本發明涉及含鹽廢氣廢液處理，特別涉及一種含鹽廢氣廢液焚燒爐系統及其控制方法。

背景技術：

1、化工生產中常常伴有含鹽廢氣廢液的產生，例如煤化工和各種精細化工。目前，含鹽廢氣廢液焚燒技術越來越受到關注，相比其他處理技術，焚燒技術的廢物破除率更高，并且處理的煙氣可以余熱回收。

2、含鹽廢氣廢液爐的煙氣中有大量的熔融鹽液滴，鹽的熔點通常在800℃~900℃，但是這類混合鹽在700℃仍有較強的粘性。市場上的含鹽廢氣廢液焚燒爐有幾點問題：

3、第一、焚燒爐通常燃燒溫度達到1100℃，焚燒時煙氣中熔融鹽的液滴在焚燒爐的底部以液態的形式排出，由于焚燒爐負壓運行，爐底抽吸冷風，導致液態鹽在排渣過程中凝固堵塞排渣口，爐中的鹽越積越多，最后液位過高堵塞煙氣同流空間而停爐，停爐后凝固的鹽猶如巖石，工人需要使用風鎬甚至炸藥才能清除，整個焚燒爐運行周期短，維護工作量大且時間較長；

4、第二、運行排放指標氮氧化物難以實現超低排放；

5、第三、焚燒爐負荷波動時，焚燒爐的運行使用手動調節控制，自動化程度低。

技術實現思路

1、針對上述技術問題，本發明提出一種含鹽廢氣廢液焚燒爐系統及其控制方法，該系統可長期穩定運行不堵塞，可實現自動控制調節，氮氧化物超低排放的焚燒爐系統。該焚燒爐系統設計了“3目標區域”，分別是焚燒區域，一次冷卻區以及二次冷卻區，配置了傳感器，焚燒爐負荷波動時，仍能保持運行良好。

2、為了實現上述技術目的，本發明采用如下技術手段：

3、一種含鹽廢氣廢液焚燒爐系統，包括立式焚燒爐，所述立式焚燒爐包括爐體和設置在爐體頂部的燃燒器，

4、所述燃燒器為低氮燃燒器，所述低氮燃燒器上連接有：

5、廢液管路、天然氣管路、第一廢氣管路以及一次助燃風管路；

6、所述爐體上從上往下依次布置有二次助燃風環形風箱、一次冷卻風環形風箱以及二次冷卻風環形風箱，其中，

7、所述二次助燃風環形風箱上連接有二次助燃風管路；一次冷卻風環形風箱上連接有一次冷卻風管路；二次冷卻風環形風箱上連接有二次冷卻風管路；

8、爐體上位于所述一次冷卻風環形風箱的上部區域為焚燒區域；

9、爐體上位于所述二次冷卻風環形風箱的上部與所述一次冷卻風環形風箱之間的區域為一次冷卻區，一次冷卻區中安裝有選擇性非催化還原反應氨水噴槍；

10、爐體上位于所述二次冷卻風環形風箱的下部區域為二次冷卻區；

11、所述廢液管路上設有廢液調節閥和廢液流量傳感器；

12、所述天然氣管路上設有天然氣調節閥和天然氣流量傳感器；

13、所述第一廢氣管路上設有第一廢氣調節閥和第一廢氣流量傳感器；

14、所述一次助燃風管路上設有一次助燃風調節風門和一次助燃風流量傳感器；

15、所述二次助燃風管路上設有二次助燃風調節風門；

16、所述一次冷卻風管路上設有一次冷卻風調節風門；

17、所述二次冷卻風管路上設有二次冷卻風調節風門。

18、有益效果：本發明的焚燒爐系統設計了“3目標區域”：焚燒區域，一次冷卻區，二次冷卻區。焚燒區域維持溫度1100℃，保證廢氣廢液破除率＞99.99%；一次冷卻區域維持溫度850℃~950℃，脫硝還原劑噴入時保證反應效率，避免還原劑氨在高溫下燃燒增加氮氧化物含量；二次冷卻區域維持溫度650℃，使煙氣中的熔融鹽液滴冷凝固化成鹽灰，避免后續系統被腐蝕和堵塞。同時，本發明焚燒爐系統采用了超低氮排放技術，使用了低氮燃燒器，助燃風采用了分級配風，爐內采用了選擇性非催化還原反應氨水噴槍噴入還原劑，尾氣處理還增加了催化還原脫硝反應器，整個焚燒系統運行氮氧化物排放可達到30mg/nm3以下。

19、在一種可選的實施例中，所述焚燒區域的爐體上安裝有第二溫度傳感器、氧含量傳感器以及第二壓力傳感器；所述一次冷卻區的爐體上安裝第三溫度傳感器；所述二次冷卻區的爐體上安裝第四溫度傳感器；所述一次助燃風管路上安裝有第一溫度傳感器和第一壓力傳感器。

20、有益效果：本發明通過溫度傳感器、氧含量傳感器以及壓力傳感器對各個目標區域的焚燒溫度進行實時監測，同時配合各個調節閥門、流量傳感器以及調節風門，保證焚燒區域維持溫度1100℃；一次冷卻區域維持溫度850℃~950℃；二次冷卻區域維持溫度650℃。

21、在一種可選的實施例中，所述燃燒器和爐體之間設有錐體區域，所述錐體區域上連接有第二廢氣噴嘴。

22、有益效果：本發明焚燒爐系統的第二廢氣噴槍適應于各種低熱值的無序廢氣，第二廢氣噴槍靠近燃燒器，廢氣噴入爐膛截面熱負荷最高的區域，該區域燃燒強度高，當無序廢氣流量從0~110%變化時，爐膛燃燒穩定。

23、在一種可選的實施例中，還包括：

24、余熱鍋爐、省煤器、布袋除塵器、催化還原脫硝反應器、空氣預熱器、變頻引風機以及煙囪，其中，

25、立式焚燒爐的煙氣經過余熱鍋爐和省煤器進行余熱回收后，再經過布袋除塵器脫除煙氣中的鹽灰，進入催化還原脫硝反應器脫除氮氧化物，再進入空氣預熱器；空氣預熱器上設有空氣進口、空氣出口、煙氣進口、煙氣出口，其中，煙氣進口與催化還原脫硝反應器的出氣口連接，空氣進口連接變頻助燃風機，預熱后的空氣經所述空氣出口分為一次助燃風進入所述一次助燃風管路，二次助燃風進入所述二次助燃風管路；煙氣出口通過管道與變頻引風機后經所述煙囪排出。

26、有益效果：本發明焚燒爐的煙氣經過余熱鍋爐和省煤器余熱回收后降溫至230℃，再經過布袋除塵器脫除煙氣中的鹽灰，進入催化還原脫硝反應器脫除氮氧化物，再進入空氣預熱器進一步降溫的同時，將空氣預熱，再經引風機排出煙囪。

27、在一種可選的實施例中，所述余熱鍋爐的蒸汽出口管路上安裝有蒸汽調節閥和蒸汽流量傳感器；余熱鍋爐的汽包上安裝第三壓力傳感器和鍋爐汽包液位傳感器；

28、所述省煤器的鍋爐給水入口管路上安裝鍋爐給水調節閥和鍋爐給水流量傳感器；

29、氨水供給主管的末端分成兩個支管，其中，第一支管經蒸氨器蒸發成氨氣后與所述催化還原脫硝反應器連接，第二支管經稀釋混合器稀釋后與所述選擇性非催化還原反應氨水噴槍連接；氨水供給主管上安裝有脫硝還原劑氨水調節閥；

30、氮氧化物濃度傳感器，安裝在所述的催化還原脫硝反應器的出口煙道上；

31、第四壓力傳感器，安裝在所述變頻助燃風機的出口空氣管道上；

32、第五壓力傳感器，安裝在所述二次冷卻風管路一端的變頻冷卻風機出口空氣管道上。

33、本發明進一步公開了所述含鹽廢氣廢液焚燒爐系統的焚燒方法，含鹽廢液和第一廢氣進入所述的燃燒器，作為燃料支持主火焰；天然氣作為輔助燃料進入所述的燃燒器；

34、通過向燃燒器內通入第一助燃風、以及通過二次助燃風環形風箱向爐體的焚燒區域內通入第二助燃風，維持爐體焚燒區內溫度不低于1100℃，保證廢氣廢液破除率＞99.99%；

35、通過一次冷卻風環形風箱向爐體內的一次冷卻區域通入一次冷卻風，維持爐體一次冷卻區域溫度處于850℃~950℃；該溫度能夠使從選擇性非催化還原反應氨水噴槍噴出的脫硝還原劑保證反應效率，避免還原劑氨在高溫下燃燒增加氮氧化物含量；

36、通過二次冷卻風環形風箱向爐體內的二次冷卻區域通入二次冷卻風，維持爐體內二次冷卻區域溫度不高于650℃；使煙氣中的熔融鹽液滴冷凝固化成鹽灰，避免后續系統被腐蝕和堵塞。

37、本發明進一步公開了所述含鹽廢氣廢液焚燒爐系統的控制方法，一次助燃風流量傳感器由控制器做溫壓補償計算輸入，溫壓補償的數據來自第一溫度傳感器、第一壓力傳感器；

38、廢液流量傳感器手動輸入所需投入的流量，廢液調節閥開度與所述廢液流量傳感器設計單回路控制；

39、天然氣流量傳感器與第二溫度傳感器設計分程pid控制，天然氣調節閥開度與所述的天然氣流量傳感器設計單回路控制；

40、第一廢氣流量傳感器手動輸入所需投入的流量，第一廢氣調節閥開度與所述的廢液流量傳感器設計單回路控制；

41、進入焚燒爐的廢氣廢液，經一次助燃風助燃后的理論計算燃燒溫度達到不低于1300℃；

42、一次冷卻風調節風門與第三溫度傳感器之間通過pid控制；

43、二次冷卻風調節風門與第四溫度傳感器之間通過pid控制；

44、變頻引風機的頻率與第二壓力傳感器之間通過pid控制；

45、變頻助燃風機的頻率與第四壓力傳感器之間通過pid控制；

46、變頻冷卻風機的頻率與第五壓力傳感器之間通過pid控制；

47、蒸汽調節閥開度與第三壓力傳感器之間通過pid控制；

48、鍋爐給水調節閥開度與鍋爐給水流量傳感器之間通過單回路控制；

49、鍋爐給水流量傳感器流量由三沖量控制器控制，三沖量控制器的輸入端與所述鍋爐汽包液位傳感器和蒸汽流量傳感器連接；

50、脫硝還原劑氨水調節閥開度與氮氧化物濃度傳感器之間通過pid控制。

51、有益效果：本發明的一次助燃風流量、二次助燃風量、一次冷卻風量、二次冷卻風量、鍋爐給水、蒸汽流量、變頻助燃風機、變頻引風機、變頻冷卻風機全部采用自動控制，設計了多個單回路控制系統、多回路控制系統，實現了焚燒爐系統的自動化，調節速度快，避免人工失誤操作，有利于裝置連續穩定運行。

52、另外，變頻引風機的頻率與第二壓力傳感器設計pid控制，可以有效保證爐膛持續穩定負壓，通常維持-100pa，既保持了高溫有毒廢氣不外泄，還比較經濟，在爐膛負荷變化導致煙氣量變化時，這種控制可以避免傳統定頻風機導致爐膛壓力波動過大。

53、變頻助燃風機的頻率與第四壓力傳感器設計pid控制，在一次助燃風和二次助燃風各自調節導致助燃風管網波動時，可以及時保證管網壓力，防止助燃風流量跟不上導致焚燒爐不完全燃燒，甚至管網壓力過低而引發聯鎖保護停爐。

54、在一種可選的實施例中，一次助燃風流量傳感器由控制器輸入的流量q4由下式獲得：

55、q4=q1k1+q2k2+q3k3，其中，

56、q1是廢液流量，q2是天然氣流量，q3是第一廢氣流量，k1是第一空燃比，k2是第二空燃比，k3是第三空燃比。

57、有益效果：一次助燃風的控制基于高熱值氣、液的空燃比之和，避免在廢氣廢液流量波動時，手動調節導致的助燃風量不夠而煙氣含氧量過低不完全燃燒，或者助燃風量過大而焚燒溫度低于設計值導致不完全燃燒。

58、在一種可選的實施例中，二次助燃風調節風門的開度與串級控制器進行pid控制，串級控制器中的主調節器用于保證氧含量傳感器測量的干基氧含量＞6%所需開度，串級控制器中的副調節器用于保證爐內第二溫度傳感器測量的溫度≥1100℃所需開度；同時，溫度分程控制器參與控制，當串級控制器的主調節器滿足控制條件而溫度卻小于1100℃，溫度分程控制器控制天然氣流量傳感器提高流量，以助于提高爐溫。

59、有益效果：本發明二次助燃風調節風門的開度采用串級控制，以煙氣氧含量為主調節器，保證了焚燒環境給氧量充足，防止不完全燃燒；同時，采用了溫度分程控制器，及時調節天然氣流量助燃，保證爐溫始終維持在設計值，防止不完全燃燒。

60、在一種可選的實施例中，含鹽廢液和第一廢氣的熱值＞20mj/kg；第二廢氣是熱值＜0.8mj/kg的各種無序廢氣，進入焚燒爐上所述的第二廢氣噴嘴。