張曉東，端午祥，衛(wèi) 兵，趙 娟

（南京博納能源環(huán)?？萍加邢薰?，江蘇南京 210048）

硅烷廢氣焚燒處置設(shè)計(jì)研究

張曉東，端午祥，衛(wèi) 兵，趙 娟

（南京博納能源環(huán)?？萍加邢薰?，江蘇南京 210048）

以焚燒方式處置有機(jī)廢氣具有占地面積小、焚燒產(chǎn)物穩(wěn)定、能耗低和可回收熱能等優(yōu)點(diǎn)，因此在國際上得到廣泛的應(yīng)用，然而我國在推動(dòng)有毒害、易燃易爆氣體焚燒實(shí)施過程中存在一些問題。主要介紹了硅烷廢氣焚燒處置的實(shí)際設(shè)計(jì)，以期為該類廢氣的處置提供應(yīng)用參考。

硅烷廢氣；焚燒；毒性；易燃易爆；處置

1 前言

1.1 項(xiàng)目背景

硅烷因獨(dú)具許多特性而廣泛應(yīng)用于電子、信息、能源、材料等領(lǐng)域，是許多未來新興產(chǎn)業(yè)所必不可少的一種氣體。高純硅烷氣工業(yè)總的發(fā)展趨勢是應(yīng)用范圍越來越廣，產(chǎn)量需求越來越大，純度要求越來越高，有著巨大的市場潛力和發(fā)展機(jī)遇。但硅烷廢氣屬于有毒、易燃易爆的廢氣，在實(shí)際處置中具有較大的難度[1-2]。

本文以河南某公司年產(chǎn)2 000t硅烷廢氣焚燒項(xiàng)目為案例，具體介紹該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)工藝、應(yīng)用參數(shù)及項(xiàng)目調(diào)試運(yùn)行情況。

1.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

該項(xiàng)目硅烷尾氣及助燃燃料基本參數(shù)見表1。

表1 硅烷尾氣及助燃燃料參數(shù)表

1.3 設(shè)計(jì)原則

①焚燒處理設(shè)備技術(shù)可行，工藝先進(jìn)、穩(wěn)定；②采用成熟的燃燒技術(shù)，廢氣處理無害化；③采用現(xiàn)代化管理，實(shí)現(xiàn)裝置自動(dòng)化控制、運(yùn)行安全可靠、操作方便；④設(shè)計(jì)占地面積小，安全可靠的焚燒裝置；⑤焚燒系統(tǒng)在氣化裝置工況波動(dòng)的情況下，仍然保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)組成

①焚燒爐及其支撐；②燃燒器；③布袋除塵器；④鋼制煙囪及內(nèi)襯；⑤儀表及電氣設(shè)備；⑥風(fēng)機(jī)及其他使系統(tǒng)正常運(yùn)行所必需的設(shè)備與材料；⑦界區(qū)內(nèi)各設(shè)備之間連接的管道、閥門、管件及其他材料。

2.2 系統(tǒng)主體功能介紹

硅烷廢氣經(jīng)管路閥門輸送至焚燒爐焚燒，焚燒爐尾部接布袋除塵器，煙氣處理達(dá)標(biāo)后經(jīng)風(fēng)機(jī)、煙囪排放。硅烷管路設(shè)置旁路，當(dāng)焚燒爐故障停爐時(shí)，打開旁路閥門，將硅烷廢氣送至地面火炬焚燒。

燃燒器安裝在焚燒爐爐頭，燃燒器風(fēng)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅考慮了燃燒所需的助燃風(fēng)，還包括了部分冷卻煙氣的風(fēng)量。焦?fàn)t煤氣和硅烷廢氣分別由獨(dú)立噴嘴噴入焚燒爐的內(nèi)層燃燒室內(nèi)，充分燃燒。在焚燒爐的內(nèi)層和外層間有冷卻空氣流動(dòng)，在焚燒爐中后段與燃燒煙氣混合，混合后煙氣溫度在180℃左右，煙氣經(jīng)布袋除塵器除去二氧化硅煙霧，達(dá)標(biāo)后通過獨(dú)立的風(fēng)機(jī)、煙囪排放。

從上游來的焦?fàn)t煤氣、硅烷廢氣，經(jīng)過管路送至燃燒器。管路配置了手動(dòng)及自動(dòng)的切斷閥門和控制閥門，配置了必要的儀器儀表，保證燃燒的可靠和安全。焚燒所需要的助燃空氣來自鼓風(fēng)機(jī)抽取的環(huán)境空氣，空氣管道上配置了手動(dòng)切斷閥門、流量調(diào)節(jié)閥門，配置了必要的測量儀表，保證燃燒的可靠和安全。焚燒系統(tǒng)采用焦?fàn)t煤氣伴燒。點(diǎn)火管路配備手動(dòng)及自動(dòng)的切斷閥門，配置了必要的測量儀器儀表，保證點(diǎn)火功能可靠和安全。系統(tǒng)配備必要的氣動(dòng)元件氣源及火檢視鏡冷卻風(fēng)。

2.3 系統(tǒng)主體設(shè)計(jì)參數(shù)

2.3.1 焚燒爐設(shè)備

焚燒爐的布置方式采用臥式，殼體設(shè)計(jì)為雙殼體結(jié)構(gòu)，簡單小巧。爐體部分由雙層殼體制作成兩個(gè)腔室，內(nèi)腔室為燃燒爐膛，外腔室為夾套冷卻風(fēng)，腔室之間用螺旋葉片連接支撐，使外腔室構(gòu)成螺旋通道的夾套風(fēng)。

內(nèi)腔室為燃燒爐膛，不設(shè)置澆注料或保溫棉，內(nèi)層殼體溫度維持在800℃以下，采用不銹鋼310S；外腔室夾套風(fēng)起到冷卻外殼體，并起到保溫隔熱的作用，外層殼體溫度維持在50℃以下，采用碳鋼。夾套風(fēng)由助燃風(fēng)機(jī)引入，經(jīng)過夾套后匯入爐膛，與高溫?zé)煔饣旌虾笫篃煔饨禍亍?/p>

表2 焚燒爐主要參數(shù)表

2.3.2 NBE-22燃?xì)馊紵?/p>

我公司的NBE-22系列氣燃燒器主要應(yīng)用于電力工業(yè)、石化工業(yè)、冶金工業(yè)、建筑材料工業(yè)、各種輕工業(yè)以及有剩余煤氣資源或天然氣資源豐富的熱能供應(yīng)站。配備于各種設(shè)備、加熱爐、焚燒爐，用于點(diǎn)火、助燃或作為主燃燒器使用。氣燃燒器所使用的氣體燃料包括高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、液化石油氣、裂化石油氣、城市煤氣、天然氣、化工廢氣等。NBE-22型燃?xì)馊紵b置是針對氣體燃料的特點(diǎn)和設(shè)備技術(shù)參數(shù)而定向設(shè)計(jì)的非標(biāo)專用燃燒裝置。

特點(diǎn)：①燃燒器采用擴(kuò)散式高效型燃燒器，燃料和助燃空氣通過燃燒器時(shí)壓損低；②燃燒器主燃?xì)馐以O(shè)有旋流片，有效地加強(qiáng)了空氣與燃料的擴(kuò)散混合，加快燃燒反應(yīng)速度；③火焰形狀清晰，火焰溫度高，火焰根部穩(wěn)定；④二級點(diǎn)火，長明燈引燃硅烷廢氣，安全可靠。

表3 燃燒器主要參數(shù)表

2.3.3 布袋除塵器

低壓脈沖袋式除塵器主要由本體系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、清灰系統(tǒng)、儀表控制系統(tǒng)和壓縮空氣系統(tǒng)所組成。

表4 主要參數(shù)表

2.4 防爆、防護(hù)等級

閥門儀表：防爆等級DIICT6，防護(hù)等級IP65。風(fēng)機(jī)電機(jī)：防爆等級DIICT4，防護(hù)等級IP65。為排除安全隱患，現(xiàn)場設(shè)置1套檢漏報(bào)警儀（報(bào)警設(shè)定值≤5ppm）和1套火焰檢測器，實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警和信號遠(yuǎn)傳，保障人身機(jī)組的安全。

3 運(yùn)行結(jié)果性能保證

1）焚燒爐系統(tǒng)裝置運(yùn)行負(fù)荷在100%的情況下連續(xù)正常運(yùn)行；輔機(jī)設(shè)備正常運(yùn)行，系統(tǒng)處于良好工作狀態(tài)，正常燃燒工況下，無不完全燃燒現(xiàn)象產(chǎn)生。

2）滿足“出煙溫度小于200℃，NOx＜200mg/m3，CO＜30mg/m3。煙氣黑度林格曼I級”，滿足GB16297—1996二級排放標(biāo)準(zhǔn)。

[1] 胡小冬，王麗，張東，等.多晶硅生產(chǎn)中廢氣處理工藝改造[J].現(xiàn)代化工，2016，（12）：121-123.

[2] 楊永亮，張志剛，嚴(yán)大洲，等.多晶硅生產(chǎn)廢氣處理工藝[J].世界有色金屬，2014，（4）：32-33.

Study on Incineration Design of Silane Waste Gas

Zhang Xiao-dong，Duan Wu-xiang，Wei Bing，Zhao Juan

The disposal of organic waste gas by incineration has the advantages of small footprint，stable incineration product，low energy consumption and recoverable heat energy.Therefore，it has been widely used in the world.However，in the promotion of toxic，flammable and explosive gas incineration There are some problems in the implementation process.This paper introduces the practical design of incineration of silane waste gas，so as to provide reference for the disposal of waste gas.

silane exhaust gas；incineration；toxicity； flammable and explosive；handle

TK175

A

1003–6490（2017）10–0204–02

2017–07–07

張曉東（1980—），男，江蘇睢寧人，工程師，主要從事石化、冶金等行業(yè)節(jié)能環(huán)保技術(shù)的研究工作。