張曉東，端午祥，衛(wèi) 兵，趙 娟

（南京博納能源環(huán)?？萍加邢薰荆K南京 210048）

硅烷廢氣焚燒處置設(shè)計研究

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，因此在國際上得到廣泛的應(yīng)用，然而我國在推動有毒害、易燃易爆氣體焚燒實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際設(shè)計，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 項目背景

硅烷因獨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)展機遇。但硅烷廢氣屬于有毒、易燃易爆的廢氣，在實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硅烷廢氣焚燒項目為案例，具體介紹該項目的設(shè)計工藝、應(yīng)用參數(shù)及項目調(diào)試運行情況。

1.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

該項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)計原則

①焚燒處理設(shè)備技術(shù)可行，工藝先進、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，實現(xiàn)裝置自動化控制、運行安全可靠、操作方便；④設(shè)計占地面積小，安全可靠的焚燒裝置；⑤焚燒系統(tǒng)在氣化裝置工況波動的情況下，仍然保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

2 系統(tǒng)設(shè)計

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風機及其他使系統(tǒng)正常運行所必需的設(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，煙氣處理達標后經(jīng)風機、煙囪排放。硅烷管路設(shè)置旁路，當焚燒爐故障停爐時，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，燃燒器風箱結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅考慮了燃燒所需的助燃風，還包括了部分冷卻煙氣的風量。焦爐煤氣和硅烷廢氣分別由獨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，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，達標后通過獨立的風機、煙囪排放。

從上游來的焦爐煤氣、硅烷廢氣，經(jīng)過管路送至燃燒器。管路配置了手動及自動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機抽取的環(huán)境空氣，空氣管道上配置了手動切斷閥門、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)采用焦爐煤氣伴燒。點火管路配備手動及自動的切斷閥門，配置了必要的測量儀器儀表，保證點火功能可靠和安全。系統(tǒng)配備必要的氣動元件氣源及火檢視鏡冷卻風。

2.3 系統(tǒng)主體設(shè)計參數(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腔室，內(nèi)腔室為燃燒爐膛，外腔室為夾套冷卻風，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。

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。夾套風由助燃風機引入，經(jīng)過夾套后匯入爐膛，與高溫煙氣混合后使煙氣降溫。

表2 焚燒爐主要參數(shù)表

2.3.2 NBE-22燃氣燃燒器

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、焦爐煤氣、液化石油氣、裂化石油氣、城市煤氣、天然氣、化工廢氣等。NBE-22型燃氣燃燒裝置是針對氣體燃料的特點和設(shè)備技術(shù)參數(shù)而定向設(shè)計的非標專用燃燒裝置。

特點：①燃燒器采用擴散式高效型燃燒器，燃料和助燃空氣通過燃燒器時壓損低；②燃燒器主燃氣室設(shè)有旋流片，有效地加強了空氣與燃料的擴散混合，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、防護等級

閥門儀表：防爆等級DIICT6，防護等級IP65。風機電機：防爆等級DIICT4，防護等級IP65。為排除安全隱患，現(xiàn)場設(shè)置1套檢漏報警儀（報警設(shè)定值≤5ppm）和1套火焰檢測器，實現(xiàn)聲光報警和信號遠傳，保障人身機組的安全。

3 運行結(jié)果性能保證

1）焚燒爐系統(tǒng)裝置運行負荷在100%的情況下連續(xù)正常運行；輔機設(shè)備正常運行，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—1996二級排放標準。

[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。