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                                                                        熱力燃燒
1.一般原則
熱力燃燒是用于凈化處理可燃組分含量較低的有害氣體。,有害氣體本身是不可燃的,其中可燃組分經(jīng)過燃燒氧化,雖產(chǎn)生一定的熱量,但熱值很低,不能靠其維持燃燒。因此,有害氣體是凈化對(duì)象而不是作為燃料。
使用熱力燃燒處理有機(jī)廢氣時(shí),當(dāng)其濃度高于燃燒上限時(shí),則可混以空氣后再燒。在大多數(shù)情況下,廢氣中所含的可燃組分在燃燒下限以下,這時(shí)就需要外加輔助燃料使燃燒得以維持。
熱力燃燒所用的輔助燃料通常不宜直接與全部所處理的有害氣體混合,因?yàn)檫@樣會(huì)使?jié)舛鹊陀谌紵孪薅鵁o法維持正常燃燒。為此,應(yīng)先取一半量的有害氣體(氧氣充足時(shí))使助燃料燃燒達(dá)到1370℃左右,再與其余一半相混合,以達(dá)到760℃左右的反應(yīng)溫度。采用熱力燃燒時(shí),一般應(yīng)將有害氣體的可燃組分濃度控制在25%爆炸下限(LEL)以下,以防止爆炸與回火。
2.熱力燃燒條件
熱力燃燒必須具備三個(gè)要素,即:反應(yīng)溫度、滯留時(shí)間和湍流混合。延長滯留時(shí)間將會(huì)增大燃燒室的尺寸,提高反應(yīng)溫度會(huì)多消耗輔助燃料,而改進(jìn)淌流混合以強(qiáng)化燃燒過程是最為經(jīng)濟(jì)的。
為了使燃燒較為完全,燃燒溫度需維持在650~800℃,滯留時(shí)間在0.2~0.8s之間。工程設(shè)計(jì)中,通常取反應(yīng)溫度為760℃,滯留時(shí)間為0.58。焚燒處理的深度與反應(yīng)溫度、留時(shí)間的關(guān)系列于表10-22中。
在焚燒爐中保持淌流狀態(tài),可使預(yù)熱燃燒器的燃燒產(chǎn)物和處理的廢氣流很好地混合,從而提供具有均勻溫度和濃度的混合物。湍流狀態(tài)可由氣流速度為10m/s左右的高速氣流和內(nèi)部擋板所形成。

設(shè)計(jì)優(yōu)良的焚燒爐可使熱值僅為3345kJ/m2的氣體維持常燃而不熄火前不需要輔助燃料。
設(shè)計(jì)優(yōu)良,效率高的熱力焚燒爐的通則如下:
(1)焚燒爐反應(yīng)溫度愈高,總效率愈高;
(2)對(duì)進(jìn)入焚燒爐的有害氣體過度預(yù)熱,則總效率下降;
(3)有害氣體與火焰接觸愈好,總效率愈高;
(4)滯留時(shí)間少于1s時(shí),增加滯留時(shí)間,效率會(huì)隨之提高;
(5)有害氣體濃度較低(200~300ppm)對(duì)燃燒分解不利,此時(shí),效率大多數(shù)不會(huì)超過
(6)以氣體為燃料時(shí),在反應(yīng)溫度低于850℃的情況下,燃燒有害氣體中所含NOx、SOx不會(huì)超過排放標(biāo)準(zhǔn)。
焚燒爐的總滯留時(shí)間可按下式估算:
                                                 r=V/L/（(273+t）/273）×3600
式中r一焚燒爐總滯留時(shí)間,s
Vー燃燒室體積,m3
L一有害氣體與高溫燃?xì)庠跇?biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(20℃,1大氣壓〉的體積流量,m3/h
t一燃燒室反應(yīng)溫度,即銷毀溫度℃
3.熱力燃燒的流程

4.熱力燃燒的燃料消耗

按照熱量衡算,所需的輔助燃料只需將全部有害氣體升溫到反應(yīng)溫度(760~820℃)即可。有害氣體中可燃組分濃度愈高,初始溫度愈高,則消耗的燃燒就愈少。例如,碳?xì)浠衔餄舛葹?0%LEL而無預(yù)熱,或濃度為25%LEL而預(yù)熱到430℃,要達(dá)到760℃的反應(yīng)溫度均可不需輔助燃料。通常對(duì)大多數(shù)碳?xì)浠衔锷郎氐?80~540℃,尚需消耗一定量的輔助燃枓,其目的是為了能將其所含的熱值充分發(fā)揮出來。

5.利用鍋爐進(jìn)行熱力燃燒
鍋爐燃燒室的條件接近熱力燃燒的焚燒爐。燃燒室溫度一般高于1000℃,氣體在燃燒室的滯留時(shí)間約為0.5~3.0s。

利用鍋爐燃燒室進(jìn)行熱力燃燒時(shí)應(yīng)考慮下列各點(diǎn):
(1)有害氣體中所需凈化處理的組分應(yīng)是可燃的
(2)有害氣體量不能過大,否則會(huì)如同過量空氣那樣導(dǎo)致熱效率的降低。另外,過大的有害氣體量也會(huì)使系統(tǒng)壓力降增加;
(3)有害氣體中的含氧量應(yīng)與燃燒所需的空氣含氧量相當(dāng),以保證充分燃燒。含氧量大于18%時(shí)可進(jìn)行完全燃燒,小于18%時(shí)應(yīng)另外補(bǔ)給空氣。不完全燃燒會(huì)產(chǎn)生焦油、樹脂等熱分解物而弄臟鍋爐傳熱面。