有机废液喷枪雾化形式的应用

缪树辉 廖鹏 秦家涛(新疆蓝山屯河能源有限公司，新疆 奇台 831800)

0 引言

从化工生产车间产生的焦油废液以及火炬废液通过各自工艺管道进入焚烧单元界区后在有机废液储罐中存储。正常工况运行时需要伴烧一定量的柴油形成稳定热源，在该热源下有机废液进入焚烧炉进行高温燃烧后氧化分解为水、二氧化碳和固体渣等无害物质。该装置处理的废液主要包括4种来源，有机废液1为化工生产车间关键反应生成的焦油副产物，正常流量为3200kg/h，连续进行排放，主要组分包含水40%，有机物含量60%；废液2为化工生产车间排放槽排放液，最大流量为1800kg/h，间歇性排放，主要组分包含水46.8%，有机物含量53.2%；废液3为化工生产车间第三排放槽排放液，最大流量为1800kg/h，间歇性排放，主要组分包含水9%，有机物含量91%；废液4为化工生产车间火炬分离液，最大流量为3600kg/h，间歇性排放，主要组分包含水54.5%，有机物含量45.5%。以上四种废液分别使用单独的管道输送系统至有机废液储罐进行暂存。

废液中主要成分为含 C、H、O的有机物，含盐量相对比较大。废液为高粘度物料，输送过程中容易发生低温凝结，有机废液罐内部及管道设计蒸汽伴热系统。高温焚烧产生的烟气主要是N2、O2、CO2、H2O和NOx[1]，烟气中含盐量较高。本焚烧装置处理的废液中含有无机钠盐。为了保护环境，对排放的废液采用焚烧处理的方法进行无害化处理。焚烧炉装置排放烟气的温度应满足规定的节能达标要求，排入大气的烟气应达到GB 18484—2015《危险废物焚烧污染物控制标准》征求意见稿。

废液焚烧装置接收的有机废液主要为化工生产车间所产生有组织排放及部分零散有机废液，有机废液均为高热值且无法自行燃烧的产物，必须使用废液喷枪将其雾化后形成雾状液膜通过天然气长明灯点燃柴油或其他辅助燃料伴烧进行焚烧处理。根据物料的特点，有机废液的燃烧采用风机燃烧的要求进行燃烧，将总助燃风分为一次助燃风、二次助燃风和底部助燃风。

有机废液、柴油连同助燃风首先进入燃烧器进行燃烧，产生的高温烟气至炉体中部随之引入二次风强烈混合，在炉膛内达到完全燃尽，实现安全、可靠、有效的燃烧和氧化废液中的可燃成分，同时通过控制风量分配。最大限度的减少NOx的生成。

1 有机废液喷枪雾化形式改变前后的使用情况

1.1 原设计有机废液喷枪雾化形式-介质雾化

原设计中焚烧单元有机废液储罐中储存的有机废液通过有机废液循环泵进行自循环后将废液混合均匀由废液增压泵输送至燃烧器部位经雾化喷枪送至焚烧炉膛燃烧室进行燃烧，但是此雾化喷枪设计为介质(蒸汽)雾化的形式。其原理是雾化喷嘴依靠一定压力的气体(蒸汽)形成高速气流，使蒸汽与有机废液之间形成很高的相对速度以达到雾化的目的。优点是可以在有机废液压力较低的情况下获得良好的雾化效果，并且工作状况可以在较大的范围内调节。但是应用在焚烧单元中也存在一定的弊端：

(1)当使用中压蒸汽作为雾化介质对有机废液喷枪雾化进行处理废液时每吨有机废液每小时需消耗50kg/h的中亚蒸汽，导致原有机废液总含水量提高5%，抑制了焚烧炉燃烧的温度，不利用焚烧炉的安全稳定运行，也不利于有机废液的完全燃烧；

(2)对焚烧炉整体的运行温度降低，不能满足焚烧炉的正常运行，为了提高炉膛温度达到工艺运行要求，对应增加辅助燃烧物质柴油伴烧的消耗量，增加了有机废液的处理成本；

(3)使用蒸汽作为雾化介质进行有机废液雾化处理的过程时，由于雾化的中压蒸汽50kg/h的水蒸气进入燃烧器，导致燃烧器内部火焰检测强度不稳定，因火焰强度的稳定性直接引入焚烧炉的停车连锁系统，火焰强度的不稳定会导致焚烧单元连锁跳车事件；

(4)使用蒸汽雾化喷枪处理有机废液的过程中每处理1t有机废液匹配消耗50kg中压蒸汽，从而增加了有机废液的处理成本，不利于装置经济高效运行。

1.2 更改有机废液喷枪雾化形式-机械雾化

将原有的介质雾化的有机废液喷枪改为机械雾化有机废液喷枪，机械雾化主要是靠有机液体在压差作用下产生的高速射流使自身雾化，因此喷嘴可分为直射式喷嘴和离心式喷嘴。直射式雾化和离心式雾化也可称为压力雾化。离心式喷嘴是利用高压介质经旋流装置产生的离心力产生液膜，被空气破碎而雾化。离心式雾化的效果优于直射式雾化，但是它同样需要较高的压力，因此应用条件有所限制。经查阅相关资料得出有机废液的输送泵属于多级高速泵，其出口压力可达2.0MPa，而离心式雾化喷嘴的最低压力要求为0.8MPa，所以有机废液的输送压力能满足机械式雾化喷枪配有离心式喷嘴的压力要求，选用机械喷枪进行试验，经过更换有机废液喷枪后连续运行试验发现利用机械雾化喷枪焚烧有机废液时焚烧炉炉膛温度、柴油伴烧量、火焰检测强度以及布袋压差等指标均于介质(蒸汽)雾化喷枪的运行指标并且创造了一定的经济效益。

2 有机废液喷枪介质雾化与机械雾化对焚烧单元运行的影响

焚烧炉运行在同等负荷下不受其他因素的干扰，其有机废液含水量、进料量以及辅助燃料和公辅系统稳定的情况下改变有机废液喷枪雾化形式后对炉膛内的温度的影响。

由图1的对照曲线得出：在有机废液含水量、进料量以及辅助燃料和公辅系统稳定的情况下，有机废液焚烧前将介质(蒸汽)雾化形式改变为机械雾化形式，调整有机废液输送泵出口压力持续稳定在0.8MPa以上，使得有机废液在高压状态下进入燃烧器形成稳定的液膜遇长明灯及助燃风有效结合，可以提高焚烧炉炉膛的燃烧效率，使得焚烧炉炉膛内温度同比稳定增长，更有利于有机废液的氧化分解并提高焚烧炉整体的运行效率。

图1 有废液喷枪雾化形式改变前后炉膛温度对照曲线

焚烧炉运行在同等负荷下不受其他因素的干扰，其有机废液含水量、进料量以及辅助燃料和公辅系统稳定的情况下改变有机废液喷枪雾化形式后对伴烧物质柴油投加量的影响。

由图2的对照曲线得出：有机废液含水量不变、进料量不变、炉膛温度以及其他外在因素均稳定的情况下，有机废液焚烧前将介质(蒸汽)雾化形式改变为机械雾化形式可以减少焚烧炉有机废液焚烧过程中伴烧物质柴油使用量的消耗，在伴烧柴油量消耗降低时不会影响焚烧炉的运行状态的前提下能有效控制废液处理过程中的的单位成本，从而降低焚烧炉整体的运行成本，提高装置运行的经济效益。

焚烧炉运行在同等负荷下不受其他因素的干扰，其有机废液含水量、进料量以及辅助燃料和公辅系统稳定的情况下改变有机废液喷枪雾化形式后对燃烧室火焰强度以及稳定性的影响。

图2 有废液喷枪雾化形式改变前后柴油伴烧量对照曲线

由图3的对照曲线得出：有机废液含水量不变、进料量不变、炉膛温度以及其他外在因素均稳定的情况下，有机废液焚烧前将介质(蒸汽)雾化形式改变为机械雾化形式可有效的提高火焰检测强度的稳定性，使得火焰检测强度更加稳定，避免了由于火焰检测强度不稳定导致火焰检测检不稳定连锁停机的事件，保障了焚烧炉的安全稳定运行。

图3 有废液喷枪雾化形式改变前后火焰强度对照曲线

焚烧炉运行在同等负荷下不受其他因素的干扰，其有机废液含水量、进料量以及辅助燃料和公辅系统稳定的情况下改变有机废液喷枪雾化形式后焚烧炉运行经济效益的影响。

由现场实际改造数据测算将有机废液喷枪雾化形式由介质雾化(蒸汽雾化)改为机械雾化时节约中压蒸汽200kg/h,按照中压蒸汽成本价格核算，每日处理有机废液节约中压蒸汽的成本约为288元，年经济收益约为10万元左右，为焚烧炉运行过程中降低了处理成本并且创造了一定的经济效益。

3 结语

有机废液喷枪雾化形式直接影响焚烧炉的安全稳定运行周期和有机废液处理成本，将有机废液喷枪雾化形式由介质(蒸汽)雾化改变为机械雾化进行处理时，能有效提高焚烧炉的稳定燃烧状态，降低焚烧炉有机废液的处理成本并创造一定的经济效益。