本發(fā)明屬于管道連接技術領域，尤其是涉及一種甲醛尾氣燃燒及熱回收系統(tǒng)及其操作方法。

背景技術：

銀法制甲醛生產(chǎn)37％甲醛，最終三塔頂排出的尾氣中含有H₂約18-20％，CO、CH₄、O₂各0.5％，CO₂5％，N₂72-74％，水和微量的甲醛、甲醇等。其中約20％左右的可燃氣，其熱值約526Kcal/Nm³，如果利用它來燃燒產(chǎn)生蒸汽，既可消除污染，又可產(chǎn)生蒸汽。甲醛尾氣屬貧氣，主要是含有20％左右的H₂，氫氧反應屬爆炸反應。因此，如何安全、高效地利用成為關鍵問題。

目前一般甲醛生產(chǎn)廠雖然都配備了甲醛尾氣余熱鍋爐，但通常采用一道水封裝置，燃燒裝置沒有配備自動點火裝置，沒有配備爐膛熄火保護裝置，安全性差；沒有采用保溫絕熱爐膛，爐膛沒有采用分級配風裝置，燃燒效率較低；余熱鍋爐通常采用立式火管式結構，沒有采用高效受熱面，且受熱面積布置不足，余熱鍋爐排煙溫度較高，余熱鍋爐尾部沒有采用煙氣冷凝技術，余熱回收利用率低；每生產(chǎn)一噸甲醛產(chǎn)生的尾氣燃燒后余熱利用能產(chǎn)0.25噸左右的低壓飽和蒸汽。

中國專利公開第CN201520921389.3和CN201120276282.X中，均采用一道水封裝置，燃燒裝置沒有配備自動點火裝置，沒有配備爐膛熄火保護裝置，沒有采用保溫絕熱爐膛，爐膛沒有采用分級配風裝置，余熱鍋爐尾部沒有采用煙氣冷凝技術。

綜上所述，目前一般甲醛生產(chǎn)廠雖然都配備了甲醛尾氣余熱鍋爐，但安全性差，利用效率不高。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有甲醛尾氣余熱鍋爐存在安全性較差、熱利用率較低的不足，本發(fā)明提供一種安全性較好、熱利用率較高的甲醛尾氣燃燒及熱回收系統(tǒng)及其操作方法。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種甲醛尾氣燃燒及熱回收系統(tǒng)，包括進氣系統(tǒng)、點火裝置、燃燒裝置、絕熱爐膛、二次風裝置、爐膛熄火保護裝置和熱回收系統(tǒng)，所述絕熱爐膛位于所述進氣系統(tǒng)的前方，所述點火裝置安裝于絕熱爐膛的后墻內壁上并位于所述二次風裝置的上方，所述燃燒裝置、二次風裝置均位于所述絕熱爐膛內，所述二次風裝置位于所述燃燒裝置的上方并安裝在絕熱爐膛的左右側內壁上，所述進氣系統(tǒng)的出氣口與所述燃燒裝置的進氣口連通，鼓風機的出氣口與所述二次風裝置的進氣口連通；

所述爐膛熄火保護裝置包括火焰監(jiān)測裝置和PLC控制柜，所述火焰監(jiān)測裝置位于二次風裝置的上方并安裝于絕熱爐膛的前墻內壁上，所述火焰監(jiān)測裝置與所述PLC控制柜連接，所述PLC控制柜與所述進氣系統(tǒng)的進氣閥連接；

所述熱回收系統(tǒng)包括余熱鍋爐、節(jié)能器和冷凝器，所述絕熱爐膛的上部出氣口與余熱鍋爐的下部進氣口連通，所述余熱鍋爐的出氣口與所述節(jié)能器的進氣口連通，所述節(jié)能器的出氣口與所述冷凝器的進氣口連通，所述冷凝器的出氣口與引風機的進氣口連通，引風機的出氣口與煙囪的進煙口連通。

進一步，所述進氣系統(tǒng)包括尾氣進氣總管、進氣閥、第一進氣連接管、第一水封槽、第二進氣連接管、第一出氣閥、第三進氣連接管、第四進氣連接管、第二出氣閥、尾氣排放火炬管、第五進氣連接管、第二水封槽、第六進氣連接管和進氣分配箱，所述尾氣進氣總管的出氣口通過所述進氣閥與第一進氣連接管的進氣口連接，所述第一進氣連接管的出氣口插入第一水封槽的底部液面下，所述第二進氣連接管的進氣口與第一水封槽的上部前側連通，所述第二進氣連接管的出氣口通過第一出氣閥與第三進氣連接管的進氣口連接，所述第三進氣連接管的出氣口與所述進氣分配箱的進氣端連接，所述進氣分配箱的出氣端與所述燃燒裝置連接；

所述第四進氣連接管的進氣口與第一水封槽的上部連通，所述第四進氣連接管的出氣口通過第二出氣閥與所述尾氣排放火炬管的進氣端連接，所述尾氣排放火炬管的出氣端設有泄壓點火器；第五進氣連接管的進氣口與第一水封槽的上部后側連通，所述第五進氣連接管的出氣口與第二水封槽的上部連通，所述第六進氣連接管的進氣口插入第二水封槽的底部液面下，所述第六進氣連接管的出氣口與所述尾氣排放火炬管的進氣端連接。

再進一步，所述點火裝置包括高能點火器、點火電極和點火油槍，所述高能點火器與所述點火電極的后端連接，所述點火電極的前端穿過絕熱爐膛的后墻內壁位于絕熱爐膛內，所述點火油槍的后端與供油泵連接，所述點火油槍的前端穿過絕熱爐膛的前墻內壁。

再進一步，所述燃燒裝置采用多管式結構，其燒嘴采用旋流葉片式結構。

再進一步，所述二次風裝置包括兩個以上的二次風噴嘴，在絕熱爐膛同一側壁上的兩個以上的二次風噴嘴呈上下兩排錯位布置。

再進一步，所述余熱鍋爐包括鍋爐本體，所述鍋爐本體內設有輻射室和對流室，所述輻射室的內壁采用的是膜式壁受熱面，所述對流室內設有橫向布置的水管束，所述水管束的外壁構成對流受熱面，所述余熱鍋爐上還設有防爆門，所述防爆門設置在膜式壁受熱面上。

再進一步，所述節(jié)能器和冷凝器具有螺旋鰭片管式受熱面，螺旋鰭片管式受熱面采用煙氣橫向沖刷錯列布置。

更進一步，所述泄壓點火器由高能點火器和點火電極組成。

一種甲醛尾氣燃燒及熱回收系統(tǒng)的操作方法，包括以下步驟：

1)、首先開啟進氣閥、第一出氣閥，甲醛尾氣依次通過尾氣進氣總管、進氣閥、第一進氣連接管、第一水封槽、第二進氣連接管、第一出氣閥、第三進氣連接管、進氣分配箱，最后進入燃燒裝置；開啟鼓風機，冷空氣從鼓風機的出氣口進入二次風裝置；

2)、甲醛尾氣通過點火裝置點火后，與從二次風裝置的二次風噴嘴中噴射出的空氣混合后，在絕熱爐膛內燃燒，高溫煙氣攜帶熱量進入余熱鍋爐，通過余熱鍋爐的膜式壁受熱面和對流受熱面吸收熱量后，煙氣進入節(jié)能器和冷凝器，溫度進一步降低后，通過引風機的抽引，排入煙囪。

進一步，正常工作時，當尾氣進氣總管的燃氣壓力過高時，甲醛尾氣自動通過第五進氣連接管、第二水封槽、第六進氣連接管、尾氣排放火炬管進行泄壓；

燃燒裝置停止工作前，先開啟第二出氣閥，關閉進氣閥和第一出氣閥。

本發(fā)明的主要有益效果是：進氣系統(tǒng)采用雙水封槽及氣動閥組件，防止正常燃燒時發(fā)生回火及進氣壓力異常時自動泄壓，提高安全性；采用輕油自動點火裝置，先進行爐膛吹掃，再輕油點火，再進氣，防止點火發(fā)生爆燃，提高點火安全性；采用火焰監(jiān)測裝置，進行熄火保護，當火焰監(jiān)測裝置監(jiān)測不到火焰信號時，自動關閉第一出氣閥，提高運行安全性；裝設防爆門，提高運行安全性；

采用保溫絕熱爐膛，采用二次風裝置進行分級配風，實現(xiàn)低過量空氣系數(shù)燃燒，減低氮氧化物的產(chǎn)生和排放；余熱鍋爐和節(jié)能器、冷凝器采用高效受熱面；采用煙氣冷凝技術，提高余熱回收利用效率。

附圖說明

圖1是一種甲醛尾氣燃燒及熱回收系統(tǒng)的結構示意圖。

圖2是燃燒裝置的主視圖。

圖3是圖2的俯視圖。

圖4是圖2的右視圖。

圖5是燒嘴的結構示意圖。

圖6是余熱鍋爐的結構示意圖。

圖7是螺旋鰭片管式受熱面的示意圖。

圖8是圖7中A-A圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明作進一步描述。

參照圖1～圖8，一種甲醛尾氣燃燒及熱回收系統(tǒng)，包括進氣系統(tǒng)、點火裝置、燃燒裝置15、絕熱爐膛16、二次風裝置17、爐膛熄火保護裝置和熱回收系統(tǒng)，所述絕熱爐膛16位于所述進氣系統(tǒng)的前方，所述點火裝置安裝于絕熱爐膛16的后墻內壁上并位于所述二次風裝置17的上方，所述燃燒裝置15、二次風裝置17均位于所述絕熱爐膛16內，所述二次風裝置17位于所述燃燒裝置15的上方并安裝在絕熱爐膛16的左右側內壁上，所述進氣系統(tǒng)的出氣口與所述燃燒裝置15的進氣口連通，鼓風機18的出氣口與所述二次風裝置17的進氣口連通；

所述爐膛熄火保護裝置包括火焰監(jiān)測裝置27和PLC控制柜28，所述火焰監(jiān)測裝置27位于二次風裝置17的上方并安裝于絕熱爐膛16的前墻內壁上，所述火焰監(jiān)測裝置27與所述PLC控制柜27連接，所述PLC控制柜28與所述進氣系統(tǒng)的進氣閥連接；

所述熱回收系統(tǒng)包括余熱鍋爐19、節(jié)能器20和冷凝器21，所述絕熱爐膛16的上部出氣口與余熱鍋爐19的下部進氣口連通，所述余熱鍋爐19的出氣口與所述節(jié)能器20的進氣口連通，所述節(jié)能器20的出氣口與所述冷凝器21的進氣口連通，所述冷凝器21的出氣口與引風機22的進氣口連通，引風機22的出氣口與煙囪26的進煙口連通。

進一步，所述進氣系統(tǒng)包括尾氣進氣總管1、進氣閥2、第一進氣連接管3、第一水封槽4、第二進氣連接管5、第一出氣閥6、第三進氣連接管7、第四進氣連接管8、第二出氣閥9、尾氣排放火炬管10、第五進氣連接管11、第二水封槽12、第六進氣連接管13和進氣分配箱14，所述尾氣進氣總管1的出氣口通過所述進氣閥2與第一進氣連接管3的進氣口連接，所述第一進氣連接管3的出氣口插入第一水封槽4的底部液面下，所述第二進氣連接管5的進氣口與第一水封槽4的上部前側連通，所述第二進氣連接管5的出氣口通過第一出氣閥與第三進氣連接管7的進氣口連接，所述第三進氣連接管7的出氣口與所述進氣分配箱14的進氣端連接，所述進氣分配箱14的出氣端與所述燃燒裝置連接；

所述第四進氣連接管8的進氣口與第一水封槽4的上部連通，所述第四進氣連接管8的出氣口通過第二出氣閥9與所述尾氣排放火炬管10的進氣端連接，所述尾氣排放火炬管10的出氣端設有泄壓點火器；第五進氣連接管11的進氣口與第一水封槽4的上部后側連通，所述第五進氣連接管11的出氣口與第二水封槽12的上部連通，所述第六進氣連接管13的進氣口插入第二水封槽12的底部液面下，所述第六進氣連接管13的出氣口與所述尾氣排放火炬管10的進氣端連接。

再進一步，所述點火裝置包括高能點火器23、點火電極24和點火油槍25，所述高能點火器23與所述點火電極24的后端連接，所述點火電極24的前端穿過絕熱爐膛16的后墻內壁位于絕熱爐膛16內，所述點火油槍25的后端與供油泵30連接，所述點火油槍25的前端穿過絕熱爐膛16的前墻內壁。

再進一步，所述燃燒裝置15采用多管式結構，其燒嘴31采用旋流葉片式結構。

再進一步，所述二次風裝置17包括兩個以上的二次風噴嘴，在絕熱爐膛16同一側壁上的兩個以上的二次風噴嘴呈上下兩排錯位布置。

再進一步，所述余熱鍋爐19包括鍋爐本體，所述鍋爐本體內設有輻射室和對流室，所述輻射室的內壁采用的是膜式壁受熱面32，所述對流室內設有橫向布置的水管束，所述水管束的外壁構成對流受熱面33，所述余熱鍋爐19上還設有防爆門29，所述防爆門29設置在膜式壁受熱面32上。

再進一步，所述節(jié)能器20和冷凝器21具有螺旋鰭片管式受熱面，螺旋鰭片管式受熱面采用煙氣橫向沖刷錯列布置。

更進一步，所述泄壓點火器由高能點火器和點火電極組成。

本實施例中，氣動閥組件包括進氣閥2、第一出氣閥6和第二出氣閥9；

所述二次風裝置17設置于絕熱爐膛16的左右兩側內壁，高度上分層布置，實現(xiàn)分級配風，降低絕熱爐膛16內的燃燒溫度，降低NOx的生成和排放量；兩側射流式二次風錯列對噴，送入過量空氣系數(shù)約為1.15左右的空氣；二次風噴嘴出口風速約50m/s，二次風射程約2米；甲醛尾氣和空氣在絕熱爐膛16內充分混合后進行絕熱燃燒；因甲醛尾氣屬于貧氣，絕熱燃燒溫度約800℃左右，根據(jù)相關文獻資料，800℃時熱力氮和快速氮產(chǎn)生量非常少，對本系統(tǒng)而言，其在1.15左右低過量空氣系數(shù)，800℃左右低溫燃燒時產(chǎn)生的燃料氮也非常少，實測約為30mg/Nm³；大大低于GB13271-2014《鍋爐大氣污染物排放標準》中重點地區(qū)新建燃氣鍋爐限制150mg/Nm³；

余熱鍋爐19具有膜式壁受熱面32和對流受熱面33，對流受熱面33采用煙氣橫向沖刷順列布置，煙氣流速約8-9m/s左右，節(jié)能器20和冷凝器21具有螺旋鰭片管式受熱面34；螺旋鰭片管式受熱面34采用煙氣橫向沖刷錯列布置；煙氣流速約8m/s左右；螺旋鰭片管鰭片厚度1.2mm，間距約8-10mm，鰭片高度約0.25d；甲醛尾氣含氫量約20％，燃燒后生成煙氣中水蒸氣容積份額約14％左右，煙氣水露點溫度約60℃，如果把排煙溫度降低到露點溫度60℃以下，則煙氣中水蒸氣冷凝成水放出汽化潛熱，被冷凝器中的冷水吸收后再經(jīng)過節(jié)能器進一步加熱后進入余熱鍋爐，則鍋爐熱效率將提高約6％-7％。經(jīng)理論計算和實踐測試，排煙溫度降到50℃左右，則每生產(chǎn)一噸甲醛所產(chǎn)生的甲醛尾氣采用本系統(tǒng)經(jīng)余熱鍋爐所產(chǎn)的低壓飽和蒸汽可達500Kg；

所述燃燒裝置采用多管式結構，噴嘴為燃燒裝置的主要部件，采用旋流葉片式結構；葉片傾角為60°，噴嘴出口風速約5m/s。

一種甲醛尾氣燃燒及熱回收系統(tǒng)的操作方法為：

甲醛尾氣依次通過尾氣進氣總管1、進氣閥2、第一進氣連接管3、第一水封槽4、第二進氣連接管5、第一出氣閥6、第三進氣連接管7、進氣分配箱14；正常工作時，進氣閥2和第一出氣閥6全開；第一水封槽4用于防止燃燒裝置15發(fā)生回火；

點火前先進行絕熱爐膛16的吹掃，再由點火裝置點火，再開第一出氣閥6進甲醛尾氣正常燃燒；

燃燒裝置15停止工作前，先開啟第二出氣閥9，關閉進氣閥2和第一出氣閥6；

正常工作時，當尾氣進氣總管1的燃氣壓力過高時，甲醛尾氣自動通過第五進氣連接管11、第二水封槽12、第六進氣連接管13、尾氣排放火炬管10泄壓；防止短時內大量甲醛尾氣進入燃燒裝置15和絕熱爐膛16聚集，來不及燃燒造成尾氣濃度上升達到爆炸極限造成安全事故；

甲醛尾氣通過進氣系統(tǒng)，進入燃燒裝置15，通過點火裝置點火后，與從二次風裝置17的二次風噴嘴中噴射出的空氣混合后，在絕熱爐膛16內燃燒，高溫煙氣攜帶熱量進入余熱鍋爐19，通過余熱鍋爐19的膜式壁受熱面32和對流受熱面33吸收熱量后，煙氣進入節(jié)能器20和冷凝器21，溫度進一步降低后，通過引風機22的抽引，排入煙囪26；

冷空氣從鼓風機18的出氣口進入二次風裝置17，從二次風裝置17的噴嘴噴出，二次風噴嘴錯列、分層布置，實現(xiàn)分級配風、低過量空氣系數(shù)燃燒，減少NOx的生成和排放；

采用爐膛火焰監(jiān)測裝置，進行熄火保護，當火焰監(jiān)測裝置監(jiān)測不到火焰信號時，自動關閉第一出氣閥6，提高運行安全性；

本發(fā)明結構簡單、具有較高的燃燒和換熱效率、安全可靠性高；甲醛尾氣燃燒及熱回收系統(tǒng)可以對甲醛生產(chǎn)所產(chǎn)生的尾氣進行回收利用，將其釋放的熱能回收用于供熱，其余熱回收利用效率高于現(xiàn)有處理技術，并且有效減小常規(guī)燃燒利用所產(chǎn)生的NOx污染，實現(xiàn)工業(yè)廢氣的無害化處理。排放的尾氣符合GB13271-2014《鍋爐大氣污染物排放標準》和其它標準的規(guī)定。