cè)器以及檢漏裝置等構(gòu)成。
③安全聯(lián)鎖控制方案
1)安全聯(lián)鎖控制方案
為了確保爐膛安全運(yùn)行，8個(gè)燃?xì)?油)燒嘴的火焰檢測(cè)信號(hào)對(duì)爐膛安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。一旦爐膛火焰熄滅，必須能及時(shí)切斷燃?xì)?油)，防止可燃?xì)怏w或油霧進(jìn)入電除塵室引起閃爆。
由于本廢液焚燒爐的工況特殊，爐膛產(chǎn)生的堿塊易砸熄火焰，為了既能盡量防止火焰檢測(cè)信號(hào)意外熄滅而引起聯(lián)鎖頻繁誤動(dòng)作，又能保證安全，該聯(lián)鎖邏輯采用了8取3(8≈3)的聯(lián)鎖方式。即當(dāng)8支燃?xì)?油)槍正常的火焰檢測(cè)信號(hào)少于或等于3時(shí)才聯(lián)鎖切斷燃?xì)饪傞y和供油泵。
另外如果氣泡壓力≥1.33MPa，氣泡液位≤10%時(shí)為了防止壓力容器氣泡超壓或干鍋引起爆裂，同樣需聯(lián)鎖切斷燃?xì)饪傞y和供油泵。具體聯(lián)鎖邏輯如下圖2(聯(lián)鎖條件啟動(dòng)為“1”)。
圖2 安全控制聯(lián)鎖邏輯圖
2)節(jié)能控制方案
廢液焚燒爐供風(fēng)系統(tǒng)采用2臺(tái)吹風(fēng)機(jī)和2臺(tái)引風(fēng)機(jī)，每種機(jī)組采用的是一開一備方式，當(dāng)2臺(tái)吹風(fēng)機(jī)或2臺(tái)引風(fēng)機(jī)都停運(yùn)時(shí)，應(yīng)聯(lián)鎖停爐，即聯(lián)鎖切斷燃?xì)饪傞y和供油泵，防止燃?xì)?油)在爐膛內(nèi)不能充分燃燒，造成能源浪費(fèi)。具體聯(lián)鎖邏輯如下圖3。
圖3 節(jié)能控制聯(lián)鎖邏輯圖
④點(diǎn)火控制過程
該焚燒爐共由八組燃燒控制系統(tǒng)組成，分別分布在爐左3個(gè)、爐右3個(gè)及爐后2個(gè)。由于每組的構(gòu)成和控制方案完全一致，這里只闡述其中一組的控制過程，其它各組的控制過程完全相同。圖4為A組和H組的燃?xì)庀到y(tǒng)控制流程圖，圖5為A組和H組的燃油系統(tǒng)控制流程圖。
圖4 燃?xì)庀到y(tǒng)控制流程圖
圖5燃油系統(tǒng)控制流程圖
1)點(diǎn)火前的準(zhǔn)備工作
管道必須清潔且已完成氣密、試壓要求；
如燒重質(zhì)油，管道和油槍應(yīng)該充分預(yù)熱，以保證燃油流動(dòng)十分暢通；
調(diào)節(jié)爐前的蒸汽壓和油壓，使二者最好相等，或盡量靠近；
按常規(guī)打開煙道檔板及引風(fēng)系統(tǒng)；向爐膛吹蒸汽10-15min，看到煙囪冒白煙，這時(shí)方可準(zhǔn)備點(diǎn)火。
2)燃?xì)馊紵鼽c(diǎn)火程序
確認(rèn)鍋爐引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)已開，系統(tǒng)各項(xiàng)條件具備；
打開燃燒器助燃風(fēng)進(jìn)行爐膛吹掃3-5min；
先由閥門檢漏裝置對(duì)主火管路燃?xì)馇袛嚅y檢漏，確認(rèn)無泄漏后準(zhǔn)備點(diǎn)火；
啟動(dòng)一鍵式點(diǎn)火按鈕，發(fā)出點(diǎn)火指令(DCS或就地控制柜)；
先點(diǎn)長明燈：點(diǎn)火推進(jìn)器進(jìn)入位置，啟動(dòng)高能點(diǎn)火裝置，在點(diǎn)火開始后的前5s內(nèi)長明燈、燃?xì)馇袛嚅y同時(shí)打開，5s結(jié)束后無論是否點(diǎn)燃長明燈，高能點(diǎn)火裝置總是停止工作。
此過程中火焰檢測(cè)器對(duì)火焰進(jìn)行監(jiān)測(cè)，若能檢測(cè)到火焰，則表示長明燈已經(jīng)點(diǎn)著，燃?xì)馇袛?閥保持打開狀態(tài)，并在控制系統(tǒng)指令下進(jìn)入正常工作狀態(tài)，點(diǎn)火成功后點(diǎn)火推進(jìn)器退出。
在整個(gè)長明燈燃燒過程中，火焰檢測(cè)器始終監(jiān)測(cè)火焰，一旦熄火，立即切斷燃?xì)馇袛嚅y，并 進(jìn)行熄火報(bào)警。若高能點(diǎn)火裝置在5s點(diǎn)火過程結(jié)束后，火焰檢測(cè)器檢測(cè)不到火焰，即長明燈沒有點(diǎn)著，則立即關(guān)閉燃?xì)馇袛嚅y，同時(shí)點(diǎn)火推進(jìn)器退出。再重新用氮?dú)鈱?duì)爐膛進(jìn)行吹掃 3~5min后，按以上程序重新點(diǎn)火；
長明燈點(diǎn)燃后，用長明燈對(duì)主氣槍進(jìn)行點(diǎn)火。確認(rèn)助燃風(fēng)已打開后，開啟主氣槍，燃?xì)馇袛嚅y，用長明燈進(jìn)行點(diǎn)火，點(diǎn)火5s內(nèi)，若主氣槍火焰檢測(cè)器檢測(cè)到火焰，表示氣槍已經(jīng)點(diǎn)著，主火燃?xì)馇袛嚅y繼續(xù)保持打開狀態(tài)，并在控制系統(tǒng)指令下進(jìn)入正常工作狀態(tài)。
若5s內(nèi)檢測(cè)不到火焰，則主火燃?xì)馇袛嚅y關(guān)閉，待重新吹掃3-5min后，按以上程序?qū)χ鳉鈽屩匦曼c(diǎn)火。點(diǎn)火成功后讓小火燒5-10min，確認(rèn)沒有問題就可按工藝要求進(jìn)行調(diào)火。
3)燃油燃燒器點(diǎn)火程序
按上述點(diǎn)火方式先點(diǎn)燃長明燈；再點(diǎn)主油槍；開啟主油路切斷閥后，先手動(dòng)打開一點(diǎn)點(diǎn)助燃風(fēng)，再用手動(dòng)閥開一點(diǎn)點(diǎn)霧化蒸汽，慢慢用手動(dòng)閥開油直到火點(diǎn)燃。
如果沒點(diǎn)著火，應(yīng)立即關(guān)閉油槍手動(dòng)閥，蒸氣吹掃10-15min后，重復(fù)以上點(diǎn)火程序。點(diǎn)火成功后，主油槍火焰檢測(cè)器檢測(cè)到火焰，主油路切斷閥繼續(xù)保持打開狀態(tài)，并在控制系統(tǒng)指令下進(jìn)入正常工作狀態(tài)。燒小火穩(wěn)定10~20min，就可調(diào)火，直到火焰白亮明凈，長粗適宜。
4)噴液
觀察油(氣)槍的火焰燃燒狀況，如達(dá)到條件，即開啟廢液泵和閥門，向爐膛噴液焚燒。通 過調(diào)整廢液和蒸汽的流量，以達(dá)到最佳霧化效果，觀察噴液燃燒的火焰狀況，直到滿足要求為止。
以上控制過程均由PLC控制系統(tǒng)自動(dòng)控制完成(手動(dòng)操作部分除外)，火焰運(yùn)行狀態(tài)及各切斷閥的開關(guān)狀態(tài)均在DCS上進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示。
3、安全措施
一個(gè)全自動(dòng)燃燒過程必須有自動(dòng)吹掃、自動(dòng)點(diǎn)火、熄火保護(hù)、漏氣檢測(cè)以及燃?xì)鈮毫?、助燃空氣壓力保護(hù)等項(xiàng)安全措施。
①燃?xì)庑孤┦亲钪饕奈ｋU(xiǎn)因素，保證主燃?xì)忾y的檢漏裝置準(zhǔn)確無誤十分重要。
②燒嘴內(nèi)設(shè)置穩(wěn)焰板，點(diǎn)火電極置于回流區(qū)，保證點(diǎn)火順利和火焰的穩(wěn)定，以防離焰和脫火，火焰與燒嘴金屬壁留有足夠的接觸面積。
③采用兩種檢測(cè)原理的火焰檢測(cè)器，即電離式和紫外光敏式，以確保監(jiān)測(cè)可靠?；鹧鏅z測(cè)器帶有自診斷功能，一旦故障，則自動(dòng)切斷電源。對(duì)紫外火焰檢測(cè)器，要注意安裝的角度和離火焰的間距，既要防止盲區(qū)，又要防止被高溫?zé)龎摹?/span>
④合理設(shè)置吹掃時(shí)間。每次點(diǎn)火前，必須吹掃充分，保證在爐膛內(nèi)不形成爆炸性氣體。對(duì)燃?xì)馊紵鞑捎玫獨(dú)獯祾撸粚?duì)燃油燃燒器采用蒸汽吹掃。
⑤保證燃?xì)鈮毫椭硷L(fēng)壓力的穩(wěn)定，設(shè)置低壓保護(hù)聯(lián)鎖。
⑥選用質(zhì)量可靠的PLC控制器、電磁閥、切斷閥、火焰檢測(cè)器等關(guān)鍵控制儀表設(shè)備。
⑦保證管道內(nèi)清潔干凈，管路之間連接可靠并遠(yuǎn)離熱源。
4、結(jié)語
焚燒爐的應(yīng)用十分廣泛，將工業(yè)廢液、工業(yè)廢氣、固體廢棄物燃料、醫(yī)療垃圾以及生活廢品 等利用焚燒爐進(jìn)行高溫燃燒，以達(dá)到無害化處理的目的，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)。
當(dāng)然，對(duì)于不同的燃燒對(duì)象，選用的焚燒爐的形式也不盡相同，配用的燃料和燃燒控制系統(tǒng) 也有差異，但保證燃燒控制系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全運(yùn)行是主要目標(biāo)，燃燒效率和節(jié)能指標(biāo)也要考慮，要求因爐施策，合理設(shè)計(jì)，正確使用。
作者：伍友武、姜衛(wèi)平
