一、概述
隨著國內(nèi)煤制烯烴項目的快速發(fā)展，其生產(chǎn)裝置產(chǎn)生廢水的環(huán)保處理和能源的合理利用問題已被業(yè)內(nèi)普遍關(guān)注。尋求合理、有效地處理廢水方法已成為煤制烯烴產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。MTO裝置廢水成分復(fù)雜，具有低熱值、強腐蝕和高含鹽等特點；而且，MTO裝置廢水中COD較高，含有微量大分子有機物及鈉鹽，采用常規(guī)生化處理方法，對微生物菌種的要求較高，焚燒法相比常規(guī)生化處理方法，具有一次性投資較少、占地面積小、廢水處理徹底等優(yōu)點。典型的MTO裝置廢水組分如表1所示：
二、浸沒式焚燒工藝流程
浸沒式焚燒具體工藝流程主要包括廢水焚燒、煙氣急冷、煙氣除塵三個工段，具體分述如下：
2.1 廢水焚燒
從MTO裝置產(chǎn)生的廢水經(jīng)工藝管道輸送至焚燒單元界區(qū)后，進入廢水儲罐中存儲，廢水儲罐設(shè)計可存儲7天的廢水。通過廢水進料泵及相關(guān)管路送至焚燒爐上的廢水噴槍，廢水噴槍采用介質(zhì)霧化型噴嘴，霧化介質(zhì)為工廠空氣。廢水噴槍為四根，均布在焚燒爐錐段，廢水以霧滴的形式均勻進入爐膛。由于廢水中有機物濃度較低，含水量大，熱值較低，焚燒處理時需輔助燃料，該裝置采用天然氣作為輔助燃料。點火升溫和烘爐階段也采用天然氣。通過天然氣與空氣配比，焚燒爐內(nèi)溫度維持在1000~1100℃，該溫度通過增減燃料和助燃空氣可實現(xiàn)比例調(diào)節(jié)。廢水在焚燒爐內(nèi)進行高溫焚燒，焚燒后產(chǎn)生的煙氣組分中除含有可直接排放的：N2、O2、CO2、H2O以外，還有固態(tài)和熔融態(tài)的Na2CO3。
2.2 煙氣急冷
從焚燒爐出來的高溫煙氣(1100°C)經(jīng)垂直的急冷罐下降管直接進入急冷罐中，與高溫煙氣接觸后發(fā)生劇烈的傳熱傳質(zhì)過程，煙氣中的Na2CO3被急冷液溶解，急冷液中的部分水分被蒸發(fā)至煙氣中。當兩相達到平衡時，平衡溫度為92°C左右。急冷液吸收Na2CO3后形成Na2CO3溶液，通過急冷罐上的溢流口溢流至水封罐，從水封罐進一步溢流至鹽水緩沖罐，最后通過鹽水輸送泵輸出界區(qū)，輸出壓力為0.25MPa.G，輸出量恒定在2500kg/h左右，從而保證輸出鹽水的濃度在5%左右。急冷罐的補水通過文丘里除塵器的回水來控制。急冷罐設(shè)有NaOH溶液入口，目的是在開車時通過加入堿液使急冷液的pH>7，從而起到保護急冷罐的目的。
2.3 煙氣除塵
從急冷罐出來的煙氣除不凝氣以外，還含有大量水汽和微量Na2CO3顆粒。該煙氣進入文丘里除塵器進行洗滌除塵，從而使煙氣滿足國家標準排放。文丘里除塵器的噴淋液初始為工業(yè)水，通過文丘里循環(huán)泵循環(huán)使用。文丘里的補水通過新鮮水補充，噴淋液通過文丘里循環(huán)泵打出，補充回急冷罐，輸出量恒定在8000kg/h左右，從而保證急冷罐的溢流量。在文丘里除塵器煙氣出口設(shè)有除沫器，將煙氣中夾帶的水分進一步分離，之后煙氣經(jīng)過煙囪排入大氣。整個煙氣流程為正壓，系統(tǒng)壓力靠助燃風機建立。浸沒式焚燒具體工藝流程如圖1所示。
三、核心設(shè)備特點
3.1 燃燒器
燃燒器是焚燒系統(tǒng)的核心部件，該燃燒器由殼體、配風器組件、燃料氣槍組件、點火裝置等部分組成。點火裝置由高能點火棒和點火用燃料氣槍組成，利用二級點火，即先引燃點火裝置的燃料氣，再點燃主燃氣槍。實踐證明，該點火方式具有非常髙的安全可靠性。本點火裝置配有點火空氣、點火燃氣及點火棒，可根據(jù)需要反復(fù)多次點火，亦可作長明燈使用。燃燒器設(shè)有觀火孔及火焰監(jiān)測器，用于觀測火焰。采用兩個火焰監(jiān)測器，可以有效防止儀表的誤報。燃燒器布置在焚燒爐的頂部，其外形如圖2所示。
3.2 焚燒爐
焚燒爐是焚燒處理系統(tǒng)的最關(guān)鍵設(shè)備，有害物質(zhì)能否在焚燒爐內(nèi)實現(xiàn)充分的氧化、分解，取決于焚燒爐的設(shè)計水平。幾個主要問題分述如下：
a、MTO廢水噴槍布置：廢水噴槍為四根，均布在焚燒爐錐段上部，廢水經(jīng)介質(zhì)霧化后以霧滴的形式均勻進入爐膛。廢水在焚燒爐內(nèi)經(jīng)過高溫焚燒后，煙氣組分中除可直接排放的N2、O2、CO2、H2O以外，還有熔融態(tài)的Na2CO3顆粒。
b、焚燒溫度：MTO廢水中含有C6及以上大分子，焚燒溫度選擇1100℃，使c6完全氧化分解。廢水噴入后，保證焚燒爐出口溫度在950°C以上。
c、在正常廢水處理量工況下我們?nèi)⊥Ａ魰r間為2.2秒，可以保證焚燒爐內(nèi)廢水能充分的氧化分解。
焚燒爐的設(shè)計參數(shù)如表2所示。
3.3 急冷罐
急冷罐的主要目的是將來自焚燒爐的煙氣急速冷卻，進而使煙氣中熔融鹽顆粒溶于水形成無機鹽水。來自焚燒爐的煙氣溫度約950°C，經(jīng)垂直的急冷罐下降管直接進入急冷罐中，與高溫煙氣接觸后發(fā)生劇烈的傳熱傳質(zhì)過程，煙氣中的Na2CO3被急冷液溶解，急冷液中的水分蒸發(fā)至煙氣中。當兩相達到平衡時，平衡溫度為92°C左右。急冷液吸收Na2CO3后形成Na2CO3溶液。急冷罐的設(shè)計參數(shù)如表3所示。
3.4 文丘里除塵器
文丘里除塵器是一種高效濕式洗滌器，在捕集被污染氣體中的細小粉塵以及吸收氣態(tài)污染物方面具有獨特的優(yōu)越性。其工作過程可分為霧化、凝聚和脫水三個環(huán)節(jié)，前兩個環(huán)節(jié)在文丘里管內(nèi)進行，后一個環(huán)節(jié)在脫水器內(nèi)完成。
四、工業(yè)化應(yīng)用分析
4.1 運行費用根據(jù)國內(nèi)某MTO裝置廢水焚燒工業(yè)化應(yīng)用的運行情況，評價浸沒式焚燒裝置單位時間內(nèi)的平均能耗見表4。
通過表4可以得出，在不考慮裝置一次性投資及折舊費用，處理1噸甲基丙烯酸廢水的運行費用僅需要931元，該費用遠遠低于生化處理等其他處理方法
4.2 環(huán)保監(jiān)測
2015年12月對該MTO廢水焚燒工業(yè)化應(yīng)用裝置的煙氣進行了環(huán)保監(jiān)測，環(huán)保實測排放值見表5
通過表5，我們可以看出，浸沒式焚燒后煙氣，通過文丘里除塵后，其排放指標達到了GB18484征求意見稿《危險廢物焚燒污染控制標準》的允許排放要求。
五、結(jié)語
(1)采用浸沒式焚燒技術(shù)處理MTO廢水，可將廢水中有毒有害物質(zhì)和烴類物質(zhì)絕大部分分解為無害物質(zhì)。
(2)將焚燒技術(shù)與浸沒式急冷系統(tǒng)有效結(jié)合，可為企業(yè)節(jié)約投資、降低運營成本，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
(3)該技術(shù)的成功應(yīng)用，標志著我國MTO廢水環(huán)保處理取得新的突破。（ >
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