一种用于处理废气废液的工业燃烧炉及处理方法技术

技术编号:14563797 阅读:48 留言:0更新日期:2017-02-05 20:44
本发明专利技术公开了一种用于处理废气废液的工业燃烧炉及处理方法,燃烧炉包括炉体,炉体依次包括进料区、混合区、主燃烧区、后燃烧区;进料区内设有中心空气抢,进气管道和废料管道;空气从中心空气抢进入;从进气管道依次通过空气外腔、整流板和第一旋流器进入;废气废液从废料管道依次通过废料抢、第二旋流器进入;废料抢套设在中心空气抢外侧,两者延伸方向一致均与混合区连通。该方法a)空气从中心空气抢和进气管道进入混合区;b)燃料气进入主燃烧区与空气混合燃烧;c)废气废液从废料管道进入混合区;d)进入主燃烧区被点燃;e)点燃后进入后燃烧区。本发明专利技术实现废气废液与氧气的反应区域分离和燃烧时间的分离,提高燃烧效率,降低尾气中的污染残留物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及废气废液处理领域,尤指一种适用于处理废气废液的工业燃烧炉及处理方法
技术介绍
目前国内外主流的废气废液处理技术以高温焚烧为主,将废气废液中的残留有机物,H2S,NH3等有害物质氧化成CO2,H2O,SO2,NO2等,再经过脱硫,还原,碱洗等工艺,达到国家环保要求后排放。高温焚烧是其中的关键工艺流程,实现该工艺的主要设备为各种形式的工业燃烧炉。以处理H2S气体的硫回收燃烧炉为例,在燃烧炉出口处进行气体分析,可以发现以H2、CO为代表的未完全燃烧的可燃物以及以CS2、COS为代表的中间产物,学术界对上述四种的生成原理进行分析后,形成的普遍观点主要包括:1、H2体积占比约为0.1~5%,主要由含氢组分H2S,CH4;H2O反应或裂解而来,三种物质的稳定性次序为H2O>H2S>CH4;2、CO体积占比约为0.1~5%,对于有燃料气的情况,CO最有可能来自CH4的不完全燃烧;3、COS生成量约为进料硫量的0.5~2%,主要来源为CO与S反应;4、CS2生成量约为进料硫量的0.5~2%,主要是由于H2S能够成功的和CH4抢夺O2,造成CH4反应不完全,进而与S反应生成CS2。而目前常见的废气废液燃烧炉结构形式如申请号:CN200720090750,CN201010266760,CN200920153761,CN200620122777,所述这些中国专利都在燃烧炉前端利用旋流装置构造旋流流场,旋流运动能够加强酸性气体与氧化剂的扩散混合并不断将混合气卷吸进中心的燃烧区,维持回流区内火焰稳定。而这种设计被广泛应用于硫磺回收燃烧炉设备,当废气中的可燃成分较低时,需要补充燃料气维持炉内的反应温度。其中,燃料气以甲烷(CH4)为主,通常与废气同轴进入燃烧炉内,紧邻废气,导致二者与氧气的反应区域重叠,由于H2S能够成功的和CH4抢夺O2,造成CH4反应不完全,导致CS2,CO的产生,CO与S结合又生成COS,多余的CH4在高温下裂解生成H2,燃烧效率较低,燃烧炉尾气污染物残留量高。另外设置在燃烧炉前端构建的旋流流场,随着气流运行会逐渐衰减,气流速度会逐渐趋于统一,当气体运动到燃烧炉中段时,中心的低速回流区逐渐减小直至完全消失,旋流的混合作用极其微弱。在这种情况下气体的混合扩散只能依靠气体组分的浓度梯度驱动,分子扩散效率很低,气体完全反应需要的时间较长。为解决上述两个缺点,通过将传统的工业燃烧炉的燃烧炉体轴向尺寸增大,一般需增加至4m左右。但此方法不仅为场地设计施工带来诸多限制条件,且加工和安装费用较高。因此,如何在提高适用范围,降低生产成本的基础上,解决目前工业燃烧炉在处理废气废液上存在的问题是本领域技术人员急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于处理废气废液的工业燃烧,可以避免废气和燃料气与氧气的反应区域重叠,提高燃烧效率,有效降低燃烧炉的出口尾气中的污染残留物,缩短反应所需的时间,进而缩减燃烧炉长度。为解决上述技术问题,本专利技术提供了一种用于处理废气废液的工业燃烧炉,包括炉体,所述炉体按照废气废液流通路径依次分为进料区、混合区、主燃烧区,以及后燃烧区;所述进料区内设有轴向设置的中心空气枪,以及与所述中心空气枪轴线垂直设置的进气管道和废料管道;还包括一套设在所述中心空气枪外侧的废料枪,所述废料枪与所述中心空气枪均朝向所述混合区延伸,且与所述混合区连通,所述废料枪与所述废料管道垂直连通;本技术方案中将炉体分割成进料区、混合区、主燃烧区,以及后燃烧区,通过进料区内设置的中心空气枪和进气管道将空气分成两部分进入混合区内再进入主燃烧区。启动点火系统,引燃通入主燃烧区内的燃料气,此时主燃烧区内为富氧状态,燃料气中大部分的CH4完全燃烧,燃烧后的高温产物CO2和H2O在旋流的作用下不断被卷吸进入主燃烧区的中心。废气废液经过第二旋流器后以旋流流动进入混合区,在混合区内与空气不断混合,到达主燃烧区后被高温的CO2和H2O点燃。燃料气火焰区位于靠近炉体壁处,而废料火焰区位于主燃烧区的中心位置,实现空间上的分离,从而减少废气废液与CH4对O2的争夺,提高燃烧效率,减少中间产物生成。优选地,所述第一旋流器为径向叶片式旋流器,设置在所述整流板与所述混合区入口之间;所述第二旋流器为横向叶片式旋流器,设置在所述中心空气枪的外壁与所述废料枪的内壁之间;所述径向叶片旋流器和所述轴向叶片式旋流器的叶片数量均在6~60片,且安装角度范围是20~60°,使得从所述进气管道进入的空气与从所述废料管道进入的废气废液产生的旋流方向相反。使得在混合区内“中心空气枪进入的中心空气、废料管道进入的废料、进气管道进入的主流空气”形成夹心结构,使废气废液向内与中心空气,向外与主流空气不断掺混。优选地,所述混合区的长度范围在50mm~200mm;所述混合区内壁靠近所述进料区的直径小于靠近所述主燃烧区的直径,呈文丘里管形式。将混合区的长度范围控制在50mm~200mm,同时利用文丘里的设计原理,在内壁缩小的收缩段中,混合气流速度增大,防止主燃烧区的火焰向上传播进入混合区,烧蚀中心空气、废料枪体;在内壁增大的扩张段中,气流速度减小,有助于维持火焰稳定。优选地,所述主燃烧区的炉体四周内壁设有至少一个点火系统和一个火焰检测器,以及均匀分布的多个喷枪,所述点火系统和所述火焰检测器之间至少相隔一个所述燃料气喷枪。进一步优选地,所述喷枪的数目可根据实际炉体的直径大小做选择,喷枪的喷射速度控制在10~30m/s之间。设置的喷枪目的是将燃料气实现喷出,喷出后的燃料气与进入的空气混合,再利用点火系统进行点火,可以提高燃烧效率。优选地,所述后燃烧区内设有混合装置,所述混合装置包括中心流道和旋流叶片。优选地,所述旋流叶片为单级旋流叶片,所述单级旋流叶片的一端固定于所述中心流道的外壁上,另一端与所述炉体内壁固定;所述单级旋流叶片与所述中心流道内的主流方向成一倾斜角度,相邻两片所述单级旋流叶片与所述中心流道、所述炉体组成第一旋流通道;和/或;所述旋流叶片为多级旋流叶片,至少包括第一级旋流叶片和第二级旋流叶片,所述第一级旋流叶片与第二级旋流叶片之间设有一隔离壁,所述第一级旋流叶片的一端部固定于所述中心流道外部上,另一端与所述隔离壁固定,所述第二级旋流叶片的一端部固定于所述隔离壁上,另一端与所述炉体内部链接固定;所述第一级旋流叶片与第二级旋流叶片均与所述中心流道内的主流方向成一倾斜角度,旋转方向相反,相邻的两片所述第一级旋流叶片、中心流道、隔离壁组成第一旋流通道,相邻的两片所述第二级旋流叶片、隔离壁、炉体内壁组成第二级旋流通道。本技术方案通过中心流道和旋流叶片的配合,提高后燃烧区的混合效率,有效提高后燃烧效率减少中间产物生成,缩短反应所需的时间,有效地加快反应效率。进而将旋流叶片设置为单级旋流叶片或多级旋流叶片,由于多级旋流叶片上有多个不同旋转方向的旋流通道,则第二气流经过多级旋流叶片后不仅改变了本文档来自技高网
...

【技术保护点】
一种用于处理废气废液的工业燃烧炉,包括炉体,其特征在于:所述炉体按照废气废液流通路径依次分为进料区、混合区、主燃烧区,以及后燃烧区;所述进料区内设有轴向设置的中心空气枪,以及与所述中心空气枪轴线垂直设置的进气管道和废料管道;还包括一套设在所述中心空气枪外侧的废料枪,所述废料枪与所述中心空气枪均朝向所述混合区延伸,且与所述混合区连通,所述废料枪与所述废料管道垂直连通;少量空气从所述中心空气枪直接进入所述混合区;大量空气从所述进气管道进入依次通过空气外腔、整流板和第一旋流器进入所述混合区;废气废液从所述废料管道进入依次通过废料枪、第二旋流器进入所述混合区;空气和废气废液混合后依次进入所述主燃烧区和所述后燃烧区。

【技术特征摘要】
1.一种用于处理废气废液的工业燃烧炉,包括炉体,
其特征在于:
所述炉体按照废气废液流通路径依次分为进料区、混合区、主燃烧
区,以及后燃烧区;
所述进料区内设有轴向设置的中心空气枪,以及与所述中心空气枪轴
线垂直设置的进气管道和废料管道;
还包括一套设在所述中心空气枪外侧的废料枪,所述废料枪与所述
中心空气枪均朝向所述混合区延伸,且与所述混合区连通,所述废料枪
与所述废料管道垂直连通;
少量空气从所述中心空气枪直接进入所述混合区;大量空气从所述
进气管道进入依次通过空气外腔、整流板和第一旋流器进入所述混合区;
废气废液从所述废料管道进入依次通过废料枪、第二旋流器进入所述混
合区;空气和废气废液混合后依次进入所述主燃烧区和所述后燃烧区。
2.根据权利要求1所述的用于处理废气废液的工业燃烧炉,其特征在于:
所述第一旋流器为径向叶片式旋流器,设置在所述整流板与所述混合
区入口之间;
所述第二旋流器为轴向叶片式旋流器,设置在所述中心空气枪的外壁

\t与所述废料枪的内壁之间;
所述径向叶片旋流器和所述轴向叶片式旋流器的叶片数量均在6~60
片,且安装角度范围是20~60°,使得从所述进气管道进入的空气与从所
述废料管道进入的废气废液产生的旋流方向相反。
3.根据权利要求1所述的用于处理废气废液的工业燃烧炉,其特征在于:
所述混合区的长度范围在50mm~200mm;所述混合区内壁靠近所述
进料区的直径小于靠近所述主燃烧区的直径,呈文丘里管形式。
4.根据权利要求1所述的用于处理废气废液的工业燃烧炉,其特征在于:
所述主燃烧区的炉体四周内壁设有至少一个点火系统和一个火焰检
测器,以及均匀分布的多个喷枪,所述点火系统和所述火焰检测器之间
至少相隔一个所述燃料气喷枪。
5.根据权利要求1所述的用于处理废气废液的工业燃烧炉,其特征在于:
所述后燃烧区内设有混合装置,所述混合装置包括中心流道和旋流
叶片。
6.根据权利要求5所述的用于处理废气废液的工业燃烧炉,其特征在于:
所述旋流叶片为单级旋流叶片,所述单级旋流叶片的一端固定于所述中

\t心流道的外壁上,另一端与所述炉体内壁固定;
所述单级旋流叶片与所述中心流道内的主流方向成一倾斜...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄锐乔英杰
申请(专利权)人:科洋环境工程上海有限公司黄锐
类型:发明
国别省市:上海;31

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1