废液焚烧余热锅炉结渣实验与沉积机理研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zoujianjun
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石油、化工、冶金、食品、纺织、制药等行业在生产过程中,产生了大量的工业有机废液,焚烧这些有机废液在回收大量余热的同时,又可以减少环境污染。但余热回收系统的结渣积灰问题却一直是一个技术难题,严重影响了废液焚烧余热的回收利用。本文以某大型炼化企业的典型生产废液焚烧后的灰渣沉积物为研究对象,利用实验分析的方法,对灰渣沉积过程的机理进行深入的分析研究和讨论。(1)对来源于炼油装置、化纤装置的工业有机废液,经浓缩后利用旋蒸法进行了工业分析及元素分析。结果表明:浓缩后的化工废液呈弱酸性,PH值为6.27;化工废液固形物中S元素及N元素的含量较高,所以焚烧此类废液产生的二次污染物(NOx、SO2/SO3)含量也可能明显偏高。(2)利用智能型灰熔点测试仪对灰渣沉积样品进行灰熔点测试,沿烟气流动方向,灰渣沉积样品的熔融特征温度呈先升高后降低的趋势。灰渣沉积样品B和E的熔融特征温度分别为最高和最低。(3)利用X-射线荧光分析仪(XRF)及X线衍射仪(XRD)来测定灰渣沉积物的元素组成和矿物质成分。在炉内灰渣样品中,元素组成以Na、S、Fe、Ni为主,Na在整个余热锅炉中能较均匀的分布,Fe和Ni的百分含量沿烟气流动方向逐步减少,S是加剧灰渣沉积的重要元素,沿烟气流动方向含量逐渐增加。灰渣沉积物的矿物质成分的测定中发现,余热锅炉高温入口段沉积物主要为Na2SO4、NiO及Fe2.3Si0.7O4;炉膛高中温区域沉积物主要为Na2Ni(SO4)2·4H2O、Na3Fe(SO4)3及Na6Fe(SO4)4;炉膛中低温及省煤器入口区域沉积物主要为Na3Fe(SO4)3、Na6Fe(SO4)4及Na2H(S04)2·4H2O。(4)对余热锅炉积灰结渣机理和影响因素进行分析,主要的影响因素包括了粒子碰撞壁面的概率、黏附概率等微观因素。Na元素是焚烧废液所释放出来的极不稳定的元素,与SO2/SO3及Fe2O3易反应生成碱金属复合硫酸盐Na3Fe(SO4)3。Fe和Ni是难挥发型元素,Fe和Ni是以单质或无机化合物的形式存在而并不是与废液中的有机物质结合在一起,因此Fe和Ni一般会以高熔点稳定的氧化物形式存在于尺寸较大的飞灰粒子中,并主要以惯性碰撞机理沉积于换热管壁表面。Si和Al元素在一定程度上有相似的分布。
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