兰炭废水焚烧处理工艺：高温下的净化之路

兰炭（半焦）生产是煤炭分质清洁利用的重要环节，但其产生的废水（兰炭废水）成分极其复杂且毒性高，含有高浓度的酚类、氨氮、氰化物、硫化物、焦油及多种难降解有机物（COD可达数万mg/L），常规生化法处理效率低、成本高、难以稳定达标。焚烧技术凭借其高效、彻底、适应性广的优势，成为处理高浓度、高毒性兰炭废水的有效终极手段。其核心工艺如下：
一、 核心工艺原理
兰炭废水焚烧的核心在于高温氧化分解。在充足氧气供给和适宜的高温条件下（通常＞850℃，关键区需＞1100℃），废水中的有机污染物（包括难降解的酚、氰、稠环芳烃等）与氧气发生剧烈的氧化反应（燃烧），被彻底分解为无害的二氧化碳（CO₂）和水蒸气（H₂O）。同时，废水中的含氮化合物（如氨氮）主要转化为氮气（N₂），含硫化合物转化为二氧化硫（SO₂），卤素（如有）转化为相应的卤化氢（如HCl、HF）。这些燃烧产物随后进入尾气净化系统进行深度处理。
二、 关键工艺流程
1.  废水预处理与进料系统：
均质调节： 收集不同时段、不同来源的兰炭废水，在调节池中进行水质水量的均质混合，保证后续处理的稳定性。
必要预处理： 根据废水具体成分和焚烧炉要求，可能进行：
过滤/离心： 去除较大颗粒物和悬浮固体，防止堵塞喷嘴和磨损设备。
pH调节： 调整至中性或弱碱性，减少设备腐蚀风险。
除油： 去除浮油和乳化油，提高燃烧效率并防止结焦。
浓缩（可选）： 对于水量大、浓度相对较低的废水，可先采用蒸发等技术进行减量化，提高进料浓度和热值。
雾化与进料： 处理后的废水通过高效雾化喷嘴（如旋转雾化器、双流体/三流体喷嘴、压力喷嘴）喷入焚烧炉。雾化效果至关重要，液滴越细小，比表面积越大，与空气接触越充分，蒸发和燃烧速度越快、越完全。进料位置通常在焚烧炉高温区（主燃烧区）。
2.  焚烧炉系统（核心反应器）：
炉型选择：
液体喷射炉： 专为废液设计，结构相对简单。通过特殊设计的燃烧器和配风，在炉膛内组织燃烧。对雾化要求极高，更适用于粘度较低、杂质少的废水。
高温燃烧区： 炉膛设计确保维持足够高的温度（主燃烧区通常＞850℃，分解二噁英的区域需＞1100℃）和湍流强度，提供充足的氧气（过量空气系数＞1.2），保证有机物充分裂解和氧化。足够的停留时间（气体通常＞2秒）是彻底破坏污染物的关键。
辅助燃料系统： 兰炭废水通常热值不足以维持自持燃烧（或燃烧不稳定），需要添加辅助燃料（如天然气、柴油、或厂区其它可燃废气/废液）提供必要的热量，确保炉温稳定在目标值。
配风系统： 精确控制一次风（通常用于雾化或流化）、二次风（用于提供主燃烧氧气和加强湍流混合）和三次风（用于燃烬和炉温调节）的比例和分布，优化燃烧效率，减少不完全燃烧产物（如CO、碳黑）和氮氧化物（NOx）的生成。
3.  余热回收系统：
焚烧产生的高温烟气（通常900-1200℃）蕴含大量热能。通过余热锅炉（水管锅炉或火管锅炉）回收热量，产生中压或低压蒸汽。这些蒸汽可用于：
驱动发电机组发电（若规模经济）。
厂区工艺用汽（如兰炭生产干燥、蒸氨等）。
驱动空气预热器加热燃烧用空气，提高系统热效率。
供暖。
余热回收显著降低运行成本，提升工艺经济性。
4.  烟气净化系统（尾气处理）：
这是确保达标排放的关键环节，通常采用组合工艺：
急冷塔：高温烟气（经余热锅炉后仍可能在250-600℃）在1秒内被喷入的冷却水/冷却液急速冷却至200℃以下（通常99.99%）绝大多数难降解有机物，包括剧毒物质。
减量化显著： 大幅减少废物体积（仅剩少量无机灰渣）。
适应性强： 能处理成分复杂、浓度波动大、高毒性的废水。
资源回收： 余热可回收利用，产生经济效益。
不产生二次有机废水： 相比物化、生化法，焚烧本身不产生需要进一步处理的有机废水（尾气处理产生的少量废水通常较易处理）。