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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,有害氣體是凈化對象而不是作為燃料。
使用熱力燃燒處理有機廢氣時,當其濃度高于燃燒上限時,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,因為這樣會使?jié)舛鹊陀谌紵孪薅鵁o法維持正常燃燒。為此,應先取一半量的有害氣體(氧氣充足時)使助燃料燃燒達到1370℃左右,再與其余一半相混合,以達到760℃左右的反應溫度。采用熱力燃燒時,一般應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要素,即:反應溫度、滯留時間和湍流混合。延長滯留時間將會增大燃燒室的尺寸,提高反應溫度會多消耗輔助燃料,而改進淌流混合以強化燃燒過程是最為經(jīng)濟的。
為了使燃燒較為完全,燃燒溫度需維持在650~800℃,滯留時間在0.2~0.8s之間。工程設計中,通常取反應溫度為760℃,滯留時間為0.58。焚燒處理的深度與反應溫度、留時間的關系列于表10-22中。
在焚燒爐中保持淌流狀態(tài),可使預熱燃燒器的燃燒產(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。

設計優(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。
設計優(yōu)良,效率高的熱力焚燒爐的通則如下:
(1)焚燒爐反應溫度愈高,總效率愈高;
(2)對進入焚燒爐的有害氣體過度預熱,則總效率下降;
(3)有害氣體與火焰接觸愈好,總效率愈高;
(4)滯留時間少于1s時,增加滯留時間,效率會隨之提高;
(5)有害氣體濃度較低(200~300ppm)對燃燒分解不利,此時,效率大多數(shù)不會超過
(6)以氣體為燃料時,在反應溫度低于850℃的情況下,燃燒有害氣體中所含NOx、SOx不會超過排放標準。
焚燒爐的總滯留時間可按下式估算:
                                                 r=V/L/（(273+t）/273）×3600
式中r一焚燒爐總滯留時間,s
Vー燃燒室體積,m3
L一有害氣體與高溫燃氣在標準狀態(tài)下(20℃,1大氣壓〉的體積流量,m3/h
t一燃燒室反應溫度,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,碳氫化合物濃度為50%LEL而無預熱,或濃度為25%LEL而預熱到430℃,要達到760℃的反應溫度均可不需輔助燃料。通常對大多數(shù)碳氫化合物升溫到480~540℃,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間約為0.5~3.0s。

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