基于气流动态控制的化工废气高温焚烧节能方法研究

史喜文，刘 龙，闵维东

（山东宏旭化学股份有限公司,山东 东营 257200)

摘 要：为进一步提高化工废气高温焚烧节能效率，研究聚焦于化工废气商温焚烧处理，深入探讨了基于气流动态控制的节能方法。通过对化工废气特性与传统焚烧工艺能耗问题的剖析，详细阐述了气流动态拉制的原理及方法;通过燃烧效率及能耗分析，全面评估了气流动态控制设备的节能效果。实验结果表明,随着废气流量增加，通过动态控制气流设备，可以保持较高的燃烧效率，且动态控制气流设备的能源消耗的增长幅度小于无气流动态控制设备。

关键词：气流动态控制;化工废气;高温焚烧;燃烧效率;节能

化工行业是国民经济的重要支柱，在生产过程中会产生大量含有有毒有害物质的废气，如挥发性有机化合物(VOCs)、硫化氢、氨等。高温焚烧是一种常用且有效的废气处理技术，能够将废气中的污染物彻底分解为无害的二氣化碳、水和氮气等。然而，传统的高温焚烧过程往往伴随着较高的能源消耗，不仅增加了企业的运营成本，也不符合可持续发展的要求。因此，研究如何在保证废气处理效果的前提下实现节能具有重要的现实意义。

1 化工废气特性与传统焚烧工艺能耗分析

1.1 化工废气特性

化工废气成分复杂，包含多种VOCs、有害气体（如H,S、NH,等)以及粉尘颗粒，其浓度范围波动大，流量不稳定，具有腐蚀性、可燃性等特点，给废气处理带来了极大挑战。此外，化工废气中的多种物质具有毒性，如苯、甲苯等芳香烃类化合物具有神经毒性，长期接触可能会对人体的神经系统造成损害;硫化氢是一种强烈的神经毒物，吸人少量即可导致中毒甚至死亡。

1.2 传统焚烧工艺能耗分析

在传统焚烧炉中，由于气流组织不合理，废气与氧气不能充分混合，导致燃烧不充分。未完全燃烧的可燃物质随烟气排出，造成化学能的浪费。例如，在一些大型化工废气焚烧处理中，不完全燃烧产生的一氧化碳等物质排放量可达总废气量的5%~10%，部分能量的损失显著降低能源利用率。且高温焚烧后的烟气温度通常在800~1200℃，直接排放时会带走大量热能。传统的余热回收装置，如简单的管式换热器，回收效率有限，一般只能回收烟气热量的30%~50%，大部分热量仍散失到环境中，成为主要的能耗环节之一。

2 气流动态控制原理

2.1 基于流体力学原理的气流调控

根据伯努利方程，在稳定流动的气流中，速度与压力之间存在特定关系。在焚烧炉的进气系统中，通过设计特殊的管道形状，如渐缩管或文丘里管，使气流加速。当气流速度增加时，压力降低，从而在局部区城形成负压，有利于废气的吸人和混合。在燃烧器的空气进口处采用文丘里管结构，可使空气加速并与燃料更充分地混合，提高燃烧效率。

2.2 基于燃烧反应动力学原理的气流优化

燃烧反应动力学表明，反应速率与反应物浓度成正比。在焚烧炉内，通过合理控制气流的分布和混合，可提高废气与氧气的接触面积和混合均匀度，从而增加反应物浓度。例如，采用多通道进气方式，使废气和空气在不同角度和位置进人炉膛，形成强烈的湍流混合，提高燃烧反应速率，减少不完全燃烧现象。

……