立式9500m3/h有机废气焚烧余热锅炉开题报告

1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写

2000字左右的文献综述：

文 献 综 述

1.摘要：本文针对国内外有关工业废气排放现状和处理技术进行讨论，探寻较为经济的废气处理方法，介绍相关废气焚烧技术和余热回收方法，并结合具体实例，研究了余热利用的实用性途径和发展前景。

关键词：废气焚烧 废气利用 余热回收

2.研究对象：

工业废气指企业厂区内燃料燃烧和工艺生产过程中产生的各种排入空气的含有污染气体的总称。这些气体废气主要成分为一氧化碳、少量甲苯、二甲苯、乙苯、二氯甲烷等有机废气和H₂S、氨等恶臭废气，通过预处理后，进入锅炉系统焚烧的有机污染物主要为甲苯、二甲苯、乙苯和二氯甲烷。

3．国内状况：

石油化工、涂料装饰、印刷工业、电子制造等行业生产过程中都会排放废气，若不经处理直接排放，不仅会对大气环境造成破坏，而且会对人身造成伤害。目前国内有机废气的处理方法有回收法和消除法两大类，焚烧法处理废气属于后者，它不仅净化效率高、有害物质分解彻底，并安全可靠、节能环保。^[1]

4．国外状况：

从20 世纪初期开始，冷凝、生物过滤、化学洗涤、活性炭吸附、膜分离和火焰焚烧等多种方法已经用于处理有机废气；20 世纪后期，国外开发了催化氧化、蓄热式焚烧、蓄热式催化氧化以及多种方法集成等废气处理方法。蓄热式有机废气焚烧方法最早出现在美国，经过20多年的发展，在有机物破坏去除效率、适用范围和低运行费用等方面显现出巨大优势；但是现有各种形式的蓄热式有机废气焚烧装置依然存在问题，需要进一步研究和不断地完善。^[2]

5．废气焚烧炉处理技术：

废气焚烧炉是处理覆铜板、层压板生产过程中产生的有机废气的专用设备。当前国内大多数覆铜板、层压板厂使用的是能耗比较高的直燃式 废气焚烧炉。在能源紧缺、油料价格不断飚升的今天，通过对直燃式 废气焚烧炉进行改造，来降低油料消耗及生产成本，这是非常必要的，也只完全可以做到的。^[3]

当前覆铜板、层压板的生产是采用湿法生产工艺，即先将树脂用有机溶剂配成胶液，再用上胶机对基材上胶、烘干。大量有机溶剂被挥发出来，它们与空气的混合物被称做废气。纸基覆铜板的生产是以苯酚和甲醛为原料，废气中还包含有一定量的苯酚和甲醛。这些废气若排入大气，就对环境造成严重污染，它严重影响人类的身体健康，有些有机废气还含有致癌物质，严重影响到人类的身体健康。

废气焚烧炉是防止有机溶剂挥发进入大气而造成环境污染的有效装置。如果在生产过程中，将这些废气收集起来，送入到废气焚烧炉中焚烧，将有机溶剂氧化分解成H₂O和CO₂后再进行排放，这样就不会污染环境了。

保护环境的问题已经越来越受到社会各界人士的重视。多数覆铜板厂也都配置了废气焚烧炉来处理生产过程中产生的有机废气。

有机物的彻底氧化分解的条件（包含苯酚等含苯环化合物）是氧化温度要达到760℃以上。因此，要使送入废气焚烧炉中的废气燃烧后排放的尾气不污染环境，废气焚烧炉的燃烧温度必须达到760℃。

通常，废气焚烧炉是以柴油、重油或天然气为燃料。送入焚烧炉的废气在上述燃料的火焰中燃烧、氧化分解。

覆铜板行业所使用的废气焚烧炉有直燃式和蓄热式。 所谓直燃式指仅烧掉废气，热量不回收。但覆铜板行业所使用的废气焚烧炉多数都将热量回收，用来给上胶机加热。实际上，直燃式和蓄热式的原理是相同的，其差异只是炉膛中有否蓄热材料的区分。

（1）直燃式 ，如图1所示

（ 2 ）蓄热式。

① 蓄热室燃烧室分体式，如图2 所示。

② 蓄热室燃烧室一体式，如图3 所示。

无论是直燃式焚烧炉，还是蓄热式焚烧炉，废气都是在炉膛中与燃烧机火焰共同燃烧的，燃烧机喷射出来的火焰形状类似椭圆体，直径较小而炉膛的体积很大，如瑞士CATAC公司立式上胶机所配套的圆柱体型废气焚烧炉，炉膛的直径有2m，而火焰的直径只有300mm~500mm。火焰及火焰附近的温度较高，能够将废气完全氧化燃烧。由于炉膛较大，离火焰较远的废气，由于该处温度较低，废气就很难被完全氧化燃烧。尽管该公司设计了旋转式废气进入形式，意图让废气多接触火焰，但其效果有限，所以直燃式的能耗较大。蓄热式焚烧炉中的蓄热室燃烧室分体式，燃烧机火焰在燃烧室中的燃烧状况和直燃式相似，所以这种焚烧炉，也很难达到只烧废气，不烧燃料。

蓄热式焚烧炉中的蓄热室燃烧室一体式，其特点是将炉膛中燃油与废气共同燃烧时所产生的部分热量由蓄热体（蜂窝陶瓷）蓄存起来，它起到预热废气，使废气进入炉膛时氧化燃烧更彻底，甚至可以直接引燃废气的作用，因此它明显节约燃油，节约能源。因此，在焚烧炉中增加蓄热体是焚烧炉节约能源的重要措施。

6．废气焚烧：

由于废气中可燃成分不同，一般可采用催化燃烧和直接燃烧两种方式：

（1）催化燃烧：

利用废气作为能源燃烧，首要要严格区分废气中所含气体的化学特性。对于不

同气体有其不同的自燃点和爆炸极限。现将几种常用的有害气体的物理常数列表如下：

由上表可见,这些气体的爆炸极限都比较低，为了防止它们的蒸气和空气混合后形成爆炸性的气体，就必须保持其浓度在它们的爆炸下限。因此，对于这些低浓度的可燃性气体的燃烧只能采用催化燃烧，否则无法点燃。

所谓催化燃烧，通常是采用一种催化剂，低浓度的可燃性气体混合物经过催化层并在催化剂的表面上燃烧，而催化剂本身却不燃烧。由于可燃性气体的浓度比较低，燃烧时放出的热值也比较低，所以只宜于用来加热热载体，如加热空气、油之类。据哈尔滨绝缘材料厂介绍

他们对高温立式浸胶机的混合废气进行催化燃烧，在生产设备中加一台10KW的高压风机，

不用其它燃料，只是在燃烧炉起动时用50 KW电热器起动20 ~ 30分钟，混合废气便进入正常催化燃烧。而所产生的热量可代替一套50 万千卡/时的联苯锅炉，其节能效果极为显著。^[4]

（2）直接燃烧

除催化燃烧外，最经济的还是直接燃烧，直接燃烧的首要条件是：可燃性气体的浓度和纯度都比较高，其浓度在自然极限以上者可以直接燃烧，燃烧后又不分解出有毒气体，这类燃烧设备，投资少，回报大。

据日本三菱瓦斯化学公司介绍，他们对环氧树脂浸渍玻璃布的浸胶机中所排出的可燃性废气（主要含有丙酮），就是直接送往锅炉燃烧的。他们把浸胶机的烘房划分为四个部分，使绝大部分丙酮在第一段烘出。然后用空气稀释至丙酮爆炸极限以下再用送风机送至锅炉直接
燃烧，其流程示意图如下

浸胶机烘房相互隔开，3段，4段出来的废气送回1段和2段。1段和2段引出的废气直接送往大炉燃烧，实线闭路循环。

又如溶剂厂在生产总溶剂和甲醛的过程中排出的康气中含有浓度较高的氢气，这类气体也可以直接燃烧。

锅炉热力燃烧技术指利用现有供电锅炉供热锅炉或其他非废气处理专用的焚烧炉，将产生的有机废气经简单预处理后直接引入到锅炉燃烧室，在不增加设备或少增加设备的情况下，废气中的有机碳氢化合物遇热后氧化并彻底分解为二氧化碳和水，达到净化污染物的目的。

锅炉热力燃烧技术具有简单实用 投资省运行费用低净化效率高的优点，还能带来一定的经济效益。蔡春雷等设计将聚醚生产过程中的有机废气送入锅炉进行焚烧，运行结果表明，锅炉尾气能达到国家的相关排放标准，锅炉热力焚烧技术可用于有机废气处理 但有机气体大都易燃易爆，对锅炉存在腐蚀爆炸等安全风险，同时如果有机废气中含有除碳氢外的其他元素，则可能在燃烧后产生二次污染 因此，对于有机废气的处理，除净化效率外还需要着重考虑处理系统的安全性。^[5]

7．余热锅炉：

为提高能源利用率和节约能源，除采用高能效的新设备和新工艺外，采用余热锅炉回收各类余热也是提高能源利用率的重要手段。以下具体介绍一种废气余热锅炉：

示例锅炉为双压自然循环，立式布置，全支撑管箱结构 锅炉由进口烟箱高压段过热器高压段蒸发器高压段省煤器低压段过热器低压段蒸发器低压段省煤器管箱出口烟箱钢架平台扶梯高压段锅筒低压段锅筒除氧器等组成。

锅炉给水经省煤器加热到接近饱和温度后进入锅筒，再经下降管进入蒸发器，在蒸发器内吸热变成汽水混合物回到锅筒，在分离器中进行汽水分离高压段的饱和蒸汽进入过热器过热后经主汽管送入汽轮机; 低压段饱和蒸汽经过低压过热器加热成过热蒸汽，送入汽轮机的补汽口。

整台锅炉的换热面由六个管箱组成，分别为高压段过热器高压段蒸发器高压段省煤器低压段过热器低压段蒸发器低压段省煤器管箱，每个管箱由换热管集箱管板侧板密封箱组成模块结构; 受热面管采用水平错列布置螺旋翅片管，大大增加了换热面积。[6]

8．行业展望：

实践证明，余热锅炉在各企业的节能中发挥了相当有效的作用，获得了较好的经济效益。

其投资一般可在3一4年内回收。余热锅炉的作用现已超越了单纯的余热利用。事实上它的作用与工艺流程现代化和防止环境污染方面的作用已无法截然分开，所以各种类型的余热锅炉相继间世。

随着技术的进步今后工业部门将普遍采用高能效的先进工艺流程。这样能源的有效利用率提高，高温余热资源总量相应减少而中、低温余热资源相应增长。因此，余热利用技术将由高温余热回收技术转向中、低温和固体显热的余热回收利用技术，但七五期间仍以发展高温余热回收的锅炉产品为主。如干法熄焦余热锅炉、化铁炉余热锅炉等。当然，也必须为今后开发中、低温和固体显热回收的余热利用技术开展一些科研工作。

9.结论：

本文探讨了有机废气焚烧处理技术和余热锅炉的现有技术应用和前景。现有技术中仍存在效率低，耗能大，应用面不广泛的缺点。特别是在环境污染问题成为全民关注焦点之际，探索研究有机废气焚烧炉的改进有很强的实际意义。对于有机废气焚烧炉的改进，要加大提高热力效率，降低能耗以及提升污染物处理能力等多方面进行工作；另一方面，也要扩大技术应用的推广和普及，使节能环保理念深入人心。

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