熱力燃燒法能基本消除有害物而不產(chǎn)生廢水、廢渣，還對廢氣流量和成分變化具有較好的適應(yīng)性，而且設(shè)備與工藝比較簡單。但大多數(shù)熱力燃燒都需要使用一定量的輔助燃料，故其運(yùn)行費(fèi)用較高。熱力燃燒廣泛地應(yīng)用于涂裝作業(yè)、印刷、石油、化工、食品、黏結(jié)劑等生產(chǎn)過程中的有機(jī)物廢氣的凈化 。2100433B

熱力燃燒多用于處理可燃組分含量較低的廢氣。在熱力燃燒中，要凈化的廢氣不是作為維持燃燒所用的燃料，而是燃燒的對象。在含氧量足夠時，還可作為助燃?xì)怏w。熱力燃燒可在540～820℃進(jìn)行。

在熱力燃燒中，空氣中有害的可燃組分經(jīng)氧化作用生成CO₂和H₂O。大部分物質(zhì)在溫度760～820℃和駐留時間0.1～0.3秒內(nèi)即可變化完全，大多數(shù)碳?xì)浠衔镌跍囟?90～650℃就很快地被氧化，但CO-CO₂的氧化過程卻需要較高的溫度和較長的駐留時間。一般熱力燃燒的反應(yīng)溫度為760～820℃，這就需要用輔助燃料燃燒供熱，以達(dá)到這個反應(yīng)溫度。輔助燃料不能直接與全部要凈化處理的廢氣混合，因為這樣會使其濃度低于燃燒下限，以致不能維持燃燒。通常先用一半的廢氣(含有足夠氧氣時)使輔助燃料燃燒達(dá)到1370℃左右，再與其余廢氣混合達(dá)到760℃的反應(yīng)溫度。一般燃燒爐設(shè)計的總駐留時間為0.5秒。

熱力燃燒的條件是廢氣與氧氣在反應(yīng)溫度下有充分的接觸時間。這就是在供氧充分的情況下，熱力燃燒的三個要素，即反應(yīng)溫度、駐留時間、湍流混合。這“三T條件”從定性來看，是互相關(guān)聯(lián)的，在一定范圍內(nèi)改變一個條件，其他兩個條件則可降低要求。例如，提高反應(yīng)溫度可以縮短駐留時間，并可降低湍流混合的要求。同樣，充分湍流混合也可降低對溫度和時間的要求。大多數(shù)碳?xì)浠衔锩?%爆炸下限濃度所含熱值，大約可使氣體升溫15.3℃。采用熱力燃燒時，一般應(yīng)將廢氣的可燃組分濃度控制在25%爆炸下限，以防止由于混合物比例及爆炸范圍的偶然變化，可能引起的爆炸或回火 。

熱力燃燒流程

熱力燃燒法的另一個要點(diǎn)，是不能把所需燃料與全部廢氣相混合，而是用一部分廢氣來助燃，然后把另一部分廢氣(旁通廢氣)與高溫燃?xì)饣旌?，以達(dá)到反應(yīng)溫度。因為使廢氣升溫至760℃所需的燃料，不能維持全部廢氣處于燃燒狀態(tài)，維持穩(wěn)定燃燒的溫度不能低于1 150～1 320℃，否則就會熄火。熱力燃燒的“三T條件”中的湍流混合，就是希望旁通廢氣與高溫燃?xì)馓幱谳^強(qiáng)的湍流狀態(tài)，很快地達(dá)到分子混合水平，使廢氣中有害組分的分子能得到升溫和氧化。

熱力燃燒設(shè)備

熱力燃燒爐的主體結(jié)構(gòu)分為燃燒器和燃燒室兩部分。

燃燒器的作用是通過燃燒輔助燃料以產(chǎn)生高溫燃?xì)猓紵沂鞘垢邷厝細(xì)馀c冷廢氣(旁通廢氣)湍流混合達(dá)到反應(yīng)溫度，并保持所需的駐留時間。已銷毀過而含有大量熱量的廢氣通過熱回收設(shè)施后排空。按燃燒器不同形式，熱力燃燒爐可以分為配焰燃燒器系統(tǒng)和離焰

燃燒器系統(tǒng)兩大類。

(1) 配焰燃燒器系統(tǒng)

配焰燃燒器是將燃燒火焰配布成許多小火焰，布點(diǎn)成線，使廢氣分別圍繞著這些小火焰點(diǎn)流過去，以此達(dá)到迅速完全的湍流混合。由于廢氣與高溫燃?xì)庠谳o助燃料所燃燒的火焰處就開始分成許多小股混合的情況，有利于在短距離內(nèi)的混合。該系統(tǒng)混合時間短，使燃燒反應(yīng)時間相對較多，燃燒反應(yīng)完全，凈化效率高。燃燒器火焰間距一般為30cm。燃燒室直徑為60～300cm，其尺寸要保證氣體有足夠的停留時間(一般為0.3～0.5s)和適當(dāng)?shù)耐牧鞫?一般氣體速度達(dá)4.5-7.5m/s)，長徑比取2～6。配焰燃燒系統(tǒng)不適用于含氧低于16%，需補(bǔ)充空氣助燃的缺氧廢氣；不適用于含有焦油、顆粒物等易沉積于燃燒器的廢氣處理；不適用于燃料油供熱，僅適用于燃料氣供熱。

(2) 離焰燃燒器系統(tǒng)

這種燃燒器是燃料與助燃空氣(或廢氣)先通過燃燒器燃燒，產(chǎn)生高溫燃?xì)猓缓笈c廢氣(旁通廢氣)在燃燒室混合，氧化銷毀廢氣。其特點(diǎn)是高溫燃?xì)獾漠a(chǎn)生與混合，是分開進(jìn)行的。離焰燃燒器由于沒有像配焰燃燒器那樣把火焰與廢氣一起分成許多小股，高溫燃?xì)馀c廢氣(旁通廢氣)的混合不如配焰燃燒器好，橫向混合往往較差，可采用軸向火焰噴射混合、切向或徑向進(jìn)廢氣與燃料氣、燃燒室設(shè)置擋板等改進(jìn)措施，還要保持0.5s左右的停留時間。離焰燃燒器可以燒燃料氣或燃料油，可用廢氣或空氣助燃，火焰大小容易調(diào)節(jié)，制作較簡單。

(3) 利用鍋爐燃燒室進(jìn)行熱力燃燒

很多工廠采用加熱爐或鍋爐燃燒室作為熱力燃燒的設(shè)備。由于大多數(shù)加熱爐或鍋爐燃燒室的溫度都超過1000℃，停留時間在0.5～3s，基本能滿足熱力燃燒的“三T”條件。與前述的專用熱力燃燒爐相比，利用鍋爐兼作燃燒凈化爐是一個經(jīng)濟(jì)而有效的方法，其設(shè)備投資費(fèi)用大大減少，運(yùn)行費(fèi)用和輔助燃料消耗均大為減少，無需再考慮熱量回收和利用的問題。不足之處是如果廢氣流量過大，可使傳熱效率下降、鍋爐消耗的燃料增加和壓降增大；鍋爐的燃燒器、傳熱管可能因黏附廢氣不完全燃燒所產(chǎn)生的殘留物而使維護(hù)費(fèi)用增加；若用蒸汽的時間與廢氣處理的時間不一致，則會造成浪費(fèi)。

為保證鍋爐燃燒室燃燒完全，廢氣流量不宜過大，廢氣中含氧量應(yīng)與燃燒所用空氣相當(dāng)，盡量避免產(chǎn)生焦油、樹脂等。一般可將廢氣作助燃空氣使用(一次進(jìn)風(fēng))，如果廢氣中含有高濕、腐蝕性的氣體或蒸汽，通常將廢氣在鍋爐燃?xì)饬鞯南铝鱾?cè)引進(jìn)作為二次助燃空氣使用(二次進(jìn)風(fēng) )。

(4) 燃料消耗

熱力燃燒法需消耗一定的輔助燃料。按照熱量衡算，所需的輔助燃料只要滿足將全部廢氣升溫到反應(yīng)溫度(760～820℃)的條件即可。廢氣中所含可燃組分的熱值，如果發(fā)揮出來，可減少輔助燃料的消耗。也就是說，如果廢氣中的可燃組分濃度愈高或廢氣的初始溫度愈高，則消耗的燃料就愈少。例如，廢氣中可燃組分的濃度達(dá)到50%LEL而無預(yù)熱，或者濃度達(dá)到25%LEL而預(yù)熱至430℃時，按熱量衡算，要達(dá)到760℃的反應(yīng)溫度，可不需要輔助燃料。對大多數(shù)碳?xì)浠衔飦碚f，如要升溫至480-540℃，尚需一定量的輔助燃料，其目的是要將其所含的熱值發(fā)揮出來。