本實(shí)用新型屬于管道連接技術(shù)領(lǐng)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(shù)：

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?xì)?，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(yīng)屬爆炸反應(yīng)。因此，如何安全、高效地利用成為關(guān)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(dòng)點(diǎn)火裝置，沒有配備爐膛熄火保護(hù)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(fēng)裝置，燃燒效率較低；余熱鍋爐通常采用立式火管式結(jié)構(gòu)，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(shù)，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(dòng)點(diǎn)火裝置，沒有配備爐膛熄火保護(hù)裝置，沒有采用保溫絕熱爐膛，爐膛沒有采用分級配風(fēng)裝置，余熱鍋爐尾部沒有采用煙氣冷凝技術(shù)。

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(shù)實(shí)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，本實(shí)用新型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。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種甲醛尾氣燃燒及熱回收系統(tǒng)，包括進(jìn)氣系統(tǒng)、點(diǎn)火裝置、燃燒裝置、絕熱爐膛、二次風(fēng)裝置、爐膛熄火保護(hù)裝置和熱回收系統(tǒng)，所述絕熱爐膛位于所述進(jìn)氣系統(tǒng)的前方，所述點(diǎn)火裝置安裝于絕熱爐膛的后墻內(nèi)壁上并位于所述二次風(fēng)裝置的上方，所述燃燒裝置、二次風(fēng)裝置均位于所述絕熱爐膛內(nèi)，所述二次風(fēng)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(cè)內(nèi)壁上，所述進(jìn)氣系統(tǒng)的出氣口與所述燃燒裝置的進(jìn)氣口連通，鼓風(fēng)機(jī)的出氣口與所述二次風(fēng)裝置的進(jìn)氣口連通；

所述爐膛熄火保護(hù)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(fēng)裝置的上方并安裝于絕熱爐膛的前墻內(nèi)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(jìn)氣系統(tǒng)的進(jìn)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(jìn)氣口連通，所述余熱鍋爐的出氣口與所述節(jié)能器的進(jìn)氣口連通，所述節(jié)能器的出氣口與所述冷凝器的進(jìn)氣口連通，所述冷凝器的出氣口與引風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣口連通，引風(fēng)機(jī)的出氣口與煙囪的進(jìn)煙口連通。

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

所述第四進(jìn)氣連接管的進(jìn)氣口與第一水封槽的上部連通，所述第四進(jìn)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(jìn)氣端連接，所述尾氣排放火炬管的出氣端設(shè)有泄壓點(diǎn)火器；第五進(jìn)氣連接管的進(jìn)氣口與第一水封槽的上部后側(cè)連通，所述第五進(jìn)氣連接管的出氣口與第二水封槽的上部連通，所述第六進(jìn)氣連接管的進(jìn)氣口插入第二水封槽的底部液面下，所述第六進(jìn)氣連接管的出氣口與所述尾氣排放火炬管的進(jìn)氣端連接。

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

再進(jìn)一步，所述燃燒裝置采用多管式結(jié)構(gòu)，其燒嘴采用旋流葉片式結(jié)構(gòu)。

再進(jìn)一步，所述二次風(fēng)裝置包括兩個(gè)以上的二次風(fēng)噴嘴，在絕熱爐膛同一側(cè)壁上的兩個(gè)以上的二次風(fēng)噴嘴呈上下兩排錯(cuò)位布置。

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

再進(jìn)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(cuò)列布置。

更進(jìn)一步，所述泄壓點(diǎn)火器由高能點(diǎn)火器和點(diǎn)火電極組成。

本實(shí)用新型的主要有益效果是：進(jìn)氣系統(tǒng)采用雙水封槽及氣動(dòng)閥組件，防止正常燃燒時(shí)發(fā)生回火及進(jìn)氣壓力異常時(shí)自動(dòng)泄壓，提高安全性；采用輕油自動(dòng)點(diǎn)火裝置，先進(jìn)行爐膛吹掃，再輕油點(diǎn)火，再進(jìn)氣，防止點(diǎn)火發(fā)生爆燃，提高點(diǎn)火安全性；采用火焰監(jiān)測裝置，進(jìn)行熄火保護(hù)，當(dāng)火焰監(jiān)測裝置監(jiān)測不到火焰信號時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉第一出氣閥，提高運(yùn)行安全性；裝設(shè)防爆門，提高運(yùn)行安全性；

采用保溫絕熱爐膛，采用二次風(fēng)裝置進(jìn)行分級配風(fēng)，實(shí)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(shù)，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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)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(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)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(jìn)氣系統(tǒng)、點(diǎn)火裝置、燃燒裝置15、絕熱爐膛16、二次風(fēng)裝置17、爐膛熄火保護(hù)裝置和熱回收系統(tǒng)，所述絕熱爐膛16位于所述進(jìn)氣系統(tǒng)的前方，所述點(diǎn)火裝置安裝于絕熱爐膛16的后墻內(nèi)壁上并位于所述二次風(fēng)裝置17的上方，所述燃燒裝置15、二次風(fēng)裝置17均位于所述絕熱爐膛16內(nèi)，所述二次風(fēng)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(cè)內(nèi)壁上，所述進(jìn)氣系統(tǒng)的出氣口與所述燃燒裝置15的進(jìn)氣口連通，鼓風(fēng)機(jī)18的出氣口與所述二次風(fēng)裝置17的進(jìn)氣口連通；

所述爐膛熄火保護(hù)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(fēng)裝置17的上方并安裝于絕熱爐膛16的前墻內(nèi)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(jìn)氣系統(tǒng)的進(jìn)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(jìn)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(jìn)氣口連通，所述節(jié)能器20的出氣口與所述冷凝器21的進(jìn)氣口連通，所述冷凝器21的出氣口與引風(fēng)機(jī)22的進(jìn)氣口連通，引風(fēng)機(jī)22的出氣口與煙囪26的進(jìn)煙口連通。

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

所述第四進(jìn)氣連接管8的進(jìn)氣口與第一水封槽4的上部連通，所述第四進(jìn)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(jìn)氣端連接，所述尾氣排放火炬管10的出氣端設(shè)有泄壓點(diǎn)火器；第五進(jìn)氣連接管11的進(jìn)氣口與第一水封槽4的上部后側(cè)連通，所述第五進(jìn)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(jìn)氣連接管13的進(jìn)氣口插入第二水封槽12的底部液面下，所述第六進(jìn)氣連接管13的出氣口與所述尾氣排放火炬管10的進(jìn)氣端連接。

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

再進(jìn)一步，所述燃燒裝置15采用多管式結(jié)構(gòu)，其燒嘴31采用旋流葉片式結(jié)構(gòu)。

再進(jìn)一步，所述二次風(fēng)裝置17包括兩個(gè)以上的二次風(fēng)噴嘴，在絕熱爐膛16同一側(cè)壁上的兩個(gè)以上的二次風(fēng)噴嘴呈上下兩排錯(cuò)位布置。

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

再進(jìn)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(cuò)列布置。

更進(jìn)一步，所述泄壓點(diǎn)火器由高能點(diǎn)火器和點(diǎn)火電極組成。

本實(shí)施例中，氣動(dòng)閥組件包括進(jìn)氣閥2、第一出氣閥6和第二出氣閥9；

所述二次風(fēng)裝置17設(shè)置于絕熱爐膛16的左右兩側(cè)內(nèi)壁，高度上分層布置，實(shí)現(xiàn)分級配風(fēng)，降低絕熱爐膛16內(nèi)的燃燒溫度，降低NOx的生成和排放量；兩側(cè)射流式二次風(fēng)錯(cuò)列對噴，送入過量空氣系數(shù)約為1.15左右的空氣；二次風(fēng)噴嘴出口風(fēng)速約50m/s，二次風(fēng)射程約2米；甲醛尾氣和空氣在絕熱爐膛16內(nèi)充分混合后進(jìn)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(guān)文獻(xiàn)資料，800℃時(shí)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(shí)產(chǎn)生的燃料氮也非常少，實(shí)測約為30mg/Nm³；大大低于GB13271-2014《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中重點(diǎn)地區(qū)新建燃?xì)忮仩t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(cuò)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(diǎn)溫度約60℃，如果把排煙溫度降低到露點(diǎn)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(jìn)一步加熱后進(jìn)入余熱鍋爐，則鍋爐熱效率將提高約6％-7％。經(jīng)理論計(jì)算和實(shí)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(dá)500Kg；

所述燃燒裝置采用多管式結(jié)構(gòu)，噴嘴為燃燒裝置的主要部件，采用旋流葉片式結(jié)構(gòu)；葉片傾角為60°，噴嘴出口風(fēng)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(jìn)氣總管1、進(jìn)氣閥2、第一進(jìn)氣連接管3、第一水封槽4、第二進(jìn)氣連接管5、第一出氣閥6、第三進(jìn)氣連接管7、進(jìn)氣分配箱14；正常工作時(shí)，進(jìn)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(diǎn)火前先進(jìn)行絕熱爐膛16的吹掃，再由點(diǎn)火裝置點(diǎn)火，再開第一出氣閥6進(jìn)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(guān)閉進(jìn)氣閥2和第一出氣閥6；

正常工作時(shí)，當(dāng)尾氣進(jìn)氣總管1的燃?xì)鈮毫^高時(shí)，甲醛尾氣自動(dòng)通過第五進(jìn)氣連接管11、第二水封槽12、第六進(jìn)氣連接管13、尾氣排放火炬管10泄壓；防止短時(shí)內(nèi)大量甲醛尾氣進(jìn)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(dá)到爆炸極限造成安全事故；

甲醛尾氣通過進(jìn)氣系統(tǒng)，進(jìn)入燃燒裝置15，通過點(diǎn)火裝置點(diǎn)火后，與從二次風(fēng)裝置17的二次風(fēng)噴嘴中噴射出的空氣混合后，在絕熱爐膛16內(nèi)燃燒，高溫?zé)煔鈹y帶熱量進(jìn)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(jìn)入節(jié)能器20和冷凝器21，溫度進(jìn)一步降低后，通過引風(fēng)機(jī)22的抽引，排入煙囪26；

冷空氣從鼓風(fēng)機(jī)18的出氣口進(jìn)入二次風(fēng)裝置17，從二次風(fēng)裝置17的噴嘴噴出，二次風(fēng)噴嘴錯(cuò)列、分層布置，實(shí)現(xiàn)分級配風(fēng)、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(jìn)行熄火保護(hù)，當(dāng)火焰監(jiān)測裝置監(jiān)測不到火焰信號時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉第一出氣閥6，提高運(yùn)行安全性；

本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)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(jìn)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(shù)，并且有效減小常規(guī)燃燒利用所產(chǎn)生的NOx污染，實(shí)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(biāo)準(zhǔn)》和其它標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。