含氨废气焚烧炉及利用其焚烧含氨废气的方法与流程

本发明涉及含氨废气的处理技术，特别是涉及一种含氨废气焚烧炉及利用其焚烧含氨废气的方法。

背景技术：

随着国家对环保要求越来越高，对石油化工及各行业废气的排放标准也越来越严格，特别对vocs有机废气的排放更是严格监控。工艺废气中常混有氨气，而常用的vocs有机废气的焚烧方式，例如直接燃烧法、热力焚烧法、封闭式燃烧法、换热式热力焚烧法以及蓄热式焚烧法等等，都较难将氨气完全分解，这主要是因为氨气的分解需要更高的温度及高温停留时间。

氨气的燃点为651℃，但氨气的焚烧并不容易，有研究发现，在1200℃焚烧氨气仍然有氨逃逸的痕迹。要将氨气焚烧干净，温度需要大于1300℃。在有氮气的环境中，燃料燃烧、氨气燃烧都会产生氮氧化物，且主要在800℃~1500℃呈正态分布；同时，在同一温度下，氧气含量越高，氮氧化物的生成量也越多。但在900℃~1100℃，氨气可以作为还原剂进行脱硝反应，抑制氮氧化物的生成。从焚烧氨气的角度看，氧气过剩量必须大于30%。

因此，寻找一种含氨废气焚烧工艺，使其能针对氨气的物性特点，确定合适的焚烧温度，追求尽量低的氮氧化物生成量，且在此基础上投资和公用工程消耗量最小成为人们研究的热点。

技术实现要素：

基于此，有必要针对背景技术中存在的问题，提供一种含氨废气焚烧炉，该焚烧炉能针对氨气物性特点，在焚烧中对温度场进行控制，以使氨气焚烧干净的同时，氮氧化物的生成量也尽量低，并且投资和公用工程消耗量最小。

此外，本发明还提供一种利用上述含氨废气焚烧炉焚烧含氨废气的方法。

一种含氨废气焚烧炉，包括中控台、燃料气管线、助燃空气管线、含氨废气管线、空气管线、氮气管线、横向设置的炉体、设置在炉体一端且与炉体连通的燃烧器和设置在炉体远离燃烧器的一端且与炉体连通的立式烟囱，所述炉体包括与所述燃烧器连通的焚烧段、与所述焚烧段连通的配风段和与所述配风段连通的脱硝段；

所述燃烧器上设有一次含氨废气进口、助燃空气进口、长明灯燃气进口、环形汽包枪燃气进口和中心气枪燃气进口，所述焚烧段靠近燃烧器的一端设有火焰检测器，所述焚烧段靠近配风段的一端设有第一温度传感器，所述配风段设有氮气进口和第二温度传感器，所述脱硝段设有二次含氨废气进口，所述烟囱靠近所述炉体的一端设有空气进口，所述烟囱的中段设有第三温度传感器和烟气检测器；

所述燃料气管线分三路分别与所述长明灯燃气进口、环形汽包枪燃气进口和中心气枪燃气进口连通，所述燃料气管线上设有燃料气切断阀和燃料气手动截止阀，与所述长明灯燃气进口连通的燃料气管线支路上设有长明灯燃气调节阀，与所述环形汽包枪燃气进口连通的燃料气管线支路上设有环形汽包枪燃气调节阀，与所述中心气枪燃气进口连通的燃料气管线支路上设有中心气枪燃气调节阀；所述助燃空气管线与所述助燃空气进口连通，所述助燃空气管线上设有助燃空气挡板阀；所述含氨废气管线分两路分别与所述一次含氨废气进口和二次含氨废气进口连通，所述含氨废气管线上设有含氨废气切断阀和含氨废气手动截止阀，与所述二次含氨废气进口连通的含氨废气管线支路上设有二次含氨废气调节阀；所述空气管线与所述空气进口连通，所述空气管线上设有空气挡板阀；所述氮气管线与所述氮气进口连通，所述氮气管线上设有氮气挡板阀；

所述火焰检测器与所述含氨废气切断阀联动，并连接到中控台；所述第一温度传感器分别与所述助燃空气挡板阀、环形汽包枪燃气调节阀和中心气枪燃气调节阀联动，并连接到中控台；所述第三温度传感器与所述空气挡板阀联动，并连接到中控台；所述第二温度传感器与所述氮气挡板阀联动，并连接到中控台。

在其中一个实施例中，所述焚烧段靠近所述燃烧器的一端设有第一压力传感器，所述焚烧段靠近所述配风段的一端设有第二压力传感器，所述配风段设有第三压力传感器，所述第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器分别与所述中控台相连；

所述第一温度传感器与所述含氨废气切断阀联动，并连接到中控台。

在其中一个实施例中，所述焚烧段为一端设有端板的中空管状结构，所述中空管状结构的外壁设有壳体，所述中空管状结构的内壁设有耐火隔热衬里，所述燃烧器与所述端板相连；所述端板上设有至少两个火焰检测口。

在其中一个实施例中，所述配风段为两端开口的中空管状结构，所述中空管状结构的外壁设有壳体，所述中空管状结构的内壁设有耐火隔热衬里，所述中空管状结构靠近所述焚烧段的一端外侧设有环形汽包，所述环形汽包上设有氮气进口。

在其中一个实施例中，所述脱硝段为一端设有缩径锥段的中空管状结构，所述缩径锥段与所述烟囱相连，所述中空管状结构的外壁设有壳体，所述中空管状结构的内壁设有隔热保温衬里，所述中空管状结构靠近所述配风段一端的内壁设有被所述隔热保温衬里覆盖的环形汽包，所述环形汽包上设有二次含氨废气进口。

在其中一个实施例中，所述烟囱为自下而上逐步缩径的中空圆筒结构，所述中空圆筒结构的外壁设有壳体，所述中空圆筒结构的内壁设有隔热保温衬里，所述中空圆筒结构靠近脱硝段的一端外侧设有环形汽包管，所述环形汽包管上设有空气进口。

一种利用上述含氨废气焚烧炉焚烧含氨废气的方法，包括以下步骤：

启动燃烧器完成吹扫和点火；

通入中心气枪燃气和助燃空气，使焚烧段温度大于1050℃，并维持4小时以上；

通入一次含氨废气和环形汽包枪燃气，使焚烧段温度维持在1000℃以上焚烧，得到烟气；

通入空气使烟气温度降至280℃排放。

在其中一个实施例中，所述通入一次含氨废气和环形汽包枪燃气，使焚烧段温度维持在1000℃以上焚烧，得到烟气的步骤具体为：通入一次含氨废气和环形汽包枪燃气，并调整环形汽包枪燃气与中心气枪燃气的流量比值为65:35，使焚烧段温度维持在1000℃以上焚烧，得到烟气。

另外一种利用上述含氨废气焚烧炉焚烧含氨废气的方法，包括以下步骤：

启动燃烧器完成吹扫和点火；

通入中心气枪燃气和助燃空气，使焚烧段温度大于1050℃，并维持4小时以上；

通入一次含氨废气和环形汽包枪燃气，并调整通入的中心气枪燃气流量、环形汽包枪燃气流量和助燃空气流量，使焚烧段温度升至1300℃，通入氮气，使配风段温度降至950℃~1050℃，通入二次含氨废气，反应得到烟气，所述一次含氨废气的通入量为总含氨废气流量的90%、所述二次含氨废气通入量为总含氨废气流量的10%；

通入空气使烟气温度降至280℃排放。

在其中一个实施例中，炉体内压力控制在-200pa~-300pa。

上述含氨废气焚烧炉及利用其焚烧含氨废气的方法，通过中控台监测烟气中氮氧化物的含量及各阶段温度，合理调控助燃空气、一次含氨废气、中心气枪燃气、环形汽包枪燃气、氮气以及二次含氨废气等的送入量，使焚烧工艺可以根据含氨废气的组分变化和烟气中氮氧化物的含量灵活的选用一步法工况或二步法工况，确保烧尽氨气，并且尽量减少氮氧化物的生成量。

此外，烟囱的底部也可作为脱硝段的一部分以及空气配风室，充分利用了空间，投资和公用工程消耗量小。

附图说明

图1为一实施方式的含氨废气焚烧炉的结构示意图；

图2为图1中含氨废气焚烧炉的管线布置示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

请参阅图1~2，一种含氨废气焚烧炉，包括中控台（图未示）、燃料气管线10、助燃空气管线20、含氨废气管线30、空气管线40、氮气管线50、炉体60、燃烧器70和烟囱80。

在本实施方式中，炉体60横向设置。燃烧器70和烟囱80分别设置在炉体60的两端并与炉体60连通。

可以理解，在其他实施方式中，上述炉体60也可以竖直设置。当炉体60竖直设置时，燃烧器70位于炉体60的底端，烟囱80位于炉体的顶端。

具体的，炉体60包括与燃烧器70连通的焚烧段62、与焚烧段62连通的配风段64和与配风段64连通的脱硝段66。

燃烧器70上设有一次含氨废气进口、助燃空气进口、长明灯燃气进口、环形汽包枪燃气进口和中心气枪燃气进口。

焚烧段62靠近燃烧器的一端设有火焰检测器620。

焚烧段62靠近配风段64的一端设有第一温度传感器624。

配风段64设有氮气进口和第二温度传感器644。

脱硝段66设有二次含氨废气进口。

烟囱80靠近炉体60的一端设有空气进口。

烟囱80的中段设有第三温度传感器804和烟气检测器800。

燃料气管线10分三路分别与长明灯燃气进口、环形汽包枪燃气进口和中心气枪燃气进口连通。

燃料气管线10上设有燃料气切断阀12和燃料气手动截止阀14。

与长明灯燃气进口连通的燃料气管线支路上设有长明灯燃气调节阀102。

与环形汽包枪燃气进口连通的燃料气管线支路上设有环形汽包枪燃气调节阀104。

与中心气枪燃气进口连通的燃料气管线支路上设有中心气枪燃气调节阀106。

助燃空气管线20与助燃空气进口连通。助燃空气管线20上设有助燃空气挡板阀22。

含氨废气管线30分两路分别与一次含氨废气进口和二次含氨废气进口连通。

含氨废气管线30上设有含氨废气切断阀32和含氨废气手动截止阀34。

与二次含氨废气进口连通的含氨废气管线支路上设有二次含氨废气调节阀302。

空气管线40与空气进口连通。空气管线40上设有空气挡板阀42。

氮气管线50与氮气进口连通。氮气管线50上设有氮气挡板阀52。

火焰检测器620与含氨废气切断阀32联动，并连接到中控台，用于当火焰检测器620检测不到火焰时，将信号上传给中控台，中控台接收信号，将含氨废气切断阀32切断，防止含氨废气逃逸。

第一温度传感器624分别与助燃空气挡板阀22、环形汽包枪燃气调节阀104和中心气枪燃气调节阀106联动，并连接到中控台，用于将焚烧段温度始终显示在中控台上，并根据设定温度调节助燃空气挡板阀22、环形汽包枪燃气调节阀104和中心气枪燃气调节阀106的开度大小以调整流量。

在本实施方式中，第一温度传感器624还与含氨废气切断阀32联动，并连接到中控台，用于当焚烧段62温度低于1000℃时，将信号上传给中控台，中控台接收信号，将含氨废气切断阀32切断，防止灭火或温度不够高时，焚烧不完全，造成废气直排，污染环境。

烟气检测器800与二次含氨废气调节阀302联动，并连接到中控台，用于将烟气检测信号上传给中控台，中控台接收信号，调控二次含氨废气调节阀302的开度大小，使脱硝反应完全，抑制氮氧化物的生成，使烟囱内烟气达标排放。

第三温度传感器804与空气挡板阀42联动，并连接到中控台，用于将烟囱内的烟气温度信号上传给中控台，中控台接收信号，调控空气挡板阀42的开度大小，使烟囱内烟气温度降至280℃排放。

第二温度传感器644与氮气挡板阀52联动，并连接到中控台，用于将配风段64的温度信号上传给中控台，中控台接收信号，调控氮气挡板阀52的开度大小，使配风段64温度降至950℃~1050℃。

在本实施方式中，焚烧段62靠近燃烧器70的一端设有第一压力传感器622，焚烧段62靠近配风段64的一端设有第二压力传感器626，配风段64设有第三压力传感器646。

上述第一压力传感器622、第二压力传感器626和第三压力传感器646分别与中控台相连，用于将焚烧段62和配风段64的压力始终显示在中控台上，使炉体内压力始终保持负压，如果出现正压，则表明炉体内负荷超限，需人工调整含氨废气处理量及燃料气用量，降低负荷。

具体的，焚烧段62为一端设有端板的中空管状结构。该中空管状结构的外壁设有壳体，内壁设有耐火隔热衬里。燃烧器70与端板相连。优选的，壳体为钢板卷制的壳体。

为了方便观察火焰情况，端板上设有至少两个火焰观测口。

配风段64为两端开口的中空管状结构。该中空管状结构的外壁设有壳体，内壁设有耐火隔热衬里。优选的，壳体为钢板卷制的壳体。

该中空管状结构靠近焚烧段62的一端外侧设有环形汽包，环形汽包上设有氮气进口。

脱硝段66为一端设有缩径锥段的中空管状结构，缩径锥段与烟囱80相连。该中空管状结构的外壁设有壳体，内壁设有隔热保温衬里。优选的，壳体为钢板卷制的壳体。

中空管状结构靠近配风段64一端的内壁设有被隔热保温衬里覆盖的环形汽包，环形汽包上设有二次含氨废气进口。

烟囱80为立式烟囱。具体的，烟囱80为自下而上逐步缩径的中空圆筒结构。该中空圆筒结构的外壁设有壳体，内壁设有隔热保温衬里。优选的，壳体为钢板卷制的壳体。

中空圆筒结构靠近脱硝段66的一端外侧设有环形汽包管。该环形汽包管上设有空气进口。

可以理解，为了检修操作需要，该烟囱80内可以设置若干层平台以及直梯。

在本实施方式中，烟囱80靠近脱硝段66的一端还设有检修人孔和备用口。

可以理解，上述焚烧段62、配风段64和脱硝段66连为一体。炉体60的下方还设有至少两个鞍座，用于固定在地面上。

需要说明的是，根据焚烧废气量判断，对烟气显热的回收经济效益进行分析，如烟气量小，回收价值低，则选择采用烟囱直排，利用烟囱抽力，使焚烧段处于负压，燃烧始终处于安全可靠的负压操作环境；如废气量大，相应的烟气量大，可以在炉体及烟囱之间增加烟气余热回收设备，烟气经换热降温后由引风机排入烟囱，回收的烟气废热用于预热助燃空气或废气，以减少燃料气的消耗，可以采取废热锅炉回收烟气中的热量，可将烟气降至80℃~160℃之间排放。

上述含氨废气焚烧炉，通过中控台监测烟气中氮氧化物的含量及各阶段温度，合理调控助燃空气、一次含氨废气、中心气枪燃气、环形汽包枪燃气、氮气以及二次含氨废气等的送入量，使焚烧工艺可以根据含氨废气的组分变化和烟气中氮氧化物含量灵活的选用一步法工况或二步法工况，确保烧尽氨气，并且尽量减少氮氧化物的生成量。

此外，焚烧系统为负压操作系统，可防止废气及高温烟气的泄露，保证了焚烧系统的安全操作。

需要说明的是，上述含氨废气焚烧炉，所有的燃料气、空气、含氨废气、助燃空气及氮气管线上的切断阀、流量调节阀、挡板阀等状态信号均在中控台上显示；焚烧段、配风段、脱硝段和烟囱上的温度、压力、火焰检测信号和烟气检测信号也都在中控台上显示。切断阀、调节阀、挡板阀均由中控台操作用于控制流量。装置正常和非正常停车时，通过中控台都可以关闭含氨废气切断阀和燃料气切断阀。

上述含氨废气焚烧炉，助燃空气、一次含氨废气、中心气枪燃气、环形汽包枪燃气、氮气、二次含氨废气和空气分阶段送入，送入量由设计计算确定，并根据焚烧炉温度检测及烟气中氮氧化物含量等检测数据进行灵活调节。通过调节，上述含氨废气焚烧炉可实现两种工况。

（1）焚烧和脱硝反应同时进行的一步法工况，包括以下步骤：

s110、启动燃烧器完成吹扫和点火。

具体的，打开燃料气切断阀12、燃料气手动截止阀14和长明灯燃气调节阀102，启动燃烧器70的点火装置完成吹扫和点火。

s120、通入中心气枪燃气和助燃空气，使焚烧段温度大于1050℃，并维持4小时以上。

具体的，打开中心气枪燃气调节阀106和助燃空气挡板阀22，通过第一温度传感器624上传给中控台的温度数据，调整通过中心气枪燃气进口的燃料气流量和助燃空气进口的助燃空气流量，使焚烧段温度大于1050℃，并维持4小时以上。

其中，通过中心气枪燃气进口的燃料气即为中心气枪燃气。

步骤s120，使焚烧段温度大于1050℃，并维持4小时以上，主要是使整个焚烧系统稳定，并确保焚烧炉内部衬里蓄热完成，使系统在焚烧含氨废气之前处于热平衡状态。

s130、通入一次含氨废气和环形汽包枪燃气，使焚烧段温度维持在1000℃以上焚烧，得到烟气。

在本实施方式中，上述通入一次含氨废气和环形汽包枪燃气，使焚烧段温度维持在1000℃以上焚烧，得到烟气的步骤具体为：通入一次含氨废气和环形汽包枪燃气，并调整环形汽包枪燃气与中心气枪燃气的流量比值为65:35，使焚烧段温度维持在1000℃以上焚烧，得到烟气。

具体的，打开含氨废气切断阀32、含氨废气手动截止阀34和环形汽包枪燃气调节阀104，通过第一温度传感器624上传给中控台的温度数据，调整通过环形汽包枪燃气进口的燃料气流量、中心气枪燃气进口的燃料气流量、助燃空气进口的助燃空气流量和一次含氨废气进口的含氨废气流量，使温度维持在1000℃以上焚烧。

其中，通过一次含氨废气进口的含氨废气即为一次含氨废气（此时二次含氨废气调节阀302处于关闭状态，因此这里的一次含氨废气即为总的含氨废气），通过环形汽包枪燃气进口的燃料气即为环形汽包枪燃气，通过中心气枪燃气进口的燃料气即为中心气枪燃气。

需要说明的是，环形汽包枪燃气的助燃介质为一次含氨废气，中心气枪燃气的助燃介质为助燃空气。助燃空气和一次含氨废气中的氧互相补充，供给燃烧，保证燃烧稳定的同时减少反应过程中太多的氧气含量。

s140、通入空气使烟气温度降至280℃排放。

具体的，打开空气挡板阀42，并通过第三温度传感器804上传给中控台的温度数据，调整通过空气进口的空气流量，使烟囱内烟气的温度降至280℃排放。

可以理解，当采用一步法工况时，上述含氨废气焚烧炉的氮气管线50、其上的氮气挡板阀52、与二次含氨废气进口连通的含氨废气管线支路以及其上的二次含氨废气调节阀302可以省略或者处于关闭状态。

上述一步法工况，含氨废气进焚烧段，取较低焚烧温度，烧不尽的逃逸氨作为脱硝剂，与燃烧产生的氮氧化物反应，降低氮氧化物和逃逸氨的含量，达标排放。

（2）焚烧加脱硝的两步法工况，包括以下步骤：

s210、启动燃烧器完成吹扫和点火。

具体的，打开燃料气切断阀12、燃料气手动截止阀14和长明灯燃气调节阀102，启动燃烧器70的点火装置完成吹扫和点火。

s220、通入中心气枪燃气和助燃空气，使焚烧段温度大于1050℃，并维持4小时以上。

具体的，打开中心气枪燃气调节阀106和助燃空气挡板阀22，通过第一温度传感器624上传给中控台的温度数据，调整通过中心气枪燃气进口的燃料气流量和助燃空气进口的助燃空气流量，使焚烧段温度大于1050℃，并维持4小时以上。

其中，通过中心气枪燃气进口的燃料气即为中心气枪燃气。

步骤s220，使焚烧段温度大于1050℃，并维持4小时以上，主要是使整个焚烧系统稳定，并确保焚烧炉内部衬里蓄热完成，使系统在焚烧含氨废气之前处于热平衡状态。

s230、通入一次含氨废气和环形汽包枪燃气，并调整通入的中心气枪燃气流量、环形汽包枪燃气流量和助燃空气流量，使焚烧段温度升至1300℃，通入氮气，使配风段温度降至950℃~1050℃，通入二次含氨废气，反应得到烟气。

具体的，打开含氨废气切断阀32、含氨废气手动截止阀34和环形汽包枪燃气调节阀104，通过第一温度传感器624上传给中控台的温度数据，调整通过环形汽包枪燃气进口的燃料气流量、中心气枪燃气进口的燃料气流量和助燃空气流量，使焚烧段温度升至1300℃，打开氮气挡板阀52，通过第二温度传感器644上传给中控台的温度数据，调整通过氮气进口的氮气流量，使配风段温度降至950℃~1050℃，打开二次含氨废气调节阀，反应得到烟气。

其中，一次含氨废气的通入量为总含氨废气流量的90%、二次含氨废气的通入量为总含氨废气流量的10%。

可以理解，通过一次含氨废气进口的含氨废气即为一次含氨废气，通过二次含氨废气进口的即为二次含氨废气，通过环形汽包枪燃气进口的燃料气即为环形汽包枪燃气，通过中心气枪燃气进口的燃料气即为中心气枪燃气。

需要说明的是，环形汽包枪燃气的助燃介质为一次含氨废气，中心气枪燃气的助燃介质为助燃空气。助燃空气和一次含氨废气中的氧互相补充，供给燃烧，保证燃烧稳定的同时减少反应过程中太多的氧气含量。

s240、通入空气使烟气温度降至280℃排放。

具体的，打开空气挡板阀42，通过第三温度传感器804上传给中控台的温度数据，调整通过空气进口的空气流量，使烟囱内烟气的温度降至280℃排放。

优选的，炉体内的压力控制在-200pa~-300pa，含氨废气的停留时间为2秒。

上述利用含氨废气焚烧炉焚烧含氨废气的方法，根据含氨废气的组分变化和烟气中氮氧化物的含量，可以灵活地对焚烧工艺进行相应调整，使其按一步法工况或两步法工况进行，保证烧尽氨气的同时，尽量降低氮氧化物的生成量，使烟气达标排放。

下面以中石化扬州有限责任公司利用本发明的含氨废气焚烧炉焚烧含氨废气作为具体实施例。

实施例1

启动燃烧器完成吹扫和点火，通入中心气枪燃气和助燃空气，使焚烧段温度大于1050℃，并维持4小时以上，通入一次含氨废气和环形汽包枪燃气，使焚烧段温度维持在1000℃以上焚烧，得到烟气，通入空气使烟气温度降至280℃直接排放。

经测定，排放的烟气中氮氧化物含量≤140mg/nm³，氨气含量≤1.6×10^-10mg/nm³。

实施例2

启动燃烧器完成吹扫和点火，通入中心气枪燃气和助燃空气，使焚烧段温度大于1050℃，并维持4小时以上，通入一次含氨废气和环形汽包枪燃气，调整通入的中心气枪燃气流量、环形汽包枪燃气流量和助燃空气流量，使焚烧段温度升至1300℃，通入氮气，使配风段温度降至1050℃，通入二次含氨废气，反应得到烟气，其中一次含氨废气的通入量为总含氨废气流量的90%、二次含氨废气的通入量为总含氨废气流量的10%。

通入空气使烟气温度降至280℃排放。

经测定，排放的烟气中氮氧化物含量≤125mg/nm³，氨气含量≤1.6×10^-10mg/nm³。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。