热力燃烧
1.一般原则
热力燃烧是用于净化处理可燃组分含量较低的有害气体。,有害气体本身是不可燃的,其中可燃组分经过燃烧氧化,虽产生一定的热量,但热值很低,不能靠其维持燃烧。因此,有害气体是净化对象而不是作为燃料。
使用热力燃烧处理有机废气时,当其浓度高于燃烧上限时,则可混以空气后再烧。在大多数情况下,废气中所含的可燃组分在燃烧下限以下,这时就需要外加辅助燃料使燃烧得以维持。
热力燃烧所用的辅助燃料通常不宜直接与全部所处理的有害气体混合,因为这样会使浓度低于燃烧下限而无法维持正常燃烧。为此,应先取一半量的有害气体(氧气充足时)使助燃料燃烧达到1370℃左右,再与其余一半相混合,以达到760℃左右的反应温度。采用热力燃烧时,一般应将有害气体的可燃组分浓度控制在25%爆炸下限(LEL)以下,以防止爆炸与回火。
2.热力燃烧条件
热力燃烧必须具备三个要素,即:反应温度、滞留时间和湍流混合。延长滞留时间将会增大燃烧室的尺寸,提高反应温度会多消耗辅助燃料,而改进淌流混合以强化燃烧过程是最为经济的。
为了使燃烧较为完全,燃烧温度需维持在650~800℃,滯留时间在0.2~0.8s之间。工程设计中,通常取反应温度为760℃,滞留时间为0.58。焚烧处理的深度与反应温度、留时间的关系列于表10-22中。
在焚烧炉中保持淌流状态,可使预热燃烧器的燃烧产物和处理的废气流很好地混合,从而提供具有均匀温度和浓度的混合物。湍流状态可由气流速度为10m/s左右的高速气流和内部挡板所形成。

设计优良的焚烧炉可使热值仅为3345kJ/m2的气体维持常燃而不熄火前不需要辅助燃料。
设计优良,效率高的热力焚烧炉的通则如下:
(1)焚烧炉反应温度愈高,总效率愈高;
(2)对进入焚烧炉的有害气体过度预热,则总效率下降;
(3)有害气体与火焰接触愈好,总效率愈高;
(4)滞留时间少于1s时,增加滯留时间,效率会随之提高;
(5)有害气体浓度较低(200~300ppm)对燃烧分解不利,此时,效率大多数不会超过
(6)以气体为燃料时,在反应温度低于850℃的情况下,燃烧有害气体中所含NOx、SOx不会超过排放标准。
焚烧炉的总滞留时间可按下式估算:
                                                 r=V/L/（(273+t）/273）×3600
式中r一焚烧炉总滯留时间,s
Vー燃烧室体积,m3
L一有害气体与高温燃气在标准状态下(20℃,1大气压〉的体积流量,m3/h
t一燃烧室反应温度,即销毁温度℃
3.热力燃烧的流程

4.热力燃烧的燃料消耗

按照热量衡算,所需的辅助燃料只需将全部有害气体升温到反应温度(760~820℃)即可。有害气体中可燃组分浓度愈高,初始温度愈高,则消耗的燃烧就愈少。例如,碳氢化合物浓度为50%LEL而无预热,或浓度为25%LEL而预热到430℃,要达到760℃的反应温度均可不需辅助燃料。通常对大多数碳氢化合物升温到480~540℃,尚需消耗一定量的辅助燃枓,其目的是为了能将其所含的热值充分发挥出来。

5.利用锅炉进行热力燃烧
锅炉燃烧室的条件接近热力燃烧的焚烧炉。燃烧室温度一般高于1000℃,气体在燃烧室的滯留时间约为0.5~3.0s。

利用锅炉燃烧室进行热力燃烧时应考虑下列各点:
(1)有害气体中所需净化处理的组分应是可燃的
(2)有害气体量不能过大,否则会如同过量空气那样导致热效率的降低。另外,过大的有害气体量也会使系统压力降增加;
(3)有害气体中的含氧量应与燃烧所需的空气含氧量相当,以保证充分燃烧。含氧量大于18%时可进行完全燃烧,小于18%时应另外补给空气。不完全燃烧会产生焦油、树脂等热分解物而弄脏锅炉传热面。