CN206112948U - 一种气化燃气热解燃烧装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种气化燃气热解燃烧装置，包括高温热解炉壳体，高温热解炉壳体上设有一次烧嘴、点火燃烧机、二次烧嘴，高温热解炉壳体包括耐火材料层、保温层、冷却层，一次烧嘴包括一次烧嘴外管，一次烧嘴外管的两端分别与一次配风室、高温热解炉壳体的一端连通，一次烧嘴外管内设有一次烧嘴中心管，气化燃气通过一次烧嘴中心管进入高温热解炉壳体，点火燃烧机的点火端点燃进入高温热解炉壳体的气化燃气，二次烧嘴的两端分别与高温热解炉壳体的另一端、二次配风室连通。本实用新型采用一次烧嘴、高温热解炉膛以及二次烧嘴组合的处理方式，具有结构简单、操作方便、安全高效、使用寿命长、适用范围广等特点。

Description

一种气化燃气热解燃烧装置

技术领域

本实用新型涉及一种燃气燃烧设备，特别涉及一种气化燃气热解燃烧装置，属于气化燃气热解燃烧装置领域。

背景技术

气化技术以其清洁、高效、二次污染少的特点，越来越受到人们的重视，渐渐成为固体有机废弃物处置领域的首选方案。气化燃气用途广泛，可作为工业炉窑和锅炉的燃料使用，也可用于各种热处理行业，经净化处理后可进行内燃机发电和民用。除内燃机发电和民用需要对气化燃气进行高度净化外，其它行业使用时仅是进行了简易除尘净化，主要采用热煤气烧嘴进行燃烧以提供热能。热煤气烧嘴也叫脏煤气烧嘴，原本与煤气发生炉配套使用，发生炉煤气在除尘后携带大量的焦油(简称粗煤气)直接进入烧嘴燃烧，固体有机废弃物气化燃气与粗煤气成分相似，热煤气烧嘴同样适合于气化燃气的燃烧。热煤气烧嘴有多年的发展历史，工艺成熟，在工业领域得到了广泛的应用，但在使用中也发现了不少的问题，一是燃气中含有大量的焦油，在低温时容易与粉尘、水分结合成粘稠状液体堵塞管道、阀门等，热值较低，一般在650～1200大卡/m³，大多工况下只能采用人工点火，自动化控制较难。二是为了将焦油燃烧干净，都采用较大的过量空气系数进行燃烧，会造成局部的高温，热力型氮氧化物不易控制。三是在锅炉上使用时，由于烟气降温较快，从焦油中分解出来的炭黑来不及燃烧直接进入排放烟气中，加大了污染，也浪费了能量。炭黑也会附着在换热体的表面，降低换热效率。因此，现行使用的气化燃气燃烧装置需要改进。

发明内容

本实用新型气化燃气热解燃烧装置公开了新的方案，采用一次烧嘴、高温热解炉膛以及二次烧嘴组合的处理方式，解决了现有热煤气烧嘴装置燃烧效率不高，污染环境的问题。

本实用新型气化燃气热解燃烧装置包括高温热解炉壳体，高温热解炉壳体上设有一次烧嘴、点火燃烧机、二次烧嘴，高温热解炉壳体包括耐火材料层、保温层、冷却层，耐火材料层、保温层、冷却层依次由内而外结合形成高温热解炉壳体整体，一次烧嘴包括一次烧嘴外管，一次烧嘴外管的一端与一次配风室连通，一次烧嘴外管的另一端通入高温热解炉壳体的一端，一次烧嘴外管内设有一次烧嘴中心管，气化燃气通过一次烧嘴中心管进入高温热解炉壳体，点火燃烧机的点火端设在一次烧嘴中心管出口处的可引燃区域内，点火燃烧机的点火端点燃通过一次烧嘴中心管进入高温热解炉壳体的气化燃气，二次烧嘴的一端从高温热解炉壳体的另一端通出，二次烧嘴的另一端与二次配风室连通，进入高温热解炉壳体的气化燃气经反应后从二次烧嘴排出。

本实用新型气化燃气热解燃烧装置采用一次烧嘴、高温热解炉膛以及二次烧嘴组合的处理方式，具有结构简单、操作方便、安全高效、使用寿命长、适用范围广等特点。

附图说明

图1是本方案气化燃气热解燃烧装置的剖面示意图。

图2是本方案高温热解炉膛的一种内部结构的示意图。

其中，1是高温热解炉壳体，2是一次烧嘴，201是一次烧嘴中心管，202是一次配风室，203是一次风室环腔，204是二次风室环腔，205是风管隔套，3是点火燃烧机，4是二次烧嘴，401是二次配风室，5是耐火材料层，6是保温层，7是冷却层，8是冷却介质进口，9是冷却介质出口，10是气道隔板。

具体实施方式

近年来，随着国家在大气排放领域的严格控制和对新能源的倡导，生物质气化在工业领域使用较为广泛，但在实际监测中发现，生物质燃料无论是半气化还是全气化燃烧，氮氧化物的排放量总是在150mg/m³以上，通常都在200mg/m³左右，很难达到排放标准，在锅炉上使用时，炉膛内经常出现结焦现象。在参与的垃圾燃气化工程中发现，虽然垃圾气化燃气的燃烧温度在1000℃以内，但烟气中氮氧化物的含量仍达300mg/m³以上，由此可见，所排放的氮氧化物主要来自于生物质和垃圾的自身。生物质在下吸式气化炉上气化时，气化燃气燃烧所排放的氮氧化物一般在70mg/m³左右，并且很容易地可控制到50mg/m³以下，且火焰纯净，锅炉中无杂质。有鉴于此，本实用新型提出了一种气化燃气热解燃烧装置。

以下结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型气化燃气热解燃烧装置的示意图。气化燃气热解燃烧装置包括高温热解炉壳体，高温热解炉壳体上设有一次烧嘴、点火燃烧机、二次烧嘴，高温热解炉壳体包括耐火材料层、保温层、冷却层，耐火材料层、保温层、冷却层依次由内而外结合形成高温热解炉壳体整体，一次烧嘴包括一次烧嘴外管，一次烧嘴外管的一端与一次配风室连通，一次烧嘴外管的另一端通入高温热解炉壳体的一端，一次烧嘴外管内设有一次烧嘴中心管，气化燃气通过一次烧嘴中心管进入高温热解炉壳体，点火燃烧机的点火端设在一次烧嘴中心管出口处的可引燃区域内，点火燃烧机的点火端点燃通过一次烧嘴中心管进入高温热解炉壳体的气化燃气，二次烧嘴的一端从高温热解炉壳体的另一端通出，二次烧嘴的另一端与二次配风室连通，进入高温热解炉壳体的气化燃气经反应后从二次烧嘴排出。本方案使得气化燃气中的焦油和可能存在的二恶英类有害物质在高温热解炉膛中完全分解，焦油分解产生的炭黑与气化燃气携带的水蒸汽反应产生CO和H₂。保持热解炉膛为还原性气氛，即不完全燃烧，气化燃气中的氮氧化物被CO、H₂还原成N₂、CO₂和H₂O，控制二次烧嘴的进风和温度，达到低氮燃烧的目的。点火燃烧机、助燃风机与气化***配合使用，可实现自动化控制，从而提高整台设备的效率。

如图2所示，为了延长烟气在炉膛内的反应时间，促进烟气中的有害物质充分分解，本方案还公开了一种炉膛内的流道结构，即高温热解炉壳体的内部沿气化燃气流动方向上设有一组气道隔板，上述一组气道隔板将高温热解炉壳体的内部空间分隔成曲折延伸的烟气流道，气化燃气经过烟气流道发生充分反应后经过二次烧嘴排出。这种蜿蜒曲折的流道结构使得烟气能够在流动过程中充分反应，达到既定的效果。

本方案的热解燃烧装置为了保证炉膛内的反应正常进行，必须满足维持一定的温度水平，为了满足这个要求，本方案的炉膛结构采用的多层结构设计，既要保证炉内温度，又要避免炉外附近的温度过高，因此引入了炉膛外层的冷却结构，具体是冷却层包括套设在保温层外部的冷却流道外壳，冷却流道外壳的一端上设有冷却介质进口，冷却流道外壳的另一端上设有冷却介质出口，冷却介质依次经过冷却介质进口、冷却流道外壳的内部、冷却介质出口进行热交换。其中提及的冷却介质可以是冷却水或冷气，在使用冷气的情况下，考虑到一次烧嘴和二次烧嘴的进风采用较高温度的空气可以提高燃气的燃烧效率，可以将经过换热后的冷却空气通入一次配风室和二次配风室以供使用。在上述方案的基础上，本方案在原有冷却流道结构上还可以增设二级冷却流道，即冷却层还可以包括风冷通道，冷风通过风冷通道交换热量后通入一次配风室、二次配风室。上述水冷与风冷相结合的方案有效达到了外部降温的目的，同时还可以辅助提高炉膛内的燃烧效率。

为了提高炉膛内混合气体的燃烧效率，使得燃气和空气充分混合，提高反应效率，本方案在管道设计上做出了改进，具体是一次烧嘴中心管的出口端是渐缩管结构，气化燃气通过一次烧嘴中心管的出口端后流速降低、气压升高，从而提到了燃气的密度，提高了点火的成功率。进一步，为了改善中心管外部的空气与燃气混合的效果，本方案将外管的空气流道分成两层，内层空气流道出口距离燃气出口较近，宜提高流速以实现充分混合，外层空气流道辅助喷射空气与内层空气流道喷射的空气配合将燃气内外混流以实现较好的点火燃烧效果，具体是一次烧嘴中心管出口端的外部套设有风管隔套，风管隔套与一次烧嘴中心管出口端间形成一次风室环腔，风管隔套与一次烧嘴外管的内侧间形成二次风室环腔，一次风室环腔的出口端是渐扩环腔结构，二次风室环腔的出口端是渐扩内倒角开口结构，一次配风室内的空气分别通过一次风室环腔、二次风室环腔进入高温热解炉壳体。进一步，为了调整一次风室环腔出气的角度，使其规则流动，稳定混合效果，本方案还引入了导向叶片，即一次风室环腔的出口处设有导风叶片，气流通过导风叶片调整进入高温热解炉壳体的角度。上述一次烧嘴的组合结构有效提高了点火效率和燃烧效率。

为了改善燃烧和反应的效果，提高设备的衔接适应性，本方案还进行了相应的改进，具体是为了改善烟气排放的稳定性，提高排出烟气的密度，本方案的高温热解炉壳体的另一端是渐缩通道结构，二次烧嘴与高温热解炉壳体另一端的小口径端连通。进一步，二次烧嘴也是渐缩流道结构，二次烧嘴的小口径端出口与二次配风室连通。而且，二次配风室可以是渐扩流道结构，二次配风室的渐扩流道上设有出气孔，以便进一步掺入空气进行反应。

本方案的气化燃气热解燃烧装置提供了一种能实现低氮燃烧和自动化控制的气化燃气热解燃烧装置。气化燃气热解燃烧装置包括主体设备高温热解炉膛1，热解炉膛1的上方后端有一次烧嘴2，一次烧嘴由中心管201和配风室202组成，中心管201前端有缩口部，配风室202中有圆筒隔套205，圆筒隔套205与中心201之间组成一次风室203，两者前部并齐，一次风室203出口部有导风叶片，圆筒隔套205与配风室202外壁组成二次风室204，二次风室204前端比一次风室203前端略高，上有出气孔并向内倾斜，一次烧嘴2旁有点火燃烧机3，点火燃烧机3配合气化***作为一次烧嘴2的点火***。高温热解炉膛1的内壁为耐火材料层5，中间为保温层6，外部为冷却夹套7，冷却夹套7上有进水口8和出水口9，高温热解炉膛1的前端为锥形缩口，锥形缩口与配风室401组成二次烧嘴4，配风室前端有出气孔并向内倾斜。其中，一次烧嘴2可与高温热解炉膛1安装在同一中心或平行轴线上。为延长烟气停留时间，可在高温热解炉膛1中安装隔板，组成迷宫式炉膛。冷却夹套7中可通入冷风，出来的热风供两个烧嘴使用。二次烧嘴由耐火材料浇筑而成，也可用耐高温金属材料焊接制成。

本方案主要由一次烧嘴、二次烧嘴、热解炉膛和点火燃烧机组成，一次烧嘴在热解炉膛的顶部，气化燃气与空气混合在这里完成第一次燃烧，使热解炉膛的温度保持在800℃～900℃，点火燃烧机与气化燃气引风机配合，完成点火程序，热解炉膛有足够的容积可使高温烟气在其中滞留2秒以上，热解炉膛内壁由耐火材料构成，中间为保温层，外壁为水冷却夹套，前端呈圆锥形，二次烧嘴位于圆锥底部，上有进风管和布风孔。基于以上结构，本方案的热解燃烧装置具有设备结构简单，加工工艺成熟的特点，气化燃气中的焦油和可能存在的二恶英类有害物质在高温热解炉膛中完全分解，焦油分解产生的炭黑与气化燃气携带的水蒸汽反应产生CO和H₂，保持热解炉膛为还原性气氛，即不完全燃烧，气化燃气中的氮氧化物被CO、H₂还原成N₂、CO₂和H₂O，控制二次烧嘴的进行风和温度，容易达成低氮燃烧的目的。点火燃烧机、助燃风机与气化***配合使用，可实现自动化控制。二次烧嘴由耐火材料或耐高温金属材料制成，可实现与用能设备的无缝对接。因此，本方案的装置结构简单、操作方便、使用寿命长、气化燃气燃烧完全、安全高效，能彻底分解气化燃气中可能含有的二恶英类有害物质，可与现有的各种气化***配合使用。基于以上特点，本方案的气化燃气热解燃烧装置相比现有的产品具有实质性特点和进步。

本方案的气化燃气热解燃烧装置并不限于具体实施方式中公开的内容，实施例中出现的技术方案可以单独存在，也可以相互包含，本领域技术人员根据本方案结合公知常识作出的简单替换方案也属于本方案的范围。

Claims (10)

1.一种气化燃气热解燃烧装置，其特征是包括高温热解炉壳体，所述高温热解炉壳体上设有一次烧嘴、点火燃烧机、二次烧嘴，所述高温热解炉壳体包括耐火材料层、保温层、冷却层，所述耐火材料层、保温层、冷却层依次由内而外结合形成高温热解炉壳体整体，所述一次烧嘴包括一次烧嘴外管，所述一次烧嘴外管的一端与一次配风室连通，所述一次烧嘴外管的另一端通入所述高温热解炉壳体的一端，所述一次烧嘴外管内设有一次烧嘴中心管，气化燃气通过所述一次烧嘴中心管进入所述高温热解炉壳体，所述点火燃烧机的点火端设在所述一次烧嘴中心管出口处的可引燃区域内，所述点火燃烧机的点火端点燃通过所述一次烧嘴中心管进入所述高温热解炉壳体的气化燃气，所述二次烧嘴的一端从所述高温热解炉壳体的另一端通出，所述二次烧嘴的另一端与二次配风室连通，进入所述高温热解炉壳体的气化燃气经反应后从所述二次烧嘴排出。

2.根据权利要求1所述的气化燃气热解燃烧装置，其特征在于，所述高温热解炉壳体的内部沿气化燃气流动方向上设有一组气道隔板，所述一组气道隔板将所述高温热解炉壳体的内部空间分隔成曲折延伸的烟气流道，气化燃气经过所述烟气流道发生充分反应后经过所述二次烧嘴排出。

3.根据权利要求1所述的气化燃气热解燃烧装置，其特征在于，所述冷却层包括套设在所述保温层外部的冷却流道外壳，所述冷却流道外壳的一端上设有冷却介质进口，所述冷却流道外壳的另一端上设有冷却介质出口，冷却介质依次经过所述冷却介质进口、冷却流道外壳的内部、冷却介质出口进行热交换。

4.根据权利要求3所述的气化燃气热解燃烧装置，其特征在于，所述冷却层还包括风冷通道，冷风通过所述风冷通道交换热量后通入所述一次配风室、二次配风室。

5.根据权利要求1所述的气化燃气热解燃烧装置，其特征在于，所述一次烧嘴中心管的出口端是渐缩管结构，气化燃气通过所述一次烧嘴中心管的出口端后流速降低、气压升高。

6.根据权利要求5所述的气化燃气热解燃烧装置，其特征在于，所述一次烧嘴中心管出口端的外部套设有风管隔套，所述风管隔套与所述一次烧嘴中心管出口端间形成一次风室环腔，所述风管隔套与所述一次烧嘴外管的内侧间形成二次风室环腔，所述一次风室环腔的出口端是渐扩环腔结构，所述二次风室环腔的出口端是渐扩内倒角开口结构，所述一次配风室内的空气分别通过所述一次风室环腔、二次风室环腔进入所述高温热解炉壳体。

7.根据权利要求6所述的气化燃气热解燃烧装置，其特征在于，所述一次风室环腔的出口处设有导风叶片，气流通过所述导风叶片调整进入所述高温热解炉壳体的角度。

8.根据权利要求1所述的气化燃气热解燃烧装置，其特征在于，所述高温热解炉壳体的另一端是渐缩通道结构，所述二次烧嘴与所述高温热解炉壳体另一端的小口径端连通。

9.根据权利要求8所述的气化燃气热解燃烧装置，其特征在于，所述二次烧嘴是渐缩流道结构，所述二次烧嘴的小口径端出口与所述二次配风室连通。

10.根据权利要求9所述的气化燃气热解燃烧装置，其特征在于，所述二次配风室是渐扩流道结构，所述二次配风室的渐扩流道上设有出气孔。