廢氣焚燒爐

廢氣焚燒爐是利用輔助燃料燃燒所發生熱量，把可燃的有害氣體的溫度提高到反應溫度，從而發生氧化分解的設備。廢氣焚燒爐有“直燃式”和“蓄熱式”。所謂“直燃式”指僅燒掉廢氣，熱量不回收。但覆銅板行業所使用的廢氣焚燒爐多數都將熱量回收，用來給上膠機加熱。實際上，“直燃式”和“蓄熱式”的原理是相同的，其差異只是爐膛中有否蓄熱材料的區分。廢氣焚燒爐適用於噴塗和烘乾設備的廢氣處理，及石油化工、醫藥等行業散發的有害氣體淨化。還詳細介紹了其環保功能、節能改造、啟動過程、常見故障等。

基本介紹

• 中文名：廢氣焚燒爐
• 外文名：Waste incinerator
• 特點：清潔、環保
• 類型：環保設備
• 領域：能源、環境
• 學科：熱力學

基本介紹

廢氣焚燒爐，是利用輔助燃料燃燒所發生熱量，把可燃的有害氣體的溫度提高到反應溫度，從而發生氧化分解。廢氣焚燒爐，適用於噴塗和烘乾設備的廢氣處理，及石油化工、醫藥等行業散發的有害氣體淨化。對有機廢氣中含水溶性或粘性物質及高分子物質的氣體淨化更顯示出其優點。滿足環保和勞動保護要求，同時增加換熱設備，達到餘熱回用、節省能源的目的。

焚燒爐是一個內壁襯有高鋁質耐火材料的爐子，四周設計有補氧風孔，可以使廢氣更好的與空氣接觸，柴油貯槽內的輕柴油，通過管路輸送到燃燒器，由自動點火系統點燃，開啟廢氣輸送系統，廢氣經過燒咀燃燒，使其迅速發生氧化反應，焚燒按照三T原則（溫度、時間、渦流）設計，廢氣進入焚燒爐後，燃燒火焰以2-3米/秒的速度沿爐本體主燃燒筒旋轉，並以2-3米/秒的速度沿爐體做軸向運動，大大延長了廢氣在高溫火焰區的停留時間，強壓空氣速度2-3米/秒組成交織的密閉火力網，使火焰渦流得以充分燃燒，再經噴淋吸收塔去除煙氣中的有毒有害成分，最後經煙囪排入大氣中。

目前廢氣焚燒技術已經成熟，並且取得了良好的效益，但焚燒技術並非完善，通過近幾年的發展,發現有以下幾個鮮明的特點：

（1）廢氣焚燒技術的發展正趨向於完善化，隨著廢氣處理新技術的廣泛套用，焚燒設備結構不斷改進，由於許多高新技術套用於焚燒系統，促使廢氣焚燒技術向高新技術發展。同時，套用先進的自控技術和科學新穎的外觀設計，使廢氣焚燒技術趨於完善。

（2）焚燒技術正向著多功能方向發展。現代焚燒系統不僅具有處理廢氣的功能，還有發電、供電、供熱、供氣等多種功能。

（3）焚燒技術正向著資源利用率方向發展。利用焚燒產生的餘熱進行發電和生產過熱蒸汽不僅可以解決用電和用氣需求，還可以節約能源，實現能源再利用。同時，節約能源是國內外焚燒廠所追求的目標。如提高焚燒爐燃燒效率及餘熱鍋爐的熱回收率，減少排煙過程中的熱量損失，從而提高能源的利用效率。

結構

廢氣焚燒爐有“直燃式”和“蓄熱式”。所謂“直燃式”指僅燒掉廢氣，熱量不回收。但覆銅板行業所使用的廢氣焚燒爐多數都將熱量回收，用來給上膠機加熱。實際上，“直燃式”和“蓄熱式”的原理是相同的，其差異只是爐膛中有否蓄熱材料的區分。

覆銅板行業所使用的廢氣焚燒爐的結構如下

廢氣焚燒爐由燃燒室、廢氣預熱區、熱量回收熱交換器、排煙煙囟構成。

（1 ）燃燒室的作用。通過燃燒機的火焰，將含有機物的廢氣氧化分解成對環境無害的H2O 和CO2。

（2 ）廢氣預熱區的作用。將廢氣先行預熱，再進入燃燒室，以提高廢氣氧化分解效率。為了提高預熱效果，有些焚燒爐設計了二個廢氣熱交換器，第一個熱交換器溫度低於第二個熱交換器，以更準確控制廢氣預熱溫度。當廢氣預熱溫度比較高時，廢氣可以在經第一熱交換器以後就進入燃燒室。“蓄熱式”廢氣焚燒爐和“直燃式”廢氣焚燒爐的最大區別是：“直燃式”廢氣焚燒爐的廢氣預熱是通過熱交換器來完成的；“蓄熱式”廢氣焚燒爐的廢氣預熱是通過蓄熱材料（多數採用“蜂窩陶瓷”）來完成的，廢氣的預熱溫度可以做得比較高。

（3 ）熱量回收熱交換器作用。它將焚燒產生的熱量回收，回送給用熱裝置（如上膠機或其它用熱 裝 置 ）。

常用的熱介質有空氣和油。將新鮮空氣（或油），經由風機（或泵）送到焚燒爐的熱交換器，將空氣（或油）加熱一定溫度以後，再送給用熱設備。為了有效控制熱風的溫度，通常在熱風管路上加一旁通管路（與新風管路相連），當送出熱風溫度太高時，旁通管路會自動打開，補入新鮮空氣以調節熱風溫度。當以油為介質時，熱油經用熱裝置後又回流到焚燒爐的熱交換器，使油溫維持在工藝要求的溫度範圍內。為了使熱油的溫度可控，燃燒室產生的熱量分二路，一路直接流向熱交換器，一路為旁通通道。當熱油溫度超過設定值時，過量的熱從旁通通道排入煙囪。

對於上膠機，是將焚燒爐產生的熱量通過熱交換器回收，返回給上膠機加熱，加熱介質有上述的熱風或熱油。對於油漆工業，通常只是將廢氣燒掉，較少進行熱量回收。

在設計廢氣焚燒爐時，最關鍵是要準確計算生產過程中產生的廢氣量，和準確計算焚燒爐的廢氣處理能力。它涉及到生產過程的安全性和焚燒爐的工作效率。

國內國外均發生過多宗上膠機及焚燒爐爆炸事故，這因為當廢氣中有機溶劑的含量達到某一局限值時，就有可能產生爆炸。為了防止上述狀況發生，我國規定生產過程中廢氣濃度不能超過該物質允許的爆炸下限的25%。為此，上膠機及其它產生含有有機溶劑的廢氣的生產場所，均應安裝“廢氣濃度檢測與報警器”。並設定當廢氣濃度到達爆炸下限的 2 5 % 時，除了發出警報聲外，並使生產過程自動停止，廢氣不再產生，而排廢氣風機則應繼續運轉，及時將廢氣排走，以防止爆炸事故的發生。

焚燒爐的處理能力一定要與在生產過程中所產生的廢氣量相匹配，因為過量的廢氣在焚燒爐中如果來不及燃燒，同樣會發生爆炸事故。而如果焚燒爐設計過大，造成廢氣量不足，則將增大燃料的消耗。

焚燒爐的廢氣處理能力與焚燒爐的爐膛的容積、爐膛的結構、燃燒機的類型和能力、廢氣預熱區的結構、廢氣風機的能力（風速、風量、管道直徑）、排煙風機的能力（風速、風量、管道直徑和尾氣排放煙囪直徑）相關。

對於有熱量回收要求的焚燒爐，則要準確計算用熱設備需求熱量，計算熱交換器的表面積和介質（空氣或熱油流速流量）。空氣的流速、流量是由送風機的能力和管道直徑決定的，熱油的流速和流量是由泵的能力和油管直徑決定的。

焚燒爐較常用的燃料有柴油、重油和天然氣。當採用重油為燃料時，需有化油器，讓重油保持液態。同時，要有過濾器，過濾去重油里的雜質，以防止堵住燃燒機的噴油嘴。在生產實踐中，對於以重油為燃料的燃燒機，只採用一道過濾還不夠，最好採用兩道過濾，過濾網可以用80 目或100 目不鏽鋼網。燃燒機的點火機構有電子打火，點燃柴油或重油。對於這種點火形，有時會出現點不著火的情況。有許多廠家設計了先點燃石油氣再引燃柴油或重油點火方式，這種點火裝置著火效果較好。燃燒機的類型和能力選用相當重要，最好選用具有自動點火——小火——大火——熄火自動轉換功能燃燒機。當焚燒爐冷爐點火時，需要很大熱量，燃燒機應大量供油，而當設備處於穩定生產狀態時，由於廢氣中的溶劑會輔助燃燒，此時燃燒機應小量供油，這樣才能達到冷爐點火時，焚燒爐能快速升溫，而當生產進入穩定狀態時，由於燃燒機能自動轉到小量供油狀態，才能達到節約油耗，節約能源的目的。

但是，蓄熱式焚燒爐的造價比較昂貴，許多中小型企業接受不了。

設備優點說明

廢氣爐本體

⑴本套設備中的焚燒爐是廢氣型內壁襯有耐火材料的爐子。改良式內壁多孔導氣噴風系統，特殊的噴風嘴設計，使補氧風從不同角度噴入爐內，使焚燒更徹底。設計負壓燃燒，不逆火，避免焚燒時有害氣體的外泄，操作安全可靠。

⑵安全性高--啟動前有不排掉易爆氣體就不能點火之功能，以防氣爆：設計有殘燒定時裝置，以確保爐內無殘存的可爆氣體，燃燒器帶有光敏管檢測，一旦發生熄火或點火失敗，立刻快速自動切斷油路，安全可靠。警報系統完備，整個運行系統在儀表監控下操作。

⑶運轉成本低--由於採用此項技術，使設備簡化，成本降低，易於維護保養。⑷無二次污染-採用多段送風系統,可降低燃燒過程中排放的NOX,為目前燃燒技術中降低NOX污染的最佳技術。

管路系統包括

廢氣管路裝配有蝶閥、阻火器等

3、燃燒裝置由調壓閥、穩壓閥組成，選用進口件，連續運行時間長，效果好。 4、噴淋吸收塔

採用鹼液噴淋經特殊噴嘴噴灑，廢氣體由塔底進入，氣體分布後和塔內的填料與鹼液逆流接觸，有效的將殘留氣態的污染物進行洗滌，將淨化的氣體除沫後由塔頂排出。 5、煙囪

對氣體起擴散作用，排放符合國家標準，煙囪加裝採樣孔、測溫孔、本煙囪根據實際情況可增加相應的固定裝置，確保其安全性和使用壽命。 6、溫控系統

本系統通過對爐本體出口煙氣溫度感測器信號的採集及燃燒上下限溫差的設定，既能顯示各點溫度以觀測爐內燃燒情況，也能閉合調節燃燒的配給，使燃燒器在不同的溫度條件下起動或關閉。 7、電控系統

包括電源指示、電源電壓檢知、警報系統、殘燒定時裝置、電磁閥的開關及自動與手動切換調節裝置等，操作自動化程度高，安全性好。

環保功能

當前覆銅板、層壓板的生產是採用“濕法生產工藝”，即先將樹脂用有機溶劑配成膠液，再用上膠機對基材上膠、烘乾。大量有機溶劑被揮發出來，它們與空氣的混合物被稱做廢氣。紙基覆銅板的生產是以苯酚和甲醛為原料，廢氣中還包含有一定量的苯酚和甲醛。這些廢氣若排入大氣，就對環境造成嚴重污染，它嚴重影響人類的身體健康，有些有機廢氣還含有致癌物質，嚴重影響到人類的身體健康。

廢氣焚燒爐是防止有機溶劑揮發進入大氣而造成環境污染的有效裝置。如果在生產過程中，將這些廢氣收集起來，送入到廢氣焚燒爐中焚燒，將有機溶劑氧化分解成 H₂O 和CO₂後再進行排放，這樣就不會污染環境了。保護環境的問題已經越來越受到社會各界人士的重視。多數覆銅板廠也都配置了廢氣焚燒爐來處理生產過程中產生的有機廢氣。有機物的徹底氧化分解的條件（包含苯酚等含苯環化合物）是氧化溫度要達到760℃以上。因此，要使送入廢氣焚燒爐中的廢氣燃燒後排放的尾氣不污染環境，廢氣焚燒爐的燃燒溫度必須達到760℃。通常，廢氣焚燒爐是以柴油、重油或天然氣為燃料。送入焚燒爐的廢氣在上述燃料的火焰中燃燒、氧化分解。能源短缺的問題已經日益突出，柴油、重油的價格急劇飈升，嚴重地影響產品的生產成本。

由於焚燒爐爐膛的溫度越高，消耗的燃料就越多。有些工廠為了節省燃料，降低生產成本，採用低溫燃燒辦法，即爐膛溫度低於 760℃（如700℃、甚至6 0 0 ℃以下）。造成有機溶劑或其它有害成分（如苯酚、甲醛等）不能徹底氧化分解。在焚燒爐排氣煙囪上可以檢測到上述有害成份超過國家規定指標。在離焚燒爐數百米範圍內，可以聞到上述有機物質的氣味及飄落物。因此，要保證上述產品生產中產生的廢氣不污染環境：

（1 ）要建立廢氣焚燒爐或其它有機物回收處理裝置；

（2 ）廢氣焚燒爐爐膛焚燒溫度必須達 760℃以上。

由於有機溶劑具有很高的熱值，只要廢氣焚燒爐的設計和使用合理，就完全可以做到只燃燒廢氣，不需要消耗大量的燃料。對於已經在使用的廢氣焚燒爐，也可以把它改造到只燃燒廢氣，不需要消耗大量的燃料。

節能改造

改造的原理

無論是“直燃式”焚燒爐，還是“蓄熱式”焚燒爐，廢氣都是在爐膛中與燃燒機火焰共同燃燒的，燃燒機噴射出來的火焰形狀類似橢圓體，直徑較小而爐膛的體積很大，如瑞士C A T A C 公司立式上膠機所配套的圓柱體型廢氣焚燒爐，爐膛的直徑有2m，而火焰的直徑只有 300mm~500mm。火焰及火焰附近的溫度較高，能夠將廢氣完全氧化燃燒。由於爐膛較大，離火焰較遠的廢氣，由於該處溫度較低，廢氣就很難被完全氧化燃燒。儘管該公司設計了旋轉式廢氣進入形式，意圖讓廢氣多接觸火焰，但其效果有限，所以“直燃式”的能耗較大。

“蓄熱式”焚燒爐中的蓄熱室燃燒室分體式，燃燒機火焰在燃燒室中的燃燒狀況和“直燃式”相似，所以這種焚燒爐，也很難達到只燒廢氣，不燒燃料。

“蓄熱式”焚燒爐中的蓄熱室燃燒室一體式，其特點是將爐膛中燃油與廢氣共同燃燒時所產生的部分熱量由蓄熱體（“蜂窩陶瓷”）蓄存起來，它起到預熱廢氣，使廢氣進入爐膛時氧化燃燒更徹，甚至可以直接引燃廢氣的作用，因此它明顯節約燃油，節約能源。因此，在焚燒爐中增加蓄熱體是焚燒爐節約能源的重要措施。在“直燃式”焚燒爐中增加蓄熱體（“蜂窩陶瓷”）以後，如果爐膛中的溫度足夠高（如超7 6 0 ℃）並使蓄熱體（“蜂窩陶瓷”）燒紅。這時，蓄熱體（“蜂窩陶瓷”）就形成第二火源。

直燃式廢氣焚燒爐的改造要點

（1 ）增加焚燒爐和上膠機的安全設施。

雖然上膠機已經安裝了廢氣濃度檢測與報警器，但為了防止“意外“的突發事故的發生。在上膠機和焚燒爐上均應安裝當發生突發事故時的“泄壓”措施，以保證不論何種情況，均不會發生爆炸事故（參見“廢氣焚燒爐的安全問題”）。

（2 ）降低焚燒爐燃油消耗措施。

本人改造多台焚燒爐的經驗體會，降低焚燒爐油料消耗的要點是：

①需要對“直燃式焚燒爐”爐膛、風機、管路進行一些改造，使“直燃式焚燒爐”也具有蓄熱功能，它可以適當延長廢氣在爐膛中的停留時間，由於有機溶劑具有很高的熱值，只要有機溶劑能完全燃燒，就可以大幅度地降低油料消耗。

②適當提高爐膛溫度，因為有機物完全氧化分解的溫度要高於 760℃ ，只有有機物完全氧化分解了，才能降低油料消耗，同時也更充分保證尾氣排放能完全達到國家標準。有些企業陷入這樣的矛盾中：提高爐膛溫度，油料消耗增加。這對於未改造過的焚燒爐的確如此，但改造過的焚燒爐就不會這樣了。

③燃燒機的選用。焚燒爐的燃燒機應具有大火——熄火——自動點火——小火功能，即當焚燒爐爐膛溫度到達設定值時，燃燒機應自動熄火，靠廢氣燃燒來維持爐膛溫度。當廢氣濃度不足以維持爐膛恆定在某一高溫值時，燃燒機應能自動點火，維持在小火狀態，以維持爐膛溫度在設定值。

啟動過程

焚燒爐是通過爐膛負壓將炭化廢氣抽到高溫的爐膛內!使其與氧氣發生燃燒反應" 其主要工藝過程包括助燃風’柴油霧化!柴油燃燒’廢氣焚燒’換熱冷卻’主風機廢氣排放等步驟" 其啟動過程可分為工藝狀態確認’吹掃’小火’升溫’運行等 5個步驟。

狀態確認

柴油焚燒爐的狀態確認包括供電’供油’霧化空氣’助燃空氣等部分組成" 點火過程中!小火的燃料為液化氣#儀表保護氣’自動控制閥採用壓縮空氣"

在焚燒爐運行程式之前，先確認以下內容。

（1）供油系統：通過壓力開關!確認供油系統管路上壓力已經可以滿足霧化要求.

（2）霧化空氣 ：確 認用於霧化的壓縮空氣閥門已經開啟，並通過減壓閥進行自動調節!由高壓風機使霧化室的壓力達到工藝要求。

（3）液化氣：通過液化氣壓力開關，確認液化氣壓力滿足點火要求。

（4）儀表保護氣：打開氣體入口閥，通過液化氣壓力開關!確認火焰檢測器’火焰觀察窗’自動閥行程等位置的保護壓力。

爐膛的吹掃

點火前程式強制吹掃過程為3-5min確保爐膛內部的可燃氣體低於爆炸極限!吹掃時主風機開啟!將爐膛內部的空氣排出%同時助燃風機開啟!向爐膛內補充新鮮空氣.

點燃小火

吹掃完成後!液化氣管路電磁閥打開動作和火花塞產生電火花同步進行!液化氣在助燃物空氣和火源電火花共同作用下.液化氣開始燃燒!產生藍色小團火焰!稱之為小火。

升溫與運行

當火焰檢測器檢測到小火火焰後，打開柴油管路上電磁閥! 自動調節柴油和助燃風調節閥，柴油和助燃風按設定的比例進入霧化室，霧化過後的柴油與助燃風混合。在小火的作用下被點燃，成紅色大團主火焰) 在大火點燃後，按照一定的比例同時調節柴油和助燃風的調節閥，使爐膛溫度升至設定溫度。

故障及處理

工藝故障

工藝故障主要包括小火不著’ 主火焰不著’運行中主火焰熄滅以及主火焰異常等情況，發生在不同階段則會產生不同的報警信號。

1、未檢測到火焰

未檢測到火焰是啟動過程中最常見的故障之一，一般只出現在小火階段，通常表現形式有兩種"沒有火焰和有火焰未檢測到。根據著火三要素，未能點著火焰判斷為某一要素缺失或未能達到以下條件。可燃物"在小火階段可燃物為液化氣，在該階段!可燃物不足最常見的原因有液化氣供氣量不足!具體表現為液化氣管路上壓力表顯示數值較低，液化氣壓力低於時，將無法正常點火!只需提高液化氣壓力即可解決。液化氣管線漏氣!通常出現在液化氣管接口處，通過聞異味或聽到漏氣的聲音，用肥皂水進行測試，對出現的漏點進行處理。

點火後，已出現小火，但未能檢測到火焰通常有以下幾種原因：火焰檢測口有異物!導致火焰監測器無法檢測到內部的火焰。火焰方向發生偏轉，不在火焰監測器的監測範圍內。 造成小火火焰方向偏轉主要由火焰監測器的保護氣量過大或燒嘴處有積炭等原因造成)

設備故障

因焚燒爐安全聯鎖較多!增加了儀表設備故障率，從壓差故障’風機故障’程式故障 3 方面介紹常見的儀表故障。

1、 壓差故障

焚燒爐壓差故障主要出現在"助燃風管路上二次風調節閥，助燃風與爐膛之間的壓差。液化氣減壓閥上壓差開關) 二次風調節閥出現壓差故障!應檢查氣源閥門是否打開，後兩種壓差故障可通過其他儀表的顯示值!判斷壓差故障原因。

2、風機故障

由於變頻器故障$電機故障等原因，風機出現報警故障、 針對風機測速器損壞是另一個比較隱蔽的故障。

風機的測速器用於測量風機的轉速並向 59D控制系統反饋!而該反饋在 59D 的控制臺上無數據顯示# 當其出現異常時!發出風機故障報警，同時由於安全聯鎖的存在，程式自檢發現問題，不執行下一步程式!焚燒爐無法開啟。

3、程式故障

因其安全連鎖多，程式故障引發的報警比較多，通常採用處理方法是排除法。排除其他可能的故障!最後考慮程式原因。

常見程式故障引發的報警有，壓差故障"在生產中火焰故障"停止時檢測到火焰"該故障很少以第一故障出現在報警信息中! 若其以第一故障出現!可以判斷控制程式異常， 此時!需要重新下載程式進行更新。