熱力燃燒
2006-11-21
來源:安全文化網
熱度:
收藏
發表評論
熱力燃燒又稱熱化學轉化或熱燃燒,是把可燃有害組分溫度升高到反應溫度,使其進行氧化分解的方法。反應溫度通常為650~820℃范圍,所以需要使用輔助燃料燃燒供熱。熱力燃燒使用的設備稱為熱力燃燒室(爐),也稱熱反應器等。
熱力燃燒的條件熱力燃燒的條件是廢氣與氧氣在反應溫度下充分接觸一定的時間。這就是在供氧充分的情況下,熱力燃燒的反應溫度、駐留時間、湍流混合的三個要素,也就是國外所稱的溫度(Temperature)、時間(Time)、湍流(Turbulence)的“三T條件”。“三T條件”具體指出了熱力燃燒的必要條件,但不能指明如何實際應用,特別是湍流混合的實際應用比較復雜!叭齌條件”從定性來看,是互相關聯的,在一定范圍內改善一個條件可以降低其他兩個條件的要求,例如:提高反應溫度可以縮短駐留時間,并可降低湍流混合的要求。在“三T條件”中,延長駐留時間,將增大燃燒設備;提高溫度會多耗輔助燃料;因而改進湍流混合的情況是最為經濟的方法。這是設計燃燒爐結構時要注意研究的一個重要方面。
反應溫度與駐留時間兩個因素,是有一定的互換性的,溫度高允許駐留時間短。但是,實際應用有一定的限制,因為氧化速率對溫度有十分強烈的相關性。對于一般的碳氫化合物及有機蒸氣,燃燒凈化爐的工程設計可取反應溫度為760℃,駐留時間為0.5s。
熱力燃燒的流程熱力燃燒中的廢氣一般是以空氣為本底的,所以含有足夠的氧?捎貌糠謴U氣助燃以使輔助燃料燃燒,這部分廢氣稱為助燃廢氣。輔助燃料燃燒后產生的高溫燃(煙)氣,再與其余部分廢氣混合,達到氧化分解的溫度。這其余部分的廢氣稱為旁通廢氣。如廢氣的本底是惰性氣體,則需提供空氣或氧氣助燃,輔助燃料的燃燒,此時全部廢氣都將成為旁通廢氣。
熱力燃燒過程可以分為三個步驟:首先是輔助燃料用廢氣或空氣助燃燃燒,以此提供熱量;然后是廢氣與燃燒產生的高溫燃氣混合,以達到反應溫度;廢氣在反應溫度下,停留一定時間,使廢氣中可燃的有害組分進行氧化分解反應,從而得到凈化了的氣體。在實際燃燒中這三個步驟是相互混雜的,而且界限是不分明的。
熱力燃燒爐的結構熱力燃燒爐要使廢氣升溫到760℃,保持0.5;的駐留時間,才能使廢氣中可燃的有害組分(碳氫化合物及溶劑蒸氣)銷毀掉。為得到760℃的溫度,要用輔助燃料,用一部分含氧廢氣來助燃,如果廢氣缺氧,則用外來空氣助燃;另一部分旁通廢氣與高溫燃氣湍流混合,使廢氣均勻地升溫到760℃得到銷毀。因此,熱力燃燒爐的主體結構有兩部分:一是燃燒器,燃燒輔助燃料以產生高溫燃氣;二是燃燒室,使高溫燃氣與冷廢氣(旁通廢氣)湍流混合達到反應溫度并保持所需的駐留時間。然后將已銷毀過而含有大量熱量的廢氣通過熱回收設施,經煙囪排空。
熱力燃燒爐結構,按照使用的燃燒器不同,可以分為配焰燃燒器系統和離焰燃燒器系統兩大類,分別簡稱為配焰爐與離焰爐。配焰燃燒器是將燃燒配布成許多小火焰,布點成線,使廢氣分別圍繞許多小火焰流過去,以此來達到迅速完全的湍流混合,并有利于“火焰接觸”。離焰燃燒器是先由燃燒火焰產生高溫燃氣,然后再與廢氣混合。或者說,火焰是分離控制的。配焰燃燒器與離焰燃燒器主要區別在于離焰燃燒器火焰的產生及其控制是分離的。
熱力燃燒法的應用熱力燃燒法,適用于可燃有機質含量較低的廢氣的凈化處理。這類廢氣往往只含極少的有機物質。廢氣本身不可燃。廢氣中可燃組分經過燃燒氧化,雖也可以產生熱量,但熱值很低,僅為38~750kJ/m3,不能靠此維持燃燒。因此,在熱力燃燒中,要凈化的廢氣不是作為燃燒所用的燃料,而是含氧量足夠時作為助燃氣體,不含氧時只是焚燒對象而已。
熱力燃燒法廣泛應用于石油工業、油脂工業、電鍍行業、油漆行業等一些含有機物廢氣的治理過程。但大多數熱力燃燒都需要使用一定量的輔助燃料,故其運行費用較高。所以比較完善的熱力燃燒系統均包括熱量回收設施。一般,采用熱力燃燒法凈化有害氣體時使用天然氣作燃料。
——摘自《安全科學技術百科全書》(中國勞動社會保障出版社,2003年6月出版)