CN103528074A

CN103528074A - 一种用于焚烧硫铵装置废焦油的喷枪

Info

Publication number: CN103528074A
Application number: CN201210229152.XA
Authority: CN
Inventors: 王东廷; 张明坤; 袁洪峰; 于孔金; 吕同铁; 任林刚; 杨忠宇; 张春雨; 李振清; 于卫成; 宫晓燕; 张沛存; 孟宪会
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2012-07-04
Filing date: 2012-07-04
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2032-07-04
Also published as: CN103528074B

Abstract

一种用于焚烧硫铵装置废焦油的喷枪，具体涉及一种用于输送硫铵废焦油与蒸汽混合的焦油喷枪。其特征在于：在一级雾化蒸汽喷嘴（1）与一级加速段（4）之间增设预混合段（3），一级雾化蒸汽喷嘴（1）轴向联通预混合段（3），废硫铵焦油进口（2）倾斜的联通预混合段（3）侧壁，在一级加速段（4）和二级加速段（6）之间增设扩散混合段（5），二级加速段（6）的小口径端联接雾化蒸汽混合稳流段，并在稳流混合段外套管（8）侧壁上增设倾斜设置的二级雾化蒸汽出口（7），雾化蒸汽混合稳流段另一端联接枪头。本发明具有结构简单、雾化效果好、燃烧效率高、操作稳定等优点。

Description

一种用于焚烧硫铵装置废焦油的喷枪

技术领域

一种用于焚烧硫铵装置废焦油的喷枪，属于丙烯腈焚烧炉装置的废焦油喷枪领域，具体涉及一种用于输送硫铵废焦油与蒸汽混合的焦油喷枪。

背景技术

丙烯、氨氧化法生产丙烯腈时，在急冷塔上段副产出浓度约21%的稀硫铵溶液，稀硫铵溶液中含有约2%的由丙烯腈、氢氰酸、丙烯醛等物质聚合形成的聚合物。丙烯腈废水焚烧炉是丙烯腈装置配套的环保设施，焚烧炉通过天然气燃烧产生一个高温环境，使得硫铵焦油中的氰化物、聚合物、硫铵等物质发生氧化反应，分解为氮氧化物、水、二氧化碳、二氧化硫等无毒或低毒的物质随烟气高点排空。焚烧法处理硫铵焦油是比较彻底的做法，解决了处理硫铵焦油的难题，而采用喷枪或喷射器将废硫铵焦油引入焚烧炉中进行燃烧是简单易行的做法。

丙烯腈废水焚烧炉最初采用普通的燃料油喷枪喷入时，由于废硫铵焦油粘度很大，易凝结，且普通的燃料油喷枪只有一级蒸汽加速，经常堵塞喷枪，同时因输送距离较远，焦油泵压降大，经常导致焦油雾化状况较差、燃烧不完全、焚烧炉能耗高等问题。申请号为201020158364.X、201020158352.7和201020158334.9的中国专利，虽中间输送管体也分为两级加速雾化段，但是蒸汽入口只设有一个，且蒸汽进入后直接进入加速段，没有混合的时间，相应的，混合不完全的蒸汽和燃料油，雾化也不完全，不但喷枪同样易发生堵塞现象，而且导致焦油雾化状况较差、燃烧不完全和焚烧炉能耗高。

再者，申请号为CN02240083的中国专利“混合喷枪装置”、申请号为CN03153671的中国专利“带改进喷雾的喷枪”、申请号为CN03153672的中国专利“带改进预雾化流体混合和破碎的喷枪”和申请号为CN201020602873的中国专利“一种双介质雾化喷枪”；此外，还有申请号为US4202497的美国专利“Spray gun（喷雾枪）”、申请号为US7762476的美国专利“Spray gun with improved atomization（改进的雾化喷枪）”和申请号为US3992976的美国专利“Liquid propellant gun（液体推进剂枪）”等上述这些专利都是两种液体或者气液混合的喷射装置，用于需要物料均匀混合或喷涂的作业中，虽各自的结构不同，但采用的原理相同，且都不能应用于高温高热的燃烧环境中。

申请号为CN200520034519的中国专利“一种燃烧喷枪”、申请号为CN200820192435的中国专利“一种天然气喷枪”、申请号为CN200910035433的中国专利“多功能联合雾化喷”和申请号为CN02276534.4的中国专利“一种窑炉用然气喷枪”等上述专利都是两种气体或者气液混合的喷射装置，通常用于均匀混合、雾化燃烧介质，虽各自的结构不同，但采用的原理相同，其结构同样都不适宜燃烧粘度很大、易凝结的焦油性物质。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种不易堵塞喷枪、焦油雾化状况好、燃烧完全的用于焚烧硫铵装置废焦油的喷枪。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该种用于焚烧硫铵装置废焦油的喷枪，包括顺序联接的一级雾化蒸汽喷嘴、废硫铵焦油进口、中间输送管体和管体前端的枪头，中间输送管体包括缩径设置的一级加速段和二级加速段，以及由稳流混合段外套管和稳流混合段内管套装形成的雾化蒸汽混合稳流段，其特征在于：在一级雾化蒸汽喷嘴与一级加速段之间增设预混合段，一级雾化蒸汽喷嘴轴向联通预混合段，废硫铵焦油进口倾斜的联通预混合段侧壁，在一级加速段和二级加速段之间增设扩散混合段，二级加速段的小口径端联接雾化蒸汽混合稳流段，并在稳流混合段外套管侧壁上增设倾斜设置的二级雾化蒸汽出口，雾化蒸汽混合稳流段另一端联接枪头。增设的预混合段和扩散混合段进一步保证废硫铵焦油与雾化蒸汽更充分的混合，加之在稳流混合段外套管侧壁上增设的二级雾化蒸汽出口，使得气液混合后不但可以得到二次加速，而且同时可使蒸汽发生二次雾化，气液雾化更均匀，更有利于充分的燃烧。

所述的预混合段为等径设置的管体，管体内径为45~55mm，管体长度为60~70mm，管体侧壁与废硫铵焦油进口之间形成的轴向夹角为30°~90°，废硫铵焦油进口的内径为10~20mm设置。先在预混合段内腔中混合之后再经一级加速段加速，增强雾化效果。

所述的一级加速段管体长度为45~50mm，最小内径为5~15mm；二级加速段管体长度为25~35mm，最小内径为5~15mm。

所述的一级加速段和二级加速段之间设置的扩散混合段为等径设置的管体，管体长度为15~25mm，内径为15~25mm。

所述的稳流混合段外套管长度为1200~1300mm，内径为15~25mm，稳流混合段内管长度为1200~1300mm，内径为8~12mm；稳流混合段外套管和稳流混合段内管之间形成二级雾化蒸汽流通的通道，稳流混合段内管一端联通二级加速段的小口径端，另一端联接枪头。

所述的枪头包括枪头外管和枪芯，枪头外管内腔轴线长120~130mm，最大内径22~26mm，最小内径为12~18mm，管体前端环布直径为0.5~1.5mm的喷孔；枪芯套装在枪头外管内部，内腔轴线长70~80mm，最大内径15~20mm，最小内径为5~10mm，前端内腔倾斜均设直径为2~8mm的蒸汽喷孔，后端联通稳流混合段内管，枪头外管固定联接稳流混合段外套管。混合比较充分的气液经二级加速段的收缩段和喉管后进一步加速，雾化更细小的颗粒，这些细小的颗粒经过稳流混合段内管直接到达枪芯的喉管，并再次加速。

所述的枪头外管和枪芯留有空隙，蒸汽喷孔通过该空隙联通二级雾化蒸汽流通通道。通过该蒸汽喷孔将由二级雾化蒸汽出口再次通入的蒸汽引入枪头外管前端部，对稳流混合段内管输入的气液进行再次雾化。

所述的一级雾化蒸汽喷嘴与预混合段联接端开有一个直径为3~10mm的喷孔，通过该喷孔联通预混合段内腔。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：

1、硫铵焦油雾化效果好，有利于充分燃烧：在中间输送管路中增设了预混合段和扩散混合段，使得废硫铵焦油与雾化蒸汽在喷枪管体内得到充分的混合，喷出的硫铵焦油雾化效果好，更利于充分燃烧，与原乙烯焦油喷枪相比，可节约天然气20%左右，且可同步焚烧硫铵装置产生的废硫铵焦油0.5t/h，期间燃料气（天然气）由400 Nm³/h降低至320 Nm³/h，降低了80Nm³/h，节能效果显著；

2、结构简单、操作稳定：中间输送管路采用多段内径不同的管体固定联接而成，在保证废硫铵焦油与雾化蒸汽充分混合的基础上，使得气液可以发生两次加速、两次雾化，液滴在发生第二次雾化之后，经喷头端部环布的微型喷孔喷出，均匀雾化的废硫铵焦油喷出后在高温炉膛内得到充分燃烧，丙烯腈焚烧炉燃烧状况大大提升，炉温升高快，且设备运行稳定、操作简单安全，更主要的是解决了硫铵焦油的处理难题，经济环保，效益良好。

附图说明

图1是本发明结构主视图剖视示意图。

图2是本发明的枪头外管主视图剖视示意图。

图3是本发明的枪芯的主视图剖视示意图。

其中：1、一级雾化蒸汽喷嘴 2、废硫铵焦油进口 3、预混合段 4、一级加速段 5、扩散混合段 6、二级加速段 7、二级雾化蒸汽出口 8、稳流混合段外套管 9、稳流混合段内管 10、枪芯 11、枪头外管 12、蒸汽喷孔。

图1~3是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~3对本发明做进一步说明。

具体实施方式

参照附图1~3：该种用于焚烧硫铵装置废焦油的喷枪，包括顺序联接的一级雾化蒸汽喷嘴1、废硫铵焦油进口2、中间输送管体和管体前端的枪头，枪头为前端，一级雾化蒸汽喷嘴1为后端。中间输送管体由多段不等径的管体焊接固定而成，形成多个反应区段，从一级雾化蒸汽喷嘴1一端开始顺序包括预混合段3、缩径设置的一级加速段4、等径设置的扩散混合段5、缩径设置的二级加速段6和二级雾化蒸汽混合稳流段，各段部件均采用0Cr18Ni9材质制作。

一级雾化蒸汽喷嘴1轴向联通预混合段3，一级雾化蒸汽喷嘴1与预混合段3联接端开有一个直径为3~10mm的喷孔，并通过该喷孔联通预混合段3的内腔。废硫铵焦油进口2的内径为10~20mm设置，倾斜的安装在预混合段3侧壁上，并联通预混合段3内腔，预混合段3为等径设置的管体，管体内径为45~55mm，管体长度为60~70mm，管体侧壁与废硫铵焦油进口2之间形成的轴向夹角为30°~90°。

一级加速段4管体长度为45~50mm，最小内径为5~15mm；二级加速段6管体长度为25~35mm，最小内径为5~15mm。在一级加速段4和二级加速段6之间增设有等径设置的扩散混合段5，管体长度为15~25mm，内径为15~25mm。二级加速段6内腔前端的小口径端联接雾化蒸汽混合稳流段的稳流混合段内管9，外壁前端焊接固定稳流混合段外套管8。

二级雾化蒸汽混合稳流段，由稳流混合段外套管8和稳流混合段内管9套装形成的雾化蒸汽混合稳流段，稳流混合段外套管8长度为1200~1300mm，内径为15~25mm，稳流混合段内管9长度为1200~1300mm，内径为8~12mm；稳流混合段外套管8和稳流混合段内管9之间形成二级雾化蒸汽流通的通道，稳流混合段内管9一端联通二级加速段6的小口径端，另一端联接枪头的枪芯10，稳流混合段外套管8侧壁上安装倾斜设置的二级雾化蒸汽出口7，二级雾化蒸汽出口7直径为15~25mm，与稳流混合段外套管8外壁在轴向上形成的夹角为30°~90°。

枪头包括枪头外管11和枪芯10，枪头外管11内腔轴线长120~130mm，最大内径22~26mm，最小内径为12~18mm，管体前端环布直径为0.5~1.5mm的喷孔；枪芯10套装在枪头外管11内部，内腔轴线长70~80mm，最大内径15~20mm，最小内径为5~10mm，前端内腔倾斜均设直径为2~8mm的蒸汽喷孔12，后端联通稳流混合段内管9，枪头外管11通过背紧螺母联接稳流混合段外套管8。且在枪头外管11和枪芯10之间留有空隙，蒸汽喷孔12通过该空隙联通稳流混合段外套管8和稳流混合段内管9之间套装形成的二级雾化蒸汽流通通道。

工作过程如下：本发明的工作原理是：首先，预混合蒸汽通过一级雾化蒸汽喷嘴1加速后沿轴线进入预混合段3的内腔中，利用蒸汽热泵原理废硫铵焦油从侧面经废硫铵焦油进口2引入预混合段3与预蒸汽预混合。预混合蒸汽和废硫铵焦油在预混合段3内混合后的气液从预混合段3内前端进入一级加速段4内腔，经一级加速段4的收缩段和喉管加速后进入扩散混合段5内进行扩散混合，混合比较充分的气液经二级加速段6的收缩段和喉管进一步加速，雾化成细小的颗粒，这些细小的颗粒经过稳流混合段内管9直接到达枪芯10的喉管，并再次加速，而后进入枪头的枪头外管11的内腔。

由稳流混合段外套管8一侧壁上的二级雾化蒸汽出口7再次引入蒸汽，并通过枪芯10前端的设置的蒸汽喷孔12喷入前端喷头，对稳流混合段内管9输入的气液进行再次雾化，同时提供动力并产生较大的速度差，在气液速度差产生的气动压力作用下，液滴发生第二次雾化之后经枪头外管11最前端部环布的直径为0.5~1.5mm的微型喷孔喷出，均匀雾化的废硫铵焦油喷出后，在高温炉膛内得到充分燃烧。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种用于焚烧硫铵装置废焦油的喷枪，包括顺序联接的一级雾化蒸汽喷嘴（1）、废硫铵焦油进口（2）、中间输送管体和管体前端的枪头，中间输送管体包括缩径设置的一级加速段（4）和二级加速段（6），以及由稳流混合段外套管（8）和稳流混合段内管（9）套装形成的雾化蒸汽混合稳流段，其特征在于：在一级雾化蒸汽喷嘴（1）与一级加速段（4）之间增设预混合段（3），一级雾化蒸汽喷嘴（1）轴向联通预混合段（3），废硫铵焦油进口（2）倾斜的联通预混合段（3）侧壁，在一级加速段（4）和二级加速段（6）之间增设扩散混合段（5），二级加速段（6）的小口径端联接雾化蒸汽混合稳流段，并在稳流混合段外套管（8）侧壁上增设倾斜设置的二级雾化蒸汽出口（7），雾化蒸汽混合稳流段另一端联接枪头。

2.根据权利要求1所述的一种用于焚烧硫铵装置废焦油的喷枪，其特征在于：所述的预混合段（3）为等径设置的管体，管体内径为45~55mm，管体长度为60~70mm，管体侧壁与废硫铵焦油进口（2）之间形成的轴向夹角为30°~90°，废硫铵焦油进口（2）的内径为10~20mm设置。

3.根据权利要求1所述的一种用于焚烧硫铵装置废焦油的喷枪，其特征在于：所述的一级加速段（4）管体长度为45~50mm，最小内径为5~15mm；二级加速段（6）管体长度为25~35mm，最小内径为5~15mm。

4.根据权利要求1或3所述的一种用于焚烧硫铵装置废焦油的喷枪，其特征在于：所述的一级加速段（4）和二级加速段（6）之间设置的扩散混合段（5）为等径设置的管体，管体长度为15~25mm，内径为15~25mm。

5.根据权利要求1所述的一种用于焚烧硫铵装置废焦油的喷枪，其特征在于：所述的稳流混合段外套管（8）长度为1200~1300mm，内径为15~25mm，稳流混合段内管（9）长度为1200~1300mm，内径为8~12mm；稳流混合段外套管（8）和稳流混合段内管（9）之间形成二级雾化蒸汽流通的通道，稳流混合段内管（9）一端联通二级加速段（6）的小口径端，另一端联接枪头。

6.根据权利要求1或5任一项所述的一种用于焚烧硫铵装置废焦油的喷枪，其特征在于：所述的枪头包括枪头外管（11）和枪芯（10），枪头外管（11）内腔轴线长120~130mm，最大内径22~26mm，最小内径为12~18mm，管体前端环布直径为0.5~1.5mm的喷孔；枪芯（10）套装在枪头外管（11）内部，内腔轴线长70~80mm，最大内径15~20mm，最小内径为5~10mm，前端内腔倾斜均设直径为2~8mm的蒸汽喷孔（12），后端联通稳流混合段内管（9），枪头外管（11）固定联接稳流混合段外套管（8）。

7.根据权利要求6所述的一种用于焚烧硫铵装置废焦油的喷枪，其特征在于：所述的枪头外管（11）和枪芯（10）留有空隙，蒸汽喷孔（12）通过该空隙联通二级雾化蒸汽流通通道。

8.根据权利要求1所述的一种用于焚烧硫铵装置废焦油的喷枪，其特征在于：所述的一级雾化蒸汽喷嘴（1）与预混合段（3）联接端开有一个直径为3~10mm的喷孔，通过该喷孔联通预混合段（3）内腔。