技术领域
[0001] 本
发明涉及一种废液焚烧处理和
热能回收的环保节能设备,具体涉及到一种用于处理化工、炼油、造纸行业的高浓度含盐有机废液的自然循环的立式废液焚烧锅炉。
背景技术
[0002] 随着我国石油化工、
冶金、炼油、造纸等行业发展迅速，在创造巨大经济效益的同时，每年也向环境排放了数亿吨的有机
废水。这些废水不仅化工含盐有机物浓度高，有些还含有有毒有害物质。若直接将废水排入
水体中，会对水体的生态环境和下游居民的生活带来极大的危害。因此化工废水必须要进行处理，达标后方可排放。废液通常采用焚烧处理的办法，通过焚烧炉焚烧有毒废液，使废液在燃烧过程中分解成为无毒气体，排入大气。
[0003] 废液焚烧是指在焚烧炉的
燃烧室内，通过可控高温化学反应，破坏废水中各种有害物质的分子结构，把高浓度化工含盐有机废液
氧化成CO2和H2O等无害物质的技术。废液焚烧过程可分为
蒸发、
气化、氧化3个阶段。废水中的水分在高温环境中首先蒸发出来，可燃组分呈雾状细滴。而后，有机物气化，高分子有机物可能会裂解为低分子化合物(反应
温度约为700～800℃)。最后，气态有机物与炉内的氧气发生氧化反应，生成CO2和H2O，并随烟气排出炉。高于900℃时，废液的氧化反应速度快，燃尽效果好。而当温度低于850℃时。氧化反应速度减弱.限制了燃尽效果.此时要求废水的雾化效果较好，从而提高蒸发效率，改善燃尽效果：雾化效果主要取决于雾化液滴中大颗粒范围内的粒径分布。高浓度含盐有机废液焚烧锅炉之所以成为环保焚烧的处理难题，还有一个重要原因在于：焚烧生成的高温烟气中含有大量低熔点的
碱金属盐类。这些物质都对炉衬和换热面产生强烈的
腐蚀作用，会导致炉衬被烧坏或受热面
结垢堵塞，而导致系统不能正常运行。
[0004]
专利CN 105240861 B提出了一种高浓度含盐有机废液焚烧锅炉，包含绝热燃烧室、绝热燃烧转向室、急冷室、
对流冷却室I、对流冷却室II、对流冷却室III、膨胀节、高温段省
煤器、中温段省煤器、低温段省煤器和锅炉烟气出口，所述的绝热燃烧室、绝热燃烧转向室、急冷室、对流冷却室I、对流冷却室II、对流冷却室III、膨胀节、高温段省煤器、中温段省煤器、低温段省煤器和锅炉烟气出口依次连通；所述的绝热燃烧室和绝热燃烧转向室向火面炉墙均采用耐盐腐蚀的铬刚玉耐火
混凝土浇注而成。但此专利所述的废液焚烧锅炉存在以下缺点：在炉衬内整体敷设耐火材料，由于耐火材料会隔绝部分热量，降低了废液
燃烧热量的转换，为保证
炉膛燃烧温度，必须消耗大量辅助
燃料，因而造成废液处理成本增大；冷却室与炉膛连接处未敷设耐火材料，导
致冷却室底部产生强烈的腐蚀作用，受热面结垢堵塞；废液焚烧过程中并未进行脱销处理及烟气回收处理，易导致烟气排出时带有少量的有害气体。
发明内容
[0005] 为了克服现有废液焚烧锅炉热量转换效率低、受热面结垢及烟气处理中带有少量有害气体的
缺陷，本发明提供了一种体积小、热量转换效率高、保持受热面干净的一体化自然循环的立式废液焚烧锅炉。
[0006] 本发明为了实现上述目的所采用的技术方案是：
[0007] 一种自然循环的立式废液焚烧锅炉，包括炉膛、位于炉膛顶部中央的
燃烧器、冷却室及位于冷却室顶部的屏式
蒸发器、转向室及位于转向室内的
过热器、位于尾气烟道内的省煤器及
空气预热器、位于锅炉大梁上通过锅筒座
支撑的锅筒，炉膛底部出口与冷却室底部进口连接，冷却室出口与转向室进口连接，转向室出口与尾部烟道连接，锅筒内的锅水经
下降管流入下部
箱体中，由下部箱体分配给各
管束，各管束中的水吸热后汇集到上部箱体通过上升管与锅筒连接，所述锅筒通过导汽管与
过热器进口集箱连接，加热过后的
过热蒸汽由过热器出口集箱引出送至顶部
钢架处集汽集箱，集汽集箱通过管道与污染界区外的蒸汽管网连接；炉膛、冷却室、转向室由下部集箱支座支撑并安放于锅炉钢架承重梁上，可自由向上膨胀，转向室出口处水冷壁与尾部烟道连接处设置非金属膨胀节；炉膛及冷却室由膜式水冷壁组成，在炉膛内壁及冷却室内壁下部沿膜式水冷壁外侧间隔设置多组销钉并在销钉之间及销钉端部围绕成的圆周上设置用耐钠盐腐蚀的耐火材料组成的浇筑层；所述尾部烟道采用“U”形双通道结构，其中一个通道内布置省煤器，另一个通道布置空气预热器，烟气由空气预热器上部引出，锅炉供水与省煤器进口集箱连接，省煤器出口集箱通过连接管与锅筒连接，在锅筒至省煤器进口集箱间装有再循环管；在过热器区、省煤器区、空气预热器区均设置蒸汽吹灰器；所述冷却室进口设置SNCR
喷枪接口，二级省煤器间设置SCR烟气引出、引入接口。
[0008] 废液在燃烧器内燃烧，高温烟气由炉膛下部出口进入冷却室，冷却室上部布置屏式蒸发器，烟气在冷却室出口降温至钠盐熔点之下，经转向室进入后续的过热器、省煤器、空气预热器换热降温排出炉体；污染处理界区来的105℃除氧水送入省煤器，省煤器出水进入锅筒，在水冷壁内自然循环蒸发，产生的
饱和蒸汽经汽水分离装置分离，干饱和蒸汽送入过热器，产生的
过热蒸汽送至界区外蒸汽管网。集中下降管从锅筒最低点引出，共3根Φ159×6和1根133×5的管道，在其下部通过各种规格的分散下降管与水冷壁下部集箱相连。各回路由上部集箱通过引出管接至锅筒。蒸汽吹灰器的吹灰蒸汽为锅炉自用蒸汽，由过热器出口集箱接出。
[0009] 进一步地，所述炉膛、冷却室、转向室外部采用轻型敷管炉墙结构，炉膛和冷却室之间、冷却室和转向室之间均布置水冷壁隔墙，在炉膛、冷却室、转向室外加设炉墙外护板，其余受热面、烟道均采用钢制壳体外保温加金属防护层结构；炉膛顶及炉膛底水冷壁与两侧水冷壁连接处采用密封填
块为一次密封，柔性保温材料为二次密封。水冷壁隔墙的作用是防止冷却室吸收炉膛及转向室内的热量，影响废液焚烧热量的转换。
[0010] 为了最大程度上减少锅炉的
散热损失，提高锅炉的热效率和保证各部件在允许的温度范围内正常的工作。锅炉在各烟道和各受热面管箱的壳体外均设计了必需的保温，保温材料采用重量轻、导热系数小的长
纤维硅酸
铝棉，在工地现场用金属防护层结构如保温钩钉、
铁丝网等金属件将其敷设于水冷壁、烟道、管箱等壳体的外表面。为了保证保温材料的使用寿命，免受日晒雨淋的侵蚀，在保温材料的外表面均设有彩钢板作为外护板，水冷壁部分采用压型彩钢板。外护板一方面起到了保护保温层的作用，同时起到了美化锅炉外观的作用。
[0011] 进一步地，所述锅筒由Q245R钢板卷制而成，锅筒上设有压
力表、安全
阀、水位表、水位平衡容器、紧急放水管、加药管及连续排污管、汽水分离管；锅筒的一次分离元件为旋
风分离器，分离出来的水滴沿分离器内壁向下流至水空间，蒸汽经分离器上部的
波形板再分离后进入汽空间；二次分离元件为波形板分离器和均汽孔板，布置在锅筒顶部。锅筒正常水位在锅筒中心线下50mm处，最高最低水位均在正常水位上、下50mm处。
[0012] 进一步地，所述过热器布置于冷却室出口转向室内，其管排固定于两侧水冷壁上，过热器顺列布置，蒸汽与烟气采用逆流换热方式，过热器采用单管圈结构，蛇形管排在烟道内均匀布置，烟气的速度场分布均匀。过热器由φ38×5的12Cr1MoVG/GB5310无缝钢管弯制而成，横向15排，横向
节距100mm，纵向4排。
[0013] 进一步地，所述省煤器布置在尾部烟道中，双级布置，工质与烟气呈逆流；上下级省煤器均错列布置，上下级省煤器均由Φ32×4mm、材料为20G/GB5310的蛇形管组成，管排横向节距为75mm，纵向节距为50mm。上级省煤器横向25排，纵向12排，下级省煤器横向25排，纵向20排。上级省煤器管箱高度1.32m，壳体材料为12Cr1MoV钢，下级省煤器管箱高度1.72m，壳体材料采用Q345B钢。
[0014] 进一步地，所述空气预热器采用立式管箱结构，两级二行程布置，在管箱中装有防震隔板；空气预热器管为φ38×2mm、20/GB8163无缝钢管，横向节距为70mm，纵向节距为50mm，管箱高度2.1m，烟气为管外横向冲刷，空气为管内纵向冲刷。为防止空气预热器的震动，在管箱中装有防震隔板。
[0015] 进一步地，所述锅筒及过热器集汽集箱上各装有一套
安全阀装置；集汽集箱上装有生火排汽管路、
反冲洗管路和疏水管路；省煤器出口集箱、集汽集箱上均装有
热电偶管座。
[0016] 进一步地，所述炉膛底部设置液态
排渣口，尾部烟道底部设置落灰斗，运行时配置除灰机以连续排出炉内灰渣，防止废液燃烧时产生熔融态钠盐。
[0017] 进一步地，所述锅炉钢结构采用
框架式钢结构，锅筒通过锅筒支座安放在炉顶横梁上，各级受热面管支撑于锅炉中间横梁上,在高度方向上设置多层水平支撑横梁，根据锅炉本体结构特点和受力形式，设有多片垂直框架。整个锅炉构架共布置6根柱，Z1、Z2柱每根分为3段，Z3柱每根分为2段以方便制造、运输和安装。锅炉构架具有良好的强度、刚性和
稳定性。梁、柱均采用
热轧H型钢，锅炉构架除了能承受锅炉本体荷载外，还能承受锅炉范围内的汽水管道、烟风管道、防磨保温材料等的荷载。锅炉构架按7度
地震区设防，
风力按基本风压0.6kN/m2，全部构件采用
焊接连接。在炉顶、锅炉司水操作区、吹灰器区、各
人孔处均布置了平台以便锅炉操作、检修及测试，该炉设有6层平台，平台之间有扶梯相连，平台、步道和扶梯的设计留有足够的强度和
刚度，检修平台的活荷载为4kN/m2，其余各平台的活荷载为2kN/m2；扶梯的活荷载为2kN/m2。除炉顶锅筒处平台敷设花纹钢板外，其它通道平台采用栅格板。
[0018] 进一步地，所述燃烧器采用半预混高效型低氮燃烧器，包括燃烧器本体、废液喷枪、配风器、一体式点火气枪、火焰检测器、观火孔。
[0019] 优选的，所述锅筒顶部设置轻型遮雨棚，锅炉外表面全部采用金属防护；锅炉采用单母管供水，采用DN50给水管道，给水经省煤器加热后送入锅筒。
[0020] 锅炉装有各种监督、控制装置。如水位表、水位自控装置、压力表、紧急放水管、加药管、连续排污管和调节燃烧用的压力冲量装置及保护装置等。所有膜式水冷壁下集箱管底部均设有定期排污阀。在锅炉管道各最高点均装有空气阀，各最低点装有疏水阀或排污阀。
[0021] 为了监督给水、炉水和蒸气品质，提供了给水、炉水、饱和蒸汽和过热蒸汽的取样及冷却装置。锅炉启动时为保护省煤器，在锅筒至省煤器进口集箱间装有Φ57×3.5的再循环管。所有测量仪表、排污、加药、汽水取样等装置均按TSG G0001《锅炉安全技术监察规程》中的有关规定设置。
[0022] 本发明在炉膛内壁及冷却室内壁下部沿水冷壁外侧间隔设置多组销钉并在销钉之间设置用耐钠盐腐蚀的耐火材料组成的浇筑层，则炉膛内的耐火材料之间是存在间隔的，故热量会通过间隔传导到膜式水冷壁上，大大提高了废液燃烧热量的转换，降低了辅助燃料的使用，冷却室的下部也敷设耐火材料，避免了冷却室底部产生强烈的腐蚀作用，受热面结垢堵塞；所述冷却室进口设置SNCR喷枪接口，二级省煤器间设置SCR烟气引出、引入接口，废液焚烧的过程中进行了脱销处理及烟气回收处理，尽量避免烟气排出时存在有害气体。本发明采用全水管结构，室外布置，结构紧凑、占地小。
附图说明
[0023] 现在参考附图对本发明作进一步描述，其中：
[0024] 图1为本发明的结构示意图；
[0025] 图2为本发明的左侧示意图；
[0026] 图3为本发明的A-A剖面示意图；
[0027] 图4为本发明的B-B剖面示意图；
[0028] 图5为膜式壁销钉区域浇筑剖面示意图；
[0029] 附图标记说明：1、燃烧器，2、炉膛，3、冷却室，4、转向室，5、过热器，6、省煤器，7、空气预热器，8、锅筒，9、屏式蒸发器，10、SNCR喷枪接口，11、SCR烟气引出、引入接口，12、烟气回收处理系统，13、膜式水冷壁，14、销钉，15、浇筑层，16、炉渣口，17、集汽集箱，18、锅炉钢架。
具体实施方式
[0030] 如图1至5所示，本
实施例的自然循环的立式废液焚烧锅炉，包括炉膛2、位于炉膛2顶部中央的燃烧器1、冷却室3及位于冷却室3顶部的屏式蒸发器9、转向室4及位于转向室4内的过热器5、位于尾气烟道内的省煤器6及空气预热器7、位于锅炉大梁上通过锅筒座支撑的锅筒8，炉膛2底部出口与冷却室3底部进口连接，冷却室3出口与转向室4进口连接，转向室4出口与尾部烟道连接，锅筒8内的锅水经下降管流入下部箱体中，由下部箱体分配给各管束，各管束中的水吸热后汇集到上部箱体通过上升管与锅筒8连接，所述锅筒8通过导汽管与过热器进口集箱连接，加热过后的过热蒸汽由过热器出口集箱引出送至顶部钢架处集汽集箱17，集汽集箱17通过管道与污染界区外的蒸汽管网连接；炉膛2、冷却室5、转向室4由下部集箱支座支撑并安放于锅炉钢架18承重梁上，可自由向上膨胀，转向室4出口处水冷壁与尾部烟道连接处设置非金属膨胀节；炉膛2及冷却室3由膜式水冷壁组成，在炉膛2内壁及冷却室3内壁下部沿膜式水冷壁13外侧间隔设置多组销钉14并在销钉14之间及销钉14端部围绕成的圆周上设置用耐钠盐腐蚀的耐火材料组成的浇筑层15；所述尾部烟道采用“U”形双通道结构，其中一个通道内布置省煤器6，另一个通道布置空气预热器7，烟气由空气预热器7上部引出，锅炉供水与省煤器进口集箱连接，省煤器出口集箱通过连接管与锅筒8连接，在锅筒8至省煤器进口集箱间装有再循环管；在过热器区、省煤器区、空气预热器区均设置蒸汽吹灰器；所述冷却室3进口设置SNCR喷枪接口10，二级省煤器间设置SCR烟气引出、引入接口11。
[0031] 废液在燃烧器1内燃烧，高温烟气由炉膛2下部出口进入冷却室3，冷却室3上部布置屏式蒸发器9，烟气在冷却室3出口降温至钠盐熔点之下，经转向室4进入后续的过热器5、省煤器6、空气预热器7换热降温排出炉体；污染处理界区来的105℃除氧水送入省煤器6，省煤器6出水进入锅筒8，在水冷壁内自然循环蒸发，产生的饱和蒸汽经锅筒8内汽水分离装置分离，干饱和蒸汽送入过热器5，产生的过热蒸汽送至界区外蒸汽管网。集中下降管从锅筒8最低点引出，共3根Φ159×6和1根133×5的管道，在其下部通过各种规格的分散下降管与水冷壁下部集箱相连。各回路由上部集箱通过引出管接至锅筒8。蒸汽吹灰器的吹灰蒸汽为锅炉自用蒸汽，由过热器出口集箱接出。
[0032] 进一步地，所述炉膛2、冷却室3、转向室4外部采用轻型敷管炉墙结构，炉膛2和冷却室3之间、冷却室3和转向室4之间均布置水冷壁隔墙，在炉膛2、冷却室3、转向室4外加设炉墙外护板，其余受热面、烟道均采用钢制壳体外保温加金属防护层结构；炉膛顶及炉膛底水冷壁与两侧水冷壁连接处采用密封填块为一次密封，柔性保温材料为二次密封。水冷壁隔墙的作用是防止冷却室3吸收炉膛2及转向室4内的热量，影响废液焚烧热量的转换。
[0033] 为了最大程度上减少锅炉的散
热损失，提高锅炉的热效率和保证各部件在允许的温度范围内正常的工作。锅炉在各烟道和各受热面管箱的壳体外均设计了必需的保温，保温材料采用重量轻、导热系数小的长纤维
硅酸铝棉，在工地现场用金属防护层结构如保温钩钉、铁丝网等金属件将其敷设于水冷壁、烟道、管箱等壳体的外表面。为了保证保温材料的使用寿命，免受日晒雨淋的侵蚀，在保温材料的外表面均设有彩钢板作为外护板，水冷壁部分采用压型彩钢板。外护板一方面起到了保护保温层的作用，同时起到了美化锅炉外观的作用。
[0034] 进一步地，所述锅筒8由Q245R钢板卷制而成，锅筒8上设有压力表、安全阀、水位表、水位平衡容器、紧急放水管、加药管及连续排污管、汽水分离管；锅筒8的一次分离元件为旋风分离器，分离出来的水滴沿分离器内壁向下流至水空间，蒸汽经分离器上部的波形板再分离后进入汽空间；二次分离元件为波形板分离器和均汽孔板，布置在锅筒8顶部。锅筒8正常水位在锅筒中心线下50mm处，最高最低水位均在正常水位上、下50mm处。
[0035] 进一步地，所述过热器5布置于冷却室3出口转向室4内，其管排固定于两侧水冷壁上，过热器5顺列布置，蒸汽与烟气采用逆流换热方式，过热器5采用单管圈结构，蛇形管排在烟道内均匀布置，烟气的速度场分布均匀。过热器5由φ38×5的12Cr1MoVG/GB5310无缝钢管弯制而成，横向15排，横向节距100mm，纵向4排。
[0036] 进一步地，所述省煤器6布置在尾部烟道中，双级布置，工质与烟气呈逆流；上下级省煤器6均错列布置，上下级省煤器均由Φ32×4mm、材料为20G/GB5310的蛇形管组成，管排横向节距为75mm，纵向节距为50mm。上级省煤器横向25排，纵向12排，下级省煤器横向25排，纵向20排。上级省煤器管箱高度1.32m，壳体材料为12Cr1MoV钢，下级省煤器管箱高度1.72m，壳体材料采用Q345B钢。
[0037] 进一步地，所述空气预热器7采用立式管箱结构，两级二行程布置，在管箱中装有防震隔板；空气预热器管为φ38×2mm、20/GB8163无缝钢管，横向节距为70mm，纵向节距为50mm，管箱高度2.1m，烟气为管外横向冲刷，空气为管内纵向冲刷。为防止空气预热器的震动，在管箱中装有防震隔板。
[0038] 进一步地，所述锅筒8及过热器集汽集箱上各装有一套安全阀装置；集汽集箱17上装有生火排汽管路、反冲洗管路和疏水管路；省煤器出口集箱、集汽集箱17上均装有热电偶管座。
[0039] 进一步地，所述炉膛2底部设置液态排渣口16，尾部烟道底部设置落灰斗，运行时配置除灰机以连续排出炉内灰渣，防止废液燃烧时产生熔融态钠盐。
[0040] 进一步地，所述锅炉钢18结构采用框架式钢结构，锅筒8通过锅筒支座安放在炉顶横梁上，各级受热面管支撑于锅炉中间横梁上,在高度方向上设置多层水平支撑横梁，根据锅炉本体结构特点和受力形式，设有多片垂直框架。整个锅炉构架共布置6根柱，Z1、Z2柱每根分为3段，Z3柱每根分为2段以方便制造、运输和安装。锅炉构架具有良好的强度、刚性和稳定性。梁、柱均采用热轧H型钢，锅炉构架除了能承受锅炉本体荷载外，还能承受锅炉范围内的汽水管道、烟风管道、防磨保温材料等的荷载。锅炉构架按7度地震区设防，风力按基本2
风压0.6kN/m，全部构件采用焊接连接。在炉顶、锅炉司水操作区、吹灰器区、各人孔处均布置了平台以便锅炉操作、检修及测试，该炉设有6层平台，平台之间有扶梯相连，平台、步道和扶梯的设计留有足够的强度和刚度，检修平台的活荷载为4kN/m2，其余各平台的活荷载为2kN/m2；扶梯的活荷载为2kN/m2。除炉顶锅筒处平台敷设花纹钢板外，其它通道平台采用栅格板。
[0041] 进一步地，所述燃烧器1采用半预混高效型低氮燃烧器，包括燃烧器本体、废液喷枪、配风器、一体式点火气枪、火焰检测器、观火孔。
[0042] 优选的，所述锅筒8顶部设置轻型遮雨棚，锅炉外表面全部采用金属防护；锅炉采用单母管供水，采用DN50给水管道，给水经省煤器6加热后送入锅筒8。
[0043] 锅炉装有各种监督、控制装置。如水位表、水位自控装置、压力表、紧急放水管、加药管、连续排污管和调节燃烧用的压力冲量装置及保护装置等。所有膜式水冷壁下集箱管底部均设有定期排污阀。在锅炉管道各最高点均装有空气阀，各最低点装有疏水阀或排污阀。
[0044] 为了监督给水、炉水和蒸气品质，提供了给水、炉水、饱和蒸汽和过热蒸汽的取样及冷却装置。锅炉启动时为保护省煤器6，在锅筒8至省煤器进口集箱间装有Φ57×3.5的再循环管。所有测量仪表、排污、加药、汽水取样等装置均按TSG G0001《锅炉安全技术监察规程》中的有关规定设置。
